Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологический мониторинг состояния зеленых насаждений урбанизированных территорий

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологический мониторинг состояния зеленых насаждений урбанизированных территорий"

На правах рукописи

Антоневич Ольга Алексеевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (на примере г. Томска)

03.02.08 - Экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

7 НОЯ 2013

Красноярск 2013 005537632

005537632

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор Демиденко Галина Александровна

Официальные оппоненты:

Мучкина Елена Яковлевна,

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», профессор кафедры экологии и естествознания

Ковылина Ольга Павловна,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», доцент кафедры лесных культур

Ведущая организация

ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Защита состоится 22 ноября 2013 года в 9.00 на заседании диссертационного совета Д 220.037.04 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, тел./факс 8 (391) 227-36-09, e-mail: dissovet@kgau.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «_» октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор

Г.А. Демиденко

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Нарастающие темпы урбанизации приводят к увеличению численности городского населения, повышению количества промышленных предприятий и автотранспорта, что приводит к неизбежному антропогенному давлению на природную среду города. Такая ситуация обуславливает развитие неблагоприятной экологической обстановки и ухудшение качества жизни населения.

Зеленые насаждения являются важнейшим компонентом в системе регулирования качества городской среды. Их основное назначение - выполнение санитарно-гигиенической, эстетической и рекреационной функций. Способность выполнять эти функции в значительной степени определяется состоянием самих насаждений. В связи с этим изучение особенностей произрастания древесных растений в городской среде становится все более актуальным. Взаимодействие города и растительности носит взаимосвязанный характер. Озелененные пространства улучшают жизненную среду городских территорий за счет создания более мягкого микроклимата и поглощения вредных веществ и пыли из атмосферного воздуха. Урбанизированная среда оказывает негативное влияние на древесную растительность: уменьшается продолжительность жизни древесных растений, снижается радиальный прирост, повреждается ассимиляционный аппарат.

Основными факторами антропогенного влияния являются загрязнение почв, воздушного бассейна и рекреационные нагрузки (Кавтарадзе, Игнатьева, 1986; Маслов, 2002). При этом сложный комплекс разнообразных внешних воздействий может быть синергическим, аддитивным или антагонистическим (Алексеев, 1990). Растения в городе находятся под воздействием различных стрессов и их состояние следует оценивать, рассматривая совместное влияние факторов среды.

Мониторинг состояния растений в урбанизированной среде является необходимым при рассмотрении вопроса обеспечения здоровой экологической обстановки в городе. Подобных комплексных исследований для г. Томска проведено не было, в связи с этим актуальность исследований является несомненной.

Цель исследования - экологический мониторинг состояния древесно-кустарниковой растительности объектов озеленения общего пользования г. Томска и разработка практических рекомендаций по оптимизации состояния зеленых насаждений урбанизированных территорий.

Задачи:

1. Изучение дендрологического состава зеленых насаждений объектов рекреации.

2. Оценка жизненного состояния насаждений рекреационных территорий г. Томска.

3. Изучение видового состава дендробионтных насекомых и выявление интенсивности их воздействия на городские зеленые насаждения.

4. Изучение динамики годичного прироста деревьев тополя бальзамического (Рори1и.ч ВаЬатг/ега) в урбанизированной среде.

5. Установление единовременной рекреационной нагрузки на городские объекты озеленения.

6. Разработка системы практических рекомендаций по повышению экологической устойчивости культурных ландшафтов (скверов и парков).

Защищаемые положения:

1 В урбанизированной среде наблюдается воздействие комплекса экологических факторов на зеленые насаждения. Прирост деревьев тополя бальзамического (Рори1ю ВаЬатфга) достоверно снижается при увеличении автотранспортной нагрузки на прилегающих улицах, увеличении площади экранированных почв и интенсивности повреждения кроны тополевой молью {ШосоПеШ рориП/оИе11а). Данный вредитель интенсивнее заселяет уже ослабленные под воздействием антропогенных факторов (загрязнение воздушного бассейна выхлопными газами автомобилей и экранированные почвы) деревья тополя бальзамического.

2. Единовременную рекреационную нагрузку на городские зеленые насаждения следует рассматривать среди прочих факторов антропогенного влияния на урбоэкосистему как один из определяющих факторов, вызывающих достоверное снижение прироста деревьев.

Научная новизна. Впервые осуществлен экологический мониторинг состояния рекреационных экосистем г. Томска. Проведено комплексное исследование состояния древесно-кустарниковой растительности скверов и парков, имеющих важное культурно-социальное, рекреационное и эстетическое значение для г. Томска. Осуществлена оценка дендрофлоры рекреационных территорий. Выявлен видовой состав денробионтных насекомых доминирующих древесных видов и установлена интенсивность заселения деревьев вредителями. Изучено изменение величины годичного прироста тополя бальзамического в зависимости от интенсивности воздействия экологических факторов урбосреды. Установлена величина единовременной рекреационной нагрузки на городские

объекты озеленения г. Томска.

Теоретическая и практически значимость. Экологический мониторинг состояния древесно-кустарниковых насаждений в урбанизированной среде является неотъемлемой частью мероприятий по планированию квалифицированного ухода за городскими зелеными насаждениями. В том числе по предотвращению возникновения очагов вредителей и болезней, увеличению продолжительности жизни деревьев в городской среде, повышению эстетической привлекательности рекреационных территорий, а также проведению ряда мероприятий, содействующих выполнению зелеными насаждениями своих экологических функций. Результаты исследования рекреационных нагрузок позволят разработать ряд мер по повышению рекреационной емкости и устойчивости объектов. Результаты исследования использованы в курсе лекций по дисциплине «Сельскохозяйственная экология».

Личное участие автора. Все исследования по теме диссертации от сбора экспериментального материала до его анашза осуществлены автором или при его непосредственном участии в период с 2008 по 2012 год.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и опубликованы на международных и региональных научных и научно-практических конференциях: молодежной научной конференции ТГУ «Проблемы естествознания», вып. II (Томск, 2009), «Материалы I научных чтений» (СПб., 2010), «Молодая мысль развитию лесного комплекса» (Братск, 2010), «Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тендендаи» (Воронеж, 2010), «Актуальные проблемы ботаники и экологии» (Симферополь, 2010), «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири» (Томск, 2011), II Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и

антропогенных территорий» (Чебоксары, 2012), VI международной научно-практической конференции молодых ученых (Красноярск, 2013).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 научных работах, в двух изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура работы. Работа состоит из введения, заключения, 4 глав, практических рекомендаций, приложений и списка литературы. Объем рукописи составляет 135 страниц, включает 19 таблиц, 26 рисунков. Библиографический список содержит 242 источника, в том числе 11 на иностранном языке.

