Самовосстановление нарушенных фитоценозов на нефтезагрязненных участках суходолов и верховых болот
Зубайдуллин Азат Анварович
Материалом для настоящей работы послужили результаты полевых исследований, проведенных в летний сезон 1999 гг. на территории двух старейших месторождений Западной Сибири - Ватинского и Самотлорского, расположенных на территории Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа.
В задачу исследований входило изучение влияния нефтезагрязнений на состояние растительного покрова и протекания процессов естественного восстановления растительности (сукцессий), уничтоженной или нарушенной в результате разлива нефти.
В ходе исследований заложено 20 пробных площадей (10 опытных и 10 контрольных) на заранее подобранных участках суходолов и верховых болот, подвергавшихся нефтяному загрязнению, 6 из них (3 опытных и 3 контрольных) были заложены и изучены автором еще в летний сезон 1996 г . и повторно исследованы в прошедший летний сезон. На суходолах (лесной тип растительности) размер пробной площади (далее - пр. пл.) составлял 20 х 20 м , а на болотах (болотный тип растительности) - 10 х 10 м . Опытные пр. пл. закладывались непосредственно в нефтезагрязненных биотопах, параллельно им закладывались контрольные в аналогичных, но не испытавших воздействия нефтяной органики биотопах.
Нефтезагрязненные участки для закладки опытных пр. пл. были отобраны (и на суходолах и на верховых болотах) с учетом основных 3-х этапов физико-химической и биологической деградации нефтяных углеводородов, выделенных И.Г. Калачниковым (Калачников, 1987; Оборин, Калачников и др., 1988), и возможности изучения динамики самовосстановительных процессов в нарушенных фитоценозах. Все они в свое время испытали сильное нефтезагрязнение, не ниже средней степени (20-40 весовых % нефти в 20-ти сантиметровом слое почвы), а в основном сильной степени (более 40 %). По срокам загрязнения отобранные участки делились на свежие разливы (до 5 лет), давние (от 5 до 10 лет), старые (от 10 до 15 лет) очень старые (от 15 до 20 лет) и старейшие (более 20 лет). Все участки ранее не подвергались каким-либо рекультивационным мероприятиям и сохранялись до момента обследований в естественном, нетронутом состоянии.
На каждой пр. пл. проводилось геоботаническое описание в соответствии с общепринятыми методиками (Программа и методика биоценологических исследований, 1974; Титов и др., 1998), включающими характеристики условий местопроизрастания и существующей растительности по ярусам (древесно-кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый), а также производился отбор почвенных образцов для химического анализа на содержание нефтепродуктов, основных компонентов ( NH 4 , NO 2 , NO 3 , P 2 O 5 , Cl , SO 4 , органическое вещество и рН). Травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый ярусы описывались на метровых площадках, которые закладывались по диагоналям пр. пл. Для суходольных участков количество метровых площадок на каждой пр. пл. составляло 6 шт., для болотных - 4 шт.
Растительный покров на всех исследуемых участках, который определялся по контрольным пр. пл., является типичным для данных биотопов в условиях нашего региона. Так, на участках верховых болот древесно-кустарниковый ярус представлен в основном угнетенной сосной обыкновенной ( Pinus silvestris ) высотой 2- 4 м и карликовой березой ( Betula nana ) . В травяно-кустарничковом ярусе (проективное покрытие составляет от 28 до 37 %) доминируют мирт болотный (С h атае d ар h пе са li си1а t а ), багульник болотный ( L е d ит ра1и stre ), подбел (Ап dr оте d а ро lifolia .), пушица влагалищная {Е riophorum v а gi па t ит ) , клюква мелкоплодная и болотная (Охусосси s microcarpus и О. ра1и stris ), морошка ( R и b и s с h атаето r и s ), пушица ( Е riophorum russeolum ), осока топяная ( Carex limosa ) . Присутствуют голубика ( V асс inium и liginosum ), росянка круглолистпая ( Drosera rotundifolia ) и шейхцерия болотная ( Scheuchzeria ра1и stris ) и др. В моховом покрове (50-100 %) на грядах и буграх преобладают сфагнум бурый ( Sphagnum fuscum ), сфагнум магелланский ( S . magellanicum ), в мочажинах - сфагнумы балтийский и узколистный ( S . b а lti сит и S . ап gustifolium ). Встречаются другие виды сфагнумов ( S . riparium , S . majus и S . fimbriaxum )
На обследованных суходольных участках в зависимости от типа леса (сосняк багульнико-брусничный, березняки чернично- и осоково-хвощевые, осинник хвощево-зеленомошный) в древесно-кустарниковом ярусе преобладают сосна обыкновенная, березы пушистая и повислая ( B . pubesceus и B . pendula ) , осина ( Populus tremula ). Встречаются ивы ( Salix viminalis , S . bebiana и S . cinerea ) , кедр ( Pinus sibirica ), рябина ( Sorbus sibirica ), роза игольчатая ( Rosa acicularis ) и др . В травяно-кустарничковом ярусе (7-46 %) также в зависимости от типа леса доминируют багульник болотный, брусника ( V асс inium vitis idaea ) , черника ( V асс inium myrtillus ) , хвощ лесной ( Equisetum sylvaticum ), осоки топяная и пепельно-серая ( С arex cinerea ) . Встречаются седмичник европейский ( Trientalis europaea ), линнея северная ( Linnaea borealis ), ожика волосистая ( Luzula pilosa ), плаун булавовидный ( Lycopodium clavatum ), марьяник луговой ( Melampyrum pratense ) и др. разнотравье. В моховом покрове (5-19 %) преобладают зеленые мхи.
