WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Экологическая оценка урбанизированных территорий с применением коэффициента флуктуирующей асимметрии 

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГУРТЯК АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ
 

03.02.08 – экология (биология)
 
 
АВТОРЕФЕРАТ
на соискание учёной степени
кандидата биологических наук

Тюмень 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Государственном аграрном университете Северного Зауралья

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой общей биологии Лящев Александр Анатольевич
Официальные оппоненты: Шепелева Людмила Фёдоровна, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой ботаники и экологии растений Сургутского государственного университета
Попова Елена Ивановна, кандидат биологических наук, с.н.с., и.о. зав. лабораторией экотоксикологии Тобольской комплексной научной станции УрО РАН
Ведущая организация: Новосибирский государственный аграрный университет

Защита состоится «27» июня 2013 г. в 16-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу:

625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Тел./факс: (3452) 46-87-77, E-mail: dissTGSHA@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья

Автореферат разослан: «25» мая 2013 г.

Ученый секретарь Литвиненко

диссертационного совета _____________________ Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. При разработке мер охраны состояния окружающей природной среды значительный интерес представляет изучение состояния, устойчивости и динамики популяций животных и растений, обитающих в условиях этой среды. Популяции древесных растений представляют собой центральные элементы растительных сообществ, поэтому исследование их характеристик дает основу для широкого спектра работ по их изучению, где приоритетным направлением является оценка их устойчивости.

В настоящее время оценка состояния среды особенно актуальна для городских территорий. При техногенном загрязнении поллютанты в большей степени оказывают влияние на фитоценозы, т.к. растения не могут избежать стрессового воздействия и вынуждены адаптироваться к нему. Это позволяет использовать растения в качестве биоиндикаторов для оценки состояния окружающей среды. Одним из методов биоиндикации является определение флуктуирующей асимметрии как интегрального показателя качества окружающей среды и одновременно показателя устойчивости развития растений.

На основании физико-химических исследований компонентов окружающей среды по данным НПЦ «Мониторинг» установлено, что в городе Ханты-Мансийске состояние среды остаётся удовлетворительным. Однако для оценки экологической ситуации в данном случае более правильно будет применить биоиндикационную оценку, которая способна интегрально оценить состояние среды и поэтому дать более объективные результаты. В связи с этим изучение изменчивости коэффициента флуктуирующей асимметрии становится актуальным, т.к. такая оценка проводится впервые.

Цель исследований: изучение изменчивости коэффициента флуктуирующей асимметрии у популяции Betula pendula R. для экологической оценки урбанизированных территорий.

Задачи исследований:

  1. Провести оценку популяций Betula pendula R. по показателю устойчивости их развития на территории г. Ханты-Мансийска и за его пределами, а так же оценить степень загрязнения компонентов окружающей среды методами физико-химического анализа в местах отбора проб Betula pendula R.
  2. Выявить пространственно-временную структуру распределения значений коэффициента флуктуирующей асимметрии.
  3. Оценить влияние компонентов окружающей среды на состояние популяций Betula pendula R. Установить основные факторы, влияющие на показатель устойчивости развития.
  4. Усовершенствовать методику определения отклонений развития листовой пластинки на примере Betula pendula R. Обосновать возможность использования предложенного средства контроля.

Научная новизна. Впервые охарактеризована многолетняя пространственно-временная динамика коэффициента флуктуирующей асимметрии на территории с разной степенью урбанизации. Выявлены особенности распределения коэффициента асимметрии при среднем уровне техногенного воздействия. На основании комплексных исследований разработан оригинальный вариант оценки показателя устойчивости развития растений с применением современных компьютерных технологий. Предложены и опробованы технические средства, которые могут реализовать данный метод. Разработан новый вариант бальной шкалы коэффициента флуктуирующей асимметрии, учитывающий характер распределения данного показателя и региональную специфику ХМАО – Югры.



Практическая значимость. Разработанный новый метод оценки устойчивости развития позволяет расширить возможности практического применения методов биоиндикации. Полученные результаты могут быть реализованы при планировании дальнейшего развития г. Ханты-Мансийска.