Благодарности. Выражается благодарность научному руководителю д.б.н., проф. Демидешсо Г.А., д.б.н., проф. Данченко A.M., к.б.н., ст.н.с. ИМКЭС СО РАН Савчуку Д.А., к.б.н., ст. преп. каф. почвоведения ТГУ Мерзлякову О.Э., ст. преп. каф. зоологии беспозвоночных ТГУ Конусовой О.Л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1 Особенности урбанизированной среды, влияющие на рост и развитие древесных растений (обзор литературы)

В процессе становления города постепенно происходит изменение его природной экосистемы, формируется новая антропогенная система, для которой характерны специфические черты (Ландсберг, 1983; Беттен, 1985; Природный комплекс..., 2000; Экология крупного города, 2001; Экологический мониторинг..., 2009). Сложившаяся ситуация инициировала широкие исследования городских экосистем как в нашей стране, так и за рубежом (Экология..., 1987; Экогеохимия..., 1995; Bridgman et al.,1996; Breuste et al., 1998; Саввинов, Легостаева, 2002; Какарекина, 2004; Экология города, 2004; Осикина, 2005). Среди исследуемых компонентов урбанизированных территорий особое внимание отводится древесным насаждениям и почвенному покрову (Рыбак, 2006; Тупицына, Лисовец, 2006; Морозова, 2007).

Растения в городе подвержены воздействию ряда неблагоприятных факторов среды (Алексеев, 1990). В большинстве случаев среди комплекса различных стрессовых воздействий сложно выделить доминирующее влияние конкретного фактора (Авдеева, 2008; Россинина, 2010). Важнейшим фактором является загрязнение воздушного бассейна различными эксгалатами (Карпухин, 1962; Гольдберг, 1967; Одум, 1975; Николаевский, 1979; Калверт, Инглунд, 1988). Под воздействием поллютантов тормозятся ростовые процессы, значительно изменяется развитие растений, снижается их устойчивость к другим неблагоприятным факторам среды, возрастает процент поврежденных и усыхающих деревьев, являющихся субстратом для возникновения очагов вредителей и болезней, снижается годичный прирост (Экология крупного города, 2001; Неверова, 2004; Колмогорова, 2005). В связи с этим древесные растения урбанизированной среды в полной мере не выполняют таких своих экологических функций, как- поглощение вредных газов, снижение скорости ветра и шума, повышение влажности воздуха и насыщение его фитонцидами, формирование микроклимата (Брагин, Лунц, 1947; Машинский, 1948; Горьппина, 1991; Гостев, Юскевич, 1991; Минин, 1991; Горшев, Кокова, 1995; Экология крупного города, 2001 и др.).

В городах изменяется почвенный покров. Отличительной особенностью городских почв является наличие горизонта «урбик», содержащего различное количество

антропогенных включений. Значительные площади экранированных почв изменяют температурный режим верхних горизонтов, содержащих наибольшее число корней деревьев. Наблюдается температурная инверсия, что в значительной мере ослабляет древесные растения (Агаркова, 1991; Герсимова, Строганова, 1991; Почва, город, экология, 1997; Строганова, Мягкова, 1997; Шихова, 2005).

К настоящему моменту рассмотрен широкий спектр вопросов, касающихся воздействия рекреационной нагрузки на почвенный покров и древесные растения на территории городских объектов озеленения (Алексеенко, 2006; Новик, 2011). Каждый вид рекреации или благоустройство территорий для приема рекреантов оказывают отрицательное экологическое воздействие на растительные ценозы. Рекреационные территории находятся под двойным давлением. Загрязнение атмосферы вызывает ослабление и изменения в состоянии биогеоценоза «сверху вниз». Рекреационное воздействие вызывает процессы, развивающиеся в ценозах «снизу вверх»: в результате вытаптывания увеличивается плотность верхнего горизонта почвы, что приводит к уменьшению площади питания взрослых деревьев и ухудшает жизненные показатели древесных и кустарниковых насаждений (Мсллума, 1982; Чижова, 1989; Игнатьева, 1993; Кочерян, 2000; Алексеев, 2002). Под действием рекреационных нагрузок снижается продуктивность древостоя, прекращается прирост, увеличивается число поврежденных деревьев, появляется суховершинность (Ву, 1960; Зеликов, 1962; Казанская, 1977; Чижова, 1989).

ГЛАВА 2 Природно-экологические условия г. Томска

Томская область расположена на Западно-Сибирской равнине в среднем течении реки Оби и занимает территорию 316,9 тыс. км2 (Экологический мониторинг..., 2009). Город расположен на высоком правом берегу, представленном пятью террасами. К центру города местность понижается. Климат континентальный, бореальный, переходный от умеренно влажного мягкого климата европейской части РФ к резко континентальному климату Восточной Сибири (Климат Томска, 1982).

По данным о породном составе лесов Томской области (по состоянию на 2004 год) хвойными породами занято 58,3% от общей площади лесов, лиственными - 41,7% (Паневин, 2006). Почвенный покров Томской области представлен серыми лесными, подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами на юге области (Непряхин, 1977). Почвы относятся к типу длительно сезоннопромерзающих (Димо, 1972). Годовое значение радиационного баланса 22,0 ккал/см3/год. По ресурсам ультрафиолетовой радиации город находится в зоне комфорта с дефицитом в середине зимы (Климат Томска, 1982). Продолжительность тёплого периода по данным Л.С. Косовой (2006) 165-185 дней, холодного - 180-200 дней. Среднегодовая температура воздуха -3,5°С. Годовой ход температур воздуха выражен хорошо (Косова, 2003). По количеству выпадающих осадков Томск относится к зоне умеренного увлажнения (Климат Томска, 1982). Преобладающими в городе являются южные ветра. В среднем более чем в половине всех дней года в городе создаются условия, способствующие скоплению в приземном слое выхлопных газов от автомашин и вредных выбросов заводских труб (Пивкин, 1967; Климат Томска, 1982). По данным Томского ЦГМС, в 2007 году ИЗА составил 15,5; в 2008 году 10,9; в 2011 году 10,2, что соответствует крайне высокому уровню загрязнения. Основной вклад в загрязнение атмосферы города вносят: бенз(а)пирен, формальдегид, хлорид водорода, взвешенные вещества, диоксид азота. Зоны отдыха населения - сквер у Белого озера, Городской сад - находятся в зоне влияния выбросов

ГРЭС-2 и промышленных предприятий, на их территории зафиксирована повышенная плотность выпадения нитратов, бенз(а)пирена и хлористого водорода. Наиболее нагруженные автомагистрали города имеют очень высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха (Экологический мониторинг..., 2009).

ГЛАВА 3 Объекты и методы исследования 3.1 Объекты исследования Объектом исследований выступали деревья и кустарники, произрастающие на территории пяти объектов озеленения общего пользования различных районов города г. Томска, относящиеся к категории скверов и парков; Лагерный сад (8=3,6 га), Буфф сад (5=2,7 га), Городской сад (8=4,8 га), сквер на Новособорной площади (8=4,2 га), сквер у Белого озера (8=3,9 га) (рис. 1).

Рисунок 1 - Расположение обследуемых объектов озеленения в архитектурно-планировочной структуре г. Томска

3.2 Методы исследования

Основным методом исследования выступал метод экологического мониторинга, включающий полевые и лабораторные исследования.

