Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема сохранения природной среды в Архангельской области, где расположены предприятия химической и лесной промышленности, а также объекты энергетики, стремительно вошла в число важнейших проблем конца XX века. Очевидно, что достигнутая мощность промышленного производства и его технология уже не обеспечиваются естественной нейтрализацией токсических веществ, поступающих в воду, почву и атмосферу (Кондратюк и др., 1980; Гетко, 1989; Ярмишко, 1997; Торлопова, Робакидзе, 2003). Промышленные отходы нередко вызывают серьезные нарушения в природных комплексах.
Лесные массивы зеленой зоны вокруг г.г Архангельска, Новодвинска и Онеги, выполняющие важное экологическое и средозащитное значение, испытывают дополнительное негативное воздействие аэротехногенных выбросов Архангельского, Новодвинского промузлов и Онежского гидролизного завода. Ежегодное количество выбросов достигает 44,4; 60,3 и 5,5 тыс. тонн пылевых и газообразных веществ соответственно («Состояние и охрана...», 2001).
Специфика древесных растений, связанная с их долговечностью, состоит в том, что защитные реакции на биохимическом, клеточном и организменном уровнях формируются под влиянием повторяющихся в течение длительного времени стрессов.
Невозможно оперативно оценить степень нагрузки на растения только классическими дендрометрическими методами мониторинга, особенно при действии низких концентраций поллютантов и отсутствии видимых повреждений. В этих случаях необходимы более глубокие исследования с использованием в качестве основных объектов ассимиляционных органов, которые наиболее чувствительны к атмосферному загрязнению (Кулагин, 1974; Бабушкина и др., 1990; Габукова и др., 1991; Тарбаева, 1997; «Биохимические индикаторы...», 1997; Судачкова, 1998; Торлопова, Робакидзе, 2003).
Анализируя физиологические и биохимические реакции на определенные природные или антропогенные стрессы и сравнивая их с правильно подобранным контролем, можно сделать выводы о состоянии окружающей среды даже при отсутствии внешних симптомов повреждения (Фуксман и др., 1996; Шавнин и др., 1996; Судачкова, 1998; Теребова и др., 2000).
Проблема деградации лесов под влиянием аэротехногенного загрязнения давно волнует ученых. Не изученными оказались состояние деревьев, ассимиляционный аппарат, как в городе, так и за пределами его; урожайность макростробил и лихенофлора сосняков в условиях хронического атмосферного загрязнения. В этой связи тема диссертации является на сегодня актуальной.
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение состояния деревьев, роста побегов, количества хвои, массы хвои, урожайности макростробил и лихенофлоры сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения.
Важно было также оценить возможность использования сосны и лишайников в качестве индикаторов состояния окружающей среды.
ИОС НАЦИОНАЛЬНАЯ j БИБЛИОТЕКА
В процессе выполнения диссертационной работы решались следующие задачи:
оценить изменения морфометрических характеристик хвои и побегов сосны в зоне аэротехногенного загрязнения;
изучить пространственные закономерности изменения состояния деревьев сосны;
изучить урожай макростробил на разном расстоянии от источника выброса поллютантов;
проследить изменение лихенофлоры деревьев сосны в зоне атмосферного загрязнения;
установить наиболее информативные биоиндикационные признаки состояния сосны, позволяющие производить биологическую инди- ' кацию состояния сосняков в условиях длительного воздействия на
них поллютантов;
составить схемы зонирования территорий с учетом санитарного со- 1
стояния деревьев сосны и лишайников.
Научная новизна. Впервые установлена связь между изменениями морфометрических характеристик хвои, побегов сосны и расстоянием от объекта загрязнения окружающей среды. Установлены пространственные закономерности динамики состояния сосновых насаждений в зоне воздействия аэротехногенных выбросов. Разработана и опробована новая методика (Барабин, Дрожжин, 2003) подсчета урожая макростробил сосны обыкновенной и изучено влияние поллютантов на различном удалении от источника загрязнения на их урожай. Установлена зависимость изменения лихенофлоры сосны под влиянием аэротехногенного загрязнения. На основе полученных данных выявлены наиболее информативные признаки состояния растений в условиях воздействия загрязняющих веществ.
Практическая значимость. Выявленные закономерности угнетения деревьев и уменьшение количества лишайников могут быть использованы для проведения ранней диагностики повреждения деревьев. Установленные биоиндикационные критерии позволяют проводить биологическую индикацию состояния сосняков в условиях длительного воздействия на них аэротехногенного загрязнения. Опробована новая, очень простая в применении, методика подсчега макростробил сосны обыкновенной. Представленные в настоящей работе результаты исследований могут использоваться в учебном процессе.
Защищаемые положения.
закономерности изменения состояния сосновых древостоев и их зонирование;
закономерности изменения ассимиляционного аппарата и побегов сосны;
особенности изменения лихенофлоры сосняков под влиянием аэротехногенного загрязнения и зонирование территории по степени загрязнения воздуха.
Личное участие автора. Автором определены цель и задачи, подготовлен план исследований, выполнены работы по выбору и обоснованию методов. Сбор полевого материала проведен совместно с сотрудниками и студентами лесохо-
зяйственного факультета при непосредственном участии и под руководством автора. Автором лично проведен весь комплекс экспериментальных работ по мор-фометрическим и биоиндикационным исследованиям, выполнена статистическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов.
Апробация работы и её реализация. Основные результаты исследований были доложены на международной научной конференции «Стационарные лесо-экологические исследования: методы, итоги, перспективы» (Сыктывкар, 2003); на международной научной конференции «Проблемы физиологии растений Севера» (Петрозаводск, 2004); на международной научно-технической конференции «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера» (Архангельск, 2004); на ежегодных научно-технических конференциях Архангельского государственного технического университета (2003, 2004,2005).
Результаты исследований опубликованы в 7 научных работах и одна находится в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка использованной литературы, приложения. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, включает 23 таблицы, 48 рисунков. Библиография включает 206 наименований, из них 24 на иностранных языках.
Работа выполнена на кафедре экологии и защиты леса Архангельского государственного технического университета. Автор признателен доктору с.-х. наук Феклистову П.А. и кандидату с -х. наук Тутыгину Г С , которые много сделали, для того, чтобы работа могла состояться. Выполнение ее осуществлялось при активной поддержке коллектива кафедры экологии и защиты леса Астроло-говой Л.Е., Гошко Е.Ф., Евдокимова В.Н., Худякова В.В., Коновалова В.Н., а также студентов Румянцева Ю., Антонена И., Аншукова Д., которым выражается сердечная благодарность.
