Том 336 № 12 (2025)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/12/4962
Изменение содержания химических элементов в биообъектах (мхи (Hylocomium splendens), лишайники (Cladonia Stellaris), иван-чай (Chamérion angustifólium)) на постпирогенных площадях Караканского бора Новосибирской области
Актуальность определяется необходимостью изучения влияния высоких температур огня на миграцию химических элементов и веществ в биообъектах, поскольку частота и сила пожаров увеличивается с каждым годом. Цель. Оценить влияние лесных пожаров верхового типа на элементный состав биообъектов, произрастающих на постпирогенных площадях. Методы. Валовые концентрации химических элементов (Mn, Zn, Co, Ni, Cu, Pb, Cd, Hg) определены методом атомно-абсорбционной спектрометрии (прибор Soolar M6 (фирмы Thermo Electron, Англия) с зеемановским и дейтериевым корректором фона, Hg – методом «холодного пара» с использованием амальгамации на золотом сорбенте, спектрометр фирмы «Perkin-Elmer» (США). Результаты и выводы. Проведен анализ образцов биообъектов (почвы, мхи (Hylocomium splendens (Hedw.) B. S. G.), лишайники (Cladonia Stellaris (Opiz) Brodo), иван-чай (Chamérion angustifólium (L.) Holub)), отобранных на фоновых и постпирогенных площадях, подвергшихся верховому пожару в Караканском бору Новосибирской области. Для изучения степени накопления элементов растениями из почвы, в зависимости от типа поверхности, на которой они произрастают, были определены коэффициенты накопления (Кн) на фоновой постпирогенной площадях. Установлено, что верховые лесные пожары приводят к снижению содержания валовых форм Mn, Zn, Pb, Cd, Hg в слое почвы глубиной 5 см и в лишайниках, Mn, Zn, Pb, Cd, Cu, Ni, Co, Hg – во мхах. Определено увеличение содержания Cu и Ni на 60 % в стеблях, Mn – на 80 % в листьях иван-чая, Co – на 40 % в лишайниках. Листья иван-чая поглощают Cd путем аэрозольного переноса и при поступлении из почвы с помощью корневой системы, о чем свидетельствует коэффициент накопления Cd, равный 1,9, на фоновой площади. Низкие коэффициенты накопления химических элементов в лишайнике показывают, что основной способ накопления химических элементов в них происходит за счет атмосферного переноса почвенных пылевых частиц, аэрозольных дымовых эмиссий.
Ключевые слова:
лесные пожары, постпирогенные и фоновые площади, химические элементы, миграция, почва, растительность, коэффициенты накопления
Библиографические ссылки:
1. Certini G. Effects of fire on properties of forest soils: a review // Oecologia. – 2005. – Vol. 143. – № 1. – P. 1–10. DOI: 10.1007/s00442-004-1788-8
2. Characterizing global fire regimes from satellite-derived products / M. García, M.L. Pettinari, E. Chuvieco, J. Salas, F. Mouillot, W. Chen, I. Aguado // Forests. – 2022. – Vol. 13. – № 5. – P. 699. DOI: 10.3390/f13050699.
3. Wright H.E., Heinselman M.L. The ecological role of fire in natural conifer forests of western and northern North America – Introduction // Fire Ecology. – 2014. – Vol. 10. – № 3. – P. 4–13. DOI: 10.2307/1943265.
4. Condé T.M., Higuchi N., Lima A.J.N. Illegal selective logging and forest fires in the Northern Brazilian Amazon // Forests. – 2019. – Vol. 10. – № 1. – P. 61–83. DOI: 10.3390/f10010061
5. Valderrama L., Contreras-Reyes J., Carrasco R. Ecological impact of forest fires and subsequent restoration in Chile // Resources. – 2018. – Vol. 7. – № 2. – P. 26–36. DOI: 10.3390/resources7020026.
6. Smith C.D. The widespread smoke layer from Canadian forest fires during late September 1950 // Monthly Weather Review. – 1950. – Vol. 78. – № 9. – P. 180–184.
7. Using low-density discrete Airborne Laser Scanning data to assess the potential carbon dioxide emission in case of a fire event in a Mediterranean pine forest / A.L. Montealegre-Gracia, M.T. Lamelas-Gracia, A. García-Martín, J. de la Riva-Fernández, F. Escribano-Bernal // GIScience & Remote Sensing. – 2017. – Vol. 54. – № 5. – P. 721–740. DOI: 10.1080/15481603.2017.1320863.
8. Щербов Б.Л., Лазарева Е.В., Журкова И.С. Лесные пожары и их последствия. – Новосибирск: Изд-во «ГЕО», 2015. – 154 с.