3.2Л Полевые

Отбор образцов почвы осуществлялся методом заложения почвенных разрезов (16 полуям) с последующим отбором средних проб (57 почвенных образцов) и проведением физико-химических исследований (Аринушкина, ¡961, 1970; Евдокимова Т.Н., 1981; Растворова, 1983; Вадюнина, Корчагина, 1986). Сбор гербарного материала осуществлялся согласно рекомендациям (Гербарий. Руководство по методике и технике, 1977). Одновременно проводилось визуальное определение жизненного состояния деревьев (Алексеев, 1989). Энтомологические исследования осуществлялись маршрутным методом в мае-августе 2011 г. на доминирующих древесных видах. Интенсивность заселения кроны массовыми видами оценивалась в баллах (0-5) (Федорова, Конусова, 2013). Отбор древесных кернов осуществлялся с помощью возрастного бурава на высоте 1,3 м с доминирующей

породы тополь бальзамический (Populus balsamifera), хвойных пород - сосна обыкновенная (Pínus sylvéstris), ель сибирская (Pícea obováta) (Анучин, 1982). Всего собрано 263 буровых образца. Модельные деревья отбирались пропорционально ступенчатой представленности. Учет автотранспортной нагрузки проводился методом визуальной фиксации (с занесением в ведомости) проезжающих транспортных средств на прилегающих улицах (Хенкин, 1987; Артемьев, Арсентьева, 2009; Россинина, 2010). Наблюдения проводились в течение вегетационного периода 2010 года по 10 минут в часы пик каждые 7 дней. Было принято считать: низкая интенсивность движения - до 2000 автомашин в час, средняя - до 3000 автомашин в час, высокая - более 4000 автомашин в час. Степень единовременной рекреационной нагрузки устанавливалась путем подсчета числа отдыхающих в единицу времени на единицу площади в светлое время суток - чел/ч/га (Хенкин,1987; Алексеенко, 2006; Новик, Карелина, 2009). По возрастному критерию выделены следующие категории рекреантов: до 15 лет; 15-30 лет; 30-50 лет; старше 50 лет.

3.2.2 Лабораторные

Определение видов деревьев и кустарников, ареала естественного распространения, таксономический анализ проводились на основе данных A.A. Качалова (1970), Т.Н. Встовской (1985, 1986, 1987), Н.Е. Булыгина (2000), Т.Н. Встовской и И.Ю. Коропачинского (2002). При характеристике видов использовались описания мест произрастания и принадлежность видов к экологической группе по Л.Г. Раменскому (1924) согласно И.Ю. Коропачинскому (1983) и Т.Н. Встовской (1985, 1986, 1987). Анализ жизненных форм проводился на основе эколого-морфологических признаков по системе И.Г. Серебрякова (1962, 1964) по данным Т.Н. Встовской и И.Ю. Коропачинского (2002). Оценка встречаемости видов рассчитывалась как отношение числа учетных площадей с наличием особей данного вида к общему числу учетных площадей (Полякова, 2004; Сперанская, 2007; Россинина, 2010). Доля участия рассчитывалась как отношение количества экземпляров данного вида к общему числу деревьев всех учтенных видов на исследуемых территориях (Полякова, 2004; Россинина, 2010). Широта распространения и обилие видов рассчитаны с учетом рекомендаций Фидлера (Fidler, 1995: цит. по Е.В. Поляковой, 2004), основанных на вьщелении различных категорий широты распространения и обилия видов по данным встречаемости и доле участия в древесных сообществах. Индекс жизненного состояния насаждений рассчитывался по В.А. Алексееву (1989). Оценка повреждаемости энтомовредителями заключалась в определении видов насекомых, собранных в коллекцию, и построении графиков интенсивности повреждений кроны деревьев. Оценка возрастного состояния насаждений проводилась подсчетом числа годичных колец на керне под бинокулярной лупой при увеличении Х8-56. Использовались керны доминирующей древесной породы тополя бальзамического (Populus balsamifera), хвойных пород - сосны обыкновенной (Pínus sylvéstris), ели сибирской (Pícea obováta). Оценка динамики роста древесных растений в городской среде проводилась на примере тополя бальзамического (Populus Balsamifera). Ширина годичных колец измерялась на подготовленных кернах (156 шт.) деревьев на полуавтоматическом измерительном комплексе LINTAB с программным пакетом TS АР (Rinntech, Frank Rinn, Германия) с точностью до 0,01 мм (Федорова, Савчук, 2013). Статистическая обработка данных проводилась с использованием программ «Microsoft Excel», «Curve Expert» и «Statistica 6.0», учебника «Биометрия» (Лакин, 1990), учебного пособия «Алгоритмы биометрических расчетов» (Данченко, 2009).

ГЛАВА 4. Результаты исследований

4.1 Оценка дендрофлоры на объектах рекреации

Дендрофлора обследуемых объектов рекреации насчитывает 48 видов древесных и кустарниковых растений, относящихся к 31 роду и 16 семействам. Наибольшим видовым разнообразием отличается территория Лагерного сада - 31 вид. На территории скверов на Новособорной площади и Белого озера отмечено 28 видов, в Городском саду - 24 вида. Наименьшим видовым богатством характеризуется территория Буфф-сада - 11 видов.

Наиболее обширно в озеленении обследованных объектов представлены семейства Rosaceae (15 видов) и Salicaceae (7 видов), которые вместе составляют 45,8% видового богатства. Представители аборигенной дендрофлоры занимают лидирующее положение - 30 видов (62,5%), адвентивных видов обнаружено 18 (37,5%). Ведущей экологической группой являются мезофиты (66%), мезоксерофиты (23%). Большую часть каждой группы составляют аборигенные виды.

Преобладающими являются деревья одноствольные листопадные и кустарники прямостоячие листопадные, занимающие по 31,3 и 45,8% соответственно. Растения, имеющие жизненную форму как древесную, так и кустарниковую составляют 14,6% от общего числа видов. Наименее распространены вечнозеленые одноствольные деревья -8,3%, что связано с их низкой экологической устойчивостью в городских условиях.

К категории «повсеместно встречающиеся» относятся 6 видов (12,8%), «часто встречающиеся» - 9 видов (19,1%), «умеренно встречающиеся» - 15 видов (31,9%). Большую часть дендрофлоры (36,2%) объектов озеленения г. Томска составляют «редко встречающиеся» или «единично встречающиеся» виды, являющиеся основой видового разнообразия рекреационных объектов, что придает этим территориям важное эстетическое значение. Березы (Betula pendula и B.pubescens), тополь бальзамический (Populus balsamifera), яблоня ягодная (Malus baccata) и клен ясенелистный (Acer negundo) характеризуются высокой долей участия и повсеместным распространением, что позволяет отнести данные виды к числу доминирующих в дендрофлоре исследуемых объектов.

4.2 Оценка жизненного состояния насаждений

При проведении визуального определения жизненного состояния деревьев с использованием шкалы категорий В.А. Алексеева (1989) Лагерный сад отнесен к категории «здоровое», индекс жизненного состояния (ИЖС) этого насаждения превышает 80%. Остальные насаждения получили оценку «поврежденное» - ИЖС менее 80%. Насаждения с ИЖС менее 50% не обнаружены, т.е. «сильно поврежденных» и «полностью разрушенных» посадок на обследованных рекреационных территориях не обнаружено.

