Оценка загрязнения атмосферной среды города Кореновска с помощью растений-биоиндикаторо

Значение одного промера обозначили как X, значения промера с левой и правой стороны обозначили соответственно как Xл и Xп [Биологический контроль … , 2010].

Измеряя параметры по 5-ти признакам (слева и справа), получили 10 значений X:

1) нашли относительное различие между значениями признака слева и справа (Y) для каждого признака по формуле (1):

 

                                                                                                                (1)

 

Сначала было необходимо найти разность значений измерений по одному признаку для одного листа, затем нашли сумму этих же значений, а разность разделили на сумму, найденное значение Y записали во вспомогательную таблицу. В результате получилось 5 значений Y для каждого листа;

2) нашли значение среднего относительного различия между сторонами на признак каждого листа (Z) по формуле (2). Для этого сумму относительных различий разделили на число признаков (N = 5):

                                                                                                     (2)

 

       Для проведения вычислений пользовались вспомогательной таблицей.

3) вычислили среднее относительное различие на признак для выборки (X) по формуле (3). Для этого все значения Z сложили и разделили на число этих значений, т.е. число листьев (n).

 

                                                                                                     (3)

 

Данные оформили в таблицу и сделали выводы о степени загрязненности атмосферного воздуха в различных районах [Биологический контроль … , 2010].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Оценка загрязнения атмосферной  среды города Кореновска с  помощью растений-биоиндикаторов

 

4.1 Таксономический анализ

 

В результате исследования нами было выявлено 95 видов растений, которые относятся к 27 семействам и 77 родам. Результаты исследований представлены в таблице A.1.

Таксономический анализ (рисунок 1) показал, что преобладают олиготипные семейства – 15 семейств (Rosaceae, Cyperaceae и др.); монотипных – 7 (Fagaceae, Geraniacea и др.); политипных – 5 (Poaceae, Asteraceae, Fabaceae, Lamiacaea, Brassicaceae).

 

Рисунок 1 – Таксономический анализ растительности г. Кореновска

 

Таксономический анализ по отношению к родовому составу (рисунок 2) показал, что преобладают монотипные рода – 15 родов (Acer L., Persica L. и др.); олиготипных – 10 (Malus L., Papaver L. и др.); политипных – 2 (Plantago L., Salix L.).

 

Рисунок 2 – Таксономический анализ по отношению к родовому составу

 

4.2 Экологический анализ

 

4.2.1 Экоморфы

В результате экологического анализа нами был выделен ряд экоморф по отношению к влажности почвы (рисунок 3, таблица А.1). Преобладают мезофиты – 59 видов (Trifolium repens L., Prunus divaricata Ledeb, Morus nigra L. и др.). Hа втором месте стоят ксеромезофиты – 10 видов (Capsella bursa-pastoris L., Setaria viridis L., Artemisia vulgaris L. и др.). Hа третьем месте находятся мезогигрофиты – 9 видов (Fragaria viridis L., Acer tataricum L., Salix caprea L. и др.). Мезоксерофиты (Erodium ciconium (L.) Ait., Papaver rhoeas L., Achillea millefolium L. и др.) и гигромезофиты (Deschampsia caespitosa L., Vicia cracca L., Sambucus ebulus L. и др.) насчитывают  8 и 5 видов соответственно.  Меньше  всего гигрофитов – 4 вида (Phragmites australis L., Typha angustifolia L. и др.).

 

Рисунок 3 – Экоморфы растительности г. Кореновска

 

4.2.2 Биоморфы

Анализ жизненных форм по системе Х. Раункиера (рисунок 4, таблица А.1) позволил установить, что во флоре преобладают гемикриптофиты – растения, почки возобновления которых находятся на уровне почвы: 26 видов (Plantago major  L., Barbarea vulgaris R. Br., Rubus idaeus L. и др.). За ними следуют фанерофиты (деревья и кустарники, почки возобновления которых находятся выше 25 см уровня земли): 25 видов (Morus nigra L., Betula pendula Roth., Castanea sativa L. и др.).

 

Рисунок 4 – Спектр биоморф растительности г. Кореновска

На третьем месте находятся терофиты (однолетние растения): 23 вида (Urtica urens L., Anetum graviolens  L., Geranium dissectum L. и др.).  Группа криптофитов (многолетние травянистые растения, почки возобновления которых закладываются на корневищах, клубнях, луковицах глубоко под землей или под водой): 21 вид (Armoracia rusticana Bess., Rumex crispus Ledeb, Convolvulus arvensis L. и др.).

 

4.3 Изучение флуктуирующей асимметрии  листьев видов-индикаторов

 

4.3.1 Изучение флуктуирующей асимметрии листьев Betula pendula Roth.

В вегетационный период 2013 года были собраны листья с опытных площадок в городе Кореновске для измерения флуктуирующей асимметрии. Были произведены измерения и вычисления по формулам. Результаты замеров и вычислений занесены в таблицы 1 – 3. Проведен анализ полученных результатов.

 

Таблица 1 – Результаты замеров листьев Betula pendula Roth.

№	Ширина половинок		Длина 2-й жилки		Расстояние между основаниями 1-й и 2-й жилок		Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок		Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок		Форма макушки
	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр
Контроль – участок №1
1	15	17	30	32	5	6	8	7	35	33	2
2	32	25	50	45	6	6	14	22	40	38	3
3	20	19	33	33	7	8	10	11	36	34	1
4	19	19	38	36	6	6	12	10	35	40	1
Малое загрязнение – участок №2
5	22	20	33	34	4	5	13	10	43	42	1
6	61	18	28	30	5	4	9	9	40	45	1
7	20	18	33	29	3	5	12	10	50	45	1
8	14	20	24	27	5	6	10	8	40	38	2
Сильное загрязнение – участок №3
9	17	19	36	38	5	5	9	10	45	46	3
10	15	15	23	24	3	3	7	6	50	48	1
11	15	17	25	27	3	3	8	7	43	45	1
12	23	25	43	40	8	6	15	13	40	45	2

 

Таблица 2 – Вспомогательная таблица для вычислений по Betula pendula Roth.