Составлены базы данных, которые могут быть использованы в качестве основы для мониторинга загрязнения территории г. Ханты-Мансийска, и любых других мониторинговых исследований Betula pendula R. в городских системах. Полученные базы данных в дальнейшем можно использовать для построения прогнозных карт, интегральных карт по нескольким параметрам, карт динамики биологических процессов.

Материалы могут быть использованы для разработки программ и планов по охране окружающей среды. Полученные результаты позволяют выработать рекомендации по созданию и реконструкции санитарно-защитных насаждений, как на территории города Ханты-Мансийска, так и на любых других территориях, характеризующихся смешанным типом загрязнения.

Результаты исследований используются в процессе подготовки бакалавров и магистров по направлению «Экология и природопользование» при проведении лекционно-практических занятий в Югорском государственном университете в рамках четырёх дисциплин. Материалы исследования могут служить основой при подготовке курсовых и дипломных работ.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Коэффициент флуктуирующей асимметрии листовой пластинки Betula pendula R. под влиянием антропогенных и естественных факторов окружающей среды характеризуется достоверными пространственными и межгодовыми различиями, а также не достоверными различиями в течение летнего периода.
  2. Модифицированный коэффициент флуктуирующей асимметрии листовой пластинки способен определить степень отклонения от нормы развития растений и оценить комфортность условий окружающей среды для их произрастания.

Обоснованность и достоверность результатов исследований. Достоверность результатов исследования обеспечена обоснованностью методологических положений, соответствием методик исследования поставленным задачам, репрезентативностью анализируемых выборок, большим количеством собранного полевого материала за длительный период, применением методов математической статистики и средств современного программного обеспечения при обработке экспериментальных данных.

Личный вклад соискателя. Диссертация является оригинальной научной работой. Автором определены цель и задачи исследования, подготовлена программа полевых наблюдений и лабораторных опытов. Лично произведена закладка 124 пробных площадок; отобрано около 20 тыс. объектов биоиндикации, 45 проб снега, 96 проб воздуха, 9 проб почвы; осуществлена пробоподготовка; проведено свыше 204 тыс. измерений морфологических признаков, около 580 анализов по определению состава снега, около 130 анализов атмосферного воздуха и 42 анализа на содержание тяжёлых металлов в почве. Статистическая обработка всего представленного в работе материала также проведена автором самостоятельно.

Автор глубоко признателен научному руководителю д.б.н., профессору А. А. Лящеву за ценные консультации и помощь в написании диссертации, к.х.н., доценту В. В. Углеву за консультации в осуществлении лабораторных опытов по химическому анализу компонентов среды, а также д.б.н., доценту А. В. Захарченко за методические указания при отборе проб почвы.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследований докладывались на: открытой окружной конференции в рамках акции «Спасти и сохранить» (Сургут, 2006); II научно-практической конференции, посвященной памяти А. А. Дунина-Горкавича (Ханты-Мансийск, 2007); VI международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2008); III научно-практической конференции, посвященной памяти А. А. Дунина-Горкавича (Ханты-Мансийск, 2008); II международной научно-практической конференции «Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона» (Омск, 2008); IV научно-практической конференции, посвященной памяти А. А. Дунина-Горкавича (Ханты-Мансийск, 2009); 1-ой Городской конференции студентов, магистров и аспирантов «Осмысливая современность» (Ханты-Мансийск, 2010); VI международной научно-практической конференции «Наука и современность» (Новосибирск, 2010); конкурсе на звание молодой учёный года без степени «Дни науки ЮГУ – 2013» (Ханты-Мансийск, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них три – в журналах из Перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 171 листе, состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 212 наименований, в том числе 65 на иностранном языке и 10 приложений. Работа содержит 12 иллюстраций и 32 таблицы без учёта приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Современное состояние вопроса оценки среды методом

флуктуирующей асимметрии

Приводятся сведения о современном состоянии вопроса оценки состояния среды методом флуктуирующей асимметрии. Описаны преимущества биологической оценки перед физико-химическими анализами. Описаны важные и наиболее изученные свойства коэффициента флуктуирующей асимметрии, её отличия от других типов асимметрии, а так же особенности проявления при конкретных естественных и антропогенных факторах среды. Определены наиболее удобные для оценки состояния среды биоиндикаторы. Дано ботаническое описание Betula pendula R., её географическое распространение и биоэкологические свойства.





