Влияние новых антропогенных факторов на состояние древесных растений города Донецка

Полный текст

Введение

В условиях боевых действий на территории Донбасса сформировались новые факторы, которые влияют на состояние экосистем антропогенно трансформированных территорий промышленных городов как прямо (мгновенно во времени), так и опосредованно – отдаленные эффекты [1–13].

Прямое последствие ведения боевых действий отражается, например, при разрыве снаряда и распространении вибрационно-акустической ударной волны от эпицентра взрыва в сторону лесных массивов, лесополос и линейных древесных насаждений. Рядом с эпицентром происходит повреждение коры и тканей стволов деревьев, что приводит к усыханию растений (в зависимости от степени повреждения), и даже вплоть до поперечного среза ствола элементами разорвавшегося снаряда. Если брать последний пример, то оценить такие последствия с точки зрения эксперта-эколога не так сложно: необходимо вести точный учёт выпавших деревьев и затем просчитать общий экологический ущерб. А оценить даже, казалось бы, очевидное влияние физического фактора в виде ударной волны с точки зрения вибрационной экологии уже не является тривиальной задачей [14]. Известно, что при действии вибрации техногенного характера в растениях происходят изменения на молекулярном, клеточном и организменном уровнях, в почвах происходят отклонения в процессах почвообразования [14–19], а для животных действие вибраций отражается на поведенческих реакциях [20–22].

Цель работы: оценка и прогноз отдаленных экологических последствий в результате действия новых антропогенных факторов, на примере дендроценозов города Донецка.

Материалы и методы

Территория исследований

Для того чтобы понять экологические последствия от вибрационно-акустической ударной волны, рассмотрим случай 2 февраля 2017 года – сильный взрыв в районе диспетчерской станции «Мотель» г. Донецка (ориентир: пр. Ильича, д. 95 «А»). При ночном обстреле произошло распространение ударной волны (эпицентр взрыва – позиция № 1 на рис. 1), в результате чего мгновенно выпало дерево Populus nigra var. italica (позиция 2 на рис. 1) и далее вибрации распространились в сторону Донецкого ботанического сада (рис. 2).

 

Рисунок 1 – Оценка взрыва на территории города Донецка, 02.02.2017 г. район «Мотеля». Примечания: А – панорамное фото из открытых источников 2011 г. с расположением основных объектов для оценки произошедшего события; Б – ночное фото из видеосюжета последствий взрыва; В – выпавшее дерево Populus nigra var. italica. Обозначения: 1 – предполагаемое место эпицентра взрыва; 2 – дерево Populus nigra var. italica; 3 – столб ЛЭП; 4 – здание

 

Рисунок 2 – Предположительная схема распространения ударной волны от произошедшего обстрела территории. Обозначения: 1 – предполагаемый эпицентр взрыва; 2 – ясенево-пакленовая дубрава; 3 – оранжерейный комплекс Донецкого ботанического сада

 

Вибрационная ударная волна была настолько сильной, что, следуя по предполагаемому маршруту её распространения, установили факт повреждения ясенево-пакленовой дубравы (позиция 2 на рис. 2; размеры опытного участка: 100 × 100 м) в дендрарии Донецкого ботанического сада и смещение купола оранжерейного комплекса (позиция 3 на рис. 2).

Дендрологические исследования

Общую жизнеспособность и оценку состояния древесных растений оценивали с помощью интегральной общепринятой шкалы В.А. Алексеева [23]. Дополнительный осмотр кроны и стволов проводился с помощью фотофиксации и дальнейшей цифровой обработки в программе Axio Vision Rel. 4.8.

Результаты и обсуждения

В результате оценки экспериментального дендроценоза мы в 2017 году в основном отмечали следующие виды нарушений:

• вывал дерева с плитой или начало этого процесса для Fraxinus excelsior, ослабших деревьев Robinia pseudoacacia L. и Gleditsia triacanthos L. (рис. 3: А);
• вывал ослабших растений, у которых была нарушена ранее корневая система или же слабо развита в результате конкуренции с другими видами (рис. 3: В);
• необратимые деформации, разрыв тканей или облом ствола и скелетных ветвей первого порядка (рис. 3: Б; рис. 4).

 

Рисунок 3 – Некоторые виды повреждений дендроценоза на исследуемой территории (фото В.О. Корниенко, 2017 г.). Обозначения: А – начало процесса вывала с плитой в сторону распространения вибрационной ударной волны (на примере Fraxinus excelsior L.); Б – облом ствола Fraxinus excelsior L. в результате взрыва; В – вырванное и «парящее в воздухе» дерево Acer platanoides L. в результате взрыва

 

Рисунок 4 – Необратимая деформация ствола с разрывом тканей вследствие действия вибрационно-акустической ударной волны (фото В.О. Корниенко, 2017 г.)

