ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПРИДОРОЖНОЙ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАВЛОВСКОГО РАЙОНА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра биологии и экологии растений

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК

Заведующий кафедрой – канд. биол. наук,

доцент_______________М.В. Нагалевский

«____»________________________ 2015 г.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ)

РАБОТА

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПРИДОРОЖНОЙ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАВЛОВСКОГО РАЙОНА

Работу выполнила _________________________________________ К.Е. Мороз

(подпись, дата)

Факультет биологический

Специальность 020803 Биоэкология

Научный руководитель,

доцент, канд. биол. наук ____________________________________ С.А. Бергун

(подпись, дата)

Нормоконтролёр,

Преподаватель __________________________________________ А.М. Иваненко

(подпись, дата)

Краснодар 2015

РЕФЕРАТ

Дипломная работа выполнена на 61 страницах машинописного текста. Содержит введение, 4 главы, заключение с выводами, библиографический список, насчитывающий 45 литературных источников и 4 приложения. Работа проиллюстрирована 18 таблицами и 3 рисунками в тексте работы и 17 рисунками в приложении.

Ключевые слова: СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ФЛОРА, ЭКОМОРФА, ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ, ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ.

В результате проведённой работы, по данным химического анализа, изучено влияние тяжёлых металлов на растения и почвенный покров. Установлен систематический состав травянистых растений Павловского района. Выделены экоморфы и биоморфы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1 Аналитический обзор 7

1.1 Характеристика тяжёлых металлов 7

1.2 Влияние тяжёлых металлов на растения и почву 9

1.3 Растения-биоиндикаторы 12

2 Физико-географическая характеристика Павловского района 14

2.1 Климат 15

2.2 Растительный покров 16

2.3 Геология и гидрология 16

3 Материал и методы исследования 18

3.1 Объект исследования 18

3.2 Геоботанические методы 18

3.3 Экологические методы 18

3.4 Биоморфологические методы 19

3.5 Определение накопления тяжёлых металлов в тканях растений 20

4 Загрязнение тяжёлыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района 22

4.1 Систематический состав 22

4.2 Экологический анализ 23

4.3 Биоморфологический анализ 24

4.4 Фитоценотический анализ 24

4.5 Химический анализ 33

Заключение 37

Библиографический список 39

Приложение А Район исследования 42

Приложение Б Флористический список придорожной травянистой растительности Павловского района 43

Приложение В Экспериментальные площадки 47

Приложение Г Экспериментальные площадки района исследования 60

ВВЕДЕНИЕ

Одной из главных проблем современности является большое количество автотранспорта. Между городами и другими различными населёнными пунктами появляются всё новые и новые автодороги. Там, где ранее были поля, луга, леса, сейчас происходит полное изменение ландшафта, вследствие чего происходит нарушение экосистем, образование которых происходило на протяжении очень долгого времени [Лобанов, Пчелина, 2002].

С каждым днём количество автомобилей увеличивается, а ведь именно они вносят наибольший вклад в загрязнение окружающей среды и деградацию природных экосистем. Роль одного отдельно взятого транспортного средства в изменение состояния придорожной растительности незначительна. Однако, при регулярности такого воздействия, она многократно возрастает. Транспортный поток превращается в постоянно действующий источник техногенного загрязнения. Техногенное воздействие на экосистему придорожной зоны приводит к загрязнению воздушной среды, изменению физико-химических свойств почвогрунтов, загрязнению, в частности тяжёлыми металлами, что вызывает повышение их фитотоксичности, которое приводит к ухудшению условий произрастания зелёных насаждений [Ложкин, 2001].

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как многие вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно, попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд [Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю., 1987]. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, а затем по пищевой цепочке – в организм человека [Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю., 1987].

Наибольшее негативное воздействие техногенного процесса проявляется именно в придорожной зоне. Растительность этой полосы находится в угнетенном состоянии, снижается её физиологическая активность, она не может в полной мере осуществлять свои экологические функции [Немичев, Шабуров, Пашкин, 1997].

Цель работы: оценка загрязнения тяжёлыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района.

Для достижения данной цели, были поставлены следующие задачи:

1. Изучить систематический состав придорожной травянистой растительности Павловского района;

2. Провести экологический анализ видов;

3. Провести биоморфологический анализ;

4. Провести фитоценотический анализ;

5. Изучить влияние тяжёлых металлов на придорожную травянистую растительность (на примере растения-индикатора Plantago major).

1 Аналитический обзор

1.1 Характеристика тяжёлых металлов

Тяжёлые металлы – группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Термин «тяжёлые металлы» чаще всего рассматривается не с химической, а с природоохранной точки зрения. Таким, образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности. Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них – также способностью к накоплению в живых организмах [Черников, 2009].

Свинец – рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека, в том числе с выхлопными газами. Через атмосферу океан получает 20 – 30 тысяч тонн свинца в год с континентальной пылью [Черников, 2009].

Связанный с избыточной концентрацией металла в почве, избыток свинца приводит к замедлению дыхания, подавлению фотосинтеза, а также к повышенному содержанию кадмия в тканях растений, снижает поступление таких необходимых микроэлементов, как Zn, Ca, P, S. Внешние симптомы негативного действия свинца – появление темно-зелёных листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к избытку свинца неодинаковая: менее устойчивы злаки, более устойчивы бобовые [Ильин, Сысо, 2001].

Кадмий, как и прочие тяжёлые металлы, является кумулятивным ядом, то есть, он способен накапливаться в организме – период его полувыведения составляет от 10 до 35 лет. Кадмий известен как токсичный элемент, но в последнее время, в ряде экспериментов было доказано, что в низких концентрациях он может стимулировать рост некоторых организмов. Основными механизмами поступления кадмия и его соединений в организм является употребление воды (ПДК для питьевой воды составляет 0,01 мг/л), загрязнённой кадмиесодержащими отходами, а также при употреблении в пищу овощей и зерновых, произрастающих на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий [Энциклопедический словарь-справочник … , 1993]. Токсичность кадмия для растений проявляется в нарушении активности ферментов, торможении процессов фотосинтеза. В метаболизме растений выступает антогонистом для ряда важных элементов: Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P. У растений наблюдается задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев. Особо опасно употребление грибов с таких территорий, так как они, по некоторым сведениям, способны накапливать более 100 мг кадмия на 1 кг собственного веса [Алексеенко, 1987]. Главные проблемы человечества, связанные с этими элементом, обусловлены техногенным загрязнением окружающей среды и его токсичностью для живых организмов, уже при невысоких концентрациях [Ильин, Сысо, 2001].

Цинк – хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета. На воздухе тускнеет, покрываясь при этом тонкой плёнкой оксида цинка, предохраняющей его от дальнейших преобразований. Цинк участвует в ферментативных реакциях, протекающих в клетках. Растениям цинк необходим для роста и участвует в обменных процессах. Недостаток цинка в живых организмах вызывает множество заболеваний, задержку развития, снижение иммунитета. Соединения цинка высокотоксичны, особенно соединения сульфата и хлорида [Энциклопедический словарь-справочник … , 1993].

Повышенная концентрация цинка оказывает токсическое влияние на живые организмы. Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном использовании цинксодержащих удобрений и обычно приводит к хлорозу молодых листьев [Алексеенко, 1987].

