1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Растительные ресурсы
  4. T. 57, № 4, 2021

Растительные ресурсы, 2021, T. 57, № 4, стр. 370-381

Микроэлементный состав кормовых растений оленьих пастбищ полуострова Ямал

Д. В. Московченко 1, *, Е. А. Романенко 1

1 Тюменский научный центр СО РАН
г. Тюмень, Россия

* E-mail: moskovchenko1965@gmail.com

Поступила в редакцию 02.02.2021
После доработки 31.03.2021
Принята к публикации 15.09.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

В центральной части полуострова Ямал исследован микроэлементный состав растений, входящих в пищевой рацион северного оленя. В лишайниках, листьях кустарников, доминирующих видах разнотравья, кустарничков, злаков, осоковых определено содержание 20 элементов. С учетом зольности проведены подсчеты концентрации микроэлементов в золе и абсолютно сухом веществе. По сравнению с кларком растительности, зола растений Ямала отличается повышенными концентрациями Mn, Ti, Zn, Ni, Ba, Co, Ga, Ag и сниженными – Mo, Sn. Отмечено активное накопление Mn и Zn в листьях кустарничков, резкий дефицит Mo во всех группах растений. Для оценки сбалансированного поступления элементов в организм животных более целесообразно использовать подсчеты концентрации в абсолютно сухом веществе. Для большинства видов растений концентрации физиологически важных элементов (Cu, Zn, Co) находятся на уровне экологического оптимума. Кустистые и листоватые лишайники, составляющие основу кормового рациона в зимний и ранневесенний период, отличаются крайне низким содержанием микроэлементов, что требует компенсации за счет использования зеленых кормов в теплое время года.

Ключевые слова: Западная Сибирь, полуостров Ямал, оленьи пастбища, растительность, микроэлементный состав, коэффициент биологического накопления

Освоение ненцами тундровых просторов привело к формированию у них уникального хозяйственного комплекса, основу которого составляет оленеводство. В настоящее время одним из главных центров оленеводства в России и мире является полуостров Ямал. В Ямальском районе ЯНАО выпасается до 280 тыс. голов северного оленя [1]. В течение всего года олени находятся на пастбищном содержании и нуждаются в естественных растительных ресурсах. Потребности в корме весьма велики – северный олень в снежный период на пастбище потребляет в сутки 3.9 кг корма [2]. Значительный рост поголовья, а также разработка месторождений газа привели к сокращению площади пастбищ, а на отдельных участках – к опустыниванию территорий [1, 3]. Подсчеты кормовых ресурсов Ямала показали, что по сравнению с 1930-ми гг. запасы кормовых лишайников, жизненно важных для северного оленя, сократились в десятки и сотни раз: с 3–6 до 0.01–0.43 т/га в лишайниково-моховых тундрах [4]. Общие запасы зеленых кормов снизились в разы: трав – в 1.5–2.0 раза, низкорослых кустарников (до 0.5 м) – почти в 8 раз, высокорослых – в 2 раза [5, 6].

В условиях дефицита пастбищ особенно актуальной становится оценка качества кормов, одним из критериев которого является сбалансированный химический состав. Удовлетворение потребностей животных в различных элементах питания обеспечивает наиболее полное проявление генетически обусловленных показателей продуктивности [7]. Нехватка минеральных элементов приводит к снижению массы животных и возникновению заболеваний, рождению нежизнеспособного потомства [8]. При этом важен как макро-, так и микроэлементный состав кормовых ресурсов.

Химический состав и урожайность кормовых видов зависят от многих факторов: температурного режима, увлажнения, количества света. Состав почв также оказывает большее влияние на эти параметры. Известно, что почвы севера Западной Сибири характеризуются относительно низкими природными концентрациями микроэлементов [9, 10]. Согласно В.В. Ковальскому [11], эта территория отнесена к таежно-лесной биогеохимической зоне, основными свойствами которой являются недостаток Ca, P, K, Co, Cu, I, Mo, B, Zn и избыток Sr. Однако даже при низкой концентрации в почвах возможно превышение содержания тяжелых металлов в живых организмах. К примеру, при низком уровне содержания Hg и Cd в почвах ЯНАО отмечено накопление этих элементов в растениях и высокое содержание в органах и тканях северного оленя [12].

Изучение микроэлементного состава кормовых тундровых растений впервые было проведено для пастбищ Таймыра более полувека назад [13]. В Якутии отмечено повышенное содержание в кормовых растениях Pb и Cd, что привело к накоплению в органах и тканях северного оленя этих металлов, а также превышение их ПДК в молоке [14]. На Ямале химический состав растений исследовался главным образом в связи с оценкой влияния объектов газодобычи на экосистемы [15–17] либо как фактор геохимической дифференциации тундровых ландшафтов [18].

