Екологічна структура рослинних угруповань Криворізького урбопромислового комплексу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Екологічна структура рослинних угруповань Криворізького урбопромислового комплексу

І.О. Комарова*, Е.О. Євтушенко

Криворізький державний педагогічний університет, м. Кривий Ріг, Україна

Анотація

екологічний рослинне угруповання криворізький урбопромисловий комплекс

У складі рослинних угруповань дослідних ділянок виявлено 74 види, що належать до 63 родів і 22 родин. Найбільш часто зустрічаються представники таких родин, як Asteraceae, Fabaceae, Brassicaceae, Poaceae, Rosaceae, Apiaceae, Plantaginaceae, Salicaceae.

Екологічний аналіз рослинних угруповань за принципами, розробленими О.Л.Бельгардом (1960) з використанням видання «Екофлора України», дозволив установити, що у складі рослинних угруповань Криворізького урбопромислового комплексу переважають рудеранти (51,27% від загальної кількості видів) та степанти (21,61%). Серед життєвих форм за класифікацією Х.Раункієра (1934) найчисельнішими є гемікриптофіти (50% від загальної кількості видів) і терофіти (25,9%), фанерофітів і хамефітів -- найменша кількість по 11,4% і 12,7% відповідно. За пристосуванням до водного режиму більше ксеромезофітів (53% від загальної кількості рослин) та мезоксерофітів (29,4%), а за пристосуванням до умов освітлення і трофності ґрунту -- відповідно геліофітів (55,0%) і мезотрофів (60,6%).

Чисельність геліофітів (55,0% від загальної кількості видів) є найбільшою серед геліоморф усіх дослідних ділянок. Необхідно зауважити, що на всіх дослідних ділянках відсутні сціофіти, які потребують до 30% повного освітлення. Серед трофоморф найчисельнішими є мезотрофи (60,6% від загальної кількості видів), а мегатрофи й оліготрофи представлені в рівній кількості, а саме -- по 19%. Це свідчить про середню трофність субстратів і ґрунтів дослідних ділянок.

Установлено, що найчисельнішими екоморфами у складі фітоценозів дослідних ділянок із різним рівнем забруднення є рудеранти, гемікриптофіти, ксеромезофіти, геліофіти і мезотрофи. Стабільною присутністю в угрупуваннях вирізняються степанти, сільванти, терофіти, мезофіти, мегатрофи й оліготрофи.

Ключові слова: рослинні угруповання, техногенне забруднення, гірничо-металургійний регіон, стійкість.

Abstract

ECOLOGICAL STRUCTURE OF PLANT GROUPS OF KRYVYI RIH URBAN INDUSTRIAL COMPLEX

I. А. Komarova, E. А. Yevtushenko

KryvyiRih State Pedagogical University, KryvyiRih, Ukraine

With the help of ecological and conomorphic analysis of vegetation using the data “Ecoflora of Ukraine” according to the principles developed by O.L.Belgard (1960) found that in the plant groups of the KryvyiRih urban complex there are 91 species belonging to 77 genera and 26 families. The most common members of such families as Asteraceae, Fabaceae, Brassicaceae, Poaceae, Rosaceae, Apiaceae, Plantaginaceae, Salicaceae.

The base of plant groups of the KryvyiRih urban-industrial complex is created by ruderants (51.27% of the total number of species) and stepants (21.61%). In addition, among the life forms according to the classification K. Raunkier (1934) is dominated by hemicryptophytes (50% of the total number of species) and therophytes (25.9%). In terms of preferences for water regime, the most numerous are xeromesophytes (53% of the total number of plants) and mesoxerophytes (29.4%). The groups are dominated by heliophytes (55.0%) and mesotrophs (60.6%).

Ecological characteristics of the vegetation of research areas according to the system of ecomorphs O. L. Belgard (1950) found that the dominant position among coenomorphs belongs to ruderants (51.27% of the total number of species) and steppes (21.61%). The sites in the Metallurgical District are dominated by ruderants and steppes.

