Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние нефтяного загрязнения на мезофауну таежных лесов Среднего Поволжья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние нефтяного загрязнения на мезофауну таежных лесов Среднего Поволжья"

ШДЕШ НАУК СССР УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ВШОГИИ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

На правах рукописи УДК 574:595:504.05.53 665.61:571.1

С'ЗРОМОТЙН

!

Андрай Владимирович

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА НЕ80ФАУНУ ТАЕННЫХ ЛЕСОВ СРЕДНЕГО ПРЙОБЬЯ

• 03.00.16 - экология

Алорвфара'т диссертации ш ооисканиа учэной сгепани кандидата биологических: наук

Свердловск - 1991

Работа выполнена на Тгаенской лесной опыптной станции БНИШ1М и в лаборатории регуляции биоценотических процессов Института экологии растений и животных Уральского отделения АН СССР.

Научный руководитель : старика научный сотрудник, кандидат биологических наук В.Н.Ольиванг

Официальные оппоненты: про||жссор, доктор биологических

наук Ю.И.Новоженов , старший научньй сотрудник, кандидат биологических наук Л.С.Некрасова

Ведудая организация : тгаенския государственный университет

Защита состоится "Ж"_______199/ г. в _

часов на заседании специализированного совета Д 002.05.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте экологии растений и животных Уральского отделения АН СССР по адресу : 620219, ГСП 511. Свердловск, ул.8 Марта, 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институт? отологии растений и животных Уральского отделения АН СССР.

Автореферат разослан "

а.

199®г.

Учений секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук , .

^(-/шо ^.ГЛМонтоЕа

Акч^зльность семы. Прогрессивное развита нефтегазового комплекса в последнее время вовлекло б хозяйственною деятельность огромные пространства естественных ландшафтов. Особенно это коснулось Среднего Приобья, где добывается более половины всей нефти страны. Среди множества экологических проблем, возникающих в нефтяных регионах, заметное место в настоящее время занимает проблема углеводородного загрязнения сроды.Полностью ликвидировать разлившуюся нефть в настоящее врамя невозможно, поэтому познанио природы загрязняющих веществ, изучение реакций экосискеи;, оценка степени техногенного воздействия и последствий являются необходимый условней определения оптимального объема и вида рекулмивационных мероприятий. Почвенная ыазофаува, благодаря широкому распространению, высокой численности, экологическому разнообразию, четкой реакции на изменение почвенно-расмяельних условий, показала себя в качество перспективной группы при изучении вопросов устойчивости, деградации и восстановления экосистем при антропогенной воздействии. Недостаточная изученность комплексов.мезофауны и их реакций на нефтяное загрязнение в Средней ВриоС о определили выбор хеш насзоящего исследования.

Цель и задачи. Основной целью работы являлооь изучение законоые] нос10й трансформации комплексов почвенной ывзофауны таежных лесов Среднего Приобья под воздействием нефтяного загрязнения. Задачи исследований сводились к следующему : ' . •

1. Оценить воздействие нефгяного загрязнения на сроду обитания почвенных беспозвоночных.

2. Определить характерные черты структуры неоеловия адазофауны таежных лесов Среднего Приобья.

3. Изучить влияние интенсивности нефтяного загрязнения на педобион-«ов.

Установить особенности деградации и восстановления комплексов неэофауны при загрязнении почв нефтью.

5. Определи« влияние и^фта на динамическую плотность подстилочных

беспозвоночных.

б. Выявить возиоаннх индикаторов степени нефтяного загрязнения поч-1-U ороди беспозвоночных.

. На.учпая новизна и теоретическая значимость работ. В результата проведанных исследований впервые изучены особенности структуры комплексов козофаупи наиболее характерных биотопов сонорной части подзоны средней Tartrn ТимонскоЯ области, их основные бг.оцоногичос-kí',5 характеристики, такие как, численность и биоиасаа, динамическая плотность, структура доминирования, трофическая структура, в:?-' довой cocían. Определено и математически описано воздействие интенсивности пофтяного загрязнения почин tía падобионюз. Впорвно для Западной Сибири выявлены на уровне сообществ об'диз закономерности изменений мезофэуни под влиянием нефтяных разливов. Для вэкнэйшк параметров комплексов установлены продели устойчивости к угловодо-родному загрязнению. Предложена схема и описаны отдельные этапы процессов деградации и восстановления сообцаств педобионтов с оценкой роли фактороз среды, Предложены ^чда-индикаторы степени антропогенного воздействия на замазучанных территориях.

Выполненная работа вносит вклад в разработку теоретических по-лояений устойчивости и адаптации природных комплексов к техногенный загрязнениям среды. Предложенная схвма деградации п восстановления сообществ козофэуны, несмотря на специфичность отдельных этапов, носит общий характер и иокэт слукить моделью при изучения влиятия других тиггов антропогенных воздействий.

Практическая значимость работа. Полученные результаты ккевт ■ важное значение з природоохранной деятельности, раскрывая сущность негативного воздействия нефтяного загрязнения на зкрукакиуи среду. Выявленные особенности реакций комплексов мезофаунн и отдельных групп на нефть в принципе позволяют организовать текущий мониторинг с использованием ограниченного набора видов и параметров сообществ. По степени восстановления населения педобионтов можно судить об з>

фективности проведения рекультивационных мероприятий.Все фактические данные и выводы работы могут быть использованы при подготовке спецкурсов по экологии и охране природа на биологических и географических факультетах ВУЗов. _ *

. Публикация и апробация результатов. Материалы диссертации были доложены и обсуждены: на совещании по программе "Урал-экология" (Свердловок, 1988), 1-ой Всесоюзной конференции "Экология нефтегазового комплекса11 (Надым, IS89), региональных конференциях "Насекомые в биогеоценозах Урала" (Свердловск, i989),"Нивотцый мир Южного Урала" (Оренбург, 1990), школе-семинаре молодых ученых и специадисгов (Свердловок, 1989), 2-ой Международной конференции "Роль приполярных университетов в развитии Севера" (Тюмень, 1991) и других. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура к объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы, включающего 152 источника, в том числа 25 на иностранных языках. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрирована Z 3 рисунками и ¿^таблицами.