Целью данной работы является оценка микроэлементного состава кормовых видов оленьих пастбищ полуострова Ямал.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Отбор проб растений выполнен в центральной части полуострова Ямал в междуречье Сеяхи и Юнетаяхи (70°23′–70°26′ с. ш., 68°10′–68°28′ в. д) в окрестностях Бованенковского газового месторождения (рис. 1). Здесь в зоне прямого и косвенного воздействия объектов газодобычи оказались оленьи пастбища площадью 170.5 тыс. га [19]. Согласно геоботаническому районированию, исследуемая территория относится к тундровой геоботанической зоне, подзоне субарктических тундр, Ямальской геоботанической провинции [20]. На плакорных местообитаниях распространены бугорковатые тундры с кустарничково-лишайниково-зеленомошной растительностью. Склоны водоразделов к пойме, а также широкие дренируемые ложбины заняты ивняковыми травяно-моховыми сообществами с доминированием Salix glauca L. в кустарниковом ярусе и преобладанием в напочвенном покрове Equisetum arvense L., Veratrum lobelianum Bernh., Dicranum elongatum Schleich. ex Schwägr. Лишайниковые тундры приурочены к песчаным грунтам. Плотный мохово-лишайниковый покров формируют Cladonia rangiferina (L.) Weber ex F.H. Wigg., Cladonia mitis Sandst., Sphaerophorus globosus (Huds.) Vain., Cetraria cucullata (Bellardi) Ach., Polytrichum alpestre Hoppe, Aulacomnium turgidum (Wahlenb.) Schwägr., Dicranum elongatum [21].

Рис. 1.

Район исследований. Fig. 1. Study area.

Отбор проб осуществлялся в период вегетации (июль – август) на эталонных площадках, выбор которых проводили с учетом характера растительности и положения в мезорельефе. Площадки охватывали основные сообщества, используемые в качестве пастбищ: кустарничково-лишайниково-зеленомошные и лишайниковые тундры водоразделов, кустарниковые (ивняковые и ерниковые) сообщества пологих склонов, осоково-моховые заболоченные тундры понижений. Объектами исследования служили эдификаторы и доминанты растительных сообществ, используемые в пищу северным оленем. Известно, что в пищу олени употребляют очень много видов растений – общий список составляет до 600 видов, т.е. охватывает большую часть полярной флоры [22]. К хорошо и отлично поедаемым на Ямале отнесено 124 вида из 27 семейств – примерно 30% всего видового состава сосудистых растений, выявленного на полуострове Ямал [23]. На каждой эталонной площадке отбирали не менее 5 экземпляров одного вида из расчета >200 г фитомассы на одну пробу. В кустарниковых сообществах опробована Salix glauca L. (n = 11), Betula nana L. (n = 8), травянистые растения – Nardosmia frigida (L.) Hook. (=Petasites frigidus (L.) Fr.) (n = 4), Ranunculus borealis Trautv. (n = 5), Rumex arcticus Trautv. (n = 3), Artemisia tilesii Ledeb. (n = 9), Equisetum arvense L. (n = 2). В кустарничково-лишайниково-зеленомошных и лишайниковых тундрах – Vaccinium vitis-idaea ssp. minus (Lodd., G. Lodd. & W. Lodd.) Hultén (=Vaccinium vitis-idaea L.) (n = 4), лишайники – Cladonia rangiferina (L.) Weber ex F.H.Wigg. (n = 6), Cetraria nivalis (L.) Ach. (= Flavocetraria nivalis (L.) Kärnefelt & A.Thell) (n = 1), Peltigera aphthosa (L.) Willd. (n = 3), Thamnolia vermicularis (Sw.) Schaer. (n = 2). В сообществах с участием злаков в покрове были опробованы Deschampsia cespitosa subsp. borealis (Trautv.) Á. Löve & D. Löve (n = 4), Alopecurus alpinus Vill., Festuca rubra L. В заболоченных понижениях объектами опробования были Rubus chamaemorus L. (n = 4), Carex stans Drejer (=Carex aquatilis var. minor Boott) (n = 6), Eriophorum polystachion L. (=Eriophorum angustifolium Honck.) и E. scheushzeri Hoppe (n = 3).

У травянистых растений и кустарничков отбирали всю наземную часть, у эпигейных лишайников – талломы, у кустарников – ветви с листьями, которые в лабораторных условиях разделяли и анализировали раздельно (в данной статье представлены результаты только по листьям).

