Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние нефтяного загрязнения на мезофауну таежных лесов Среднего Приобья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

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

I 9 1

АаАДЕ'Ш НАУК СССР УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ 8Ш0ГИИ РАСТЕНИЙ И 1ЙВОТКЫХ

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

ССРОМОТИН

I

Андрей Владимирович

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА МЕ80ФАУНУ ТАЕШХ ЛЕСОВ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ

03,00.16 - экология

Азяорефара"! ¡диссаргацли на соискание ученой отвпени кандидата биологических назк

Свардловок - 1991

)

' " Работа выполнена па Тшенской лесной општноЯ станции

• т : с /1 *

ЗЙЩИй1! в лаборатории регуляция биоцемотических процессов Института экологии растений и яивотных Уральского отделения VII ОССР.

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

Официальные оппоненты: профессор, доктор биологических

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

Ведущая организация : Тюменский государственный университет

Защита состоится 199 ( г. в

4асов на заседания специализированного созега Д 002.05.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук 1ри Институте экологии растения и животных Уральского отделена АН СССР по адресу : 620219, ГСП 511. Свердловск, ул.8 Марта, 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институт? экологии растений и животных Уральского отделения АН СССр.

Автореферат разослан "2/ « 159$г.

Учений секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Л-///¿-о М.Г.Нифонтова

Г'

Актуальность ¡гака. Прогрессивное развитие нефтегазового комплекса и последнее врем вовлекло в хозяйственную деятельность огромный пространства естественных ландшафтов. Особенно это коснулос Среднего Приобья, где добывается более половины всей нефти страны. Среди множества экологических проблем, возникающих в нефтяных реп: онах, закатное ыесго в настоящее время занимает проблема углеводородного загрязнения сроды.Полностью ликвидировать разливиуюся нефт s настоящее время невозможно, поэтому познание природы загряэняюди веществ, изучение реакций эносистек, оценка степени техногенного воздействия и последствий являются необходимый условием определени оптимального обьема и вида рвкулмивационных мероприятий. Псчванна иезофауна, благодаря широкому распространению, высокой численности экологическому разнообразию, четной реакции на изменение почвенно-растительных условий, показала себя в качество перспективной групп при изучении вопросов устойчивости, деградации и восстановления экосистем при антропогенном воздействии. Недостаточная изученность комплексов ыезофауны и нх реакций на нефтяное загрязнение в Средне Приоб в определили выбор темы настоящего исследования.

Цель и задачи. Основной целью работы являлось изучение законе ноотей ¡трансформации комплексов почзенной мезофауны тненных лесов Среднего Ериобья под воздействием нефтяного загрязнения. Задачи ис следований сводились к следующему : . •

1. Оценить воздействие нефтяного загрязнения на среду обитания поч ванных бйопозвоночных.

2. Определить характерные черты структуры наоеления лезофауны таез ных лесов Среднего Приобья.

3. Изучить влияние интенсивности нефтяного загрязнения на подобной

503.

4. Установить особенности деградации и восстановления комплексов мазофауны при загрязнении почв нефтью.

5. Определить влиянии pjфтя на динамическую плотность подстилочнш

2СПОЗВОНОЧШЛС.

, Выявить возможных индикаторов степени нефтяного загрязнения лоч-!I сродл боспозвоиочшес.

. Научная новизна п теоретическая значимость работа. В разулвга-Q проведенных исследований ппорпио пзучопы особенности структура смплоксоз мозофаупи наиболее характерных биотопов северной части одзони средней тайгп Гмопзкоа области, roc осношше биоцонотпчес-!-т8 характеристики, такие пак, численность и биомасса, дина-шчес-чя плотность, структура доминирования, трофическая'Структура, ни-' звой состав. Определено и математически описано воздвГ.я!БКо кнтоп-»знооти нефтяного загрязнения почти на пздобионтоз. Впзргно дяа а па дно tt Сибири Емяпленч на уровне сообществ общ-'.з закономерности зжшвяий иэзофауш» под влияли он нефтяных разливов. Для гзкнэйгаэс араиотров комплексов установлены пределы устойчивости к углзлодо-одному загрязнения. Предложена схема и описаны отдельные зташ роцзссоз деградации и восстановления сообщоств падобнонтов с оцеп-oit роли факторов среди. Предложены рчды-индикаторн степени антро-огенного воздействия на заназученпнх территориях.

Выполненная работа вносит вклад в разработку теоретических по-ононий устойчивости п адаптации природких комплексов к техногенный агрязнаниям среды. Предложенная схеиа деградации и восстановления ообцеств мезофауны, несмотря на специфичность отдалыгах этапов, осит общий характер л иояет слунить нодолыо при изучении влияния .руггас типов антропогенных воздействий.

