оригинальные статьи
УДК 630*574.3:504.054+592
динамика почвенной мезофауны в зоне техногенного воздействия
© 2009 г. а. в. танасевич1, л. Б. рыбалов2, и. О. Камаев1
1 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117997 Москва, Профсоюзная ул., 84/32 E-mail: atan@orc.ru, ilyakamayev@yandex.ru 2Институт проблем экологии и эволюции РАН 119071 Москва, Ленинский просп., 33
E-mail: lrybalov52@mail.ru Поступила в редакцию 06.06.2008 г.
Проанализирована многолетняя динамика основных показателей обилия и разнообразия комплекса почвенной мезофауны (численность, биомасса, таксономический состав и пр.) северотаежных ельников по градиенту аэротехногенного следа металлургического комбината "Североникель", Мурманская обл. Выявлены группы-доминанты: в численности и таксономическом разнообразии доминируют пауки, показатели биомассы определяют личинки жуков. Наличие моховой дернины признано основным биотическим лимитирующим фактором распределения почвенной мезофауны. Установлена высокая степень зависимости показателей обилия мезофауны от толщины мохового покрова и его проективного покрытия. В отличие от некоторых других компонентов наземных сообществ (растительность, мелкие млекопитающие), многократное снижение поллютантного пресса в течение последних 14 лет не вызвало у комплекса почвенной мезофауны восстановительной динамики.
Почвенная мезофауна, биоиндикация, поллютантное загрязнение, металлургическое производство, Мурманская обл.
Почвенная мезофауна - один из важнейших компонентов почвенной биоты, не только играющий существенную роль в функционировании почвы, но и принимающий активное участие в ее создании. Любое изменение среды обитания непосредственно отражается на состоянии фауны и населения почвообитающих беспозвоночных, что позволяет использовать их в качестве надежного индикатора состояния природных сообществ [1, 5, 16]. Наиболее показателен в биоиндикационном аспекте комплекс почвенной мезофау-ны - фаунистическая группировка, составленная крупными беспозвоночными животными, легко учитываемыми при ручной разборке почвенных проб [7, 8].
Почвенная мезофауна северо-западной части России, в частности Мурманской обл., изучена относительно неплохо. Первые сведения по разным группам насекомых региона, в том числе и по почвенным, можно найти у В.Ю. Фридолина [26],
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (07-04-01743-а).
изучавшего биоценотические связи в различных (в то время еще ненарушенных) природных сообществах Хибин. Затем последовали работы Б.А. Тихомирова [25] по дождевым червям тундровых почв, Г.А. Новикова [17] по экологии отдельных групп насекомых, Б.Р. Стригановой [23] по распределению почвенной мезофауны в прибрежных тундрах Кольского п-ова. Несколько работ опубликовано по ландшафтно-вертикальной поясности населения почвенных беспозвоночных Хибин [18, 31].
Изучению влияния крупных промышленных производств на различные компоненты экосистем Мурманской обл., в том числе и на почвенную фауну, также посвящено немалое число работ. Особое внимание исследователи уделили деятельности двух крупнейших в регионе металлургических комбинатов "Печенга-Никель" [19, 20] и "Североникель" [9-12, 32] как предприятий, наносящих наибольший урон окружающим природным сообществам. К сожалению, большинство указанных работ представляют собой тезисы докладов, краткость изложения материала в кото-
рых не компенсируется их количеством, а отрывочность сведений не позволяет воссоздать целостную картину масштабов и глубины воздействия металлургических производств на комплекс природных объектов региона.
В 1982-1983 и 1991-1992 гг. были проведены комплексные исследования воздействия комбината "Североникель" на наземную растительность, альгофлору и животное население почв. Результаты этих исследований, подкрепленных богатейшим материалом анализов химического состава почв, растительных и животных компонентов, изложены в нескольких крупных статьях и монографиях [15, 21, 22, 28 и др.]. Именно эти данные и методология исследований послужили основой для планирования наших работ с целью получения сопоставимых результатов для мониторинга многолетней динамики почвообитающих беспозвоночных животных, находящихся под сильным и продолжительным поллютантным прессом.
Металлургический комбинат "Североникель" начал свою работу в конце 1930-х годов и до настоящего времени является главным источником аэротехногенного загрязнения региона. Основные поллютанты, выбрасываемые в атмосферу -это соединения серы (до 80%), азота, фтора, оксиды тяжелых металлов, в основном Си, №, Сd и др. [22]. Зона воздействия комбината соответствует розе ветров и вытянута в меридиональном направлении. Западный снос поллютантов минимальный. С 1992 г. началось снижение объемов выбросов комбината "Североникель", в результате чего этот показатель за несколько лет снизился в 5 раз. Эта положительная в экологическом отношении тенденция не могла не сказаться на улучшении состояния окружающих природных сообществ, на восстановлении растительного покрова и животного населения. Так, за последние годы отмечено увеличение разнообразия мелких млекопитающих, улучшение их популяционных и биологических показателей [13]; восстановительные тенденции отмечены и на геоботаническом материале [27, 29].
