ЛЕСОВЕДЕНИЕ. 2017. № 1. С. 24-38


ВЛИЯНИЕ ВЫБРОСОВ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПАСА И РАЗЛОЖЕНИЕ КРУПНЫХ ДРЕВЕСНЫХ ОСТАТКОВ В ЕЛОВО-ПИХТОВЫХ ЛЕСАХ
И. Е. Бергман, Е. Л. Воробейчик
Институт экологии растений и животных УрО РАН
Россия, 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202
E-mail: 5554505@mail.ru, ev@ipae.uran.ru


Поступила в редакцию 30 ноября 2015 г.


Исследовано влияние промышленного загрязнения на запасы крупных древесных остатков (КДО) и их распределение по стадиям разложения в елово-пихтовых древостоях южной тайги на территории, подверженной воздействию атмосферных выбросов Среднеуральского медеплавильного завода (г. Ревда, Свердловская обл.). Фоновые и импактные участки слабо различаются по общему запасу/числу стволов КДО (суммарно сухостой и валеж), хотя на уровне тенденции отмечено увеличение числа КДО по мере приближения к заводу. Механизмы формирования запаса КДО не одинаковы в разных зонах загрязнения: в импактной зоне запас КДО в первую очередь формируется за счет бóльшего числа стволов низких ступеней толщины, в фоновой зоне ‒ меньшего числа, но более крупных стволов. Доля числа КДО в общей совокупности живых и погибших деревьев составляет около 30% и в градиенте загрязнения значимо не различается. В то же время доля запаса КДО в общей совокупности живых и погибших деревьев выше возле завода в 1.9 раза по сравнению с фоном. Вблизи завода доля слабо разложившихся валежных стволов (суммарно первая и вторая стадии разложения по 5-балльной шкале) увеличена по сравнению с фоновой территорией в 3.2 раза (по числу) и 4.2 раза (по запасу), что свидетельствует о сильном торможении деструкции КДО. Статистически значимые различия в распределении числа стволов валежа по стадиям разложения между разными зонами загрязнения отмечены также для каждой размерной категории по объему.


Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (№ 14-04-31488) и Комплексной программы УрО РАН (№ 15-12-4-27).


Ключевые слова: промышленное загрязнение, медеплавильный завод, тяжелые металлы, крупные древесные остатки, елово-пихтовый лес, деструкция древесины, сухостой, валеж


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Алексеев В. А., Бердси Р. А. Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск: Институт леса СО РАН, 1994. 224 с.

  • Бергман И. Е. Биологическая продуктивность ели и пихты в градиенте атмосферных загрязнений на Урале: сравнительный анализ и составление таксационных таблиц: Дисс. … канд. с.-х. наук (спец. 06.03.02). Екатеринбург: Уральский гос. лесотех. университет, 2011. 156 с.

  • Бергман И. Е. Влияние выбросов медеплавильного завода на форму ствола ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) // Поволжский экологический журнал. 2016. № 1. С. 1728.

  • Бергман И. Е., Воробейчик Е. Л., Усольцев В. А. Структура отпада елово-пихтовых древостоев в условиях загрязнения выбросами Среднеуральского медеплавильного завода // Сибирский лесной журнал. 2015. № 2. С. 20‒32.

  • Бобкова К. С., Кузнецов М. А., Осипов А. Ф. Запасы крупных древесных остатков в ельниках средней тайги Европейского Северо-Востока // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2015. № 2 (344). С. 9‒21.

  • Брындина Е. В. Действие выбросов медеплавильного завода на сообщества ксилотрофных базидиомицетов южной тайги // Сибирский экологический журнал. 2000. № 6. С. 679-684.

  • Волчатова И. В., Александрова Г. П., Хамитулли- на Е. А., Медведева С. А. Микогенный ксилолиз в условиях антропогенного загрязнения // Лесоведение. 2007. № 5. С. 27-31.

  • Воробейчик Е. Л. Изменение интенсивности де-струкции целлюлозы под воздействием техногенной нагрузки // Экология. 1991. № 6. С. 73-76.

  • Воробейчик Е. Л. Изменение мощности лесной подстилки в условиях химического загрязнения // Экология. 1995. № 4. С. 278-284.

  • Воробейчик Е. Л. Изменение пространственной структуры деструкционного процесса в условиях атмосферного загрязнения лесных экосистем // Известия РАН. Серия биологическая. 2002. № 2. С. 368-379.

