Екологічна оцінка території Надвірнянського держлісгоспу та прогнозування змін в лісових екосистемах

- залізниці Івано-Франківськ-Надвірна-Рахів, яка проходить через лісові масиви Надвірнянського лісництва загальною протяжністю 3 км;

- автомобільна дорога регіонального значення Івано-Франківськ-Рахів - яка проходить вздовж лісових масивів Надвірнянського лісництва загальною протяжністю 15 км;

- автомобільна дорога територіального значення, Надвірна-Бистриця, яка проходить вздовж лісові масиви Пасічнянського, Зеленського, Довбушанського, Максимецького Бистрицького лісництв загальною протяжністю 50 км.

Протяжність лісогосподарських доріг на території лісгоспу складає 211,2 км. Загальна протяжність шляхів транспорту на 1000 га площі складає 11,4 км, а ступінь забезпеченості відповідно до нормативів 23,8 %.

Більшість лісових доріг має невисокий технічний стан, на них відсутні паспорти, час експлуатації доріг перевищує 30 років і вони потребують капітального ремонту.

В зв'язку з цим необхідно проводити будівництво нових лісових доріг.

Державним агентством лісових ресурсів України розроблено „Стратегію розвитку транспортної мережі в лісовій галузі”, виконуючи її ДП „Надвірнянському лісгоспу” необхідно приділити належну увагу будівництву покращених доріг

Величина дії на атмосферне повітря не буде перевищувати максимально допустимі норми. В зв'язку з забороною виробництва і обігу етильованого бензину, викиди свинцю і його з'єднань не прогнозуються.

Забруднення атмосфери пилом створюється внаслідок зносу дорожнього покриття і покришок, нанесення колесами транспорту на проїздну частину ґрунту і пилу, а також на ґрунтових дорогах при пересиханні верхнього шару ґрунту

На інтенсивність пилоутворення впливають фізико-механічні дані матеріалу і стан покриття, швидкість руху транспорту та його тип, габарити і вага, погодно-кліматичні умови в районі розташування доріг.

В зв'язку з тим, що дороги на території ДП «Надвірнянський лісгосп» не є пильними, оцінка рівня забруднення не проводиться і проведення спеціальних заходів по зниженню запиленості повітря не потребується.

Вздовж автомобільних і залізничних доріг державного значення виділені особливо захисні смуги лісів. Рубки головного користування в них не проводяться.

1.3.5 Педосфера

Основними ґрунтоутворюючими породами в Карпатах і Прикарпатті є продукти вивітрювання глинистих сланців. За механічним складом серед них переважають середньо суглинисті і важко суглинисті утворення.

Ґрунти Карпат і Прикарпаття переважно щебенисті, мають малу потужність ґрунтового профілю, легко приходять в рух і систематично піддаються змиву і зсуву. На крутих схилах ґрунтовий покрив не складний, на окремих ділянках у чергуванні з оголеними виступами материнських порід. Іноді ґрунти займають тільки тріщини (шпарини) в материнській породі, куди проникають корені деревних порід.

Ґрунти Прикарпаття переважно підзолисті, поверхнево-оглеєні, а також дерново-підзолисто-глеєві у комплексі з луговими опідзоленими.

Обстеження і картування ґрунтів на території держлісгоспу було виконано в 1963-1966 рр. силами львівської землевпорядної експедиції (1963 р.) і грунтово-лісотипологічних партій українського лісовпорядного підприємства В/О “Ліспроект” (1964-1966 рр.).

За результатами обстеження і картування на території держлісгоспу виділено шість основних типів ґрунтів.

Бурі гірсько-лісові ґрунти - складають основну частину ґрунтового покриву держлісгоспу і займають 34516 га його площі. Зустрічаються на схилах різних експозицій з крутизною 10-400 в діапазоні висот 1400-1500 м над рівнем моря.

Бурі лісові ґрунти розповсюджені на території Пасічнянського, Надвірнянського і Хрипелівського лісництв на площі 15369 га. Сформувалися ці ґрунти на розчленованих передгірських вододільних підвищеннях (350-400 м над рівнем моря) на давньоалювіальних і частково делювіальних відкладеннях.

Гірсько-лугові ґрунти - зустрічаються в усіх лісництвах, крім Хрипелівського, Пасічнянського і Надвірнянського і займають площу 1064 га. Поширені вище межі лісів, в зоні субальпійських лук - полонин в діапазоні абсолютних висот 1150-1600 м над рівнем моря з крутизною схилів 25-450.

Гірсько-підзолисті ґрунти - на елювіоделювії ямненських пісковиків - поширені в усіх лісництвах, крім Надвірнянського на площі 4677 га. Приурочені до вершин гірських хребтів та привершинних ділянок, випуклих схилів різних експозицій, на висоті 900-1400 м над рівнем моря і вище.

Дерново-підзолисті ґрунти поширені на території Надвірнянського лісництва на площі 1087 га. Приурочені вони до вирівняних елементів рельєфу зі слабким дренажем і поверхневим стоком. Утворилися вони на делювіально-алювіальних відкладеннях під спільним впливом дернового та підзолистого процесів ґрунтоутворення, під змішаним хвойно-листяними лісами.

Дернові ґрунти - зустрічаються на території Бистрицького, Максимецького, Довжинецького, Річанського і Надвірнянського лісництв на площі 401 га. Приурочені вони до найбільш понижених елементів рельєфу вздовж гірських річок і потоків і сформувалися, за умов ерозійно-акумулятивної діяльності, що не припиняються, на перезволожених водою породах.