ГЛАВА I. Литературный обзор.

Содержит анализ и обзор предыдущих исследований, посвященных влиянию антропогенных нагрузок на сообщества почвенных беспозвоночных и возможности использования этой группы ливотных для изучения закономерностей функционирования техногенных экосистем. Особое внимание уделено рассмотрению работ, связанных с'воздействием на педо-бион"ов нефтяного загрязнения. Приведены основные положения и вывода эвих исследований. Так аз приводятся литературные данные, объяснявшие механизм и последствия токсического действия нефтяных углеводородов на организм беспозвоночных животных.Делается вывод о явно недостаточной изученности епияния нефти на педобионтов, особевно в Средней Приобьэ.

ГЛАВА 2. Характеристика р. Лона и объектов исследований. '

2.1. Район исследований. На основании литературных данных дает-

I

сп общая характеристика природных услозий района исследований (Ния-иэвартовскиЯ, Сургутский, Нбфгеюганекий административные районы Тюменской обтасти). Приводятся краткие сведения о рельефе, климате, почвам и растительности Среднего Приобья.

2.2. Общая характеристика нефтезагрязненннх лесных земель. С использованием литературных источников и результатов совместных исследований (отчеты по НИР Тюменской ЛОС ВШШМ) приводится характеристика нефтяного загрязнения. Обсуждаются процессы деградации, приводящие к изменению в структурно« составе разлившейся нефти, что сказывается по ее токсических свойствах. Показано, что нефти, добы-зааиыа в районе исследования, образуют по ряду характеристик единый комплекс, несколько отличающийся О! других зон и .довольно однородный знутри (Гончаров, 1987). Приводится сравнительная характеристика разливов нефти Аганского и Шоспайского месторождений с указанием средних размеров и биотопической приуроченности участков, общей пло-пади загрязненных земель.

ГЛАВА 3. Материал и методика.

Маториалои для написания диссертации послужила собственные полевые сборы с пюня по август 1987-1990 г.г.. Для изучения абсолютных значений численности, биомассы и видового состава незофаупы исполь-зовалоя метод почвенных раскопок учетных площадок 25x25 см о рччной послойной разборкой (Гиляров, 1975). При случайном размещении учвг-пше площадок на территории разлива, характеризующейся равномерным распределением загрязнителя, однотипными лесораоиявлышии условиями и ыикрорельефом, закладывалась пробная площадь 10x10 м на которой делалось геоботаничэскоз описание, определялся тип почвы, в кастах почвенных раскопок (от 10 до 25 иг) Орались образцы груша для определения содзрпания общего нефтепродукта. В непосредственной . близости в сходных лесорастительшх условиях проводились контроль-

айв учет. Наряду о этим, учетный площадки располагали трансектаки, начиная с чистого участка (контрольная зона) по направлению к зоне полной гибели травяниотой растительности. На кавдую выделенную зону приходилось по 15-30 учетных площадок.

Учет динамической плотности подстилочных беспозвоночных проводился о помощбю опытных (на разливе) и контрольных серий ловушек . Барбера (Тихомирова, 1975).

Недостатком многих работ по влиянию нефтяного загрязнения на состояние и продуктивность биогеоценозов является зачастую лишь качественный подход к загрязнителю : констатируется наличие либо отсуя-1, ожвие нефтепродуктов. Количественные показатели, выраженные в толщине битуминиэированного слоя, литрах нефти на нв.м поверхности, удалении от места аварии, часто не отражают реального содержания гнефти в почвах и не позволяют подходить к дозе загрязнения дифференцировано. Для определения степени воздействия нефти на сообщества почвенных беспозвоночных в качестве количественной характеристики загрязнителя использовалась концентрация общего нефтепродукта в лесной подотмке и минеральных почвенных горизонтах, выраженная в весовых процентах от воздушно-сухого веса субстрата. Содержание нефти в образце определялось гравиметрически экстракцией хлороформом с последующим разделениеи неполярных и полярных органических соединений на окиои аллюминия. Для качественной характеристики загрязнителя использовались данные газовой хромаюграфии хлороформзнных экстрактов нефтезагрязнонных почв, полученные на установке "Хр'ом-5".

В ходе работы было обследовано 26 разливов нефти, заложено 32 пробные площади, отработано 700 лозушко/суток, учтено более 10 тыс. беспозвоночных. Статистический анализ проводился по общепринятым методикам (Плохинский, 1970; Лакил, 1980), а гакяе использовалась вомплексная программа " яtвtga?h " для 1вм рс/ат.

ГЛАЬА 4, Воьдействие нефтяного загрязнения на ореад отааия почвенных беспозвоночных.

