Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2014 номер 6

В последние десятилетия стал все чаще подниматься вопрос качества окружающей среды и экологической безопасности на глобальном, региональном и локальном уровнях. Интенсивное природно-ресурсное освоение Сибири приводит к ухудшению состояния природной среды региона, ранее почти не затронутого антропогенным воздействием. Имеются свои особенности, связанные как с природными специфическими условиями, так и с видами антропогенных воздействий. Приведены данные по загрязнению природных сред, деградации земель, стихийным бедствиям. Намечены основные действия по снижению экологической опасности в сибирском регионе. Представлена попытка дать интегральную оценку экологической безопасности Сибири.

В статье приводятся материалы по биологическому разнообразию и населению млекопитающих полуострова Таймыр. Даны сведения по распределению млекопитающих в разных природных зональных подразделениях (зоны, подзоны) севера Средней Сибири. В аннотированных повидовых очерках приводится ресурсная оценка промысловых, хозяйственно важных, редких, требующих охраны видов. Последние разделы посвящены экологической оценке сообществ мелких млекопитающих в различных природных ландшафтных зонах полуострова.

Проанализирована пространственная дифференциация населения птиц плато Путорана. В регионе гнездится 137 видов птиц. С высотой сокращаются видовое разнообразие, плотность населения птиц и обилие большинства видов. Основное сокращение плотности населения птиц происходит при переходе из подгольцового пояса в гольцовый, и чуть менее существенное - при переходе из лесного пояса в подгольцовый. Большинство видов птиц населяет широкий диапазон высот, охватывающий, как правило, не менее двух высотных поясов. Плотность населения птиц на уровне гольцового, подгольцового и лесного высотно-ландшафтных поясов сокращается в направлении с запада на восток: от плато Путорана до Корякского нагорья. Пространственная динамика плотности населения птиц и обилия большинства фоновых видов плато Путорана имеет тенденцию увеличения от наиболее высоких внутренних районов горных стран в сторону периферии. На плато Путорана сообщества птиц лесного пояса по сравнению с гольцовыми и подгольцовыми более разнообразны, стабильны и однородны в пространстве и времени. Помимо высоких значений коэффициента сходства населения здесь выявлены минимальные амплитуды видового разнообразия и плотности населения птиц, относительно равномерное распределение по территории региона более половины видового состава, несущественные провинциальные отличия в составе лидеров.

Статья посвящена исследованию почвенного покрова малоизученного тундрового и лесотундрового поясов западной части плато Путорана. На основе большого количества морфологических и физико-химических данных разработана субстантивно-генетическая классификация почв. В горно-тундровом поясе широко распространены субаэральные покровные отложения эолового генезиса. Наибольшие площади занимают криометаморфические (грануземы) и органо-аккумулятивные почвы в комплексе с абраземами. Криотурбированные почвы (криоземы) распространены на равнинном лесотундровом участке, где они формируются на плотных суглинистых озерно-ледниковых отложениях. подгольцового пояса плато Путорана

Изучено содержание химических элементов в почвах и растениях тундры Западного Таймыра и определены природные факторы, влияющие на концентрацию элементов в почвах и растениях. Показано нативно высокое содержание Be, Cu, Mn, Nb, Ni, Pb, Sr, V, Zn в почвах, обусловленное наличием в регионе полиметаллических рудопроявлений, и повышенное накопление растениями Fe, Mn, Ni, Pb, Cd в условиях кислой реакции среды и избыточного увлажнения почв.

Представлен обзор исследований, проводимых Институтом леса в Норильском промышленном районе. Показана специфика воздействия горнодобывающего и металлургического производства на лесотундровую растительность. Предложены методологические подходы к организации наблюдений, ведению мониторинга основных компонентов природной среды в регионах, испытывающих экстремальные техногенные нагрузки, и оценке ущерба, наносимого промышленными объектами. По состоянию растительности и других компонентов биоценозов проведено зонирование территории по степени техногенного воздействия. Выделены техногенная пустошь, зоны сформировавшихся техногенных биоценозов, умеренно и слабо нарушенных природных экосистем.

Статья посвящена разработке автоматизированного подхода к систематизации лесорастительных условий на основе сопряженного анализа разнородных данных в ГИС как основы для оценки состояния и пространственного моделирования восстановительной динамики лесной растительности. На примере тестовой территории в северной части приенисейской Сибири усовершенствована и апробирована методика автоматизированной классификации и картографирования лесорастительных условий на основе сопряженного анализа цифровой модели рельефа местности (SRTM 90m) и материалов наземных исследований. На основе экспертной классификации разнородных данных в модуле Knowledge Engineer сформированы три слоя карты потенциальных лесорастительных условий разных уровней детализации как основа для автоматизированного картографирования динамики растительного покрова.

