Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В РАЙОНАХ НЕФТЕДОБЫЧИ (СЕВЕРО-ВОСТОК ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В РАЙОНАХ НЕФТЕДОБЫЧИ (СЕВЕРО-ВОСТОК ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ)"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ .СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени КА. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи, УДК 581.5:504.73.054:622.323 (470.1)

МАЛЫШЕВА Любовь Васильевна

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В РАЙОНАХ НЕФТЕДОБЫЧИ (Северо-Восток Европейской части России)

•• ' 3

Специальность 03.00.16 - экология

Автореферат

.диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1993

Работа выполнена и Ииституче биологии Коми научного центр; VpO Российской академии паук

Научный руководитель - доктор биологических наук М В. Гецен Официальные оппоненты -

доктор биологических наук, профессор Н.Г. Васильев,

кандидат географических наук А.Ф. Гуров

Ведущая организация - Московский государственный университет имени М.В Ломоносова.

Защита диссертации состоится "/р 03 ¿$л 199^г. п^час 30и.сси%~ на заседании Специализированною совега К 120.35 Об при Московской сельскохозяйственной академии имени КЛ. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно озиакомшься в ЦНБТСХА.

Автореферат разослан" ÍO ЯнЛйрЛ 199 ^г.

Ученый секретарь Специализированного совета -• кандидат биологических наук

J1 В. Мосина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В России среди отраслей народного хозяйства нефтегазовый комплекс по степени отрицательного эко- ~ логического воздействия на природную среду занимает одно'из • первых мест.

Интенсивное, особенно 'за последнее десятилетие, развитие нефтедобывающей промышленности на Северо-Востоке России, необходимость рационального использования природных ресурсов, поиск научно-обоснованных путей и методов ликвидации негативного влияния промышленности на биосферу обусловили пристальное внимание к проблеме изучения антропогенных смен растительности в этом районе.. ■ ,

Настоящая работа была выполнена как часть исашдоианий > двух комилсксныхтсм: - «Изменения природной среды под влиянием нефтедобывающей промышленности на Европейском Ссверо- : Востоке СССР (ГР N81047781); - «Структурно-функциональная ■ организация ф'итоценозов восточноевропейской тундры в условиях антропогенного воздействия (ГР N 01.9.20 000503).

Цели н задачи работы. Основной целью данной работы является выявление особенностей формирования растительного* покро- / ва нарушенных участков, возникающих при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений^ . . . __ ■

Для реализации.этой цели перед нами были поставлены следующие задачи: . • . 1 . , -г изучить видовой состав и структуру растительного покроЬа . нарушенных территорий в тундровой и таежной зонах севера Европейской части России; ■,

' - установить взаимосвязь эколого-биологическ11х особенностей доминирующих видов со спецификой условий.их произрастания в нефтеносных районах двух природных зон; .

- исследовать характер морфологических-изменений расте,- . ний на нефтезагрязненных грунтах;

Новизна исследовании. Исследованы особенности формиро- -вания растительного' покрова на местах аварийных нефтяных разливов и участках, возникающих в результате разведочного и эксплуатационного буренЛя в двух природных зонах Европейского Северо-Востока. Изучены состав и.структура производных растительных ' сообществ. Показаны пути формирования растительного покрова в техногенных экотопах тундры и тайги. На нефтезагрязненных территориях установлена взаимосвязь степени доминирования отдельных видов растений с их эколого-биологическими особенностями.

~ ЦЕНТРАЛЬНАЯ * ■ , . . Ь'АУЧН/.ьЗОИЗЛИОТЕКА' '

' кюа:. сг/.ьгкохоз академии ■

■ - ,' •

При этом описаны морфологические нарушения у ряда растений бореальной группы.

Практическая значпмоиь работы. Полученные данные об особенностях формироиания растительною покрова техно1енных экотопов в районах нефтедобычи учтены при разработке рекомендации но снижению негативного влияния буровых геологоразведочных работ на растительный покров Европейского Северо-Востока. Результаты работы использованы в разделах «Охрана окружающей природной среды» в составеТЭО, проектах обустройства нефтяных месторождений Республики Коми и при составлении эколошчес-ких карг Усинскою и Возейскою нефтяных месторождении.

Апробация раб»1ы.0сновнысположсния диссертации докладывались на научно-практической конференции «Охрана 1соло1И-ческои среды в рапоис Тюменской Субарктики» (Новый Урешой, 1984), Всесоюзном совещании «Проблемы охраны окружающей среды в нефтяной и газовой нромышлепиосш» (Калининград, 1985), Всесоюшои научно-практической конференции«Тнмано-Печорс-кий ТПК и иаучно-техническии прогресс» (Сыктывкар, 1986), Ш Республиканском семинаре «Современные методы разведки и разработки месторождений полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера» (Сыктывкар, 1989), Республиканских молодежных научных конференциях (Сыктывкар, 1985,1989,1993), Международной конференции «Освоение Севера и проблема рекультивации» (Сыктывкар, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

С 1р)ктура и обьем рашнм. Диссертация состоит из введения, семи 1лав, заключения, списка литературы, включающею 200 ни-менований, в том числе 41 на иностранных языках и трех приложении. В диссертации'141 страница машинописного текста, включая 18таблиц и 39 рисунков. Материалы приложения представлены^на 51 странице.