За ступенем вологості більша частина ґрунтів належить до вологих. На долю земель з надмірним зволоженням припадає 2,3% площі вкритих лісовою рослинністю земель. Болота займають площу 13 га.

Ступінь використання потенційної продуктивності земель вкритих лісовою рослинністю на території Надвірнянського держлісгоспу. Аналіз сучасного розподілу земель лісового фонду за категоріями дозволяє зробити висновок, що лісові землі у практичній діяльності використовуються досить ефективно. Вкриті лісовою рослинністю землі становлять 94,6% від площі лісових земель, в тому числі лісові культури 44,6%, не вкриті лісовою рослинністю - 1,8%. Значно зменшилась площа нелісових земель з 8,3% до 3,9%, в основному за рахунок передачі земельних ділянок лісового фонду іншим землекористувачам.

З метою виявлення резерву підвищення продуктивності лісових земель лісовпорядкуванням визначена, за укрупненими показниками, ступінь використання потенційної продуктивності земель вкритих лісовою рослинністю. Для цього використаний розподіл вкритих лісовою рослинністю земель за основними цільовими лісоутворюючими породами, середні таксаційні показники моделі росту і продуктивності оптимальних деревостанів, що регулярно розріджуються, підготовлені кафедрою лісової таксації Національного аграрного університету [42, 43]. Виходячи з фактичних середніх значень віку і класу бонітету насаджень визначений потенційний середній запас деревостану на 1 га вкритих лісовою рослинністю земель, який враховує відповідність породи умовам місцезростання, зрівноважений розподіл вкритих лісовою рослинністю земель за класами віку і невиснажливе лісокористування. Порівнюючи цільовий середній запас деревини на 1 га вкритих лісовою рослинністю земель з фактичним на рік визначена ступінь використання потенційної продуктивності вкритих лісовою рослинністю земель, яка дорівнює 64%.

Таким чином, в разі покращення породного складу, вирівнювання вікової структури і збільшення приросту деревини шляхом оптимізації рубок догляду за лісом, проведення реконструкції малоцінних і похідних насаджень, підвищення успішності лісовідновлення, покращення охорони і захисту лісу, підвищення точності обліку і раціонального відпуску деревини є можливість підвищити продуктивність лісових земель в межах 20-30 %.

1.3.6 Рослинний покрив

Згідно лісорослинного районування територія держлісгоспу належить до району зовнішніх Карпат гірсько-карпатського округу Українських Карпат.

Як і у всіх гірських країнах, для Українських Карпат характерна вертикальна поясність. Тут можна простежити три пояси: нижній гірський лісовий, верхній гірський лісовий, субальпійський пояси.

В нижньому гірському поясі (500-600 - 1200-1300 м н.р.м.) розповсюджені переважно букові і мішані смереково-ялицево-букові ліси. Корінні ялицеві ліси утворюють чисельні смуги, що приурочені до м`якого слабовапняковистого флішу, а також і до щільніших відкладів шипотської світи. Корінні букові ліси приурочені до відкладів стрийської, глилецької і кросненської світ.

Оптимальною для росту бука є смуга чистих букових лісів, де він формує багатоярусні деревостани з одиничною участю явора, клена гостролистого, ясеня звичайного, в'яза гірського. В ярусі чагарників зустрічаються одиничні екземпляри вовчого лика, бузини червоної, ліщини, жимолості пухнастої; в трав'яному покриві - майже всі види-евтрофи: маренка запашна, проліска багаторічна, осока волосиста, зеленчук жовтий, вороняче око, чорниця, веснівка дволиста, орляк звичайний. Найхарактернішою лісоутворюючою породою є бук, який найчастіше проростає разом із смерекою і ялиною. Буково-смерекові ліси поширені на висотах 400-700 м н.р.м. До висоти 1150 м переважають ялино-буково-смерекові ліси.

На гребенях хребтів бук росте по знижених (II-III) бонітетах. На верхній межі розповсюдження букові ліси приймають форму криволісся висотою 3-5 м, тут до складу ценозів входить явір.

Ялицеві ліси букового поясу відзначаються найбільшою продуктивністю серед лісових карпатських ценозів. Трав'яний покрив подібний до чистих букових лісів, а в складі чагарників з'являється бузина червона, жимолость чорна, таволга в'язолиста, агрус відхилений, вовче лико.

Ялина починає відігравати домінуючу роль вже з висоти 1000 м. У верхньому ярусі лісового поясу на висоті 1300-1600 м в умовах помірно-холодного і надмірно вологого клімату розвиваються хвойні ліси. Вище ялинових лісів у Карпатах розташований пояс чагарникового криволісся. Воно утворене або заростями зеленої вільхи, або гірської сосни - жерепу.

Верхній гірський лісовий пояс (1200-1300 - 1500 м н.р.м.) займають переважно смерекові ліси, лише в зоні контакту верхнього лісового поясу з нижнім буковим домішується ялиця і бук. В чагарниковому ярусі монодомінантних смерекових лісів рідко виступають жимолость чорна, бузина червона, горобина звичайна, а біля верхньої межі лісу - сосна гірська, вільха зелена, ялівець сибірський. В трав'яному покриві панують ожина лісова, чорниця, безщитник розставленолистий, сольданелла гірська, підбілик альпійський, нечуйвітер округлий, блехнум колосистий, кислиця звичайна, з мохів - гілокоміум блискучий, плевроціум Шребера, політріхіум звичайний. Смуга мішаних смерекових лісів характеризується найбільш продуктивними смерековими ценозами.

