WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЗУЕВА НАДЕЖДА ВИКТОРОВНА ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ РЕК СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СООБЩЕСТВ МАКРОФИТОВ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 25.00.36 – Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2007 2

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор Гальцова Валентина Викторовна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Комулайнен Сергей Федорович кандидат географических наук Третьяков Виктор Юрьевич

Ведущая организация: Ин-т Озероведения РАН (Санкт-Петербург)

Защита состоится « 18 » октября 2007 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.197.03 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, Санкт-Петербург, пр. Металлистов, д. 3, аудитория 406 «б»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета.

Автореферат разослан «_» _ 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Бескид П.П.

3

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Северо-запад России, в том числе и Ленинградская область, характеризуется хорошо развитой речной сетью. Малые водотоки составляют 95 % от общего числа рек района, а их длина – 70 % от общей длины всех рек.

Макрофиты – один из важнейших компонентов водных экосистем. Это сосудистые растения, а так же крупные водоросли и мхи, нормально развивающиеся в условиях водной среды и избыточного увлажнения и обитающие как в воде, так и в прибрежной зоне.

Характеристики сообществ макрофитов традиционно используются для оценки трофического статуса водоемов и различных видов антропогенного воздействия. Но применимость этих характеристик для оценки состояния водотоков, нуждается в специальной разработке, так как большинство исследований водной растительности было выполнено для озер и водохранилищ.

Макрофитам свойственна консервативность по отношению к кратковременным изменениям среды, однако изменения растительности в течение нескольких лет могут свидетельствовать об антропогенной трансформации экосистем. Именно поэтому макрофиты являются хорошим объектом для многолетних наблюдений. Как объект наблюдения макрофиты имеют ряд преимуществ перед другими обитателями водоемов. Прежде всего, это крупные организмы видимые невооруженным глазом, причем их относительно легко определить.

В системе гидробиологического мониторинга эффективность использования растительных сообществ обусловлена степенью их изученности как биологических показателей состояния водной среды. И если характеристики фитопланктона и зообентоса используются в системе мониторинга достаточно широко, то сообщества макрофитов представлены в гораздо меньшей степени.

Важно отметить, что в последние годы во многих странах Европы внедряется Водно-Рамочная Директива ЕС в соответствии с которой проводятся широкомасштабные исследования водотоков. Видовой состав и структурные характеристики макрофитов рекомендованы к применению для оценки экологического состояния рек наряду с широко используемыми гидробиологическими показателями сообществ макрозообентоса и фитопланктона.

Все это обуславливает актуальность данного исследования.

Цель настоящей работы состояла в том, чтобы оценить современное экологическое состояние малых рек Ленинградской области и Санкт-Петербурга на основе структурных характеристик сообществ макрофитов.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести анализ флоры и растительности разнотипных малых рек Ленинградской области и Санкт-Петербурга;

2. Проанализировать структурные характеристики сообществ макрофитов (видовое богатство, видовое разнообразие, проективное покрытие, обилие) исследованных рек;

3. Разработать методику оценки качества воды по структурным параметрам сообществ макрофитов;

4. Выявить взаимосвязь между характеристиками сообществ макрофитов и показателями качества воды;

5. На основе полученных результатов оценить современное экологическое состояние малых рек Ленинградской области.

В ходе работы над диссертацией были сформулированы и обоснованы следующие основные положения, которые выносятся на защиту:

1. Методика оценки качества воды малых рек на основе структурных характеристик сообществ макрофитов с учетом региональных особенностей;

2. Оценка современного экологического состояния малых рек Северо-Западного региона России на примере Ленинградской области.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Впервые дана сравнительная характеристика растительного покрова разнотипных малых водотоков Ленинградской области и Санкт-Петербурга;

2. Разработана методика оценки качества вод малых рек Ленинградской области и Санкт-Петербурга на основе характеристик сообществ макрофитов;

3. Проведена классификация исследованных малых рек по данным о структурных характеристиках сообществ макрофитов;

4. Выполнена оценка современного состояния малых рек Северо-Западного региона России на примере Ленинградской области помощью структурных характеристик сообществ макрофитов.