1.2 Влияние тяжёлых металлов на растения и почву

Начало технической революции в середине 20 века, и в связи с этим внедрение различных технологий в разные отрасли производства, а также массовый переход на автотранспорт привели к ощутимому загрязнению окружающей среды и резкому ухудшению экологической ситуации в развитых странах. В литературе термин «тяжёлые металл» появился одновременно с проявлением токсичности некоторых металлов и выяснением их опасности для живых организмов. Но, вместе с этими металлами, в группу токсичных попали и микроэлементы необходимые для нормальной жизнедеятельности, незаменимость которых была доказана многочисленными исследованиями
[Алексеев, 1987; Минеев 1988]. Разница в терминологии связана с концентрациями металлов в природе. Если концентрация может быть токсичной, тогда эти металлы относятся к «тяжёлым», при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам [Алексеев, 1987; Ильин, 1991]. Тяжёлые металлы оказались наиболее токсичными среди многочисленных загрязнителей. Для улучшения качества жизни в ряде стран были приняты законы, направленные на очистку воды, почвы и воздуха, последовало закрытие предприятий с устаревшим оборудованием и строительство новых экологически чистых заводов. Эти меры привели к улучшению экологической ситуации [Водяницкий, 2005]. Однако, этого оказалось недостаточно. За незначительный промежуток времени был нанесён колоссальный урон экологическому состоянию биосферы, и до сих пор остаются сильно загрязнёнными некоторые регионы, возникшие в результате неразумной деятельности человека [Водяницкий, 2005]. Тяжёлые металлы негативно влияют на растения и животных, так как являются одним из самых сильных загрязнителей окружающей среды. Было установлено, что они очень хорошо поглощаются растениями, а также способны накапливаться в различных его частях (стебель, корень, лист), сохраняться там длительное время и оказывать негативное влияние на растение в целом [Ильин, Гармаш, 1981; Алексеенко, 1987; Закруткин, 1996; Добровольский, 1997; Подольский, 1999].

Влияние тяжёлых металлов на рост и развитие растений приводится в работах Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. [1987], Ильин [1991], Казина [2003]. Авторы проводили исследования на травянистых растениях, имеющих сельскохозяйственное значение. Так А.П. Виноградов [1957] отметил, что количественное содержание того или иного элемента в органах и тканях растений зависит от его содержания во внешней среде.

Загрязнение почв тяжёлыми металлами приводит к необратимым процессам деградации почвы. Практически невозможно уменьшить валовое содержание тяжёлых металлов в загрязнённых почвах, но можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений. Об этом говорится в работе Е.А. Дмитриева «Математическая статистика в почвоведении» [1972], а так же в работах В.В. Добровольского и Л.А. Гришиной [1985]. Накопление тяжёлых металлов в растениях и в почве в значительной степени зависит от рельефа местности, направления ветра, от количества транспортного потока, скорости движения, типа машин (дизельные, карбюраторные) и от того, на каком расстоянии от дороги они находятся и имеются ли защитные насаждения вдоль автомагистрали [Подольский, 1997].

По литературным данным, исследования растительного покрова вдоль автодорог показали, что более 20 % выбросов автотранспорта оседает в непосредственной близости от автодорог, причём зона наибольшего загрязнения тяжёлыми металлами занимает полосу длиной более 10 м. Более крупные частицы (от 0,1 мм до нескольких мм) оседают в непосредственной близости от автодорог [Иванов, 1989].

На участках с пониженным рельефом на расстоянии до 100 м от трассы содержание в почве тяжелых металлов несколько повышенно по сравнению с ровным участком. В чернозёме накопление тяжёлых металлов наблюдалось только в верхнем слое почвы вследствие низкого уровня их миграции [Кренделева, 1997].

Одним наиболее важным фактором являются почвенные условия. Устойчивость почв к химическому загрязнению напрямую связана с её свойствами. Плодородные почвы тяжёлого механического состава с высоким содержанием гумуса связывают, к примеру, тяжёлые металлы в менее доступную для растений форму. Нарушение окислительно-восстановительных условий и уплотнение почвы, увеличение кислотности или щёлочности приводит к возрастанию подвижности тяжёлых металлов. Макроэлементный и микроэлементный состав почвы также может менять токсичность металлов. Так например, свинц и кадмий, являются антогонистами для кальция и фосфора, при поступлении в растения [Павлова, 2000].

Важно отметить, что повышение концентрации в почве тяжёлых металлов не всегда приводит к отрицательному воздействию на придорожные экосистемы, так как некоторые из них участвуют в физиологических процессах и необходимы живым организмам. Токсичное действие этих элементов начинается только при возрастании их концентрации выше оптимальной [Ахтырцев, 1993]. Одним из основных загрязнителей почвы является свинец. При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Из почвы он попадает в растения. До тех пор, пока тяжёлые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжёлым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения [Перекалов, 2000]. Опасность загрязнения почв и растений зависит от:

– вида растений;

– форм химических соединений в почве;

– присутствия элементов, противодействующих влиянию тяжёлых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения;

– от процессов адсорбции и десорбции;

– количества допустимых форм этих металлов в почве [Иванов, 1989].

Следовательно, отрицательное влияние тяжёлых металлов зависить от их подвижности, т.е. растворимости [Фелленберг, 1997].

В результате сжигания топлива растет концентрация свинца в почве, истирание протектора шин и тормозных колодок приводит к загрязнению почвы кадмием, асбестом. Оксиды серы и азота поступают в атмосферу, образуя кислотные дожди, подкисляющие почву и растворяющие восковой защитный слой хвои и листвы [Евгеньев, Каримов, 1997]. Повышение ПДК по свинцу связанно с тем, что до настоящего времени более 50 % торговых марок бензинов содержат производные свинца, хотя планировалось отказаться от этилирования бензина ещё к 2000 году. За последние годы новые технологии по очистке топлива для автотранспорта усовершенствовались, однако почва, как органо-минеральная среда, активно удерживающая в себе загрязняющие компоненты, имеет долгий период восстановления своих свойств [Автомобильные дороги ... , 1999].

1.3 Растения-биоиндикаторы

Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определенными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определённых микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава, количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться. Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о рН почвы, степени её плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. По состоянию растения, внешнему виду его листьев и других органов, можно достаточно точно определить состав почвы и наличие в ней питательных веществ [Новиков, 1998].

Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты – виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях и не выносящие больших колебаний окружающей среды по сравнению с видами, существующими при значительных изменениях или в различных условиях окружающей среды. Численные соотношения различных видов и популяций часто служат лучшим индикатором, чем численность одного вида, так как целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий [Ковнацкий, Сурин, 1989].

Для выявления разных загрязняющих веществ используются различные виды биоиндикаторов. Так, например, для общего загрязнения – лишайники и мхи, для загрязнения тяжёлыми металлами – слива, фасоль, подорожник, диоксидом серы – люцерна, аммиаком – подсолнечник, сероводородом – шпинат и горох, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) – недотрога и др. [Криволуцкий, 1987].

На медь сильнее других растений реагирует мак, у многих растений приостанавливается рост, резко тормозиться прорастание семян, они становятся карликами. На избыток накопления цинка реагирует ярутка, у нее отмирают кончики листьев и возникают уродливые формы. Индикатором свинца может выступать смолёвка, она приобретает карликовую форму, листья становятся тёмнокрасными, цветки – мелкими. Индикаторами выхлопных газов могут быть многие растения, у них отмирают или засыхают концы листьев
[Меженский, 2000].