Практическая значимость работа. Полученные результата ииент ааное значений в природоохранной деятельности, раскрывая сущность era тинного воздействия нефтяного загрязнения па окрукавщув среду, швленные особенности реакций комплексов мезофэунн и отделы!.'« рупп на нефть в принципа позволяют организовать текуций оониторикт использованием ограниченного набора видов и параметров сообааста. ;о степени восстановления населения гшдобиоктов иояно судить об 3i>

фективности проведения рекультивационвых мероприятий.Все фактически; данные и выводы работы могут бьиь использованы при подготовке спецкурсов по экологии и охрана природы на биологических и географических факультетах ВУЗоа.

. Публикация и апробация результатов. Материалы диссертации были доложены и обоуждены: на совещании по программе "Урал-экология" (Свердловск, 1988), 1-ой Всесоюзной конференции "Экология нефтегазо вого комплекса" (Надым, 1989), региональных конференциях "Насекомые в биогеоценозах Урала" (Свердловск, аЭ89),"2ивотвый мир Южного Урала" (Оренбург, 1990), школе-семинаре молодых ученых и специалистов (Свердловск. 1989), 2-ой Международной конференции "Роль приполярны университетов в развитии Севера" (Тюмень, 1991) и других. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура к объем диссертаций. Диссертация состоит из введения шести глав,, выводов и списка литературы, включающего 152 источника, в той числе 25 на иностранных языках. Работа изложена на ¡¡о страницах машинописного текста, иллюстрирована г3 рисунками и' 2Г таблицами.

ГЛАВА I. Литературный обзор.

Содержит анализ и обзор предыдущих исследований, посвященных влиянию антропогенных нагрузок на сообщества почвенных беспозвоночных и возможности использования этой группы животных для изучения закономерностей функционирования техногенных экосистем. Особое внимание уделено рассмотрению работ, связанных с воздействием на педо-бион"ов нефтяного загрязнения. Приведены основные положения и выво; этих исследований. Так не приводятся литературные данные, объяснявшие механизм и последствия токсичеокого действия нефтяных углеводородов на организм беспозвоночных животных.Делается вывод о явно недостаточной изученности впияния нефти на педобионтов, особенно в Среднем Приобье.

б •

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

2.1. Район исследований. На основании литературных данных дает-п общая характеристика природных условий района исследований (Нип-овартовский, Сургутский, Нефтеюганска административные районы Ти-□нской области). Приводятся краткие сведения о рельефе, климате, очвам и растительности Среднего Приобья.

2.2. Общая характеристика нефтезагрязненных лесных земель. С ^пользованием литературных источников и результатов совместных исследований (отчеты по НИР Тюменской ЛОС ВШШЛМ) приводится характе-nicsniia нефтяного загрязнения. Обсуждаются процессы деградации, при-юдящиэ к изменению в структурном составе разлившейся нефти, что ¡называется по за токсических свойствах. Показано, что нефти, добы-I3 3MUO в района исследований, образуют по ряду характеристик эдшшй сомплокс, несколько отличающийся от других зон и довольно однородный ту lpt1 (Гончаров, 1987). Приводится сравнительная характеристика зззливов нефти Аганокого и Михпайского месторождений с указанием »редних размеров и биогопичзсксй пргг'рочвяносги участков, общей площади загрязненных земель.

ГЛАВА 3. Материал и методика.

Материалом для написания диссертации послужили собственные по-иэвые сборы с июня по август 1987-1990 г.г.. Для изучения абсолютных значений численности, биомассы и видового состава иезофауны использовался метод почвенных раскопок учетных площадок 25x25 см о ручной послойной разборкой (Гиляров, 1975). При случайном размещении у<га*-гсчх площадок на территории разлива, характеризующейся разкомврвии распределением загрязнителя, однотипными лесораотцтвльянни условиями и микроральефои, закладывалась пробная площадь 10x10 м на которой делалось геоботаническоз описание, определялся тип почвы, в квотах почвенных раскопок (от 10 до 25 aï) брались образцы груша для определения содернания общего нефтепродукта. В шшосредс тленной близости в сходных лесораститэльннх условиях прозодкяяоь коитролвг

вые учет. Наряду о этим, учетные площадки располагали трансектами, начиная с чистого участка (контрольная зона) по направлению к зоне полной гибели травянистой растительности. На каждую выделенную зону приходилось по 15-30 учетных площадок.

Учет динамической плотности подстилочных беспозвоночных проводился с помощью 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 отсут ствие нефтепродуктов. Количественные показатели, выракенные в толщине бигуиинизированяого слоя, литрах нефти на кв.м поверхности, удалении от места аварии, часто на страдают реального содержания нефти в почвах и не позволяют подходить к дозе загрязнения дифференцировано. Для определения степени воздействия нефти на сообщества почвенных беспозвоночных в качестве количественной характеристики звгряз-нителя использовалась концентрация общего нефтепродукта в лесной подотилке и минеральных почвенных горизонтах, выраженная в весовых процентах от воздушно-сухого веса субстрата. Содержание нефти в образце определялось гравиметрически экстракцией хлороформом с последующим разделением неполярных и полярных органических соединений на • окиси аллкшиния. Для качественной характеристики загрязнителя использовались данные газовой хроматографии хлороформеиных экстрактов нефтезагрязнвниых почв, полученные на установке "Хр'ом-5".

