Оценка стабильности развития березы повислой, произрастающей вблизи месторождений "Бородинское" и "Итатское" Канско-Ачинского угольного бассейна

Введение. На сегодняшний день угольная отрасль России представляет собой динамично развивающуюся сферу производственной деятельности человека. При этом по оценке, приведенной С.И. Шматко [1], особое внимание с точки зрения наращивания производственного потенциала следует уделять районам Восточной Сибири, в частности развитию Канско-Ачинского бассейна. Действительно, в работе [2] отмечено, что Сибирскому федеральному округу принадлежит основная доля от общего объема добычи угля на территории Российской Федерации. При этом зарегистрировано ежегодное увеличение добычи угля. Так, прирост добычи бурого угля в 2016 г. по сравнению с 2015 г. составил на территории Красноярского края 106 [3] и 105 % – на территории Кемеровской области [4].

Добываемые угли месторождений «Бородинское» и «Итатское» – бурые, относятся к группе 2Б, добыча ведется открытым способом, что приводит к оказанию на окружающую среду ряда негативных, с экологической точки зрения, воздействий. В частности стоит отметить стаци-ально-деструкционное загрязнение, связанное с разрушением не только почвенного слоя и структуры земной поверхности, но и возникновением отвалов пустой породы вблизи территории предприятий. Кроме того, немаловажное значение будет иметь и ингредиентное загрязнение вследствие рассеяния вблизи территории шахт как частиц добываемого угля, так и образующихся отходов. Перечисленные выше виды антропогенного воздействия на окружающую среду могут оказывать влияние на изменение физиологических и морфологических показателей живых организмов [5]. В работах [6–8] отмечено, что наиболее доступным и оптимальным критерием оценки уровня воздействия условий окружающей среды на растительность являются билатеральные морфологические признаки, характеризующие степень асимметрии листовой пластинки древесных растений.

Цель исследования : оценить методом флуктуирующей асимметрии листовой пластинки стабильность развития березы повислой ( Betula pendula Roth), произрастающей вблизи месторождений «Бородинское» и «Итатское» Канско-Ачинского угольного бассейна.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили одиночные деревья вида Betula pendula Roth (береза повислая) возрастом 15–20 лет, произрастающие в одинаковых экологических условиях – в радиусе 200– 300 м относительно территории разрезов (рис.).

Расположение мест отбора проб: 1 – месторождение «Бородинское»; 2 – месторождение «Итатское» Канско-Ачинского угольного бассейна

Сбор экспериментального материала осуществляли по рекомендациям [9] с южной и западной стороны кроны (средняя часть) в конце августа 2016 г., после полного формирования листовой пластинки в трехкратной повторности с десяти деревьев (не менее 50 листьев i = 1-50). Измерения пяти билатеральных признаков: ширины левой и правой половинок листовой пластинки (j = 1); расстояния от основания до конца жилки второго порядка, второй от основания листовой пластинки (j = 2); расстояния между основаниями первой и второй жилок второго порядка (j = 3); расстояния между концами первой и второй жилок второго порядка (j = 4); угла между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка (j = 5), – проводили на предварительно подготовленном (высушенном), согласно [10], материале. Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием традиционного и базового способа нормировки статистических данных согласно рекомендациям, изложенным в работе А.А. Зориной [11] (табл. 1).

Таблица 1

Формулы расчета показателей флуктуирующей асимметрии и интегральных признаков [11]

Результаты исследования и их обсуждение. На развитие деревьев, расположенных вблизи шахт, которые ведут добычу угля открытым способом, в целом и их листовых пластинок в частности оказывают влияние такие факторы, как шахтные газы, выходящие на поверхность, и горящие отвалы, способствующие поступлению в атмосферу твердых и газообразных веществ, переносимых воздушными массами на значительные расстояния. Нельзя не учитывать и влияние на растительные ресурсы взвешенных угольно-породных частиц, попадающих в водные объекты (как поверхностного, так и подземного характера) вместе со сточными водами. Влияние вышеперечисленных факторов может приводить к ухудшению состояния окружающей среды в радиусе нескольких километров.

В таблице 2 представлено изменение морфологических признаков листовых пластинок березы повислой, отобранных на рассматриваемых территориях.

Таблица 2

Показатели и интегральные индексы флуктуирующей асимметрии листовых пластинок березы повислой

* Интегральный индекс (нормированный). ** Интегральный индекс (традиционный).

Как показывает первый интегральный индекс (традиционный), флуктуирующая асимметрия листовых пластинок березы повислой, произрастающей вблизи шахты п. Итатский, существенно превышает аналогичное значение для деревьев, растущих в радиусе 200 м от производственных комплексов разреза Бородинский. Аналогичная закономерность выявлена и в случае использования второго интегрального индекса (нормированного). Действительно, авторами [12] отмечается, что традиционный интегральный показатель может хорошо работать в условиях достаточно сильного антропогенного загрязнения, что и зарегистрировано в нашем случае. При этом наиболее чувствительным морфологическим признаком (основываясь на показателе 1) можно считать расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка листовых пластинок березы повислой.

Согласно [9], деревья в районе первой опытной площадки (п. Итатский) испытывают сильное угнетение и находятся в критическом состоянии, так как величина показателя стабильности развития превышает значение 0,054. В районе второй опытной площадки (разрез Бородинский) ситуация несколько благополучнее, однако растения все-таки испытывают значительное воздействие неблагоприятных факторов и имеют существенные нарушения в своем развитии.

Данное различие может быть связано с химическим составом угольных частиц, как поступающих в атмосферу, так и попадающих в водные объекты. Так, авторами [13] было отмечено, что в углях Итатского месторождения имеется значительное превышение кларка двумя элементами: ураном и кобальтом.

Выводы

• 1.    Сравнительный анализ двух способов определения показателей флуктуирующей асимметрии и интегральных индексов показал возможность использования как традиционного, так и нормированного метода в условиях сильного антропогенного воздействия на окружающую среду.

• 2.    Изучение флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой позволило выявить различную степень нарушения стабильности развития растений в зависимости от места произрастания. Отмечены более существенные нарушения в развитии растений, произрастающих вблизи угольных шахт п. Итатский, по сравнению с разрезом Бородинский, что можно объяснить химическим составом добываемого угля (повышенное содержание урана и кобальта).

• 3.    Показано, что наиболее чувствительным морфологическим признаком, основываясь на показателе интегрального индекса (традиционного) флуктуирующей асимметрии, является расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка листовых пластинок березы повислой.