Все площадки были расположены на удалении не менее 0.5 км от объектов инфраструктуры месторождения (разведочных буровых, вахтовых поселков). Густая сеть техногенных объектов не позволяет на данном участке выбрать площадки, не подверженные атмосферным выпадениям поллютантов. Геоэкологические исследования на месторождениях углеводородов, в которых была проведена оценка аэротехногенного загрязнения, определяют радиус воздействия объектов инфраструктуры от 500–1200 м [24] до 3 км [15]. Таким образом, нельзя исключать поступления загрязнителей, влияющих на состав растений. Однако в ходе опробования на эталонных площадках не было отмечено какой-либо физиологической реакции растений, свидетельствующей о негативном техногенном воздействии (хлороз, некроз, и т.д.), в то время как в непосредственной близи от промышленных объектов наблюдались случаи усыхания листьев кустарников и вегетативных органов травянистых растений. Это позволяет оценить уровень загрязнения на участках опробования как умеренный, не вызывающий значительного изменения элементного состава. Вопрос о реакции растений на загрязнение, вызванное деятельностью объектов газодобычи, исследован недостаточно. Отметим, что приводились данные о стимулирующем влиянии азотсодержащих аэротехногенных поллютантов, поступающих от объектов инфраструктуры газовых месторождений Ямала на рост лишайников и повышение продуктивности тундровых фитоценозов [15].

В лабораторных условиях пробы растений измельчали, высушивали в фарфоровых тиглях при T = 95 °C, затем воздушно-сухую навеску растений озоляли в муфеле при 450 °С и растирали в агатовой ступке до состояния пудры. Для пересчета содержания микроэлементов на абсолютно-сухое вещество была вычислена зольность растений (%), для чего пробы взвешивали до и после озоления. Анализ элементного состава золы растений произведен методом приближенно-количественного спектрального анализа в центральной лаборатории Главтюменьгеологии (в настоящее время ООО “Тюменская Центральная лаборатория”). Определение микроэлементного состава проводилось на спектрографе СТЭ-1 по методике спектрального анализа УСА-5 методом просыпки. Пороговые концентрации микроэлементов, определяемые при использовании метода, составляли (мг/кг): P – 500; Вa, Sr – 200; Ti, Zr –100; Sc – 30; Zn, Y – 20; Cr, Mn, Cd – 10, Ga – 5; Ni, Cu, Pb, Co – 2; Mo – 0.2; Ag – 0.05.

По полученным результатам элементного состава растений и лишайников с помощью программы Microsoft Excel рассчитаны статистические показатели: M – среднеарифметическое значение элементов и SD – среднеквадратичное отклонение (табл. 2).

Для оценки накопления элементов в растительных образцах был использован коэффициент биологического накопления Кб [25], представляющий собой отношение содержания элемента в золе растения к величине кларка верхней части континентальной земной коры по А.П. Виноградову [26]. При сравнении со среднемировыми показателями содержания элементов в растениях использованы подсчеты В.В. Добровольского [27]. Потенциальную физиологическую реакцию на недостаток или избыток элемента в фитомассе определяли путем сопоставления с пороговыми границами, приведенными в [28].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

По сравнению со среднемировыми величинами содержания микроэлементов в золе растений [27] фитобиота Ямала отличается повышенными концентрациями Mn, Ti, Zn, Ni, Ba, Co, Ga, Ag и сниженными – Mo, Sn (рис. 2). В зольном составе растений преобладает Mn, содержание которого в пересчете на золу превышает 1%. Затем, в порядке уменьшения концентраций, следуют Zn, Ti, Ba, Sr, Ni, Zr. Доминирование марганца в микроэлементном составе Ledum palustre L. и Eriophorum polystachion L. было отмечено в Уренгойских тундрах [29]. Преобладание в составе тундровых растений Mn, Ba, Sr подчеркивалось в работах М.А. Глазовской [30], В.В. Добровольского и др. [31]. Повышенное содержание Mn и Ba в Ledum decumbens (Ait.) Lodd. ex Steud. и Vaccinium vitis-idaea L. было отмечено в [32]. Согласно А.И. Перельману [25], тундровому типу биологического круговорота веществ свойственно преобладание таких элементов, как Al, Fe, Mn. Полученные результаты подтверждают марганцевую биогеохимическую специализацию растений тундры.

Рис. 2.

Биогеохимический спектр растений и лишайников центрального Ямала. По горизонтали – химические элементы; по вертикали – содержание элементов, мг/кг золы. 1 – среднее содержание в золе растений суши [27]; 2 – Salix glauca L.; 3 – разнотравье; 4 – осоки; 5 – лишайники. Fig. 2. Biogeochemical spectrum of plants and lichens in central Yamal. X-axis – chemical elements; y-axis – content of elements, mg/kg of ash. 1 – the average content in the plants [27]; 2 – Salix glauca L.; 3 – herbs; 4 – sedges; 5 – lichens.