The climamorphic spectrum showed a quantitative predominance in the composition of plant groups of hemicryptophytes (50% of the total number of species) and therophytes (25.9%). In general, all areas are dominated by plants that die at the beginning of the unfavorable period to ground level or survive it exclusively in the form of seeds. This is one of the effective physiological mechanisms of preservation and increase in the number of species composition in the areas

Analysis of hygromorphic spectra revealed the dominant role of transitional forms from xerophytes to mesophytes. Xeromesophytes represent almost 53% of the total number of plants, and mesoxerophytes account for 29.4%. There are no xerophytes in plot 3.

The number of heliophytes (55.0% of the total number of species) is the largest among heliomorphs of all research sites. Among tropomorphs, the most numerous are mesotrophs (60.6% of the total number of species), megatrophs

andoligotrophs are represented in equal numbers, namely 19%. Thus, the most numerous ecomorphs in the phytocenoses of research sites with different levels of pollution are ruderants, hemicryptophytes, xeromesophytes, heliophytes and mesotrophs. Stepants, solvants, therophytes, mesophytes, megatrophs and oligotrophs have a stable presence.

Key words: plant groups, industrial pollution, mining and metallurgical region, resistance.

Вступ

Діяльність промислових підприємств призводить до деградації біогеоценотичного покриву або його докорінної трансформації [3]. Особливо негативний вплив на стан рослинногопокриву й довкілля мають гірничо-металургійні підприємства, серед яких на території міста Кривий Ріг найбільш потужними забруднювачами є п'ять гірничо-збагачувальних комбінатів (ГЗК) і металургійний комбінат «АрселорМіттал Кривий Ріг» [1].

На території комбінатів, у місцях видобутку та переробки корисних копалин, формуються техногенні ландшафти, різновидом яких є промислові ландшафти. У їхніх межах виділяються промислові майданчики, які не здатні до саморегуляції, самопідтримання та самовідтворення [1, 2, 10].

Недосконалість технологічних процесів подрібнення руди, утворення, окрім відвалів, хвостосховищ, у межах яких знаходиться близько 2,5 млрд. т шламів на площі 7,1 тис. га, призводить до різкого збільшення вмісту пилу з домішками важких металів у приземному шарі повітря проммайданчиків комбінатів і прилеглих до них селітебних територій [4].

Середньомісячні концентрації шкідливих речовин в атмосфері міста перевищують гранично допустимі концентрації (ГДК) за пилом у 2,7 рази, за двооксидом азоту -- у 2,5 рази, за фенолом -- у 2 рази, за аміаком -- у 4 рази, за формальдегідом -- у 3,8 рази [1, 7]. Загальні викиди забруднюючих речовин в атмосферу міста становлять близько 600 тис. т, серед яких 490,5 тис. т припадає на долю газоподібних речовин і 86,6 тис. т пилу. Зазначимо, що близько 7% валових викидів складають відпрацьовані гази автомобільного транспорту. За даними В. М. Артюха, найбільша інтенсивність осідання пилу (160,0 т/рік) -- у виробничій зоні промислового майданчика ПАТ «Північний гірничо- збагачувальний комбінат» (ПівнГЗК). Водночас значна кількість пилу -- близько 31 т/рік -- осідає на відстані 250 м, у санітарно-захисній зоні підприємства [1].

На території проммайданчиків комбінатів і прилеглих селітебних територій докорінно змінені всі компоненти природного середовища, формуються специфічні, збіднені та менш стійкі рослинні угруповання зі спрощеною екологічною структурою.

Зважаючи на вищезазначене, одним із завдань досліджень було з'ясування еколого-таксономічного складу рослинних угруповань проммайданчиків і селітебної території Криворізького урбопроми- слового комплексу.

Мета дослідження -- порівняльний аналіз таксономічного й екологічного складу рослинних угруповань у межах дослідних ділянок Криворізького урбопромислового комплексу.

