Сравнительная характеристика сообществ почвенных водорослей городских рекреаций (на примере города Красноярска)

Одним из современных методов экологического мониторинга почв является биоиндикация - исследование реакции организмов или сообществ на внешние воздействия. Для живых организмов, используемых в экологическом мониторинге, необходимы ряд качеств: высокая скорость роста и размножения, чувствительность к изменяющимся факторам среды, а также широкая география распространения. Всеми этими характеристиками обладают почвенные водоросли (альгофлора), которые сходны с высшими растениями по реакции на состояние почвы [1].

Основным фактором воздействия на окружающую среду при рекреационной нагрузке является интенсивное вытаптывание, в результате которого происходит уплотнение почвы, изменение ее физических и механических свойств, биохимических и микробиологических процессов [2]. Почвенные водоросли являются хорошими индикаторами таких изменений. Рассмотрим, каким образом почвенные водоросли реагируют на рекреационные нагрузки различной степени.

Материалы и методы исследований. В качестве опытных площадок были выбраны городские парки и скверы, зоны отдыха города Красноярска, расположенные на обоих берегах реки Енисей. На левобережье, в Октябрьском районе это зеленая зона района Ветлужанка и дендрарий Института леса имени В. Н. Сукачева Сибирского отделения (СО) РАН (Академгородок), в Центральном районе - Центральный парк культуры и отдыха (ЦПКиО) и сквер имени В. И. Сурикова, в Советском районе - Гвардейский парк; на правобережье, в Свердловском районе - сквер около цирка, в Ленинском районе - парк ДК имени 1 Мая.

Зеленая зона Ветлужанки является массивом естественных лесных насаждений. Этот район принято считать наиболее благополучным в экологическом отношении: здесь отсутствуют промышленные предприятия, железнодорожные пути и крупные автотранспортные магистрали, поэтому данный участок рассматривался как контрольный. Опытная площадка находится в 500 м от учебных корпусов Красноярского государственного аграрного университета и представляет собой участок смешанного леса, прилегающий к асфальтированному проезду внутреннего значения.

Характерной особенностью Центрального парка культуры и отдыха, расположенного в центре города на берегу реки Енисей, является близость крупных промышленных предприятий: Красноярского завода комбайнов и Научно-промышленного предприятия «Радиосвязь», а также автотранспорта. Выбранный участок расположен в центре парка, в его юго-западной части. Участок умеренно покрыт растительностью. В древостое преоблада ют клены, встречаются сосны и ели, травянистая растительность - разнотравная, типичная для городских почв: одуванчик, крапива, лебеда, чистотел, клевер, незначительное присутствие злаков. Вокруг участка расположены аттракционы, бильярд-клуб, детская площадка. Помимо высокой степени рекреационной нагрузки, участок регулярно подвержен и другим антропогенным вмешательствам: покосу травы, земляным работам и т. д. Благодаря ежедневной уборке бытового мусора на участке нет.

Сквер имени В. И. Сурикова расположен в 500 м от ЦПКиО и окружен транспортными линиями, включая одну из основных автомагистралей города - улицу Ленина. Опытная площадка на исследуемом участке находится в юго-западной части сквера, не затронутой преобразованиями. Растительность разнотравно-злаковая, доминируют злаки, подорожник, одуванчик. Среди древесных преобладают вяз мелколистный, яблоня и клен. Почвенный покров сильно уплотнен и загрязнен бытовым мусором (битое стекло, продукты питания, бумага, полиэтилен и т. д.). Хорошо развит листовой опад (слой до 2 см).

Гвардейский парк, расположенный в Зеленой роще, восточной границей примыкает к берегу реки Енисей. Основным источником техногенного загрязнения в этом районе является Красноярский алюминиевый завод (КрАЗ). Парк является самым крупным в городе. В настоящее время меры по благоустройству проводятся преимущественно в центральной части парка и не затрагивают весь массив. Площадка отбора проб находится в северо-западной части парка. Растительность разнотравно-злаковая, доминируют бобовые и злаки. Из древесных пород присутствуют тополь, сирень.

Сквер около цирка находится на проспекте имени газеты «Красноярский рабочий» - одной из главных транспортных артерий города. Сквер имеет очень небольшую площадь и пользуется большой популярностью у жителей окрестных домов. Уборка осуществляется нерегулярно, поэтому участок сильно загрязнен бытовыми отходами. Травянистая растительность однородная, доминируют злаки и бобовые. Древесные формы более разнообразны: клен, сирень, береза, яблоня, рябина, черемуха. Травянистые растения отличаются низкорослостью, вегетативные органы мелкие. Хорошо развита дернина, листовой опад достигает 1 см.