9. Major and trace elements in soils and ashes of eucalypt and pine forest plantations in Portugal following a wildfire / I. Campos, N. Abrantes, J.J. Keizer, C. Vale, P. Pereira // Science of the Total Environment. – 2016. – Vol. 572. – P. 1363–1376. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.01.190 0048-9697.
10. Do wildfires cause changes in soil quality in the short term? / V. Memoli, S.C. Panico, L. Santorufo, R. Barile, G. Di Natale, A. Di Nunzio, G. Maisto // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2020. – Vol. 17. – № 15. – P. 5343. DOI: 10.3390/ijerph17155343.
11. Fire effects on the distribution and bioavailability of potentially toxic elements (PTEs) in agricultural soils / R. Terzano, I. Rascio, I. Allegretta, C. Porfido, M. Spagnuolo, M.Y. Khanghahi, C.E. Gattullo // Chemosphere. – 2021. – Vol. 281. – P. 130752. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130752.
12. Дворник А.А., Дворник А.М. Радиационная опасность продуктов сгорания горючих компонентов лесных фитоценозов // Экологический вестник – 2015. – № 1. – C. 31–36.
13. Effects of forest fires on soil lead elemental contents and isotopic ratios / R. Baieta, A.M. Vieira, M. Vaňková, M. Mihaljevič // Geoderma. – 2022. – Vol. 414. – P. 115760. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.115760.
14. Жеткизгенова Д.Б. Токсическое действие тяжелых металлов на окружающую среду и разработка технологии по очистке тяжелых металлов // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 6. – С. 123–132.
15. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР / Л.В. Гарибова, Ю.К. Дундин, Т.Ф. Коптяева, В.Р. Филин. – М.: Изд-во «Мысль», 1978. – 368 с.
16. Quantification of the overall measurement uncertainty associated with the passive moss biomonitoring technique: sample collection and processing / J. Aboal, M. Boquete, A. Carballeira, A. Casanova, S. Deben, J. Fernandez // Environmental pollution. – 2017. – Vol. 224. – P. 235–242.
17. Scharnagl K., Tagirdzhanova G., Talbot N.J. The coming golden age for lichen biology // Current Biology. – 2023. – Vol. 33. – № 11. – P. R512–R518.
18. How to build a lichen: from metabolite release to symbiotic interplay / G. Pichler, L. Muggia, F. C. Carniel, M. Grube, I. Kranner // New Phytologist. – 2023. – Vol. 238. – № 4. – P. 1362–1378. DOI: 10.1111/nph.18780.
19. A review on the use of lichens as a biomonitoring tool for environmental radioactivity / J. Anderson, N. Lévesque, F. Caron, P. Beckett, G.A. Spiers // Journal of Environmental Radioactivity. – 2022. – Vol. 243. – P. 106797. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2021.106797.
20. Rola K., Osyczka P., Kafel A. Different heavy metal accumulation strategies of epilithic lichens colonising artificial post-smelting wastes // Archives of environmental contamination and toxicology. – 2016. – Vol. 70. – P. 418–428. DOI: 10.1007/s00244-015-0180-5.
21. Factors influencing mercury uptake by leaves of stone pine (Pinus pinea L.) in Almaden (Central Spain) / J.I. Barquero, S. Rojas, J.M. Esbri, E.M. García-Noguero, P. Higueras // Environmental Science and Pollution Research. – 2017. – Vol. 24. – P. 3129–3137. DOI: 10.1007/s11356-017-0446-8.
22. Accumulation of potentially toxic elements in mosses collected in the Republic of Moldova / I. Zinicovscaia, C. Hramco, O. Chaligava, N. Yushin, D. Grozdov, K. Vergel, G. Duca // Plants. – 2021. – Vol. 10. – № 3. – P. 1–13. DOI: 10.3390/plants10030471.
23. Изучение аккумуляционных свойств мхов, используемых при мониторинге загрязнений атмосферы / Н.С. Рогова, Н.К. Рыжакова, А.Л. Борисенко, В.Г. Меркулов // Оптика атмосферы и океана. – 2011. – Т. 24. – № 1. – С. 79–83.
24. Do mosses exist outside of Europe? A biomonitoring reflection / M.T. Boquete, J.R. Aboal, A. Carballeira, J.A. Fernández // Science of the Total Environment. – 2017. – Vol. 593. – P. 567–570. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.03.196.
