ОСОБЕННОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ ТРАВЯНИСТЫХ ЭКОСИСТЕМ ПОЙМЫ РЕКИ ЮЦА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СВАЛКИ СТРОИТЕЛЬНОГО МУСОРА И ТБО

Лега С.Н.¹, Тихонова И.Н.², Маршалкин М.Ф.³

¹ORCID: 0000-0002-3125-3217, Кандидат биологических наук,  ²ORCID: 0000-0002-2307-7508, Кандидат биологических наук, ³ORCID: 0000-0003-2458-7508 , Доктор химических наук, «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в г.Пятигорске

ОСОБЕННОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ ТРАВЯНИСТЫХ ЭКОСИСТЕМ  ПОЙМЫ  РЕКИ ЮЦА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СВАЛКИ СТРОИТЕЛЬНОГО МУСОРА И ТБО

Аннотация

В статье представлены результаты изучения особенностей трансформации травянистых экосистем поймы реки Юца под воздействием свалки твердых бытовых и строительных отходов. С целью анализа степени и особенностей механизма устойчивости пойменных экосистем данной территории, нарушенных антропогенным фактором, изучались такие показатели как: видовое разнообразии и растительная биомасса ценоза. Анализ мониторинга позволил выявить деструктивную группу растений, обусловливающую устойчивость и быстрое последующее восстановление нарушенного свалкой сообщества после ее ликвидации. В работе впервые сделан учет видового разнообразия и определение растений, составляющих сообщества данного участка поймы реки Юца.

Ключевые слова: травянистая экосистема, биоразнообразие, деструктивная  группа, несанкционированная свалка, биомасса.

Lega S.N.¹, Tokhonova I.N.², Marshalkin M.F.³

¹ORCID: 0000-0002-3125-3217, PhD in Biology, ²ORCID: 0000-0002-2307-7508, PhD in Biology, ³ORCID: 0000-0003-2458-7508, PhD in Chemistry, “North-Caucasus Federal University” (Branch) in Pyatigorsk

MAIN FEATURES OF THE TRANSFORMATION OF HUMAN TRAFFIC ECOSYSTEMS OF THE RIVER YUTSA BOTTOM UNDER THE IMPACT OF CONSTRUCTION AND HOUSEHOLD WASTE LANDFILLS

Abstract

The article presents the results of studying the main features of the transformation of herbaceous ecosystems of the Yutsa river bottom under the influence of household and construction waste landfills. In order to analyze the extent and main features of the mechanism of ecosystems bottom stability at a given territory which was disturbed by anthropogenic factors we studied the following indicators: Species diversity and plant biomass of cenosis. The analysis of monitoring enabled us to identify the destructive group of plants that determines the stability and rapid subsequent restoration of the community disturbed by landfills after their liquidation. The paper takes into account the species diversity and identifies plants that make up the communities of this part of the Yutsa river bottom.

Keywords: herbaceous ecosystem, biodiversity, destructive group, unauthorized landfill, biomass.

Современные проблемы, касающиеся устойчивости растительных сообществ, как к биогенным, так и абиогенным факторам среды обитания являются в настоящее время мало изученными. Во многом это связано с недостаточной информацией о механизмах реализации устойчивости живых систем к постоянно меняющимся факторам окружающей природной среды, обусловленных как давлением антропогенного фактора, так и климатическими изменениями. В настоящее время выявлено также и обратное воздействие природных сообществ на климатические процессы планеты. [ 1,С.3].

Актуальность данной проблемы становиться особенно очевидной, если учесть, что значительное антропогенное давление на природные экосистемы провоцирует их негативные изменения или даже деградацию. Так, известно, что к настоящему времени биогеоценозы планеты, имеющие различную степень трансформации, составляют 63,8% территории суши [2,С.26]. Известно также, что любые, даже незначительные изменения в видовом составе природных сообществ, могут вызвать необратимые изменения в биосфере в целом, что обусловлено тесными взаимосвязями между всеми элементами ценозов, их соответствии и как бы дополнении друг другу. Поэтому выпадение любого из них, может вызвать серьезные часто негативные и необратимые изменения в системе в целом, существенно изменяя при этом круговорот веществ. В результате экологического давления на природные экосистемы и их последующей трансформации происходит с одной стороны обеднение видового разнообразия системы, с другой его изменение в основном за счет внедрения тех видов (инвазионных) которые способны существовать в данных измененных условиях. Это дает возможность, в случае выпадения одного или нескольких неустойчивых видов, восстановление круговорота веществ в биогеоценозе. Основой сохранения устойчивости биогеоценозов, как известно, служит так называемое деструктивное звено, которое, несмотря на экологическую нагрузку, остается неименным и участвует в быстром восстановлении структуры ценоза (после ликвидации негативного фактора) или в первоначальном состоянии системы или в измененном, обеспечивая, таким образом, ее. В этой связи большого внимания заслуживают речные и пойменные экосистемы, они на сегодняшний день рассматриваются как хранилища биоразнообразия планеты.