2 Физико-географическая характеристика Павловского района

Павловский район расположен в северной степной части Краснодарского края на Кубано-Приазовской равнине и граничит на севере с Крыловским, на востоке – с Новопокровским, на юге – с Тихорецким и Выселковским, на западе – с Брюховецким, Каневским и Ленинградским районами (рисунок 1). Район находится на расстоянии 140 км от краевого центра [Ризель, 2005].

Территория района расположена в удобном физико-географическом положении. Тесно связано со многими населёнными пунктами края и страны, шоссейными и железными дорогами краевого и федерального значения. Павловский район – единственный район Краснодарского края, через территорию которого проходят две федеральные автомобильные дороги: «Дон» (М 4), направления Москва – Новороссийск и «Кавказ» (М 29), направления Ростов – Баку [Ризель, 2005].

– граница Павловского района – трасса

Рисунок 1 – Район исследования

Павловский район расположен в северной зоне Прикубанской равнины, которая на севере сливается с южно-русскими степями, на востоке примыкает к Ставропольской возвышенности, имеет слабый уклон на запад и северо-запад в сторону Азовского моря, переходя в Приазовскую низменность. Площадь района составляет 1788,8 км2 [Ризель, 2005].

2.1 Климат

Климат района умеренно-континентальный, с неустойчивой зимой, резкими переходами от отрицательных к положительным температурам, ранняя, но холодная в первой половине весна, жаркое лето, сухая и тёплая осень. Средняя месячная температура января от 1 до минус 5 °С. Средняя месячная температура июля от 20 до 25 °С. Абсолютный минимум температур воздуха минус 35 °С, максимальная плюсовая температура воздуха иногда достигает 40 °С. Средняя годовая температура воздуха составляет от 8 до 10 °С [Ризель, 2005].

Район относится к зоне неустойчивого увлажнения. Годовое количество осадков 450 – 600 мм. Снежный покров невысок и неустойчив, но таяние снега задерживается, благодаря влиянию холодных ветров. Летом идут ливневые дожди с ветрами и грозами. Относительная влажность воздуха колеблется в пределах 70 – 90 % [Ризель, 2005].

Территория района подвергается воздействию ветров всех направлений, но преобладают западные, юго-западные, восточные и северо-восточные ветра. Два типа ветров, восточные и северо-восточные, движущиеся иногда со скоростью 15 м/с, весной и зимой приносят пыльные бури. Они поднимают высоко в небо частицы плодородного верхнего слоя почвы, выдувают и уносят семена культурных растений, и тем самым огромный урон сельскому хозяйству [Ризель, 2005].

Растительный покров

Павловский район относится к степной зоне, которая раскинулась на севере Кубанской равнины. В настоящее время в степи трудно найти дикорастущую степную растительность, она осталась в основном лишь вдоль дорог и курганов, на метровых участках под высоковольтными мачтами электролиний. Естественная растительность представлена разнотравьем. Встречается овес, шалфей, донник, щавель, тысячелистник, молочай, клевер. Местами у дорог можно обнаружить подорожник, ромашку и мак. На небольших участках растут пырей ползучий, ежевика [Ризель, 2005].

Естественных лесов район не имеет. Из древесных растений произрастают тополь канадский и тополь пирамидальный, акация белая, гледичия колючая, клён, ясень, липа, дуб, орех чёрный и грецкий. Встречаются кустарники шиповника, тёрна и скумпии. Влаголюбивая растительность приурочена к заболоченным местам: камыш, тростник, осока [Ризель, 2005].

В настоящее время вся разнотравно-ковыльная степь распахана. На хорошо обработанных землях возделывают пшеницу, ячмень, кукурузу, сахарную свёклу, сою, эфиромасличные, огородные, бахчевые и другие сельскохозяйственные культуры [Ризель, 2005].

Геология и гидрология

В геологическом отношении Павловский район относится к АзовоКубанской впадине, заполненной мощной толщей четвертичных отложений Кайнозойской эры. Четвертичные отложения представлены песочно-глинистыми осадками, которые являются надёжным основанием для фундамента низменности [Кириченко, 1953].

Почвы района довольно разнообразны и представлены четырьмя типами: чернозёмные, лугово-степные, лугово-болотные. Чернозёмы занимают обширные площади Азово-Кубанской равнины, где достигают наибольшей мощности (до 400 – 500 см). Мощность гумусового профиля составляет 190 см. Лугово-степные почвы характеризуются постепенным ослаблением тёмной окраски вглубь почвенного разреза, наличием в верхнем горизонте зернистой структуры, хорошим расчленением перегнойной части профиля степных почв. Лугово-болотные почвы – почвы с периодическим или постоянным переувлажнением. Это связано с близким к поверхности залеганием грунтовых вод. Содержат много гумуса, по цвету тёмные, под гумусовым горизонтом залегают горизонты сизого и ржавого цвета [Кириченко, 1953].

По территории Павловского района протекают реки: Сосыка, Бейсужёк и Челбас. В сильную летнюю жару русла рек часто пересыхают, зарастают тростником и осокой. Река Сосыка – левый приток реки Ея, протекает по районам Павловский и Ленинградский, имеет протяжённость 159 км. Степная река с медленным и спокойным течением, практически отсутствующим из-за зарегулированности прудами. Источниками питания реки служат атмосферные осадки (снег, дождь) и грунтовые воды. В грунтовых водах отмечено наличие сероводорода, а так же происходит заиливание дна реки. Река загрязнена и по берегам зарастает тростником. Река Бейсужёк – левый приток реки Бейсуг, имеет длину 161 км. Практически вся река и её притоки образуют звенья прудов. Мелководная, течет медленно, летом иногда пересыхает. Многоводный период её приходится с февраля по апрель. Питание атмосферное (снег, дождь) и грунтовые воды. Река Челбас – степная река, длиной 288 км. Имеет притоки: правые – Борисовка, Тихонькая; левый – Средний Челбас. Воды реки Челбас высокоминерализированные и жёсткие. На всём протяжении её имеются пруды, течение реки спокойное. Челбас является ярким примером реки, находящейся в состоянии «старения» и угасания [Ризель, 2005].

3 Материал и методы исследования

3.1 Объект исследования

Объектом нашего исследования является придорожная растительность Павловского района. Материалом для написания работы послужили гербарные образцы, полевые дневники, фотографии. Видовой состав установлен по определителям «Флора Северо-Западного Кавказа» А.С. Зернова [2006] и «Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предавказья» И.С. Косенко [1970].

3.2 Геоботанические методы

Для проведения исследования нами были выбраны четыре экспериментальные точки, на которых закладывались геоботанические площадки 1 м2 случайным способом, по методике А.Г. Воронова [1973]. Проективное обилие травостоя оценивалось глазомерным методом по шестибалльной шкале О. Друде [Нагалевский, 1987]:

Soc (socilalis) – растения смыкаются надземными частями, образуя фон;

Cop3 (copipsae) – растения встречаются очень обильно;

Cop2 – растения обильно;

Cop1 – особей довольно много;

Sp (sparsae) – растения встречаются редко;

Sol (solitore) – растения встречаются единично;

Un (unicum) – вид встречается в единственном экземпляре.

