Лыгун А.В.

Днепропетровский национальный университет

Особенности биологического круговорота веществ в искусственных лесных экосистемах промышленного города Днепродзержинска

В последние десятилетия усилился интерес к изучению биогеоценозов городов с развитой промышленностью с целью оценить состояние их среды. В данной работе проведено исследование искусственных лесных насаждений промышленного города Днепродзержинска в июле – ноябре 2007 года. Для характеристики процессов, протекающих в них, был выбран биологический круговорот вещества и некоторых микроэлементов (тяжелых металлов). Биокруговорот в работе описан при помощи такого числового показателя, как опадо-подстилочный коэффициент – ОПК [1], вследствие его информативности и относительной простоты определения. ОПК вычислен для вещества в целом и семи тяжелых металлов – Zn, Mn, Cu, Fe, Ni, Cd и Pb – для промышленной, селитебной (городская и частная застройка) и рекреационной зон города .

Днепродзержинск (Днепропетровская обл.) – большой индустриальный центр среднего Приднепровья, расположенный преимущественно на Днепровско-Сурском водоразделе [2]. Основные промышленные предприятия размещены в правобережной части города, они сгруппированы в промышленные зоны. В государственном территориальном распределении труда город выделяют как центр черной металлургии и химической промышленности. В совокупности город насчитывает 58 промышленных предприятий [3]. Город принадлежит к промышленным центрам с очень высоким уровнем антропогенной нагрузки. Следовательно, во все компоненты городских ценозов постоянно поступает самый широкий спектр загрязнений, в том числе и тяжелых металлов [4].

Исследования проводились в правобережной части города. В качестве промышленной зоны был выбран район городской больницы № 1 и городского театра, находящийся в непосредственной близости от ДМКД (Днепровского Металлургического Комбината им. Ф. Э. Дзержинского, основного промышленного предприятия города), горзастройки селитебной зоны – сквер на пр. Ленина в районе памятника Л. Брежневу, частной застройки селитебной зоны – ул. Дорожная в районе железнодорожного вокзала, рекреационной зоны – центральная часть городского парка культуры и отдыха.

Отбор проб подстилки и опада проводился по стандартной методике. Предварительная подготовка растительных образцов – сушка и размол. Дальнейшая подготовка проб состояла в сухой минерализации при температуре 500°С [5] с кислотной экстракцией в 1:1 HNO3 [6]. Определение микроэлементов выполнялось методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборах С-115М (с атомизацией пробы в воздушно-ацетиленовом пламени) и С-6000 (в электротермическом атомизаторе).

Опадо-подстилочные коэффициенты вещества, рассчитанные по абсолютно-сухому весу подстилки и опада, составили: для промышленной зоны 1,51±0,46; для селитебной зоны (горзастройка) 2,21±0,54; для селитебной зоны (частная застройка) 4,11±0,51; для рекреационной зоны 1,92±0,99. При помощи ОПК на исследуемых пробных площадях были определены типы биологического круговорота вещества согласно работам Родина Л. Е. и Базилевич Н. И. [7]. В искусственных биогеоценозах промышленной зоны круговорот интенсивный, селитебной (горзастройка и частная застройка) и рекреационной зон – заторможенный. Установлено, что наиболее оптимальными условиями для произрастания лесных насаждений обладают почвы частной застройки селитебной зоны г. Днепродзержинска, наименее оптимальными – почвы промышленной зоны. Среднее положение по ОПК занимают почвы селитебной зоны (городская застройка) и рекреационной зоны.

Опадо-подстилочные коэффициенты тяжелых металлов изменяются в широком диапазоне – от 0,07 (Ni) в лесных насаждениях городской застройки до 3,41 (Zn) в лесных насаждениях района частной застройки (табл.).

Таблица

Опадо-подстилочные коэффициенты элементов

Место отбора

ОПК

Zn

Mn

Cu

Fe

Ni

Cd

Pb

Промышленная зона

0,44

1,00

0,84

0,80

0,62

1,02

0,95

Селитебная зона

Городская застройка

–

–

1,04

–

0,07

0,40

0,70

Частная застройка

3,41

1,74

1,45

0,74

1,95

0,86

0,98

Рекреационная зона

–

–

1,00

0,38

0,92

1,36

2,16

Примечание: «–» – содержание элемента ниже чувствительности метода.

Тип биологического круговорота микроэлементов (тяжелых металлов) в исследованных искусственных лесных биогеоценозах изменяется от весьма интенсивного до заторможенного [7].

Результаты проведенных исследований могут быть использованы для оптимизации условий городской среды г. Днепродзержинска.

Литература:

1.                                Родин Л. Е., Ремезов Н. П., Базилевич Н. И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. – Л., Наука, 1967. – 145 с.

2.                                Методичні вказівки до виконання практичних робіт з курсу «Урбоекологія» / Укладач Воробйов О. І. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту, 1998. – 56с.

3.                                Пасічний Г. В., Сердюк С. М. Геоекологічні моніторингові дослідження вмісту важких металів у грунтах техногенно змінених ландшафтів (на прикладі м. Дніпродзержинська) // Вісник Дніпропетровського університету. – 2002. – Сер. Геологія. Географія. – Вип.. 4. – с. 161 – 166.

4.                                Клименко Т. К. Особливості розповсюдження важких металів у грунтах урбоекосистем Придніпровського району (на прикладі м. Дніпродзержинська) // Вісник Дніпропетровського університету. – 2004. – № 1. – Сер. Біологія. Екологія. – Вип. 12. – Т. 1. – с. 72 – 75.

5.                                ГОСТ 26.9.2.9-94 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов».

6.                                Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. – М., 1992.

7.                                Родин Л. Е., Базилевич Н. И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. – М.–Л.: Наука, 1965. – 254 с.