Вище поясу криволісся розміщуються субальпійські луки (полонини). Трав'яний покрив полонин утворений тирличем, вівсяницею, осотом, фіалками, а також щучником, тонконогом, ситником. Субальпійський пояс розповсюджений на абсолютних висотах 1500-1550 - 1800-1850 м. Характерні високогірні луки з переважанням аденостілеса сіролистого, осота Вальдштейна, жовтозілля Фукса, безщитників розставленолистого і жіночого, медунки неясної, анемони дібровної, біловусів, щучника дернистого тощо. Рідше зустрічаються зарості сланників з сосни гірської (жерепа), вільхи зеленої, ялівцю сибірського, рододендрона східнокарпатського і чагарникові пустища з чорниці і брусниці.

До загально карпатських ендеміків належать - верба туполиста, грушанка карпатська, молочай карпатський, очиток (заяча капуста) карпатський, тоція альпійська, дзвоники карпатські, королиця Вальдштейна, жовтозілля карпатське.

Південно-східнокарпатськими ендеміками є аконіт маленький, жовтець карпатський, фіалка відхилена, первоцвіт полонинський, перестріч скельний, фітеума Вагнера, жовтяниця альпійська, деревій Шура.

До східнокарпатських ендеміків належать: аконіти Жакена і волосистий, медунка Філярського, тирлич роздільний, волошка м'яка.

У флорі зустрічаються і реліктові види, що мають важливе значення для вивчення історії флори і рослинності цього регіону. Це тис ягідний, листовик сколопендровий, лунарія оживаюча, хвощ великий. До реліктів льодовикового періоду належать гірчак живородний, ломикамінь волосистий, шолудивник Едера, вероніки альпійська і пухнаста, ліннея північна, тирлич весняний, ситники каштановий і трилусковий.

На досліджуваній території зустрічаються і види рослин, що занесені до Червоної книги України: плаун колючий, баранець звичайний, сосна кедрова, астранція велика, тирлич безстебловий, тирлич весняний, беладонна звичайна, арніка гірська, лілія лісова, пізньоцвіт осінній, цибуля ведмежа, білоцвіт весняний, підсніжник білосніжний, шафран Ейфеля, коральковець тричі надрізаний, зозулині сльози яйцевидні, зозулині сльози серцелисті, коручка пурпурова, коручка темно-червона, коручка широколиста, булатка довголиста, булатка червона, надбородник безлистий, левкорхіс білуватий, билинець комарниковий, любка дволиста, траунштейнера куляста, зозулинець шоломоносний, пальчатокорінник м'ясочервоний, пальчатокорінник травневий, пальчатокорінник серценосний, пальчатокорінник плямистий.

В лісовому фонді держлісгоспу переважають насадження ялини європейської (71,5%) і бука лісового (17,5%), що цілком відповідає найбільш поширеним в районі типам лісу. Це вологий буково-ялицевий суялинник (СЗБПЯ) - 30,1%, волога ялиново-ялицева субучина (СЗЯПБ) - 13,8%, вологий чистий суялинник (СЗЯ) - 8%.

Насадження з переважаючими породами, що не відповідають типам лісу, займають площу 3,5 тис. га або 7,7% від вкритих лісовою рослинністю земель. Більшість з них ростуть на крутих кам'янистих схилах і належать до протиерозійних лісів.

Середній клас бонітету насаджень основних лісоутворюючих порід підвищився на 0,2-0,3 і становить 1,4, в тому числі ялинових насаджень - 1,2, букових - 1,5. Низькобонітетні насадження на 99% представлені насадженнями сосни гірської і вільхи зеленої.

Середня повнота насаджень підвищилась з 0,69 до 0,71. Насадження з повнотою 0,3-0,4 займають площу 1750 га або 3,9%. Більшість з них утворилися внаслідок вітровалів і буреломів і частково в результаті проведення поступових рубок.

Розподіл насаджень основних лісоутворюючих порід за класами віку надто нерівномірний, що в свою чергу обумовлює нерівномірність їх розподілу за віковими групами. Нині в лісовому фонді переважають середньовікові насадження (45%) при нестачі достигаючих і стиглих насаджень (9%).

Площа і запас стиглих деревостанів у порівнянні з даними минулого лісовпорядкування зменшились відповідно на 1757 га і 579,2 тис. м3, або 29% і 27%, в тому числі експлуатаційного фонду відповідно на 881 га і 305,0 тис. м3, або 47% і 45%. Основними причинами зміни площі і запасу стиглих насаджень є передача земель іншим землекористувачам і зміни в площі груп і категорій захисності лісів, що відбулися.

Направленість і результативність ходу природного поновлення, як на не вкритих лісовою рослинністю землях, так і під пологом лісу в регіоні вивчені достатньо.

Висновки науковців та виробничників щодо природного поновлення лісу такі: в природних непорушених умовах лісозростання в більшості типів лісу природне поновлення іде успішно. В гірських умовах природне поновлення іде, як правило, головними породами: ялицею, буком.

Найбільш успішне природне поновлення без зміни порід іде в букових, ялинових і ялицевих насадженнях з типами лісу СЗБПЯ, СЗЯПБ, СЗЯ, ДЗБПЯ і ВЗЯ.

На відкритих площах поновлення іде слабо, як правило, другорядними м'яколистяними породами.

В рекреаційних лісах (лісопарковій частині зеленої зони) проведена ландшафтна таксація. Виходячи з природних особливостей місцевості усі ліси рекреаційного призначення віднесені до зони екстенсивної рекреації.

Переважаючим типом ландшафту в рекреаційних лісах є закритий ландшафт - 70%, питома вага напіввідкритих ландшафтів - 19%, відкритих - 11%, що відповідає оптимальному співвідношенню ландшафтів.

