Оценка экологического состояния территории Красноярского края методом флуктуирующей асимметрии листьев черемухи обыкновенной (Padus avium Mill.)

Оценка качества окружающей среды становится принципиально важной задачей, особенно при планировании и осуществлении мероприятий по природопользованию, поскольку дает возможность принять решение об использовании того или иного вида растительного ресурса с целью его комплексной переработки. Сырьевой базой в данном случае на территории Красноярского края могут служить отходы, образующиеся при ежегодных рубках ухода (табл.1), в частности черемухи обыкновенной (как дикорастущих, так и культивируемых видов), и идущие в настоящее время в отвал.

Таблица 1

Вид рубок	2011		201	2
	Площадь, тыс. га	Запас, тыс. м3	Площадь, тыс. га	Запас, тыс. м3
Уход за молодняками	11,4	73,7	9,5	38,7
Прореживание и проходные рубки	12,5	571,6	13,1	563,9
Сплошные санитарные рубки	1,3	288,6	1,1	205,8
Выборочные санитарные рубки	1,7	92,4	2,0	136,6

Объемы проведения ухода за лесами и санитарно-оздоровительных мероприятий в Красноярском крае в 2011-2012 гг. [5]

Цель работы . Изучение особенностей показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки черемухи обыкновенной (Padus avium Mill) с целью биоиндикационной оценки качества среды некоторых районов Красноярского края.

Материалы и методики исследований . В качестве объекта исследований в данной работе использовалась черемуха обыкновенная – достаточно массовый и распространенный вид, который входит в состав разнообразных экосистем и обладает четкими и удобно учитываемыми признаками. Сбор материала проводился в период с июня по август в 2012 г. на территории трех опытных площадок Красноярского края (табл.1). Для исключения влияния интенсивного загрязнения рассматриваемой территории автотранспортом пробные площадки располагали на удалении не менее 500 м от дороги.

Участки сбора листьев черемухи обыкновенной

Таблица 2

Расположение	Номер
Юго-западная часть Заангарского плато (район г.Лесосибирска)	I
Котловина, образованная северными отрогами Восточного Саяна (район п.Емельяново, Красноярский край)	II
Котловина, образованная северными отрогами Восточного Саяна (район Красноярского водохранилища)	III

Опытный участок I расположен на территории Енисейского района Красноярского края, вблизи г.Лесосибирска. Вся территория района находится в прохладном и достаточно увлажненном агроклиматическом районе. Основные виды деятельности: лесопиление, деревообработка.

Опытный участок II выбран на территории Емельяновского района, расположенного в пригородной зоне г.Красноярска, относящийся к категории территорий со слаборазвитой горнодобывающей промышленностью. По природно-климатическим условиям район относится к умеренно прохладному и прохладному агроклиматическому району. Климат резко континентальный, с господствующим западным и юго-западным направлением ветров.

Отбор проб на территории Красноярского водохранилища (опытная площадка III) осуществлялся на территории Балахтинского района, расположенной к югу от города Красноярска. Основные виды деятельности – производство и переработка сельскохозяйственной продукции, рекреационные зоны.

В каждой точке отбора на высоте 1,5–2 м от земли с южной стороны кроны у 10 деревьев собирали по 10 листьев ( с каждой зоны было взято по 100 листьев). Повторность снятия морфометрических параметров листа трехкратная. Сбор листьев проводили, основываясь на методике В.М.Захарова [2]. Добиваясь относительной однородности образцов при сборе материала, соблюдали одинаковые условия сбора листьев: сбор осуществлялся с одиночных деревьев в возрасте 20–50 лет, произрастающих в одинаковых экологических условиях. Листья собирались с нижней части кроны (на высоте 1,5–2 м) с южной стороны.

Методика определения стабильности развития черемухи обыкновенной по величине флуктуирующей асимметрии листовых пластинок основана на признаках, характеризующих общие морфологические особенности листа [2]. Исследовано 5 билатеральных признаков (измерения проводились в миллиметрах – пункты 1–4 и градусах – пункт 5 ), характеризующих общие особенности листа:

• 1    – ширина левой и правой половинок листа;

• 2    – расстояние от основания до конца жилки второго порядка, второй от основания листа;

• 3    – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;

• 4    – расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка;

• 5    – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Для каждого пластического признака величина асимметрии рассчитывается как различие в промерах слева и справа. Следуя методике С.И. Марченко [8], было произведено 1 000 измерений для каждого пункта отбора проб (5 мерных признаков, 2 стороны листа, 10 листьев с каждого дерева, 10 деревьев). Для оценки качества среды использовали шкалу, предложенную В.М. Захаровым и др. [2].

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по Н.А. Плохинскому [9] с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel.

Результаты исследований и обсуждение . Одно из основных требований к признакам, по которым ведется определение флуктуирующей асимметрии (ФА), – относительно равная их величина. Изучение вариабельности признаков листовой пластинки черемухи обыкновенной показало, что все признаки характеризуются низкими значениями коэффициента вариации (3,3–10,9 %), то есть низким уровнем их изменчивости.

Исследование изменчивости пяти абсолютных показателей измерений листьев [2] показало, что в течение летнего периода июнь–июль–август значительного варьирования исследуемых параметров у особей вида Padus avium Mill. не было выявлено. Так, при измерении ширины листовой пластины выяснилось, что в июне и августе рассматриваемый параметр листьев черемухи обыкновенной, собранных на территории опытной площадки, варьируется: III – от 50,7 ± 2,4 до 53,2 ± 2,2 мм; II – от 48,3 ± 1,6 до 49,2 ± 1,2 мм; I – от 45,8 ± 2,3 до 47,3 ± 2,7 мм (рис.).