Благодарности. Выражаю искреннюю благодарность и признательность М.В. Гецен - заведующей лабораторией экологии и охраны тундры Института биологии, В.П. Гладкову и В.П. Братцеву . - научным сотрудникам Института экономических и социальных проблем Севера Коми НЦ УрО РАН, З.Г. Гардиевской - начальнику лаборатории охраны окружающей среды НГДУ Комитсрмнефть, Н.П. Акульшиной - доценту Сыктывкарскою госуниверситета им. 50-летия СССР за помощь в выполнении данной работы.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЕННОСТИ АНТРОПОГЕННЫХ НАРУШЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОГСУПОКРОВА В УСЛОВИЯХ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ (обзор литературы)

В главе рассматривается состояние изученности проблемы антропогенных смен растительного покрова в районах промышленного освоения. Дается анализ отечественной и зарубежной литера- ^ туры по вопросам влияния загрязения нефти и нефтепродуктами на, растительные сообщества в различных регионах.

Глава 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ;

' Исследования проводились с 1983 по 1991 г.г. на территории трех нефтегазоносных структур: Харьягинской, Комапдйршорской и Возейской (Ненецкий АО и Республика Коми)'. Районы работ расположены в полосе южных кустарниковых тундр и в подзоне крайнссеверной тайги. Характеристика районов исследований дана на осиопанни литературных данных о климате, орографии, гидрографии, иочвенпо-раститсльпом покрове. ' ^

Глава 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

' • - ■ - '• ' ' ' * ' • •

Методика, исследований включала комплекс-многолетних стационарных и маршрутных описаний. Проводили обследование нлощадокотработанпых буровых натерритории Комапдйршорской нефтегазоносной структуры и мест аварийных нефтяных разливов на нефтепромыслах Возейского нефтяного месторождения. Объектами изучения стали участкиаварийных нефтяных разливов разного срока давности, обваловки котлованов, места выжигания нефти. •Степень загрязненности большинства обследованных участков по И.И.Шиловой (1977) принята за среднюю. ,

: Стацйонариые наблюдения в тундре (Харьягинская нефтегазоносная структура) продолжались с 1983 по. 1987 г.г. Изучалось влияние дозированных количеств товарной нефти и дизельного топлива на восстановление основных доминантов растительных сообществ. Площадки модельных опытов закладывали в пятикратной повторности при уровнях загрязения 2 -16 л/м2. В тайге (Возей-ская нефтегазоносная структура) влияние загрязнения товарной нефтью на два типа растительных сообществ (ерниково-разнотрав-но-сфагновая ассоциация - участок избыточного увлажнения и ернико-разнотравно-зеленомошная ассоциация - участок умеренного ув- .

лажнения) изучали с 19S7 по 1989 г.г. при уровнях загрязнения 0,5 - 12 л/мг. Всего в тундре и тайге было заложено 165 площадок.

Реакцию отдельных видов растений на загрязнение описывали по общепринятым методикам (Раменскии, 1929; Алехин, 1938; Толмачев, 1959; Понятовская, 1964 и др ). На экспериментальных площадках в течение всех nei стадионных периодов проводили учет и описание растительности, зарисовку горизонтальных проекций растений. На техногенных участках определяли общее проективное покрытие травостоя, видовой состав, класс постоянства, морфомет-чрические показатели (длина и ширина листьев).

Математический анализ собранного материала включал обработку эмпирических данных на ЭВМ ЕС-1035 по программе VED, ♦ разработаннойлабораторией математики и вычислительной техники Инст m ута биологии Коми НЦ УрО Российской АН. Программа предназначена для аппроксимации данных функциями десяти видов.

Глава 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА, НАРУШЕННОГО РАЗВЕДОЧНЫМ БУРЕНИЕМ В ТУНДРЕ

4.1. Формирование растительности на площадках <

отработанных буровых скважин

В условиях частично нарушенных бурением почвенным орп-зонтов растительный покров формируется при наличии в субстрат с жизнеспособных зачатков растений. Субстратом для поселения растении остается сохранившаяся в виде обваловок почвенная масса. На нарушенных территориях четко прослеживается ряд сменяющих друг друга стадий, каждая из которых характеризуем! специфичным набором видов.

На первом этапе поселение растений лосит куртинныи.характер. Наряду со злаками, в формировании растительных группировок принимаютучастие отдельные виды разнотравья Производные сообщества имеют злаково-разно травный состав. Среди первых поселенцев на техногенных субстратах, можно отметить Роа alpina, P.annua, Calamagroslisgroenlandica. Небольшие куртины или отдельные экземпляры растении не образуют густых зарослей и сомкнутых группировок. На склонах обваловок котлованов обильно произрастают Chamerion anguslifolium, Equisetum arvense, E. silvaticum. Распределение растений рассеянное, ярусность отсутствует.

