CC BY
29
2. Предполагаемый эффект очистки сточных вод
Показатели загрязняющих веществ Ед. изм. Концентрация загрязнений в поступающей на очистку сточной воде Эффективность механической очистки с первичными отстойниками Эффективность после биологической очистки со вторыми отстойниками Эффективность доочистки (выпуск в реку)с ультрафиолетовым обеззараживанием ПДКрх, мг/л
% мг/л % мг/л % мг/л
Взвешенные в-ва мг/л 458,45 55 206,30 95 10,32 70 3,09 10,00
рН -//- 6,5-8,5 - 6,5-8,5 - 6,5-8,5 - 6,5-8,5 6,5-8,5
БПК полн. неосв. 528,98 30 370,28 95 18,51 85 2,78 3,00
ХПК 634,77 55 285,65 95 14,28 - 14,28 15,00
Азот аммон. солей 56,42 20 45,14 95 2,26 85 0,34 0,4
Фосфаты 23,27 - 23,27 95 1,16 98 0,17 0,2
Хлориды -//- 63,48 - 63,48 - 63,48 - 63,48 300,00
ПАВ -//- 17,63 40 10,58 95 0,53 80 0,08 0,1
Таким образом, принимается производительность очистных сооружений — 811 м3/сут, средний часовой расход — 30,71 м3/ч, максимальный часовой расход — 65,73 м3/ч.
В результате применения инновационных блочных систем очистки хозяйственно-бытовых сточных вод с использованием новейших разработок предполагаемый эффект очистки сточных вод повысится. Результаты расчётов эффективности очистки представлены в таблице 2 [1, 2, 5].
Разработанная технология очистки сточных вод включает следующие положения:
— температура сточных вод, поступающих на станцию в зимний, период, не должна быть ниже +12°С;
— поступление сточных вод на станцию напорное;
— биологическая очистка производится пневматическим аэрированием;
— дезинфекция очищенной воды проводится ультрафиолетовым излучением.
Выводы. Использование инновационных методов в очистке хозяйственно-бытовых сточных вод населённых пунктов и абсолютно новый
подход к выбору систем очистки создаёт большие перспективы в решении актуальнейшего вопроса обезвреживания хозяйственно-бытовых сточных вод в малых и средних населённых пунктах. Использование предложенной технологии делает процесс более экологически эффективным и экономически целесообразным, открывает новые возможности для привлечения частных инвесторов к вопросу организации очистки канализационных стоков населённых пунктов.
Литература
1. НИПИЭП, ОАО (Оренбург). Системы отопления, водоснабжения, канализации. [Электронный ресурс]. URL: http://www.nipiep.ru
2. Internal regulations of «NIPIEP» from 28.04.2006 № 132-I.
3. Левин Е.В. Аппаратный тип технологического процесса при очистке сточных вод / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, А.Д. Бу-ракаева, С.В. Шабанова // Экология и промышленность России. 2015. № 2. С. 8-12.
4. Левин Е.В. Решение проблемы очистки сточных вод при использовании аппаратного типа технологического процесса / Е.В. Левин, С.В. Шабанова, Р.Ф. Сагитов, В.А. Солопова, И.Д. Алямов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 1 (51). С. 55-57.
5. Ермохин А.Ф. Проблема очистки сточных вод системы ЖКХ в Оренбургском регионе / А.Ф. Ермохин, С.В. Шабанова, В.Ф. Куксанов, С.П. Василевская, Р.Ф. Сагитов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (60). С. 201-203.
Структура, разнообразие и относительное положение популяций ели на северном пределе ареала
С.П. Арефьев, д.б.н., М.Н. Казанцева, к.б.н., ФГБУН ИПОС СО РАН; ФГБОУ ВО Тюменский ГУ; П.П. Попов, д.б.н., ФГБУН ИПОС СО РАН
Северная граница ареала елей европейской Picea abies (L.). Karst. и сибирской P. obovata Ledeb., образующих широкую зону интрогрессивной гибридизации, проходит большей частью выше Северного полярного круга [1]. В данном случае под окраиной (пределом) ареала мы имеем в виду более или менее узкую полосу на широте Северного полярного круга. Считается, что на севере, начиная от Норвегии и до восточной окраины ареала,
распространена ель сибирская. Но ещё с XIX в. известно, что в северных районах Норвегии, Финляндии и на Кольском полуострове встречаются деревья, которые отличаются от ели сибирской несколько угловатой или овально-вытянутой формой их верхнего края [2]. На востоке, от Туруханска до Верхоянска, таких особей нет [3].
