WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Биоэкологические особенности древесных растений и обоснование их использования в целях экологической оптимизации урбаносреды (на примере г. ижевска)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БУХАРИНА

ИРИНА ЛЕОНИДОВНА



БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЦЕЛЯХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ УРБАНОСРЕДЫ

(НА ПРИМЕРЕ г. ИЖЕВСКА)

Специальность 03.00.16 – экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Тольятти – 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования

«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: Доктор биологических наук, профессор Туганаев Виктор Васильевич
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Титов Александр Федорович Доктор биологических наук, профессор Кулагин Андрей Алексеевич Доктор биологических наук, профессор Кавеленова Людмила Михайловна
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Ботанический сад УрО РАН (г. Екатеринбург)

Защита состоится 11 февраля 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10

Тел.(8482) 489977, тел./факс (8482) 489504, E-mail: ievbras2005@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «___» января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук А.Л. Маленев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Высокие темпы урбанизации, наблюдаемые в настоящем, и соответствующие прогнозы поставили вопросы улучшения экологической обстановки в городах в ряд важнейших задач современности. Стабилизировать и оптимизировать урбаносреду возможно лишь путем поддержания на высоком уровне жизнедеятельности растений.

Особенности жизнедеятельности и экологическая роль древесных растений в городах изучались многими известными учеными (Кулагин, 1974; Тарабрин, 1974; Николаевский, 1979, 2002; Сергейчик, 1984; Горышина, 1991; Неверова, 1999, 2001, Кавеленова 2003 и др.). Важные характеристики растений, отражающие особенности адаптации к окружающим условиям, ритм роста и развития, ассимиляционная активность, изменение биохимического состава применительно к урбаносреде изучены далеко не в полной мере и требуют более детальной разработки.

Современные города представляют собой природно-антропогенные образования с интенсивно используемыми территориями. Это делает необходимым решение задач эффективного научно-обоснованного экологического их обустройства и, прежде всего, с использованием зеленых насаждений, для чего необходимо обладать достаточной информацией об эколого-физиологическом состоянии древесных растений, позволяющей оценить функциональный вклад каждого вида в изменение качества среды в направлении ее улучшения.

При разработке проектов экологической оптимизации урбаносреды нельзя полагаться лишь на возможности насаждений города, поэтому пригородные территории следует использовать в качестве «поставщиков» основных экологических ресурсов, а это требует пересмотра концептуальных подходов к их организации.

Цель работы – на основании анализа эколого-биологических особенностей древесных растений, произрастающих в различных структурно-функциональных насаждениях, обосновать их использование в экологической оптимизации урбаносреды в лесной зоне Предуралья (на примере г. Ижевска).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Изучить видовой состав, жизненное состояние, особенности ритмов сезонного развития и формирования морфоструктуры годичного побега древесных растений в насаждениях различного экологического назначения.
  2. Выявить особенности и эффективность физиолого-биохимических адаптивных реакций (ассимиляционная активность, водоудерживающая способность), участия элементов антиоксидантной системы защиты (аскорбиновой кислоты и фенольных соединений) у древесных растений в условиях урбаносреды.
  3. Установить особенности динамики химических элементов в побегах древесных растений в отдельные периоды вегетации в условиях интенсивной техногенной нагрузки.
  4. Оценить возможность использования изученных физиолого-биохимических и морфологических параметров для оперативного мониторинга.
  5. Дать экологическую оценку городским и пригородным насаждениям как средообразующему фактору и на этой основе разработать направления и принципы экологической оптимизации урбаноэкосистем.

Несмотря на зональные различия, различия транспортно-промышленного комплекса, ряд экологических проблем большинства крупных промышленных центров носит общий характер. В качестве модели крупного промышленного центра выбран г. Ижевск с населением свыше 630 тыс. человек, развитой промышленностью, транспортной сетью и социальной инфраструктурой. Уровень загрязнения в г. Ижевске соответствует среднестатистическим показателям городов России. Такого рода исследования в Ижевске проводятся впервые.