  • Воробейчик Е. Л. Сезонная динамика пространственного распределения целлюлозолитической активности почвенной микрофлоры в условиях атмосферного загрязнения // Экология. 2007. № 6. С. 427-437.

  • Воробейчик Е. Л., Козлов М. В. Воздействие точечных источников эмиссии поллютантов на наземные экосистемы: методология исследований, экспериментальные схемы, распространенные ошибки // Экология. 2012. № 2. С. 83-91.

  • Воробейчик Е. Л., Пищулин П. Г. Влияние деревьев на скорость деструкции целлюлозы в почвах в условиях промышленного загрязнения // Почвоведение. 2011. № 5. С. 597-610.

  • Воробейчик Е. Л., Садыков О. Ф., Фарафонтов М. Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: Наука, 1994. 280 с.

  • Воробейчик Е. Л., Трубина М. Р., Хантемирова Е. В., Бергман И. Е. Многолетняя динамика лесной растительности в период сокращения выбросов медеплавильного завода // Экология. 2014. № 6. С. 448-458.

  • Воробьев О. Н. Структура, пространственное распределение и депонирование углерода в древесном детрите сосняков Марийского Заволжья: Автореф. дисс. … канд. с.-х. наук (спец. 06.03.02). Йошкар-Ола: Марийский гос. техн. университет, 2006. 23 с.

  • Гордиенко П. В. Экологические особенности дереворазрушающих грибов в лесных биогеоценозах среднего Сихотэ-Алиня: Дисс. … канд. биол. наук (спец. 03.00.05). М.: Московский гос. университет, 1979. 149 с.

  • Грабовский В. И., Замолодчиков Д. Г. Модели оценки запасов валежа по данным учетов на трансектах // Лесоведение. 2012. № 2. С. 66-73.

  • Гусев И. И. Закономерности строения еловых древостоев Европейского Севера. Архангельск: Архангельский лесотех. институт, 1977. 40 с.

  • Дыренков С. А. Структура и динамика древостоев еловых лесов Европейского Севера // Тр. ЛенНИИ лесн. хоз-ва. 1971. Вып. 13. С. 106-120.

  • Залесов С. В., Кряжевских Н. А., Крупинин Н. Я., Крючков К. В., Лопатин К. И., Луганский В. Н., Луганский Н. А., Морозов А. Е., Ставишенко И. В., Юсупов И. А. Деградация и демутация лесных экосистем в условиях нефтегазодобычи. Екатеринбург: Уральский гос. лесотех. университет, 2002. 436 с.

  • Замолодчиков Д. Г. Оценка пула углерода крупных древесных остатков в лесах России с учетом влияния пожаров и рубок // Лесоведение. 2009. № 4. С. 3-15.

  • Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И., Каганов В. В. Натурная и модельная оценки углерода валежа в лесах Костромской области // Лесоведение. 2013. № 4. С. 3‒11.

  • Ившин А. П. Влияние атмосферных выбросов Норильского горно-металлургического комбината на со- стояние елово-лиственничных древостоев: Автореф. дисс. … канд. биол. наук (спец. 03.00.16). Екатеринбург: Институт экологии растений и животных УрО РАН, 1993. 25 с.

  • Исаев A. C., Коровин Г. Н. Депонирование углерода в лесах России // Углерод в биогеоценозах. Чтения памяти акад. В. Н. Сукачева. М.: ВНИИЦлесресурс, 1997. Вып. XV. С. 59‒98.

  • Кайгородова С. Ю., Воробейчик Е. Л. Трансформация некоторых свойств серых лесных почв под действием выбросов медеплавильного комбината // Экология. 1996. № 3. С. 187-193.

  • Карелин Д. В., Уткин А. И. Скорость разложения крупных древесных остатков в лесных экосистемах // Лесоведение. 2006. № 2. C. 26-33.

  • Катаев O. A. Динамика естественного отпада в древостоях ели // Лесоведение. 1990. № 6. С. 33-40.

  • Климченко А. В., Верховец С. В., Слинкина О. А., Кошурникова Н. Н. Запасы крупных древесных остатков в среднетаежных экосистемах Приенисейской Сибири // География и природные ресурсы. 2011. № 2. С. 91‒97.

  • Медведева М. В., Бахмет О. Н., Яковлев А. С. Процессы деструкции опада ели в условиях аэротехногенного загрязнения // Лесоведение. 2006. № 4. С. 75-77.

  • Мухачева C. B., Давыдова Ю. А., Воробейчик Е. Л. Роль гетерогенности среды в сохранении разнообразия мелких млекопитающих в условиях сильного промышленного загрязнения // Доклады АН. 2012. Т. 447. № 1. С. 106-109.

