CC BY
35
УДК 633.877.3:502.3:504.5:621.43.064
Е. С. Закамская
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола
Изменение параметров ассимиляционных органов двух видов рода Р^иэ
в зоне действия газоперерабатывающего завода
Выявлено влияние газоперерабатывающего предприятия на ассимиляционные органы сосны обыкновенной и сосны сибирской в условиях северной тайги в зависимости от расстояния от источника эмиссии и направления преобладающих ветров. Установлено, что при удалении от газоперерабатывающего завода увеличивается длина и масса хвоинок и уменьшается их количество на единицу длины побега.
Ключевые слова: биоиндикация, газоперерабатывающая промышленность, Ртыя яПуеяМя, Ртыя ягЫгггса, хвоя.
Газоперерабатывающая промышленность относится к одной из наиболее загрязняющих окружающую среду отраслей. Традиционно сложившееся мнение о природном газе как экологически чистом топливе справедливо лишь для его использования, хотя на всех стадиях технологического процесса получения «чистого» топлива проявляется его отрицательное воздействие на окружающую природу даже при нормальной эксплуатации и, особенно, при авариях [13]. Ды-мо-газовые выбросы относятся к легкой фракции промышленных загрязнений и распространяются на большие расстояния. Более 60 % нефтяных и 90 % газовых скважин находятся в районах Крайнего Севера. В отличие от средней полосы техногенное загрязнение в этих районах, при прочих условиях, оказывает более сильное воздействие на окружающую среду вследствие ее пониженных регенерационных способностей [4].
Согласно литературным данным, хвойные среди древесных растений наиболее чувствительны к загрязнению окружающей среды [1; 10]. Поэтому они используются в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды [5; 15; 16]. Измерение реакции растений с помощью морфо-метрических параметров позволяет проводить достаточно точную биоиндикацию [1; 6; 14; 15].
Цель данной работы: изучение влияния газоперерабатывающего завода на морфометрические показатели хвои сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) и сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour.) в условиях северной тайги.
Материалы и методы. Исследования проводились на территории промышленной зоны г. Губкинский Ямало-Ненецкого автономного округа, где расположен газоперерабатывающий за-
вод (ГПЗ), и в его окрестностях, с постоянно функционирующей на территории предприятия факельной установкой для сжигания газоконденсата в июле-августе 2009 года. В составе факельных выбросов присутствуют твердые вещества, диоксид серы, оксиды азота, оксиды углерода, предельные углеводороды [2].
В районе исследований большое влияние оказывает специфический режим ветров. Роза ветров представляет собой сильно вытянутый в меридиональном направлении многоугольник. В результате факел выбросов размещается на площади, ориентированной с северо-востока на юго-запад. Зимой преобладают северные потоки, летом — южные. Наибольшие нагрузки загрязнения в зимнее время приходятся на пространства, располагающиеся южнее завода, летом — севернее.
На различном удалении от факельной установки ГПЗ выбрано 6 пробных площадок (1111), расположенных по направлению господствующих ветров: северо-восточное направление (подветренная сторона) — А1 — 0,5 км до ГПЗ; А2 — 1,5 км до ГПЗ; А3 — 2,0 км до ГПЗ; юго-западное направление (наветренная сторона) — В1 — 0,5 км от ГПЗ; В2 — 1,5 км от ГПЗ; В3 — 2,0 км от ГПЗ.
Исследование изменения параметров ассимиляционных органов осуществлялось на пяти деревьях виргинильного онтогенетического состояния в каждой точке исследования. Выделение возрастного состояния проводилось на основании описания онтогенеза сосны обыкновенной [3] и сосны сибирской [9]. С каждого дерева бралось по 5 побегов 2 порядка с высоты 2 метра с разных сторон кроны деревьев на каждой пробной площадке. Исследование проводилось
на побегах прошлого года. В ходе работы определяли количество хвоинок на единицу длины побега (плотность хвои); длину хвоинок (мм); массу хвоинок (г). Количество хвоинок определяли на 100 мм побега. Если побег меньше 10 см, подсчет вели по существующей длине и пересчитывали на 10 см. Хвоинки высушивали до воздушно-сухого состояния и вычисляли их массу в пересчете на 1000 штук.
При анализе данных вычисляли среднее значение, ошибку среднего, применяли двухфакторный дисперсионный анализ. Статистический анализ проводился с помощью пакета компьютерных программ «81ай8йса 6.0».
