Скачать

Самовосстановление нарушенных фитоценозов на нефтезагрязненных участках суходолов и верховых болот

Зубайдуллин А.А.

Материалом для настоящей работы послужили результаты полевых исследований, проведен-ных в летний сезон 1999 гг. на территории двух старейших месторождений Западной Сибири - Ватинского и Самотлорского, расположенных на территории Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа.

В задачу исследований входило изучение влияния нефтезагрязнений на состояние расти-тельного покрова и протекания процессов естественного восстановления растительности (сукцес-сий), уничтоженной или нарушенной в результате разлива нефти.

В ходе исследований заложено 20 пробных площадей (10 опытных и 10 контрольных) на за-ранее подобранных участках суходолов и верховых болот, подвергавшихся нефтяному загрязне-нию, 6 из них (3 опытных и 3 контрольных) были заложены и изучены автором еще в летний сезон 1996 г. и повторно исследованы в прошедший летний сезон. На суходолах (лесной тип раститель-ности) размер пробной площади (далее - пр. пл.) составлял 20 х 20 м, а на болотах (болотный тип растительности) - 10 х 10 м. Опытные пр. пл. закладывались непосредственно в нефтезагрязнен-ных биотопах, параллельно им закладывались контрольные в аналогичных, но не испытавших воздействия нефтяной органики биотопах.

Нефтезагрязненные участки для закладки опытных пр. пл. были отобраны (и на суходолах и на верховых болотах) с учетом основных 3-х этапов физико-химической и биологической деградации нефтяных углеводородов, выделенных И.Г. Калачниковым (Калачников, 1987; Оборин, Ка-лачников и др., 1988), и возможности изучения динамики самовосстановительных процессов в на-рушенных фитоценозах. Все они в свое время испытали сильное нефтезагрязнение, не ниже сред-ней степени (20-40 весовых % нефти в 20-ти сантиметровом слое почвы), а в основном сильной степени (более 40 %). По срокам загрязнения отобранные участки делились на свежие разливы (до 5 лет), давние (от 5 до 10 лет), старые (от 10 до 15 лет) очень старые (от 15 до 20 лет) и ста-рейшие (более 20 лет). Все участки ранее не подвергались каким-либо рекультивационным меро-приятиям и сохранялись до момента обследований в естественном, нетронутом состоянии.

На каждой пр. пл. проводилось геоботаническое описание в соответствии с общепринятыми методиками (Программа и методика биоценологических исследований, 1974; Титов и др., 1998), включающими характеристики условий местопроизрастания и существующей растительности по ярусам (древесно-кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый), а также производился отбор почвенных образцов для химического анализа на содержание нефтепродуктов, основных компонентов (NH4, NO2, NO3, P2O5, Cl, SO4, органическое вещество и рН).

Травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый ярусы описывались на метровых площадках, которые закладывались по диагоналям пр. пл. Для суходольных участков количество метровых площадок на каждой пр. пл. составляло 6 шт., для болотных - 4 шт.

Растительный покров на всех исследуемых участках, который определялся по контрольным пр. пл., является типичным для данных биотопов в условиях нашего региона. Так, на участках верховых болот древесно-кустарниковый ярус представлен в основном угнетенной сосной обыкновенной (Pinus silvestris) высотой 2-4 м и карликовой березой (Betula nana). В травяно-кустарничковом ярусе (проективное покрытие составляет от 28 до 37 %) доминируют мирт болотный (Сhатаеdарhпе саliси1аtа), багульник болотный (Lеdит ра1иstre), подбел (Апdrотеdа роlifolia.), пушица влагалищная (Еriophorum vаgiпаtит), клюква мелкоплодная и болотная (Охусоссиs micro-carpus и О. ра1иstris), морошка (Rиbиs сhатаетоrиs), пушица (Еriophorum russeolum), осока топя-ная (Carex limosa). Присутствуют голубика (Vассinium иliginosum), росянка круглолистпая (Drosera rotundifolia) и шейхцерия болотная (Scheuchzeria ра1иstris) и др. В моховом покрове (50-100 %) на грядах и буграх преобладают сфагнум бурый (Sphagnum fuscum), сфагнум магелланский (S. magellanicum), в мочажинах - сфагнумы балтийский и узколистный (S. bаltiсит и S. апgustifo-lium). Встречаются другие виды сфагнумов (S. riparium, S. majus и S. fimbriaxum)

На обследованных суходольных участках в зависимости от типа леса (сосняк багульнико-брусничный, березняки чернично- и осоково-хвощевые, осинник хвощево-зеленомошный) в дре-весно-кустарниковом ярусе преобладают сосна обыкновенная, березы пушистая и повислая (B.pubesceus и B. pendula), осина (Populus tremula). Встречаются ивы (Salix viminalis, S. bebiana и S. cinerea), кедр (Pinus sibirica), рябина (Sorbus sibirica), роза игольчатая (Rosa acicularis) и др. В тра-вяно-кустарничковом ярусе (7-46 %) также в зависимости от типа леса доминируют багульник бо-лотный, брусника (Vассinium vitis idaea), черника (Vассinium myrtillus), хвощ лесной (Equisetum sylvaticum), осоки топяная и пепельно-серая (Сarex cinerea). Встречаются седмичник европейский (Trientalis europaea), линнея северная (Linnaea borealis), ожика волосистая (Luzula pilosa), плаун булавовидный (Lycopodium clavatum), марьяник луговой (Melampyrum pratense) и др. разнотравье. В моховом покрове (5-19 %) преобладают зеленые мхи.