3.3 Экологические методы

Экоморфы определялись по системе, предложенной А.П. Шенниковым [1964]:

1) гигрофиты – растения влажных местообитаний, онтогенез которых проходит при благоприятных условиях водоснабжения;

2) ксерофиты – растения засушливых местообитаний, способные переносить длительную засуху;

3) психрофиты – растения влажных и холодных местообитаний севера или высокогорий;

4) криофиты – растения сухих и холодных местообитаний севера или высокогорий;

5) мезофиты – растения средних по увлажненности местообитаний, занимающие промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Каждой из этих групп свойственна та или иная степень выраженности морфологических признаков.

3.4 Биоморфологические методы

Биоморфы определялись по системе Х. Раункиера [Raunkiaer, 1934]:

1) фанерофиты – растения, у которых почки и концевые побеги, предназначенные для перенесения неблагоприятного периода, расположены высоко над землей. Этот тип разделяется на 15 подтипов и включает в себя деревья, кустарники и лианы. Подразделение на подтипы осуществляется в зависимости от размера (мега-, мезо-, микро-, нанофанерофиты), типа почек (с защищёнными и открытыми почками) и листопадности (вечнозелёные и листопадные);

2) хамефиты – растения, у которых предназначенные для перенесения неблагоприятного периода почки и концевые побеги развиваются на побегах, лежащих на поверхности земли, или расположены настолько близко к ней, что в областях, где зимой поверхность земли покрыта снегом, он закрывает их, а в теплых областях их частично закрывают отмершие части растений, лежащие на поверхности земли. Эту жизненную форму автор подразделяет на 4 подтипа: полукустарники, пассивные хамефиты, активные хамефиты и растения подушки;

3) гемикриптофиты – растения, у которых в начале неблагоприятного периода побеги отмирают до уровня почвы, поэтому в течение этого периода остаются живыми только нижние части растений, защищённые землей и отмершими листьями. Они-то и несут почки, предназначенные для образования побегов следующего сезона с листьями и цветками. Эту жизненную форму автор подразделяет на 3 подтипа: протогемикриптофиты, частично розеточные гемикриптофиты и розеточные гемикриптофиты;

4) криптофиты – растения, у которых почки или окончания побегов, предназначенные для перенесения неблагоприятного периода, расположены под поверхностью почвы или на дне водоёма. Эта жизненная форма подразделяется на 3 подтипа: геофиты (корневищные, клубневые, луковичные, корневые), гелофиты и гидрофиты;

5) терофиты – растения, переживающие неблагоприятный период исключительно в виде семян. Сюда относят однолетние травы, крайней степенью в этой категории являются вынужденные терофиты (как правило, пустынь) – эфемеры.

3.5 Определение накопления тяжёлых металлов в тканях растений

Для определения в тканях растений тяжёлых металлов нами использовался метод атомно-абсорбционной спектроскопии.

Химический анализ проводился по ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов». Метод основан на минерализации продукта способом сухого озоления и определения концентрации элемента в растворе минерализата методом пламенной атомной абсорбции.

Для определения ПДК тяжёлых металлов за основу нами был взят СанПиН 2.3.2 1078-01 и СанПиН 2.3.2.560-96.

Для атомизации элементов использовали воздушно-ацетиловое пламя. Минерализацию проб растений проводили методом сухого озоления по ГОСТ 26657-85.

Определение содержания Pb, Zn, Cd, Cr проводят в растворе золы после минерализации анализируемого материала.

Содержание тяжёлых металлов в исследуемых растительных пробах рассчитывается по формуле (1):

(1)

где х – массовая концентрация определяемого металла в растительной пробе, млн -1;

V – объем исследуемого раствора золы, см3;

А1 – концентрация металла в растворе золы, мг/дм3 (определяется по градуировочному графику);

А0 – концентрация металла в холостой пробе, мг/дм3 (определяется по градуировочному графику);

m – масса воздушно-сухой пробы растений, г;

К – коэффициент, учитывающий уменьшение массы навески растительной пробы.

4 Загрязнение тяжёлыми металлами придорожной травянистой растительности Павловского района

4.1 Систематический состав

При изучении систематического состава придорожной травянистой растительности Павловского района было выявлено 76 видов, относящихся к 60 родам и 20 семействам. Результаты проведенного анализа представлены в таблице Б.1

Таксономический анализ придорожной растительности показал, что к олиготипным относятся 12 семейств (Brassiacaceae, Plantaginaceae, Lamiaceae, Euphorbiaceae, Apiaceae, Rosaceae, Papaveraceae, Ranunculaceae, Amarantaceae, Chenopodiaceae, Polygonaceae, Urticaceae), к политипным относятся 3 семейства (Poaceae, Fabaceae, Asteraceae) и к монотипным относятся 5 семейств (Solanaceae, Boraginaceae, Сuscutaceae, Convolvulaceae, Resedaceae) (рисунок 2).

Рисунок 2 – Таксономический анализ придорожной травянистой растительности Павловского района

4.2 Экологический анализ

При проведении экологического анализа (таблица Б.1) было установлено, что растения в районе исследования относятся к 2 экологическим группам: мезофиты – 59 видов (Avena fatual, Dactylis glomerata, Poa pratensis, Lolium temulentum, Lolium perenne, Cynodon dactulon, Apera spica, Festuca pratense, Urtica urens, Urtica dioica и др.) и ксеромезофиты – 17 видов (Hordeum murinum, Hordeum leporinum, Echinochloa crus galli, Setaria glauca, Poa angustifolia) [Шенников 1964].

Результаты экологического анализа представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Экологический анализ придорожной травянистой растительности Павловского района

В результате экологического анализа было установлено, что на территории Павловского района преобладают растения, предпочитающие средние по увлажненности местообитания.

4.3 Биоморфологический анализ

При проведении биоморфологического анализа флоры, установили, что растения относятся к следующим биоморфологическим группам: 1) терофиты (36 видов): Avena fatual, Trifolium arvense, Capsella bursa–pastoris, Urtica dioica, Sinapis arvense и др.

2) криптофиты (геофиты) (19 видов): Elytrigia repens, Alopecurus pratensis, Rumex confertus, Lаthyrus pratеnsis, Convolvulus arvensis и др.

3) гемикриптофиты (21 вид): Cynodon dactulon, Chelidonium majus, Reseda lutea, Trifolium pretense, Echium vulgare и др.

Результаты биоморфологического анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Биоморфологическая характеристика придорожной травянистой растительности Павловского района

Жизненная форма	Количество видов	Процент от общего количества видов
Терофиты	36	47
Криптофиты (геофиты)	19	25
Гемикриптофиты	21	28
Всего	76	100

В результате биоморфологического анализа было установлено, что в изучаемой флоре преобладают терофиты – 47 %, также встречаются криптофиты (геофиты) – 25 % и гемикриптофиты – 28 %.

4.4 Фитоценотический анализ

Исследование проводили на четырех выбранных экспериментальных площадках, которые находятся в различных точках Павловского района (рисунок А.1).

Экспериментальная площадка № 1 «Контроль».