Результаты исследований. Одним из критериев оценки состояния хвойных растений является изменение длины хвоинок. В условиях длительного промышленного загрязнения отмечается уменьшение их линейных размеров. Под влиянием атмосферного загрязнения сокращается длина хвоинок и площадь их поверхности [12]. В проведенных нами исследованиях было выявлено, что длина хвоинок уменьшается с приближением к источнику атмосферных выбросов (рис. 1). Самые короткие хвоинки обнаружены у деревьев сосны обыкновенной и сосны сибирской на расстоянии 0,5 км от ГПЗ.
А0,5 В0,5
пробные площадки
■ Длина хвоинок Р. sylvestris ШДлина хвоинок Р. sibirica
Рисунок 1 — Длина хвоинок Р. silvestris и Р. sibirica
Примечание. Здесь и далее на диаграммах показан 95 % доверительный интервал.
В результате проведенного двухфакторного дисперсионного анализа для обоих видов выявлено, что нет статистически значимой разницы по фактору «сторона» (р > 0,05), но значим фактор «расстояние» (р < 0,000001), а также взаимодействие факторов «сторона» и «расстояние» (р < 0,05).
Характерным признаком неблагополучия окружающей среды служит увеличение плотности
хвои на побеге (количество хвоинок на единицу длины побега). Происходит это вследствие меньшего роста побегов в длину [11]. Нами установлено, что самую высокую плотность хвои имеют деревья сосны обыкновенной и сосны сибирской, находящиеся в 0,5 км от предприятия с наветренной и подветренной сторон (рис. 2). По мере удаления от ГПЗ количество хвоинок на единицу длины побега уменьшается. Двух-факторный дисперсионный анализ показал, что у Р. зйуеъШъ данный показатель зависит не только от расстояния до источника загрязнения, но и от направления господствующих ветров (р < 0,05), взаимодействие этих факторов не значимо (р > 0,05). У Р. sibirica плотность хвои зависит от расстояния и не зависит от направления ветров (р > 0,05).
Е. С. Овечкиной и Р. И. Шаяхметовой [11] в Нижневартовском районе на примере сосны обыкновенной было показано, что по мере увеличения степени антропогенной нагрузки происходит уменьшение количества хвоинок на побеге при уменьшении длины самого побега и длины хвоинок.
400
х 150
AI,5 АО,5 ВО,5 В1,5 пробная площадка
■ Кол-во хвоинок Р. sylvestris Ш Кол-во хвоинок Р. sibirica
Рисунок 2 — Плотность хвои Р. silvestris и Р. sibirica
В литературе имеются сведения о том, что воздействие промышленных выбросов приводит одновременно с ухудшением биометрических показателей и к сокращению биомассы хвои [7; 8]. Полученные в ходе наших исследований данные свидетельствуют о том, что наименьшую массу имеют хвоинки как сосны обыкновенной, так и сосны сибирской с участков наиболее близко расположенных к предприятию — на I II I А0,5 и В0,5. По мере удаления от ГПЗ их масса увеличивается (рис. 3).
Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что масса хвоинок зависит от расстояния до источника загрязнения (р < 0,0001) и направле-
ния господствующих ветров (р < 0,05), а взаимодействие этих факторов незначимо (р > 0,05).
АО,5 ВО,5
пробные площадки
■ Масса хвоинок Р sylvestris ПИ Мэссэ хвоинок Р. sibirica
Рисунок 3 — Масса хвои Р. silvestris и Р. sibirica
Заключение. Таким образом, по мере удаления от источника загрязнения увеличивается длина хвоинок и их масса и уменьшается количество хвоинок на единицу побега. У сосны обыкновенной длина хвоинок зависит от расстояния от источника загрязнения, масса и плотность — и от расстояния, и от направления господствующих ветров. У сосны сибирской на длину хвоинок и их массу влияет удаленность от газоперерабатывающего завода и направление ветра, на плотность — только расстояние до источника загрязнения.
1. Абатуров А. В. Лесная древесная растительность как индикатор состояния окружающей среды // Биоиндикация состояния окружающей среды Москвы и Подмосковья. М.: Наука, 1982. С. 97-103.
2. Абросимов А. А. Экология переработки углеводородных систем. М.: Химия, 2002. С. 199-207.
