resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2024-29-4-574-588resar-597Research ArticleБиологические науки. ЭкологияBiological sciences. EcologyДинамика пойменной растительности при загрязнении нефтепродуктами в условиях арктической зоныDynamics of floodplain vegetation under oil pollution in the Arctic zonehttps://orcid.org/0000-0001-9287-7544ТурчинаТ. А.TurchinaT. A.

Турчина Татьяна Анатольевна, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, главный научный сотрудник

ResearcherID: AAT-8537-2020, Scopus Author ID: 57039211000

г. Норильск

Turchina Tatiana Anatol′evna, Dr. Sci. (Agr.), Senior Researcher, Chief Researcher

ResearcherID: AAT-8537-2020, Scopus Author ID: 57039211000

Norilsk

tatturchina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2534-4814ЯнченкоЗ. А.YanchenkoZ. A.

Янченко Зоя Анатольевна, кандидат биологических наук, директор

г. Норильск

Yanchenko Zoya Anatol′evna, Cand. Sci. (Biol.), Director

Norilsk

norilskniiks@mail.ruНИИ сельского хозяйства и экологии Арктики – филиал ФГБНУ «ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН»РоссияResearch Institute of Agriculture and Ecology of the Arctic – Branch of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center”Russian Federation202426122024294574588Copyright © Турчина Т.А., Янченко З.А., 20242024Турчина Т.А., Янченко З.А.Turchina T.A., Yanchenko Z.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/597

Актуальность проведенного исследования вызвана недостатком знаний об особенностях трансформации пойменных фитоценозов арктической зоны под влиянием загрязнения нефтепродуктами. Цель работы заключалась в установлении направленности динамики растительности на участках, подвергавшихся загрязнению вследствие аварийного разлива дизельного топлива. Объектами служили пойменные фитоценозы ручья Надеждинский, рек Далдыкан, Амбарная, Пясина (исток) на фоновых (7 шт.) и загрязненных (8 шт.) участках. Подбор объектов и комплекс проведенных исследований выполнены с применением общепринятых методик геоботанического анализа. В результате мониторинга растительности за 2020–2022 гг. проведена сравнительная аналитическая оценка состояния и установлены направления изменения структуры фитоценозов. Основные динамические процессы происходили за счет появления и исчезновения видов (в 2020 г. учтено 53 вида, в 2021–2022 гг. – 55 видов, относящихся к 17 семействам), изменения проективного покрытия и соотношения таксонов и проявились в соотношении числа и обилия видов разных экологических групп. Прохладные и влажные условия вегетационного периода 2021 г. способствовали появлению на участках видов, тяготеющих к повышенной обводненности почвогрунтов (Equisetum arvense L. subsp. arvense; Equisetum fluviatile L.; Eriophorum scheuchzeri Hoppe; Carex aquatilis Wahlenb.s.str.), а теплые и сухие в 2022 г. повлияли иным образом: эти же виды или исчезли или уменьшилось их проективное покрытие. По характеру динамики растительного покрова в период 2021–2022 гг., независимо от экологического фона участков, преобладали флуктуации: не произошло резкого изменения видового состава и смены эдификаторов. В целом катастрофического влияния загрязнения нефтепродуктами не установлено, произошедшие изменения количественных и качественных характеристик растительных группировок носили узколокальный характер, обусловленный, преимущественно, динамикой погодных условий и особенностями гидрологического режима водных объектов.