4.3 Повреждаемость энтомовредителями

Видовой состав насекомых-филлофагов в городских насаждениях г. Томска достаточно однороден. Выявлено 103 вида дендробионтых насекомых из 8 отрядов, 45 семейств. По числу выявленных представителей семейств на первом месте находится отряд чешуекрылых Lepidoptera (17 семейств). Среди дендробионтных филлофагов городской среды установлено преобладание скрыто- и полускрытоживущих насекомых (минеров и галлообразователей). Наибольшее количество видов насекомых в зеленых насаждениях г. Томска отмечено на яблоне ягодной (23 вида), березе повислой и пушистой (20 видов), тополе бальзамическом (18 видов), рябине сибирской (14 видов).

Степень повреждения листвы отдельными видами филлофагов различается по категориям насаждений. Наибольшая общая интенсивность повреждения листового аппарата насекомыми-филлофагами отмечена в сквере на Новособорной площади и сквере у Белого озера, наименьшая - в Лагерном саду и Буфф-саду, средняя - в Городском саду (рисунок 2).

-Сквер на Новособорной пл.-Городской сад -Буфф сад

——— Скверу Белого озера ——Лагерный сад

£

£ зо

Еловая листовертка (C.fumifeiana)

НАСЁКОМЫЕ-ФИЛЛОФАГИ

Рисунок 2 - Интенсивность повреждения массовыми насекомыми-филлофагами деревьев за вегетационный период 2010 г.

Наименьшая интенсивность поражения яблоневой тлей (A.pomi) зафиксирована на территории Лагерного сада, максимальная в Городском саду. Рябиновая тля (D.sorbi) в одинаковой степени отмечена на всех объектах озеленения. Максимальная активность тополевой моли (L. Populifoliella) отмечена на Новособорной пл., минимальная в Буфф-саду.

4.4 Оценка динамики роста древесных растений в городской среде

В ходе исследований установлено, что средний возраст хвойных пород на обследованных территориях рекреации составляет для ели сибирской (Picea oboväta) на Белом озере 30 лет, на Новосборной площади - 40 лет, в Городском и Лагерном саду - 70 и 80 лет соответственно. Для сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) на Новособорной площади - 40 лет, в Городском саду - 95 лет, в Лагерном саду - 60 и 110 лет. Таким образом, самые старые насаждения отмечены на территории Городского и Лагерного сада, наиболее молодые - на территории Новособорной площади и Белого озера. Перестойных насаждений не обнаружено.

Для оценки негативного влияния различных экологических факторов среды на древесную растительность измерялась величина радиального прироста, количественно выражающая процесс изменения древостоев. По результатам камеральной обработки данных о величинах прироста тополя бальзамического (Populus balsamifera) построен график хода роста (рисунок 3) и график среднего периодического радиального прироста (рисунок 4).

При анализе средних величин диаметров тополя бальзамического выявлено: на всей продолжительности жизни средние диаметры деревьев в Буфф-саду и Городском саду отличаются незначительно, что характеризует данные территории как сходные по условиям произрастания (рисунок 2). Сходные величины диаметров в возрасте до 25 лет зафиксированы на территории сквера Белого озера и Лагерного сада, далее наблюдается

значительное снижение диаметра деревьев на территории Лагерного сада вследствие замедления роста из-за высокой плотности посадки и значительного затенения деревьев.

Рисунок 3 - Ход роста тополя бальзамического (Рори/и5 Ьакатг/ега) по диаметру

Рисунок 4 - Средний периодический радиальный прирост тополя бальзамического (РориШя ЬаЬат1{ега)

При анализе среднего периодического радиального прироста установлено, что в возрасте до 15 лет средний прирост деревьев тополя бальзамического на территории Лагерного сада и сквера у Белого озера отличается незначительно, в дальнейшем наблюдается снижение прироста в Лагерном саду. В возрасте 50-55 лет прирост в Лагерном саду становится больше, чем на территории сквера у Белого озера. Наименьший средний прирост отмечен у деревьев на территории сквера на Новособорной площади на всем протяжении жизни, что говорит о крайне неблагоприятных условиях произрастания. Прирост тополя бальзамического, произрастающего на территории Городского сада и Буфф-сада характеризуется наибольшими значениями прироста в возрасте до 20 лет. В возрасте 55 лет прирост деревьев тополя бальзамического на территории Буфф-сада характеризуется наибольшим значением (рисунок 4).

Коэффициент варьирования (Су) значения среднего прироста изменяется в зависимости от возраста. В возрасте до 15 лет коэффициент варьирования выше вследствие того, что экземпляры отличаются скоростью роста по индивидуальным причинам. К 50-55 годам интенсивность ростовых процессов угасает и выравнивается, что демонстрирует более низкий коэффициент варьирования.

В пределах городских рекреационных территорий изменение коэффициента варьирования происходит неодинаково. Значительное снижение Су указывает на более выраженное выравнивание величин среднего периодического прироста в последнее пятилетие на таких объектах, как Лагерный сад и сквер у Белого озера. На территории Буфф-сада и Городского сада коэффициент варьирования уменьшился незначительно. Это позволяет предположить, что деревья тополя бальзамического на данных участках находятся под воздействием различных по интенсивности и характеру воздействия факторов, которые и обеспечивают различный прирост отдельных деревьев. В сквере на Новособорной площади варьирование по приросту увеличилось на 3,2%, что свидетельствует о наиболее разнообразных условиях произрастания на данной территории (рисунок 5).

40

35 30 ¿b

e

¿20 15 10 5 0

36,7

Гор. сад Буййсад Лэг.сзд Бе^оеоз Новособ.пл.

Рисунок 5 - Коэффициент варьирования среднего прироста тополя (Рори1из Ьа1$ат1/ега)

На всех исследуемых объектах рекреации средний прирост в возрасте до 15 лет значительно больше, чем в возрасте 50-55 лет. Это связано с интенсивным ростом в молодом возрасте и ослаблением ростовых процессов в возрасте 50 лет, являющемся для городских насаждений критическим (рисунок 6).

В результате анализа динамики среднего прироста на различных этапах жизни тополя бальзамического на объектах озеленения установлено, что к возрасту 50-55 лет (2007-2011 г.) средний прирост снизился в среднем на 73% (по сравнению с возрастом до 15.лет), на разных объектах это значение колеблется от 68 до 76% (рисунок 7).

Гор сзя Буфф сад Лаг.сэд Белое оз. Нояособ.гл

Рисунок 6 - Средний прирост тополя бальзамического (Populus balsamiferá) на разных этапах жизни

лзг.сад буфф гад Белое оз. новособ.пл. гор.га^

Рисунок 7 - Изменение среднего прироста тополя бальзмического (РориЫя ЪаЬат1{ега) на различных объектах озеленения г. Томска

Данные об интенсивности изучаемых факторов среды получены за 2009-2011 годы. Средний прирост за 2007-2011 годы (возраст деревьев 50-55 лет) наиболее адекватно отражает степень воздействия урбанизированной среды на древесные растения.

Исследования показали достоверное снижение среднего прироста при увеличении интенсивности поражения тополевой молью (ПЛосоЧеМ рориИ/оИе11а) (рисунок 8).

22 31,5 33,4 47,8 51,4

Интенсивность повреждений тополевой молью зз вегетационный период 2010 года, %

Рисунок 8 - Зависимость прироста тополя бальзамического {РориЫ ЬаЬапп/гга) от интенсивности поражения тополевой молью на различных объектах озеленения г. Томска

В ходе наших исследований было установлено, что при увеличении доли запечатанных почв, формирующихся под асфальтобетонным покрытием, прирост тополя бальзамического в период с 2007 по 2011 г. достоверно снижается. Таким образом, значительный процент дорожно-тропиночного покрытия (запечатанных почв) негативно влияет на прирост тополя бальзамического (рисунок 9).