Цель исследования — изучение фенотипической структуры, разнообразия по частоте фенотипов относительного положения популяций ели на северном пределе ареала путём их сопоставления с эталонными популяциями елей европейской и сибирской по показателям формы семенных чешуй.
Материал и методы исследования. Объективным приёмом оценки формы семенных чешуй ели можно считать определение коэффициентов сужения (coefficient of narrowing — Cn) и вытянутости (coefficient of projection — Cp) их верхней части [4]. Для их расчёта исходные измерения с точностью 0,1 мм проводили на проекциях семенных чешуй из средней части шишек с помощью микроскопа, подключаемого к компьютеру. Коэффициент Cn определяется отношением ширины чешуи (d) на 0,1 наибольшей её величины (D) от верхнего края к ней же, обычно в процентах: Cn = d : D х 100, коэффициент Cp — отношением расстояния от верхнего края (h) до положения наибольшей ширины (D) к ней же: Cp = h : D х 100. Параметр 0,1 D принимается в результате подбора показателя, который подходил бы к чешуйкам разной формы.
В ареале елей выделяются 9 районов распространения популяций разных фенотипов [5]: P.e., P.eem., P.em., P.emm., P.m., P.mms., P.ms., P.mss., P.s., различающихся в среднем на 10% показателя Cn-Cp (-50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20, 30% соответственно). Такая же градация принимается и для фенотипов особей в популяциях (e, eem, em, emm, m, mms, ms, mss, s). Подразделение особей любой популяционной выборки по таким классам представляет собой вариационный ряд, обработка которого сводится к определению частоты фенотипов и внутрипопуляционного разнообразия по частоте фенотипов [6]. Показатель разнообразия определяется как квадрат суммы подкоренных значений частот фенотипов: M= где M — показатель разнообразия, pu p2—pn —
частоты фенотипов в долях единицы. Определяли отклонение изучаемых популяций по величине квадрата дистанции Махаланобиса (Squared Mahalanobis Distances — SMD) от эталонных популяций елей европейской (evr.) из Закарпатья и сибирской (sib.) из Восточной Сибири [4] и относительное расстояние (положение) популяций елей на общей шкале изменчивости (Root 1) с помощью дискриминантного анализа [7].
Исходным материалом послужили популяци-онные выборки еловых шишек в 13 пунктах от Мончегорска в Мурманской области до Игарки в Красноярском крае, большая часть пунктов находится на широте 66—67° (табл. 1). Для сравнения фенотипической структуры популяций ели на севере приведены данные для популяций ели европейской с Украинских Карпат (г. Рахов, Ивано-Франковск), ели сибирской из Восточной Сибири (Олекминск, Бодайбо) и популяций промежуточной формы елей европейской и сибирской в районе пос. Реболы в Карелии и г. Шарья в Костромской области.
Результаты исследования. Промежуточные, или гибридные, формы (особи) елей европейской и сибирской, известны с 50-60-х гг. XIX в. [2, 8, 9].
Л.В. Орлова и А.А. Егоров [10] считают, что древостои северотаёжных редкостойных ельников Мурманской области образованы преимущественно P. obovata, и практически по всей области встречается близкая к ней форма P. fennica (5—30%). Но уже в южной части Кандалакшского района доля первого таксона составляет 50, второго 30—35%, в количестве 15—20% встречается промежуточная
1. Структура, разнообразие и относительное положение популяций ели по северной окраине ареала в сравнении с популяциями ели с Карпат (Рахов, Ивано-Франковск), из Восточной Сибири (Олекминск, Бодайбо) и промежуточной формы (Реболы, Шарья)
Пункт Градус с.ш.-в.д. n ПФСЧ Частота фенотипов, % SMD M
Cn cp C - C ^n ^p 1-3 4-6 7-9 evr-med sib-med
Мончегорск 68-32 117 56 48 8 - 37 63 52,41 4,52 5,50
Апатиты 67-33 124 55 44 11 2 26 72 47,54 4,37 6,06
Умба 67-34 71 58 44 14 - 15 85 73,22 3,10 4,16
Средний 66-34 220 55 45 10 1 29 70 45,43 3,67 5,82
Усть-Цильма 66-52 190 68 40 28 - 3 97 103,5 0,07 3,03
Печора 65-57 122 67 40 27 - 1 99 103,6 0,08 2,96
Лабытнанги 67-66 195 68 39 29 - 2 98 93,13 0,13 3,10
Полуй 66-68 488 70 41 29 - 1 99 95,83 0,39 2,71
Надым 65-72 117 69 39 30 - - 100 113,9 0,32 2,24
Красноселькуп 66-82 100 69 39 30 - - 100 116,1 0,23 2,69
Самбург 67-78 260 70 40 30 - - 100 127,9 0,66 2,26
Тазовский 67-79 190 69 40 29 - - 100 124,4 0,23 2,30
Игарка 67-86 210 69 41 28 - - 100 116,2 0,37 2,35
Рахов 48-24 370 24 81 -57 100 - - 0,00 117,4 1,88
Ивано-Франковск 49-24 100 25 80 -55 99 1 - 0,25 99,22 2,39
Реболы 64-31 252 42 55 -13 19 71 10 19,50 19,16 5,99
Шарья 58-45 200 44 52 -8 13 64 23 26,74 22,60 6,92
Олекминск, Бодайбо 60-120 275 41 67 26 - - 100 117,4 0,00 2,86
Примечание: n — число особей в выборках; ПФСЧ — показатели формы семенных чешуй: Cn — коэффициент сужения; Cp — коэффициент вытянутости семенных чешуй в процентах; фенотипы особей: 1 — e; 2 — eem; 3 — em; 4 — emm; 5 — m; 6 — mms; 7 — ms; 8 — mss; 9 — s; M — показатель разнообразия по частоте фенотипов; SMD — квадрат дистанции Махаланобиса анализируемых популяций (med) от ели европейской (evr-med) и от ели сибирской (sib-med)
форма Р./ептса. Отмеченные результаты получены визуально-описательным методом. Проведённая нами объективная оценка формы семенных чешуй показала, что на всём изучаемом пространстве изменчивость средних показателей Сп и Ср сравнительно небольшая (55—70 и 39—48% соответственно), коэффициент вариации составляет 11 и 10% (табл. 2). Изменчивость разности этих коэффициентов (Сп — Ср) значительно больше (8—30%) при коэффициенте вариации, равном 38%. По показателям Сп, Ср и Сп — Ср заметно выделяются популяции из первых четырёх пунктов (Мончегорск, Апатиты, Умба, о. Средний), все остальные
популяции по этим признакам близки. Далее на восток от Туруханска до Верхоянска популяции ели по форме чешуй практически не отличаются друг от друга [3].
В соответствии с этими показателями изменяется и структура популяций елей. При этом весь ряд фенотипов особей можно разделить на три группы: е, ееш, еш — европейские, ешш, ш, шшз — промежуточные, шs, ш^, s — сибирские. Такое разделение особей и популяций соответствует положению их в пространстве ареала елей [5] и параметрам формы семенных чешуй с точки зрения интрогрессивной гибридизации елей европейской
Рис. - Диаграмма рассеяния особей из районов г. Мончегорска (А), пос. Усть-Цильмы (Б), г. Салехарда (В), г. Игарки (Г) и распределение особей на шкале относительных расстояний Root 1
и сибирской [1]. Во всех обследованных нами популяциях с разной частотой (63—100%) встречаются три фенотипа особей ели сибирской — шз, шзз, s. На отрезке от Надыма до Игарки присутствуют только эти фенотипы, от Усть-Цильмы до р. По-луй (66° с.ш. 68° в.д.) изредка встречаются особи промежуточных фенотипов (1—2%), близких к фенотипам ели сибирской. В популяциях ели из районов Мончегорска, Апатитов, Умбы, о. Среднего (Кандалакшский залив) особи промежуточных фенотипов ешш, ш, шшз встречаются со значительной частотой (15—37%). В выборках из окрестностей г. Апатитов и с о. Среднего по 1—2% особей относятся к фенотипу еш ели европейской.
Структуру популяций и их различия по районам хорошо отражает показатель разнообразия по частоте фенотипов особей. По его величине вся совокупность популяций разделяется на две группы: в первой из них (Мончегорск, Апатиты, Умба, о. Средний) он составляет 4—6, в остальных — 2—3. Для популяций из Усть-Цильмы, Печоры, Салехарда, с Полуя показатель составляет около 3, для других он близок к 2. Коэффициент географической вариации этого показателя довольно высок и составляет около 40%. Между средними показателями формы семенных чешуй и структурой популяций наблюдается большая зависимость. Например, корреляционное отношение средних показателей Сп — Ср и частоты особей фенотипа б составляет 0,98, а коэффициент корреляции — 0,97. Практически таков же уровень связи с показателем разнообразия популяций по частоте фенотипов особей (0,98 и 0,96 соответственно).
По величине дистанции Махаланобиса (SMD) северные популяции ели существенно отличаются от эталонной популяции ели европейской (45,4— 127,9), при этом они близки к эталонной популяции ели сибирской из Восточной Сибири (0,07—4,52). По близости к европейскому эталону заметно вы-
деляются две группы северных популяции: первая с SMD до 100 (от Мончегорска до Полуя), вторая с SMD, равным 100 и более (восточнее Полуя). Относительно эталонной популяции ели сибирской также выделяются две группы северных популяций: с SMD 3,10—4,52 (Мончегорск, Апатиты, Умба, о. Средний) и прочие с SMD значительно менее 1 (0,07—0,66), которые практически не отличаются от ели из Восточной Сибири.
На общей шкале (Root 1) северные популяции значительно ближе к эталонной популяции ели сибирской, чем к ели европейской (рис.). Популяции из пунктов Красноселькуп, Самбург, Тазов-ский, Игарка оказываются более сибирскими, чем остальные, поскольку находятся в экстремальных для вида экологических условиях. Судя по характеру распределения фенотипов особей, величине показателя их разнообразия и дистанции Махала-нобиса, слабое влияние генома ели европейской, по-видимому, простирается до р. Полуя (68° в.д.), поскольку уже в районе Надыма и далее на восток оно не прослеживается.
Северные популяции ели (особенно из района Надым — Игарка) по большинству показателей являются противоположностью популяциям ели с Украинских Карпат. Сходство между ними отмечается только по величине показателя разнообразия, поскольку в них присутствуют по три крайних фенотипа (сибирский и европейский соответственно).
Приведённые результаты изучения структуры популяций ели по Мурманской области (табл.) только в малой степени совпадают с результатами других авторов. Это вполне естественно, поскольку использованы разные по точности способы оценки формы чешуй. По остальной части рассмотренного предела распространения ели данных для сравнения до сих пор не было.
Выводы. Ель на северном пределе ареала по фенотипической структуре популяций характе-
2. Средние показатели формы семенных чешуй, структуры и фенотипического разнообразия популяций разных групп в общем ареале елей европейской и сибирской
Группа популяций Фенотип популяций N n ПФСЧ Частота фенотипов, % M
C„ cp C - C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lim X
I P.e. 4 841 25 79 -54 80 13 6 1 - - - - - 1,88-2,99 2,56
II P.eem. 6 945 30 70 -40 37 27 24 10 2 - - - - 3,78-4,82 4,31
III P.em. 10 1790 34 64 -30 14 21 29 23 9 3 1 - - 4,89-6,31 5,87
IV P.emm. 14 1963 38 58 -20 4 9 22 30 22 8 4 1 - 5,15-6,89 6,60
V P.m. 12 2466 53 43 -10 - 3 12 24 28 20 10 3 - 5,30-6,92 5,96
VI P.mms. 22 4435 50 50 0 - 1 4 11 21 23 24 12 4 5,87-7,04 6,41
VII P.ms. 10 1903 55 45 10 - - 1 2 8 18 32 27 12 5,15-6,06 5,40
VIII P.mss. 19 3032 62 42 20 - - - 1 2 6 19 36 36 2,93-5,05 4,50
IX P.s. 30 4742 67 40 27 1 7 29 63 1,93-3,70 2,89
Примечание: фенотипы популяций: P.e. — Picea europaea; P.eem. — Picea europaea-europaea-medioxima; P.em. — Picea europaea-medioxima; P.emm. — Picea europaea-medioxima-medioxima; P.m. — Picea medioxima; P.mms. — Picea medioxima-medioxima-sibirica; P.ms. — Picea medioxima-sibirica; P.mss. — Picea medioxima-sibirica-sibirica; P.s. — Picea sibirica; N — число выборок: n — число особей; ПФСЧ — показатели формы семенных чешуй; Cn — коэффициент сужения (coefficient of narrowing); Cp — коэффициент сужения (coefficient of projection) верхней части семенных чешуй; фенотипы особей: 1 — e; 2 — eem; 3 — em; 4 — emm; 5 — m; 6 — mms; 7 — ms; 8 — mss; 9 — s; M — показатель разнообразия; Lim — крайние значения; X — среднее значение признака
ризуется сравнительно небольшим внутрипопу-ляционным и географическим разнообразием. Можно предполагать, что слабое влияние генома ели европейской простирается до 68° в.д., далее на восток его нет. Ель на северной окраине ареала значительно ближе к ели сибирской из Восточной Сибири, чем к ели европейской с Украинских Карпат. Результаты исследования могут быть полезны для решения вопросов популяционно-таксономического разнообразия ели европейской и сибирской в северных районах ареала и лесоводства, что приобретает дополнительную значимость в условиях современного смещения северной границы лесной зоны.