1.3.7 Тваринний світ

В межах зоогеграфічної Палеарктичної області Європейської підобласті виділяється бореально-лісова зона, а в її складі - Карпатський гірсько-лісовий зоогеографічний округ з Українсько-Карпатським зоогеографічним районом, що охоплює територію гірських і передгірних частин Івано-Франківської областей. Карпати, а в тому числі і гірські масиви території досліджень, мають специфічний комплекс бореально-тайгових і гірських видів хребетних, які не зареєстровані на прилеглих територіях. До них належать: форель струмкова (Salmo trutta morpha fario L.), тритон альпійський (Triturus alpestris Laur.), саламандра плямиста (Salamandra salamandra L.), кумка жовточерева (Bombina variegata L.), глухар альпійський (Tetrao urogalus rudolfi Dombr.), дятел білоспинний (Dendrocopus leucotus carpaticus Buturlin), дятел трьохпалий (Picoides trydactylus alpinus Brehm.), горіхівка (Nucifraaga caryocatactes L.), дрізд білозобий (Turdus torquatus L.), тинівка альпійська (Prunella collaris Scop.), плиска гірська (Motacilla cinerea), кутора мала (Neomys anomalus milleri Mattaz), кріт полонинський (Talpa europaea europaea L.), білка карпатська (Sciurus vulgaris carpaticus L.), нориця Шермана (Arvicola scherman Schaw.), нориця снігова (Chionomis nivalis ulpius Muller), олень благородний (Cervus elaphus montanus Botes), ведмідь бурий (Ursus arctos arctos L.) та деякі інші види.

Частина хребетних тварин є ендемічними для Карпат: тритон карпатський (Triturus montandoni Boul.), глушець карпатський (Tetrao urogalus rudolfi Dombr.), неясить довгохвоста карпатська (Strix uralensis macroura Wolf.), дятел білоспинний (Dendrocopus leucotus carpaticus Pictr.), нориця снігова (Chionomys nivalis ulpius Muller) і деякі інші гірські форми.

Раритетні види наземних хребетних, що можуть зустрітися в цьому районі: саламандра плямиста, тритон карпатський, тритон альпійський, мідянка, підорлик малий, беркут, польовий лунь, глушець, пугач, волохатий сич, сичик-горобець, довгохвоста сова, червоноголовий корольок, альпійська буро зубка, мала кутора, мала водяна полівка (повх), горностай, норка європейська, борсук звичайний, видра річкова, кіт лісовий, рись звичайна, ведмідь бурий.

Для значної частини видів і підвидів Карпати служать межею ареалів. Специфікою Карпат є те, що в гірську систему не проникають ряд рівнинних видів. Загалом же фауна Карпат носить характер „острівної” гірської тайги, яка виражена чітко.

1.3.8 Техносфера

Будь-які промислові, сільськогосподарські, житлово-цивільні чи інші елементи антропогенної діяльності на території проектованого об'єкту відсутні. Вплив техногенних об'єктів, що розташовані на прилеглій території і призводять до змін у екологічному станів лісових насаджень буде оцінений в наступному розділі проекту.

2. Проектна частина. Екологічна оцінка лісових екосистем на території Надвірнянського держлісгоспу

2.1 Огляд сучасних проблем з дослідження лісових насаджень

Огляд літературних джерел, в яких висвітлені проблеми антропогенного впливу на лісові екосистеми та досліджень лісових насаджень у світі висвітлений частково у вступі до дипломного проекту, додамо лише, що теоретичною основою досліджень лісу є взаємозв'язки стану лісу і факторів стресу. Лісові дерева, подібно іншим живим організмам, взаємодіють з оточенням і це викликає стрес, коли умови несприятливі. Це важливо для того, щоб розвинути ефективну реакцію і захисні механізми захисту або способи уникнення чи подолання стресу відносно природних умов. Стресом вважають неприродне навантаження на живий організм, стресом також може бути будь-який екологічний фактор, який примушує дерево рости гірше, обумовлюючи зменшення приросту і поганий зовнішній вигляд. Зовнішні чинники включають абіотичні стреси (як, наприклад, посуха і дуже високі температури) і біотичні стреси (наприклад, шкідники і комахи). Антропогенні фактори, тобто фактори людського походження, як, наприклад, повітряне забруднення, також відіграють важливу роль. Реакція на стрес може змінюватись від стрімких фізіологічних змін до повільних морфологічних змін. Фактори стресу рідко діють окремо. На практиці, дерева піддаються декільком факторам стресу, які діють по одному або об'єднуються. Їхній вплив може бути змінений місцеперебуванням і кліматом. Сукупність дії стресів може завершитись втратою дерева [5].

Прямі і непрямі вплив повітряних забруднювачів, таких як сірка і окисли азоту, озон і важкі метали є серйозним стресом для лісових деревостанів. Прямі ефекти виникають з ростом високих доз аміаку, диоксиду сірки, диоксиду азоту і озону в листі і голках, які ведуть до змін в управлінні продихами і безконтрольному виділенні води; а у випадку озону - особливо в періодах з високим температурами влітку. Прямі ефекти можуть розвиватися через шлях “грунт - коріння”. Корені мають механізми опору до зв'язаного з землею стресу. Так, мікориза запобігає підійманню важких металів до певного рівня, і корені можуть регулювати рН в їхньому оточенні до більш сприятливих умов. Але, ці механізми можуть бути ефективні тільки в природних умовах.