1,9

§ 0,8

о.

£ о,б

с

« 0,4

а:

5: 0,2

V

& о ---------------------т...........-.........-................,—..........-.......-.................-............................т..............................._.....,

И 12,2 15,3 25,6 31

Площадь экранированых почв, %

Рисунок 9 - Влияние степени благоустройства на годичный прирост тополя бальзамического (Рори1ш ЬаЬатг/ега)

К территориям с низкой интенсивность автотранспортного движения (до 2000 авт/ч) отнесены Буфф-сад, Лагерный сад и Городской сад. Средней интенсивностью характеризуются улицы, прилегающие к скверу на Новособорной площади. Более 4000 авт/ч отмечено на автомагистралях, граничащих с территорией сквера у Белого озера. Установлено, что с увеличением числа автомобилей на улицах города, и, соответственно, с возрастанием градиента загрязнения воздушной среды и ухудшением экологической

обстановки средний прирост тополя бальзамического в период с 2007 по 2011 год достоверно снижается (таблица 1).

Таблица 1 - Величина среднего прироста тополя бальзамического (РориЫ ЬаЬатг/ега) в зависимости от интенсивности движения автотранспорта ______

Обьект рекреации Автотрансп. нагрузка, авт/ч Разница с минимальным значением, раз Средний прирост за период 20072011 гг., мм Разница с максимальным значением, раз

Буфф-сад 1200 Мин. значение 1,9±0,2 Макс, значение

Лагерный сад 1600 1,3 1,6±0,1 1,2

Городской сад 1900 1,6 1,4±0,2 1,4

Новособорная пл. 2700 2,25 1,1±0,1 1,7

Белое озеро ; 4200 3,5 | 1,3±0,1 ... 1'5

Таким образом, в урбанизированной среде наблюдается воздействие различных антропогенных и биологических факторов на древесно-кустарниковые растения. Для описания степени воздействия различных факторов на древесную растительность в городе методом регрессионного анализа получены статистические характеристики уравнения линейной модели (таблица 2).

Таблица 2 - Коэффициенты линейного уравнения у=ах^Ь изменчивости прироста по диаметру у топом бальзамического и влияющих на него экологических факторов

№ Показатель Коэффициенты уравнения и2 !

' п/п а Ъ

: о Средний прирост деревьев -0,19 2,03 0,97

1 Автотранспортная нагрузка 5,6 6,4 0,56

2 1 Степень поражения тополевой молью 7,8 14,2 0,96

; з Площадь экранированных почв 6,3 0,5 0,90

Примечание: И2 - коэффициент детерминации.

Коэффициент а, т.е. угол наклона прямой, характеризует величину изменения фактора. Наибольшее значение коэффициента а имеют факторы 2 (интенсивность поражения деревьев молью) и 3 (степень благоустройства территории). Соответственно, именно эти факторы оказывают наибольшее влияние на прирост. Силу связи изучаемых показателей оценивали с помощью коэффициента детерминации Я2. Чем ближе значение коэффициента к 1, тем теснее связь результативного признака с исследуемыми факторами.

С возрастанием величины фактора средний прирост деревьев тополя снижается (рисунок 10).

—Автотранспортная нагрузка —Степень поражения тополевой молью -Ппощадь экранированных поча •Средний прирост

Рисунок 10 - Прямые изменения среднего прироста тополя бальзамического (РориЫ ЬаЬатг/ега) и некоторых экологических факторов

В данных условиях в 95,8% случаев изменения интенсивности поражения тополевой молью и 90,2% изменения площади экранированных почв приводят к изменению прироста тополя бальзамического, т.е. точность подбора уравнения регрессии высокая.

Таким образом, установлено достоверное снижение прироста при увеличении интенсивности комплексного воздействия негативных факторов среды. Наибольшее снижение прироста тополя вызывает тополевая моль. Интенсивность поражения деревьев тополя данным вредителем находится в зависимости от степени ослабления тополя под воздействием других факторов среды: загрязнение воздушной среды выхлопными газами автомобилей и площадь экранированных почв.

4.5 Рекреационная нагрузка на городские объекты озеленения

Численное распределение рекреантов по территориям обследованных парков и скверов связано как с культурно-функциональным значением данных объектов озеленения, так и с расположением в системе городского озеленения и степенью благоустройства территории. Установлено, что с увеличением рекреационной нагрузки, выраженной в чел/ч/га, средний прирост тополя бальзамического за последние 5 лет достоверно снижается (рисунок 11).

0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 ОД 0,08 0,06 0,04 0,02 0

Буфф сад Гор.сад Лаг.сад Белое оз. Новособ.пл.

! 15 27 45 65 73

Единовременная рекреационная нагрузка, чел/ч/га

Рисунок 11 - Влияние рекреации на годичный прирост тополя бальзамического (РориЫв ЬаЬшт/ега)

Одно и то же количество рекреантов, отмеченное за одинаковый учетный период, может оказывать совершенно различную по качеству рекреационную нагрузку. С увеличением числа посетителей, относящихся к наиболее мобильной категории 15-30 лет, наблюдается достоверное снижение прироста исследуемой породы (рисунок 12).

Поэтому при учете рекреационной нагрузки на природные комплексы в условиях города целесообразно принимать во внимание не только количественный, но и возрастной состав отдыхающих.

ь я

о

о. о X о

0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 О

Буфф сад 7

Гор.сад 10

лаг.сад 20

Бел.сз 24

Число посетителей (15-30 лет) объекта

Рисунок 12 - Зависимость величины годичного прироста тополя бальзамического (.РориЫэ ЬаЬатг/ега) от возрастного состава отдыхающих

Методом регрессионного анализа получены статистические характеристики уравнения линейной модели, описывающие степень влияния единовременной рекреационной нагрузки на прирост тополя бальзамического (таблица 3). Коэффициент а, угол наклона прямой, характеризует величину изменения фактора.

Таблица 3 - Коэффициенты линейного уравнения у=ах+Ь изменчивости прироста по диаметру у тополя бальзамического (РориЫ ЬаЫтг/ега) и влияющей на него рекреационной нагрузки__

Показатель

Средний прирост деревьев

Единовременная рекреационная нагрузка

Коэффициенты уравнения

-0,19 14

2,03

3,4

Я'

0,9704

0,7768

Таким образом, в данных условиях в 77,7% случаев изменения интенсивности единовременной рекреационной нагрузки приводит к изменению прироста тополя бальзамического, т.е. точность подбора уравнения регрессии высокая.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных полевых и лабораторных исследований можно заключить, что на древесно-кустарниковые растения в урбанизированной среде оказывают интегрированное воздействие различные антропогенные и биологические факторы. В комплексе различных стрессовых воздействий не всегда возможно четко выделить влияние

одного фактора среды. При исследовании состояния городской древесной растительности особое внимание следует уделять выявлению основных источников экологических стрессов, характерных для конкретных территорий, и изучению совместного воздействия техногенных и биологических факторов среды.