4.1. Воздействие нефтяного загрязнения на почву и растительность. Показано (с привлечением литературного, материала), что нефтя-ноп загрязнение вызывает значительные изменения в основных ервдооб-разуюжшс элементах биогеоценозов: деградирует растительный покров п что особенно ваяно для педобионтол, происходит деформация почвошшх структур, водного, солевого режимов в загрязненных грунтах. Приводятся оригинальные данные по изменению температурного режима в тол. ца замазучонных почв. Деградация растительности проявляется в сниясо-

нии проективного покрытия дивы!,у напочвенным покровом (ШШ) с ростом концентрации нефти ( г » -0,72+0,15 при Р<0,001 ) и уменьшении видового разнообразия ( г = -0,58+0,20 при Р< о,01 ). При этом меняется состав и соотношение видов. Следовательно, при изучонии дпйст- ' вия нефти на беспозвоночных следует принимать во внимание и косвенное влияние измененной среди обитании.

4.2. Закономерности распределения нейти в почвенной профиле п зависимости от способа загрязнения. Рассматриваются закономерности распределении нефти в почвенном профмло в зависимости от двух основных способов загрязнения территории: растекания нефти по-поверхности, что происходит при порывах нефтепроводов и уточни из шламовых амбаров, и распылении при фонтанировании с устья скваяин. Первый способ приводит к образованию двух зон с различной степенью загрязнения субстрата и деградации биоценоза - зоны полной гибели растительности ("пятно") с максимальными концентрациями, образоваш.дЯ путем прямого заливания поверхности почвы, и переходной зоны, отличающейся отсутствием нефти на поверхности мохового покрова, частичной гибелью травянистой растительности и незначительными концентрациями нефти. Переходная зона образуется при пропитывании' органогенного почвенного горизонта снизу. При распылении четко обособленных зон гибели но наблюдается. Основное воздействие нефти при этом испытывает верхняя часть почаелного профиля - моховой покров.

ГЛАЕА 5. Структура населения мезофауны таежных лесов Среднего Приобья.

Установлены характерные черты населения педобионтов для ранее неисследованного района. Практически вся мозофауна сосредоточена в лесной подстилке (до 92 %) и верхнем 5-ти сантиметровом слое почвы. На большей глубине (до 20 см) отмечены одиночные компактные скопления личинок старшего возраста и куколок Bibionidae ( Díptera ). Отсутствие животных в толще минерального почвенного горизонта связано о низкими температурами грунтов. По результатам измерений, температура суглинистых почв в середине летнего периода на глубине 20 ом нике границы органогенного горизонта составляла 8,0-8,5°С.

Наиболее богата и многочисленна мезофауна в кедрово-зеланомои-ных лесах: за четыре года наблюдений средняя численность превысила аналогичный'показатель в долгомошниках и сосняках лишайниковых на 20,7 и 40,3 % соответственно, а биомасса - более чэм в 10 раз (табл. I). В зеленомошных и лишайниковых лесах наиболее многочисленны насекомые, среди которых преобладают жесткокрылые. Сходную структуру имеет *ауна педобионтов тайги европейской части Предуралья (Крылова, 1985) и заповедника "Малая Сосьва" (Порядина, 1989). Б долгомошниках максимальную численность имеют паукообразные, а из насекомых такие более половины приходится на жуков. Во всех биотопах среди жесткокрылых доминируют личинки и имаго стафилинид ( Tachinua sp. ). Многочисленны ЛИЧИНКИ щелкунов С ЯВНЫМ доминантой Paranomus costalls, наиболее типичным для хбоНцых таежных лесов (Порндлна, 1989). Для кодровых лесов по результатам разборов почвенных i.роб и учетов ловушками Барбера отмечено 26 видов жукелиц, основу комплексов которых составляют два доминирующи лесных мезофильных подстилочно-поч-венных сратобионтных вида (по классификации С.Ю.Грюнталь, 1983) : Pterestichus oblongopunetetua И Calathus micropterus . Оба имеют транспалеарктические ареалы. Среди личинок чешуекрылых в основной встречаются гуевмшы евмейегьи совок. Из двукрылых отмечены

Таблица I.

Групповой состав мезофауны таежных лесов Среднего Приобья (числонностг в зкз./кв.м, биомасса в г/кл.и)

Группы мезсфауны, числонность

!

Биотоп

т

i зел0Ноыоиш'.кп| долгомошнмки | лквайниковнв

Oligochaeta 14 2 + 3,6 0,5 .t 0,2 -

Mollúsca 9 6 + 4;2 5,6 2,2 -

Arachnida 134 9 + 25,5 175,0 15,6 99,2 + 12,6

Myriapoda 30 4 10,1 19,0 ± 4,3 C,0 2,6

Inaecta 273 5 + 20,5 138,4 ¿ 1 f.; ! 50,4 ¿ 16,8

Прочие 4 б + 1,0 3,2 t

Lspidcptora 4 5 + 1,C 1,8 Ü-Á »

Díptera 31 7 + 12,6 6,9 1,3 16,0 i. 5C8

Homoptera 80 2 + 12f0 27,.; 0,6 t 2,4

Hemiptera 3 8 + 1,6 8,;' i; 3,6 -

Hynenoptera 16 0 + 4.S 11,7 + 3,4 ■ 0,0 + 3,3

Neuroptera 0 3 + 0,! 1,0 ± 0,3

Coleóptera 99 2 + 26,3 76,3 22,1 100,0 ± 14,9

Прочие insaota 1 8 + 0,3 5,1 + 2,0 20,8 + 4,8

Elateridae 24 0 + 14,6 10,1 3,0 35,6 + 5,3

Staphylinidae 44 8 ± 8,6 49,1 Э,в 60,8 * 12,0

Carabidae 11 2 + 2,Я 4,9 3,0

Cantharidea 11 5 + 3,0 7,7 £ 1,2 11,2 ± 5,6

Soarabaeidae 0 6 + 0,4 - -

Curculionidae 0 7 + 0,4 -

Прочив Coleóptera 6 4 + 8,2 - + 2,1

Всего 431 2 + 32,2 341,7 ± 23,8 25?, S + 19,7

Биомасса 14 3 + 1,8 1,5 i 0,2. V« 4- 0,4

представители семейств МриНбав , В1Ъ1оа1(1ае , Ссгв1оросоп1<1ав/ , Ш^1оп1Дае . Более 90 % особей Нотс^ега в сборах составляет Яе*-