Матеріали та методи. Вивчення рослинного покриву проводили за загальноприйнятими геоботанічними (метод пробних ділянок), екологічними (метод екоморфічного аналізу рослинності О. Л. Бельгарда, 1950) методиками. Результати опрацьовували математично. Частку видів у рослинних угрупованнях оцінювали за шкалою Браун-Бланке (1985). Назви судинних рослин наводяться за зведенням С. Л. Мосякіна та М. М. Федорончука (1999) з деякими уточненнями за С. К. Черепановим (1995). Вивчення ґрунтів проводили в попередніх дослідженнях [5, 8, 9] із застосуванням хіміко-аналітичних методів.

Результати та обговорення. Район досліджень належить до складу степової зони України, її північної степової підзониДністровсько-Дніпропетровського північно-степового краю схилово- височинної області [1, 6]. Згідно зі схемою кліматичного районування Б.П.Алісова (1969), Криворізький регіон належить до атлантико- континентальної європейської недостатньо вологої, теплої області помірної кліматичної зони. Річні показники сумарної сонячної радіації становлять 107-110 ккал/см, радіаційного балансу -- 46-49 ккал/см.

Середнє альбедо території в межах Кривого Рогу достатньо високе влітку (30%) і знижене взимку (35%). Над територією міста сформувався своєрідний мікроклімат «острова тепла». У місті тепліше на 1, 8°С. Особливо це помітно в холодний період року, що вирізняється великою кількістю опадів і туманів. Часто з низьких хмар і пило- газових викидів підприємств та автомобілів взимку утворюються смоги.

Рослинний покрив на території м. Кривий Ріг визначається наступними чинниками [6, 10]:

1) відторгненням родючих земель під гірничі відводи (копальні, кар'єри, шахти, відвали, шламосховища і т. д.);

2) порушенням природних гідрогеологічних режимів підземних і поверхневих водотоків, зневодненням великих територій, підтопленням великих площ, засоленням ґрунтів, погіршенням якості питних, ґрунтових і відкачуваних вод та ін.;

3) запиленням, загазованістю повітряного басейну та потраплянням у сферу життя людини (у води, ґрунти, повітря) шкідливих хімічних сполук важких металів, сірки, азоту, вуглеводню, оксидів заліза, кремнію та ін.

За геоботанічним районуванням України, територія Криворізького залізорудного басейну належить до Євразійської степової області,

Понтично-степової провінції, Чорноморсько-Азовської підпровінції, Бузько-Дніпровських (Криворізьких) різнотравно-злакових степів, байрачних лісів і рослинності гранітних відслонень геоботанічного округу, Софієвсько-Марганецького геоботанічного району [6].

Для дослідження було обрано 4 ділянки, які розташовані в межах проммайданчиків комбінатів і селітебної території міста.

Таблиця 1. Таксономічний склад рослинних угруповань дослідних ділянок Table 1.Taxonomic composition of plant groups of research sites

Ділянки мають наступні геоботанічні характеристики [4, 5, 7-9] (табл. 1):

Дослідна ділянка №1. Металургійний район, ПАТ «АрселорМгітал Кривий Ріг». Газон у санітарно-захисній зоні доменної печі №9. Загальне проєктивне покриття травостою -- 85%. Ґрунтовий покрив представлений техноземами з умістом гумусу -- 2,15% і рН водної витяжки -- 8,47.

Дослідна ділянка №2. Металургійний район, газон поблизу прохідної до прокатних станів ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг». Загальне проєктивне покриття травостою -- 75%. Ґрунтовий покрив представлений техноземами з такою агрохімічною характеристикою: вміст гумусу -- 2,35%; рН водної витяжки -- 8,67.

Дослідна ділянка №3. Саксаганський район, вул. Мелешкіна. Газон поблизу спортивного комплексу «Ескоріал». Загальне проєктивне покриття травостою -- 75%. Поодиноко зустрічаються сходи Ulmuspumila L. (r). Рельєф місцевості рівнинний. Ґрунтовий покрив представлений чорноземом звичайним малогумусним із такою агрохімічною характеристикою: вміст гумусу -- 2,15%; рН водної витяжки -- 8,22.