В ходе работы было обследовано 26 разливов нифти, заложено 32 пробные площади, отработано 700 ловушко/суток, учтено более 10 тко. беспозвоночных. Статистический анализ проводился по общепринятым ' методикам (Плсшшский, 1970; Лакин, 1980), а также использовалась комплексная программа " .'-statga?bl " да 1вм рс/ат.

ГЛДЬА 4. Воьдейстзие нефтяного загрязнения на орвду оттаиия почвонных беспозвоночных.

'»Л. Воздействие ногтяного загрязнения на почп.у и растительность. Показано (с привлеченном литературного, материала), что нефтяное загрязнение вызывает значительные изменения в основных средооб-разупщкх элементах биогеоценозов: деградирует растительный покров и что особенно важно для педобионтов, происходит деформация почвенных структур, водного, солевого режимов а загрязненных грунтах. Приводятся оригинальные данные по изменению температурного рзкима в толще замазучэнннх почв. Деградация растительности проявляется в снижении проективного покрытия яивым напочвенным покровом (ЙНП) с ростом концентрации нефти ( г = -0,72+0,15 при Р<0,001 ) и уменьшении видового разнообразия ( г = -0,50+0,20 при Р< о,01 ). При этом меняется состав и соотношение видов. Следовательно, при изучонии дейст- 1 вия нефти на беспозвоночных следует принимать во внимание и косвенное влияние измененной среды обитания.

4.2. Закономерности распределения нейти в почвенном пробила в зависимости от способа загрязнения. Рассматриваются закономерности распределения нефти в почленном проф-*ло в зависимости от двух основных способов загрязнения территории: растекания нефти по поверхности, что происходит при порывах нефтепроводов и уточки 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, образований 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 пропитивании' органогенного почвенного горизонта снизу. При распилонии четко обособленных зон гибели не наблюдается. Оснозное воздействие нефти при этом испытывает верхняя часть почтенного профиля - моховой покров.

ГХАЕА 5. Структуре) населения мезофауны таежных лесов Среднего Приобья.

Установлены характерные черты населения педобионтов для ранее неисследованного района. Практически вся ыозофауна сосредоточена в лесной подстилке (до 92 %) и верхней 5-м сантиметровом слое почвы, На большей глубине (до 20 сы) отмечены одиночные компактные скопления личинок старшего возраста и куколок Biblonidae ( Díptera ). Отсутствие животных в толще минерального почвенного горизонта связ! но о низкими температурами грунтов. ¡lo результатам измерений, темп ратура суглинистых почв в середине летнего периода на глубине 20 о: нижа границы органогенного горизонта составляла 8,0-8,5°С.

Наиболее богата и многочисленна мезофауна в кедрово-зеленомои иых 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 чзм в 10 раз (таб I). В зеланомошных и лишайниковых лесах наиболее многочисленны нас комые, среди которых преобладают жесткокрылые. Сходную структуру имеет ¿ауна педобионтов тайги европейской части Предуралья (Крыло! 1985) и заповедника "Малая Сосьва" (Порядина, 1989). В долгомошник максимальную численность имеют паукообразные, а из насекомых также более половины приходится на жуков. Во всех биотопах среди иесткоь • рылых доминируют личинки и имаго стафилинид ( Tachinus ар. ). Многочисленны личинки щелкунов с явным доминантен Paranomua costalii

i

наиболее типичным для хво.Чных таежных лесов (Порндлна, 1989), Для кадровых лесов по результатам разборов почвенных ¡.роб и учетов ло-вуикаин Барбера отмечено 26 видов жужелиц, основу комплексов которых составляют два доминирующих лесных ыезофильных подстилочно-по венных с-ратобионтных вида (по классификации С.Ю.Грюиталь, 1983) Ptercatiohua oblongopune tetas И Calathus micropterue . Оба имеют транспалеарктическиь ареалы. Среди личинок чешуекрылых в оо нэвнои встречаются гусемад иенейсгви совок. Из двукрылых отивче):

Таблица I.

Групповой состав иезофауин таежных лесоа Среднего Пряобья (чиеленност! в экз./кв.ы, биомасса в г/кв.м)

Гругта

мвзофауны,

численность

Биотоп

i-——;-;—-

í звленоноЕш;:ки| долгомошнини ¡ лишайниковые

Oligochaeta 14,2 + 3,6 0,5 jr 0,2 -

Mollúuca 9,6 + 4; 2 5,6 2,2 -

Arachnida 134,9 + 25,5 175,0 £ 15,6 99,2 1í!,6

Myriapoda 30,4 + 10,1 19,0 £ 4,3 6,0 2,6

Inseeta 273,5 + 20,5 138,4 ¿ 1' !50f4 ± 16,8

Прочие 4,б + 1,8 3,2 e

lepidcptera 4,5 + 1,6 1,8 4-

Díptera 31,7 12,6 6,9 ■i 1,8 16,0 + 3,8

Homoptera 80,2 27,: .1 0,6 4,8 + 2,4

Hemiptcra 3,8 + 8,,' t 3,6 »