Данный участок является контрольной точкой и располагается в 20 км от ст. Павловской и трасс с интенсивным транспортным движением (5 км). Для проведения исследования нами была выбрана площадка, площадью 100 м2, на которой произвольным способом были заложены геоботанические площадки. На данном участке были выделены следующие ассоциации:

1. Лебедово-пырейная ассоциация (рисунок В.1). Рельеф равнинный, почвы – чернозём. Доминантом является пырей ползучий, содоминантом – лебеда раскидистая, так же встречается горец птичий. Общее проективное покрытие составляет 76 %. На долю пырея приходится 51 %, на долю лебеды – 15 %, горец занимает 10 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Структура лебедово-пырейной ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Atriplex patula	1	50 – 100	Сор1
Elytrigia repens	2	30 – 60	Сор2
Poligonum aviculare	3	15 – 25	Sp

2. Донниково-тысячелистниковая ассоциация (рисунок В.2). Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминантом является тысячелистник обыкновенный, содоминант – донник лекарственный, встречается вика мышиный горошек, горец птичий, пырей ползучий. Общее проективное покрытие составляет 71 %, на долю тысячелистника приходится – 44 %, на долю донника – 23 %, вика мышиный горошек занимает – 6 %, горец птичий –4 %, пырей – 3 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Структура донниково-тысячелистниковой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Melilotus officinalis	2	70 – 90	Сор1
Achillea millefolium	3	20 – 40	Сор2
Vicia cracca	1	80 – 100	Sp
Poligonum aviculare	3	15 – 25	Sol
Elytrigia repens	2	30 – 60	Sol

3. Тысячелистниковоклеверная ассоциация (рисунок В.3).

Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминант – клевер луговой, содоминантом – тысячелистник обыкновенный, встречаются – подорожник большой, мятлик луговой, пырей ползучий. Общее проективное покрытие составляет 72 %. На долю клевера приходится 39 %, на долю тысячелистника – 21 %, подорожник занимает 7 %, мятлик – 3 %, пырей – 2 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 4.

Таблица 4 – Структура тысячелистниково-клеверной ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Achillea millefolium	1	20 – 30	Cop1
Trifolium ptatense	2	15 – 25	Cop2
Plantago major	2	20 – 50	Sp
Poa pratensis	3	40 – 60	Sol
Elytrigia repens	3	30 – 60	Sol

Экспериментальная площадка № 2 «Трасса М 4».

Данный участок находится вблизи от федеральной трассы М 4 ДОН. На его территории была выбрана площадка, площадью 80 м2, на которой нами были заложены геоботанические площадки произвольным способом. На данном участке были выделены следующие ассоциации:

1. Горцево-цикориевая ассоциация (рисунок В.4). Рельеф равнинный, почвы – чернозёмы. Доминантом является цикорий обыкновенный, содоминантом является горец птичий, встречаются вика мышиный горошек, подорожник большой, синяк обыкновенный, одуванчик лекарственный. Общее проективное покрытие составляет 64 %, на долю цикория приходится 29 %, на долю гореца – 18 %, вика занимает 8 %, подорожник – 5 %, одуванчик – 4 %, синяк встречается в единичном экземпляре.

Структура ассоциации представлена в таблице 5.

Таблица 5 – Структура горцево-цикориевой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота	Обилие по Друде
Cichorium inthybus	1	60 – 100	Сор3
Poligonum aviculare	3	15 – 25	Сор2
Vicia cracca	1	80 – 100	Сop1
Plantago major	2	20 – 50	Sp
Echium vulgare	1	70 – 90	Un
Taraxacum officinale	2	20 – 30	Sol

2. Клеверо-репейниковая ассоциация (рисунок В.5). Рельеф равнинный, почвы – чернозём. Доминантом является репейник аптечный, содоминантом – клевер полевой, встречаются одуванчик лекарственный, мятлик луговой, пастушья сумка обыкновенная, крапива двудомная. Общее проективное покрытие составляет 71 %, на долю репейника приходится 30 %, на долю клевера приходится 17 %, одуванчик занимает 5 %, мятлик – 6 %, пастушья сумка – 7 %, крапива – 7 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 6.

Таблица 6 – Структура клеверо-репейниковая ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Trifolium campestre	2	15 – 30	Сор2
Agrimonia eupatoria	1	50 – 90	Сор3
Продолжение таблицы 6
Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Taraxacum officinale	2	20 – 30	Sp
Poa pratensis	2	40 – 60	Sp
Capsella bursa-pastoris	1	50 – 60	Sp
Urtica dioica	1	80 – 100	Sp

3. Разнотравно-цикориевая ассоциация (рисунок В.6). Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминантом является цикорий обыкновенный, содоминантом является одуванчик лекарственный, встречаются подорожник большой, горец птичий, вика мышиный горошек. Общее проективное покрытие – 77 %, на долю цикория приходится 37 %, на долю одуванчика – 20 %, подорожник занимает 4 %, горец – 13 %, вика – 3 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 7.

Таблица 7 – Структура разнотравно-цикориевой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Taraxacum officinale	2	10 – 30	Cop2
Cichorium intybus	1	60 – 100	Cop3
Plantago major	2	20 – 50	Sp
Poligonum aviculare	3	15 – 25	Cop1
Vicia cracca	1	80 – 100	Sp

4. Крапиво-пырейная ассоциация (рисунок В.7). Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминантом является пырей ползучий, содоминантом – крапива двудомная, встречается подорожник большой, тысячелистник обыкновенный. Общее проективное покрытие составляет 75 %, на долю пырея приходится 41 %, на долю крапивы – 24 %, подорожник занимает 5 %, тысячелистник – 5 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 8.

Таблица 8 – Структура крапиво-пырейной ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Urtiсa dioica	1	70 – 100	Cop1
Elytrigia repens	2	50 – 80	Cop3
Plantago major	2	20 – 50	Sp
Achillea millefolium	1	20 – 30	Sp

Экспериментальная площадка № 3 «Трасса М 29».

Данный участок находится вблизи федеральной трассы М 29 Кавказ. На его территории была выбрана площадка, площадью 90 м2, на которой нами были заложены геоботанические площадки случайным способом. На данном участке были выделены следующие ассоциации:

1. Чертополохово-тысячелистниковая ассоциация (рисунок В.8). Рельеф равнинный, почвы чернозёмные. Доминантом является тысячелистник обыкновенный, содоминантом – чертополох колючий, встречается осот полевой, полынь горькая. Общая площадь проективного покрытия составляет 63 %, на долю тысячелистника приходится 34 %, но долю чертополоха – 19 %, осот занимает 6 %, полынь – 4 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 9.

Таблица 9 – Структура чертополохово-тысячелистниковой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота	Обилие по Друде
Carduus acanthoides	2	40 – 80	Сор1
Achillea millefolium	3	20 – 40	Сор2
Sonchus oleraceus	2	40 – 80	Sp
Artemisia absinthium	1	60 – 100	Sp

2. Цикориево-клеверная ассоциация (рисунок В.9). Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминантом является клевер полевой, содоминантом – цикорий обыкновенный, встречаются подорожник большой, амброзия полыннолистная, бодяк полевой. Общая площадь покрытия составляет 69 %. На долю приходится клевера 39 %, на долю цикория приходится 21 %, подорожник занимает 4 %, амброзия – 4 %, бодяк – 2 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 10.

Таблица 10 – Структура цикориево-клеверной ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Cichorium inthybus	1	60 – 100	Сор1
Trifolium campestre	3	15 – 35	Сор3
Plantago major	3	20 – 50	Sol
Ambrosia artemisiifolia	2	40 – 80	Sp
Cirsium arvense	1	70 – 100	Sol

3. Пырейно-подорожниковая ассоциация (рисунок В.10).