При дендрологическом исследовании объектов рекреации обнаружено 48 видов деревьев и кустарников, 46% видов представлено семействами Rosaceae и Salicaceae. Более 60% видов - представители аборигенной дендрофлоры. Около 46% видов имеют кустарниковую жизненную форму. Наименьшей представленностью характеризуются хвойные деревья (8% видового состава). Доминирующими являются: тополь бальзамический (Populus balsamifera), яблоня ягодная (Malus baccata), клен ясенелистный (Acer negundo) и березы (Betula), характеризующиеся наибольшей широтой распространения и обилием экземпляров (береза на виды не подразделялась). Наибольшим видовьм разнообразием характеризуется территория Лагерного сада, наименьшим - Буфф-сад.

При оценке качества зненых насаждений урбанизированных территорий, а также мониторинга состояния окружающей среды города использование индекса жизненного состояния насаждений в качестве единственного показателя не может являться основой для планирования природоохранных мероприятий вследствие того, что данный показатель в полной мере не отражает влияние факторов городской среды на древесные растения.

Выявлено 103 вида дендробионтных насекомых. Наибольшая общая степень повреждения кроны наблюдается в сквере на Новособорной площади, наименьшая — в Лагерном саду. Наиболее интенсивно насекомыми заселяется тополь бальзамический (Populus balsamifera), яблоня ягодная (Malus baccata), рябина сибирская (Sorbus sibirica), березы (Betulä), меньшая интенсивность повреждения отмечена на сирени венгерской (Syringa josikae), ели сибирской (Picea obovata), клене ясенелистном (Acer negundo).

Экологическое состояние окружающей среды конкретной городской территории адекватно отражает годичный прирост древесных растений. Установлено достоверное снижение прироста тополя бальзамического при увеличении интенсивности воздействия экологических факторов городской среды. Наибольшее снижение прироста тополя бальзамического (Populus Balsamifera) вызывает тополевая моль (Litgocolletis populifoliella). В данных условиях в 95,8% случаев изменения интенсивности поражения тополевой молью и 90,2% изменения площади экранированных почв приводят к изменению прироста тополя бальзамического.

С увеличением рекреационной нагрузки, выраженной в чел/ч/га, в 77,7% средний прирост тополя бальзамического в период с 2007 по 2011 год достоверно уменьшается.

Практические рекомендации

1. Департаменту лесного хозяйства Томской области рекомендуется систематическое проведение энтомологических и фитопатологических исследований в целях мониторинга и прогнозирования развития заболеваний, проведение своевременных профилактических мероприятий.

2. Городскому департаменту архитектуры и градостроительства рекомендуется создать дополнительные зеленые зоны вблизи объектов с повышенной рекреационной нагрузкой.

3. ООО «Томскзеленстрой» рекомендуется проведение ряда мероприятий по улучшению качества городских почв, создание рациональной дорожно-тропиночной сети, осуществление квалифицированной санитарной и омолаживающей обрезки. При создании и

реконструкции городских зеленых насаждений формировать многовидовые посадки, повышать декоративность и привлекательность объектов озеленения за счет внедрения красивоцветущих, декоративно-лиственных пород.

4. В целях снижения интенсивности рекреационного воздействия на скверы и парки Томска особое внимание следует уделять повышению уровня экологической культуры горожан. С этой целью необходимо привлечение специалистов в области экологии, биологии, а также психологии и социологии.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Антоневич O.A. (Федорова) Влияние экологических факторов на радиальный прирост тополя бальзамического в городе Томске / O.A. Антоневич, Д.А. Савчук // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 3,- С. 84-90.

2. Антоневич O.A. (Федорова) Повреждение кроны деревьев насекомыми-филлофагами на объектах озеленения г. Томска / O.A. Антоневич, О.Л. Конусова // Вестник КрасГАУ.-2013,-№4.-С. 118-121.

Публикации в других изданиях

3. Антоневич O.A. (Федорова) Влияние загрязнения атмосферного воздуха в г. Томске на состояние древесно-кустарниковой растительности / O.A. Антоневич, A.M. Данченко // Проблемы естествознания: мат-лы молодеж. науч. конф. ТГУ (2009). - Томск, 2010. -Вып. П. - С. 157-159.

4. Антоневич O.A. (Федорова) История городского сада г. Томска и его современное состояние / O.A. Антоневич, Т.Э. Куклина, В.В. Фролов // Материалы I научных чтений, посвящ. 110-летию со дня рождения Т.Б. Дубяго. - СПб., 2010. - С. 54-59.

5. Антоневич O.A. (Федорова) Почвы рекреационных зон г. Томска / O.A. Антоневич, Е.Ю. Козлова // Молодая мысль развитию лесного комплекса. - Братск, 2010. - С. 129-132.

6. Антоневич O.A. (Федорова) Состояние древесно-кустарниковых насаждений на территории сквера у Белого озера г. Томска / O.A. Антоневич, Ю.А. Чикин, М.С. Афтаева // Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тенденции: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2010. - С. 131-136.

7. Антоневич O.A. (Федорова) Ассортимент древесных и кустарниковых растений в озеленении г. Томска / O.A. Антоневич // Актуальные проблемы ботаники и экологии: мат-лы междунар. конф. - Симферополь, 2010. - С. 496-497.

8. Антоневич O.A. (Федорова) Агрохимические свойства почв некоторых рекреационных объектов г. Томска / O.A. Антоневич, О.Э. Мерзляков // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири. - Томск, 2011. - С. 198-203.

9. Антоневич O.A. (Федорова) Насекомые-филлофаги древесных растений рекреационных территорий г. Томска / O.A. Антоневич, О.Л. Конусова, О.В. Тирская // Экологические проблемы природных и антропогенных территорий: мат-лы II междунар. науч.-практ. конф. - Чебоксары, 2012. - С. 88-92.

10. Антоневич O.A. (Федорова) Оценка дендрофлоры объектов озеленения г. Томска / O.A. Антоневич, Г.А. Демиденко // Инновационные тенденции развития российской науки: мат-лы VI междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых. - Красноярск, 2013. - С. 18-20.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 15.10.2013. Формат 60x84/16 Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 772 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Антоневич, Ольга Алексеевна, Красноярск

ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

На правах рукописи

04201 45311 9

Антоневич Ольга Алексеевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (на примере г. Томска)

03.02.08 - Экология (биология)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Демиденко Галина Александровна

Красноярк 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 Особенности урбанизированной среды, влияющие на рост и 9 развитие древесных растений (обзор литературы)

1.1 Особенности городского микроклимата 10

1.2 Техногенное загрязнение атмосферы города и его 13 влияние на состояние древесно-кустарниковой растительности

1.3 Особенности почвенного покрова городов 18

1.4 Функции зеленых насаждений в городской среде 23

1.5 Влияние факторов городской среды на радиальный 28 прирост деревьев

1.6 Энтомовредители в городской среде 29

1.7 Влияние рекреационной нагрузки на городские 32 озелененные территории общего пользования