На всех обследованных нефтезагрязненных участках, как это и подтверждается данными многих исследователей нефтезагрязненных земель с подобной степенью загрязнения, исходная растительность была полностью уничтожена в результате токсичного влияния нефтяных углеводородов. Таким образом, реакция любого фитоценоза на нефтяное загрязнение нелинейна, то есть растительность реагирует на произошедшее загрязнение резко, по закону "все или ничего". Исключение составили отдельные пятна болотной растительности, сохранившиеся на буграх болотных участков (в основном по периферии разливов нефти) не загрязненных нефтью. Визуально глубина проникновения нефти внутрь почвенного профиля в среднем составила: на суходольных участках - 0,2- 0,4 м ; на болотных участках - 0,05- 0,15 м .
Самовосстановление фитоценозов на загрязненных участках протекает довольно медленно, хотя результаты анализа почвенных образцов показали заметное снижение нефтесодержания в почвах по мере увеличения срока давности разлива нефти. Так, по опытным пр. пл., заложенным на болотах, через 10-25 лет концентрация нефтепродуктов снизилась до 30-15 весовых %, а заложенным на суходолах - до 22-8 %. А поскольку, основную массу нефтепродуктов на давних и старых разливах составляют малотоксичные высокомолекулярные углеводороды и смолисто-асфальтеновых компоненты, то почвенный субстрат на них практически не токсичен для заселения его большинством видов растений. Однако, здесь основным лимитирующим фактором является низкое содержание кислорода, поступлению которого в почву препятствуют отсутствие пористости и наличие на поверхности смолисто-асфальтеновой корочки (киры).
Это положение подтверждается данными исследований. Во-первых, заселение нефтезагрязненных участков как на болотах, так и суходолах интенсивно происходит по периферии, где наличие "киров" не выражено, структура почвы сохраняет пористость. Заселение основной части участков происходит, в основном, по трещинам и нарушенностям "киров" (кстати, это также способствует заносу жизнеспособного семенного материала, который отсутствует в загрязненных почвах). Во-вторых, на всех опытных пр. пл. практически единственными растениями, обживающими территорию, являются представители семейства осоковых ( Е riophorum v а gi па t ит , Е riophorum russeolum , Carex limosa , С arex cinerea и Carex globularis ) . Причем они совсем не типичны для суходольных местообитаний, однако в условиях повышенного увлажнения встречены повсеместно. Это, по мнению автора, обусловлено внутренним строением осок (наличие воздухоносных полостей и др.), способствующим их произрастанию в условиях дефицита почвенного кислорода.
Результаты исследований показали что восстановление фитоценозов быстрее происходит на болотах и землях с избыточным увлажнением, естественных местообитаниях осоковых (процент травяного покрытия на болотных опытных пр. пл. составляет 9-18 %, на суходольных - 2-3 %). Особенно это ярко было выявлено на опытной пр. пл., заложенной на месте разлива нефти 1971г. в районе бывшей ДНС Ватинского м/р. Часть разлива, расположенная на склоне песчано-суглинистой гривы, до сих пор (прошло 28 лет!) представляет собой полностью безжизненную забитумизированную поверхность. Однако, у подножия склона, где имеется переувлажнение почвенного субстрата (с лужами) и где была заложена пр. пл., наблюдается его интенсивное заселение осокой топяной и пушицей влагалищной. Отсутствие растительности на склоновой части разлива по всей видимости обусловлена недостаточным увлажнением корнеобитаемого слоя почвы, что препятствует произрастанию на нем даже вышеупомянутых представителей осоковых.
Таким образом, проведенные исследования позволяют говорить о очень медленном темпе самовосстановления фитоценозов на нефтезагрязненных участках верховых болот и суходолов, которое растягивается на десятилетия. Причем, окончательные стадии еще не описаны для условий Западной Сибири ввиду незначительного срока давности имеющихся разливов нефти (25-30 лет). Также важным является положение о том, что первичные этапы сукцессий на нефтезагрязненых участках происходят с участием растительности, устойчивой к низкому содержанию свободного кислорода в почве. |