Одночасне зіткнення двох або більше стресів може змінити стійкість дерева і поріг його толерантності [6, 7]. Живлення дерев має величезний вплив на опір шкідникам - комахам, грибам і бактеріям. Процеси, які обумовлюють недостатнє або розбалансоване живлення знижують опір дерева і збільшують вразливість до біотичного стресу. Надлишок азоту може закінчитися зменшеною опірністю до морозу і раннім початком нового приросту, яке робить дерева більш вразливими до пошкодження пізніми морозами. Високий вміст азоту всередині листків або хвої дерев можуть збільшити приріст і вимагати додаткові поживні речовини і воду, яка може бути відсутньою на бідних землях лісу. Певні комахи також віддають перевагу деревам з високим вмістом азоту або розбалансованим живленням. Пряме задимлення дерев веде до повного ослаблення дерева і вразливості до нападу комах. Дерева, які піддалися впливу біотичних факторів, наприклад, комах, що поїдають листя, мають нижчий опір до природних стресів. Збільшений вміст азоту в землі може викликати зменшення глибини вкорінення дерев і тому здатність дерева витримати посуху буде зменшена. Великі концентрації сірки в землях ведуть до збільшеного вилуговування поживних речовин (кальцій, магній, калій) і наступного дефіциту в землі.

З цих взаємовідносин між природними та антропогенними факторами стресу, можна зробити висновок, що на практиці не завжди можливо і легко відрізнити напрямок, глибину дії чи реакцію на якість фактора, або їх сукупність на конкретному деревостані. Однак, загальна ознака появи стресу є неекономічне використання поживних речовин, енергії, і води, яке веде до зміни фізіології в деревах, ґрунтах і на рівні екосистем. У деревах реакція на стрес і механізмах саморегуляції ведуть до змін в процесах розподілу поживних речовин і енергії. Розгалуження аномалій і пошкодження хвої і листової біомаси є наслідком зміненої фізіології на рівні дерева. Це може бути визначено за допомогою оцінки стану крон; впливи на елементарному рівні діагностовано по відношенню до поживних речовин або, наприклад, у великій різниці між старшою і молодою хвоєю.

Важливим моментом у виявленні причин деградації лісового покриву є врахування сукупної дії всіх шкідливих чинників. Як свідчать дослідження, одночасна дія декількох видів забруднення може різко збільшувати пошкодженість деревостанів. Тобто викликати явище “синергізму”. По відношенню до інших видів антропогенного впливу розвивається теорія “поєднаного” стресу: пригнічення лісової рослинності в Європі і північній Америці розглядається, як наслідок комбінованої дії різноманітних стресових факторів.

2.2 Основні методичні принципи організації екологічних досліджень лісу

Просторова структура досліджень лісів базується на основних та додаткових пунктах постійного спостереження. Основні ППС локального моніторингу розміщуються, згідно із загальноєвропейською методикою, в растровій мережі 4 х 4 км, узгодженій з регіональною моніторинговою мережею області. Кількість і розміщення ППС локального моніторингу для кожного об'єкту встановлюється в залежності від ступеня забруднення на різних ділянках (зонах забруднення) з врахуванням напрямку переважаючих вітрів і мозаїчності лісового покриву.

Закладка основних і додаткових ППС, первинна документація по оформленню польових робіт, розміщення облікових площадок, а також всі види спостережень на основних і додаткових ППС проводились відповідно до “Міжнародної сумісної програми по оцінці і моніторингу дії забруднення повітря на ліси в регіоні Європейської економічної комісії ООН (ІСP-Forest)”.

Основні етапи досліджень лісу, що проводились фахівцями Укргірліс наведені на рисунку 2.1. Зупинимось на цих етапах докладніше.

Підготовчі роботи. Такі роботи складаються з підбору картографічного матеріалу, що служить основою для розміщення ППС (плани лісонасаджень масштабом 1:25000 та топографічні карти масштабу 1:100000). Біоіндикаційна сітка по вивченню впливу забруднення розміром квадратів 4 х 4 км наноситься на топокарту, в місцях перетину ліній розміщуються пункти ППС, що нумеруються та ідентифікуються за планом лісових насаджень. Дозволяється відхилення від місця перетину сітки до 200 м. В поверхневих водах та деревостанах нижче V класу бонітету ППС не закладаються.

Польові роботи. Основна увага на цьому етапі досліджень приділяється оцінці ступеня дефоліації та зміни забарвлення (дехромації) крон дерев, відбору зразків рослинності, важливо, щоб ці роботи проводились в один і той же час до осіннього періоду, коли відбувається природне пожовтіння листя. Точкою ППС, розміщеною в центрі координат біоіндикаційної сітки, служить дерево, яке також відповідно маркірується.

Площадки обліку розміщуються по єдиній для всіх європейських країн конфігурації: ППС складається з 4-х площадок, розміщених відповідно до сторін світу на віддалі 25 м від центру, тобто чотири площадки нумеруються так: 1- північна, 2- східна, 3 - південна, 4- західна.

Маркіровка дерев. Дерева маркіруються на висоті 1,5 м від землі фарбою. На кожне дерево, яке необхідно маркірувати наноситься смуга шириною 10 см, крім того записується номер (в чисельнику номер дерева, в знаменнику номер облікової площадки від 1 до 4).

Рисунок 2.1 - Основні етапи екологічних досліджень лісу

Обмір і опис дерев обліку. Основні показники обліку записуються у форму 10 за програмою ICP-Forest, для кожного дерева дається оцінка стану крони, ступінь її дефоліації та дехромації, вік, середній діаметр крони, висота дерева, висота до перших зелених гілок, висота до перших сухих гілок, відношення річного приросту стовбура у висоту і річного приросту бічних гілок, висота покриття стовбура мохом, величина покриття стовбура лишайниками.