Слабое накопление свойственно Mo и Sn. Содержание Mo в лишайниках и листьях кустарников в 5–9 раз меньше кларка растительности, Sn в 2.5–5.5 раз. Sn и Mo – анионогенные элементы, которые слабо накапливаются в растениях тундр. Наблюдается значительное варьирование содержания в различных видах растений таких элементов, как Sr, Zn, Zr, Pb, Mo, V и относительно однородное распределение Mn, Ni, Y, Cu (рис. 2). Наибольшая концентрация Zn отмечена в золе листьев кустарников. Лишайники отличаются повышенным содержанием в зольном остатке Ti, Cr, V, Pb. Высокое содержание Pb в Cladonia alpestris (L.) Rabenh. на территории ЯНАО отмечено А.Ю. Опекуновым с соавторами [32]

Значения коэффициента биологического накопления Кб для Mn, согласно проведенным подсчетам, варьировали для разных групп растений и лишайников в пределах 7.3–15.0, в то время как среднемировое значение этого показателя для растительности суши составляет 6.68 [27]. Минимально накопление Mn в лишайниках, максимально – в листьях кустарников. Согласно оценке биологического накопления элементов [25], Mn отнесен к элементам слабого накопления и среднего захвата (Кб = n × 10–1 – n). На Ямале Mn относится к категории сильно накапливаемых элементов (Кб = n – n × 102). Значения Кб некоторых других элементов представлены на рис. 3.

Рис. 3.

Значения коэффициента биологической аккумуляции (Кб) в растениях и лишайниках полуострова Ямал. По горизонтали – виды и группы видов; по вертикали – значения Кб. 1 – Betula nana L., листья; 2 – Salix glauca L., листья; 3 – кустарнички; 4 – злаки; 5 – разнотравье; 6 – осоки; 7 – лишайники. Fig. 3. Bioaccumulation factor (Cb) in plants and lichens of the Yamal Peninsula. X-axis – species and groups of species; y-axis – bioaccumulation factor. 1 – Betula nana L., leaves; 2 – Salix glauca L., leaves; 3 – subshrubs; 4 graminoids; 5 – herbs; 6 – sedges; 7 – lichens.

Zn активно накапливается в листьях кустарников (Кб = 40–65). Полученные значения многократно превышают среднемировое значение равное 11.76 [27]. В других группах растений коэффициент биологического накопления Zn изменяется от 2 до 12, что характеризует его как сильно накапливаемый элемент. Это соответствует оценке биологического накопления Перельмана [25]. Интенсивной транслокации Zn из почвы в растения способствует его высокая подвижность в кислых почвах, а также повышенное содержание в породах морского генезиса, свойственное центральному Ямалу [9]. Накопление Zn кустарниками связано еще и с тем, что Salix glauca распространена главным образом на эрозионных склонах, где высока обеспеченность элементами минерального питания за счет растворения в грунтовых водах химических веществ и соединений, содержащихся в мерзлых породах [33].

Накопление Mo максимально в осоковых (рис. 3), но даже для них значение Кб = 6.6 существенно меньше среднемирового значения Кб = 9.69 по В.В. Добровольскому [27]. Mo относится к элементам слабого накопления – среднего захвата. Этому элементу свойственна низкая подвижность в ландшафтах кислого глеевого класса, в кислой среде он образует труднорастворимые молибдаты [34]. Поэтому накопление Mo в растениях Ямала замедлено.

Значения Кб для Ni варьируют от 0.9 до 2.6, а Cr преимущественно деконцентрируется (Кб = = 0.2–1.0). Слабое накопление сидерофильных элементов тундровыми растениями было ранее отмечено в Уренгойских тундрах [29]. Накопление Pb наиболее активно в лишайниках, что объясняет широкое применение их для индикации атмосферных выпадений загрязнителей [35]. Таким образом, в тундрах Ямала сильно накапливаются Mn, Zn; к элементам слабого накопления и среднего захвата относятся Mo, Ni, Cu, Pb, Ba, Sr; к элементам слабого и очень слабого захвата – V, Cr, Zr, Be, Y, Sn, Ga, у которых значения Кб изменяются в диапазоне n × 10–1–n × 10–2.

Однако для оценки поступления микроэлементов из растения в организм оленей при питании важна оценка содержания не в зольном остатке, а в сухом веществе. Как показали проведенные исследования, зольность представителей фитобиоты Ямала значительно варьирует – от 0.9% (лишайники) до 9.4% (разнотравье) (табл. 1). Максимальную зольность имеет Equisetum arvense, что вызвано активным накоплением этим растением кремния. Большинство видов, составляющих основу кормового рациона северного оленя (лишайники, листья кустарников), имеют низкую зольность. Низкая зольность ранее была отмечена для растений лесотундры Западной Сибири [36].

Таблица 1.  