Целью данной работы было изучение устойчивости природных травянистых биоценозов поймы реки Юца трансформированных под воздействием антропогенного фактора, а именно свалки строительного мусора и ТБО.

Название реки Юца происходит от тюрского и означает «чистая вода». Юца является правым притоком реки Подкумок. Исток река  берет  недалеко от города Кисловодска на западном склоне хребта Джанал,  она имеет 39 притоков общей длиной 55 км. Питание реки смешанное. Площадь водосбора составляет  254 км². Впадает Юца в Подкумок на 66 км его устья. Река Юца, по классификации М.В.Родевича [3, С.4], относиться к малым рекам. Пойма реки в некоторых местах узкая в других широкая и глубоко врезанная, иногда отсутствует совсем. Пойма это самая широкая покрытая растительностью часть речной долины, которая во время половодья и паводков заливается водой. Растительные сообщества поймы значительно отличаются от флоры других территорий, что связано с влиянием реки, обусловливающим вынос на прилегающую к ней территорию взвешенных веществ во время половодий и образованием в результате слоя наилка, который смешиваясь с опадом растительности, обеспечивает, таким образом, плодородие почвы. Это и создает условие для появления характерных растительных сообществ. На  речных поймах разных рек растительность отличается друг от друга. На биоразнообразие поймы реки Юца дополнительно оказывает влияние небольшое озеро, имеющее собственную биоту, которая придает  уникальность данной местности. Известно, однако, что в последнее время в связи с нарастанием экологических проблем, обусловленных как антропогенным загрязнением окружающей природной среды, так и климатическими изменениями на планете, происходит исчезновение многих видов живых организмов, уменьшается биоразнообразие планеты, возникают новые болезни и  как следствие, возрастает риск потери генофонда. Это, безусловно, касается и исследуемой нами территории. В настоящее время пойма реки Юца превратилась в территорию, испытывающую на себе серьезное антропогенное давление, которое обусловлено выпасом скота, отдыхом населения, проживающего в поселке Горячеводском, образовавшейся, а затем ликвидированной несанкционированной свалкой мусора.

Методика исследования. Наблюдение за состоянием растительного сообщества данной территории, нарушенной несанкционированной свалкой мусора, проводилось в первых числах в течение нескольких лет, начиная с 2008 года, когда она была впервые обнаружена. При мониторинге использовались следующие критерии: биоразнообразие, плотность популяции и биомасса растений. В целях исследования были выбраны два участка, разделенных в свою очередь, на три с площадью в один метр квадратный и рассматриваемые как повторности. При этом один из участков, расположенный в непосредственной близости от несанкционированной свалки, являлся опытным, другой, расположенный на расстоянии 100 метров от нее, был контрольным. Собранный растительный материал гербаризировался и определялся по стандартным методикам и определителям. Для этого использовались определители растений:  автора  Гроссгейма А.А.   [4],  автора Галушко А.И [5], авторов Келлера Б.А., Любименко В.Н., Мальцева А.И., Федченко Б.А. [6],   автора Рычина Ю.В   [7] ,  .

Результаты исследования. В результате многолетних (2008-2016 гг) исследований в пойме реки на ее протяжении 3-4 км вдоль поселки Горячеводский было обнаружено 27 видов растений [8, С.330]. Это синяк обыкновенный (Echium vulgare), кардария крупка (Cardaria drada), тысячелистник обыкновенный  (Achilléa millefólium), мох сфагнум (Sphagnum),  яснотка белая (lamium aldum), ежа сборная (Dactylis glomerata L.), овсяница высокая (Festuca altissima All.), бодяк обыкновенный (Cirsium vulgare (Savi).), клевер полевой (Amoria Тrifolium campestrisL.), щавель конский (Rumex  confertus Wilid), кардарияобыкновеная  (Cardaria vulgare), резак обыкновенный (Falcaria vulgaris), горошек мышиный (Vicia crassa), горошек заборный (Vicia sapium), герань маленькая (Geranium pussilum), подмаренник цепкий  (Galiuma parine), осот болотный (Sonchus palustris L.), лядвинец рогатый (Lotus corniculatus L.), лопух большой (Arctium lappa),  сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris) и подорожник большой – (Plantago major L.), хвощ полевой (Equisetum arvense L.), донник лекарственный (Melilótus officinális), полынь горькая (Artemísia absínthium), дурнушник обыкновеный (Xánthium strumárium), мятлик однолетний (Poa annua L), крапи́ва жгу́чая (Urtícaúrens) [8,С.331]. Однако за время исследования с изучаемой территории исчезли некоторые наиболее чувствительные (на наш взгляд) виды (мох сфагнум (Sphagnum), яснотка белая (lamium aldum), ежа сборная (Dactylis glomerata L.), овсяница высокая (Festuca altissima All.). и заменены более устойчивыми к данному загрязнению, как нам представляется, видами (хвощ полевой (Equisetum arvense L.), донник лекарственный (Melilótus officinális), полынь горькая (Artemísia absínthium), дурнушник обыкновеный (Xánthium strumárium), мятлик однолетний (Poa annua L), крапи́ва жгу́чая (Urtícaúrens) лопух большой (Arctium lappa), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris) и подорожник большой – (Plantago major L.) [8,С.332].