3. Евстигнеев О. И., Татаренкова Н. А. Онтогенез сосны обыкновенной в разных экологических условиях Неруссо-Деснянского полесья // Деп. во ВНИИЦлесресурс. №№ 933-лх. 1995. 55 с.
4. Ермилов О. М., Дегтярев Б. В., Курников А. Р. Сооружение и эксплуатация скважин в районах Крайнего Севера: Теплофизические и геохимические аспекты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 223 с.
5. Есякова О. А. Ассимиляционный аппарат ели сибирской как индикатор загрязнения городской атмосферы // Хвойные бореальной зоны. 2008. Т. 25. № 1-2. С. 109-113.
6. Закамская Е. С., Сконилова Е. А. Зависимость морфо-метрических показателей рябины обыкновенной от степени загрязнения атмосферного воздуха сернистым ангидридом // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании'2012». Вып. 4. Т. 45. Одесса: КУПРИЕНКО, 2012. ЦИТ: 412-0503. С. 70-72.
7. Ковылина О. П. Оценка жизненного состояния сосны обыкновенной в зоне техногенного загрязнения // Хвойные бореальной зоны. 2008. № 3. С. 284-289.
8. Коротченко И. С. Использование ассимиляционного аппарата ели сибирской для оценки состояния рекреационных зон г. Красноярска // Фундаментальные исследования. 2013. № 10 (ч. 14). С. 3102-3105.
9. Николаева С. А., Велисевич С. Н., Савчук Д. А. Онтогенез кедра сибирского в условиях Кеть-Чулымского междуречья // Вестник 1ГУ. Биология. 2008. № 3 (4). С. 24-34.
10. Николаевский В. С. Эколого-физиологические основы газоустойчивости растений. М.: МЛГИ, 1989. б5 с.
11. Овечкина Е. С., Шаяхметова Р. И. Морфологические изменения сосны обыкновенной на территории Нижневартовского района // Вестник Нижневартовского государственного гуманитарного университета. 2013. № 3. С. 75-84.
12. Прожерина Н. А. Морфофизиологическая диагностика состояния хвойных в условиях аэротехногенного загрязнения: На примере Архангельского промышленного узла: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.1б. Архангельск, 2001. 170 с.
13. Руднева Л. Н., Кузнецов И. С. Учет экономического ущерба окружающей среде на стадии обоснования целесообразности инвестиционного проекта [Электронный ресурс] // Налоги. Инвестиции. Капитал. 2003. № 5-б; 2004. № 1. URL: http://nic.pirit.info/200311/12б.htm (Дата обращения: 21.01.2014).
14. Скочилова Е. А., Закамская Е. С. Влияние городской среды на содержание хлорофилла и аскорбиновой кислоты в листьях Tilia cordata (Tiliaceae) // Растительные ресурсы. 2013. T. 49. № 4. С. 541-547.
15. Скочилова Е. А., Закамская Е. С. Изучение биохимических показателей Betula pendula Roth. в условиях городской среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. T. 15. № 3(2). С. 782-784.
16. Соболева О. М. Фитоиндикация с использованием сосны обыкновенной в Кемеровской области // Горный информационно-аналитический бюл. 2009. T. 18. № 12. С. 5б-б1.
17. Собчак Р. О. Диагностика состояния видов хвойных в зонах техногенного загрязнения Республики Алтай // Вестник ^мстаго государственного университета. 2009. № 325. С. 185-190.
1. Abaturov A. V. Lesnaya drevesnaya rastitelnost kak indikator sostoyaniya okruzhayushchey sredy // Bioindikatsiya sosto-yaniya okruzhayushchey sredy Moskvy i Podmoskovya. M.: Nauka, 1982. S. 97-103.
2. Abrosimov A. A. Ekologiya pererabotki uglevodorodnykh sistem. M.: Himiya, 2002. S. 199-207.
3. Evstigneev O. I., Tatarenkova N. A. Ontogenez sosny obyknovennoy v raznykh ekologicheskikh usloviyakh Nerusso-Desnyanskogo polesya // Dep. vo VNIIClesresurs. № 933-lh. 1995. 55 s.
4. Ermilov O. M., Degtyarev B. V., Kurchikov A. R. Sooruz-henie i ekspluatatsiya skvazhin v rayonakh Kraynego Severa: Tep-lofizicheskie i geohimicheskie aspekty. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2003. 223 s.