  • Мухин В. А. Биота ксилотрофных базидиомицетов Западно-Сибирской равнины. Екатеринбург: Наука, 1993. 231 с.

  • Мухин В. А., Воронин П. Ю. Микогенное разложение древесины и эмиссия углерода в лесных экосистемах // Экология. 2007. № 1. С. 24-29.

  • Мухортова Л. В., Кирдянов А. В., Мыглан В. С., Гуггенбергер Г. Трансформация древесины сухостойных деревьев в условиях лесотундры Средней Сибири // Известия РАН. Серия биологическая. 2009. № 1. С. 70‒78.

  • Поляков В. И., Полякова Г. Г. Особенности развития средневозрастных пригородных сосняков Красноярска // Лесная таксация и лесоустройство. 2005. Вып. 1 (34). С. 44-49.

  • Сморкалов И. А., Воробейчик Е. В. Почвенное дыхание лесных экосистем в градиентах загрязнения среды выбросами медеплавильных заводов // Экология. 2011. № 6. С. 429‒435.

  • Ставишенко И. В. Состояние лесных сообществ ксилотрофных грибов под воздействием промышлен- ных аэрополлютантов // Экология. 2010. № 5. С. 397-400.

  • Ставишенко И. В., Кшнясев И. А. Реакция лесных сообществ ксилотрофных грибов на аэротехногенное загрязнение: мультимодельный вывод // Известия РАН. Серия биологическая. 2013. № 4. С. 474-484.

  • Стороженко В. Г. Характеристика древесного отпада в коренных ельниках восточноевропейской тайги // Лесоведение. 2012. № 3. С. 43‒50.

  • Тарханов С. Н. Состояние лесных экосистем в условиях атмосферного загрязнения на европейском севере: Автореф. дисс. … д-ра биол. наук (спец. 03.02.08). Сыктывкар: Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, 2011. 38 с.

  • Трейфельд Р. Ф. Запасы и масса крупного древесного детрита (на примере лесов Ленинградской области):Дисс. канд. с.-х. наук (спец. 06.03.02). СПб.: Санкт-Петербургская лесотех. академия, 2001. 147 с.

  • Трефилова О. В., Ведрова Э. Ф., Оскорбин П. А. Запас и структура крупных древесных остатков в сосняках Енисейской равнины // Лесоведение. 2009. № 4. С. 16‒23.

  • Усольцев В. А., Бергман И. Е., Уразова А. Ф., Борников А. В., Жанабаева А. С., Воробейчик Е. Л., Колтунова А. И. Изменение продуктивности ассимиляционного аппарата деревьев в градиенте промышленных загрязнений на Среднем Урале // Известия Оренбургского гос. аграрного университета. 2010. № 1 (25). С. 40‒43.

  • Усольцев В. А., Воробейчик Е. Л., Бергман И. Е. Биологическая продуктивность лесов Урала в условиях техногенного загрязнения: исследование системы связей и закономерностей. Екатеринбург: Уральский гос. лесотех. университет, 2012. 365 с.

  • Усольцев В. А., Залесов С. В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург: Уральский гос. лесотех. университет, 2005. 147 с.

  • Фимушин Б. С. Закономерности роста сосновых древостоев и методика оценки ущерба, наносимого им промышленными выбросами в условиях пригород- ной зоны Свердловска: Дисс. … канд. с.-х. наук (спец. 06.03.03). Свердловск: Уральский государственный лесотехнический институт, 1979. 169 с.

  • Цветков В. Ф., Цветков И. В. Лес в условиях аэротехногенного загрязнения. Архангельск: Б. и., 2003. 354 с.

  • Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г., Нильссон С. Оцен- ка запасов древесного детрита в лесах России // Лесная таксация и лесоустройство. 2009. № 1 (41). С. 133‒147.

  • Шорохова Е. В., Капица Е. А., Кузнецов А. А. Микогенный ксилолиз пней и валежа в таежных ельниках // Лесоведение. 2009. № 4. С. 24‒33.

  • Biology of plant litter decomposition / Eds C. H. Dickinson, G.J.F. Pugh. London; New York: Academic Press, 1974. 775 p.

  • Fogel R., Ogawa M., Trappe J. M. Terrestrial decomposition: a synopsis. US/IBP Coniferous Forest Biome Report 135. Washington: University of Washington, 1973. 12 p.