Восстановление растительного покрова активпее.идет в переувлажненных экогтопах. Облик формирующихся растительных груи-пировокздесь определяют хвощи и осоки Проективное покрытие на

б

таких участках достигает 30-50 %, в то время как на насыпных обва-ловках и днищах котлованов-отстойников лишь 8-10 %.*На 100 м2 приходится пять-семь видов,сосудистых растений и мохообразных, хотя некоторые из них представлены лишь одним - двуг ш экземплярами. .. -

Вторая стадия восстановления растительности наступает на четвертый-пятый год после завершения работ и продолжается около четырех лет. Структура растительного покрова усложняется, а размеры площадей, покрытых растениями, увеличиваются. На пятый год раст'ениями покрытр уже около 35%площади нарушений. В растительном покрове техногенных'ландшафтов приблизительно с восьмого года наблюдается абсолютное преобладание злаков . К этому времени растениями покрывается 75% нарушенной территории!

В формировании растительного покрова антропогенных местообитаний наряду со злаками высока роль видов семейств Astera-сеас, Equisetacca,' Сурегасеас. Видовой состав этих семейств становится более разнообразным. Преобладает групповое распределение-растений. Ярусы выражены слабо. - '

Третья стадия наступает на 9- 12-й годы зарастания и характеризуется появлением в составе растительных группировок кустарников и кустарничков. Среди этих групп растений наиболее быстро восстанавливаются виды семейства Salicaceae. Из местных кустарников нарушенные территории первыми заселяют.ивы. Наиболее распространены Salix lapponum,S.glauca, S. phylicifolia, S.rosmarinifo-lia, S. lanata. Высокая энергия роста, преобладание семенного разм-. поженил, а также способность ветвей укореняться, дают ивам преимущество при заселении антропогенных местообиташп'Г(Скворс цов, 1968)., .

Хуже идет внедрение в формирующиеся растительные сооб-: щества видов семейства Betulaceae. Несмотря на комплекс приспособлении, способствующих широкому распространению ерника (Betula папа) 'в Субарктике, на антропогенных месторбитаниях его возобновление протекает крайне Медленно. Заторможенный рост, затрудненность семенного возобновления, низкая выживаемость всходов не позволяют ернику конкурировать с ивами (Полозова; 1966). , 4 ' ' : » •

В целом третья стадия характеризуется большим разпообра-" зием видового' состава растительных группировок и увеличением замятой ими площади техногенного экотопа, Проективное покрытие достигает 80 %. Распределение растенпй.в большинстве экото-пов равномерно-групповое. Начинается формирование ярусной структуры с выраженным травянистым ярусом. Моховой и кустар-

пиковый ярусы развиты пятнами. Полному восстановлению растительности на нарушенных площадях препятствует брошенное оборудование, незахороненные остатки химреагентов

4 2. Антропофильная флора техногенных местооби i ашш ....ощадного типа

Флора нарушенных бурением участков Большеземельской тундры представлена 80 видами сосудистых растений из 45 родов, относящихся к 21 семейству. Десятка ведущих семейств включает 81% видов. Ведущими по числу видов являются Сурегасеае (11 видов), Asteraceae (10 видов), Sahcaceae и Роасеае (по 9 видов). Наиболее разнообразными но числу родов являются Asteraceae и Роасеае; большинство семейств (36 %) представлены лишь 1-2 родами. В родовом спектре основные позиции занимают роды Salix (9 видов), Сагсч (7 видов), Equiseium (6 видов) Десять родов (22 %) представлены во флоре всею 1-2 видами. Бриофлора участков, нарушенных an rponoi енпой деятельностью, представлена печеночниками (Ptilidium aliare, Pressia quadrata, Marchantía polymorpha) и зелеными мхами (Pleiiro/ium schreberi, Polytrichum commune, Polii-richum hyperboreum). •

В расти laibiii.ix сообщест пах, формирующихся па lexiioien-пых местообитаниях, Доли борешшплхвидовувелнчивастся до54%. В ecicc-твеинои флоре тундры Северо-Востока Европейской части России она составляет bcci о 28 % (Йартыпенко и др , 1987). В ряду дол! огных i coi рафичеекпх групп преобладают виды циркумполярной (48 %) и евразиатскои (36 %) ipynii. Ценотнческая роль азиатской и европейской ipynn, напротив, снижается Анализ видового состава флоры но экобиоморфам показывает господство miioi оле1 -них трав (68 %)

В системе жизненных форм Раункиера преобладаю! 1емик-риптофиты (4S То) и криптофиты (2S %)• Tusílago farfara, Hieracium laevigatum, Leoniodon autumnalib, Calamagrostis neglecta, C. lapponica, Rubus chamaemorub и другие

Распределение видов растении по ценотипам показывает преобладание лугового ценотипа (39 %) Лесной и болотный цено-типы занимают вторую позицию (14%). Высока доля сорных видов (Tripleurobpcrmum inodorum, Tussilago farfara, Poa andua и др ) - 10 °о.