The significance of this research arises from the limited understanding of how floodplain plant communities in the Arctic region change in response to oil pollution. The objective of the study was to determine the trends in vegetation changes in areas affected by an accidental diesel fuel spill. The research focused on the floodplain plant communities of the Nadyezhdinsky Creek, as well as the Daldykan, Ambarnaya, and Pyasina rivers, examining both unpolluted (7 locations) and polluted areas (8 locations). The selection of study sites and the subsequent analyses were conducted using widely accepted geobotanical methods. A comparative analytical assessment of phytocenoses was performed through vegetation monitoring conducted from 2020 to 2022. The primary dynamic processes observed were linked to the emergence and extinction of species, with 53 species recorded in 2020, and 55 species from 17 families noted in both 2021 and 2022. Additionally, alterations in projective cover and shifts in the taxonomic ratios were documented. These changes were reflected in the abundance and diversity of species across various ecological groups. The cool and humid conditions experienced during the 2021 growing season promoted the proliferation of species typically associated with well-watered environments, including Equisetum arvense L. subsp. arvense, Equisetum fluviatile L., Eriophorum scheuchzeri Hoppe, and Carex aquatilis Wahlenb. s. str. In contrast, the warm and dry conditions in 2022 adversely affected these species, leading to their disappearance or a reduction in their projective cover. The predominant changes in vegetation dynamics from 2021 to 2022 can be characterized as fluctuations, regardless of the ecological context of the study sites, with no significant alterations in species composition or shifts in dominant species. Overall, there were no indications of catastrophic effects resulting from oil pollution. The observed changes in the plant communities were localized and primarily attributed to variations in climatic conditions and the specific hydrological characteristics of the individual water bodies.