П*оеооэа _ оаццц кассовый вик шэзофаугш золекоиоииыг лесов. Из Негпи^ега наиболее сбьгчны Айог-г.ш Мби«а*ив , ЕХаоттс-1га £1еЪвг1 , зис^рХеигиз сгя8з1сотаи.Срвди многоножек во всех биотопах преобладает Мож^агяоМив сигЗДреа.

Наблюдвш'л-на постоянных пробных площадях показали , что п".';

численности и биомассы пэдобионтов приходился на 1990 год, а 1989 характеризовался спадом количественных показателей. Причем в долго-иоиных ласах колебания выражены резче.

В трофической структуре населения мезофауны по численности преобладают хищники, но основную биомассу в кедровниках зелвномошных и сосняках лишайниковых составляют сапрофаги : дождевые черви ( Е1ве-ц1а поп1епак1о1й1 ) и ЛИЧИНКИ двукрылых.

Анализ сообществ мезофзуны контрольных участков показал, что они типичны для района исследований - средне- и саваротаежных леоов.

ГЛАВА 6. Воздействие нефтяного загрязнения на мезофауну почв.

6.1. Влияние интенсивности нефтяного загрязнения на почвенных беспозвоночных. Уравнения регрессии зависимости общих количественных характеристик педобионтов от концентрации нефти в лесной подстилка : ДЛЯ ЧИСлеННОСТИ у ■ ехр(4,В0 - 0,10х), г ■ -0,86+0,10 (т< 0,001) для биомассы (без ЬшЪг1с1<|ае ) у » ехр(5,20 ~ О,10х), г - -0,79+0,13 (Р< 0,001).

Снижение численности мезофауны наполовину вызывается 10-ю процентами нефти в лесной подстилке, тогда как соответствующее уменьшение проективного покрытия ЖНП - 15-ю, количества жизнеспособного подроста кедра - 35-ю, численности мелких млекопитающих - 25-ю процентами (рио. I), Сравнение устойчивости никрофауны и крупных почвенных беспозвоночных (по литературный источникам и собственные данные в табл. 2) к загрязнении нефтепродуктами показало, что и среди беспозвоночных ыезофауна отличается повышенной чувствительностью.

Показано, что устойчивость основных групп мезофауны к загрязнению зависит от дозы нефти (табл. 3).

Структура населения мезофауны нефтезагрязненных участков в кедровниках звленомоаных на уровне классов подобна контрольной : насекомые заметно преобладают по численности ( 55,1 % на контроле и 54,9 на разлива), за ними следуют паукообразные (ЛДи 28,6 ыношюяки

Рис. 1. Влияние интенсивности загрязнения почвы нефтью на некоторые элементы таежных экосистем: А-числзнность и Б-биомассу мезофа-. укн; В- количество благонадежного подроста кедра /1/, численность мелких млекопитающих /по данным С.Н.Гашева, 2/, общее проективное покрытие живым напочвенным покровом /3/.

Расстояние, м

Рис. 2. Зависимость численности /1/ и биомассы /2/ мезофауны от концентрации нефти /3/ на разливе растеканием. А - контроль» Б - переходная зона, В - "пятно"; Ь—Ч -граница минерального й органогенного почвенных горизонтов, Г:-у-:.>У. | -следовые /до I % / к

К8&Я- значительные количества нефти в субстрате,£¿.V элементы гивого напочвенного покрова.

Таблица 2.

Влияниэ нефганого загрязнения (13,3 %) на численность (экз./кв.и) почвенных беспозвоночных

Группы баспозвоночных • | Чистая почва •{ Загрязненная почва

Коллемболы 14440,0 + 4160,0 15360,0 + 1960,0

Клещи 21080,0 £ 2118,0 20210,0 + 3200,0

Мезофауна 41*5,8 £ 38,6 271,2 + 22,7 *

Примечание : * - различия достоверны при Р< 0,001.

Таблица 3.

Устойчивость мезофауны таежных лесов к нефтяному загрязнению (численность в % от контроля)

Группы i Степень загрязнения, %

мезофауны ! слабая, до 10 { средняя, 10-20 | сильная, i более 20

Oligochaeta 115,5 50,0 . 0, 0

•Molluaca 30,5 а,Э 0, 0

Myriapoda 66,7 45,5 29, 0

Arachnida 63,1 33,2 3, 6

Ixiauota 50,7 47,3 12, 1

Coleóptera 61,2 56,5 в, 7

Díptera 65,6 32,0 27, 5 '

Hmoptera 45,5 21,2 0, 0

(7,1 и 11,5 %), олигохеты (3,3 и 3,1 %) и моллюски (2,2 и 1,9 %).

Для загрязненных территорий характерно смещение возрастной cspyKiypa сообцаств. Так, например, для staphylinidae доля имаго

ва üesskx разливах превосходив контрольный уровень на 48 %.