TexHoiemibie площади заселяются как аборигенами, так и видами-пришельцами, обладающими широкой экологической амплитудой, способными к быстрому «захвату» освободившихся территории.

Глава 5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА УЧАСТКАХ АВАРИЙНЫХ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВОВ

• — - г у в 30

5.11 Формирование растительности'

Территории, загрязненные нефтью, сосредоточены главным образом в местах ее добычи, первичной обработки и вдоль трассы нефтепровода. Период с момента аварий до обследования нефтезаг-рязненных участков составляет от нескольких месяцев до семи лет. * Площадь разливов колеблется от 10-20 до 15000 мг, уровень загряз-■'. нения т от 1-2до60-80 кг/м!. ' : - : .

Участки разливов, на которых сохраняется пленка нефти полностью лишены растительности. На небольших кочках и буграх' ' встречаются отдельные экземпляры Eriophorumscheuchzeri, Equisc-^ turn heleocharis. Рас^.йтельный покров иитепсивнее восстанавливается на переувлажненных, заболоченных участках рельефа, поскольку вода препятствует проникновению нефти в почвенные горизонты. В этих эко гоIIах отмечается 15 видов травянистых растений. Ведущая роль принадлежит Menyanthes Irifoliata, Eriophorum russco-lum, Carex aqualilis, Equiscium heleocharis. Ha 100 м2 приходится в среднем 4 вида. Показатель нрос}сгивного покрытия колеблется от 2-з до зо %. ■■■ ; :,:'.V* '■ "!" ■ '' ; ■■-.■•'■ ' * ;.

В понижениях рельефа наблюдается гигрофитизация расти-< тельных сообществ, замена мезофитов на гигрофиты. На загрязненных пефтыо первично или вторично заболоченных местообитаниях обычно формируются хвощсно-осоковые, вахтово-пушицие-выен чисто вахтовые сообщества.Общее проективное покрытие при этом достигает 70-80 %." '. - *. 1 , \ ' - >

" ! Формированию растительного покрова обваловок нефтяных , амбаров способствует наличие в субстрате жизнеспособных зачат- ''! ков растений (семена, корневища). Субстрат, как правило, имеет; суглинистый состав с примесыоторфянистой массы. В этих экото-пах отмечается 64 вида травянистых растений. Большинство из них • . (71%) имеютчастоту встречаемости менее 20%. Наиболее обильны , в формирующихся сообществах - Equisctum arvense, E.-palustre, Rorippa palusiris, Polygonum aviculare. Общее проективное покрытие1- не более 35 %. Медленное зарастание склонов обваловок, слабая их за-дернованность, размыв склонов тормозят зарастание. - ; / . п: . : ,

Одним из способов ликвидации нефтанмх разливов является' ' сжигание разлитой нефти. Образующаяся при этом плотная битум- : пая корка препятствует восстановленн. растительного покрова. На

«

участках выжига нефти четырех-шестилетнего возраста общее проективное покрытие редко превышает 5-10 %. Их зарастание начинается по трещинам корки. Сначала появляются небольшие латки из мхов рода Dicranella и Amsothecium, Pohlia nutans. На постоянно влажных субстратах изредка встречается Marchantía polymorpha. Проективное покрытие мхов составляет не более 5 %. При восстановлении растительности чаще встречаются виды родов Equisetum, Роа и Сагех; на хорошо дренированных субстратах высока доля Senecio congestus. Количество'растений на 100 м1 составляет от 5 до 23, в среднем - 10 видов. Общее проективное покрытие на местах выжигов нефти четырех-шестилетней давности не превышает 25 %.

Восстановление нефтезагрязпенных заболоченных экотопов происходит при прочих равных условиях более интенсивно Разлитая нефть в силу своих флотационных свойств не проникает в почвенные юризонты, а концентрируется на поверхности воды. Ощутимым барьером на пути нефтяных разливов являются сфагновые мхи и сфа1 новый очес» абсорбционные свойства которых способствуют снижению хемогенпои нагрузки на почвенные горизонты (Walker ct al, 1987).

4 *

5.2. Антронофильная флора нефтепромыслов

Флора нсфгсзагрязнспных экотопов представлена 97 видами сосудистых растении из 61 рода и 26 семеист в По систематическому составу флора нсфтсза1рязненных экотопов представлена 10 видами споровых сосудистых и 97 видами покрытосеменных растений. В то время как в естественной флоре района хвойным принадлежит ведущая цсиотическая роль, натехно1 енных местообитаниях группа голосеменных не представлена. Десятка ведущих семейств включает 71 % видов флоры. Среди них преобладают: Asteraceae - 14 видов, Роасеае, Сурсгасеае, Ranunculaceae - по 8 видов. Высокие позиции занимают Ericaceae и Rosaceae, играющие заметную роль во флоре района. Одиннадцать семейств предегавленытремя-пятыо видами, 19 имеют по одному-два представителя.

