КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИИ ПРОЕКТИРУЕМОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «АТАРСКАЯ ЛУКА»

Автор: Бакина Елена Юрьевна,
Химико-биологический лицей, 11 класс

Научные руководители: зам. директора
по НЭР лицея, к. т. н. Макаренко
Зинаида Петровна; учитель истории
Филиппов Эдуард Владимирович;
директор лаборатории «Вятка-Энео»
Балезина Ольга Игоревна;
зав. кафедры технических дисциплин,
к. т. н. Колупаев Вячеслав Павлович

Научный консультант: сотрудник проблемной лаборатории по экологии ВГПУ,
к. б. н. Зубарева Лидия Арсентьевна

г. Киров

Введение

Особо охраняемые участки природного ландшафта – заповедники, памятники природы, природные парки, заказники – составляют природно-заповедный фонд страны. Поэтому проведение комплексной оценки состояния заповедных территорий является актуальной задачей в наши дни.

К одной из таких территорий относится проектируемый национальный парк «Атарская лука», предполагаемые границы которого захватывают смежные территории Советского, Нолинского и Лебяжского районов по обоим берегам р. Вятки от г. Советска до д. Хмелёвка Нолинского района и д. Приверх Лебяжского района.

Целью исследовательской работы являлось проведение комплексной оценки берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье Советского района Кировской области.

Задачами исследования являлись: проведение эниологических исследований, определение химического состава воды, определение биотического индекса р. Вятки, исследование луговой и лесной растительности, определение процента лишайникового покрытия и подроста сосны, вывод уравнения регрессии.

При проведении исследований были использованы следующие методики: геоботаническая, эниологическая, лихеноиндикации, экспресс-анализа, методика Вудивисса.

В работе приведены результаты химического анализа 20 проб воды из реки Вятки, родников, ручьёв, ключей, значение биотического индекса р. Вятки, указаны ассоциации луговой растительности, определена биомасса и возобновляемость лесной растительности, представлены результаты лихеноиндикационных исследований трёх боров и определён процент охвоённости подроста сосны по берегам р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье. С использованием эниологических методов исследований подтверждён принцип выбора места для постройки архитектурных памятников (церквей), определены критерии оценки чистоты воздуха на данной территории по длине ствола между мутовками.

На основе комплексной оценки рекомендуется усилить охрану уникальной территории будущего национального парка.

1. Литературный обзор

Стихийный процесс рекреационного освоения наиболее живописных и привлекательных для отдыха участков ландшафта стал приобретать массовый характер. Наиболее высоким рекреационным притяжением отличаются берега р. Вятки на протяжении от г. Советска до п. Лебяжье, особенно у бывшего с. Атары, и берега р. Немды в Советском районе. Эти тенденции, а также проблема спасения уникальных ботанико-геологических комплексов по р. Немде нашли отражение в идее организации национального природного парка "Атарская лука", проектирование которого началось в 1993 г. Его предполагаемые границы захватывают смежные территории Советского, Нолинского и Лебяжского районов по обоим берегам р. Вятки от г. Советска до д. Хмелёвка Нолинского района и д. Приверх Лебяжского района.

Территория находится в подзоне хвойно-широколиственных лесов. По метеоклиматическим условиям она благоприятна для организации летнего отдыха. Уровень загрязнения атмосферы здесь ниже в 45 раз, чем в Кирово-Чепецком районе и в 60 раз, чем в Кирове.

Это центральная, наиболее возвышенная часть основной тектонической структуры рельефа области - Вятского Увала. Здесь р. Вятка во второй раз (после Кирова) пересекает его и, огибая отдельные поднятия, делает три крутые излучины (луки) - Кукарскую, Атарскую, самую живописную, и Красносельскую. Долина реки сужается и приобретает необычный для равнины каньонообразный вид с высокими (до 60 м) крутыми берегами. Сочетание разных типов местности создаёт исключительное для равнины ландшафтное разнообразие.