Оцінка дефоліації. Дефоліація оцінюється шляхом порівняння охвоєння або наявності листя крони облікового дерева з охвоєнням нормального дерева аналогічного класу розвитку. Щоб правильно уявити здорове дерево, на території в якій знаходиться ППС, знаходять дерева з найбільш пишною кроною, а потім обране дерево порівнюють з обліковим, щоб визначити відсоток дефоліації останнього. Якщо зона дослідження має високий ступінь забруднення, то здорового дерева може і не бути, в таких випадках використовують таблиці класів санітарного стану, схеми і фотографії різного ступеня втрати хвої або листя.

При оцінці дефоліації обов'язково звертають увагу і на товщину гілок: товсті гілки більш рідкі, тому крона здається більш ажурною, а це може призвести до заниження ступеня дефоліації. Як правило застосовують 10% крок втрати хвої, що відповідає певному класу дефоліації.

Оцінка дехромації. Для хвойних дерев визначається відсоток хвої зміненого кольору від загальної її кількості. Для листяних дерев визначається відсоток загальної площі дехромованого листя від всієї площі. Загальну дехромовану площу складає сума площ листя зміненого кольору і площа окремих некрозних плям на зеленому листі. Як правило, застосовують 10-кратний крок, що відповідає певному класу дехромації.

Відбір зразків. На кожному ППС для хімічного аналізу відбираються зразки із наступних компонентів флори: хвої (листя), мохів, лишайників, кори, лубу деревини, трав'яного покриву, підстилки і ґрунту за методиками відбору проб, що визначені для кожного компоненту фітоценозу.

Вивчення нагромадження забруднюючих речовин в структурних компонентах лісових екосистем. Вивчення нагромадження фітотоксикантів (найбільш шкідливих для рослин інгредієнтів) проводиться у відібраних зразках хвої, листя, кори, лишайниках і травах.

Нагромадження забруднювачів в підстилці і ґрунті. Суттєву різницю складає кількість нагромаджених забруднювачів у верхньому підстилаючому горизонті ґрунту лісових екосистем та у підстилці. За загальноприйнятими методами визначаються такі показники для ґрунту: рН водне і сольове, вміст гумусу, вміст азоту; для підстилки визначають: рН водне, зольність, вміст органічної речовини і азоту.

Зауважимо, що основними критеріями для оцінки стану та забруднення ґрунтів є ГДК хімічних речовин у ґрунтах, до категорії забруднених також належать ґрунти, в яких кількість забруднюючих речовин знаходиться на рівні і вище ГДК, також враховують клас шкідливості хімічних речовин. Найбільша ефективність досягається при контролі за сукупністю показників, які сумують можливу антропогенну дію.

Хімічний склад атмосферних опадів. Таке дослідженні є важливим індикатором оцінки аеротехногенного забруднення навколишнього середовища. Пункти відбору проб атмосферних опадів розміщуються відповідно до ППС та попередньо встановлених зон забруднення. Відбір проб снігу проводиться, як в день його випадання, так і через 15-20 днів, як під наметом деревостану, так і на відкритому місці. Аналіз проб проводиться не пізніше 10 днів після їх доставки в лабораторію. В пробах опадів визначаються основні токсичні елементи та сухий залишок.

Поліелементний аналіз зразків. Такі дослідження складались з попередньої аналітичної обробки зразків ґрунту, виконання ґрунтової витяжки, виготовлення хіміко-аналітичних зразків снігової води, визначення вмісту дрібнозему у сніговій воді та аналітичного визначення вмісту хімічних елементів (за допомогою атомно-емісійної спектроскопії) та розрахунку концентрації речовини при фізико-хімічних вимірюваннях.

Виділення зон пошкодження лісів. Такі зони пошкодження лісів виділяються на основі встановлених ступеня пошкодження деревостанів тих чи інших порід, з наступним нанесенням їх значень на карту і розміщення ізоліній методом інтерполяції Ступінь пошкодження деревостанів промисловими викидами характеризується індексом стану, який визначається як середньозважена величина індексів пошкодження всіх дерев на ППС. Для картування використовуються також показники дехромації та дефоліації лісів.

2.3 Оцінка техногенного впливу на стан природних екосистем

2.3.1 Оцінка стану лісових насаджень на території досліджень

Для досліджень лісових насаджень на території Надвірнянщини фахівцями УкрНДІгірліс були закладені ППС по круговій схемі навколо Надвірнянського нафтопереробного заводу, на території держлісгоспу. Характеристика лісових насаджень на ППС, що входили до території Надвірнянського держлісгоспу (Надвірнянське лісництво та інші) наведені у таблиці 2.1

Таблиця 2.1 - Характеристика стану лісових насаджень на ППС Надвірнянського держлісгоспу

За результатами досліджень пошкодження листогризучими шкідниками складають в межах 25-40%, Дефоліація та дехромація крон відповідно - 34-59% та 19-38%. Середній клас пошкоджень - 2,5. Санітарний стан насаджень незадовільний та критичний. Стовбури та гілки дерев бука пошкоджені некрозно-раковою хворобою, а дерева ялиці - поперечним раком стовбура. Під наметом деревостанів успішно відбувається відновлення корінних порід бука і ялиці.