Видовое богатство естественной флоры насчитывает 350 видов из 1S3 родов 57 семейств (Акульшина, Шушпанникбва, 1989). Флора нефтеза! рязнепных экотопов составляеглишь28%ее общего числа видов. Изменение систематической структуры флоры нарушенных местообитаний проявляется в возрастании роли семейства Asteraceae. Семейства Fabaceae и Brassicaceae в десятке ведущих се-меств замещаются Equieetaceae, Ericaceae, Juncaceae. Родовой спектр сходен становым для таежной и тундровой зон (Мартынеико и др ,

1987). Ведущие позиции занимают роды Carcx, Salix, Equisetum (по 5 видов), Ranunculus (4 вида), Betula, Eriophorum, Calamagrostis включают по три вида. Четырнадцать родов (Polygonum, Luzula, Juncus и др.) содержат по два, а остальные шесть родов - по одномулиду.

Feoi рафическии анализ флоры нефтезагрязненных экотопов показал, что большую ее часть (57 %) составляет бореальная фракция - 55 видов.В естественной флоре она составляет 66-70% (Акуль-шнна, Шушпанникова, 1989). На нарушенных землях некоторое сокращение числа бореальных видов сопровождается возрастанием доли видов i ипоарктической фракции с 12 до21 %. Среди них выделяются Calamagrostis lapponica, Eriophorum russeolum, E. polystachi-on. В ряду шноризональных видов техно! енных местообитаний высока ценотическая значимость Equisetum arvense, Epilobium palustre, Poa annua, Erysimum cheranthoides, Rorippa palustris. Возрастание цено-тическои роли нлюризональных видов - характерная особенное! ь растительною покрова ландшафтов, испытывающих airrponoieii-нын пресс (Мартынеико и др, 19S7).

В ряду Д0Л10ШЫХ ipynn ведущие позиции занимают виды циркуммеридиопальнои и евразиатскои фракции, включающих соответственно 49 и 40 % всею видовою состава. На за! рязпепных участках они представлены Calamagrostis lapponica, Ranunculus lap-ponicus, Senecio congcstus, Poa pratensis, Carcx rariflora, Equisetum 'arvense и др.

Большинство видов флоры нефтезагрязненных экотонов предсташюно мноюлстними травами (71 %). Наибольшим видо-вым-ралюобразисм отличается ípynna корневищных мноюлстпи-ков, включающая 55 % состава флоры (Equisetum silvaticum, Е. pratense, Poa pratensis, Carcx lapponica и др.). Деревья утрачивают свою ценотическую роль.

Анализ жизненных форм свидетельствует о сохранении во флоре техногенных местообитаний господствующих позиции ге-микршпофитами (51 %) и криптофитами (2S%). Ведущая ценотическая роль принадлежит Equisetum palustre, Eriophorum angustifoH-um. E. russeolum, E. vaginatum, Care\ rotundata, C. aquatilis, Menyanthes tnfoihata Наиболее активны на зарастающих ландшафтах луювые виды (33 %). Второе и третье места занимают лесной и болотный ценотипы.

Таким образом, процесс зарастания нарушенных местообитании дет с сохранением основных зональных черт таежной зоны. С возрастанием степени нарушения темп восстановления раеттелъ-Н01 о покрова снижается, увеличиваются различия в видовом составе и спектрах жизненных форм исходною и вторичною ценозов

:На дренируемых местообитаниях вторичные группировки имеют упрощенную структур, для них характерна монодоминантность и одно-двухярусность,на болотах и заболоченных участках в наземном покрове преобладают би- и полидоминантные ценозы. Это отражает общие тенденции формирования растительного покрова в районах нефтедобычи. :

Глава б. ВЛИЯНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ В ПОЛЕВЫХ МОДЕЛЬНЫХ ОПЫТАХ .

6.1 Зона тундры ; • : ■ ' 4

Изменение проективного покрытия Betula nana, Lcdum de-cumbens, Andrómeda polifolia, Vaccinium vitis-idaea, Rubus c^iamaemo-rus при загрязнении дозированными количествами нсфги или дизельного топлива аппроксимируется полиномом 2-й степени. Например, для ерника ^уравнение (1)3 или брусники '{уравнение (2)J при уровне загрязнения 2 л/м2 функция имеет вид: • >

; ' у = 61,б-0,19х + 0,0001х\ г = 0,79; ; . (1) . ; у = 81,9-0,24х + 0,002х1,г = 0,90, , * (2)

» • -ч. . • . ' . ' *•

где у - обилие вида (%), х - продолжительность действия загрязни- . теля (дни). - ' t

6.2. Зона'тайги.. ^

Для большинства изученных видов растений (Betula папа, Andrómeda polifolia,Vaccinium uliginosum,.Eriophorum vaginatum, Carex rariflora; C. cinerea, Equiseíum silvaticum, Rubus chamaemorus; Mpny-añlhes trifoliata) проективное покрытие зависит от продолжительности действия загрязнителя л ине/шо. Например, для ерника аурав-нение (3)о в ерниково-разнотравно-сфагновой ассоциации при уровне загрязнения 1,5 л/м- функция имеет вид: - • -ч t .