Зольность доминантов растительного покрова тундр Ямала Table 1.  Ash content in the dominant plant species of the Yamal tundra

Растения
Plants 		Зольность, %
Ash content, %
Кустарники (листья):
Shrubs (leaves): 		 
Betula nana 3.4
Salix glauca 5.8
Кустарнички и полукустарнички в том числе:
Subshrubs and dwarf subshrubs including: 		2.9
Vaccinium vitis -idaea ssp. minus 2.9
Rubus chamaemorus 4.8
Разнотравье:
Herbs: 		9.4
Artemisia tilesii 9.7
Equisetum arvense 11.2
Rumex arcticus 9.4
Nardosmia frigida 6.1
Осоковые:
Sedges: 		 
Carex stans 7.74
Eriophorum polystachyon 10.3
E. scheushzeri 9.6
Злаки:
Graminoids: 		 
Deschampsia caespitosa 5.1
Alopecurus alpinus 8.2
Festuca rubra 4.8
Лишайники:
Lichens: 		 
Cetraria nivalis, Cladina rangiferina, Peltigera aphthosa, Thamnolia vermicularis 0.9
Таблица 2.  

Среднее содержание химических элементов в растениях и лишайниках центральной части полуострова Ямал, мг/кг абс. сух. веса Table 2.  Average content of trace elements in plants and lichens of the central part of the Yamal Peninsula, mg/kg absolute dry weight

Элементы
Elements 		Группы видов
Species groups 		Среднемировое содержание [27]
Global average [27] 		Экологические градации по Кабата-Пендиас [28] Ecological gradations by Kabata-Pendias [28]
кустарники
shrubs 		кустарнички
subshrubs
n = 8 		злаки
graminoids
n = 10 		разнотравье
herbs
n = 29 		осоки
sedges
n = 9 		лишайники
lichens
n = 12 		недостаток
deficient 		норма
sufficient
or normal 		избыток
excessive
or toxic
Betula nana
n = 8 		Salix glauca
n = 11
Mn 600 ± 100 800 ± 200 440 ± 80 500 ± 200 900 ± 300 900 ± 600 70 ± 60 205 10–30 30–300 400–1000
V 0.79 ± 0.72 0.33 ± 0.38 н.о. 2.7 ± 2.6 3 ± 4 3 ± 5 0.54 ± 0.36 1.5 – 0.2–1.5 –
Ti 100 ± 100 40 ± 70 80 ± 40 100 ± 100 200 ± 200 200 ± 300 40 ± 40 32.5 – – 50–200
Cr 1.7 ± 1.2 1.2 ± 0 .9 1.1 ±0.9 4 ± 7 5 ± 4 5 ± 9 0.83 ± 0.48 1.8 – 0.1–0.5 5–30
Zr 2.2 ± 3.6 1.4 ± 2.6 4 ± 5 6 ± 8 10 ± 10 7 ± 10 1.5 ± 1.3 7.5 – <15 –
Be 0.05 ± 0.07 н.о. 0.03 ± 0.04 0.10 ± 0.06 0.15 ± 0.11 н.о. 0.02 ± 0.01 0.1 – <1–7 –
Y 0.32 ± 0.29 0.64 ± 0.85 0.49 ± 0.42 1.0 ± 0.7 1.3 ± 1.0 1.1 ± 1.4 0.16 ± 0.067 0.8 – – –
Sc 0.15 ± 0.13 н.о. н.о. 0.8 ± 0.6 0.8 ± 0.73 0.48 ± 0.15 0.12 ± 0.07 – – – –
Ba 100 ± 90 80 ± 60 90± 50 90 ± 40 300 ± 300 120 ± 30 20 ± 10 22.5 – <500 –
Sr 30 ± 40 20 ± 20 10 ± 10 20 ± 20 80 ±100 10 ± 10 6 ± 2 35.0 – – –
Nb 0.32 ± 0.19 н.о. 0.22 ± 0.27 0.5 ± 0.3 0.57 ± 0.55 0.62 ± 0.88 0.08 ± 0.05 – – – –
Ni 5 ± 3 9 ± 3 1.5 ± 1.4 6 ± 3 9 ± 5 7 ± 4 0.86 ± 0.34 2.0 – 0.1–5 10–100
Co 0.75 ± 0.54 2 ± 2 0.52 ± 0.42 2.1 ± 1.4 2.1 ± 2.4 3 ± 4 0.18 ± 0.12 0.5 – 0.02–1 15–50
Mo 0.03± 0.01 0.07 ± 0.06 0.15 ± 0.22 0.2 ± 0.15 0.17 ± 0.2 0.57 ± 0.46 0.02 ± 0.03 0.5 0.1–0.3 0.2–5 10–50
Cu 6 ± 2 7 ± 2 5 ± 1 8 ± 4 10 ± 4 8 ± 3 1.1 ± 0.18 8.0 – 5–30 –
Zn 200 ± 200 190 ± 90 20 ± 10 40 ± 70 30 ± 30 50 ± 60 9 ± 3 30 10–20 27–150 –
Pb 1.9 ± 1.1 1.5 ± 1.2 1.3 ± 0.52 2.1 ± 2.0 2 .0± 1.8 1.6 ± 1.3 0.73 ± 0.46 1.25 – 5–10 –
Sn 0.05 ± 0.01 0.11 ± 0.13 0.11 ± 0.03 н.о. 0.09 ± 0.09 0.07 ± 0.06 0.02 ± 0.01 0.25 –   –
Ag 0.61 ± 0.84 0.05 ± 0.09 0.16 ± 0.11 н.о. 0.1 ± 0.25 0.13 ± 0.24 0.01 ± 0.01 0.03 – 0.5 5–10
Ga 0.31 ± 0.16 0.27 ± 0.21 0.19 ± 0.17 0.82 ± 0.77 0.9 ± 0.83 0.76 ± 0.78 0.16 ± 0.13 0.05 – – –