На всех обследованных нефтезагрязненных участках, как это и подтверждается данными многих исследователей нефтезагрязненных земель с подобной степенью загрязнения, исходная растительность была полностью уничтожена в результате токсичного влияния нефтяных углево-дородов. Таким образом, реакция любого фитоценоза на нефтяное загрязнение нелинейна, то есть растительность реагирует на произошедшее загрязнение резко, по закону "все или ничего". Ис-ключение составили отдельные пятна болотной растительности, сохранившиеся на буграх болот-ных участков (в основном по периферии разливов нефти) не загрязненных нефтью. Визуально глубина проникновения нефти внутрь почвенного профиля в среднем составила: на суходольных участках - 0,2-0,4 м; на болотных участках - 0,05-0,15 м.

Самовосстановление фитоценозов на загрязненных участках протекает довольно медленно, хотя результаты анализа почвенных образцов показали заметное снижение нефтесодержания в почвах по мере увеличения срока давности разлива нефти. Так, по опытным пр. пл., заложенным на болотах, через 10-25 лет концентрация нефтепродуктов снизилась до 30-15 весовых %, а зало-женным на суходолах - до 22-8 %. А поскольку, основную массу нефтепродуктов на давних и ста-рых разливах составляют малотоксичные высокомолекулярные углеводороды и смолисто-асфальтеновых компоненты, то почвенный субстрат на них практически не токсичен для заселе-ния его большинством видов растений. Однако, здесь основным лимитирующим фактором являет-ся низкое содержание кислорода, поступлению которого в почву препятствуют отсутствие порис-тости и наличие на поверхности смолисто-асфальтеновой корочки (киры).

Это положение подтверждается данными исследований. Во-первых, заселение нефтезагряз-ненных участков как на болотах, так и суходолах интенсивно происходит по периферии, где нали-чие "киров" не выражено, структура почвы сохраняет пористость. Заселение основной части уча-стков происходит, в основном, по трещинам и нарушенностям "киров" (кстати, это также способ-ствует заносу жизнеспособного семенного материала, который отсутствует в загрязненных поч-вах). Во-вторых, на всех опытных пр. пл. практически единственными растениями, обживающими территорию, являются представители семейства осоковых (Еriophorum vаgiпаtит, Еriophorum russeolum, Carex limosa, Сarex cinerea и Carex globularis). Причем они совсем не типичны для су-ходольных местообитаний, однако в условиях повышенного увлажнения встречены повсеместно. Это, по мнению автора, обусловлено внутренним строением осок (наличие воздухоносных полос-тей и др.), способствующим их произрастанию в условиях дефицита почвенного кислорода.

Результаты исследований показали что восстановление фитоценозов быстрее происходит на болотах и землях с избыточным увлажнением, естественных местообитаниях осоковых (процент травяного покрытия на болотных опытных пр. пл. составляет 9-18 %, на суходольных - 2-3 %). Особенно это ярко было выявлено на опытной пр. пл., заложенной на месте разлива нефти 1971г. в районе бывшей ДНС Ватинского м/р. Часть разлива, расположенная на склоне песчано-суглинистой гривы, до сих пор (прошло 28 лет!) представляет собой полностью безжизненную за-битумизированную поверхность. Однако, у подножия склона, где имеется переувлажнение поч-венного субстрата (с лужами) и где была заложена пр. пл., наблюдается его интенсивное заселение осокой топяной и пушицей влагалищной. Отсутствие растительности на склоновой части разлива по всей видимости обусловлена недостаточным увлажнением корнеобитаемого слоя почвы, что препятствует произрастанию на нем даже вышеупомянутых представителей осоковых.

Таким образом, проведенные исследования позволяют говорить о очень медленном темпе самовосстановления фитоценозов на нефтезагрязненных участках верховых болот и суходолов, которое растягивается на десятилетия. Причем, окончательные стадии еще не описаны для усло-вий Западной Сибири ввиду незначительного срока давности имеющихся разливов нефти (25-30 лет). Также важным является положение о том, что первичные этапы сукцессий на нефтезагрязне-ных участках происходят с участием растительности, устойчивой к низкому содержанию свобод-ного кислорода в почве.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ecoportal.ru