Особую живописность берегам р. Вятки придают не только общие холмисто-увалистые очертания, но и развитые склоновые формы мезорельефа - оползни, осыпи, конусы выноса в устьях глубоких оврагов, обнажения коренных пород. В местах поверхностного залегания известняков развиты карстовые формы рельефа - воронки, рвы, озёра. По надпойменной террасе левого берега р. Вятки встречаются участки кварцевых песков, обладающих пьезоэлектрическим (звуковым) эффектом, проявляющемся при ходьбе по сухому песку. Наиболее крупный участок "поющих песков" находится на пляже у бывшего села Атары. Научную и познавательную ценность представляют обычные на данном отрезке р. Вятки находки ископаемых остатков млекопитающих ледниковой эпохи - именно здесь в 1966 г. был найден скелет первобытного бизона.[1].

Лесистость территории Лебяжского и Советского районов ниже среднего и составляет соответственно 24,7% и 35,4%.[2, 4].

В поймах рек и на водоразделах распространены луга, заросли кустарников, а также участки лесной растительности.

Распаханность территории Лебяжского района наибольшая среди других районов Кировской области, составляет 56,1 %. В Советском районе находится на среднем уровне и составляет 42,2 %. [3, 4].

Индекс антропогенной преобразованности ландшафтов территории Лебяжского района, рассчитанный по методике С. И. Носова и Б. И. Кочурова, максимальный по области - 521,2, а в Советском районе - 445,8.[4].

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в Лебяжском районе в 1998 году по сравнению с 1997 годом уменьшились на 0,01 т/км² и составляют 0,67, а в Советском районе наблюдалось увеличение с 1,52 до 1,56 т/км².[5], [6]. Очистные сооружения сточных вод имеются в г. Советске и отсутствуют в п. Лебяжье.[7]. Данных по химическим показателям проб воды из р. Вятки на протяжении от г. Советска до п. Лебяжье не имеется. На основании того, что территория вблизи берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье продолжает испытывать высокую антропогенную нагрузку, несмотря на то что на ней проектируется национальный парк "Атарская лука", проведение экспедиционных исследований экологического состояния данной территории является весьма актуальной задачей.

2. Методики исследования

Химический анализ проб воды проводился с использованием экспресс-методик и методик количественного химического анализа, представленных в таблице 1.

Таблица 1

Методики школьного экологического мониторинга

№ п/п	Определяемый показатель	Краткая характеристика	Литературный источник
1.Методики экспресс-анализа
1	Определение рН	С использованием прибора Алямовского	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
2	Определение окисляемости	С помощью раствора серной кислоты (1:3) и 0,01 н. Раствора перманганата калия	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
3	Определение аммония	С использованием реактива Несслера	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
4	Определение железа общего	С использованием раствора соляной кислоты (1:2), 50% раствора роданида калия и пероксида водорода	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
5	Определение нитритов	С помощью 10% раствора Грисса	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред [10]
6	Определение сульфатов	С использованием раствора соляной кислоты (1:5) и 5% раствора хлорида бария	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
7	Определение хлоридов	С помощью 10% раствора нитрата серебра	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
8	Определение фосфатов	С использованием магнезиальной смеси	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
9	Определение сероводорода	С помощью свинцовых бумажек	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].
2.Методики количественного анализа
1	Определение общей жёсткости	С помощью аммиачного буфера (рН=10), эриохрома чёрного, трилона Б (комплексон 3)	М. Э. Полеес, И. И. Душечкина Аналитическая химия, [11].
2	Определение карбонатной жёсткости	С использованием индикатора – метилового оранжевого, 0,1 н соляной кислоты	М. Э. Полеес, И. И. Душечкина Аналитическая химия, [11].
3.Методики эниологических исследований
1	Определение патогенности зоны	С использованием рамок	М.Ю. Лимонад, А.И. Цыганов Живые поля архитектуры, [9].
2	Определение глубины залегания подземных вод	С использованием рамок	М.Ю. Лимонад, А.И. Цыганов Живые поля архитектуры, [9].
4.Методика лихеноиндикации
1	Определение чистоты воздуха	С использованием расчерченных таблиц размером 1 дм^2	Э. Г. Злотников, Э. Р. Эстрин Химико-экологический анализ различных природных сред, [10].