Дослідна ділянка № 4. Саксаганський район, вул. Рязанова. Газон поблизу входу до терапевтичного відділення міської лікарні № 1. Загальне проєктивне покриття травостою -- 65%. Рельєф місцевості рівнинний. По краю ценозу спостерігали парость AcernegundoL. (r),

AcertataricumL. (r).Ґрунтовий покрив представлений чорноземом звичайним малогумусниміз такою агрохімічною характеристикою: вміст гумусу -- 1,95%; рН водної витяжки -- 8,32.

Таксономічна структура відбиває умови формування рослинного покриву. У складі рослинних угруповань дослідних ділянок виявлено 74 види, що належать до 63 родів і 22 родин (табл. 1). В угрупованнях рослин переважають види родини Asteraceae: AchilleamillefoliumL., AmbrosiaartemisiifoliaL., ArtemisiaabsinthiumL., HieraciumvirosumL., SeneciovernalisL., TaraxacumofficinaleWigg.,Tripleurospermumperforatum (L.) W.D.J. Koch. Частка цих видів у загальному проєктивному покритті становить від 20% до 90%.

Високий рівень трапляння (80-100%) мають види AchilleamillefoliumL. (Asteraceae), ArtemisiaabsinthiumL. (Asteraceae), TaraxacumofficinaleWigg. (Asteraceae), Tripleurospermumperforatum(L.) W.D.J. Koch (Asteraceae), Capsella bursa-pastoris L. (Brassicaceae), Cardariadraba L. (Brassicaceae), Convolvulus arvensis L. (Convolvulaceae), Lathyrustuberosus L. (Fabaceae), Trifolium repens L. (Fabaceae), Fumariaschleicheri L. (Fumariaceae), Plantagolanceolata L. (Plantaginaceae), Elytrigiarepens L. (Poaceae), Poaangustifolia L. (Poaceae), PoabulbosaL. (Poaceae).

Склад родин, що присутні на всіх обстежених ділянках і мають найбільшу кількість видів є таким: Asteraceae, Fabaceae, Brassicaceae, Poaceae, Rosaceae, Apiaceae, Plantaginaceae, Salicaceae. Зустрічаються родини, які представлені лише одним видом, але їх незначна кількість (5 таксонів). Крім трав'янистих видів, виявлено також деревні види: ArmeniacavulgarisLam., UlmusminorMill. (Ulmaceae), Acer negundo L. (Аcerаcеае), Populusalba L. та Populusnigra L. (Salicaceae).

Як правило, вони розташовані по краю ценозу, не численні та не здійснюють значного його затінення.

Найбільш чисельні за видовим складом угрупування наступних дослідних ділянок (рис. 1): № 1 -- 38 видів (51,3% від загальної кількості видів), які належать до 35 родів (45,5%) та 16 родин (72,7%); №2 -- 34 види (45,9%), є представниками 31 роду (40,3%) та 17 родин (77,3%); №4 -- 32 види (43,2%), 30 родів (38,9%) і 14 родин (63,6%). Найменш чисельною за кількістю таксонів виявилася ділянка №3, де зафіксовано 13 видів (17,6%), які належать до 9 родів (11,7%) і 8 родин (36,3%).

Екологічна характеристика рослинності дослідних ділянок за системою екоморф О. Л. Бельгарда виявила перевагу певних екоморф та особливостей їхнього розміщення (табл. 2). Аналізуючи спектри ценоморф, зазначаємо, що панівне положення за кількістю належить рудерантам(51,27% від загальної кількості видів на ділянках) і степантам (21,61%).