  • Fridman J., Walheim M. Amount, structure and dynamics of dead wood on managed forestland in Sweden // Forest Ecology and Management. 2000. V. 131. P. 23‒36.

  • Harmon M. E., Franklin J. F., Swanson F. J., Sollins P., Gregori S. V., Lattin J. D., Anderson N. H., Cline S. P., Aumen N. G., Sedell J. R., Lienkaemper G. W., Cromack K., Cummins K. W. Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems // Advances in Ecological Research.

  • 1986. V. 15. P. 133‒302.

  • Karjalainen L., Kuuluvainen T. Amount and diversity of coarse woody debris within a boreal forest landscape dominated by Pinus sylvestris in Vienansalo Wilderness, Eastern Fennoscandia // Silva Fennica. 2002. V. 36. N 1. P. 147-167.

  • Kozlov M. V. Changes in wind regime around a nickel- copper smelter at Monchegorsk, northwestern Russia // International Journal of Biometeorology. 2002. V. 46. N 2. P. 76-80.

  • Krankina O. N., Harmon M. E. Dynamics of the dead wood carbon pool in Northwestern Russian Boreal forests // Water, Air & Soil Pollution. 1995. V. 82. P. 227-238.

  • Muhlbaier D. J. Measurement of dry deposition to surfaces in deciduous and pine canopies // Environmental Pollution. 1987. V. 44. N 4. P. 261-277.

  • Nilsson S. G., Niklasson M., Hedin J., Aronsson G., Gutowski J. M., Linder P., Ljungberg H., Mikusinski G., Ranius T. Densities of large living and dead trees in old-growth temperate and boreal forests // Forest Ecology and Management. 2002. V. 161. P. 189-204.

  • Norden B., Gotmark F., Tonneberg M., Ryberg M. Dead wood in semi-natural temperate broadleaved woodland: contribution of coarse and fine dead wood, attached dead wood and stumps // Forest Ecology and Management. 2004. V. 194. P. 235-248.

  • Rouvinen S., Kuuluvainen T., Karjalainen L. Coarse woody debris in old Pinus sylvestris dominated forests along a geographic and human impact gradient in boreal Fennoscandia // Canadian Journal of Forest Research. 2002. V. 32. P. 2184-2200.

  • Schultz P., Nicholas D., Preston A. F. A brief review of the past, present and future of wood preservation // Pest Management Science. 2007. V. 63. N 8. P. 784-788.

  • Shorohova E., Kapitsa E. Influence of the substrate and ecosystem attributes on the decomposition rates of coarse woody debris in European boreal forests // Forest Ecology and Management. 2014. V. 315. P. 173-184.

  • Siitonen J. Forest management, coarse woody debris and saproxylic organisms: Fennoscandian boreal forests as an example // Ecological Bulletins. 2001. V. 49. P. 11-41.

  • Sollins P. Input and decay of coarse woody debris in coniferous stands in western Oregon and Washington // Canadian Journal of Forest Research. 1982. N 12. P. 18‒28.

  • Stokland J. N., Siitonen J., Jonsson B. G. Biodiversity in dead wood. Cambridge: Cambridge University Press, 2012. 509 p.

  • Strojan C. L. Forest leaf litter decomposition in the vicinity of a zinc smelter // Oecologia. 1978. V. 32. N 2. P. 203-212.

  • Sturtevant B. R., Bissonette J. A., Long J. N., Roberts D. W. Coarse woody debris as a function of age, stand structure, and disturbance in boreal Newfoundland // Ecological Аpplications. 1997. V. 7. N 2. P. 702‒712.

  • Swift M. J., Heal O. W., Anderson J. M. Decomposition in terrestrial ecosystem. Oxford: Blackwell Scientific Publication, 1979. 372 p.

  • Tuomi R., Laiho R., Repo A., Liski J., Wood decomposition model for boreal forests // Ecological Modelling. 2011. V. 222. P. 709-718.

  • Uvarov A. V., Tiunov A. V., Scheu S. Long-term effects of seasonal and diurnal temperature fluctuations on carbon dioxide efflux from a forest soil // Soil Biology and Biochemistry. 2006. V. 38. N 12. P. 3387-3397.

  • Zell Y., Kandler G., Hanewinkel M. Predicting constant decay rates of coarse woody debris - meta-analysis approach with a mixed model // Ecological Modelling. 2009. V. 220. Р. 904-912.

  • Zwolinski J. Rates of organic matter decomposition in forests polluted with heavy metals // Ecological Engineering. 1994. V. 3. N 1. P. 17-26.