ГЛАВА 2 Природно-экологические условия г. Томска 37

ГЛАВА 3 Объекты и методы исследования 50

3.1 Объекты исследования 50

3.2 Методы исследования 57

3.2.1 Полевые методы исследования 57

3.2.2 Лабораторные методы исследования 64

ГЛАВА 4 Результаты исследований

4.1 Оценка дендрофлоры на объектах рекреации

70 70

4.1.1 Таксономический анализ 70

4.1.2 Экологический анализ 74

4.1.3 Анализ жизненных форм 76

4.1.4 Встречаемость древесных видов 78

4.1.5 Доля участия 79

4.1.6 Широта распространения и обилие видов 81

4.2 Оценка жизненного состояния исследуемых 83 насаждений

4.3 Степень повреждения энтомовредителями 84

4.4 Оценка динамики роста древесных растений в 89 городской среде

4.4.1 Оценка возрастного состава хвойных деревьев 89

4.4.2 Ход роста тополя бальзамического по диаметру 91

4.4.3 Влияние тополевой моли на средний 99 периодический прирост деревьев тополя бальзамического

4.4.4 Влияние автотранспортной нагрузки на средний 100 периодический прирост деревьев тополя бальзамического

4.4.5 Влияние экраноземов на средний периодический 103 прирост деревьев тополя бальзамического

4.4.6 Комплексная оценка факторов 104

4.5 Рекреационная нагрузка на городские объекты 107 озеленения

4.5.1 Рекреационные территории г. Томска 107

4.5.2 Влияние рекреационной нагрузки на исследуемые 109 объекты озеленения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 119

ПРИЛОЖЕНИЯ 122

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Нарастающие темпы урбанизации приводят к увеличению численности городского населения, повышению количества промышленных предприятий и автотранспорта, что приводит к неизбежному антропогенному давлению на природную среду города. Такая ситуация обуславливает развитие неблагоприятной экологической обстановки и ухудшение качества жизни населения.

Зеленые насаждения в городе создаются искусственно и целенаправленно и являются важнейшим компонентом в системе регулирования качества городской среды. Их основное назначение - выполнение санитарно-гигиенической, архитектурно-планировочной, эстетической и рекреационной функций. Способность выполнять эти функции в значительной степени определяется состоянием самих насаждений. В связи с этим, изучение особенностей произрастания древесных растений в городской среде становится все более актуальным.

Взаимодействие города и растительности носит взаимосвязанный характер. Озелененные пространства улучшают жизненную среду городских территорий за счет создания более мягкого микроклимата и поглощения вредных веществ и пыли из атмосферного воздуха. Урбанизированная среда оказывает негативное влияние на древесную растительность: уменьшается продолжительность жизни древесных растений, снижается радиальный прирост, повреждается ассимиляционный аппарат.

Основными факторами антропогенного влияния являются загрязнение почв, воздушного бассейна и рекреационные нагрузки (Кавтарадзе, Игнатьева, 1986; Маслов, 2002). При этом сложный комплекс разнообразных внешних воздействий в городе может быть синергическим, аддитивным или антагонистическим (Алексеев, 1990).

Исходя из того, что растения в городе находятся под воздействием различных стрессов, их состояние следует оценивать, рассматривая комплексное

взаимодействие основных факторов, например, состояние воздушного бассейна, состояние почв, рекреационные нагрузки и др.

Мониторинг состояния растений в урбанизированной среде является необходимым при рассмотрении вопроса обеспечения здоровой экологической обстановки в городе. Подобных комплексных исследований для г. Томска проведено не было, в связи с этим актуальность исследований является несомненной.

Цель исследования - экологический мониторинг состояния древесно-кустарниковой растительности объектов озеленения общего пользования г. Томска и разработка практических рекомендаций по оптимизации состояния зеленых насаждений урбанизированных территорий. Задачи:

<

1. Изучение дендрологического состава зеленых насаждений объектов рекреации.

2. Оценка жизненного состояния насаждений рекреационных территорий г. Томска.

3. Изучение видового состава дендробионтных насекомых и выявление интенсивности их воздействия на городские зеленые насаждения.

4. Изучение динамики годичного прироста деревьев тополя бальзамического {Рори1ш Ьакатг/ега) в урбанизированной среде.

5. Установление единовременной рекреационной нагрузки на городские объекты озеленения.

6. Разработка системы практических рекомендаций по повышению экологической устойчивости культурных ландшафтов (скверов и парков). Защищаемые положения:

1. В урбанизированной среде наблюдается воздействие комплекса экологических факторов на зеленые насаждения. Прирост деревьев тополя бальзамического (Рори1т Ьа15ат1/ега) достоверно снижается при увеличении автотранспортной нагрузки на прилегающих улицах, увеличении площади экранированных почв и интенсивности

повреждения кроны тополевой молью {ЬикосоНеШ рориИ/оНеНа). Данный вредитель интенсивнее заселяет уже ослабленные под воздействием антропогенных факторов (загрязнение воздушного бассейна выхлопными газами автомобилей и экранированные почвы) деревья тополя бальзамического.

2. Единовременную рекреационную нагрузку на городские зеленые насаждения следует рассматривать среди прочих факторов антропогенного влияния на урбоэкосистему, как один из определяющих факторов, вызывающих достоверное снижение прироста деревьев.

Научная новизна. Впервые осуществлен экологический мониторинг состояния рекреационных экосистем г. Томска. Проведена комплексная оценка состояния древесно-кустарниковой растительности скверов и парков, имеющих важное культурно-социальное, рекреационное и эстетическое значение для г. Томска. Проведена оценка дендрофлоры рекреационных территорий. Выявлен видовой состав денробионтных насекомых доминирующих древесных видов и установлена интенсивность заселения деревьев вредителями. Изучено изменение величины годичного прироста тополя бальзамического в зависимости от интенсивности воздействия экологических факторов урбосреды. Установлена величина единовременной рекреационной нагрузки, оказываемой на городские объекты озеленения г. Томска.

Теоретическая и практическая значимость. Экологический мониторинг состояния древесно-кустарниковых насаждений в урбанизированной среде является неотъемлемой частью мероприятий по планированию квалифицированного ухода за городскими зелеными насаждениями. В том числе по предотвращению возникновения очагов вредителей и болезней, увеличению продолжительности жизни деревьев в городской среде, повышению эстетической привлекательности рекреационных территорий, а так же проведению ряда мероприятий, содействующих выполнению зелеными насаждениями своих экологических функций. Полученные данные о рекреационных нагрузках позволят разработать ряд мер по повышению рекреационной емкости и

устойчивости объектов озеленения. Результаты исследований использованы в курсе лекций по дисциплине «Сельскохозяйственная экология».

Личное участие автора. Все исследования по теме диссертации от сбора экспериментального материала до его анализа осуществлены автором или при его непосредственном участии в период с 2008 по 2012 год.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и опубликованы на международных и региональных научных и научно-практических конференциях: Молодежная научная конференция ТГУ, вып.П. «Проблемы естествознания» (Томск, 2009), «Старт в науку» БИ ТГУ (Томск, 2010), «Материалы I научных чтений» (Спб, 2010), «Молодая мысль развитию лесного комплекса» (Братск, 2010), «Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тенденции» (Воронеж, 2010), «Актуальные проблемы ботаники и экологии» (Симферополь, 2010; Березно, 2011), «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири» (Томск, 2011), II Международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы природных и антропогенных территорий» (Чебоксары, 2012), VI международно-практическая конференция молодых ученых «Инновационные тенденции развития Российской науки» (Красноярск, 2013).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 научных работах, в 2х издания, рекомендованных ВАК.