Научная новизна. Материалы исследований углубляют и расширяют существующие представления об особенностях роста и развития, метаболизма, роли низкомолекулярных компонентов антиоксидантной системы защиты в адаптации растений к условиям урбаносреды, динамике основных элементов минерального питания в структурных частях растений. Впервые для лесной зоны Предуралья на основе комплексного изучения физиолого-биохимических показателей выявлены общие и видоспецифические особенности адаптивных реакций у местных и интродуцированных видов древесных растений в различных структурно-функциональных типах насаждений города. Оценена возможность использования регионально значимых, видовых особенностей физиолого-биохимических и морфологических реакций растений в биомониторинге урбаносреды. Дана оценка функционального вклада видов древесных растений, городских и пригородных насаждений в экологическую оптимизацию урбаносреды.

Установлено, что многие виды древесных растений, хотя и имеют хорошие показатели жизненного состояния, но существенно отличаются физиологически, обладают разной функциональной активностью и продуктивностью в условиях техногенной нагрузки, поэтому лишь некоторые из них должны стать основой ассортимента насаждений современных интенсивно развивающихся уплотненных урбанизированных образований.

Автором город рассматривается как явление биосферы, в котором важнейшие компоненты – древесные растительные организмы из-за ограниченности площадей и влияния техногенной нагрузки ослабляют свои средообразующие функции и снижают способность к поддержанию равновесного состояния среды. Сформулировано представление о пригородных территориях, являющихся для города поставщиками не только вещества и энергии, но и важнейших экологических ресурсов, в связи с чем, обозначены концептуальные положения организации структуры и режима лесопользования городских и пригородных насаждений.

Теоретическое значение работы. Материалы, изложенные в диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, вносят вклад в развитие теоретических основ экологии и экологической физиологии растений, в разработку проблем оптимизации городской среды.

Практическая значимость результатов заключается в разработке системного подхода к созданию и формированию городских насаждений различного функционального назначения и пригородной зеленой зоны. Сведения о современном состоянии древесных насаждений используются в практике ведения зеленого хозяйства в г. Ижевске.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Работа выполнялась при поддержке гранта «Университеты России» № УР 07.01.050, в рамках научно-исследовательских тем по контрактам с Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды УР (№ 83-Э от 16.08.2006 г. и № 85-Э от 7.11.2007 г.), а также включена в перечень научно-исследовательских тем Ижевской государственной сельскохозяйственной академии (Рег. № 01.2.007. 08861).

Реализация результатов исследования. Результаты исследований автора включены в Доклады об экологической обстановке в г. Ижевске в 2005-2007 гг. Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды Администрации г. Ижевска, находят применение в работе отдела озеленения Главного Управления архитектуры и градостроительства г. Ижевска, используются при чтении курсов «Общая экология» и «Урбаноэкология» в Удмуртском государственном университете и «Экология леса», «Физиология растений» в Ижевской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на научных конференциях различного статуса: международной конференции «Мониторинг состояния лесных и урбо-экосистем» (Москва, 2002); International Iran and Russia Conference «Agriculture and Natural Resources» (Москва, 2002); Всероссийской конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2004, 2006); международной конференции «Безопасность. Технологии. Управление» (Тольятти, 2005); международной конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты» (Томск, 2005); Всероссийской конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения: секция «урбано- и агроэкология»» (Ижевск, 2005); Всероссийской конференции «Современные аспекты экологии и экологического образования» (Казань, 2005), международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2005); международной конференции «Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов» (Кемерово, 2006); международной конференции «Творческое наследие В.И. Вернадского и проблемы формирования современного экологического сознания («Вернадские чтения»)» (Донецк, 2007); международной конференции памяти А.Л. Чижевского «Актуальные проблемы современного естествознания» (Advances in Modern Natural Sciences) (Калуга, 2007); Всероссийском семинаре «Современное состояние и пути развития популяционной биологии» (Ижевск, 2008).