3. Результаты эколого-этнографических исследований берегов р. Вятки на протяжении от г. Советска до п. Лебяжье Советского района Кировской области

3.1. Этнографо-эниологические исследования берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье.

Во время экспедиции проводились этнографо-эниологические исследования сохранившихся памятников архитектуры, которые подтвердили тот факт, что издревле при строительстве русских храмов использовался эффект водной аномалии, причем купол возводился на высоту, равную наибольшей глубине залегания подземных вод.

В подтверждение биолокационных исследований храма бывшего урочища Ишеть обнаружились места выхода подземных вод в виде трёх родников; под храмом на пристани Петропавловской обнаружена подземная водяная жила на глубине » 11 ¸ 12 метров, а под церковью в бывшем с. Атары обнаружена водяная линза. Подземных водных источников под храмом в с. Красное (Красный якорь) нет.

По словам местных жителей, раньше недалеко располагалась другая церковь, более старая. Возможно, нынешняя церковь была построена рядом с тем местом, где раньше располагалась древняя церковь, без определения, является ли данное место благоприятным для строительства храма или нет.

3.2. Результаты исследования химического состава проб воды природных водных объектов по маршруту экспедиции от г. Советска до п. Лебяжье.

За время экспедиции с 20 по 28 июля 2000 года отбирались для химического анализа пробы воды (всего 20 проб) из р. Вятки, родников, ручьёв, ключей В результате исследований было выявлено, что ни один из природных водных объектов не соответствует требованиям, предъявляемым к природным водным объектам, а родниковая, ключевая и артезианская вода - ГОСТу 2872-84 «Вода питьевая». В районе лесотехникума и в устье р. Пижанки (место сброса сточных вод с очистных сооружений г. Советска) наблюдалось превышение ПДК по органическим загрязнениям (окисляемость >16 мгО₂/л), сульфатам (>500 мг/л), нитритам (0,2-0,5 мг/л), железу общему (>2 мг/л), что говорит о недостаточно эффективной работе очистных сооружений г. Советска. Во всех водных объектах имеется небольшое превышение карбонатной жёсткости. В связи с повышенной температурой воды и усилением процессов брожения и гниения во всех природных водных объектах наблюдалось значительное превышение, в 2-4 раза, аммония в пробах воды.

3.3. Результаты биоиндикационных исследований природных водных объектов по маршруту экспедиции.

Во время экспедиции с 21 по 26 июля 2000 года проводилось определение беспозвоночных животных по адаптированной методике Вудивисса. Биоиндикационные исследования были проведены в 5 точках маршрута по р. Вятке, в результате чего выявили: р. Вятка от урочища Ишеть до п. Лебяжья имеет биотический индекс 5, 6 и 7 и, следовательно, является слабозагрязнённым либо, на некоторых участках, относительно чистым водным объектом.

3.4. Результаты геоботанических исследований луговой растительности берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье.

Во время экспедиции проводились геоботанические исследования луговой растительности местности. Исследования проводились в 5 точках. Выбирались площадки 2´2 м, на них отбирались растения, затем определялся их вид.

Изучение луговой растительности показало, что на исследованном отрезке р. Вятки развиты луга центральной поймы среднего и высокого уровня со злаково-разнотравными травостоями. Для среднего уровня характерны луговоовсяничники и луговотимофеечники с чиной луговой и другим мезофильным луговым разнотравьем. На высоких уровнях встречаются обыкновеннополевичники с нивяником. В ложбинах – луга с лисохвостом луговым, лабазником и кровохлёбкой. На гривах прирусловья – изреженные травостои с обилием полыни равнинной и пижмы, зарастающие ракитником русским. На песчаных пляжах – заросли белокопытника.

Для выявления степени сходства исследованных растительных сообществ результаты были подвергнуты математической обработке по коэффициентам Жаккара и Серенсена (см. табл. 2 и 3).

Коэффициенты Жаккара и Серенсена характеризуют степень сходства/различия биологического разнообразия.