Цель наших исследований - проследить современную динамику основных показателей обилия и разнообразия (численность, биомасса, таксономический состав и пр.) комплекса почвенной ме-зофауны северотаежных ельников по градиенту аэротехногенного загрязнения комбината "Севе-роникель"; выявить и оценить связь с дигресси-онными или восстановительными тенденциями растительности и отдельных ее компонентов, а также сравнить современное состояние почвенной мезофауны с аналогичными данными, полученными 14 лет назад на тех же пробных площадках.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводили в окрестностях металлургического комбината "Североникель" (г. Мончегорск, Мурманская обл.) в первой декаде августа 2005 и 2006 гг. Данная территория расположена за полярным кругом в подзоне северной тайги и занята в основном еловыми и сосновыми мохово-кустарничковыми редкостойными лесами, приуроченными к хорошо дренированным склонам.
В качестве модельного типа леса были выбраны ельники как наиболее типичные и широко распространенные в регионе, характеризующиеся более мощным и менее фрагментированным (по сравнению с сосняками) моховым покровом, создающим благоприятные условия для существования почвенных беспозвоночных. Маломощная подстилка сосняков не только не может поддерживать режим влажности, оптимальный для жизнедеятельности мезофауны, но и не создает достаточного жизненного пространства, необходимого для обитания некоторых таксономических групп беспозвоночных животных.
Почвы исследованных ельников представлены Al-Fe-гумусовыми подзолами. В ненарушенных или слабонарушенных ельниках почвенный профиль состоит из следующих горизонтов: подстилка (L) представлена живой частью зеленых мхов, главным образом Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Hylocomium splendens (Hedw.) B.S.G. и Barbilophozia lycopodioides (Wallr.) Loeske, и опадом ели и кустарничков (черника, голубика, вороника); ниже расположен плохо разделяемый на составляющие ферментативный слой FH, сложенный отмершими частями мхов разной степени оторфованности. Нижняя часть этого горизонта иногда носит следы гумификации, но минеральный гумусово-аккумулятивный горизонт как таковой не выражен. Общая мощность подстилки варьировала от 0 до 9 см в нарушенных ельниках и от 8 до 20 см в заведомо ненарушенных (ельник на границе Лапландского заповедника). Оторфо-ванный горизонт подстилает тонкий слой подзола (Е) средней мощностью в 2-4 см, практически необитаемый. Иллювиальный горизонт (Bf) представляет собой плотную упаковку разноориенти-рованных валунов разного размера с засыпкой мелкозема легкого гранулометрического состава охристо-красноватых оттенков. Обитаемый слой мезофауны ограничен лишь подстилкой (А0).
Для изучения воздействия аэротехногенного загрязнения комбината была выбрана трансек-та длиной 65 км южного направления, соответствующая наибольшему поллютантному следу.
По трансекте заложено 5 пробных площадей на расстоянии 5,10, 20, 30 и 65 км от комбината. В качестве контроля выбрана точка вблизи северозападной оконечности Лапландского заповедника, расположенная на расстоянии 80 км к западу от комбината, в стороне от поллютантного следа, свободная от влияния комбината. Площадки размером 25 х 25 м выбраны в одинаковых элементах ландшафта, на пологих склонах холмов юго-западной экспозиции с уклоном 2-5°, в однотипных ельниках кустарничково-зеленомошных с незначительным участием березы и с сомкнутостью крон 10-20%.
На каждой площадке была обозначена линия проб 10-15 м длиной, проходящая по выровненному микрорельефу и пересекающая основные наиболее типичные для данного ельника растительные группировки. Пробы на мезофауну отбирали по общепринятой методике размером 0.0625 м2 (25 х 25 см) на глубину обитаемого горизонта (до подзола) послойно: первый слой - очес (А0L), второй слой - оторфованный (ферментативный) горизонт (А0F + Н). На площадках отобрано по
Разборку проб проводили в лабораторных условиях вручную, животных взвешивали в обездвиженном состоянии. Всего за 2 сезона работ отобрано 96 почвенных проб.
Математический анализ данных проведен с помощью пакета программ Statistica 6.0. Для выявления статистически значимых различий в показателях обилия населения почвенной мезофауны и мощности подстилки использовали двухфак-торный дисперсионный анализ (факторы: "участок" и "год"). Корреляции между показателями обилия, мощностью подстилки и проективным покрытием мхов и кустарничков вычислены посредством коэффициента Спирмена.
По сравнению с пробной площадкой, удаленной от комбината на 5 км, на 30-километровом участке содержание в подстилке основных пол-лютантов - Си и № - уменьшено в 50 раз, Со - в 8 раз, РЬ - более чем в 2 раза [22]. Содержание пол-лютантов в почве на участке, удаленном от комбината на 65 км, минимально, и может рассматриваться как фон [28]. Краткая г
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.