Изменение видового разнообразия вывело подверженную антропогенному воздействию систему, из устойчивого состояния, о чем свидетельствовало уменьшение растительной биомассы нарушенного ценоза. (табл. 1). При этом, однако, видовое разнообразие контрольного участка оставалось неизменным.

Таблица 1 - Изменение биомассы растительного сообщества

Дата	Биомасса г/м2		Разница между количеством биомассы контрольного и опытного участков
	Опытный участок	Контрольный участок
			г/м2	%
июль 2008	466	700	234	33
июль 2009	500	703	203	28
июль 2010	510	709	199	28
июль 2011	550	710	160	23
июль 2012	600	720	120	16,7
июль 2013	650	729	79	10,8
июль 2014	655	730	80	10,9
июль 2015	660	736	81	11
июль 2016	665	740	82	11,1

 

Как видно из таблицы, с течением времени, после ликвидации свалки, биомасса опытного участка имела тенденцию к росту и приблизилась в значительной степени к 2016 году к биомассе контрольной территории. Так если разница между растительной биомассой нарушенного сообщества в 2008 году составляла 33%, то уже в 2016 эта разница снизилась до 11,1%.

Исследования показали что, разница между растительной биомассой с 2008 по 2016 гг. постепенно снижалась, это свидетельствует о постепенном восстановлении нарушенной экосистемы, после ликвидации свалки и тенденции к восстановлению устойчивости биоценоза за счет инвазионных видов. Анализ мониторинга позволил выделить группу растений свойственных как опытному, так и контрольному участку исследуемой территории, стабильную во времени, независимо от воздействия факторов внешней среды, так называемую деструктивную группу, обусловливающую, вероятно, быстрое восстановление нарушенного сообщества – это полевой (Equisetum arvense L.), полынь горькая (Artemísia absínthium), дурнушник обыкновеный (Xánthium strumárium),  крапи́ва жгу́чая (Urtícaúrens) лопух большой (Arctium lappa), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris) [8,С.333].

Выводы. Таким образом, в результате мониторинга нарушенного несанкционированной свалкой ТБО и строительного мусора травянистого сообщества было выявлено: - первоначальное уменьшение, а затем восстановление, после ликвидации мусора, в основном за счет рудеральных видов, биомассы и биоразнообразия расположенных в непосредственной близости от свалки природного сообщества; - предположительно обнаружен механизм восстановления, как видового разнообразия растительного сообщества изучаемого участка поймы реки Юца, так и растительной биомассы нарушенной экосистемы за счет выявленной деструктивной группы растений и последующего заселения территории инвазионными видами; - ликвидация свалки мусора за изучаемый период не привела данное травянистое сообщество к полному восстановлению первоначального видового разнообразияю.

Как показали исследования, обнаруженная в 2008 году в пойме реки Юца несанкционированная свалка ТБО и строительного мусора, оказала существенное негативное воздействие на видовой состав травянистых экосистем данной территории, а также его продуктивность, нарушая, таким образом, устойчивое состояние ценоза. В работе впервые сделан учет видового разнообразия и определение растений, составляющих сообщества данного участка поймы реки Юца.

