ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 4, с. 308-312
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 599.362:574.34+502.3:504.5:546.3
ТЕХНОГЕННАЯ ГРАНИЦА РАСПРОСТРАНЕНИЯ КРОТА В РАЙОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА: СМЕЩЕНИЕ В ПЕРИОД СОКРАЩЕНИЯ ВЫБРОСОВ
© 2015 г. Е. Л. Воробейчик, Д. В. Нестеркова
Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 e-mail: ev@ipae.uran.ru Поступила в редакцию 26.12.2014 г.
Ключевые слова: европейский крот, Talpa europaea, дождевые черви, почва, лесная подстилка, лесные экосистемы, промышленное загрязнение, тяжелые металлы, медеплавильный завод, снижение выбросов, восстановление, Средний Урал.
Б01: 10.7868/80367059715040162
Многолетние атмосферные выбросы металлургических предприятий формируют техногенные геохимические аномалии, в эпицентре которых содержание тяжелых металлов может превышать фоновый уровень на несколько порядков величины, что губительно действует на биоту наземных экосистем. Специфика импактных регионов, т.е. комплексов экосистем, расположенных возле точечных источников выбросов, заключается в градиентной природе формирующего их фактора: с удалением от предприятия уменьшаются дозы токсической нагрузки, в результате чего формируется характерная пространственная структура, состоящая из последовательно расположенных участков с разным уровнем загрязнения и соответственно разной степенью трансформации экосистем (Воробейчик, Козлов, 2012). В ряде случаев загрязнение является причиной полного исчезновения объектов биоты на значительных территориях возле источника выбросов (например, эпифитных лишайников (Михайлова, Воробейчик, 1995) и дождевых червей (Воробейчик, 1998)), что позволяет относительно легко провести техногенную границу их распространения в импактном регионе. К числу таких объектов можно отнести европейского крота (Та1ра еиго-раеа Ь.).
Хорошо известно, что крот обитает только в тех местах, где высока численность крупных почвенных беспозвоночных, в первую очередь дождевых червей, составляющих основу его рациона (БипшДауо, 1979). Это дает основание рассматривать присутствие или отсутствие крота в качестве "альтернативного" индикатора состояния почвенной мезофауны и выполняемых ею экоси-стемных функций (прежде всего участия сапро-
фагов в циклах биогенов). Об альтернативном характере данного индикатора свидетельствует также то, что под действием загрязнения численность крота снижается ступенчато (Нестеркова, 2014). Исчезновение крота вблизи источника выбросов связано не с прямым токсическим действием тяжелых металлов, а с истощением кормовой базы (Нестеркова и др., 2014). Соответственно динамика положения техногенной границы распространения крота в импактном регионе, маркирующей размеры "кротовой пустыни", может отражать качественные сдвиги в состоянии населения почвенной мезофауны.
В последние десятилетия атмосферные выбросы многих промышленных предприятий снижаются, что предоставляет возможность анализировать процессы естественного восстановления экосистем. Оценки скоростей таких демутацион-ных процессов противоречивы: есть примеры как отсутствия положительных трендов в изменении состояния биоты в течение длительного времени после снижения выбросов (Зверев, 2009; Танасе-вич и др., 2009; Воробейчик и др., 2014), так и относительно быстрого восстановления (Беуа, Ье-Ыкотеп, 2000; Черненькова и др., 2011; Чернень-кова, Бочкарев, 2013).
Цель нашей работы заключалась в анализе смещения техногенной границы распространения крота в районе воздействия крупного медеплавильного завода после сильного сокращения его выбросов. Исходным материалом послужили две регистрации присутствия крота в одних и тех же точках пространства с интервалом в 15—18 лет.
Работа выполнена на территории, подверженной длительному атмосферному загрязнению вы-
ТЕХНОГЕННАЯ ГРАНИЦА РАСПРОСТРАНЕНИЯ КРОТА
309
бросами Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ), расположенного возле г. Ревды, в 50 км к западу от г. Екатеринбурга (Свердловская обл.). В конце 1980-х годов его выбросы (сернистый ангидрид и тяжелые металлы) составляли 140 тыс. т/год, в 1995—1998 гг. — 71—96 тыс. т/год, в 2003-2008 гг. - 24-34 тыс. т/год, в 2010-2013 гг. -3-5 тыс. т/год. В 1995-1998 гг. среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов в лесной подстилке в зоне наиболее сильного загрязнения составляло, мкг/г: Си - 5535, РЬ - 1311, Сё - 31, Zn - 1736, что превышало региональные фоновые значения в 132, 38, 14 и 6 раз соответственно (Воробейчик, 2003).