Изи-оняе'дтн размерная структура : на разливах средний вео одной юоби у вйуно® превосходи* аналогичный показатель на чистых участках: 4(J;+Q,5 кг ьа опыте и 2,4¿0,2 на контроле (различия достоверны при ?<■' 0,001). На загрязненной территории способны вынить только взрослыо особи или более крупные вида,

6.2. Влияние' способа загрязнения почвы нефтью ни вертикальное

распределение падобионтов. "!рк ^итылвнин, когда максимальные концентрации нефти создаются в верхней части подстилки, наблюдается повышенная элиминация в этой зоне и дарп.ин активно переднигсющихсп животных в ваяние, болос чистые горизонт. При растокаиии в зоне "пят-•на" всех обследованных разливов :гезог сук; била кройке (.сзначительна и находилась• исключительно на поверхности почвн. Общая реакция беспозвоночных в переходной зона проявляется в противоположном первому случав направлении - происходит перемещение животных из нижних почвенных горизонтов в верхние.

6,3. Особенности деградации сообществ мезофауны при свежем нсС>-тяном загрязнении. К овеяезагрязненнь'и участкам отнесени разливы нефти, начиная с момента аварии до 3 - ^ех лзгного возраста, когда в хлорофорыонных экстрактах нафтезагрязнетт почв присутгоюуат а -алканы с температурами кипения до 300°С.

Как показали наблюдения при незначительных концентрациях нефти (до I % в лесной подстилке) на разливе раснылониам через ыесяц пооле аварии заметных изменений в сообществах педобионтов не произошло. Но уже при 13 % сохраняется не более 60 % беспозвоночных без изменений в групповом составе.

При закладке учетных площадок трансептами на разливо нефти растеканием (рис. 2) было установлено, что с удалением от контроля на разлив ( V , м) по марс снижения мощности чистой-лодсгилки ( з , си) и общего проективного покрытия Ш!П ( в , рооюм,концентрации нефти з минеральном ( в , %) и органоген,-; о л ( г , %) почтенных горизонтах численность и биомасса педобионтоз уменьшается, а корреляционный анализ подтвердил сильную связь с эткки фаяяорами (табл. 4). Уравнение млоктственно^ регрессии дли численности имеет вид '

у - -1б,20-ч0,57х+0,19зи,03у-0,0-,';г+0,14в ±1.76 ( г2= 0,7£ ) НоОдадгьп*, прозедв:шим на э'гом раа::пвр через год, ж-доили значимость гл-ил :.'.0 .'гжтопоь, я ты< что несмотря па уволзчесев обс-вЗ чиелг ь: изде&с гяов л зоы, япелких к-жцоп-раг/лИ сни-'.оиио ус тп2-

чивости продолжается. Эта асе закономерность отмечается и в групповом составе : если в первый год после разлила в переходной зо"е еще обитали Moiiueca , то на второй юс уме нет.

Таблица Ч.

Значения коэффициентов корреляции между численностью и биомассой мвзофаунк и параметрами среды на свежей разливе нефти

Характеристики! Параметры среды

• мезофауны j v \ Б ! х ! £ ! z

Численность 0,82** 0,90*** 0,88*** - 0,73* - 0,85**

Биомасса Г,88*** 0,86** 0,84** - 0,61** - 0,84**

Примечание: * - Р<0,05; **. - Р<0,01» *** - Р<0,001.

Изменения коснулись и трофической структуры населения педоби-онтов: на "пятна" полностью отсутствовали в первый год сапрофаги, а на-.второй все сообщество представлено хищниками. В переходной зоне, где концентрации нефти были значительно ниже, существенных отличий не наблюдалось. .

Показано изменение видового разнообразия мазофауны при свекем нефтяном загрязнении.

6Л. Особенности Формирования комплексов почвенных беспозвоночных на старых нефтяных разливах. К огарым отнесены разливы давностью К-5 и более лзт о моманта загрязнения, когда в хлороформен-'вых экстрактах загрязненной почвы полностью отсутствуют парафиновые ' углеводороды с температурами кипения до 300°С, а остаточный нефтепродукт представлен асфальта носмолистьши веществами, находящимися на третьей, заключительной стадии деградации (по классификации А.А.Оборина о соавт., 1988). Основная часть работ проходила на постоянной пробной площади в хвчениэ Зех лет.

йроцвссу регенерации в значительной мере способствует харак-, терний для старых разливов слой чисюго опада, сформировавшийся, с одной стороны, вслед<;тие снижения вязкости остаточного нефтепродук-

та, ужо неспособного пропитывать поступающую сверху органику, которую практически некому утилизировать. И с другой - как результат наиболее успешного протекания физико-химических процессов деградации нефти именно в верхних слоях почвенного профиля. На начальных стадиях, когда чистый слой лесной подстилни не сформировался, сообщество педобионгов слагаемся из способных быстро передвигаться по . поверхности хищников (пауки, жужелицы). Образование незагрязненного верхнего горизонта позволяет проникать на разлив и другим группам беспозвоночных, о чем свидетельствуют результаты разборов почвенных проб и корреляционный анализ, подтверждающий наличие положительной связи между численностью педобионтов и мощностью чистого слоя подстилки. Зависимости обилия иезофауны 01 величины общего проективного покрытия ЖНП в этот период не обнаружено (табл. 5, 1988 г.). Зона заселения незначительна - коэффициент корреляции между численностью беспозвоночных и удалением на разлив отрицателен и максимален именно сейчас.

Таблица 5.