Список литературы / References

1. Демина М.И., Соловьев А.В., Чечеткина Н.В. Геобатаника с основами экологии и географии растений / М.И.Демина, А.В.Соловьев, Н.В. Чечеткина//  Учебное пособие.-М.: ФГБОУ ВПО РГАЗУ, - 2013.-148 с.
2. Букварева Е.Н. Роль наземных экосистем в регуляции климата и место России в посткиотском процессе /Е.Н. Букварева// М.: Товарищество научных изданий КМК.  - 2010.- 97 с.
3. Браславская Т.Ю. Биологическое разнообразие и динамика растительности в пойме малой реки Южного нечерноземья (на примере р. Нерусса, Брянской обл.) : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.16.- Москва, 2001.- 280 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-3/20-X
4. Гроссгейм  А.А.  Определитель растений Кавказа. / А.А. Гроссгейм.// - Издательство: Советская наука, –1949. – 376 с.
5. Галушко, А.И. Флора Северного Кавказа. Определитель, т. 1 / А.И. Галушко//. - Ростов-н/Д: Изд-во РГУ, 1978. - 320 с.
6. Келлер Б.А., Любименко В.Н., Мальцева А.И., Федченко Б.А. (ред.) Сорные растения СССР (то м 1–4) / Б.А. Келлер, В.Н. Любименко, А.И. Мальцева, Б.А.Федченко// - Издательство: Академия наук СССР. – 1934-1935. –  1500 с.
7. Рычина Ю.В Определитель сорных и мусорных растений / Ю.В. Рычина // Издательство: Учпедгиз, – 1952.  –280 с.
8. Маршалкин М.Ф, Лега С.Н, Тихонова И.Н.  Роль рудеральных растений в восстановлениии природных растительных сообществ, нарушенных несанкционированными свалками мусора / М.Ф Маршалкин, С.Н Лега, И.Н. Тихонова //  «Фундаментальные исследования» Издательство: Издательский дом «Академия Естествознания», Пенза,  2014. – № 9. – С. 329-332

Список литературы на английском языке / References in English 

1. Demina M.I., Solov'ev A.V., Chechetkina N.V. Geobatanika s osnovami jekologii i geografii rastenij [Geobotany with fundamentals of ecology and geography of plants] / M.I.Demina, A.V.Solov'ev, N.V. Chechetkina// Uchebnoe posobie.-M.: FGBOU VPO RGAZU - 2013.-148 p. [in Russian]
2. Bukvareva E.N. Rol' nazemnyh jekosistem v reguljacii klimata i mesto Rossii v postkiotskom processe [Role of land ecosystems in regulations of climate and the place of Russia in Post-Kyoto process] /E.N. Bukvareva// M.: Tovarishhestvo nauchnyh izdanij  - 2010.- 97 p. [in Russian]
3. Braslavskaja T.Ju. Biologicheskoe raznoobrazie i dinamika rastitel'nosti v pojme maloj reki Juzhnogo nechernozem'ja (na primere r. Nerussa, Brjanskoj obl.) [Biological diversity and dynamics of vegetation in a flood plain of the small river of the Southern Non-Black Earth Region (on the example of river of Neruss, the Bryansk Region.) ]: dissertacija ... kandidata biologicheskih nauk : 03.00.16.- Moskva, 2001.- 280 p.: il. RGB OD, 61 02-3/20-X [in Russian]
4. Grossgejm A.  Opredelitel' rastenij Kavkaza. [Continuant of plants of the Caucasus] / A.A. Grossgejm.// - Izdatel'stvo: Sovetskaja nauka, –1949. – 376 p. [in Russian]
5.  Galushko, A.I. Flora Severnogo Kavkaza. Opredelitel' [Flora of the North Caucasus. Continuant], t. 1 / A.I. Galushko//. - Rostov-n/D: Izd-vo RGU, 1978. - 320 p. [in Russian]
6. Keller B.A., Ljubimenko V.N., Mal'ceva A.I., Fedchenko B.A. (red.) Sornye rastenija SSSR [Weed plants of the USSR] (to m 1–4) / B.A. Keller, V.N. Ljubimenko, A.I. Mal'ceva, B.A.Fedchenko// - Izdatel'stvo: Akademija nauk SSSR. – 1934-1935. – 1500 p. [in Russian]
7. Rychina Ju.V Opredelitel' sornyh i musornyh rastenij [Continuant of weed and garbage plants] / Ju.V. Rychina // Izdatel'stvo: Uchpedgiz, – 1952. –280 p. [in Russian]
8. Marshalkin M.F, Lega S.N, Tihonova I.N. Rol' ruderal'nyh rastenij v vosstanovleniii prirodnyh rastitel'nyh soobshhestv, narushennyh nesankcionirovannymi svalkami musora [Role the ruderalnykh of plants in restitution of the natural vegetable communities broken by unauthorized dumps of garbage] / M.F Marshalkin, S.N Lega, I.N. Tihonova //  «Fundamental'nye issledovanija» Izdatel'stvo: Izdatel'skij dom «Akademija Estestvoznanija», Penza,  – № 9. – P. 329-332 [in Russian]