коэффициент Жаккара К₁=;

коэффициент Серенсена К₂=, где

a – число видов, отмеченных на первой площадке;

b – число видов, отмеченных на второй площадке;

c – число видов, общих для обеих площадок (это не сумма a+b, а только общее число тех видов, которые отмечены на обеих площадках);

Таблица 2

Результаты математической обработки по коэффициенту Жаккара

Точки	Д. Хмелёвка	Р. Ишетка	С. Мальково	С. Атары	Ур. Ишеть
Д. Хмелёвка		8.7	10.3	7.4	7.1
Р. Ишетка			2.6	9.1	18.5
С. Мальково				10.3	8.3
С. Атары					9.1
Ур. Ишеть

Таблица 3

Результаты математической обработки по коэффициенту Серенсена

Точки	Д. Хмелёвка	Р. Ишетка	С. Мальково	С. Атары	Ур. Ишеть
Д. Хмелёвка		0.16	0.19	0.14	0.08
Р. Ишетка			0.05	0.17	0.31
С. Мальково				0.19	0.15
С. Атары					0.17
Ур. Ишеть

Из таблиц видно, что наибольшим сходством обладают следующие точки: урочище Ишеть и берег р. Ишетки, а также с. Мальково и д. Хмелёвка; с. Атары и с. Мальково. В целом же коэффициенты общности показывают на сходство, хотя и слабое, сравниваемых сред.

3.5. Результаты геоботанических исследований лесной растительности берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье

В пойме р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье леса сохранились полосами вдоль рек и небольшими участками среди полей. По древостою это преимущественно сосняки, в пойменных условиях – сосняки с дубом. Показатель санитарного состояния деревьев на обследованных участках, в основном, равен 1, то есть деревья здоровые. Наблюдается хорошая возобновляемость леса, подрост и всходы здоровые и в достаточно большом количестве.

По маршруту экспедиции в 5 точках были проведены геоботанические исследования лесной растительности по боровой террасе р. Вятки. При проведении исследований размер пробной площадки составлял 25м х 25 м. Замерялась высота и диаметр деревьев; определялся примерный их возраст, санитарное состояние; изучался процесс возобновления леса и подлесок.

Было выявлено, что доминирующей породой является сосна, в качестве примеси присутствуют ель, берёза; в районе д. Смутяки и с. Красное встречается дуб. Возобновление дуба присутствует в описании леса в окрестностях д.д. Ишеть и Смутяки. Эти два обстоятельства свидетельствуют о том, что в долине р. Вятки на изученном отрезке её течения присутствуют смешанные широколиственно-хвойные леса.

С использованием метода лихеноиндикации были проведены исследования в трех борах по маршруту экспедиции. Процент лишайникового покрытия в бору напротив д. Смутяки составляет 60-100%, в борах «Хвоинка» и напротив п. Лебяжье на здоровых соснах процент лишайникового покрытия также более 30%, то есть воздух на обследованных территориях чистый.

Напротив д. Смутяки, у бывшего села Атары и напротив пос. Лебяжье были проведены исследования подроста сосны. Наблюдался высокий процент охвоенности, хвоинки с некрозом отсутствовали, хвоинки с хлорозом встречались редко и их процент составлял 2-5% на 20% от числа подроста.

Эти результаты позволяют сделать вывод о высокой чистоте воздуха на исследованных территориях.

3.6 Математическая обработка геоботанических исследований

С использованием программы Stat, разработанной в Химико-биологическом лицее, произведён расчёт уравнения регрессии для определения корелляции между длиной ствола между мутовками подроста сосны (y) и процентом их лишайникового покрытия (x). Расчёты дали следующий результат: y=0.36x+15.49.

По данным ВГПУ, при проективном покрытии лишайниками сосны более 30% воздух на данной территории можно считать чистым. Определим по выведенному уравнению регрессии критерии оценки чистоты воздуха по длине ствола между мутовками.

x=30; y=0.36x+15.49

y=0.36*30+15.49=26.29

Таким образом, при длине ствола между мутовками более 26 см воздух на данной территории можно считать чистым.