Hyaenoptcra 16,0 + 11.7 + 3e4 • 0,0 3,3

Heuroptera 0,3 ± 0,1 1,0 t 0,3 -

Coleóptera 99,2 ± 26,3 76,3 £ 22,1 100,8 t. 14,9

Прочие Inaocta 1,8 + 0,3 5,1 + 2,0 20,8 ± 4,8

Elateridae 24,0 + 14,6 10,1 í: 3,0 25,6 ± 5,3

Staphylinidae 44,8 ± 3,6 49,1 t 3,0 60,0 4. 12,0

CaraMdae 11,2 + 2,а 4,3 i. 3,0

Cantharidea 11,5 + 3,0 7,7 ¿ 1,2 11,Я 5,6

Scarabaeldaa 0,6 + 0,4 -

Curculioaidas 0,7 + 0,4 - -

Прочие Coleóptera 6,4 + 2,2 ■ 3C2 + 2,1

Всего 431,2 + 32,2 341,7 + 23,8 257,6 19,7

Биомасса 14,3 1,8 1,5 0,2 . 1,1 t. 0,4 ,

представители семейств ШриИйне , В1Ъ1ой1йав , СагаЛ-орбвопЛДаа»., ЙЬав1оп1(1ае . Боло о 90 % особей Ногаоргега в сборах составляй! Неи-steadi'a ГКос-ова _ сацый нааСовый ВИд .тезофауны золеноиоптя: лесов. Из Неяг.';^ега наиболее обычны А ¿©¡»газ Ь1ги ttotuв , БХаютис-йа ЛеЪег! , 31:1с1;ор1еигив сгоаз1солу1.п.Среди многоножек во всех биотопах преобладает Мог^агяоМиэ сигИрев.

Наблюдения на постоянных пробных ялодадях показали , что пк':

11 , численности и биомассы пэдобионтов приходился на 1990 год, а 1989

характеризовался спадом количественных показателей. Причем в долго-

мошных лесах колебания выражены резче.

В трофической структуре населения иезофауны по численности преобладают хищники, но основную биомассу в кедровниках зеленомошных и сосняках лишайниковых составляют сапрофаги : дождевые черви ( Е1ее-л!а погйепзк1о1<31 ) и личинки двукрылых.

Анализ сообществ иезофауны контрольных участков показал, что они типичны для района исследований - средне- и северотаежных лесов.

• ГЛАВА 6. Воздействие нефтяного загрязнения на ыезофауну почв.

6.1. Влияние интенсивности нефтяного загрязнения на почвенных беспозвоночных. Уравнения регрессии зависимости общих количественных характеристик падобиоктоа от концентрации нефти в лесной подстилке : ДЛЯ численности У » ежр(4,80 - 0,10зс), г = -0,86+0,10 (Р<0,001) для биомассы (без 1лшЪг1.с1йае ) у в ехр(5,20 - 0,10х), г » -0,79+0,13 (Р< 0,001).

Снижение численности иезофауны наполовину вызывается 10-ю процентам нефти в лесной подстилке, тогда как соответствующее уменьшение проективного покрытия 1НП — 15-ю, количества ьизнеспособного подроста кедра - 35-ю, численности ивлких юшколшающих - 25-ю процентами (рис. I). Сравнение устойчивости микрофауны и крупных почвенных беспозвоночных (по литературным источникам и собственные данные в табл. 2) к загрязнению нефтепродуктам показало, что и среди беспозвоночных мезофауна отличается повышенной чувствительностью.

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

Структура населения иезофауны нефтазагрязненных участков в кедровниках зеленочошных на уровне классов подобна контрольной : насекомые заметно преобладают по численности ( 55,1 % на контроле и 54,9 на разливе), за ними следуют паукообразные (ЛДв 28,6 %), многоножки

Рис. 1. Влияние интенсивности загрязнения почвы нефтью на некоторые элементы таакных экосистем: А-чнсленносгь и Б-биомассу мззофа-. уда; В- количество благонадежного подроста кедра /1/, численность мелких млекопитающих /по данным С.Н.Гаазва, 2/, общее проективное подрыгке живым напочвенным покровом /3/.

от концентрации нефти /3/ на разливе растеканием. А - контроль, Б - переходная зона, В - "пятно"; Н—-граница минерального в органогенного почвенных горизонтов, -следовые /до 1 % / е

значительные количества нефти в субстрзте, Д ^—У-элементн зшвого напочвенного покрова. .

Таблица 2.

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

Группы беспозвоночных ■ 1 Чистая почва j Загрязненная почва

Коллемболн 14440,0 + 4160,0 15360,0 + 1960,0

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

Мезофаунэ 445,8 t 38,6 271,2 + 22,7 *

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

Таблица 3.

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

t Группы i Степень загрязнения, } 'о

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

Oligocbaata 115,5 50,0 0,0

•Molluaca 30,5 0,3 0,0

Myriapoda 66,7 45.5 29,0

Arachnifia 63,1 >3,2 3,6

luaecic 56,7 47,3 12,1

Coleóptera 61,2 56,5 8.7

Díptera 65,6 32,0 27,5

Hcsaaptera 45,5 2t,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

структуры сообэдста. Так, например, для Б^рЬуНяХ^ае доля имаго

1

за овзвкх рг.зяааах лравосходит контрольный уровень на 48 %.