Практическая ценность. Предложенная в работе методика может быть использована для исследования малых водотоков Ленинградской области и всего Северо-Запада России. Полученная характеристика рек может служить отправной точкой для проведения экологического мониторинга, что особенно важно в связи с прокладкой СевероЕвропейского газопровода через исследованные реки и их водосборные площади. Для малых рек Ленинградской области впервые апробирована методика оценки уровня содержания биогенов в водотоке при помощи биологического индекса макрофитов (IBMR – Indices biologiques macrophyte en rivriere).

Апробация работы. Материалы, положенные в основу диссертации, докладывались: на 1) международной конференции "Актуальные вопросы экологии" (Караганда, 2003); 2) международной конференции "Проблемы экологии городов" (Ереван, 2003);

3) международной конференции "Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон" (Санкт-Петербург, 2004); 4) молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004); 5) всероссийской конференции "Экосистемы малых рек: биоразнообразие, экология, охрана" (Борок, 2004); 6) международном форуме "День Балтийского моря" (Санкт-Петербург, 2005); 7) всероссийском гидрологическом съезде (Санкт-Петербург, 2005); 8) съезде гидробиологического общества РАН (Тольятти, 2006); 9) международной конференции "Биоиндикация в экологическом мониторинге пресноводных экосистем" (Санкт-Петербург, 2006); 10) международной конференции "Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон" (Санкт-Петербург, 2006); 11) итоговых сессиях УС РГГМУ (2001, 2003, 2004, 2005, 2006).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 4 статьях и 17 тезисах докладов, из них 1 статья в журнале из списка ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста и включает в себя введение, 5 глав с 21 таблицей и 22 рисунками, заключение, выводы и приложение. Список литературы содержит 180 наименований, из которых 28 на иностранных языках.

Благодарности. Выражаю глубокую благодарность научному руководителю – д.б.н.

В.В. Гальцовой за всестороннюю поддержку в работе над диссертацией; к.б.н. Л.В. Кулангиевой за предоставленные материалы. Искреннюю признательность доценту кафедры прикладной экологии РГГМУ, к.б.н. А.Б. Степановой, профессору, д.г.н. В.В. Дмитриеву, н.с. БИН РАН, к.б.н. О.А. Шерстневой, за консультации на разных этапах исследования.

Работа выполнена при поддержке Конкурсного центра фундаментального естествознания Минобразования России, номер гранта М03-2.6Д-295. Федеральной целевой программы "Интеграция", номер гранта З4.248.

Краткое содержание работы Во введении сформулирована актуальность диссертационной работы, поставлены цель и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость.

Первая глава «Физико-географическая характеристика Ленинградской области» посвящена физико-географической и гидрологической характеристикам Ленинградской области – региона, который отличается многообразием природных комплексов т. к.

это своеобразная переходная зона между Прибалтикой и северо-востоком Европы в геоморфологическом, климатическом и других отношениях.

Во второй главе «Материалы и методы исследования», описывается материал, который был в распоряжении автора, а также методы математической обработки, использованные для его представления и интерпретации.

Основой для работы послужили пробы, собранные на 16 реках Ленинградской области и Санкт-Петербурга (рис. 1) в период с 2000 по 2005 гг. Дополнительный материал был получен в Зоологическом институте РАН и обработан нами.

Водотоки.

1. Старый Оредеж 2. Оредеж 3. Орлинка 4. Охта 5. Нева 6. Черная 7. Морье 8. Авлога 9. Вьюн 10. Нижний 11. Волчья 12. Волочаевка 13. Петровка 14. Селезневка 15. Чулковка 16. Песчаная Рис. 1. Схема расположения станций.

Для двух водотоков, рек Охта и Оредеж, осуществлялись подробные исследования макрофитов: на р. Охта – в пределах городской черты (т.е. от Охтинского водохранилища до впадения в р. Нева); на реке Оредеж – в ее верховьях (от Чикинского водохранилища до поселка Батово). На остальных водотоках материал был собран на одной станции расположенной в наиболее характерном участке реки.

Исследования проводились на реках в период максимального развития растительности (июль – начало августа). Всего было обследовано 34 станции. Выполнено 230 геоботанических описаний и обработано 120 гербарных листов.