Рельеф равнинный, почва представлена чернозёмом. Доминантом является подорожник большой, содоминантом – пырей ползучий, встречаются одуванчик лекарственный и полынь горькая. Общая площадь проективного покрытия составляет 70 %, на долю подорожника приходится 42 %, на долю пырея 23 %, одуванчик занимает 6 %, полынь – 4 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 11.

Таблица 11 – Структура пырейно-подорожниковой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Elytrigia repens	1	50 – 80	Cop2
Plantago major	2	20 – 50	Cop3
Taraxacum officinale	2	10 – 30	Sp
Artemisia absinthium	1	60 – 100	Sol

Экспериментальная площадка № 4 «Автодорога в станице Павловской».

Данный участок находится вблизи автодороги на территории ст. Павловской. На его территории была выбрана площадка, площадью 50 м2, на которой нами были заложены геоботанические площадки произвольным способом. На данном участке были выделены следующие ассоциации:

1. Злаково-разнотравная ассоциация (рисунок В.11).

Рельеф равнинный, почвы чернозём. Доминантом является подорожник ланцетолистный, содоминантом – одуванчик лекарственный, встречаются пырей ползучий, мятлик луговой, щирица белая. Общая площадь покрытия 79 %, на долю подорожника приходится 31 %, на долю одуванчика 21 %, пырей занимает 11 %, мятлик – 9 %, щирица – 7 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 12.

Таблица 12 – Структура злаково-разнотравная ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Taraxacum officinale	2	10 – 20	Сор2
Plantago lanceolata	3	15 – 30	Сор2
Elytrigia repens	1	50 – 80	Cop1
Poa pratensis	1	40 – 60	Sp
Amaranthus albus	2	30 – 50	Sp

2. Лебедово-тысячелистниковая ассоциация (рисунок В.12). Рельеф равнинный, почвы представлены чернозёмом. Доминантом является тысячелистник обыкновенный, содоминантом – лебеда раскидистая, встречаются подорожник большой, осот огородный, сурепка обыкновеная. Общее проективное покрытие составляет 59 %, на долю тысячелистника приходится 27 %, на долю лебеды – 17 %, подорожник занимает 4 %, осот – 5 %, сурепка – 6 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 13.

Таблица 13 – Структура лебедово-тысячелистниковой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Atriplex patula	2	30 – 60	Cop1
Продолжение таблицы 13
Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Achillea millefolium	3	20 – 40	Cop2
Plantago major	3	20 – 50	Sol
Sonchus oleraceus	1	40 – 80	Sp
Barbarea vulgaris	2	30 – 80	Sp

3. Люцерно-щирицевая ассоциация (рисунок В.13). Рельеф равнинный, почва – чернозём. Доминантом является щирица белая, содоминантом – люцерна хмелевидная, встречаются пастушья сумка обыкновенная, горец птичий, мятлик луговой. Общее проективное покрытие составляет 67 %, на долю щирицы приходится около 32 %, 22 % приходится на долю люцерны, пастушья сумка занимает 4 %, горец птичий – 2 %, мятлик – 7 %.

Структура ассоциации представлена в таблице 14.

Таблица 14 – Структура люцерно-щирицевой ассоциации

Название растений	Ярус	Высота, см	Обилие по Друде
Medicago lupulina	2	20 – 30	Cop2
Amaranthus albus	2	30 – 50	Cop3
Capsella bursa-pastoris	1	50 – 60	Sol
Poligonum aviculare	3	15 – 25	Sol
Poa pratensis	1	40 – 60	Sp

Всего на экспериментальных площадках нами были выделены 13 ассоциаций. В среднем проективное покрытие ассоциаций на участках вблизи автодорог составило 68 %, в контрольной точке проективное покрытие составило в среднем 73 %.

4.5 Химический анализ

Для изучения влияния тяжёлых металлов нами были выбраны точки (рисунок А.1) на четырёх различных экспериментальных площадках в Павловском районе:

1. Площадка № 1 – участок в значительном удалении от населенных пунктов и интенсивного движения (контроль, удаление 300 м).

2. Площадка № 2 – трасса М 4.

3. Площадка № 3 – трасса М 29.

4. Площадка № 4 – автодорога в станице Павловской.

Летом в естественных фитоценозах производился сбор растительного сырья (лист) Plantago major. В лабораторных условиях в данных образцах было определено содержание следующих тяжёлых металлов: Zn, Pb и Cd. Исследования проводились в 2013-2014 годах.

На экспериментальной площадке № 1 «Контроль» (рисунок Г.1) нами были взяты растительные пробы, для того, чтобы определить концентрацию тяжёлых металлов. Растительность на данном участке имела ярко-зелёную окраску, нормальные размеры листьев и стеблей.

Результаты химического анализа представлены в таблице 15.

Таблица 15 – Анализ содержания тяжёлых металлов в тканях Plantago major на участке «Контроль»

Химические элементы (мг/кг)	Период исследования	ПДК (мг/кг)
	2013	2014
Zn	4,03	3,86	10,00
Pb	2,10	1,90	6,00
Cd	0,09	0,07	1,00

По данным гигиенических требований безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов, СанПиН 2.3.2 1078-01, эти результаты находятся в пределах ПДК.

На экспериментальной площадке № 2 «Трасса М 4» (рисунок Г.2) анализ проводился в двух точках: в непосредственной близости к автодороге (10 м, участок №1), и по мере удаления от автодороги (50 м, участок № 2).

Результаты проведённого химического анализа представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Анализ содержания тяжёлых металлов в тканях Plantago major на участке «Трасса М 4»

Химические элементы (мг/кг)	2013	ПДК (мг/кг)
	Участок № 1	Участок № 2
Zn	24,30	12,13	10,00
Pb	4,35	2,88	6,00
Cd	0,43	0,16	1,00
	2014
Zn	22,89	11,70	10,00
Pb	4,09	2,30	6,00
Cd	0,37	0,11	1,00

На территории экспериментальной площадки № 3 «Трасса М 27» (рисунок Г.3), анализ проводился в двух точках: рядом с автодорогой (10 м, участок № 1), и по мере удаления от автодороги (50 м, участок № 2).

Результаты проведённого химического анализа представлены в таблице 17.

Таблица 17 – Анализ содержания тяжёлых металлов в тканях Plantago major на участке «Трасса М 29»

Химические элементы (мг/кг)	2013	ПДК (мг/кг)
	Участок № 1	Участок № 2
Zn	26,21	13,00	10,00
Pb	4,81	2,28	6,00
Cd	0,38	0,13	1,00
	2014
Zn	22,38	10,86	10,00
Pb	4,52	2,13	6,00
Cd	0,28	0,13	1,00

На территории экспериментальной площадки № 4 «Автодорога в станице Павловской» (рисунок Г.4), анализ проводился в двух точках: в непосредственной близости от автодороги (10 м, участок № 1) и по мере удаления места сбора материала от дороги (50 м, участок № 2).

Результаты проведённого химического анализа представлены в таблице 18.

Таблица 18 – Анализ содержания тяжёлых металлов в тканях Plantago major на участке «Автодорога в станице Павловской»

Химические элементы (мг/кг)	2013	ПДК (мг/кг)
	Участок № 1	Участок № 2
Zn	23,81	12,36	10,00
Pb	3,57	1,47	6,00
Cd	0,28	0,13	1,00
	2014
Zn	21,56	11,43	10,00
Pb	3,13	1,29	6,00
Cd	0,21	0,09	1,00

Анализ на содержание тяжёлых металлов в тканях листа Plantago major на трёх экспериментальных площадках, по сравнению с контрольной точкой, показал повышенное содержание тяжёлых металлов, но, по данным СанПиН 2.3.2 1078-01, результаты по содержанию Pb и Cd находятся в пределах ПДК.