йзиэйвь?сз разкериая структура : на разливах средний вес одной ийобе у йауьов превосходи® аналогичный показатель на чистых участках: 4,4^0,5 ыг на опыте и 2,4*0,2 на контроле (различия достоверны при £«■'0,001). На загрязненной территории способны выжить только взрослые особи или более крупные виды,

6.2. Влияние'способа загпязнония почвы нефтью ни вертинальноз

распределение подобионтов. 1рв ¿спадении, когда максимальные концентрации нифти создаются в верхней части подстилки, наблрдзятся повышенная элиминация в этой зоне и \гигрп.чя активно паредвкгпвщахся животных в влхниа, более чистые горизонт;». При растекании в зоне "пят-•на" всех обследованных разливов ^езойг^к било кроШ:е незначительна и находилось исключительно но ноЕерхгозги почвы. Общая реькция беспозвоночных в переходной зоне проявляется в противоположна! первому случав, направлении - происходит перемещение животных из чичших почвенных горизонтов в верхние.

6,3. Особенности деградации сообществ иезофауны при свожен нефтяном загрязнении. К свожвзагрязнвнным участкам отнесены разливы нефти, начиная с момента аварии до 3 - лагнаго возраста, когда в хлорофорионных экстрактах нафтезагрязветт- почв присуща«,уот о -алканн с температурами кипения до 300°С.

Как показали наблюдения при незиэчитздьш-к концеир^диях нефти (до I % в лесной подстилке) на разливе распыленней через отсиц пооле аварии заметных изменений в сообиастках педобионгов не произошло. Но уже при 13 % сохраняется не Солее 60 % беспозвоночных Ое-^ изменений в групповом составе.

При закладке учетных площадок трансектами на разлив-.» нефти растеканием (рис. 2) было установлено, что с удалением от контроля на разлив ( V , м) по мере снижения мощности чистой-подстилки ( а , сц) и общего проективного покрытия ИП ( в , %), росюм концентрации нефти з минеральной ( а , %) и органогенном ( X , %) починных горизонтах численность и биомасса пядобиоктез уменьшается, а корреляционный анализ подтвердил сильную связь с отши ^акгорзмя (тчбл. 4). Уровне виз мао-чстэвннол регрессии для чяслзяьсзти имеет вид

у <-• -1б,20+0,57х+0,19а-И,СЗУ-0,0-1:?»0514в +1,76 ( у2* 0,76 ) Но(5й»д<;ы!'ь «ройпделнн« ни этом «•« чорез год, пг-:г.зпли значи-

мость геил -.:а .Кчкторов, а тик что несмотря по увог^ч'»« обс-еЛ числг:»; пи ибДсС'.*о?нов -л зек«, эьсоких конце ,п-ра!М!', сникни.-: ,?сто2-

чивости продолжается. Эта же закономерность отмечается и в групповом составе : если в первый год после разлива в переходной зо"е еще обитали Mollusca , so на второй их укв нет.

Таблица

Значения коэффициентов корреляции между численностью и биомассой

о

мезофауны и параметрами среда на свежем разливе нефти

Характеристики! Параметры среды

ыезофауни j т ! g ! х | f ! г

Численность 0,82** 0,90*** 0,83*** 0,73* - 0,85**

Биомасса о,еа*** 0,86** 0,84'** 0,61** - 0,84**

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

Изменения коснулись и трофической структуры населения пэдоби-онтов: на "пятне" 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 мезофауны при свежем нефтяном загрязнении.

6.4. Особенности формирования комплексов почвенных беспозвоночных на старых нештяных разливах. К старым отнесены разливы давностью 4-5 и более лзг с момента загрязнения, когда в хлороформен-'них экотрактах загрязненной почвы полностью отсутствуют парафиновые а'углеводороды с температурами кипения до 300°С, а остаточный нефтепродукт представлен аофальтевосиодистыми веществами, находящимися > на третьей,'заключитэльво» стадии деградации (по классификации

А.А.Оборина о соавт., 1983). Основная часть работ проходила на пос-" "тоянной пробной площади в течение 30£ лет.

Процессу регенерации в значительной мера способствует харак-, териый для старых разливов слой чистого опада, сформировавшийся, с однол стороны, вследвтие сниквния 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 подстилки не сформировался, сообщество педобионтов слагается 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 цезофауяы от величиш общего проективного покрытия Щ1 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 мвзофа-

уны и факторами среды на старом разливе нефти —-—.....|.................................. ........ • .........

Год наб- | Факторы среды

людений 1 ~ ! ~ ! ~ ! ~ ! " _1 у ; 8 I 3 1 * ! в

13В6 - 0,83** 0,60 0,67* - 0,5В - 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 центру, & - проективное покрытие 2ШП, х - толщина чистого слоя лесной подстилки,

1 - концентрация нефти в верхней и а - нижней части органогенного почвенного горизонта ; *- Р< 0,05; ** - Р<0,?1; *** -Р< 0,001.

