Влияние химического загрязнения на рост и развитие осоковых

Исследования проводились в болотных сообществах Пензенской области в 2000— 2002 годах. Один водоем расположен в окрестностях г. Пензы (в 6 км юго-восточнее города), занимает водораздел небольших ручьев и речек, впадающих в Сурское водохранилище, и представляет собой заполненную водой котловину, выбранного в годы войны торфяника. Оно имеет несколько названий — Моховое, Круглое, Мертвое. Вплоть до 60-х годов прошлого века в нем проводили уничтожение химического оружия.

Его воды сохраняют токсичность до настоящего времени. Второй водоем был выбран нами в качестве контрольного, в нем отсутствует химическое загрязнение. Он расположен примерно на 60 км восточнее первого, представляет собой выработанный в 40-е годы и заполненный водой торфяник и носит название — оз. Большое Моховое.

Исследованиями И. И. Спрыгина (начало XX века) показано, что флора этих двух водоемов сходна и представлена большим числом видов высших споровых и цветковых растений. К настоящему времени флора оз. Большое Моховое сохранила свое видовое разнообразие, отмеченное нами как среди гидрофитов, так и прибрежных растений. Во флоре оз. Большое Моховое отмечено 12 видов осок, камыш лесной и 2 вида пушицы — влагалищная и тонкая.

Scirpus sylvaticus постоянно встречается на берегу, проективное покрытие этого вида составляет 7%. Виды пушицы не имеют строгой приуроченности к определенным зонам водоема: они встречаются и в воде, вдали от берега, и в прибрежной зоне. Покрытие Eriophorum vaginatum составляет 10%, E. gracile не превышает 7%.

У осок выделено 5 вариантов жизненных форм (использовали классификацию жизненных форм, разработанную Ю. Е. Алексеевым).

1. Длиннокорневищные растения с простыми годичными побегами. Осоки этой группы преобладают во флоре озера. Наиболее многочисленными являются Carex acuta и С. riparia, проективное покрытие этих видов составляет по 15%, на долю C. rostrata приходится около 7%, C. vesicaria, С. nigra и C. hirta представлены незначительно — менее 1%. Осоки этой группы образуют многочисленные дерновины из апо- и косоапогеотропных побегов, соединенные относительно длинными диагеотропными корневищами. У большинства из рассматриваемых осок отмечены дициклические побеги: в первый год жизни они являются вегетативными, а во второй — репродуктивными. Только у C. vesicaria формируются озимые моноциклические побеги, развитие которых начинается осенью прошедшего года.

2. Осоки, формирующие истинные дерновины. Были отмечены 2 вида осок этой группы — C. contiqua и C. elongata. Дерновины их образованы прямостоячими внутривлагалищными побегами. Для C. elongata характерные дициклические побеги, покрытие этого вида составляет примерно 5%. C. contiqua формирует моноциклические побеги, ежегодно развивающие весной генеративные побеги. Осока соседняя имеет незначительное участие во флоре — около 1%.

3. Осоки, формирующие ложные дерновины. C. diandra образует апогеотропные вневлагалищные побеги, соединенные укороченными корневищами. Участие во флоре незначительное — менее 1%.

4. Кочкообразующие осоки. Данная жизненная форма формируется у C. elata. Образующиеся вневлагалищные апогеотропные побеги являются дициклическими, покрытие около 1%.

5. Столонокорневищные осоки. C. chordorrhiza формирует вневлагалищные дициклические удлиненные лежачие побеги. Приурочена к сплавинам, участие незначительное — менее 1%.

В целом все осоковые флоры оз. Большое Моховое ежегодно массово цветут. Вследствие химического загрязнения флора Круглого озера претерпела существеннее изменения: резко сократилось ее видовое разнообразие, а также количественное участие особей. Произошло резкое уменьшение площади покрытия водоема, оно не превышает 20% (покрытие оз. Большое Моховое составляет около 70%).

В водах Круглого озера полностью отсутствуют гидрофиты из отдела цветковых, а среди прибрежных растений преобладают осоковые. Для Scirpus sylvaticus отмечено только одно местообитание, где проективное покрытие этого вида не превышает 10%; виды пушицы выпали из состава флоры, сократилось видовое разнообразие осок.

Как показали наши исследования, химическое загрязнение водоема не вызвало смены жизненных форм у осоковых. В водоеме преобладают длиннокорневищные и дерновинные осоки с дициклическими побегами: C. acuta, C. riparia, С. nigra и C. hirta, C. elongata; в виде кочек редко встречается C. elata. Из состава сообщества полностью выпали осоки, формирующие моноциклические побеги: C. contiqua и C. limosa.

Произошла четкая дифференциация осок по приуроченности к различным частям водоема: Carex acuta выступает основным доминантом в воде, вдали от берега; C. riparia доминирует в воде близ берега; в прибрежной части доминирует C. elongata; С. nigra и C. hirta встречаются только на песчаном берегу.

Химическое загрязнение отразилось и на развитии осок. За все годы наблюдений ни один из отмеченных видов не цвел массово: цветение или отсутствовало совсем или цвели единичные особи. На наш взгляд это связано с тем, что формирующиеся в первый год развития вегетативные побеги в условиях химического загрязнения имеют неполный цикл развития и отмирают, не вступая в репродуктивную фазу.