На основе материалов наземных исследований на ключевых участках (2001–2004 гг.) в зоне воздействия предприятий Норильского промышленного района и данных дистанционного зондирования (1998–2004 гг.) выполнены оценка степени нарушенности растительного покрова с использованием мультиспектральной спутниковой съемки ENVISAT MERIS, анализ временной динамики состояния наземных экосистем с использованием разновременных спутниковых данных SPOT VEGETATION, пространственные регрессионные модели для аппроксимации превышений фоновых значений содержания тяжелых металлов и серы в различных компонентах наземных экосистем, балльная оценка степени нарушенности растительного покрова и уровней загрязнения территории, зонирование территории по степени нарушенности растительного покрова.

Разнообразие растительности территории исследования представлено 17 ассоциациями, девятью союзами, семью порядками и шестью классами. Впервые с применением современных технологий проведено геоботаническое картирование изучаемой территории. Составлена среднемасштабная карта естественной (ненарушенной) растительности. Показано, что пространственный состав растительности равнинной части, в сравнении с горной, больше представлен упорядоченными структурами (комплексами) и меньше неупорядоченными (сочетаниями). В западной части территории, испытывающей наибольшее влияние влажного климата Атлантики, существенно выше роль фитоценохор, элементами которых выступают субальпийские луга. В восточной части, находящейся под большим влиянием зимнего Сибирского антициклона, в подгольцовом поясе преобладают сочетания с участием ольховников, в лесном поясе - травяных болот и тундрово-болотных комплексов. Выявлены антропогенные изменения растительности в результате влияния выбросов предприятий г. Норильска. Определены зоны сильного, среднего и слабого антропогенного воздействия и установлены стадии деградации растительного покрова в них. Построенные картографические модели нарушенной растительности позволили выявить особенности пространственной структуры трансформированной растительности в зависимости от элементов рельефа. Регулярность выбросов предприятий приводит к тому, что воздействие поллютантов (и сероводорода в частности) на растительный покров происходит беспрерывно, продолжая “сжигать” растительность, не давая ей перейти в стадию восстановления. Воздействие поллютантов (сероводорода) выступает дополнительным мощным экологическим фактором, существенно меняющим природную среду и формирующим новые искусственные экосистемы, в которых заметно снижено видовое разнообразие во всех систематических группах высших и низших растений. Таким образом, пока невозможно естественное восстановление растительности из-за высоких уровней предельно допустимых концентраций поллютантов в данном районе. Антропогенный фактор здесь является лимитирующим.

Проведен анализ топо-экологической дифференциации растительности Норильского промышленного района, отражающей ответную реакцию фитоценозов на техногенное воздействие. Выявлены основные направления фитоценотических сукцессий, сопровождающихся замещением лесных ассоциаций на тундровые и лугово-болотные комплексы. Установлено, что на суходольных участках, в зависимости от их орографической приуроченности и удаленности от источника техногенных эмиссий, доминируют моно- и олигодоминантные травянистые и кустарниковые фитоценозы, сменившие мохово-лишайниковые и кустарничковые ассоциации. Наиболее высоким биоразнообразием и продуктивностью характеризуются мезо- и гигроморфные экосистемы на низких террасах, рассматриваемые в качестве региональных ценотических рефугиумов.

Показано, что углерододепонирующая роль фитомассы по градиенту загрязнения уменьшается почти в 30 раз. Процессы высвобождения меди и никеля при разложении фитодетрита и их потребления при синтезе продукции несбалансированны. Мертвый растительный материал выполняет роль сорбционного, седиментационного и механического барьера, где происходит концентрация тяжелых металлов и серы. в зоне влияния Норильского промышленного комплекса

В результате анализа радиального прироста деревьев лиственницы сибирской, произрастающей в зоне воздействия атмосферных выбросов промышленных предприятий г. Норильска, реконструирована динамика отпада лиственничных древостоев, расположенных вдоль р. Рыбная - направления основного переноса техногенных эмиссий. С использованием метода перекрестного датирования определены даты гибели 268 деревьев, произраставших на четырех участках на расстоянии 22, 45, 68 и 85 км от г. Норильска. Гибель отдельных деревьев на ближайших к Норильску пробных площадях отмечается сразу после ввода в эксплуатацию первых предприятий в начале 1940-х гг. Массовая гибель деревьев началась в 1960-х гг. в связи с началом работы новых производств, что привело к увеличению выбросов. Полное разрушение древостоев (100 % гибель лиственницы) происходит к середине 1970-х гг. На самом удаленном участке (85 км) всплеск гибели лиственницы отмечен в период с 1975 по 1980 г., и по состоянию на 2004 г. только 23 % деревьев лиственницы оставались живыми. Сравнительный анализ величины радиального прироста лиственницы на пробных площадях в зоне воздействия выбросов и вне ее свидетельствует о деградации роста перед полным разрушением древостоев. Неблагоприятные климатические условия являются дополнительным фактором, увеличивающим скорость отмирания деревьев в результате воздействия промышленных выбросов предприятий. Исходя из состояния исследованных древостоев, находящихся на расстоянии 86 км от г. Норильска, и, несмотря на увеличение прироста отдельных деревьев, расширение зоны полностью погибших лесов может быть вполне вероятным при сохранении существующих темпов загрязнения.