Увеличение доли сапрофагов с продвижением на разлил говорит о гон, ч?о вслед за хищниками к освоению загрязненной территории прес-

тупает именно эта группа животных.

На следующем этапе (габя. 5, I38S г.) расстояние os крап разлета yse ьо играет определявшей роли, зато реаио возросли влияние-чястого горизонта, используя который бдспознс.гаг:т запиваю? весь раздав. Увеличение доли ^»îoOaioa с продвикей.ш разлка"говори! о начала освоения загрязненной территория и этой группы!: животных, вслед за г дншсаии и сапрсфаггш. 1рофичаская cifj - тура кззофаупы на раеяивс стала соответствовав исходной.

С гочэниеы времени $>.гоцыгоэ приобретает все с;ж*е слезную структуру; к пионзрнш группировкам мхов и осок дсбаг.-арсся ¡град-(ясвигелк заемного раоно!равья и всходы древесных pacïms»;?. И эгот период значение раостоявая os края разлива минимально, а с'-етаия-вщоиу свою значимость слою «асгой подстилки только сейчас ^¿си/ш-лссь большое положительное.значение проективного покрытия Г-.,; £адбл 5, 1990 г.).Зо зез сроки нэ&шсдемй нефтяное загрязнение оказывало иеммшное влияние, свхрзкяюадвся и сейчас. Устойчивость ; :зофау{Ш на- siои этапе значительна возросла, а численность ыногонгдаш достиг ла ypûBHK контроля. Восбщп СЬПсройа ( My.riapoia ) отличзмся наи-бОЛЬЯИК 1ВЧЙОМ В00018Н0ВКИЙЯ, за Ш1И следуют Insecte . , ¿rachni-4а soiigochûeta и Moilusot (в порядке убывания). Чаоланносьь и биомасса педсбионгов на макряповшенЕнх заыаэучекиоН территорий yse не оюмчазгея от контроля ( 258,3+39,7 экз.Дв.м и 1,6+0,?. г Д. в. к на кочках; 2^3,0+22,5 экз.Дз.м к 1,9+0,5 гДв.м в чистом кедровнике; 104,0*16,0 акэ./кв.м и 0J+0,r т/кз.м на рьзливо). Трофическая 3 структура сохраняет сооевстеггие исходной. Более того, с продвижением на разлив процэтное соотношение хищников, сапрофагоз и фитофагов скп'йГи'ол неизменный., Среди фитофагов по всей территории появляемся Шоэееаес вид, очень чувствительный к ае^гяво-му зегрярнешю, а на''кочках отмечалась моллюски - яашеисг -устойчивые элемент фауны беспозвоночных. Корреляциош-ч!; знепга связи трс^гпэспих групп с факторами сред» заявил чаткуэ приЕяг-:кгссть пе-добШ'НЮз в зависимости сг типа питания к элементам ере;,.' з ?.sros

период. Н8 вшивает сомнений, что на этом этапа качественное формирование структур мезофауны практически завершено. Дальнейшг:! ход процесса регенерации направлен на увеличение численности, биомассы и видового разнообразия сообщэств беспозвоночных. Следует сказать, что продолжительность этапов может быть на каждом конкретном разливе своя и не ограничиваться одним годом, как в описанном с-учае. Период полного восстановления зависит от исходной концентрации нефти и почвенных условий и дли района исследований исчисляемся десятилетиями (при уровнях загрязнения выше 20 %).

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

6.5. Влияние нефтяьиго загрязнения на динамическую плотность подстилочных беспозвоночных. Уравнение регрессии снижения динамической плотности по отношению к контролю с увеличением концентрации нефти в лесной подстилке имеет вид :

у - езр ( 4,4-7 - С,05х ) , г ■ - 0,85 + 0,22 при Р< 0,01. Несмотря на возмояность активно передвигаться, подстилочные хицни-ни (главным образом учитываемые ловуштми) тяготеют к участкам разлива с сохранившейся растительностью (г= 0,96+0,12 при Р*50,001).

На нефтезагрязненных участках структура сообществ мезофауны, учитываемых ловушками Барбера, остается сходной с контролем. На дренированных почвах ведущая роль сохраняется за 1пве<^а , а на переувлажненных (сосняки болотные) - за Агас1ш1<1а . Устойчивость динамической плотности у пауков и насекомых примерно одинаковая, 'а у многонодак заметно нижа.

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

Сопоставление значений абсолютной численности и динамической плотности, получанных на одних и тех же участках, позволило сравнить изменение на разливе наиболее важной для хищника], харьктарио-

тики - степени двигательной активности. Использовался коэффициент активности к = я/и ( кааша , 1970; Солдатова и др., 1983). Показано, что степань двигательной активности у насекомых ( згарНуИгЦ-<1ае и СагаЫйае) и пауков с увеличением концентрации нефти повышается, а у многоаснок ( Мстс^агаоЫив сиг-Яреа ) снижается. Характер зависимости изменения активности с ростом степени замазученнос-:си у этих групп различен: если у насекомых активность возрастает

I

довольно резко, то у пауков более "плавно и намечается тенденция на снижение п)?к концентрациях нефти мне 7-8 У многоножек лишь сло-довые количества (до I %) вызывают некоторую стимуляцию, смоняющуи-ся падением двигательной активности с возрастанием дозы нефти (г= -■0,90+0,26 при Р<0,05).