Примечание. Приведено среднеарифметическое значение и стандартное отклонение m ± sd; н.о. – содержание элемента ниже предела обнаружения более чем в 50% проб; прочерк – нет данных. Содержание Cd и La было ниже чувствительности определения более чем в 70% изученных образцов. Note. The arithmetic mean value and standard deviation m ± sd are given; н.о. – the content of the element is below the detection limit in more than 50% of samples; dash – no data. The content of Cd and La was below the detection limit in more than 70% of samples.

Полученные результаты содержания микроэлементов в пересчете на абсолютно сухое вещество приведены в табл. 2. В ней же представлены экологические нормы содержания микроэлементов по [28].

С учетом экологических градаций выявлено избыточное содержание Mn практически во всех группах видов (кроме лишайников). Содержание Zn сильно варьирует в зависимости от вида растений. Как отмечено М.П. Тентюковым [18], в тундрах Ямала концентратором Zn является Betula nana. Высокое содержание Zn в Vaccinium vitis-idaea ssp. minus на территории ЯНАО отмечено А.Ю. Опекуновым с соавторами [32]. В.Б. Башкин [15] также отмечал интенсивное накопление катионогенных элементов (Zn, Mn) в растениях Ямала. Интенсивное накопление Zn некоторыми видами подтверждается нашими данными. Среднее содержание в листьях Salix glauca и Betula nana составляет 187 и 180 мг/кг в соответственно, что многократно больше среднего значения 30 мг/кг для растительности Земли по В.В. Добровольскому [27]. Свойственные кустарникам концентрации Zn находятся в области избыточного содержания. Однако в лишайниках выявлен значительный дефицит этого элемента.

Содержание Cu, Ni максимально в разнотравье, для большинства видов характерны значения на уровне экологического оптимума, низкое содержание свойственно лишайникам. Практически у всех групп видов выявлен дефицит Mo, только в Carex stans этот элемент содержится в достаточном количестве. Максимальное количество Co содержатся в осоках, выше среднемировых значений содержание Co в злаках и разнотравье.

Обращает на себя внимание крайне низкое содержание практически всех элементов в лишайниках. Сопоставление полученных нами результатов с результатами аналогичных исследований в других регионах показало, что недостаток физиологически важных микроэлементов (в пересчете на абс. сухое вещество) является свойством кустистых лишайников. Так, лишайники Ямала близки по содержанию Zn, Cu, Ni Cr, Co, c лишайниками фоновых участков Кольского полуострова [37, 38]. Содержание Pb, в расчете на абсолютно сухое вещество, на обследованном нами участке составляет 0.73 мг/кг, в то время как в лишайниках Кольского полуострова – 1.42–1.92 мг/кг [37]. В таежной зоне Западной Сибири содержание элементов в Cladonia stellaris, представленное в [39], сходно с результатами, полученными на полуострове Ямал. Слабое накопление элементов мхами и лишайниками было отмечено в арктотундровых ландшафтах Новой Земли [40].