Рис. 1. Узагальнений таксономічний склад рослинних угруповань дослідних ділянок Figure1. Generalized taxonomic composition of plant groupsof research sites

Таблиця 2. Порівняльна характеристика кількості та трапляння екоморф на дослідних ділянках Table2. Comparative characteristics of the number and occurrence of ecomorphs in the study areas

Порівняльний аналіз ценоморфічних спектрів дослідних ділянок виявив, що на ділянках Металургійного району (№1 та №2) також домінують рудеранти та степанти. На ділянках у Саксаганському районі (№3 та №4) спостерігається незначна кількість видів рослин, які належать до степантів (від 10% до 20%), але на ділянці №4 відсоток зазначеної групи рослин сягає 28,1%. Чисельність пратантів є найменшою серед ценоморф (від 5,9% до 13,2%). На ділянці №3 пратанти не виявлені (табл. 2).

Аналіз клімаморфічного спектра свідчить про кількісну перевагу в складі рослинних угруповань гемікриптофітів (50% від загальної кількості видів) і терофітів (25,9%), фанерофітів і хамефітів -- найменша кількість по 11,4% і 12,7% відповідно (табл. 2). Слід зауважити, що на ділянці №3 відсутні гемікриптофіти.

Аналіз спектрів гігроморф відображує панівну роль перехідних форм від ксерофітів до мезофітів. Найчисельнішими за кількістю є ксеромезофіти, які налічують майже 53% від загальної кількості рослин і мезоксерофіти, що складають 29,4% (табл. 2). На ділянці №3 відсутні такі гігроморфи, як ксерофіти, а мезофіти представлені незначною кількістю (23%).

Рівень зволоження в умовах ландшафтно-техногенних систем є вагомим фактором існування рослинності. Аналіз порівняльних екологічних спектрів рослинних угруповань дослідних ділянок показав переважання перехідних від ксерофітів до мезофітів екоморф, що зумовлено достатнім рівнем зволоження та відповідними адаптаціями до нього в рослин.

Чисельність геліофітів (55,0% від загальної кількості видів) є найбільшою серед геліоморф дослідних ділянок (табл. 2). Необхідно зазначити, що на всіх дослідних ділянках відсутні сціофіти, які потребують до 30% повного освітлення. Перевага у відповідному спектрі перехідних екоморф (сціогеліофітів 42,3%, геліосціофітів -- 2,5%) відображує екологічні умови дослідних ділянок за режимом освітлення.

Серед трофоморф найчисельнішими є мезотрофи (60,6% від загальної кількості видів). Мегатрофи й оліготрофи мають однакову частку участі -- по 19% (табл. 2), що свідчить про середню трофність субстратів і ґрунтів дослідних ділянок.

Висновки

Таксономічний склад дослідних ділянок містить 74 види, що належать до 63 родів і 22 родин. У рослинних угрупованнях переважають види родини Asteraceae: AchilleamillefoliumL., AmbrosiaartemisiifoliaL., ArtemisiaabsinthiumL., HieraciumvirosumL., SeneciovernalisL., TaraxacumofficinaleWigg.,Tripleurospermumperforatum (L.) W.D.J. Koch. Частка цих видів у загальному проєктивному покритті становить від 20% до 90%.

Найчисельнішими екоморфами у складі рослинних угруповань дослідних ділянок, розташованих у межах проммайданчиківкомпбінату і селітебних територій міста, є рудеранти, гемікриптофіти, ксеромезофіти, геліофіти і мезотрофи. Стабільною є наявність у складі рослинних угруповань степантів, сільвантів, терофітів, мезофітів, мегатрофів та оліготрофів. Розподіл видів у спектрах екоморф є подібним, що свідчить про відносно однакові умови існування рослин порівнюваних ділянок.

В умовах Криворіжжя, з переважанням у складі промислових емісій викидів підприємств гірничо-металургійного комплексу, таксономічний та екоморфічний склад є інформативним показником екологічних умов існування рослинних угруповань, а побудовані порівняльні спектри -- складовою частиною біомоніторингу стану навколишнього середовища.