Структура работы. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, рекомендаций, приложений и литературы. Объем рукописи составляет 133 страницы, включает 19 таблиц, 26 рисунков. Список литературы содержит 242 источника, в том числе 11 на иностранном языке.

Благодарности. Выражается благодарность научному руководителю д.б.н., проф. Демиденко Г.А., зав. каф. агроэкологии и природопользования КрасГАУ; д.б.н. проф., Данченко A.M., зав. каф. лесного х-ва и ландшафтного строит-ва БИ ТГУ; к.б.н., ст. н. с. ИМКЭС СО РАН Савчуку Д.А.; к.б.н., ст. преп. каф.' почвоведения БИ ТГУ Мерзлякову О.Э.; ст. преп. каф. зоологии беспозвоночных БИ ТГУ Конусовой О.Л.

ГЛАВА 1

Особенности урбанизированной среды, влияющие на рост древесных растений (обзор литературы)

Город, как экосистема, ограниченная определенными историческими границами, имеет свою экологическую специфику. Главным является то, что множество экологических факторов как природных, так и антропогенных, действующих на растения, достаточно велико, а время их воздействия короче, чем при естественной эволюции природных экосистем (Колмогорова, 2005).

Взаимодействие города и растительности носит двойственный характер. С одной стороны, озелененные пространства улучшают жизненную среду городских территорий, с другой, урбанизация оказывает негативное влияние на растительность. Различают три фактора такого влияния: загрязнение почв, воздушного бассейна, городские и рекреационные нагрузки. Формирование своеобразного микроклимата города, а так же неблагоприятных эдафических условий и атмосферного загрязнения оказывает значительное влияние на развитие и жизнь растений (Кавтарадзе, Игнатьева, 1986; Маслов, 2002).

Наблюдаемый в последние десятилетия рост площади городов создает многие кризисные экологические проблемы, поэтому изучение экологической ситуации урбанизированных территорий является одним из приоритетных направлений в исследовании окружающей среды (Соломаткин, 1995; Авдеева, 2003, 2007; Москаленко, Черняев, 2006; Попов, 2007; Бухарина, 2009). В процессе становления города постепенно происходит деградация его природной экосистемы и на ее месте формируется совершенно новая антропогенная система, для которой характерны специфические черты (Хромов, Мамонтова, 1974; Ландсберг, 1983; Беттен, 1985; Смирнова, 1990; Природный комплекс..., 2000; Экология крупного города, 2001; Экологический мониторинг..., 2009).

1.1 Особенности городского микроклимата

В настоящее время города занимают относительно большие по площади территории, что приводит к формированию особого климата - городского (Климат Томска, 1982). Внутри городского мезоклимата наблюдается большое количество типов микроклимата в зависимости от топографии, ширины улиц, наличия замкнутых дворов, площадей, зеленых насаждений, высоты и характера застройки (Хромов, Мамонтова, 1974). В крупных городах возрастает дифференциация районов по загрязнению атмосферного воздуха. В периферийных районах концентрации загрязняющих веществ сравнительно невысоки, но в промышленных и центральных они резко возрастают (Экология крупного города..., 2001). Состояние микроклимата в значительной степени определяется антропогенным воздействием на окружающую среду и прежде всего загрязнением (Маслов, 2002). Различия в экологических параметрах микрорайонов и микроучастков иногда достигают таких величин, что один и тот же вид в одном случае растет хорошо, в другом — гибнет (Газоустойчивость растений, 1980). Формируются локальные экологические ситуации, отрицательно воздействующие на зеленые насаждения, приводящие к дестабилизации роста и развития древесных растений (Авдеева, 2008).

Температурный режим воздуха является одним из важных компонентов микроклимата. Техногенное загрязнение и градостроительная трансформация территории обусловили изменения метеорологического режима в городе, усилили термические различия между городскими и пригородными пространствами (Авдеева, 2008). В крупных городах среднегодовая температура на несколько градусов выше, чем за их пределами из-за аккумуляции тепла застройкой, скопления в атмосфере пыли и углекислого газа (диоксида углерода), создающих парниковый эффект. Кроме того, в застройке ниже скорость ветра, больше безветренных дней (Беттен, 1985). В безветренные дни над крупными городами на высоте 100-150 м может образовываться слой температурной инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над территорией города. Это, наряду со значительными тепловыми выбросами и интенсивным нагревом каменных,

кирпичных и железобетонных сооружений, приводит к нагреву центральных районов города (Ландсберг, 1983).

Большое значение для крупных городов имеет такая характеристика климата, как роза ветров. Она демонстрирует преимущественное их направление в течение года. (Природный комплекс ..., 2000). В районах многоэтажных новостроек с нерациональной планировкой жилых кварталов могут возникать местные ветры. В небольших промежутках между двумя крупными домами при определенных направлениях ветра скорость ветровых потоков может резко возрастать. Нормализовать ветровой режим помогают ветрозащитные сооружения и зеленые насаждения (Несмелова, 1995; Экология крупного города..., 2001).

Повышенная конвективность воздушных масс и техногенная запыленность воздуха над городом приводят к увеличению частоты гроз, к росту интенсивности и общего количества осадков. Пыль, выброшенная промышленными предприятиями, автотранспортом резко повышает содержание в атмосфере ядер конденсации (обычно частиц серы, соединений азота), абсорбирующих капли воды, поэтому в крупных городах больше облачных, пасмурных дней. Из-за задымленности и загазованности воздуха в город поступает на 15-20% меньше солнечной радиации. Поскольку ультрафиолетовые лучи убивают микробов, то при недостаточности облучения солнцем возрастает бактериальная загрязненность воздуха, на 65% чаще наблюдаются туманы и смоги (Ландсберг, 1983; Маслов, 2002).

Таким образом, из-за малой прозрачности атмосферы крупные города умеренной зоны по количеству получаемого солнечного света (инсоляции) как бы смещены на несколько градусов к северу, а по тепловому режиму атмосферы (особенно летом) на несколько же градусов сдвигаются к югу (Экология крупного города..., 2001).

В городах снежный покров существенно изменяется в сравнении с естественным. Снег убирается, утаптывается, насыпается сверх нормы самим человеком или ветрами и создаются участки со специфическим микроклиматом. Наличие снежного покрова, его отепляющая роль, увлажнение почвы при

снеготаянии отражаются в фенологических фазах растительных и животных сообществ, в характере растительности и почв (Почва, город, экология, 1997; Строганова, Мягкова, Прокофьев, 1997).

На участках, оголяемых от снега, возникают условия аридной холодной пустыни, которым соответствуют примитивные, дефлируемые почвы и разреженная растительность. На участках с избытком снега, особенно в затененных местах, создаются микроклимат и сезонный режим, близкие к лесным и лесолуговым ландшафтам с их характерными почвообразующими процессами (Евсеева, 2003). В условиях мегаполисов снежный покров может служить индикатором загрязнения атмосферы, поскольку кислотность снежного покрова определяется химическим составом техногенных выбросов. Содержание металлов в снеге (дозовое поступление) и органогенном слое почвы принято использовать для оценк