Эпигейные кустистые лишайники составляют основу кормового рациона северного оленя в холодный период года. Наибольшее кормовое значение имеют около 20 видов лишайников, из которых олени наиболее охотно поедают кустистые кладонии и цетрарии [22]. Известно, что питание оленей изменяется по сезонам. Летом они питаются в основном зеленой растительностью, ягель составляет от 15 до 40% пищи. Осенью питание у оленей смешанное с преобладанием ягеля, зимой ягель становится основой их питания, а весной происходит переход на зеленые корма. Состав зеленых кормов очень разнообразен: он включает большинство видов растений: разнотравье, пушицы, осоки, кустарники, злаки, хвощи [23]. Таким образом, результаты исследования показывают, что в зимнее время северные олени, питающиеся преимущественно лишайниками, испытывают дефицит микроэлементов. Ранее отмечалось, что зимой в рационе питания не хватает минеральных веществ и витаминов [22]. Переход летом на зеленые корма позволяет сбалансировать рацион питания и восполнить дефицит жизненно важных микроэлементов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Растения тундр центрального Ямала активно накапливают Mn и Zn, коэффициент биологического накопления этих элементов значительно превосходит среднемировые значения по В.В. Добровольскому. Содержание Zn варьирует от 9.1 мг/кг в лишайниках до 180 мг/кг в листьях кустарников. Аналогичным образом распределен Mn: максимальное содержание отмечено в листьях кустарников (до 758 мг/кг абс. сух веса), минимальное – в лишайниках (65.5 мг/кг). Анионогенные элементы Mo и Sn слабо накапливаются во всех группах растений, причем содержание Mo ниже физиологических норм. Содержание Sn в лишайниках и листьях кустарников в 2.5–5 раз меньше кларка растительности. Содержание Cu, Ni в большинстве видов находится на уровне экологического оптимума. Максимальное количество Mo, Cr, Со, V, Ti содержится в осоках. Содержание Cr, V и Со выше среднемировых значений в злаках и разнотравье, Ti – во всех отобранных пробах. Лишайники, составляющие основу рациона оленей в холодный период года, содержат крайне мало физиологически необходимых микроэлементов (при подсчете концентраций в абс. сухом веществе). Отмечена повышенная зольность разнотравья, что важно с позиции поступления минеральных веществ из фитомассы в организм оленей. Сбалансированное поступление микроэлементов требует сочетания зеленых и лишайниковых кормов.

Список литературы

  1. Зуев С.М. 2015. Оленеводство в Ямало-Ненецком автономном округе: перспективы и проблемы. – Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 3(88): 103–107. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25811447

  2. Казьмин В.Д., Абатуров Б.Д. 2011. Количественная характеристика питания вольноживущих северного оленя (Rangifer tarandus) и овцебыка (Ovibos moschatus) на острове Врангеля. – Зоологический журнал. Т. 90. 5: 616–623. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16455987

  3. Кряжимский Ф.В., Маклаков К.В., Морозова Л.М., Эктова С.Н. 2011. Системный анализ биогеоценозов полуострова Ямал: имитационное моделирование воздействия крупностадного оленеводства на растительный покров. – Экология. 5: 323–333. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17057717

  4. Богданов В.Д., Головатин М.Г. 2017. Сибирская язва на Ямале: экологический взгляд на традиционное оленеводство. – Экология. 2: 77–82. https://doi.org/10.7868/S0367059717020056

  5. Golovatin M G., Morozova L.M., Ektova S.N. 2012. Effect of reindeer overgrazing on vegetation and animals of tundra ecosystems of the Yamal Peninsula. – Czech Polar Reports. 2(2): 80–91. https://doi.org/10.5817/CPR2012-2-8

  6. Golovatin M.G., Morozova L.M., Ektova S.N., Paskhalny S.P. 2010. The change of tundra biota at Yamal peninsula (the North of the Western Siberia, Russia) in connection with anthropogenic and climatic shifts. – In.: Tundras: Vegetation, Wildlife and Climate trends. New York. P. 1–46. http://www.novapublishers.org/catalog/product_info.php?products_id=13389

  7. Сариев А.Х., Чербакова Н.Н., Дербенев К.В., Федина Е.В. 2019. Химический состав кормовых растений, произрастающих в зоне влияния промышленных предприятий. – Вестник КрасГАУ. 5: 68–74. http://www.kgau.ru/vestnik/2019_5/content/10.pdf

  8. Новак Г.В., Бодрова Л.Ф. 2015. Клинико-гематологические показатели северных оленей при применении различных типов кормления в условиях Ямала. – Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 6(56): 116–118. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25113556

  9. Московченко Д.В. 2013. Экогеохимия нефтедобывающих районов Западной Сибири. Новосибирск. 259 с.

  10. Опекунова М.Г., Опекунов А.Ю., Кукушкин С.Ю., Ганул А.Г. 2019. Фоновое содержание химических элементов в почвах и донных осадках севера Западной Сибири. – Почвоведение. 4: 422–439. https://doi.org/10.1134/S0032180X19020114

  11. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. 1970. Микроэлементы в почвах СССР. М. 182 с.

  12. Агбалян Е.В., Листишенко А.А. 2017. Накопление поллютантов (ртути и кадмия) в почве, растениях и организме животных. – Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 3(96): 4–10. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34904650

  13. Подкорытов Ф.М. 1964. Микроэлементный состав основных видов кормов Потаповского опытно-производственного хозяйства Таймырского нац. округа. – В сб.: Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине Сибири. Красноярск. С. 47-49.

  14. Таркова М.Д. 2007. Миграция свинца и кадмия в трофической цепи “почва-растение-северный олень” в зоне деятельности горнодобывающих предприятий Якутии: на примере Оймяконского района: Автореф. дис. … к. б. н. Якутск. 23 с.