6.6. Почвенные беспозвоночные как возможные индикаторы нефтяного загрязнения. Исследования показали, что изменения в структурных элементах сообществ почвенных беспозвоночных таено 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 по трофическим группам являются, в большей стьпени качественными характеристиками, сигнализирующими о степени деградации биоценозов.

Анализ всей совокупности материала позволил предположить общую схему доградации и восстановления сообществ подобионтов на неф-тезагрязненных землях. Выделяется ряд зон : зона толерантности (О - I Я* нефти ь подстилке) характеризуется отсутствием отклонений а количественных и качественных показателях сообществ. При дальне иг/; увеличении нагрузки происходит сниксние численности и биомуссы,

вплоть до полной гибели. Качественные изменения начинаются с концентраций в 12 - 14 % и проявляются в обеднении видового сгзтава и смено доминанюв. Нарушение трофической структура (при 20 - 25 %), приводящее к обитанию на разливах только хищных беспозвоночных, говорит о глубокой деградации сообществ, находящихся перед гибелью (при 60 и болея? процентах). Одним из условий становления р:генера-ционных экосистем на разливах является снижение концентрации и токсичности нефтепродуктов. Восстановление сообществ начг.ается с заса-. ления территории разлива хищными беспозвоночными и установлением исходной трофической структуры, чго будет свидетельствовать о возможности полного восстановления и других элементов экосистем: живого напочвенного покроьч и древесных растений. В дальнейшем происходит усложнение видового состава за счет малоустойчивых видов. При достижении исходного уровня численности, биомассы и видового разнообразия можно говорить о практически полном восстановлении иоходного ценоза.

Для целей биоиндикации слабой и средней степени загрязнения пригодны все почванныа Mollusca И Uewsteadia fleoccoaa ( Honopte-ra, inaecta) , которые отсутствуют на разливах с концентрациями нефти более 13 - 14 Полная гибэль этих животных будет свидетельствовать о качественных изменэниях в сообществах беспозвоночных.

Вывода. •

•I. При изучении воздействия нефти на мезофауну почз следует принимать во внимание и косвэнноэ влияние через изменяющуюся среду обитания, а тзкяе способ загрязнения, так как степень варуталил биоценозов при распылении нефти значительно меньке, чем при рассекании по поверхности почвы.

2. Таежные леса Среднего Приобья отличаются довольно высоким уровнем численности и биомассы ыезофауны, причем ваиболаа богату' ■ кедровники зеленоыошнке (до 500 экз./кэ.ы и 15,0 г/кв."), заншя.« ющив промежуточное положение по степени ;/вле*нения иокду оосянкащ

лишайниковыми (самые баднко. биотопы) и долгомоикыми лесами. В переувлажненных биотопах преобладаю! как по численности, так и по дина-

• «

мичэской плотности Araohmida , в дренированных - insecta . Основная часть педобионтов обитает в лосной подстилке, а максимальная глубина проникновения в минеральные почвенные горизонты составляет 20 см. Годовая динамика численности и биомассы ао влажных биотопах выражена резче. Б трофической структура повсеместно преобладают хищники, однако основную часть биомассы в зелвномовшых и лишайниковых лесах составляют и-зпрофаги.

3. Нефтяное загрязнение вызывает резкое падение численности

и биомассы, а таки значительное обеднение видового состава мазофа-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 ыикрофауны. Устойчивость основных групп педобионтов зависит от интенсивности загрязнения : при незначительных нагрузках наиболее толерантны дождевые чер.ви (Lumbricidae ), при высоких - губоногие многоножки (Chllopoáa ).

Наличие нефти оказывается на вертикальной, размерной и возрастной структурах сообществ : уменьшается мощность ос5итаемого слоя почвы и на разливах сохраняются преимущественно взрослые и крупные формы. На старых зарастающих разливах возрастная структура сдвинута в сторону личиночных стадий (особенно у Coleoptei-а ). Трофическая структура меняется в сторону преобладания хищных животных.