Парк ДК имени 1 Мая находится в стороне от автодорог, северной частью прилегает к набережной реки Енисей. Данный участок сохранил архитектурные особенности, характерные для градостроительства 60-х гг. Кардинальным перестройкам парк не подвергался на протяжении нескольких десятилетий, древесные насаждения не обновлялись, удобрения и подкормки в почвы не вноси- лись. Растительность однородная. Из древесных растений доминирует тополь бальзамический, присутствует акация. Травянистый покров обильный, преобладает разнотравно-злаковая растительность. Опытная площадка расположена в северо-западной части парка. Поверхность почвы содержит различные антропогенные включения: битое стекло, обломки кирпича, древесный уголь. Нередко встречаются следы костровищ. Присутствует листовой опад.

Дендрарий Института леса имени В. Н. Сукачева СО РАН расположен в Академгородке и представляет собой искусственный фитоценоз, включающий растения, принадлежащие к разным географическим районам. Дендрарий не охраняется и поэтому представляет собой активно посещаемое людьми место отдыха. Почвенный покров значительно утоптан, повсеместно встречается антропогенный мусор. Помимо этого, посетители часто уничтожают экземпляры растений.

Пробные площади на всех участках закладывались в функционально схожих зонах. На каждом участке была выделена площадь исследования около 50 м2, активно посещаемая людьми, не имеющая искусственных газонов и клумб, без гравийных насыпей и асфальтированных троп.

Пробы отбирались с глубины 0.. .5 см в пяти повторностях. Почвенные образцы, взятые с каждого участка, смешивались, составлялась средняя проба, которая подвергалась дальнейшему исследованию.

Сбор материала проводился в вегетационные периоды 2003-2005 гг.

Для выявления видового состава водорослей использовались водные культуры на питательной среде Б. В. Громова № 6 и среде М. Бристоль в модификации М. М. Голлербаха.

Результаты исследований. В почвах исследуемых участков обнаружено 63 вида почвенных водорослей, относящихся к 4 отделам, 13 порядкам, 20 семействам, 29 родам. Из всех выявленных видов больше всего сине-зеленых водорослей: Cyanophyta (39,7 %), Chlorophyta (30,2 %), Xanthophyta (22,2 %), Bacillariophyta (7,9 %) (рис. 1).

□ синезеленые

□ зеленые

□ желтозеленые

□ диатомовые

Рис.1. Соотношение отделов альгофлоры почв рекреаций Красноярска

Общей характеристикой систематической структуры альгосиннузий городских почв является низкое видовое разнообразие и упрощенная таксономическая структура (табл. 1).

Наибольшее число видов обнаружено в зеленой зоне района Ветлужанка, наименьшее (по 14 видов) - в Гвардейском парке и сквере около цирка (рис. 2).

Выявление числа видов по отделам позволяет выделить участки, подверженные как интенсивному антропогенному воздействию в целом, так и рекреационной нагрузке в частности (рис. 3). Общим свойством всех изученных сообществ явилось незначительное число видов диатомовых. Уменьшение доли зеленых и желтозеленых водорослей и значительное число видов синезеленых водорослей диагностирует стрессированность почв [3; 4].

Рис. 2. Общее число видов, обнаруженных на исследуемых участках

Рис. 3. Соотношение отделов альгофлоры исследуемых участков

Анализ систематической структуры альгофлоры участка Ветлужанка показывает преобладание зеленых и желто-зеленых водорослей, что соответствует зональному распределению и говорит об экологическом благополучии данного района. Преобладание сине-зеленых, снижение доли зеленых и практическое отсутствие желто-зеленых водорослей на участках, расположенных в сквере около цирка, в парке ДК 1 Мая, Гвардейском парке показывает увеличение антропогенной нагрузки.

Таксономическая структура почвенных альгоценозов пропорциональна степени антропогенного воздействия: при повышении степени антропогенного влияния таксономическая структура упрощается (табл. 2). Уменьшается число видов, родов, семейств. Минимальная представленность по семействам характерна для участков, расположенных на правобережье реки Енисей (сквер около цирка, парк ДК имени 1 Мая).

Таким образом, структурные и качественные изменения альгоценозов реально отражают экологическое состояние почв, подвергшихся различной степени антропогенного воздействия.

Итак, общей характеристикой альгосиннузий почв городских парков является низкое видовое разнообразие и упрощенная таксономическая структура сообществ. Уменьшение доли зеленых и желто-зеленых водорослей указывает на увеличение степени антропогенной нагрузки.

Изучение закономерностей распределения альгофло-ры дает возможность всесторонней оценки и прогноза состояния почв, подверженных комплексным воздействиям природных и антропогенных явлений [1; 5].