' у = 9,0-0,01х, г = 0,72, / (3)

где у - обилие вида (%), х - продолжительность'йействня загрязнителя (дни). ; ^ ■ : •'.. • • '• ■

' т Очень чувствительны кзагрязнецию нефтью сфагновые мхи. В силу особенностей биологии они легко пропитываются ею, быстро

. ■ 12. v ' ".,••''. . . .

отмирают и слабо возобновляются. В ерпиково-разнотравно-сфл-новои ассоциации надземные части кустарников и кустарничков (Vaccimum uhgmosum, V. vitiv-idaea, Andromeda pohfolia и др.) восстанавливаются медленнее, чем на минеральном грунте при умеренном увлажнении, поскольку разливы нефти вызывают отмирание и\ корней из-за отсутствия воздуха.

У ряда кустарничков хорошо развиты длинные плагиотрон-ные подземные побеги, на основе которых формируется система парциальных кустов (Серебряков, 1962, Солоневич, 1970; Мазуреи-ко, 1986) Этосиособствуетрасшнрениютерритории.занятойодной особыо, восстановленищ обилия вида. При.загрязнении нефтью происходит шпенсивное разрастание сохранившихся особей вороники (Empctrum nigrum) На открытых хорошо освещенных местах экснеримип альпых площадок она образует большие куртины. Морошка (Rubus chamaemorus) - длиниокорневищный травянистый поликаринк - обладает высокой ве1етативпои подвижностью, Ч1о обусловливав се активное восстановление на участках механических нарушении. Однако на субстратах, за! рнзпенньгх углеводородами, она поселяется редко и в условиях модельных опытов восстанавливается очень медленно

В го же время наряд растении нсфтяносзагрязнеинеоказыва-ет стимулирующее действие. В переувлажненных экотопах их возобновление идс1 шпенсивнее. Насыщенность субстрата водой препятствует проникновению нефти в почвенные горизонты. В зарастании переувлажненных (первично- или вторичнозаболочеп-ных) территории особам роль отводится группе длиннокориевшц-ных гелофитов (Equibclum palustre, Enophorum angustifolium, E.rus-seolum, Carcx rotundata, Menyanthes trifoliata). Основная масса корней и горизонтально направленных корневищу них располагается ниже уровня грунтовых вод У вахты зависимость от дефицита воздуха в присутствии пленки нефти па поверхности воды снижает , также наличие воздухоносных полостей в корневищах и стеблях. Поэтому вахта и пушшш развиваются даже на участках аварийных нефтяных ралливов В р^зутьппе на нарушенных субстратах длин-нокорневищпые 1елофигы при отсутствии конкуренции способны образовывать густые заросли.

У таких нлоцгодериовииных гелофитов как Eriophorum vagi-naium, Carex cincrea устойчивость к нефтяному загрязнению и восстановление на исфтезл рязнеиных субстратах обеспечиваются наличием плотных дерновин При за! рязнепин нефтыо корни, расположенные внутри дерновины, хорошо сохраняются. Нетребовательность в отношении минерально! о питания, холодостойкость и*

ряд других, характерных для растений этой группы экобнологичес-ких особенностей, позволяют им выжить па пе'фтезагрязнепных участках. 1 ' .

Техногенный пресс вызывает перераспределение видового состава формирующихся сообществ по признаку более высокой ytv тойчивости к экстремальным факторам. При этом решающее значение отводится морфологическим особенностям той или иной группы видов. „:

Глава 7. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСТЕНИЙ КАК РЕАКЦИЯ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДАМИ

На участках аварийных нефтяных разливов .и в условиях модельных опытов с дозированными количествами нефти у ряда видов растений возникает широкий спектр морфологических отклонений. ,, . *

Гигантизм. Установлены два типа увеличения размеров растений. В первом - пропорциональное увеличение- растения (Salix caprca, ßefula pubcsccns, В. nana) сохраняют прежний облик, изменяя только габитус. В другом - непропорциональное увеличение - нарушение соотношения между основными параметрами листа приводит к изменению общего облика растений (Ledum decumbens, Andromeda polifolia). Нарушение Пропорций идет за счет значительного увеличения ширины листьев (табл. 1, рис' 1).