№ площадки	1 признак	2 признак	3 признак	4 признак	5 признак	Среднее относительное различие на признак
Контроль – участок №1
1	0.06	0.03	0.09	0.07	0.03	0.056
2	0.12	0.05	0.07	0.08	0.03	0.07
3	0.03	0	0.14	0.05	0.03	0.05
4	0	0.03	0.08	0.09	0.06	0.052
Малое загрязнение – участок №2
5	0.05	0.01	0.1	0.11	0.01	0.056
6	0.06	0.03	0.01	0	0.05	0.044
7	0.05	0.06	0.25	0.07	0.05	0.1
8	0.17	0.05	0.09	0.1	0.02	0.084
Сильное загрязнение – участок №3
9	0.05	0.03	0	0.05	0.01	0.038
10	0	0.02	0.2	0.08	0.02	0.084
11	0.06	0.04	0	0.07	0.02	0.048
12	0.04	0.04	0.14	0.07	0.05	0.086

 

Таблица 3 – Величина флуктуирующей асимметрии листьев Betula pendula Roth.

Исследуемый участок	Бальные значения показателя асимметричности
1	Относительно чисто
2	Загрязнено
3	Грязно

 

Данные таблицы 1 показывают, что степень асимметрии листьев Betula pendula Roth., собранных с контрольных участков (№1) и участков с малым (№2) и сильным (№3) загрязнением различны (рисунок Б.1). На каждом участке разбито по 4 площадки. Показатели по трем признакам (ширина половинок, длина 2-й жилки, расстояние между концами 1-й и 2-й жилок) одинаковы для площадок, относящихся к разным участкам. Это обстоятельство говорит о схожести экологических условий на данной территории.

На площадках транспортной зоны города отмечается высокая вариация асимметрии. На участке №3 степень асимметрии изменяется от 0.038 до 0.086. Это указывает на неоднородность территории, а также на неустойчивость параметров окружающей среды.

Анализ изменчивости асимметрии конкретных признаков показывает, что наибольшая асимметрия проявляется по второму признаку (длина 2-й жилки): от  23 до 50 мм. Вторым по вариабельности признаком является первый признак (ширина половинок), по которому степень изменения составляет 9 мм.

В пределах жилой зоны города выделяются площадки, где степень асимметрии 0.044 и 0.056, что позволяет отнести их к зоне с малым загрязнением.

В зоне центра города (№3) расположено 4 пробных площадки. Исследования показали, что максимальное значение коэффициента флуктуирующей асимметрии приходится на площадки №10 и №12. Это указывает на наличие высокой антропогенной нагрузки на данных участках, вследствие высокой концентрации транспорта.

Таким образом, данные по флуктуирующей асимметрии листовой пластинки Betula pendula Roth. указывают на экологически неблагополучное состояние атмосферной среды города Кореновска в районах интенсивного транспортного движения.

 

4.3.2 Изучение флуктуирующей асимметрии  листьев Populus alba L.

Полученные в течение 2013 года данные (таблицы 4 – 6) показывают, что степень асимметрии листьев Populus alba L., собранных с контрольных участков (№1) и участков с малым (№2) и сильным (№3) загрязнением различны (рисунок Б.1). На каждом участке разбито по 4 площадки.

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 – Результаты замеров листьев Populus alba L.

№	Ширина половинок		Длина 2-й жилки		Расстояние между основаниями 1-й и 2-й жилок		Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок		Угол между центральной и 2-й жилками		Форма макушки
	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр
Контроль – участок №1
1	35	37	40	35	20	25	15	15	80	40	1
2	32	40	45	35	20	20	17	12	40	45	2
3	36	47	45	50	15	16	0	11	80	55	1
4	29	33	35	35	17	15	20	10	50	60	3
Малое загрязнение – участок №2
5	18	23	20	22	12	14	7	8	40	30	1
6	38	35	45	40	7	18	18	18	50	30	1
7	28	35	37	35	6	11	13	15	60	50	3
8	29	27	34	30	6	8	9	11	55	45	2
Сильное загрязнение – участок №3
9	25	32	27	20	8	13	12	12	40	60	3
10	28	26	25	30	20	10	9	7	20	40	2
11	28	25	20	18	17	20	12	10	30	30	1
12	26	22	30	25	7	7	9	8	60	55	1

 

Таблица 5 – Вспомогательная таблица для вычислений по Populus alba L.

№ площадки	1 признак	2 признак	3 признак	4 признак	5 признак	Среднее относительное различие на признак
Контроль – участок №1
1	0.028	0.07	0.09	0	0.28	0.094
2	0.11	0.13	0	0.13	0.05	0.085
3	0.13	0.05	0.03	0.17	0.19	0.082
4	0.06	0	0.06	0.3	0.09	0.086
Малое загрязнение – участок №2
5	0.11	0.05	0.08	0.07	0.12	0.086
6	0.04	0.05	0.34	0	0.15	0.106
7	0.11	0.03	0.29	0.07	0.09	0.118
8	0.04	0.06	0.14	0.1	0.1	0.088
Сильное загрязнение – участок №3
9	0.12	0.15	0.14	0	0.15	0.122
10	0.04	0.09	0.13	0.13	0.33	0.129
11	0.06	0.05	0.08	0.09	0	0.116
12	0.08	0.09	0	0.06	0.04	0.054