References

1. Bahru, I. D., Bьous, A. M., &Vьkul, Yu.H. (2000).DosvMkompleksno! otsrnky ta kartohrafuvanrnafaktorivtekhnohennohovplyvunapryrodneseredovyshchemritKryvohoRohu ta Drnprodzerzhynska [Experience of complex esrimarion and mapprng of factors of technogerncrnfluenceri on the natural envdonment of dries of the Crooked Horn and Drnprodzerzhynskj. Kyrv: Fernks. (іпUkrainian).

2. Dobrovolskyi, Y.A. (1988). Voprosufytoyndykatsyy y monytorynhzahriaznenyiaatmosfernohovozdukha s pomoshchiudrevesnukhrastenyi [Phytoindication issues and monitoring of air pollution with the help of woody plants]. Monitoringovyieissledovaniyalesnyihekosistemstepnoyzonyi, ihohranairatsionalnoeispolzovanie [Monitoring studies of forest ecosystems of the steppe zone, their protection and rational use], 62-68. (in Russian).

3. Hlukhov, O.Z. (2008). Indykatsiiastanutekhnohennohoseredovyshchazamorfolohichnoiuminlyvistiuroslyn [An indication of the state of technogenic environment is after morphological changeability of plants]. Promyslovabotanika [Industrial botany], 8, 3-11. (in Ukrainian).

4. Hryshko, V.M., Syshchykov, D.V., &Piskova, O.M. (2012). Vazhkimetaly: nadkhodzhennia v grunty, translokatsiia u roslynakh ta ekolohichnanebezpeka [Heavy metals: entering soils, translocation in plants and ecological danger]. Donetsk: Donbas. (in Ukrainian).

5. Hryshko, V. M. (2012). Vmistriznykhzarukhomistiu form tsynku v gruntakhurbanizovanykhterytorii [A table of contents of different after mobile forms of zinc is in soils of the urbanized territories]. Biolohichnisystemy [Biological system], 4(2), 149-153. (in Ukrainian).

6. Kazakov, V. L., Paranko, I. S., Smetana, M. H., Shypunova, V. O., Kotsiuruba, V. V., &Kalinichenko, O. O. (2005). PryrodnychaheohrafiiaKryvbasu. [Natural geography of Kryvbas]. KryvyiRih: KDPU. (in Ukrainian).

7. Komarova, I.O. (2015). Osoblyvostifunktsionuvanniaroslynnohoorhanizmu v urbotekhnohenniiekosystemi (analizstanuproblemy) [Features of functioning of vegetable organism are in urbotekhnogenniyekosistemi (analysis of the state of problem)]. Pytanniabioindykatsii ta ekolohii [Issues of bioindication and ecology], 20(2), 18-29. (in Ukrainian).

8. Silich, I.O. (2015). Bufernivlastyvostigruntiv yak pokaznykzabrudnenniavazhkymymetalamyedafotopivKryvorizkoiurboekosystemy [Buffer properties of soils as an indicator of heavy metal pollution of edaphotopes of the KryvyiRih urban ecosystem]. Ahroekolohichnyizhurnal [Agroecological Journal], 4, 65-69. (in Ukrainian).

9. Silich, I.O. (2013). Vmistvazhkykhmetaliv u rekreatsiinykh ta promyslovykhzonakhKryvorizhzhia [The content of mobile forms of heavy metals in recreation edaphotops and industrial areas of

Kryvorizhya].Gruntoznavstvo [Soil Science], 14(3-4), 35-42. (in Ukrainian).

10. Yevtushenko, E. O., Shanda, V. I., Savosko, V. M., Malenko, Ya. V., Voroshylova, N.V., Hnilusha, N.V., Kachynska, V. V., Kobriushko, O.O., Komarova, I. O., Pozdnii, Ye. V., &Marchenko, S.O. (2017). Struktura ta rozvytokkulturfitotsenozivKryvorizhzhia: monohrafiia [Structure and development of cultural phytocenoses of KryvyiRih: monograph]. E. O. Yevtushenko, V. M. Savosto (ed.). KryvyiRih: Dionat. (in Ukrainian).

Размещено на Allbest.ru