• ' . / Таблица 1

Средние размеры листьев растений (мм) па пефтезагрязпенных территориях (п = 50, р < 0,05)

Вид ^ Загрязненные v Контрольные

участки - участки

' - • длина ширина длина | 1 ширина

Salix caprca 137,6 ±1,2 60,6±0,2 81,7 + 0,5. 40,7 + 0,1

Betula pubcsccns . 82,2 + 0,9 64,3 + 1,1 47,2 ±0,4 38,4 ±0,1

В.nana " 36,4±0,7 38,5 ±1,5 12,1±0,1 13,2±0,1

Ledum dccumbens '30,0 + 0,1. 8,6±0,3 15,2 ±0,1 . 2,5±0,1

Ahdromcda polifolia 15,1 ±0,5 5,2+0,2 12,6±0,2: 1,5 ±0,1

Папизм (миниатюризация) проявляется в значительном

сокращении как общих размеров растений, так и листьев. У ряда кус-

Длина, мм

Ширииа, мм

саргеа риЬеэсепБ папа '<1еситЬе5 роЬГоЬа

Рис 1 Соотношение размеров листьев растении на контрольных и загрязненных участках

- Контроль 1_1 - Загрязненный участок

тарничков й трав листьй уменьшаются в 2-3 раза (табл. 2).

I Таблица 2

Длина листьев растений (мм) на нефтезагрязненныхучастках (п = 50, р < 0,05)

Длина листа

Вид- загрязненные контрольнс

• участки участки

Eriophorum vaginatum 20>4±0,7 28,7 ±0,6 •

Е. russeolum 18,7±0,9 : 32,3 ±0,4

Carcx rolundata • ' 9,4±0,1 22,5 ±0,6

С; lasiocarpa 12,7±0,3 . 27,5 ±0,1

С. pauciflora . 11,6 ±0,5 29,5 ±0,8 : -

Причинами, вызывающими низкорослость, являются изменение элементного состава почвы и нарушение в растениях хода сложившихся биохимических процессов (Веселовский, Вшивцев, 1988; Ремизов, 1988).

Олнгомерпзацни. У растений, произрастающих на нефтезаг-рязненных грунтах, олигомеризация выражается в сокращении у многолетних кустарничков числа замещающих побегов и уменьшении в соцветиях количества цветков. Изменение эдафических условий в результате антропогенной деятельности вызывает нарушение^ развития нетолько вегетативных, но и генеративных органов растений. На загрязненных нефтью и нефтепродуктами модельных площадках значительно сокращается потенциальная плодовая продуктивность (количество цветков в соцветиях подбела узколистного сокращается по сравнению с контролем с 6.-8 до 1-2, у ба1улышка стелющегося с 15-20 до 1-3).

Тератологические изменения органов. При обследовании зарастающих участков нефтяных разливов нами отмечены тераты хвоща болотного (Equiselum palustre var. simplicissimum). На разливе высота хвоща в 2-2,5 раза больше, чем на незагрязненном участку. Для подавляющего большинства хвощей на загрязненной территории характерно искривление стеблей, спиралеобразное закручивание верхушек стеблей. Приблизительно в 10 % случаев отмечается их засыхание.В литературе, посвященной растительности битуминозных грунтов, отмечено появление аналогичных уродств (искривление стеблей, утолщение или укорочение побегов, булавовидные вздутия конечных члеников стеблей) для растений пустынь и полупустынь (Несветайлова, 1953; Викторов, 1955; Востокова и др.,

1955).

У ивы и березы на нефтезагрязненных зймлях, часто отмечается обильное образование на листьях фитопатологических наростов (галлы) Тератоло1 ическое разрастание тканей является признаком повышенного содержания в почвах битумов, в частности 3-4-бенз(а)пирена (Никифорова, Солнцева, 1986).

Изменение ритма разни шя растений в условиях загрязнения углеводородами Контрольные виды (Ledum decumbens, Andromeda polifolia, Rubus hamaemorus) на загрязненных участках модельных опытов начинают вегетировать на 30-40 дней позже, чем на контрольных. Загрязнение вызывает преждевременное засыхание листьев и молодых побегов, увядание цветков в соцветиях, сокращение продолжительности цветения. Прерывается процесс семяобразова-ння. Выпадение отдельных фаз в цикле развития Rubus hamaemorus проявляется в засыхании цветков без формирования завязей. Это приводит к нарушению репродуктивной функции растений.

Исследования показывают широкии спектр морфологических нарушении, возникающих у растении на нефтезагрязненных участках и расширяют список видов, для которых известна терато-ло! ическая реакция на углеводороды.

ВЫВОДЫ

1. Анализ флоры техшнеппых экотопов свидетельствует о ^ существенном обеднении се видового состава: из 270 видов растении естественной флоры в тундре отмечено лишь 80, в тайге из 350 - 97 высших сосудистых растений. В зоне тундры формирование растительного покрова на нарушенных местообитаниях идет по пути увеличения доли бореальных видов, а в районах крайнесевер-нои тайги в формирующихся растительных сообществах сохраняются зональные черты.

2. Естественное восстановление растительности в тундре активнее идет в переувлажненных экотопах, 1де уже на третий год зарастания общее проективное покрытие достигает 50 %, вто время как на дренируемых элементах рельефа - не более 10 %. При всех уровнях загрязнения преимущество в заселении нефтезагрязненных грунтов имеют корневищные и плотнодерновинные многолет-ннстравы, ценотическая роль деревьев, кустарников и кустарничков снижается.