Исследовано современное состояние торфяной залежи болотных экосистем в зоне факела выбросов Норильского промышленного района. На основании визуального обследования и анализа физико-химических и геохимических свойств торфа установлено, что болота на четырех ключевых участках, удаленных от источника выбросов более чем на 80 км, мало подвержены антропогенным воздействиям и вполне соответствуют зональным. Болота, расположенные на расстоянии 45 км от Норильска, подверглись сильному техногенному прессу.

Показано, что бугристые торфяники являются информативными объектами техногенных изменений природной среды. Установлено: активное накопление тяжелых металлов и серы происходит в верхних 5, реже 15 см торфяной залежи. Прохождение техногенных потоков сквозь торфяную толщу не превышает 30-35 см. Контроль негативных изменений под влиянием выбросов серы целесообразно проводить в болотных экосистемах долины р. Рыбная, под воздействием тяжелых металлов - вблизи промышленных предприятий г. Норильска и Талнаха.

Рассмотрен почвенно-литологический блок природных и техногенных ландшафтов Норильского промышленного района. Оценен вклад основных источников поступления тяжелых металлов и серы в мерзлотные почвы. Показаны особенности концентрации элементов, отсутствующих в немерзлотных почвах. Установлены пространственная и внутрипочвенная концентрации элементов. На основе обобщения обширного количественного материала выполнено почвенно-геохимическое зонирование территории.

Проведен анализ экологического и функционального состояния почв в зоне аэротехногенного воздействия промышленных предприятий Норильска. В качестве критериев оценки использованы содержание тяжелых металлов и серы и микробиологическая активность почв. Выявлены основные элементы-загрязнители. Наиболее выраженные концентрации тяжелых металлов в почвах располагаются по направлениям господствующих ветров от источника эмиссии. Отмечены структурно-функциональные нарушения в почвенном микробном комплексе при сильном нарушении растительного покрова.

Приведены результаты многолетних исследований состояния животного населения в зоне воздействия выбросов Норильского промышленного комплекса (НПК). Изучены естественные факторы численности животных, их воздействие на видовой состав и популяционные характеристики. Проведен сопряженный анализ состояния растительности и параметров животного населения, что позволило разработать критерии и выполнить зонирование воздействия поллютантов на различные экосистемы. Определен список тестовых видов для мониторинга и проведена оценка загрязнения тканей наземных позвоночных.

В полевые сезоны 2008-2009 гг. проведено эколого-энтомологическое обследование ряда ключевых участков Норильского промышленного района, подверженных техногенному воздействию различной интенсивности. Оценивались состав и биоразнообразие энтомокомплексов, а также трофическая активность основных индикативных групп членистоногих в зависимости от удаленности источников выбросов поллютантов. Отмечено гибкое реагирование филлофагов на интенсивность техногенного воздействия. Обращается внимание на необходимость мониторинга в пограничных участках нарушенной зоны.

Анализ структуры комплексов почвенных беспозвоночных лесотундровых редколесий в зоне техногенного воздействия предприятий ОАО «ГМК Норильский никель» показал, что по мере удаления от источника загрязнения плотность почвенных беспозвоночных значительно увеличивается. Выявлена зависимость мезо- и микрофауны от концентрации тяжелых металлов (Ni, Co, Cu, Pb) в подстилках. Низкая численность и разнообразие крупных сапрофагов, деградация подстилочного комплекса и усиление пресса хищников и фитофагов свидетельствуют о депрессивном состоянии лесотундровых сообществ, подверженных техногенным воздействиям.

Определено содержание загрязняющих веществ и их состав в образцах снега. Полученные количественные показатели содержания никеля, меди, других тяжелых металлов и серы использованы для оценки характера пространственного загрязнения снежного покрова в зоне влияния предприятий Норильского промышленного района. Составлены картосхемы распределения тяжелых металлов и серы в регионе. Установлено, что большая часть загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу в виде пыли, осаждается на подстилающую поверхность вблизи источников выбросов (на расстоянии до 7 км). Загрязнители, поступающие в атмосферу в виде аэрозолей и газов, переносятся на значительные расстояния. Повышенные по сравнению с фоном концентрации водорастворимых форм серы отмечены на расстоянии более 400 км. Выполненные расчеты свидетельствуют о том, что только 2 % всех выбросов серы осаждаются в радиусе 250 км, а оставшаяся часть серы включается в глобальные геохимические циклы.

В статье приводятся результаты биологической рекультивации в разных зонах воздействия промышленных выбросов в окрестностях г. Норильска. Определено содержание тяжелых металлов, исследованы микробоценозы и их активность в рекультивируемых почвах. Выявлены виды древесной растительности, устойчивые к промышленным выбросам в условиях Норильского промышленного района. Показана возможность проведения биологической рекультивации в жестких почвенно-климатических условиях.