 

Были зафиксированы случаи нарушения в центральной части ствола от действия ударной волны, которые привели к тому, что его верхняя часть «раздавила» в месте напряжения ткани и дерево, потеряв целостность, понесло критические нарушения, что в дальнейшем привело к гибели растения.

В 2024 году были оценены отдаленные эффекты боевых действий на исследуемой территории.

Установили, что на экспериментальном лесном массиве, который был подвержен воздействию ударной волны в 2017 году, продолжилось массовое выпадение растений (рис. 5); упавшие ранее деревья за 7,5 лет подверглись гниению и разложению; из-за открывшегося пространства и усиления ветровой активности, древостои чаще испытывали воздействие природно-климатических факторов. В результате чего были зафиксированы необратимые деформации стволов и скелетных ветвей, а также свежие вывалы и обломы деревьев.

 

Рисунок 5 – Отдаленные последствия повреждения дендроценоза на исследуемой территории (фото В.О. Корниенко, 2024 г.). Обозначения: А, Б – массовое выпадение растений в древостое; В – свежие обломы стволов от ветровалов; Г – гибель древесных растений вследствие разрыва тканей

 

Динамика выпадения древесных растений показывает, что полученные повреждения от ударной волны нарушили целостность дендроценоза и приводят к каскадному выпадению древесных растений (рис. 6). Наибольшему влиянию оказались подвержены деревья Fraxinus excelsior L., наименьшему – Acer platanoides L.

 

Рисунок 6 – Динамика выпавших либо и необратимо нарушенных древесных растений на исследуемой территории

 

Не пострадали деревья Quercus robur L., аборигенного вида для Донецка – мощная корневая система и значительные размеры (у основания диаметр ствола составляет 75 ± 7 см, на уровне груди – 64 ± 4 см) которого способствовали сопротивлению ударной вибрационно-акустической волне. Практически векового возраста растения (>70 лет) – 17 ед. (которые удалось обнаружить) находятся в отличном состоянии (1 балл по шкале В.А. Алексеева).

Помимо выпадения растений, наиболее частыми нарушениями, выявленными в 2024 году, были необратимые деформации ствола и скелетных ветвей. В дальнейшем эти критические изменения в архитектонике приведут к выпадению древостоев.

Установлено, что растения с критическим углом наклона ствола часто опирались на соседние деревья, что приводит к дополнительной нагрузке последних. Повышение давления на ствол соседнего дерева приводит к приближению его критической нагрузки и запуску каскада событий, результатом которых является выпадение здоровых деревьев. Усилившееся ветровое воздействие на территории, через появившиеся «окна», усугубляют происходящие процессы и снижают механическую устойчивость дендроценозов.

Выводы

1. В результате повреждения экспериментального дендроценоза ударной вибрационно-акустической волной в 2017 году пострадали 29 растений, в большей степени деревья Fraxinus excelsior L. (~52%). Общие нарушения: вывал деревьев с плитой или начало этого процесса; вывал ослабших растений, у которых была корневая система нарушена ранее или же слабо развита в результате конкуренции с другими видами; необратимые деформации; разрыв тканей или облом ствола и скелетных ветвей первого порядка.
2. При оценке отдаленных экологических эффектов установили, что через 7,5 лет после происшествия выпали (или подверглись критическим нарушениям) 122 дерева: Fraxinus excelsior L. (59%), Robinia pseudoacacia L. (23%), Gleditsia triacanthos L. (9%) и Acer platanoides L. (9%).
3. Динамика выпадения древесных растений показывает, что полученные повреждения от ударной волны (точка отсчета – 2017 год) нарушили целостность дендроценоза и приводят к каскадному выпадению древесных растений (по состоянию на 2024 г.).
4. Выявлен наиболее устойчивый вид – Quercus robur L.: его мощная корневая система и значительные размеры способствовали сопротивлению растений к ударной вибрационно-акустической волне. По результатам мониторинговых исследований в 2024 году установили, что деревья находятся в отличном состоянии (1 балл по шкале В.А. Алексеева).

Об авторах

Владимир Олегович Корниенко

Донецкий государственный университет

Email: kornienkovo@mail.ru

кандидат биологических наук, заведующий научно-исследовательской частью, доцент кафедры физиологии и биофизики

Россия

Роман Владимирович Кишкань

Филиал «Южный» Всероссийского научно-исследовательского института охраны окружающей среды

Email: roman.kishkan@vniiecology.ru

директор

Россия

Андрей Степанович Яицкий

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: yaitsky@sgspu.ru

старший преподаватель кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия

Алена Олеговна Шкиренко

Донецкий государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alyona.shkirenko@mail.ru

стажер-исследователь научно-исследовательской лаборатории диагностики и прогнозирования экосистем Донбасса

Россия

Список литературы

Дополнительные файлы