5. Esyakova O. A. Assimilyatsionnyy apparat eli sibirskoy kak indikator zagryazneniya gorodskoy atmosfery // Hvoynye borealnoy zony. 2008. T. 25. № 1-2. S. 109-113.
6. Zakamskaya E. S., Skochilova E. A. Zavisimost morfo-metricheskikh pokazateley ryabiny obyknovennoy ot stepeni za-gryazneniya atmosfernogo vozdukha sernistym angidridom // Sbornik nauchnykh trudov SWorld. Materialy mezhdunarodnoy
nauchno-prakticheskoy konferentsii «Sovremennye problemy i puti ikh resheniya v nauke, transporte, proizvodstve i obra-zovanii'2012». Vyp. 4. T. 45. Odessa: KUPRIENKO, 2012. CIT: 412-0503. S. 70-72.
7. Kovylina O. P. Otsenka zhiznennogo sostoyaniya sosny obyknovennoy v zone tekhnogennogo zagryazneniya // Hvoynye bo-realnoy zony. 2008. № 3. S. 284-289.
8. Korotchenko I. S. Ispolzovanie assimilyatsionnogo appa-rata eli sibirskoy dlya otsenki sostoyaniya rekreacionnykh zon g. Krasnoyarska // Fundamentalnye issledovaniya. 2013. № 10 (ch. 14). S. 3102-3105.
9. Nikolaeva S. A., Velisevich S. N., Savchuk D. A. Onto-genez kedra sibirskogo v usloviyakh Ket-Chulymskogo mezhdurechya // Vestnik TGU. Biologiya. 2008. № 3 (4). S. 2434.
10. Nikolaevskiy V. S. Eekologo-fiziologicheskie osnovy gazoustoychivosti rasteniy. M.: MLTI, 1989. 65 s.
11. Ovechkina E. S., Shayakhmetova R. I. Morfologicheskie izmeneniya sosny obyknovennoy na territorii Nizhnevar-tovskogo rayona // Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstven-nogo gumanitarnogo universiteta. 2013. № 3. S. 75-84.
12. Prozherina N. A. Morfofiziologicheskaya diagnostika sostoyaniya khvoynykh v usloviyakh ayerotehnogennogo za
gryazneniya: Na primere Arhangelskogo promyshlennogo uzla: dis. ... kand. biol. nauk: 03.00.16. Arhangelsk, 2001. 170 s.
13. Rudneva L. N., Kuznetsov I. S. Uchet ekonomicheskogo ushcherba okruzhayushchey srede na stadii obosnovaniya tsele-soobraznosti investitsionnogo proekta [Elektronnyy resurs] // Nalogi. Investitsii. Kapital. 2003. №2 5-6; 2004. №2 1. URL: http://nic.pirit.info/200311/126.htm (Data obrashcheniya: 21.01.2014).
14. Skochilova E. A., Zakamskaya E. S. Vliyanie gorodskoy sredy na soderzhanie khlorofilla i askorbinovoy kisloty v listyah Tilia cordata (Tiliaceae) // Rastitelnye resursy, 2013. T. 49. № 4. S. 541-547.
15. Skochilova E. A., Zakamskaya E. S. Izuchenie bi-okhimicheskikh pokazateley Betula pendula Roth. v usloviyakh gorodskoy sredy // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2013. T. 15. № 3(2). S. 782-784.
16. Soboleva O. M. Fitoindikatsiya s ispolzovaniem sosny obyknovennoy v Kemerovskoy oblasti // Gornyy informat-sionno-analiticheskiy byul. 2009. T. 18. № 12. S. 56-61.
17. Sobchak R. O. Diagnostika sostoyaniya vidov khvoynykh v zonakh tekhnogennogo zagryazneniya Respubliki Altay // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. 2009. № 325. S. 185-190.
E. S. Zakamskaya
Mari State University, Yoshkar-Ola
The Change of Parameters of the Two Species of Pinus Assimilation Organs in the Gas Processing Plant Coverage
The article reveals the influence of gas processing plant on the assimilation organs of Pinus sylvestris and Pinus sibirica under the conditions of the northern taiga depending on the emission source distance and wind directions. It is shown that the farther from the plant, the longer the needle, the greater its mass and the less is their quantity per shoot elongation unit.
Key words: bioindication, gas processing industry, Pinus silvestris, Pinus sibirica, pine needle.