2 Объекты и методы

По результатам рекогносцировки местности заложено 124 пробных площадки, среди которых выделено 10 основных. Одновременно осуществляли сбор материала с загородных участков, где предположительно наблюдаются условия среднего и незначительного антропогенного загрязнения: район д. Шапша (восточное направление, 24 км от города); район около полигона твёрдо-бытовых отходов (восточное направление, 20 км от города); 28-ой км трассы Ханты-Мансийск-Нягань (западное направление, 20 км от города); остров Большой Чухтинский (северное направление, 22 км от города). Для оценки условного фонового уровня осуществляли сбор на территории государственного природного заказника федерального подчинения «Елизаровский».

Для биоиндикационной оценки состояния природных популяций использована методика по определению коэффициента флуктуирующей асимметрии, разработанная в 2000 г. Институтом биологии развития им. Н. К. Кольцова Российской Академии Наук (авторский коллектив ученых под руководством д.б.н., чл.-корр. РАН В. М. Захарова), а также рекомендации к данной методике.

Исследования снежного покрова (10 пунктов отбора проб) проведены в соответствии с действующим постановлением Правительства ХМАО – Югры от 23.12.2011 № 485-п с учетом РД 52.04.186-89 и РД 52.4.2-94. Исследования атмосферного воздуха (12 пунктов) проводили в соответствии с действующим руководством по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186-89. Отбор проб почвы (9 пунктов) и их подготовка к анализу проводились в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 для всех видов почв. Образцы почвы высушивались на бумаге до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-84. Определение концентрации тяжёлых металлов проводилось в соответствии с методикой ПНД Ф 16.1:2.3:3.50-08. Все пункты отбора проб по химическим анализам компонентов среды полностью совпадают с пунктами отбора проб, проводимых для биоиндикации.

На пробных площадках пробоотборником собран снежный покров (на всю глубину) и верхние слои почвы (10-15 см) методом конверта. Забор воздуха производился непрерывно через газовый анализатор на высоте 1,5 м от земли в течение 15 минут для каждого вещества (разовые пробы).

Анализ снежного покрова проведён по 23 загрязняющим веществам и показателям, атмосферного воздуха – по 8 веществам, почвы – по 7 веществам. Состав талой воды проанализирован на ионном хроматографе 761 CompactZC. Активная реакция воды (рН), удельная электропроводность и содержание кислорода в пробе определены с помощью переносного прибора TrioMate. Данные по тяжёлым металлам получены с помощью спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Optima 2000 DV фирмы Perkin-Elmer (USA). Для анализа атмосферного воздуха использовался переносной прибор ГАНК-4 (КПГУ 413322 002 РЭ).

3 Изучение пространственно-временной динамики показателя устойчивости развития растений

3.1 Определение фоновых значений коэффициента флуктуирующей асимметрии. Получено максимально низкое значение величины флуктуирующей асимметрии листьев Betula pendula R. в границах охраняемой природной территории. Установлено, что характер условий среды в заказнике «Елизаровский» оценивается I баллом (ФА = 0,0342, при N = 100, S = 0,0070 и доверительном интервале 0,0014). Статистический анализ с использованием t-критерия Стьюдента по величине флуктуирующей асимметрии выявил значимые различия между территорией заказника и городскими площадками.

3.2 Анализ коэффициента флуктуирующей асимметрии в пригороде Ханты-Мансийска. По результатам биомониторинга в 2011 г. (Табл. 1) показатель устойчивости развития популяции Betula pendula R. за чертой города характеризуется незначительным отклонением от нормы (среднее значение ФА = 0,0442, при N = 400, S = 0,023 и доверительном интервале 0,00225).

Таблица 1 – Значения коэффициента флуктуирующей асимметрии (ФА)

на пробных площадках пригорода Ханты-Мансийска

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

«ТБО»

ФА

0,0542

0,0458

0,0470

0,0542

0,0473

0,0439

0,0478

ДИ

0,0083

0,0054

0,0055

0,0050

0,0051

0,0045

0,0043

Балл

V



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


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.