Декларация личного участия автора. Автором определены цель и задачи, разработана программа и осуществлена организации исследований. Основная часть работ по сбору полевого материала и его лабораторному анализу, математической обработке цифрового материала, а также вся работа по обобщению и интерпретации полученных результатов, написанию текста диссертации выполнена автором самостоятельно. На определенных этапах исследования по теме диссертации проводились совместно с Т.М. Поварнициной, К.Е. Ведерниковым и А.А. Двоеглазовой. Доля участия автора в подготовке публикаций работ в соавторстве составляет 70-90%.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Эколого-биологические реакции древесных растений в составе насаждений разных экологических категорий в урбосреде видоспецифичны. Виды древесных растений сходного жизненного состояния характеризуются разной функциональной активностью и обладают различным средообразующим потенциалом, что должно определять их место в системе искусственных насаждений.
  2. В условиях урбаносреды изменены ритмы сезонного развития, характер формирования годичного прироста, состав химических элементов в побегах древесных растений. Данные эколого-физиологических исследований могут быть использованы при оценке перспектив развития озеленения города и пригородной зоны.
  3. В адаптации древесных растений к урбаносреде важную роль играют компоненты низкомолекулярной антиоксидантной системы защиты (аскорбиновая кислота, фенольные соединения).
  4. Регионально значимые видовые особенности физиологических и морфологических реакций растений, формирующиеся в условиях техногенного загрязнения, представляют интерес для целей оперативного мониторинга состояния урбаноэкосистем.
  5. Принципиально улучшить экологическую обстановку в урбаносреде таких промышленных центров как г. Ижевск возможно через оптимизацию состава и структуры зеленых насаждений города с обязательным привлечением экологических ресурсов зеленой зоны. Урбоэкосистемы можно рассматривать в качестве своеобразных моделей изучения изменений, происходящих в биосфере.

Публикации. Автором опубликовано 89 научных работ, по теме диссертации – 68, из которых 10 статей в научных журналах и сборниках, рекомендованных ВАК РФ и 1 монография.

Структура и объем работы Диссертация изложена на 474 страницах машинописного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы, включающего 501 источник, из которых 46 – на иностранных языках, 25 приложений. Работа содержит 39 таблиц и 45 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ГОРОД КАК ЭКОСИСТЕМА

Дана общая характеристика города как специфической экологической среды. Приводится обзор работ отечественных и зарубежных авторов по изучению влияния антропогенных факторов на процессы жизнедеятельности растений, формирования механизмов адаптации древесных растений к условиям урбанизированной среды, средообразующей роли древесных насаждений. Приведена характеристика особенностей изменения флористического состава урбанизированных территорий. Обозначена роль городов в процессах изменения состояния биосферы (Илькун, 1971; Чуваев, Кулагин, Гетко, 1973; Кулагин, 1974; Антипов, 1979; Николаевский, 1979, 2002; Владимиров, 1982; Израэль, 1984; Алексеев, 1987; Сергейчик, 1984, 1985; Краснощекова, 1987; Безуглая, Расторгуева, Смирнова, 1991; Горышина, 1991; Усманов, Рахманкулова, Кулагин, 2001; Чернышенко, 2001; Николаевский, 2002; Морозова, Злобин, Мельник, 2003; Неверова, Колмогорова, 2003; Кулагин, Шагиева, 2005; Кавеленова, 2006; Bassuk, Whitlow, 1988; Darral, 1989; Durand, 1989; Rumelhart, 1989; Lidon, Henrigues, 1993; Forman, Alexander, 1998; Hegemeyer, 1999 и др.).

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ (г. ИЖЕВСК)

Приведена характеристика физико-географического положения и климатических условий г. Ижевска. Климат Ижевска характеризуется как умеренно континентальный, продолжительность солнечного сияния составляет в среднем 1839 часов в год. Средняя годовая температура воздуха +2,4 °С, в последнее десятилетие она возросла примерно на 0,07 °С. Безморозный период в среднем длится 128 дней. Годовое количество осадков в городе неравномерно распределено по месяцам и в среднем составляет 508 мм (Климат Ижевска, 1979; Макальская, 1998; Природа…, 2000). В главе представлен анализ метеорологических условий периода исследований.

Дана обзорная характеристика транспортно-промышленного комплекса города. Ведущими отраслями промышленности являются металлургия, теплоэнергетика, металлообработка и машиностроение. В последние годы в Ижевске произошли изменения в характере территориального распределения загрязнителей: сократились выбросы от стационарных источников, но усилилось негативное воздействие выбросов от автотранспорта (Стурман, 1998, 2005; Доклад об экологической обстановке…, 2005-2007).

Глава 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.