В целом, при описании растительности, картировании и изучении элементов структуры фитоценозов использовались методические разработки В.М. Катанской и А.П. Белавской (Катанская, 1981; Белавская, 1979), с некоторыми модификациями А.А. Боброва (Бобров, 2000, 2005) применительно к водотокам. Классификации фитоценозов выполнена по физиономическому принципу.

Определение проективного покрытия осуществлялось с помощью геоботанической рамки площадью 0,25 м2. При исследовании обилия макрофитов использовалась шкала Друде. Идентификация макрофитов выполнялась, в большинстве случаев, до вида.

Для каждой станции составлялся итоговый флористический список. Определялась общее и среднее обилие видов на этом ключевом участке. В дальнейшем проводился анализ материала именно для станций.

В экологическом анализе флоры рек применялась классификация введенная В.Г. Папченковым (2001). В качестве одной из характеристик экологической структуры использовался индекс гидрофитности флоры предложенный Б.Ф. Свириденко (Свириденко, 1997):

Ihd = (2A / B) – 1;

Где: А – число водных видов; В – число всех видов рассматриваемой флоры.

Величина индекса меняется от +1 при полном гидрофитном составе до -1 при отсутствии гидрофитов в выборке, нулевое значение означает равенство долей водной и околоводной составляющих анализируемой флоры. В данной работе для расчета Ihd для всей флоры за А принималось количество водных растений в широком смысле, т.е. с 1 по 3 экологический типы. (Свириденко, 1997; Папченков, 2003) Сходство видового состава оценивалось с помощью коэффициента Жаккара (Нешатаев, 1987):

c.

K = 100 %;

j (a + b - c) Где: a, b – число видов на конкретных участках реки; c – число видов, встречающихся одновременно на обоих из них.

Коэффициент Кj принимает значения от 0 до 100 %. Нулевое значение показывает абсолютное несовпадение списков сравниваемых участков; 100 % означает полное совпадение списков.

Для количественной оценки структуры сообществ растений, характеризуемой их разнообразием, использовался информационный индекс Шеннона-Уивера (Shennon, Weawer, 1963):

H = -ni / N log2 (ni / N), или H = -Pi log2 Pi, Где: ni – оценка значимости каждого вида; N – сумма оценок значимости; Рi – вероятность вклада каждого вида.

Оценка уровня содержания биогенов в водах рек произведена при помощи индекса IBMR – "Indices biologiques macrophyte en rivriere" (Биологический индекс макрофитов для рек) разработанного во Франции (Haury et al., 2002):

E K Cs i i i IBMR = E K i i Где: i – номер вида по порядку (i = 1, 2, …, n; n – количество видов растений на рассматриваемом участке); Ei – коэффициент стенотопности вида (от 1 до 3); Ki – обилие видов, определяемое с помощью значений проективного покрытия видов (от 1 до 5); Csi – коэффициент олиготрофности вида (от 0 до 20).

Выделяются следующие уровни содержания биогенов (AFNOR, 2003): 1) IBMR – очень высокий; 2) 8 < IBMR 10 – высокий; 3) 10 < IBMR 12 – средний; 4) 12 < IBMR 14 – низкий; 5) IBMR > 14 – очень низкий.

Для комплексной оценки качества вод по гидрохимическим характеристикам был использован рекогносцировочный индекс загрязнённости воды (рИЗВ). Так как мы располагали лишь данными одной гидрохимической съемки, то вычислить индекс загрязнённости воды (ИЗВ) не представлялось возможным. Однако для того чтобы обобщить гидрохимические данные был произведен расчет по формуле для ИЗВ лишь по материалам единственной съемки (Дмитриев, Фрумин, 2004). Полученный показатель мы называем в работе рекогносцировочный индекс загрязнённости воды (рИЗВ).

/ ПДК1-C 1-ИЗВ = Где: С/ПДК – относительная (нормированная) концентрация; 6 – строго лимитируемое количество показателей (ингредиентов), берущихся для расчёта и имеющих наибольшие относительные концентрации (значения), включая в обязательном порядке растворённый кислород и БПК5.

При сравнении рек по комплексу гидробиологических и гидрохимических параметров исходные данные были преобразованы методом главных компонент. Для выявления скрытой структуры гидробиологических и гидрохимических данных использовался кластерный анализ. Деревья объединения кластеров – дендрограммы, построены методом Варда.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»