Результаты исследований следует считать предварительными из-за небольшого количества выборок. Исследования следует продолжить в 2002 году для подтверждения или опровержения полученных результатов.

Выводы

1. Анализ литературных источников показал, что территория вблизи берегов р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье испытывает достаточно высокую антропогенную нагрузку.

2. Эниологические исследования подтвердили тот факт, что издревле при строительстве русских храмов использовался эффект водной аномалии, причём купол возводился на высоту, равную наибольшей глубине залегания подземных вод.

3. Определение химического состава воды в 20 пробах из р. Вятки, родников, ручьёв, ключей показало, что ни один из природных водных объектов не соответствует требованиям, предъявляемым к природным водным объектам, а родниковая, ключевая и артезианская вода – ГОСТу 2874-82 «Вода питьевая». В пробах воды обнаружено превышение карбонатной жёсткости, содержание аммония превышает ПДК в 2-4 раза.

4. В районе лесотехникума и в устье р. Пижанки наблюдалось превышение ПДК по органическим загрязнениям, сульфатам, нитритам, железу общему, что говорит о недостаточно эффективной работе очистных сооружений г. Советска.

5. Биотический индекс р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье равен 6-7, что соответствует слабозагрязнённому и чистому природному водному объекту.

6. Исследование луговой растительности показало, что на исследованном отрезке р. Вятки развиты луга центральной поймы среднего и высокого уровня со злаково-разнотравными травостоями.

7. Исследование лесов в пойме р. Вятки от г. Советска до п. Лебяжье показало, что леса сохранились полосами вдоль рек и небольшими участками среди полей. По древостою это преимущественно сосняки, в пойменных условиях – сосняки с дубом.

8. Мониторинговые исследования 3-х боров с использованием метода лихеноиндикации показали, что процент лишайникового покрытия составляет 60-100%, т.е. воздух на территории этих боров чистый.

9. Исследование подроста сосны в районе д. Смутяки, с. Атары, п. Лебяжье показали, что стволы подроста имеют высокий процент охвоенности, хвоинки с некрозом отсутствуют, хвоинки с хлорозом встречаются редко, в количестве 2-5% на 20% подроста.

10. По выведенному уравнению регрессии определены критерии оценки чистоты воздуха по длине ствола между мутовками.

Список литературы

1. Природа, хозяйство, экология Кировской области./ Под ред. В. И. Колчанова.– Киров: Вятка, 1996. - 592 с.

2. О состоянии окружающей природной среды Кировской области в 1993 году. Региональный доклад. – Киров, 1994. - с. 74

3. Охрана окружающей природной среды Кировской области: проблемы и перспективы./Под ред. Н. А. Буркова и В. А. Клочкова. - Киров, 1993. – с. 272

4. В. А. Клочков «Оценка эколого-хозяйственного состояния территории Кировской области». Сборник «Региональные и муниципальные проблемы природопользования» (материалы 4-ой межрегиональной научно-практической конференции, г. Кирово-Чепецка, 24-26 июля 1996 года.) – Кирово-Чепецк, 1996. – с. 48-49

5. О состоянии окружающей природной среды Кировской области в 1997 году. Региональный доклад. – Киров, 1998. - с. 13-14

6. О состоянии окружающей природной среды Кировской области в 1998 году. Региональный доклад. – Киров, 1999. - с. 10-11

7. О состоянии окружающей природной среды Кировской области в 1994 году. Региональный доклад. – Киров, 1995. - с. 42-43

8. Экология родного края /Под ред. Т. Я. Ашихминой. – Киров.: Вятка, 1996. – 720 с.

9. Лимонад М.Ю., Цыганов А.И. Живые поля архитектуры: Учебное пособие. – Обнинск: Титул, 1997, - 208 с.: ил.

10. Злотников Э. Г., Эстрин Э. Р. Химико-экологический анализ различных природных сред. 1993г.

11. Полеес М. Э., Душечкина И. И. Аналитическая химия. Москва: «Медицина» 1994г.