  15. Башкин В.Б. 2017. Биогеохимические циклы в тундровых экосистемах импактных зон газовой индустрии. – Геохимия. 10: 954–966. https://doi.org/10.7868/S0016752517100028

  16. Ермилов О.М., Грива Г.И. Москвин В.И. 2002. Воздействие объектов газовой промышленности на северные экосистемы и экологическая стабильность геотехнических комплексов в криолитозоне. Новосибирск. 148 с.

  17. Московченко Д.В. 1995. Биогеохимические особенности ландшафтов полуострова Ямал и их оптимизация в связи с нефтегазодобычей: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. С-Пб. 24 с.

  18. Тентюков М.П. 2010. Геохимия ландшафтов равнинных тундр (на примере Ямала и Большеземельской тундры). Сыктывкар. 260 с.

  19. Головнёв А.В., Абрамов И.В. 2014. Олени и газ: стратегии развития Ямала. – Вестник археологии, антропологии и этнографии. 4(27): 122–131. http://www.ipdn.ru/_private/a27/122-131.pdf

  20. Ильина И.С., Лапшина Е.И., Лавренко Н.Н., Мельцер Л.И., Романова Е.А., Богоявленский Б.А., Махно В.Д. 1985. Растительный покров Западно-Сибирской равнины. Новосибирск. 251 с.

  21. Природная среда Ямала. 1995. Тюмень. Т. 2. 108 с

  22. Сыроечковский Е.Е. 1986. Северный олень. М. 256 с.

  23. Морозова Л.М., Магомедова М.А. 2004. Структура растительного покрова и растительные ресурсы полуострова Ямал. Екатеринбург. 63 с.

  24. Васиуллина А.И., Московченко Д.В. 2020. Оценка воздействия сжигания попутного нефтяного газа на таёжные ландшафты по данным анализа значений вегетационного индекса (NDVI). –Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 1(292): 14–21. https://doi.org/10.33285/2411-7013-2020-1(292)-14-21

  25. Перельман А.И. 1975. Геохимия ландшафта. М. 341 с.

  26. Виноградов А.П. 1962. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. – Геохимия. 7: 555–571.

  27. Добровольский В.В. 2003. Основы биогеохимии. М. 400 с.

  28. Kabata-Pendias A. 2011. Trace elements in soils and plants. Boca Raton, FL, USA. 505 p. https://doi.org/10.1201/b10158

  29. Московченко Д.В., Моисеева И.Н., Хозяинова Н.В. 2012. Элементный состав растений Уренгойских тундр. – Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 12: 130–136. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18050792

  30. Глазовская М.А. 1988. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М. 328 с.

  31. Добровольский В.В., Козаренко А.Е., Савельева Л.Е. 1986. Ландшафтно-геохимические особенности тундр побережья Баренцева моря. – В сб.: Геохимические исследования в лесных и тундровых ландшафтах. М. С. 3–13.

  32. Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю., Ганул А.Г. 2012. Оценка экологического состояния природной среды районов добычи нефти и газа в ЯНАО. –Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 7. Геология. География. 4: 87–101. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18353646

  33. Ермохина К.А., Мяло Е.Г. 2013. Фитоиндикационное картографирование оползневых нарушений на центральном Ямале. – Известия Российской академии наук. Серия географическая. 5: 139–146. https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/99/95

  34. Перельман А.И., Касимов Н.С. 1999. Геохимия ландшафта. М. 786 с.

  35. Ванштейн Е.А. 1982. Некоторые вопросы физиологии лишайников. III. Минеральное питание. – Ботанический журнал. Т. 67. 5: 561–571. http://arch.botjournal.ru/?t=issues&id=19820505&rid=pdf_0005254

  36. Хренов В.Я. 1993. Геохимическая экология растений северной тайги. – В сб.: Проблемы географии и экологии Западной Сибири. Тюмень. С. 137–143.

  37. Кузьменкова Н.В., Кошелева Н.Е., Асадулин Э.Э. 2015. Тяжелые металлы в почвах и лишайниках тундровой и лесотундровой зон (северо-запад Кольского полуострова). – Почвоведение. 2: 244–256. https://doi.org/10.7868/S0032180X14100062

  38. Сухарева Т.А. 2016. Элементный состав талломов лишайника Cladоnia stellaris в условиях атмосферного загрязнения. – Труды Карельского научного центра РАН. 4: 70–82. http://journals.krc.karelia.ru/index.php/ecology/article/view/259/234

  39. Valeeva E.I., Moskovchenko D.V. 2002. Trace-element composition of lichens as an indicator of atmospheric pollution in northern West Siberia. – Polar Geography. 26(4): 249–269. https://doi.org/10.1080/789610148

  40. Усачева А.А., Семенков И.Н., Мирошников А.Ю., Крупская В.В., Закусин С.В. 2016. Геохимические особенности арктотундровых ландшафтов восточного побережья Новой Земли. – Вестник МГУ. Серия география. 6: 87–95. https://vestnik5.geogr.msu.ru/jour/article/view/262

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Растительные ресурсы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал