Антропогенные процессы непосредственно связаны с хозяйственной деятельностью человека на данной территории. Они вызваны влиянием разнообразных факторов, связанных с деятельностью человека и вызывающих механическое (выпас, сенокошение, вырубки, уничтожение) и химическое повреждение растительности и других компонентов экосистем (почв, животного мира и др.). Антропогенные смены протекают более быстрыми темпами и ускоряют природные и природно-антропогенные процессы.
При оценке современного состояния растительности определённой территории рассматриваются все факторы воздействия, имеющие место в настоящее время, а также остаточные эффекты прошлых воздействий.
Факторы антропогенного воздействия могут быть разделены на физические – таблица Л1 - и химические - таблица Л2 (Трансформация..., 1999). Реакция растительности и механизмы сукцессий при механическом воздействии в общих чертах универсальны, независимо от типа растительности и условий местообитания. Наиболее сильное влияние на растительность оказывает площадной тип воздействия.
Таблица Л1 - Основные физические факторы антропогенной трансформации растительности
Физические факторы
Объекты
Характер распространения
Сельскохозяйственные
Земледельческий
поля
площадное
Пастбищный
пастбища, сенокосы
площадное, локально-площадное
Животноводческий
места содержания скота, места водопоя
локально – диффузное, локально-точечное
Лесохозяйственный
вырубки, сбор плодов, ягод
локально-площадное
Техногенные
Пирогенный
пойма р. Иртыш, т.д.
площадное
Транспортный, строительство и эксплуатация линейных сооружений
все типы дорог, ЛЭП, трубопроводы
линейно-локальное
Гидротехнический
накопители сбросных вод и отстойники, коллекторно-дренажная сеть
населенные пункты различного статуса, временные и хозяйственные объекты и сопровождающие их свалки отходов
локально-мелкоплощадное, диффузное
Рекреационные
Рекреация
территории отдыха населения
локально-мелкоплощадное, диффузное
Появление новых мезо- и микроформ рельефа (промоин, выемок, насыпей, карьеров, и т.п.), наряду с геоботаническими показателями, служит надёжным индикатором нарушенности экосистем. Антропогенный характер нарушений устанавливается на основании присутствия явно антропогенных объектов (дорог, строений и т.п.) или по виду использования земель. Для оценки степени деградации почв рассматриваются величины проявления водной эрозии и дефляции, изменение структуры, содержание солей или гумуса.
Химическое загрязнение относят к площадным необратимым типам антропогенного воздействия. Оно наиболее интересно для нас, поскольку предприятия региона систематически производят выбросы веществ, загрязняющих атмосферу, гидро- и литосферу. Из этих сред поллютанты поступают в растения, вызывая их повреждение и в конечном итоге, если воздействие продолжается - гибель. В таблице Л2 – анализ литературных данных по реакции растений и фитоценозов на дымогазовые эмиссии (Огарь Н.П., 1997,1999; Менщиков С.Л., 2003).
Иногда физиологические повреждения, вызванные воздействием различных загрязнителей, не сопровождаются внешними изменениями, но обычно признаки поражения растений токсикантами выражаются в некрозе края листа, побурении листьев, скручивании, ожогах, уродливых формах роста. Результатом нарушения роста и развития растений также становится снижение устойчивости их к другим неблагоприятным факторам – засухам, заморозкам, засолению почв. В тяжелых случаях происходит засыхание и опадение листьев, отмирание растений (Атабаева С.Д., 2000; Батыргожина А.А., 2005).
Длительное воздействие совокупности антропогенных факторов – физических и химических - приводит к изменению состава фитоценозов в сторону образования малопродуктивных и маловидовых сообществ, вплоть до образования индустриогенных пустынь. (методика разработана Н.П. Огарь и Ю.В. Титовым -Советско-монгольская экспедиция, 1990г).
Для определения состояния растительного покрова и факторов, могущих оказывать на него какое-либо воздействие, необходимо проведение полевых исследований со сбором гербария (методики - см. Бондаренко А.П., Жумадилов Б.З., Альмишев У.Х., 2008) и составлением геоботанических описаний растительных сообществ на пробных площадках.
Таблица Л2 - Влияние выбросов промышленных предприятий (теплоэнергетики и др.) на растительность степной зоны
Токсиканты
Действие на растения и растительные сообщества
Примечание
1
2
3
Кислые газы (F, Cl, CO и CO2, окислы фосфора P2O5 и H2S)
Вызывают нарушения физиолого-биохимических процессов в результате подкисления протоплазмы клетки, что ведет к прекращению фотосинтеза, усилению окислительных процессов
обладают наибольшей токсичностью для растений. Характер действия различных кислых газов и паров кислот сходен
в концентрациях, не приводящих к появлению видимых повреждений
Сернистый газ SO2
Вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пищевых зерен, нарушает функции сосудистой системы
Усиливается монодоминантность фитоценозов, в основном за счет выпадения мхов и лишайников.
Газообразный NO и NO2
вызывает понижение интенсивности фотосинтеза, что приводит к снижению продукции биомассы и общей жизнедеятельности растений.
Фториды
влияют на темпы роста и урожайность растений. Основная опасность для многолетних растений – длительное влияние очень низких концентраций
в случае накопления в растениях как компонентах пищевой цепи – опасно для животных, т.к. вызывает отравления и заболевания (флуорозы)
Щелочные газы (аммиак), как и кислые газы
проникают в мезофилл, повреждающее действие связано с подщелачиванием клеточной среды, нарушением транспорта электронов в дыхательной цепи и фосфорилирования
Пары кислот (HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4 и органических, аэрозоли H2SO4, HCl)
часто вызывают ожоги листьев различной локализации
1
2
3
Углеводороды
вызывают у растений эпинастию (движения листьев, лепестков и других органов растений в результате более быстрого роста верхней стороны органа) и другие серьезные нарушения формообразовательных процессов
Соединения металлов (свинец, медь, мышьяк, ртуть, др.)
вызывают угнетение роста и уменьшение накопления биомассы, хлороз, нарушение водного обмена. Понижается устойчивость сообществ к различным нагрузкам, обеднение их, выпадение элементов сообществ и развитие опустынивания
накапливаясь в почвенных субстратах, могут поглощаться корнями (в зависимости от свойств субстрата) и/или перемещаются в надземные части растения
Пыль (золоотвалы ТЭЦ и ТЭС, др.)
сильное запыление вызывает нарушение температурного и водного режимов растения, разрушение хлорофилла препятствует поглощению световой энергии, что сказывается на фотосинтезе и газообмене. Ослабляется жизненное состояние и репродуктивная способность растений. Снижается урожайность
является мощным фактором деградации растительности. Из состава сообществ выпадают чувствительные (опушенные и широколиственные), малообильные виды
Шламы
вследствие высокой фитотоксичности шламов растительность у шламоотвалов практически отсутствует
на небольших участках распространены тростниковые фитоценозы
Тепловое загрязнение
Фенологические ритмы растений изменяются. На промышленных площадях предприятий растения начинают вегетационный период на 1-2 недели раньше и на месяц раньше заканчивают.
Листья деревьев и кустарников мельчают, побеги укорочены и утолщены
Пробная площадка (Быков Б.А., 1973) - специально выделенный участок данного фитоценоза, предназначенный для его описания, т.е. выявления всех его характерных черт; основные требования к ПП: идентичность условий местообитания, сходство видового состава, строения, общей биомассы фитоценоза и определенных количественных отношений между его компонентами. Также необходимо учитывать удаленность ПП от источника воздействия. Т.е. если основным источником воздействия на растительный покров рассматриваемой территории является промышленная зона (либо промышленное предприятие, но выделить воздействие одного предприятия чаще всего достаточно сложно), то участки, где будут производиться описания растительности, выбираются на определенном расстоянии от нее (например, 1-3-5-10-25-50 км) по направлению сторон света, учитывая преобладающее направление ветра.
Геоботанические описания растительных сообществ в точках наблюдений при изучении травянистой растительности степей и лугов проводятся на пробных площадках размером 100 м2 с использованием специальных геоботанических бланков (см. ниже). При описании сообществ учитываются флористический состав (совокупность всех видов, произрастающих в нем), обилие по Друде (см. ниже), высота растений, ярусность (расчлененность фитоценоза на слои, ярусы, пологи, подпологи и другие структурные или функциональные горизонты, имеющие различную степень сомкнутости и принимающие различное участие в ассимиляции и аккумуляции веществ и энергии), жизненное состояние видов, фенофаза растений (см. ниже), общее проективное покрытие (проекция всех растений на поверхность почвы), характер распределения видов (см. ниже), аспект сообщества (внешний вид сообщества, изменяющийся в течение года в соответствии с чередованием фаз развития растений), а также экологические (рельеф местности, тип почв, глубина грунтовых вод, засоление, характер увлажнения и т.д.) и антропогенные факторы, влияющие на растительность.
При описании пробной площади вначале обходят её по периферии, затем заходят внутрь, проводя 2-3 параллельных хода, стараясь меньше затаптывать травостой.
Оценка обилия видов осуществляется путём глазомерного учета. Для оценки обилия вида используются следующие ступени шкалы Друде (Полевая геоботаника, 1964):
- soc (sociales) – растения, смыкаясь своими наземными органами, образуют практически чистые заросли с проективным покрытием 100%;
- cop3 (copiosae) - очень обильно, или рассеяно. Среднее наименьшее расстояние между растениями не более 20 см, обычно образуют основной фон растительности, или отдельного яруса;
- cop2 - обильно, или разбросанно. Среднее наименьшее расстояние между растениями от 20 до 40 см, растения играют значительную роль в физиономии ассоциации, создавая несплошной фон;
- cop1 - довольно обильно, или изредка. Среднее наименьшее расстояние от 40 до 100 см. Растения фон не составляют, но могут существенно влиять на облик растительности, представляя многочисленные вкрапления в массу травостоя;
- sp (sparsae) - растение встречается в небольших количествах, вкраплено в основной фон других растений предыдущих категорий обилия. Среднее наименьшее расстояние от 1 до 1,5 м, встречаются почти на каждых 1-2 шагах. Физиономическое значение в травостое имеют только в случае заметного контраста с другими растениями, или при более крупных размерах по сравнению с обильными видами;
- sol (solitariae) - встречается в очень малых количествах единичными экземплярами, или единично. Среднее наименьшее расстояние всегда не менее 1,5 м;
- un (unicum) - встречается единственным экземпляром.
В случае необходимости указываются промежуточные ступени, соединяя две основные дефисом, например «рассеянно-разбросанно» (cop3-cop2). В этом случае в первую очередь называется та ступень, которая наиболее близко определяет обилие рассматриваемого вида.
При оценке характера размещения особей вида внутри сообщества применяются следующие критерии: единично во всём сообществе (un); группой единичной диффузной (gr); пятном единичным слитным (mc); группами (ggr); пятнами (mmc); диффузно (df) и слитно (coal).
При оценке фенологических фаз учитываются вегетативные и генеративные состояния для каждого вида. Различают следующие вегетативные состояния: всходы, начало вегетации, вегетация, конец вегетации, отмирание и мёртвое растение. В генеративном состоянии различают: появление соцветий и спороносов, бутонизацию, начало цветения, полное цветение, конец цветения, созревание плодов и спороносов, зрелые плоды и спорангии, осыпание плодов, семян, спор, конец генерации и отсутствие признаков генерации.
При описании экосистем особое внимание нужно уделять изучению пространственного распределения растительных сообществ, их взаимосвязи с другими компонентами ландшафтов: рельефом, почвами, характером подстилающих пород, режимом увлажнения и т.п. Описанные растительные сообщества далее классифицируются по основным типам экосистем.
Для оценки степени изменений растительности под воздействием человека описываются условно «фоновые», ненарушенные, или слабонарушенные участки, сохранившие биоразнообразие и структуру сообществ, и их антропогенные модификации в каждом типе экосистем.
Выделяют общие критерии, которые могут быть использованы при описании различных видов растительности, и такие, которые применяются только для рассмотрения воздействия, например, выпаса, химического загрязнения и т.п., либо только для определенных видов растительности.
Общие критерии:
1. Подавление (угнетение) жизненного состояния растений:
-изменение соотношения вегетативных и генеративных особей (%);
-изменение морфологических параметров габитуса;
-нарушение соотношения цикла и прохождения фенологических фаз;
2. Изменение соотношения и фитоценотической роли видов в сообществах:
-изменение проективного покрытия (%);
-смена доминантов – содоминантов или увеличение фитоценотической роли сорных и дегрессионных видов;
3. Изменение качественного состава сообществ:
-инвазия новых, в том числе сорных видов;
-выпадение ценных (кормовых, лекарственных и др.) видов;
-изменение вертикальной и горизонтальной структуры сообществ;
-изменение эколого-биоморфологического состава видов в сообществах;
-изменение соотношения экоморф;
-замена коренных видов сорными.
Выявление стадий трансформации растительности производится методом описания эколого-динамических рядов сообществ (экологический ряд – изменение видового состава сообществ и обилия отдельных особей видов по мере изменения условий обитания), от сильнонарушенных до условно фоновых. Однотипные сообщества располагают по убыванию интенсивности фактора воздействия. При этом особое внимание уделяется наличию видов-индикаторов трансформации (сорно-рудеральных видов).
При определении химического загрязнения учитывают следующие признаки:
- ухудшение фитоценометрических характеристик видов (общего габитуса, высоты);
- ухудшение генеративности (недоразвитые генеративные органы – цветы и плоды, или их отсутствие у взрослых особей);
- изменение горизонтальной структуры сообществ (мозаичности, характера размещения особей);
- появление тератологических отклонений (уродств);
- появление физиологических отклонений (некроз и хлороз листьев, ослабление пигментации).
Критерии нарушенности экосистем при транспортном воздействии:
1 – Слабонарушенные. Одно- и двухразовые автомобильные следы, линейно нарушающие жизненность растений, обычно сопровождаются нарушением подкоркового и коркового горизонтов почв.
2 – Средненарушенные. Просёлочные дороги сезонного использования, линейно уничтожающие растительность, обычно сопровождаются нарушением подкоркового и коркового горизонтов почв. Часто 2-х и 3-х колейные.
3 – Сильнонарушенные. Многоколейные дороги постоянного пользования. Растительный покров уничтожен или частично заменён рудеральными группировками на межколейных участках. Разрушена верхняя часть почвенного профиля до горизонта В. По склонам вдоль колей часто формируются эрозионные борозды и узкие овраги.
4 – Очень сильнонарушенные. Крупные дорожные трассы с многочисленными колеями. Межколейные участки иногда с группировками сорняков. Почвы разрушены до горизонта В, значительные рытвины и овраги. Ветровая дефляция песчаных грунтов.
При проведении анализа информации, полученной с помощью описаний, выделяются следующие степени (градации) нарушенности растительности (по пятибалльной системе):
0 – Фоновая (неизменённая) растительность.Характерна для коренных (климаксовых) или условно коренных (квазиклимаксовых) зональных сообществ и субклимаксовых интразональных, являющихся эталонами биоразнообразия и структуры. Поскольку в настоящее время их практически не сохранилось, к этой категории относятся также сообщества малоизменённые (условно фоновые), не испытывающие антропогенного воздействия, разногодичная динамика которых соответствует диапазону природных циклических флюктуаций.
1 – Слабая степень нарушенности. Слабые внешние проявления изменений в состоянии габитуса отдельных видов, исчезновение редких или особо чувствительных видов, уменьшение количества лишайников, ветоши и опада. Растительные сообщества на этой стадии нарушенности характеризуются относительной полночленностью флористического состава и структуры, хорошим жизненным состоянием большинства видов, нормальной генеративностью (семенное размножение) доминантов. Динамика имеет характер природных флюктуаций, сохраняется способность к самовосстановлению при существующих нагрузках.
2 – Средняя (умеренная) степень нарушенности. Состав видов-доминантов сохраняется, но изменяются отдельные структурно-физиономические характеристики сообществ, ухудшается жизненность видов, происходят морфологические изменения органов растений. Средненарушенные сообщества неполночленны флористически (выпадение кормовых и др. ценных видов), с участием сорных видов, разреженным травяным покровом, удовлетворительным состоянием особей при незначительном механическом повреждении, удовлетворительной генеративностью, снижением задернованности почвы на 10-25%. Динамика имеет характер направленных сукцессий. Способность к самовосстановлению возможна при ограничении, или смягчении нагрузок.
3 – Сильная степень нарушенности. Происходят изменения в видовом составе доминантов и эдификаторов, доминируют стержнекорневые, корневищные, вегетативноподвижные виды. Видовой состав сообществ сильно изменён и обеднён, число малолетников, синантропных (пасквальных, рудеральных и сорных видов) увеличивается до 50%. Наблюдается исчезновение коренных и появление производных сообществ. Опад и ветошь отсутствуют. Компоненты сообществ обладают слабой генеративностью. Сообщества характеризуются разреженным травостоем и сниженной задернованностью почвы более чем на 50%. Динамика имеет характер катастрофических сукцессий. Способность к самовосстановлению возможна при полном прекращении нагрузок.
4 – Очень сильная степень нарушенности (катастрофические изменения растительности). Полное уничтожение коренных сообществ. Сообщества характеризуются полностью изменённым флористическим составом и структурой, с незначительным участием видов аборигенной флоры, сильно изреженные или имеющие достаточно высокое проективное покрытие (не менее 30%). Динамика имеет хаотический характер. Сообщества не способны к восстановлению без специальных мероприятий по фитомелиорации.
Собрав и проанализировав геоботанические описания, можно делать выводы о состоянии растительности на рассматриваемой территории и факторах (как экологических, так и антропогенных), которые вызывают ее изменения (при их наличии). В подавляющем большинстве случаев экосистемы испытывают на себе воздействие многих факторов одновременно, но суммарный эффект этих воздействий неодинаков и зависит от исходного состояния и потенциальной устойчивости растительности конкретных участков.
2019-12-29
337
Обсуждений (0)