Найбільші показники дефоліації і дехромації дуба зафіксовані навколо Надвірнянського нафтопереробного заводу (аналогічні дослідження проводились і навколо найбільших промислових центрів області - Калуського концерну “Оріана” та Бурштинської ТЕС). В букових лісах такої закономірності не спостерігалось. Навколо Надвірної ліси дефолійовані дуже нерівномірно, що викликано в основному більш широким представництвом різних деревних видів. Зокрема ялиця і бук мають значно меншу дефоліацію. Зазначимо, що середній рівень дефоліації по Івано-Франківській області складає 22%.

Найбільші показники дехромації навколо Надвірної спостерігаються безпосередньо біля джерел викидів та в північно-західному напрямку.

Клас пошкодження деревних насаджень є сумарним показником і його величина відповідає значенням дефоліації та дехромації. Середні значення класів пошкодження спостерігаються на території Надвірнянського держлісгоспу.

2.3.2 Оцінка техногенного впливу на хімізм ґрунтів природних екосистем

Щоб оцінити інтенсивність техногенного впливу на природні екосистеми лісових насаджень були відібрані зразки ґрунту на вміст важких металів, що є найважливішими індикаторами надходжень токсикантів антропогенного походження. Вміст важких металів в ґрунтах наведено в таблиці 2.2.

Аналіз отриманих результатів свідчить, що перевищення фонового регіонального рівня вмісту індикаторів забруднення спостерігається практично по всіх хімічних елементах. Виняток складають тільки бор, барій, магній та молібден. Найбільш чітке (аномальне) перевищення відмічено по концентраціях у ґрунті кадмію, церію, кобальту, міді, заліза, лантану, марганцю, нікелю, свинцю, стронцію, титану та ванадію.

Тобто, для підприємств нафтопереробної промисловості (Надвірна) в умовах нашого регіону характерними є найвищі рівні забруднення довкілля кадмієм, нікелем, свинцем та стронцієм, для порівняння, наприклад, на території навколо теплоелектростанцій характерними є найвищі показники по міді. При цьому, концентрація кадмію перевищує відповідний кларк для осадових порід в 5-10 разів для всієї області. Перевищення ГДК спостерігається по хрому для всього регіону, а по свинцю - для району Надвірної. Зазначимо також, що достовірне перевищення над регіональним в ґрунтах таких природних металів, як кальцій, залізо і марганець, тоді як вміст алюмінію практично не змінюється навколо промислового центру.

Таблиця 2.2 - Вміст важких металів в ґрунтах біля м. Надвірна, мкг/г

2.3.3 Оцінка техногенного впливу на хімізм деревних рослин та міграцію в них важких металів

Щоб оцінити рівень забруднення живих організмів було проведено поліелементний аналіз на вміст хімічних елементів таких зразків органіки: підстилки, трави, кори та листя (хвої) лісових насаджень. Характеристика вмісту хімічних елементів у лісовій підстилці на ППС, що досліджувались у Надвірнянському районі наведена у таблиці 2.3.

В порівнянні з ґрунтом в підстилці відбувається зменшення кількості визначених елементів - не встановлено наявності церію, лантану та ванадію, але зате виявилось срібло. Ймовірно, підстилка не затримує перші хімічні елементи в собі, а якщо і затримує, то в дуже незначних кількостях. Серед інших характеристик слід відмітити велике значення коефіцієнту варіації, тобто практично всі елементи можуть утворювати на території досліджень аномальні поля концентрації. А такі елементи, як бор, мідь, молібден, свинець, і цинк характеризуються рівномірним розподілом по території.

Таблиця 2.3 - Параметри вмісту хімічних елементів в підстилці

Потрібно зазначити, що крім алюмінію, кобальту та молібдену встановлено значне перевищення концентрацій хімічних елементів в підстилці над ґрунтом.. Так, для кальцію воно складає 100, для нікелю і магнію - 80, для титану - 40, для кадмію, хрому, стронцію і міді - близько 10 і т.д. Тобто, біля такого великого промислового агломерату, як нафтопереробний завод відбувається накопичення хімічних елементів антропогенного походження.

Стосовно вмісту свинцю в лісовій підстилці: явним лідером серед забруднювачів є Надвірнянський нафтопереробний завод. Навколо нього концентрація свинцю в лісовій підстилці рівномірно розподілена в межах 16 мкг/г (при діапазоні від 0 до 22 мкг/г), і це є досить високий показник. Фоновий рівень свинцю в лісах Івано-Франківської області досягає 3 мкг/г.

Найбільший вміст цинку в підстилці спостерігається біля Надвірнянського НПЗ - він перевищує 51 мкг/г. Фоновий рівень Zn в лісах області складає 12 мкг/г.

По вмісту хрому в лісовій підстилці поблизу Надвірнянського нафтопереробного заводу показник трохи перевищує 2-3 мкг/г. Фоновий рівень хрому в лісах області складає 1,5 мкг/г.

Отже, узагальнюючи показники вмісту важких металів в лісовій підстилці, очевидно, що навколо великих промпідприємств по всіх основних токсикантах спостерігається значне перевищення фонового рівня.

Однією з характеристик забруднення антропогенного походження є вміст хімічних елементів у травах, для дослідження була обрана осока волосиста. Параметри вмісту хімічних елементів у цьому виді трав наведені у таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 - Параметри вмісту хімічних елементів в осоці волосистій

Достовірно встановлено, що осока волосиста характеризується значно меншим вмістом металів антропогенного походження порівняно з підстилкою. А окремі метали взагалі не фіксуються: хром, молібден, нікель. З основних токсикантів найчастіше зустрічається мідь, свинець, стронцій і титан. Значно рідше кадмій, а в окремих випадках - ванадій, кобальт і цинк. Враховуючи перевищення концентрацій стронцію та цинку над підстилкою, а також появу в складі осоки волосистої ванадію можна зробити попередній висновок, що ця рослина в умовах нашого регіону має властивість накопичувати згадані хімічні елементи в своїй біомасі.