Арктикапоймазагрязнение нефтепродуктамифитоценотическое разнообразиефлуктуацииArcticfloodplainoil pollutionphytocenotic diversityfluctuationsРабота выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по проекту «Оценка состояния компонентов природных комплексов НорилоПясинской экосистемы в условиях техногенного загрязнения» (тема № FWES-2022-0008, ЕГИСУ НИОКТР № 122022600041-8).This study was conducted within the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the project “Assessment of the state of the components of natural complexes of the Norilo-Pyasinsky ecosystem in conditions of technogenic pollution” (theme No. FWES-2022-0008, reg. No. 122022600041-8).ReferencesМиркин Б.М. Закономерности развития растительности речных пойм. М.: Наука; 1974. 174 с.Mirkin B.M. Patterns of development of vegetation of river floodplains. Moscow: Nauka; 1974. 174 p. (In Russ.)Никонова А.Н. Трансформация пойменных экосистем дельты Печоры в зоне влияния Кумжинского газоконденсатного месторождения (Ненецкий автономный округ). Известия РАН. Серия географическая. 2015;5:117–129.Nikonova A.N. Transformation of floodplain ecosystems of the Pechora delta in the zone of influence of the Kumzhinskoye gas condensate field (Nenets Autonomous Okrug). Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2015;5:117–129. (In Russ.)Экосистемы речных пойм: структура, динамика, ресурсный потенциал, проблемы охраны. Под ред. В.С. Залетаева. М.: РАСХН; 1997. 596 с.Ecosystems of rivers’ floodplains: structure, dynamics, resources potential. Ed. by Zaletaeva V.S. Moscow: RASHN Publ.; 1997. 596 p. (In. Russ.)Kretz L., Bondar-Kunze E., Hein T., et al. Vegetation characteristics control local sediment and nutrient retention on but not underneath vegetation in floodplain meadows. PLOS ONE. 2021;16(12). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0252694Kretz L., Bondar-Kunze E., Hein T., et al. Vegetation characteristics control local sediment and nutrient retention on but not underneath vegetation in floodplain meadows. PLOS ONE. 2021;16(12). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0252694Sandi S.G., Saco P.M., Kuczera G., et al. Predicting floodplain inundation and vegetation dynamics in arid wetlands. E3S Web of Conferences. 2018;40:02019. https://doi.org/10.1051/3sconf/20184002019RiverFlow2018.Sandi S.G., Saco P.M., Kuczera G., et al. Predicting floodplain inundation and vegetation dynamics in arid wetlands. E3S Web of Conferences. 2018;40:02019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184002019RiverFlow2018.Bijlmakers J., Griffioen J., Karssenberg D. Environmental drivers of spatio-temporal dynamics in floodplain vegetation: grasslands as habitat for megafauna in Bardia National Park (Nepal). Biogeosciences. 2023; 20:1113–1144. https://doi.org/10.5194/bg-20-1113-2023.Bijlmakers J., Griffioen J., Karssenberg D. Environmental drivers of spatio-temporal dynamics in floodplain vegetation: grasslands as habitat for megafauna in Bardia National Park (Nepal). Biogeosciences. 2023; 20:1113–1144. https://doi.org/10.5194/bg-20-1113-2023.Юркевич Н.В., Ельцов И.Н., Гуреев В.Н. и др. Техногенное воздействие на окружающую среду в Российской Арктике на примере Норильского промышленного района. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021; 332(12):230–249.Yurkevich N.V., Eltsov I.N., Gureev V.N., et al. Technogenic effect on the environment in the Russian Arctic by the Example of the Norilsk industrial area. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2021;332(12):230–249. (In. Russ.)Loiko S., Klimova N., Kuzmina D., Pokrovsky O. Lake drainage in permafrost regions produces variable plant communities of high biomass and productivity. Plants. 2020;9(7):1–42. https://doi.org/10.3390/plants9070867.Loiko S., Klimova N., Kuzmina D., Pokrovsky O. Lake drainage in permafrost regions produces variable plant communities of high biomass and productivity. Plants. 2020;9(7):1–42. https://doi.org/10.3390/plants9070867.Pokrovsky O.S., Manasypov R.M., Kopysov S.G., et al. Impact of permafrost thaw and climate warming on riverine export fluxes of carbon, nutrients and metals in Western Siberia. Water (Switzerland). 2020;12(6):1–21. https://doi.org/10.3390/w12061817.Pokrovsky O.S., Manasypov R.M., Kopysov S.G., et al. Impact of permafrost thaw and climate warming on riverine export fluxes of carbon, nutrients and metals in Western Siberia. Water (Switzerland). 2020;12(6):1–21. https://doi.org/10.3390/w12061817.Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука; 1993. 293 с.Bazilevich N.I. Biological productivity of ecosystems of Northern Eurasia. Moscow: Nauka; 1993. 293 p. (In. Russ.)Liningera K.B., Wohl E. Floodplain dynamics in North American permafrost regions under a warming climate and implications for organic carbon stocks: A review and synthesis. Earth-Science Reviews. 2019;193:24–44. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.02.024.Liningera K.B., Wohl E. Floodplain dynamics in North American permafrost regions under a warming climate and implications for organic carbon stocks: A review and synthesis. EarthScience Reviews. 2019;193:24–44. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.02.024.Declaration on the protection of the arctic environment.Rovaniemi, Finland/June 14, 1991.Available at: http://library.arcticportal.org/1542/1/artic_environment.pdf.Declaration on the protection of the arctic environment.Rovaniemi, Finland/June 14, 1991.Available at: http://library.arcticportal.org/1542/1/artic_environment.pdf.Lifshits S., Glyaznetsova Yu., Erofeevskaya L., et al. Effect of oil pollution on the ecological condition of soils and bottom sediments of the arctic region (Yakutia). Environmental Pollution. 2021;288:117680. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117680.Lifshits S., Glyaznetsova Yu., Erofeevskaya L., et al. Effect of oil pollution on the ecological condition of soils and bottom sediments of the arctic region (Yakutia). Environmental Pollution. 2021;288:117680. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117680.Глязнецова Ю.С., Немировская И.А. Аварийный разлив дизельного топлива в Норильске. Природа. 2022;1279(3):27–38. https://doi.org/10.7868/S0032874X22030036.Glyaznetsova Yu.S., Nemirovskaya I.A. Accidental diesel fuel spill in Norilsk. Priroda. 2022;1279(3):27–38. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S0032874X22030036.Захаров А.И., Захарова Л.Н., Митник Л.М. Мониторинг стабильности топливных резервуаров Норильской ТЭЦ-3 методами радарной интерферометрии. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020;17(5):281–285. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-281-285.Zakharov A.I., Zakharova L.N., Mitnik L.M. Monitoring the stability of fuel tanks at Norilsk CHPP-3 using radar interferometry methods. Modern problems of remote sensing of the Earth from space. 2020;17(5):281–285. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-281-285.Сазонов А.Д., Комаров Р.С., Передера О.С. Разлив нефтепродуктов в Норильске 29 мая 2020 года: предполагаемые причины и возможные экологические последствия. Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2020;1(5):173–177. https://doi.org/10.23885/2500-395X-2020-1-5-173-177.Sazonov A.D., Komarov R.S., Peredera O.S. Oil product spill in Norilsk May 29, 2020: alleged reasons and possible environmental. Ecology. Economy. Computer science. Series: System Analysis and Modeling of Economic and Ecological Systems. 2020;1(5):173–177. (In Russ.). https://doi.org/10.23885/2500-395X-2020-1-5-173-177.Трошко К.А., Денисов П.В., Лаврова О.Ю. и др. Наблюдение загрязнений реки Амбарной, возникших в результате аварии на ТЭЦ-3 города Норильска 29 мая 2020 г. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020;17(3):267–274.Troshko K.A., Denisov P.V., Lavrova O.Yu., et al. Observation of the Ambarnaya River pollution resulting from the accident at the Norilsk Thermal Power Plant No. 3 on May 29, 2020. Modern problems of remote sensing of the Earth from space. 2020;17(3):267–274. (In Russ.)Якуцени С.П., Соловьев И.А. Расчет ущерба окружающей среде в результате аварии на складе ГСМ в Норильске. Географическая среда и живые системы. 2020;4:48–56. https://doi.org/10.18384/2712-7621-2020-4-48-56.Yakutseny S.P., Solovyov I.A. Calculation of environmental damage as a result of an accident at a fuel depot in Norilsk. Geographical Environment and Living Systems. 2020;4:48–56. (In Russ.). https://doi.org/10.18384/2712-7621-2020-4-48-56.Zhulidov A.V., Robarts R.D., Pavlov D.F., et al. Long-term changes of heavy metal and sulphur concentrations in ecosystems of the Taymyr Peninsula (Russian Federation) North of the Norilsk Industrial Complex. Environmental Monitoring and Assessment. 2011;181(1–4): 539–553. https://doi.org/10.1007/s10661-010-1848-yZhulidov A.V., Robarts R.D., Pavlov D.F., et al. Long-term changes of heavy metal and sulphur concentrations in ecosystems of the Taymyr Peninsula (Russian Federation) North of the Norilsk Industrial Complex. Environmental Monitoring and Assessment. 2011;181(1–4): 539–553. https://doi.org/10.1007/s10661-010-1848-yJonathan P.R., Lehmann L., Hession W.C. Quantifying the spatial variability of annual and seasonal changes in riverscape vegetation using drone laser scanning. Drones. 2021;5(3):91. https://doi.org/10.3390/drones5030091.Jonathan P.R., Lehmann L., Hession W.C. Quantifying the spatial variability of annual and seasonal changes in riverscape vegetation using drone laser scanning. Drones. 2021;5(3):91. https://doi.org/10.3390/drones5030091.Раменский Л.Г. Проблемы и методы изучения растительного покрова: Избранные работы. Л.: Наука; 1971. 334 с.Ramensky L.G. Problems and methods of studying the vegetation cover: Selected works. Leningrad: Nauka; 1971. 334 p. (In Russ.)Braun-Blanquet J. Pflanzensoziologie, Grudzüge der Vegetationskunde. 3rd ed. Wien–New York: Springer; 1964. 865 p.Braun-Blanquet J. Pflanzensoziologie, Grudzüge der Vegetationskunde. 3rd ed. Wien–New York: Springer; 1964. 865 p.Кучеров И.Б., Паянская И.И. Методы описания состояния растительности. В кн.: Антропогенная динамика растительного покрова Арктики и Субарктики: принципы и методы изучения. СПб.;1995. С. 51–63.Kucherov I.B., Payanskaya I.I. Methods for describing the state of vegetation. In: Anthropogenic dynamics of the vegetation cover of the Arctic and Subarctic: principles and methods of study. St. Petersburg; 1995, pp. 51– 63. (In Russ.)Флора Сибири / Сост. И.