25. Accumulation of natural radionuclides (7 Be, 210 Pb) and micro-elements in mosses, lichens and cedar and larch needles in the Arctic Western Siberia / Y. Vosel, D. Belyanin, M. Melgunov, S. Vosel, K. Mezina, M. Kropacheva, I. Zhurkova, B. Shcherbov // Environmental Science and Pollution Research. – 2021. – Vol. 28. – P. 2880–2892. DOI: 10.1007/s11356-020-10615-4.
26. Медведев П.Ф. Сметанникова А.И. Кормовые растения европейской части СССР // Л.: Колос, 1981. – 336 с.
27. Dzwonko Z., Loster S., Gawroński S. Impact of fire severity on soil properties and the development of tree and shrub species in a Scots pine moist forest site in southern Poland // Forest Ecology and Management. – 2015. – Vol. 342. – P. 56–63. DOI: 10.1016/j.foreco.2015.01.013.
28. Roshan A., Biswas A. Fire-induced geochemical changes in soil: implication for the element cycling // Science of The Total Environment. – 2023. – Vol. 868. – P. 161714. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.161714.
29. Сапожников А.П. Карпачевский Л.О., Ильина Л.С. Послепожарное почвообразование в кедрово-широколиственных лесах // Лесной вестник. – 2001. – № 1. – С. 132–165.
30. Пожары фактор утраты биоразнообразия и функций лесных экосистем / А.П. Гераськина, Д.Н. Тебенькова, Д.В. Ершов, Е.В. Ручинская, Н.В. Сибирцева, Н.В. Лукина // Вопросы лесной науки. Вып. Лесные пожары. – 2021. – Т. 4. – № 2. – С. 1–76. DOI: 10.31509/2658-607х-202142-11
31. Senande-Rivera M., Insua-Costa D., Miguez-Macho G. Spatial and temporal expansion of global wildland fire activity in response to climate change // Nature Communications. – 2022. – Vol. 13. – № 1. – P. 1208. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-28835-2.
32. Keeley J.E., Syphard A.D. Large California wildfires: 2020 fires in historical context // Fire Ecology. – 2021. – Vol. 17. – P. 1–11. DOI: 10.1186/s42408-021-00110-7.
33. В.М. Кравцов, Р.П. Донукалова География Новосибирской области. 3-е изд. испр. и доп. – Новосибирск: ИНФОЛИО-пресс, 1999. – 208 с.
34. Журкова И.С. Миграция ртути в постпирогенных условиях // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2020. – Т. 331. – № 7. – С. 63–70. DOI: 10.18799/24131830/2020/7/2719.
35. Журкова И.С., Щербов Б.Л., Будашкина В.В. Постпирогенный элементный состав почвенно-растительного покрова в сосновом бору (Новосибирская область) // Воронежский вестник. – 2018. – С. 44–49. DOI: 10.17308/geo.2018.3/2250.
36. Knicker H. How does fire affect the nature and stability of soil organic nitrogen and carbon? A review // Biogeochemistry. – 2007. – Vol. 85. – № 1. – P. 91–118.
37. Fernandez-Marcos M.L. Potentially toxic substances and associated risks in soils affected by wildfires: a review // Toxics. – 2022. – Vol. 10. – № 1. – P. 31. DOI: 10.3390/toxics10010031.
38. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды. / Н.А. Росляков, В.П. Ковалев, Ф.В. Сухоруков, Ю.Г. Щербаков, Г.Н. Аношин, Н.М Рассказов, Б.Л. Щербов. – Новосибирск: СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1996. – 248 с.
39. Федорович Г.В. СанПиН 1.2. 3685-21-стартовая позиция нормотворческой работы // Безопасность и охрана труда. – 2021. – № 1. – С. 31–38.
40. Wildfires’ effect on soil properties and bacterial biodiversity of postpyrogenic histic podzols (Middle Taiga, Komi Republic) / E.Y. Chebykina, E.V. Abakumov, A.K. Kimeklis, G.V. Gladkov, E.E. Andronov, A.A. Dymov // Forests. – 2024. – Vol. 15. – № 1. – P. 145. DOI: 10.3390/f15010145.
41. Изменение форм нахождения тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове после лесного пожара / Б.Л. Щербов, Е.В. Лазарева, В.В. Будашкина, И.Н. Мягкая, И.С. Журкова // Сибирский экологический журнал. – 2014. – Т. 21. – № 5. – С. 789–801.
42. Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в растениях на почвах лесостепных и степных ландшафтов Омского Прииртышья // Вестник Омского государственного аграрного университета. – 2016. – № 4 (24). – С. 65–74.
43. Сибиркина А.Р. Особенности накопления бериллия различными видами трав соснового бора Семипалатинского Прииртышья // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3. – С. 306–311.
44. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. – М.: МГУ, 2000. – 610 с.