Литература
1. Бобров Е.Г. Интрогрессивная гибридизация в роде Picea A. Dietr. // Труды Института экологии растений и животных УНЦ АН СССР. 1974. Вып. 90. С. 60-66.
2. Кеппен Ф. Географическое распространение хвойных деревьев в Европейской России и на Кавказе. СПб., 1885. 634 с.
3. Коропачинский И.Ю. Полиморфизм и структура популяций ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) на северном пределе распространения вида / И.Ю. Коропачинский, О.Н. Потемкин, А.В. Рудиковский, Е.В. Кузнецова // Сибирский экологический журнал. 2012. № 2. С. 175-184.
4. Попов П.П. «Эталонные» популяции для дискриминант-ного анализа в сплошном ареале елей европейской и сибирской // Экология. 2012. № 1. С. 16-21.
5. Попов П.П. Фенотипическая структура популяций Picea abies и P. obovata (Pinaceae) на востоке Европы // Ботанический журнал. 2013. Т. 98. № 11. С. 1384-1402.
6. Животовский Л.А. Показатели популяционной изменчивости по полиморфным признакам // Фенеитика популяций. М.: Наука, 1982. С. 38-45.
7. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA. М.: КомпьютерПресс, 1998. 267 с.
8. Попов П.П. Структура и географическая дифференциация популяций ели в Предуралье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С. 39-42.
9. Регель Э. Русская дендрология. 2-е изд. Вып. 1: Хвойные. СПб., 1883. 68 с.
10. Орлова Л.В., Егоров А.А. К систематике и географическому распространению ели финской (Picea fennica (Regel) kom., Pinaceae) // Новости систематики и высших растений. 2010. Т. 42. С. 5-23.
Формирование лесной подстилки в городских лесах (на примере урочища Качкарский мар)
Р.Г. Калякина, к.б.н, ЕМ Ангальт, к.б.н, А.Ю. Бурлуцкий,
магистрант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Лесная подстилка представляет собой биохимически активное органо-минеральное надпочвенное образование. Она формируется из ежегодного опада главным образом надземных частей растений и частично из корней некоторых мелкоукореняю-щихся растений лесного фитоценоза, с примесью минеральных частиц, привнесённых в неё роющей фауной из подстилающей почвы, а также с пылью из атмосферы (последнее особенно в полезащитных полосах). Нижние слои лесной подстилки нередко насыщены корнями полукустарничков, подлеска, а в избыточно-влажных типах леса — тонкими сосущими корнями лесообразующих пород. Гифы грибов и корней полукустарников часто как бы сшивают массу лесной подстилки в сплошное прочное войлокообразное образование [1, 2].
Лесная подстилка считается верхним генетическим горизонтом лесных фунтов, который образуется из ежегодно опадающих на поверхность фунта листьев, хвои, веток, цветов, семян, коры, плодов, шишек и т.п. Всё это, как правило, в наших лесах не успевает разложиться за один год и накапливается в разной стадии разложения. Название «лесная подстилка» происходит от того, что в прошлом крестьяне сгребали её и использовали как подстилку для домашнего скота [3].
Лесная подстилка благодаря высокой скважности регулирует поступление воды в грунт и действует как теплоизолятор, регулируя тепловой режим грунта. Она является результатом многочисленных процессов взаимодействия фитоценоза
и почвы и тесно связана со всеми компонентами лесного биогеоценоза. Представляет собой склад отслуживших свою функцию отмерших органов древесно-кустарниковых видов и растений напочвенного покрова и является специфической экологической средой, влияющей на все стороны жизни леса.
Данное образование представляет научный интерес не только с экологической точки зрения, но и интересует лесоводов. Накопление лесной подстилки не способствует поступлению питательных веществ в почву, её обогащению минеральными элементами и, следовательно, росту растений. Однако избыточное накопление лесной подстилки в местах произрастания, благоприятствующих депонированию растительной мортмассы, препятствует укоренению всходов и вызывает их элиминацию.
Большинство учёных склоняются к тому, что в комплексе факторов, обусловливающих состояние и развитие растительных сообществ, лесная подстилка является одним из главных [4, 5]. Особенно актуален данный вопрос на урбанизированных территориях.
Цель исследования — изучить вопросы формирования лесной подстилки в искуственных биогеоценозах, определить её запас, фракционный состав и структурную организацию.
Материал и методы исследования. В процессе исследования были заложены три временные пробные площади в урочище Качкарский мар, которые представляли собой сосново-ясеневые и чистые сосновые посадки 1961—1969 гг.
Подбор участков для дальнейшего изучения их таксационных характеристик проводили в соот-