М. Красноборов, М.Н. Ломоносова, Н.Н. Тупицина и др. В 14 т. Новосибирск: Наука; 1997.Flora of Siberia / Comp. THEM. Krasnoborov, M.N. Lomonosov, N.N. Tupitsina, et al. In 14 volumes. Novosibirsk: Nauka; 1997. (In. Russ.)Секретарева Н.А. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий. М.: Товарищество научных изданий КМК; 2004. 131 с.Secretareva N.A. Vascular plants of the Russian Arctic and adjacent territories. Moscow: KMK Scientific Press Ltd.; 2004. 131 p. (In Russ.)Миронычева-Токарева Н.П., Михайлова Е.В., Лада Н.Ю. Сукцессии растительности и динамика растительного вещества лугов Центрально-Тувинской котловины при подтоплении. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2014;10:64–72.Mironycheva-Tokareva N.P., Mikhailova E.V., Lada N.Yu. Plant successions and dynamics of plant material in the meadows of the Central Tuva Basin affected by underflooding. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Series Biologiya. Ecologiya. 2014;10:64–72. (In. Russ.)Ребристая О.В., Хитун О.В. Особенности методики изучения смен растительности при линейных нарушениях и строительстве линейных сооружений / Методы выявления и изучения рядов дигрессионных и восстановительных смен растительности под влиянием нарушений. В кн.: Антропогенная динамика растительного покрова Арктики и Субарктики: принципы и методы изучения. Труды ботанического института им. В.Л. Комарова РАН. СПб.; 1995. С. 91–96.Rebristaya O.V., Khitun O.V. Features of the methodology for studying vegetation changes during linear disturbances and the construction of linear structures / Methods for identifying and studying the rows of digressive and restorative vegetation changes under the influence of disturbances. In: Anthropogenic dynamics of the vegetation cover of the Arctic and Subarctic: principles and methods of study. Proceedings of the Komarov Botanical Institute RAS. St. Petersburg; 1995, pp. 91–96. (In Russ.)Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041–06. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2006. 15 с.Maximum permissible concentrations (MPC) of chemicals in soil. Hygienic standards GN 2.1.7.2041–06. Moscow: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor; 2006. 15 p. (In Russ.)Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28.01.2021 № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Доступно: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202102030022Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation dated January 28, 2021 No. 2 “On approval of sanitary rules and norms SanPiN 1.2.3685-21 “Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors to humans.” Available at: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202102030022 (In Russ.)Другов Ю.С., Родин А.А. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: практическое руководство. 2-еизд., перераб. и доп. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний; 2011. 469 с.Drugov Yu.S., Rodin A.A. Contaminated Soil and Hazardous Waste Analysis: A Practical Guide. 2nd ed., revised. and additional. Moscow: BINOM; 2011. 469 p. (In Russ.)Постановление Правительства Красноярского края от 17.12.2021 № 902-п «Об утверждении региональных нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на земельных участках, подверженных загрязнению в результате аварийного разлива нефти и нефтепродуктов, на территории Таймырского Долгано-Ненецкого муниципального района и г. Норильска». Доступно: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/2400202112220013Resolution Government of the Krasnoyarsk Territory dated December 17, 2021 No. 902-p “On approval of regional standards for the permissible residual content of oil and its transformation products in soils after reclamation and other restoration work on land plots susceptible to contamination as a result of an emergency spill of oil and oil products in the territory of the Taimyr DolganoNenets municipal district and the city of Norilsk”. Available at: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/2400202112220013 (In Russ.)ПНД Ф 16.1:2.21-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «ФЛЮОРАТ–02». Доступно: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/2ca/4293799929.pdf PNDF16.1:2.21-98.PND F 16.1:2.21-98. Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in soil samples using the fluorimetric method using the “FLUORAT-02” liquid analyzer. Available at: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/2ca/4293799929.pdf (In Russ.)Быкова М.В. Проблема нормирования при оценке уровня загрязнения почв нефтепродуктами. Вестник Евразийской науки, 2019; 11 (6). Доступно: https://esj.today/PDF/83NZVN619.pdfBykova M.V. The problem of rationing in assessing the level of soil pollution with oil products. The Eurasian Scientific Journal, 2019; 11 (6). Available at:https://esj.today/PDF/83NZVN619.pdf (In Russ.)Расписание погоды [rp5.ru]; 2023 [обновлено 01 июля 2023; процитировано 20 июля 2023]. Доступно: https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Норильске.Weather schedule [rp5.ru]; 2023 [updated 01 July 2023; cited 20 July 2023]. Available at: https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Норильске. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.