Однако, содержание Zn на экспериментальных площадках № 2, № 3 и № 4 выходит за пределы ПДК. Так, на экспериментальной площадке № 2 содержание Zn превышает ПДК в 2,4 раза, на экспериментальной площадке № 3 – в 2,6 раз, а на экспериментальной площадке № 4 – в 2,3 раза. В среднем содержание Zn на экспериментальных площадках № 2, № 3 и № 4 в 6 раз выше, чем в контрольной точке и в 2,5 раза превышает значение ПДК.

На этих же площадках, на участках в непосредственной близости от автодороги наблюдалось угнетение в развитии растений такие, как небольшой рост, бледная окраска, деформация листовой пластинки. По мере удаления участков от дороги лист Plantago major имел обычные размеры, форму и яркую окраску.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам работы сделаны следующие выводы:

1. Систематический состав придорожной травянистой растительности Павловского района включает в себя 76 видов растений, относящихся к 20 семействам. Из них к политипным относятся 3 семейства: Asteraceae (16 видов), Poaceae (14 видов), Fabaceae (8 видов). К олиготипным относятся 12 семейств: Brassiacaceae (6 видов), Urticaceae (2 вида), Polygonaceae (2 вида), Chenopodiaceae (3 вида), Amarantaceae (3 вида), Ranunculaceae (3 вида), Papaveraceae (2 вида), Rosaceaе (2 вида), Euphorbiaceae (2 вида), Apiaceae (4 вида), Lamiaceae (4 вида), Plantaginaceae (2 вида). К монотипным относятся 5 семейств: Resedaceae, Boraginaceae, Solanaceae, Convolvulaceae, Cuscutaceae.

2. Выделены следующие экоморфы: мезофиты (59 видов), что составляет 78 % от общего числа видов, ксеромезофиты (17 видов), что составляет 22 % от общего числа видов.

3. Биоморфологический анализ показал, что 36 видов относится к терофитам, что составляет 47 %, 19 видов относятся к криптофитам (геофитам), что составляет 25 % и 21 вид относится к гемикриптофитам, что соответствует 28 % от общего числа видов.

4. В результате фитоценотического анализа в районе исследования нами были выделены 13 ассоциаций: одуванчиково-пырейно-подорожниковая, мятликово-тысячелистниково-клеверная, одуванчиково-горцево-цикориевая, лебедово-горцево-цикориевая, крапиво-пырейная, люцерно-щирицевая, пырейно-одуванчиково-подорожниковая, чертополохово-тысячелистниковая горошково-горцево-тысячелистниковая, горошково-горцево-цикориевая, клеверо-репейниковая, цикориево-клеверная, лебедово-тысяелистниковая.

5. Анализ на содержание тяжёлых металлов в тканях листа Plantago major на трёх экспериментальных площадках, по сравнению с контрольной точкой, показал повышенное содержание тяжёлых металлов, но, по данным СанПиН 2.3.2 1078-01, результаты по содержанию Pb и Cd находятся в пределах ПДК.

Однако, содержание Zn на экспериментальных площадках № 2, № 3 и № 4 выходит за пределы ПДК. В среднем содержание Zn на экспериментальных площадках № 2, № 3 и № 4 в 6 раз выше, чем в контрольной точке и в 2,5 раза превышает значение ПДК.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Автомобильные дороги в экологических системах (проблемы взаимодействия) / Д.Н. Кавтарадзе [и др.]. М., 1999. 240 с.

2. Алексеенко В.А., Алексеенко Л.П. Биосфера и жизнедеятельность.
М., 2002. 304 с.

3. Алексеенко Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л., 1987. 142 с.

4. Ахтырцев Б.П. Почвенный покров Среднерусского Черноземья. Воронеж, 1993. 150 с.

5. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжёлых металлов в почвах. М., 2005. 111 с.

6. Воронов А.Г. Геоботаника. М., 1973. 384 с.

7. Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. Влияние тяжёлых металлов, вносимых в почву с осадками сточных вод, на урожайность пшеницы и качество продукции. М., 1987. 172 с.

8. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2 1078-01. М., 2001. 32 с.

9. ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов». Введ. 01.01.98. М., 2010. 36 с.

10. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведение. М., 1972. 159 с.

11. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжёлых металлов и регуляторная роль почвы. М., 1997. 441 с.

12. Добровольский В.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М., 1985. 223 с.

13. Евгеньев И.В., Каримов Б.Б. Автомобильные дороги в окружающей среде. М., 1997. 285 с.

14. Ефремов А.Г. Методические указания по определению тяжёлых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М., 1992. 45 с.

15. Закруткин В.Е., Шкафенко Р.П. Особенности распределения свинца в агроладшафтах. Пущино, 1996. 300 с.

16. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. 2006. М., 664 с.

17. Иванов В.И. Экология и автомобилизация. М., 1989. 125 с.

18. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва – растение. Новосибирск, 1991. 151 с. 19. Ильин В.Б., Гармаш Г.А. Поступление тяжёлых металлов в растение при повышенном содержании в почве М., 1981. 115 с.

20. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжёлые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. СО РАН, 2001. 156 с.

21. Казина Н.М. Влияние свинца и кадмия на рост, развитие и некоторые другие физиологические процессы однолетних злаков. Уфа, 2003. 183 с. 22. Кириченко К.С. Почвы Краснодарского края. Краснодар, 1953. 200 с.

23. Ковнацкий Е.Ф., Сурин В.А. Загрязнение растений в техногенном ландшафте и использование их в качестве индикаторов состояния природной среды. М., 1989. 124 с.

24. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М., 1970. 613 с. 25. Кренделева Т.Е. Флуоресцентные методы контроля физиологического состояния зелёных насаждений. М., 1997. 176 с.

26. Криволуцкий Д.А. Биоиндикация и экологическое нормирование. Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. М., 1987. 110 с.

27. Лобанов А.И., Пчелина И.А. Экологические проблемы городов Краснодарского края. Краснодар, 2002. 64 с. 28. Ложкин В.Н. Загрязнение атмосферы автомобильным транспортом: справочно-методическое пособие. СПб., 2001. 57 с. 29. Меженский В.Н. Растения-индикаторы. Донецк, 2000. 80 с.

30. Нагалевский В.Я. Учебная практика по систематике растений с основами геоботаники. Краснодар, 1987. 31 с. 31. Немчинов М.В., Шабуров С.С., Пашкин В.К. Экологические проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог. М., 1997. 209 с.

32. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., 1998. 242 с.

33. Павлова Е.И. Экология и транспорт. М., 2000. 248 с. 34. Перекалов В.С. Эксплуатация автомобильных двигателей в городском цикле движения. СПб., 2000. 250 с.

35. Подольский В.П. Дорожная экология. М., 1997. 186 с.

36. Подольский В.П. Автотранспортное загрязнение придорожной территории. М., 1999. 125 с.

37. Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов: СанПиН 2.3.2.560-96. М., 1997. 270 с.