опытный участок

Динамика прироста ширины листовой пластинки Padus avium Mill. в течение вегетационного периода на разных участках произрастания, мм

Изучение ширины листовой пластинки черемухи обыкновенной дает отчетливую количественную характеристику изменений, возникающих под влиянием окружающей среды: уменьшение метрических параметров листа древесных пород, собранных в районе г.Лесосибирска и пригорода г. Красноярска, связано, по-видимому, с особенностью экологических условий произрастания и адаптации к ним.

Анализ ФА листовой пластинки Padus avium Mill. показывает, что в среднем за период исследования величина интегрального показателя стабильности развития у черемухи обыкновенной из разных точек местообитания варьировала в пределах от 0,036 до 0,044 (табл. 3).

Таблица 3

Величина флуктуирующей асимметрии листовых пластинок черемухи обыкновенной, произрастающей на территории Красноярского края

Величина ФА пяти интегральных показателей	Месяц периода вегетации
	Июнь	Июль	Август
Юго-западная часть Заангарского плато (район г.Лесосибирска)
1	0,038 ± 0,004	0,035 ± 0,002	0,027 ± 0,004
2	0,038 ± 0,003	0,036 ± 0,001	0,043 ± 0,003
3	0,053 ± 0,003	0,062 ± 0,006	0,080 ± 0,006
4	0,072 ± 0,006	0,074 ± 0,003	0,064 ± 0,008
5	0,013 ± 0,001	0,012 ± 0,001	0,044 ± 0,001
Величина ФА выборки	0,043 ± 0,002	0,044 ± 0,001	0,044 ± 0,001
Котловина, образованная северными отрогами Восточного Саяна (район п.Емельяново, Красноярский край)
1	0,031 ± 0,002	0,040 ± 0,002	0,037 ± 0,005
2	0,035 ± 0,002	0,034 ± 0,003	0,040 ± 0,002
3	0,063 ± 0,005	0,049 ± 0,001	0,045 ± 0,002
4	0,058 ± 0,002	0,057 ± 0,007	0,066 ± 0,008
5	0,013 ± 0,001	0,021 ± 0,002	0,017 ± 0,003
Величина ФА выборки	0,040 ± 0,001	0,040 ± 0,001	0,041 ± 0,002
Котловина, образованная северными отрогами Восточного Саяна (район Красноярского водохранилища)
1	0,031 ± 0,001	0,033 ± 0,002	0,036 ± 0,004
2	0,027 ± 0,001	0,041 ± 0,003	0,047 ± 0,003
3	0,046 ± 0,009	0,046 ± 0,008	0,050 ± 0,008
4	0,045 ± 0,003	0,047 ± 0,005	0,050 ± 0,001
5	0,033 ± 0,002	0,016 ± 0,001	0,012 ± 0,001
Величина ФА выборки	0,036 ± 0,001	0,037 ± 0,001	0,039 ± 0,001

Наиболее высокие значения показателя флуктуирующей асимметрии отмечаются на площадке, расположенной в Енисейском районе Красноярского края, – в среднем по району ее величина составила 0,044 ± 0,001. Этот факт свидетельствует о том, что растения испытывают слабое влияние неблагоприятных факторов на данных пробных площадях. Начальные отклонения от нормы на уровне, аналогичном материалу, собранному в районе опытного участка I, зарегистрированы и для листовых пластинок черемухи обыкновенной, произрастающей в Емельяновском районе Красноярского края, и составляют 0,040 ± 0,001. Минимальные значения данного показателя зарегистрированы у исследованных деревьев, расположенных в Ба-лахтинском районе – районе Красноярского водохранилища – 0,036 ± 0,001. Таким образом, разница в показателях между двумя площадками составила около 22 %. При этом в районе данного опытного участка наблюдается рост величины ФА пяти интегральных показателей, что может быть связано с ростом рекреационной антропогенной нагрузки на данную территорию в течение вегетационного периода.

Таким образом, анализ распределения показателей стабильности развития черемухи обыкновенной и вычисление среднего значения ФА позволили разбить территорию исследования на две группы:

• -    первая группа – это территории с начальными отклонениями от нормального экологического состояния окружающей среды. Растения при этом испытывают слабое влияние неблагоприятных факторов. Однако если опытные участки, заложенные в районе п. Емельяново, показывают начальные уровни отклонения от нормы (0,040–0,041), то участки в районе г. Лесосибирска претерпевают пограничное со средним уровнем отклонений

состояние среды (величина ФА пяти интегральных показателей соответствует 0,044, в то время как нормативная величина коэффициента ФА для среднего уровня отклонений лежит в пределах 0,045–0,049);

• -    вторая группа – к ней относится опытная площадка, заложенная в районе Красноярского водохранилища на территории Балахтинского района. Состояние среды в данном случае можно охарактеризовать как условно нормальное. В то же время величина ФА пяти интегральных показателей свидетельствует о возможности формирования начальных отклонений от нормы в ближайшее время, поскольку нормативная величина коэффициента флуктуирующей асимметрии варьируется в пределах 0,036–0,039 на протяжении вегетационного периода.

Полученные данные хорошо согласовываются с результатами, представленными в [10], и позволяют подтвердить сделанное ранее заключение о возможности отнесения изученных участков территории Красноярского края к участкам с незначительными отклонениями и условно нормальным состоянием среды, что дает возможность проведения заготовительных работ относительно растительного сырья на данной территории.