4. Степень деградации сообществ ыазофауны зависит от исходной концентрации нефтепродуктов в почве. Следовые количества (до I % нефти в подстилке) вообща Не влияаг на педобионтов. Процесс гибели сообществ носит ступенчатый характер: в интервале концентраций от

1 до 12 - I*t % .происходи лиаь количественные изменения'в численности и биомассе мезофауиы. С дальнейшим ростом интенсивности загрязнения сокращается видовой состав - погибают наименее устойчивые

элементы фауны ( ЫоНиаса , из 1пев<^а -Нош^ега, 1ер1йор1егв и др.)- Трофическая структура населения беспозвоночных является наи' более консервативной характеристикой и претерпевает изменения начиная о концентраций а 20 - 25 %. Наиболее устойчивы хищные педо-бионты, 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, нужэлицы ). Заселение территории разлива начинается с краев и протекает на первых стадиях независимо от всустановления фитоценоза. Вслед за хищниками на разлив проникают сапрофзги, На втором этапе расстояние от края разливе уже не играет определяющей роли, зато резко возрастает влияние чистого верхнего слоя лесной подстилки, используя который беспозвоночные заявляют весь разлив. Появляются фитофаги и трофическая структура восстанавливается. На третьем этапе значение ■ расстояния от края разлива минимально, к сохраняющему звою значимость слою чистого опада добавляется положительное значение живого напочвенного покрова. Появляются слабоустойчивыа виды. В дальнейшем процесс регенерации заключается в увеличении численности, биомассы и видового разнообразия сообществ. По темпам восстановления основные группы мазофауны располагаются в следующем порядке (по убывания): Мух1аройа, 1пвес*а, Агао1ш14а, Oligoohaeta, МоИиеоа.

6. Нефтяное загрязнение вызывает снижение динамической плотности педобионтов. Одним из проявлений реакции на нефтяное загрязнение является увеличение двигательной активности у 1пвео*а и Ахг-оЬп1йа и снижение у МутАароаа. Структура доминирования по динамической плотности даже на сильно загрязненных участках не мешют-ся. Устойчивость у ХпвесЪа и Агас1ш1<1а примерно одинаковая, у м/-г!аро(1а заметно нияе.

7. Мззофауна почв является надежным и удобным индикатором С28П0НП нефтяного загрязнения таежных экосистем. Для целей экологического мониторинга и нормирования оправдано использование количественных характеристик мезофзуны (абсолютная числониость и биомасса, динамическая плотность). Изменения, происходящие с качественными параметрами сообцзств (видовой состав, структура доминирования, возрастная, размерная и трофическая структура) могут слу-нить показателями уровней деградации или этапов восстановления биоценозов. Для индикации нефтяного загрязнения наиболее пригодны ГС0 ПОЧВйНИНе Mollusca Ii liewsteadia fltnccosa ( Homoptera,2nsecta}

По tgmo диссертации опубликованы следуюциэ работы :

1. Га и ев С .11., Гашева М.Н., Сороиотин A.B. Некоторые аспекты воздействия нефтяного загрязнения на лесные биоценозы // Экология нефтегазового комплекса. I Всбсовз.конф.: Тез.докл. - П., 1988.

- С.210-211.

2. Гаиев G.H., Гашена 1.1.Н., Соромотин Л.В. О необходимости экологического нормирования нефтяного загрязнения лесных почв Западной Сибири // Тан кб. - С.134-135.

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

- Свердловск, 1989. - С.87-38.

ч-.' Гаиев С.Н., Соромотин А.З., Гаыева H.H. О необходимости выделения эталонных участков для создания системы мониторинга в зоне интенсивной добычи нофтш и газа // Охраняемые природные территории Урала и прилагающих районов. - Сиердловск, 1939.-С.21-22.

5. Соромотин А.В. Насекомые в структуре почвенной мозофауны нецтоззгрязнеппых земель Среднего Приобья // Насекомые в биогеоценозах Урала : Информационные материалы. - Свердловск, 1989,- С. t'S-c'C.

Z'v

6. Соромотин A.B., Гашев C.H., Гасова U.U., Быкова Е.Л. Влияние нефтяного загрязнения на лоснио биогеоценозы // йетерисла I Есесоюз.конф. "Экология нефтегазового комплекса". ВыпЛ. Ч.2.- Ü., 1989. - СЛ80-191.

7. Соромотин Л.В. Иезофауна нафтезагрязиенных почв кодрово-зела¡¡окопных лесов Среднего Приобья // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири. - П., 1989. - С.21-25. - Деп. а ВНИЛЦлесурс 08.02.89. № 764-лх89„

8. Гашев С.П., Гашзва М.Н., Соромотин A.B. Методические аспекты изучения влияния нефтяного загрязнения на лесные биоценозы Среднего Приобья // Там 88. - С.51-59.

9. Гаиев С.Н., Казанцева 13.Н., Рыбин A.B.', Сороютин A.B. Дег-• радационно-востановитольныа процессы в лесных биоценозах, загрязненных нефтью // Экология, труд, здоровье нефтехимиков: Тез.докл. республ. научно-практической нонф, - Уфа, 1990. - С.20-22.

10. Соромотин A.B. О использовании некоторых методов изучения воздействия нефтяного загрязнения на почвенную ыезофауну таежных лесов Среднего Приобья // Кивотный мир Южного Урала: Информационные, материалы,- Оренбург, 1990. - С.47-48,

11. Гаиева Ü.H., Гашев. С.Н., Соромотин A.B. Состояние растительности как критерий нарушенности лесных биоценозов при нефтяном

t загрязнении // Экология. - 1990.- № 2.- С.77-78.

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