Первое картирование распространения крота в районе СУМЗа было выполнено нами в 1995— 1998 гг. (Воробейчик, 2004): на участке размером 40 х 50 км, в центре которого расположен завод, в лесных биотопах было заложено 188 пробных площадей размером 25 х 25 м, которые различались не только по уровню загрязнения, но и по положению в рельефе (элювиальные, транзитные и аккумулятивные ландшафты), характеру почвенного (литоземы, ржавоземы, буроземы, серые и дерново-подзолистые почвы) и растительного (березовые, сосновые, березово-сосновые, бере-зово-елово-пихтовые леса разных растительных ассоциаций) покрова. Пробные площади подбирали с учетом следующих критериев: отсутствие, помимо связанных с загрязнением, сильных локальных антропогенных нарушений и свежих (менее 5 лет) пожаров; расстояние до ближайших автомобильных дорог не менее 100 м; возраст доминирующей древесной породы - не менее 60 лет. На каждой пробной площади регистрировали присутствие крота, которое определяли по видимым следам его роющей деятельности (кротовины, ходы).
В результате первого картирования была выявлена обширная территория, вытянутая в восточном направлении от завода, на которой крот полностью отсутствовал (Воробейчик, 2004). Внутри этой "кротовой пустыни" располагалась меньшая по размерам "люмбрицидная пустыня", где полностью исчезли дождевые черви (Воробейчик, 1998, 2004). Асимметричность участков с отсутствием кротов и дождевых червей связана с формой ореола рассеивания тяжелых металлов, которая обусловлена направлением преобладающих ветров в районе исследований (с запада на восток).
Повторное картирование было проведено в 2013 г. строго в тех же самых точках: получены данные по 34 площадям (включая 3 дополнительные), которые располагали вблизи определенной ранее техногенной границы распространения крота. Оказалось, что к 2013 г. площадь "кротовой пустыни" уменьшилась по сравнению с 19951998 гг. на 37% - с 563 до 352 км2 (рис. 1). Обраща-
ет на себя внимание тот факт, что основное смещение границы произошло только в восточном и юго-восточном направлениях от завода (на 5-10 км, 91% от площади всех изменений). Небольшие (на 1-2 км) сдвиги в западном и южном направлениях зарегистрированы фактически только из-за включения дополнительных пробных площадей, уточняющих положение границы; если дополнительные площади не рассматривать, смещения границы в этих направлениях не наблюдается.
Подчеркнем, что границу распространения крота в импактном регионе, как и любую другую границу, проводимую в природе, не следует абсолютизировать: во-первых, ее положение зависит от пространственного разрешения использованной схемы расположения пробных площадей; во-вторых, в достаточно широкой полосе (порядка нескольких километров) по обе стороны от границы территория неоднородна по присутствию крота в силу биотопической вариабельности. В данном случае граница проведена по точкам, отстоящим друг от друга на 1-2 км и расположенным только в лесу. При расширении спектра биотопов за счет включения луговых и пойменных участков положение границы смещается ближе к заводу, и соответственно уменьшаются абсолютные размеры "кротовой пустыни", как это было отмечено нами в другой серии учетов численности крота (Нестеркова, 2014). Впрочем, в обсуждаемом контексте важны не абсолютные значения площади "пустыни", а их относительное изменение. Кроме того, не следует рассматривать сдвиг границы как ее однонаправленное продвижение "сплошным фронтом". В силу отмеченной биотопической вариабельности территория заселяется в том числе из "рефугиумов" с сохранившимся населением, которые присутствовали в "кротовой пустыне".
Наиболее интересный результат работы касается кардинальных различий между восточным и западным секторами, которые, на наш взгляд, обусловлены следующим. Примерно в 10 км восточнее линии Первоуральск-Ревда в рамках современного физико-географического районирования Свердловской обл. В.Г. Капустин (2009) проводит границу между двумя природными районами - низкогорий Среднего Урала (к западу от этой границы преобладают темнохвойные леса) и восточных предгорий Урала (к востоку от нее преобладают светлохвойные леса). Еще несколько восточнее этой линии в рамках почвенно-геогра-фического районирования Ф.Г. Гафуров (2008) проводит границу между двумя почвенными провинциями - Среднеуральской южнотаежной (к западу) и Зауральской южнотаежной (к востоку). Для первой характерны почвы более тяжелого механического состава (доля физической глины в горизонтах А и В составляет 40-77%), для второй -более легкого (10-30%). Картирование террито-
310
ВОРОБЕЙЧИК, НЕСТЕРКОВА
Рис. 1. Изменение техногенной границы распространения крота в импактном регионе СУМЗа за последние 15—18 лет. 1 — граница "кротовой пустыни" в 1995—1998 гг.; 2 — пробные площади с кротовыми ходами в 1995—1998 гг.; 3 — пробные площади без кротовых ходов в 1995—1998 гг.; 4 — граница "кротовой пустыни" в 2013 г.; 5 — пробные площади с кротовыми ходами в 2013 г.; 6 — пробные площади без кротовых ходов в 2013 г.
6
3
рии на основе нашей полевой диагностики механического состава минеральных горизонтов на глубине 20—30 см также продемонстрировало четкую дифференциацию западного и восточного секторов (рис. 2).
Хорошо известно, что механический состав почвы, наряду с содержанием органического вещества, кислотностью и рядом других параметров, определяет ее способность удерживать тяжелые металлы (Dube et al., 2001; Kabala, Singh, 2001). В почвах легкого состава, при прочих равных условиях, выше миграционная подвижность тяжелых металлов, что способствует более быстрому очищению от них ве
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.