Аналіз просторового розподілу показує приуроченість високих концентрацій міді, ванадію і стронцію в цій рослині до Надвірнянського нафтопереробного заводу.

Проаналізовані зразки іншого представника трав'янистих рослин (папороть) повторюють ситуацію з вмістом металів антропогенного походження. Але папороть не виступає таким інтенсивним накопичувачем Sr, Zn, V, як осока.

Таблиця 2.5 - Параметри вмісту хімічних елементів в корі дуба

Для аналізу техногенного впливу на хімізм деревних рослин проведено поліелементний аналіз кори та листя (хвої) дерев. Так як більшу половину закладених лісів становлять деревні насадження дуба, то існуючу ситуацію найкраще розглянути на прикладі цього виду лісів. Характеристику вмісту хімічних елементів в корі дуба в регіоні наведено в таблиці 2.5.

Кора дерев є відмерлою органічною біомасою дерев і вона виступає в якості “депо” тих хімічних елементів, які проходять через дерево. Тому, не дивно, що концентрації металів антропогенного походження в ній значно вищі, ніж у трав'яному покриві, за винятком біогенних елементів - алюмінію та магнію. По окремим елементам кора навіть більше забруднена, ніж підстилка: по кобальту, нікелю, свинцю, і особливо - по стронцію, ванадію та цинку. Вміст цинку в корі дуба є максимальним для всіх видів зразків, але при цьому зустрічається цей елемент приблизно в 25% випадках.

Вміст міді в корі дуба навколо Надвірнянського нафтопереробного заводу визначається в діапазоні значень 7-32 мкг/г. Найвищі рівні відмічені на відстані 10 км від заводу в напрямку, що відповідає переважаючому вітру. Вміст свинцю в корі дуба поблизу Надвірнянського нафтопереробного заводу має діапазон значень від 0-18 мкг/г, хоча на всій території досліджень в межах Івано-Франківської області цей показник досягає 70 мкг/г.

Вміст стронцію в корі дуба має діапазон значень 5-295 мкг/г, а аномальні поля забруднення навколо Надвірної відсутні, концентрація досягає 5-78 мкг/г.

Що стосується концентрації основних токсикантів в листках дуба, то хоча вони і мають окремі аномальні поля концентрацій (цинк, свинець, мідь, кадмій), але в загальному є дуже близькими до фонових рівнів.

2.3.4 Оцінка забруднення мохів на території досліджень

В останні десятиріччя, в зв'язку з оцінкою забруднення навколишнього природного середовища, особливу увагу привертає дослідження елементного складу мохів на вміст важких металів. З метою екологічної оцінки стану забруднення довкілля відбиралися та аналізувались на вміст важких металів зразки зростаючих видів мохів в різних структурних елементах лісових екосистем поблизу промислових об'єктів. Вміст важких металів в мохах поблизу Надвірнянського нафтопереробного заводу наведено в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Вміст важких металів в мохах поблизу Надвірнянського НПЗ

Концентрації кадмію в мохах на пунктах спостережень коливаються в межах 0,43-2,43 мкг/г сухої речовини. Вважається, що природні (фонові) концентрації кадмію в квіткових рослинах, мохах та лишайниках не перевищують 1,0 мкг/г сухої речовини, проте, за більш новими даними, фонові концентрації Cd в мохах коливаються на рівні 0,2-0,4 мкг/г. За результатами досліджень О.Б.Блюма (неопубліковані дані) вміст кадмію в мохах на території Українського Полісся коливається: в Чернігівській області в межах 0,08-0,025 мкг/г, в Рівненській області - в межах 0,13-0,29 мкг/г, в Житомирській області - в межах 0,10-0,32 мкг/г та в Київській області - в межах 0,15-0,42 мкг/г.

Виходячи з цього та з даних таблиці 2.6, бачимо що майже скрізь ці концентрації перевищуються. Такі підвищення концентрації цього металу можуть бути пов'язані, з його потраплянням до атмосферного повітря при згорянні вугілля, спалюванні сміття (штучних волокон). Кадмій також потрапляє в атмосферу при спрацюванні шин автомобілів.

Концентрації хрому в мохах на ППС коливалися в межах 1,9-14,9 мкг/г сухої речовини. Фонові рівні вмісту хрому в мохах для незабруднених територій становлять менше 1 мкг/г. За результатами досліджень О.Б.Блюма (неопубліковані дані) вміст хрому в мохах на території Українського Полісся коливається: в Чернігівській області в межах 0,4-2,7 мкг/г, в Рівненській області - в межах 1,6-7,8 мкг/г, в Житомирській області - в межах 0,7-6,4 мкг/г та в Київській області - в межах 1,7-7,1 мкг/г.

Порівнюючи концентрації хрому, виявлені в зразках мохів, відібраних на моніторинговій мережі, з вищенаведеним фоновим рівнем, можна констатувати, що на всіх ППС вони його перевищують. Особливо високі концентрації хрому спостерігались в зразках мохів, відібраних в районі впливу Надвірнянського НПЗ.

Основними джерелами надходження хрому в атмосферне повітря в області є різні виробництва місцевої промисловості, зокрема ті, що пов'язані з виготовленням хромованих виробів. Хром потрапляє в атмосферу також при згоранні кам'яного вугілля, особливо там, де очисн...