Значения коэффициентов корреляций между численностью мезофа-уны и факторами среды на старом разливе нефти

Год наб- [ Факторы среды

людений ! ! ! ! ~ I ________| у ! & ! х ; £ ; а

1988 -0,83** 0,60 0,67* -0,58 -0,78*

1989 - 0,61* 0,54 0,91*** - 0,44 - 0,88***

1990 - 0,58* 0,77** 0,83** - 0,51 - 0,77**

Примечание: V - удаление от края разлива к ценгру, g - проективное покрытие ЖНП, х - толщина чистого слоя лесной подстилки,

£ - концентрация нефти в верхней и а - нижней чаоти органогенного почвенного горизонта ; *- Р<0,05; ** - Р<0,П; *** -Р< 0,001.

Увеличение доли сзпрофагов с продвижением на разлив говорит о том, что вслед за хищниками к освоению загрязненной территории прос-

тупает именно эта группа животных.

На следующем этзпв (табл. 5, 1Э83 г.) расстояние от края раз-лква у£з на играет спредзляадй роли, зато резко ьозросли влияние чезотого горизонта, иопольэуя который беспозвслготаго занимай взсь разлив. Увеличение доли фдтодагоа с продвикен.¡з.; |.я разлив говорит о начала освоения загрязненной территория и эюг; гругаюй животных, вслед за узниками и сопзефагааи. Трофическая сг,з туре мззефауиы на равлиЕи стала соотзе-югвоааю исходной.

С точением времени §«оцэноз приобретает вез 1. иее сложную структуру; к пионерным группировкам юсоз и ооок деба^яюЕей нрэд-стс.зигелн заемного разнотравья и всходы древесных раегь»^:--, 2 зтот период значение расстояик от края разлива минимально, а и. стотаня-ющзву свою значимость слою чистой подстилки только сейчас сбилось большое положительное значение проективного покрытия Г.-а (габл. 5, 1990 г.).Во все сроки наблюдении нефтяноо загрязнение оказывало негативное влияние, сохраняющееся и сейчас. Устойчивость гГ'.оефэуш на- этой этапе значительна возросла» а численность шогонстек достигла уровня контроля. Вообще с&Иоройа ( Ыу.г1аройа ) отличай?ся каи- , большим тезиса восстановления, за ними следуют Зпэе^а г кх-йсУтХ-Ла ,011еосЬаеЪа и ЫоНиась (в порядке убывания). Часланиоать и био-■ маоса падебконтов на микрогшизеншас замазученпой территорий уг;е не отличаотся от контроля ( 258,5+39,7 зкз./кв.м и 1,6+0,2 г/кв.м на кочках; 2^3,0+22,5 экз.к к 1,9+0,5 г/кв.м в чистом ыдрзвшше; 104,0+16,0 мкз./кв.м и 0,5 ¿0,1 г/ка.м на резливе). Трофическая структура сохраняв! соответствие исходной. Болев того, с продоакв-вием на разлив проценгное соотношение хищников, сапрофагсз и фитофагов остался неизменный, Среди фитофагов по всей террихории появ-лявнш «А1а пролсот. - вид, очень чувствигальнь'Г: к ¡?ефгяно-

ну зегряг-веии», а ва" кочках отмечались моллюски - наименее устойчивый элемент фауны беспозвоночных. Корреляционный знзикз связи трофгчоскюс групп с фазтораии оредо выявил четкую привяг-;нрсс?ь пе-добионтоз г зависимости от типа питания к элементен сряи ц згот

период. Нэ вызывает сомнений, что на этом этапа лачвохиенноа формирование структур мезофаунн практически завершено. ДальнейшгЛ ход процесса регенерации направлен на увеличение численности, биомассы и видового разнообразия сообществ беспозвоночных. Следует сказать, что продолжительность этапов может быть на каждом конкретном разливе своя и но ограничиваться одним годом, как в описанном с-учае. Период полного восстановления зависит от исходной концентрации нефти и почвешшх условий и для района исследований исчпсляс.'ся десятилетиями (при уровнях загрязнения выше 20 %).

Приводятся данные по фаунистичсскому составу комплексов педо-бионтов на различных этапах восстановления.

6.5. Влияние нефтпього загрязнения на динамическую плотность

подстилочных беспозвоночных. Уравнение регрессии снижения динами-♦

ческой плотности по отношению к контролю с увеличением концентрации нефти в лесной подстилке имеет вид :

у « ехр ( 4,47 - С,05х ) , г - - 0,85 + 0,22 При р< 0,01. Несмотря на возможность активно передвигаться, подстилочные хищники (главным образом учитываемые ловушками) тяготеют к участкам разлива с сохранившейся растительностью (г= 0,96+0,12 при Р-^0,001).

На нефтезагрязненных участках структура сообществ ивзофауии, учитываемых ловушками Барбера, остается сходной с контролем. Нц дренированных почвах ведущая роль сохраняется за 1паео*а , а на переувлажненных (сосняки болотные) - за АгасЬхиаа . Устойчивость динамической плотности у пауков и насекомых примерно одинаковая, 'а у многоножек заметно ниже.

Нефтяное загрязнение вызывает обеднение видового состава подстилочных хищников: из 13 видов жужелиц на контроле, на загрязненной территории в банки попалось лишь 8.

Сопоставление значений абсолютной численности и динамической плотности, полученных на одних и тех же участках, позволило сравнить изменение на разливе наиболее важной для хищники.

тики - степени двигательной активности. Использовался коэффициент активности к я ( Кааиа1 , 1970; Солдатова и др., 1983). Пока-¿ано, что степань двигательной активности у насекомых ( 31арЬу11ги.-аае и СагаЪ1(Зав) и пауков с увеличением концентрации нефти повышается, а у шшголонек ( Мопс^агаоМив сиг-Ыреа ) снижается. Характер зависимости изменения активности о ростом степени замазученнос-ти у этих групп различен: если у насекомых активность возрастает

I

довольно резко, то у пауков более 'плавно и намечается тенденция на снижение п)эи кот^нтрацинх нефти зим 7-8 У многоножек лишь сло-довые количества (до I %) вызывают некоторую стимуляцию, сменяющуюся падением двигательной активности с возрастанием дозы нефти (г = - 0,90+0,26 при Р< 0,05).