3. Устойчивость корневищных и плотнодерновинных видов подтверждается при дозированном загрязнении нефтью и нефтепродуктами (0,5-16 л/м1) в условиях модельных опытов

. 4. На нарушенныхтерриториях в районах исследований отмечено упрощение вертикального строения растительности за счет формирования одно- двухъярусных ценозов. : '

5. Цреобладающим типом тератогенных нарушений на неф-тезагрязненных участках является нанизм. Наряду с этим у ряда видов оттиечены случаи гигантизма. Под влиянием.загрязнения некоторые виды изменяют ритм сезонного развития "в сторону замедления. У багульника частично выпадают фазы цветения и плодоношения, а у морошки - плодоношения (обильно цветет, но не плодоносит); Отмечается усыхаиие листьев и стеблей у багульника, . подбела. • .. \ ,

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

• ^ 1.Воздействйенапочвенно-растителы1ыйпокровтундрынри проведении буровых работ в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции // Охрана геологической среды в районах Тюменской Субарктики. Тез. докл. науч.-практич. конф. г.НовыйУрепгой - Тюмень,-

1984. - С. 20-21 (соавтор В.П. Гладков).

' __ 2. Устойчивость растительности тундры к воздействию нефтепродуктов при проведении буровых разведочных работ // Проблемы охраны окружающей среды в нефтяной и газовой промышленности. Тез. Всесоюзн.совещапиягКалинипград, 10-12 сентября.

1985, - Москва, 1985. - С. 59-61.

3. Реакция растительности тундры на загрязнение нефтепродуктами при проведении буровых работ // Природопользование и

охрана окружающей среды Тимано-Печорского ТПК. Сыктывкар, . 1986. - С. 82-93 (Труды Коми филиала АН СССР, N 76). '

4. Реакция растительности тундры на механические воздействия и загрязнение нефтепродуктами // Тез. IX Коми респ. молодежи. науч. конф. Сыктывкар, 1985. - С. 8.' ^

5. Техногенные нарушения растительного покрова тундры на этапе разведочного бурения// Влияние геолого-разведочных работ

' на природную среду БоЯьшеземельской тундры. Сыктывкар, 1988. -С. 49-56. (Труды Коми научного центра УрО ДН СССР, N 90).

6. Изменение растительного покрова Большеземельской тундры под влиянием гусеничного транспорта // Тимано-Печорский ТПК и научно-технический прогресс..Тез. Всесоюз. науч.-практич. конф. Т.1. Сыктывкар, 1986.-С. 104-106. ,

7. Влияние нефтяного загрязнения на рост и развитие некоторых представителей тундровой флоры // Проблемы интенсификации горного производства.Тез. докл. науч.-практич. конф. Молодых

ученых г. Воркута, 1986.-С. 45.

8 Охрана природы при производстве разведочных работ на нефть и газ // Сер. Научные рекомендации - народному хозяйству. - Вып. 62 / Коми филиал АН СССР. - Сыктывкар, 1987. - 28 с.

9. Техногенные трансформации растительного покрова тундры в условиях углеводородного загрязнения //Взаимодействие организмов в тундровых экосистемах. Тез. Всесоюзн. совещ. г. Воркута, 5-8 сентября, 1989 г. - Сыктывкар, 1989. - С. 181.

10 Трансформация растительного покрова под влиянием техпо1 енного зл рязнения п условиях Севера // Современные методы разведки и разработки месюрождепий полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера Сыктывкар, 1989. - С. 7-9 (соавтор В.П. Гладков)

11. Влияние за1 рязнения нефтыо на некоторые показатели функционирования растительных сообществ //"Проблемы устойчивости биоло! ичсских систем. Тез. докл. Всссоюз. школы. 15-20 октября 1990 г., г.Ссвастоноль.-. Харьков, 1990. - С. 332-333.

12. Естественное зарастание исфтезагрязиенных земель и опыт их рекультивации в условиях Севера // Эколою-экопомические аспект ы природопользования иа Европейском Северо-Востоке СССР. -Сыктывкар, 1990 - С. 74-Б2 (Труды Коми научно! о цен фаУрО АН СССР, N 111) (соавторы В П Гладков, 3 Г. Глрдиевская).

13 Ашрошмсппыц смены растительности нефтезл! рязнен-ныч территории // Освоение Севера и-проблема рекультивации Тез Междуи коиф, Сыктывкар, 8-14 июля 1991 г., - Сыктывкар, 1991*. - С. 200 (соавтор В.П. Гладков).

14 Особенности формирования растительного покрова техногенных ландшаф тов районов нефтедобычи ил Европейском Северо-Востоке // Сер Научные доклады - Вып 299 / Коми научный центр УрО РАН. - Сыктывкар, 1992. - 20 с.

15 Флора нефтезагрязненныхэкотопов Возейского нефтяною месюрождения // Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов Маг-лы 11 молодежи науч коиф Сыктывкар, 1993. - С 84-87

Зак. »152

Тираж 100

, Участок оперативной полиграфии ^Коми научного'центра УрО РАН ¿1.67610,. г.Сыктывкар, ул.Первомайск'ая-, 48