38. Ризель П.Ф. Природа и экономика Павловского района. Павловская, 2005. 150 с.

39. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М., 1997. 232 с.

40. Черников В.А., Соколов О.А. Экологически безопасная продукция. М., 2009. 154 с.

41. Шенников А.П. Введение в геоботанику. Л., 1964. 212 с.

42. Энциклопедический словарь-справочник. Окружающая среда. М., 1993. 504 с.

43. Raunkiaer Ch. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford, 1934. 632 p.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Район исследования

1 – площадка № 1 – проселочная дорога в значительном удалении от населенных пунктов и интенсивного движения (контроль); 2 – площадка № 2 – трасса М 4; 3 – площадка № 3 – трасса М 29; 4 – площадка № 4 – автодорога в станице Павловской

Рисунок А.1 – Расположение экспериментальных площадок в районе исследования

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Флористический список придорожной травянистой растительности Павловского района

Таблица Б.1 – Таксономический и экологический анализ придорожной травянистой растительности Павловского района.

№ п/п	Семейство	Представители	Экоморфа
1	Amarantaceae (Амарантовые)	Amaranthus albus L. (Щирица белая)	М
2		Amaranthus deflexus L. (Щирица согнутая)	М
3		Amaranthus retroflexus L. (Щирица запрокинутая)	М
4	Apiaceae (Сельдерейные)	Daucus carota L. (Морковь дикая)	М
5		Eryngium campestre L. (Синеголовник полевой)	К-м
6		Seseli annuum L. (Жабрица однолетняя)	М
7		Achillea millefolium L. (Тысячелистник обыкновенный)	М
8		Achillea nobilis L. (Тысячелистник благородный)	М
9		Ambrosia artemisiifolia L. (Амброзия полыннолистная)	М
10		Anthemis arvensis L. (Пупавка полевая)	К-м
11		Artemisia absinthium L. (Полынь горькая)	К-м
12	Asteraceae (Астровые)	Carduus acanthoides L. (Чертополох колючий)	М
13		Cichorium inthybus L. (Цикорий обыкновенный)	К-м
14		Centaurea cyanus L. (Василёк синий)	К-м
15		Cirsium arvense L. (Бодяк полевой)	К-м
16		Cirsium vulgare (Savi ) Ten. (Бодяк обыкновенный)	К-м
17		Matricaria recutita L. (Ромашка аптечная)	М
18		Sonchus arvensis L. (Осот полевой)	М
19		Sonchus oleraceus L. (Осот огородный)	М
20		Taraxacum officinale Wigg. (Одуванчик лекарственный)	М
21		Tragopogon dubius Scop. (Козлобородник сомнительный)	К-м
Продолжение таблицы А.1
№ п/п	Семейство	Представители	Экоморфа
22	Asteraceae (Астровые)	Tussilago farfara L. (Мать-мачеха обыкновенная)	М
23	Boraginaceae (Бурачниковые)	Echium vulgare L. (Синяк обыкновенный)	М
24	Brassiacaceae (Капустные)	Alyssum arvense L. (Бурачок полевой)	К-м
25		Barbarea vulgaris R. Br. (Сурепка обыкновенная)	М
26		Capsella bursa-pastoris L. (Пастушья сумка обыкновенная)	М
27		Erysimum repandum L. (Желтушник выгрезенный)	М
28		Sinapis arvense L. (Горчица полевая)	М
29		Thlaspi arvense L. (Ярутка полевая)	М
30	Chenopodiaceae (Маревые)	Atriplex patula L. (Лебеда раскидистая)	М
31		Atriplex tatarica L .(Лебеда татарская)	М
32		Chenopodium album L. (Марь белая)	М
33	Convolvulaceae (Вьюнковые)	Convolvulus arvensis L. (Вьюнок полевой)	М
34	Сuscutaceae (Повиликовые)	Cuscuta campestris Juncker. (Повилика полевая)	М
35	Euphorbiaceae (Молочайные)	Euphorbia falcata L. (Молочай серповидный)	М
36		Euphorbia waldsteinii Sojak. (Молочай лозный)	М
37	Fabaceae (Бобовые)	Lаthyrus pratеnsis L. (Чина луговая)	М
38		Medicago falcate L. (Люцерна серповидная)	М
39		Medicago lupulina L. (Люцерна хмелевидная)	М
40		Melilotus officinalis L. (Донник лекарственный)	М
41		Trifolium campestre Schreb. (Клевер полевой)	М
42		Trifolium pratense L. (Клевер луговой)	М
43		Trifolium repens L. (Клевер ползучий)	М
44		Vicia cracca L. (Вика мышиный горошек)	М
Продолжение таблицы А.1
№ п/п	Семейство	Представители	Экоморфа
45	Lamiaceae (Яснотковые)	Leonurus cardiac L. (Пустырник сердечный)	М
46		Salvia reflexa Hornem. (Шалфей отогнутый)	К-м
47		Stachys recta L. (Чистец прямой)	М
48	Papaveraceae (Маковые)	Chelidonium majus L. (Чистотел большой)	М
49		Papaver roheas L. (Мак-самосейка)	М
50	Plantaginaceae (Подорожниковые)	Plantago lanceolata L. (Подорожник ланцетолистный)	М
51		Plantago major L. (Подорожник большой)	М
52	Poaceae (Мятликовые)	Apera spica Adans. (Метлица обыкновенная)	М
53		Avena fatual L. (Овес пустой)	М
54		Cynodon dactulon L. (Свинорой пальчатый)	М
55		Dactylis glomerata L. (Ежа сборная)	М
56		Echinochloa crus galli L. (Ежовник куриное просо)	К-м
57		Elytrigia repens L. (Пырей ползучий)	М
58		Festuca pratense L. (Овсяница обыкновенная)	М
59		Hordeum leporinum Link. (Ячмень заячий)	К-м
60		Hordeum murinum L. (Ячмень мышиный)	К-м
61		Lolium perenne L. (Плевел многолетний)	М
62		Lolium temulentum L. (Плевел опьяняющий)	М
63		Poa angustifolia L. (Мятлик узколистный)	К-м
64		Poa pratensis L. (Мятлик луговой)	М
65		Setaria glauca L. (Мышей сизый)	К-м
66	Polygonaceae (Гречишные)	Poligonum aviculare L. (Горец птичий)	М
67		Rumex confertus Willd. (Щавель конский)	М
68	Ranunculaceae (Лютиковые)	Consolida regalis S. (Живокость полевая)	М
69		Myosurus minimus L. (Мышехвостник маленький)	М
70		Ranunculus arvensis L. (Лютик полевой)	М
71	Resedaceae (Резедовые)	Reseda lutea L. (Резеда желтая)	М
Продолжение таблицы А.1
№ п/п	Семейство	Представители	Экоморфа
72	Rosaceae (Розовые)	Agrimonia eupatoria L. (Репейник аптечный)	М
73		Potentila еrecta L. (Лапчатка прямостоячая)	К-м
74	Solanaceae (Паслёновые)	Solanum nigrun L. (Паслён чёрный)	М
75	Urticaceae (Крапивные)	Urtica dioica L. (Крапива двудомная)	М
76		Urtica urens L. (Крапива жгучая)	М
Примечания 1. М – мезофита 2. К-м – ксеромезофита

PAGE \* MERGEFORMAT 1

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПРИДОРОЖНОЙ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАВЛОВСКОГО РАЙОНА