б.б. Почвенные беспозвоночные как возможные индикаторы нефтяного загрязнения. Исследования показали, что изменения в структурных элементах сообществ почвенных беспозвоночных тесно зависят от концентрации нефтепродуктов в субстрата. Для всей мезофауны по порядку возрастания устойчивости изученные параметры располагаются в следующем порядке : показатели общего обилия (численность, биомасса), видовой (групповой) состав и структура доминирования, трофическая структура. Показателями обилия удобно пользоваться для выявления количественных связей с интенсивностью загрязнения и нормирования антропогенного воздействия. Видовой состав, структура доминирования и распределение организмов но трофическим группам являются, в большей степени качественными характеристиками, сигнализирующими о степени деградации биоценозов.

Анализ всей совокупности материала позволил предположить общую схему деградации и восстановления сообществ подобионтов на иаф-тезагрязкешшх землях. Выделяется ряд зон : зона толерантности (О - I % нефти в подстилке) характеризуется отсутствием отклонений в количественных и качественных показателях сообществ. При дальне ип; увеличении нагрузки происходит сн/лсние численности и биомассы,

вплоть до полной гибели. Качественные изменения начинаются с концентраций в 12 - 14 % и проявляются в обеднении видового сптава и смене доминантов. Нарушение трофической структуры (при 20 - 25 %), приводящее к обитанию на разливах только хищных беспозвоночный, говорит о глубокой деградации сообществ, находящихся перед гибелью

I

(при 60 и более процентах). Одним из условий становления F'-генера-ционвых экосистем на разливах является снижение концентрации и токсичности нефтепродуктов. Восстановление сообществ начг-.ается с засе-. лети территории разлива хищными беспозвоночными и установлением исходной трофической структуры, что будет свидетельствовать о возможности полного восстановления и других элементов экосистем: живого напочвенного покрова и древесных растений. В дальнейшем происходит усложнение видового состава зз счет малоустойчивых видов. При достижении исходного уровня численности, биомассы и видового разнообразия можно говорить о практически полном восстановлении исходного ценоза.

Для целей биоиндикации слабой и средней степени загрязнения пригодны все почвенные Molluaca И Newsteadia fljioocoaa ( Hoiaopte-ra, insecta) , которые отсутствуют на разливах с концентрациями нефти более 13 - 14 Полнан гибель этих животных будет свидетельствовать о качественных изменениях в сообществах беспозвоночных.

Выводы. •

1. При изучении воздействия нефти на мезофауну почв следует принимать во внимание и косвенное влияние через изменяющуюся среду обитания, а тзкже способ загрязнения, так как степень нарушанил биоценозов при распылении нефти значительно ивнъшв, чем при рис.-в-кании по поверхности почвы.

2. Таежные леса Среднего Приобья отличаются довольно высоким уровнем численности и биомассы мозофауны, 'лркчем наиболее богат ■

- г

кедровники зеленомоишке (до 500 экз./кв.м и 15,0 г/кв."), занима-'» ющие промежуточное положение по степени увлажнения иек,г.у ооспикам!

лишайниковыми (самые бодкио. биотопы) и долгомошными лесами. В переувлажненных биотопах преобладают как по численности, так и по динамической плотности Arachnida , в дренированных - insecta . Основная часть педобионтол обитает в лесной подстилке, а максимальная глубина проникновения в минеральные почвенные горизонты составляет 20 см. Годовая динамика численности и биомассы во влажных биотопах выражена резче. Б трофической структуре повсеместно преобладают хищники, однако основную часть биомассы в звленомошных и лишайниковых лесах составляют иапрофаги.

3. Нефтяное загрязнение вызывает резкое падение численности и биомассы, а также значительное обеднение видового состава мезофа-уны загрязненных почв, являющейся одним из наиболее чувствительных элементов таенных экосистем: степень ответной реакции на равные концентрации нефти у этой группы выше, чем у древесной и травянистой растительности, макро- и шкрофауны. Устойчивость основных групп педобионтов зависит от интенсивности загрязнения : при незначительных нагрузках наиболее толарантна дождевые чер.ви (Luartiricidae ), при высоких - губоногие многоножки (Chilopoda ).

Наличие нефти сказывается на вертикальной, размерной и возрастной структурах сообществ : уменьшается мощность обитаемого слоя почвы и на разливах сохраняются преимущественно взрослые и крупные формы. На старых зарастающих разливах возрастная структура сдвинута в сторону личиночных стадий (особенно у coleóptera ). Трофическая структура меняется в сторону преобладания хищных животных.

Степень деградации сообществ мезофауны зависит от исходной концентрации нефтепродуктов в почве. Следовые количества (до I % нефти в подстилке) вообще Не влияют на педобионтов. Процесс гибели сообществ носит ступончатый характер: в интервала концентраций от I до 12 - 14 % .прэисходях лишь количественные изменения в численности и биомассе меоофауны. С дальнейшим ростом интенсивности загрязнения сокращается видовой состав - погибают наименее устойчивые

элементы фауны ( ЫоНиаоа , ИЗ 1паео-1а -Нотор1;вга, Ьер1йор1ега И др.). Трофическая структура населения беспозвоночных является наи-'более консервативной характеристикой и претерпевав! изиенения начиная о концентраций в 20 - 25 % Наиболее уоюйчизы хищные ледо-

биояты, из которых складываются сообщества мезофауны на последних

%

стадиях деградации.

5. В процессе восстановления сообществ, необходимым условием которого является' снижение концентраций и токсичности остаточного нефтепродукта, выделяется ряд этапов. На начальных стадиях коаплек-

. сы беспозвоночных слагаются из хищников (пауки, жужелицы ). Засела ни а территории разлива начинается с краев и протекает на первых стадиях независимо от всстановления фитоценоза. Зслед за хищниками на разлив проникают сэпрофаги. На втором зтапе расстояние от края разлива уже не играет определяющей роли, зато розко возрастает влияние чистого верхнего слоя лесной подстилки, используя который беспозвоночные заселяют весь разлив. Появляются фитофаги и трофическая структура восстанавливается. На третьем этапе значение расстояния от края разлива минимально, к сохраняющему ¿вою значимость слою чистого опада добавляется положительное значение живого напочвенного покрова. Появляются слабоустойчивые виды. В дальнейшей процесс регенерации заключается в увеличении численности, биомассы и видового разнообразия сообществ. По тейпам восстановления основные группы мезофауны располагаются в следующей порядке (по убывании): Муг1аройа, 1пвео1а, АгаоЬп1йа, ОНвооЬве-Ьа, Мо11иаоа.

6. Нефтяное загрязнение вызывает снижение динамической плотности педобионтов.-Одним из проявлений реакции .на нефтяное загрязнение является увеличение двигательной активности у 1пвес^а и агч-оЬп1йа и снижение у Муг1аро<1а. Структура доминирования по динамической плотности даже на сильно загрязненных участках не ыешии-ся. Устойчивость у 1пае^а и А.гас1ш1.<1а примерно одинаковая, у м.г-г!аройа заметно ниже.

7. Мезофауна почв является надежным и удобным индикатором степени нефтяного загрязнения таенных экосистем. Для долей экологического мониторинга и нормирования оправдано использование количественных характеристик мезофауны (абсолютная численность и биомасса, динамическая плотность). Изменения, происходящие с качественными параметрами сообдеств (видовой состав, структура доминирования, возрастная, размерная и трофическая структуры) могут служить показателями уровней деградации или этапов восстановления биоценозов. Для индикации нефтяного загрязнения наиболее пригодны все почвенные Mollusca И Nev/steadia fliinccosa ( Honoptera,Insecta}

По томе диссертации опубликованы следующие работы :

1. Гашев С.Н., Гашева U.K., Соромотин A.B. Некоторые аспокты воздействия нефтяного загрязнения на лесные биоцонозы // Экология нефтегазового комплекса. I Всесоюз.конф.: Тез.докл. - М., 1988.

- C.2IO-2IL.

2. Гапев С.Н., Гашева И.Н., Соромотин Л.В. О необходимости экологического нормирования нефтяного загрязнения лесных почв Западной Сибири // Там же. - С.134-135.

3. Соромотин A.B. К методике изучения влияния нефтяного загрязнения нз почвенную мезофауну // Актуальные проблемы экологии: экологические системы в естественных и антропогенных условиях среда.

- Свердловск, 1989. - С.87-88.

4." Гааев С.Н., Соромотин А.Б., Гаиева H.H. О необходимости выделения эталонных участков для создания системы мониторинга б зоне интенсивной добычи нефти и газа // Охраняемые природные территории Урала и прилагающих районов. - Свердловск, 1989.-С.21-22.

5. Соромотин A.B. Насекомые в структуре почвенной мезофауны нец'тозагрязненных зомель Среднего Прпобья // Насекомые в биогеоценозах Урала : Информационные материалы. - Свердловск, 1989.- С. t'b-(6.

6. Соромотин A.B., Гаиев С.II., Гпшзва H.H., Быкова E.A. Влияние нефтяного загрязнения на лесные биогеоценозы // Цатериглы I Еоесоюз.конф. "Экология нефтегазового комплекса". Вып.1. Ч.2.- И., 1939. - G.ISO—191.

7. Соромотин A.B. Мазофауна нефтезагрязнешшх почв кедрово-зеленоиошных лесов Среднего Приобья // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири. - !,!., 1989. - С.21-25. - Деп. в ВНШЦлесурс 08.02.89, Кг 764-лх89.

8. Гашэв С.П., Гаш&за М.Н., Соромотин A.B. Иетодическио аспекты изучения влияния нефтяного загрязнения на лесные биоценозы Сродного Приобья // Tau не. - С.51-59.

9. Гашв С.Н., Казанцева H.H., Рыбин A.B., Соромотин A.B. Дег-радационно-востановительные процоссы d лесных биоценозах, загрязненных нефтью // Экология, труд, здоровье нефтехимиков: Тез.докл. республ, научно-практической конф. - Уфа, 1990. - С.20-22.

10. Соромотин A.B. О использовании некоторых мбтодов изучения воздействия нефтяного загрязнения на почвенную мезофауву таенных лесов Среднего Приобья // Животный мир Южного Урала: Информационные, материалы,- Оренбург, 1990. - С.47-48.

11. Гаиева М.Н., Гаиев. С.Н., Соромотин A.B. Состояние растительности как критерий нарушенное!« лесных биоценозов при нефтяном

ш загрязнении // Экология. - 1990,- № 2.- С,77-78.

* 12. Гашев СЛ., Гашева М.Н., Соромотин A.B. Влияние нефти на прорастание семян, рост и развитие проростков сосны обыкновенной// Лесоведение. - 1991, - № 2. - С.74-78.