«МЕЛКИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ В КОРЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ СЕВЕРНОЙ КАРЕЛИИ ...»

1

Петрозаводский государственный университет

На правах рукописи

Сиккиля Наталья Сергеевна

МЕЛКИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ В КОРЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ

ЛАНДШАФТАХ СЕВЕРНОЙ КАРЕЛИИ

03.02.08 – экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

Чл.-корр. РАН, д-р биол. наук, профессор Э. В. Ивантер Петрозаводск 2014 год 2 Оглавление Введение

Глава 1. Физико-географический очерк исследуемого района

1.1. Географическое положение

1.2. Геолого-геоморфологические условия

1.3. Ландшафты

1.4. Гидрологические условия

1.5. Болота

1.6. Леса

1.7. Климатические условия

1.8. Состояние окружающей среды исследуемого района

Глава 2 Материалы и методы

2.1. Мелкие млекопитающие

2.2. Снеговой покров

2.3. Лишайники

Глава 3. Антропогенное воздействие на природные комплексы в регионе исследования

Глава 4. Фаунистический анализ населения мелких млекопитающих в районе исследования

Sorex araneus L. - Обыкновенная бурозубка

Sorex caecutiens Laxm. - Средняя бурозубка

Sorex isodon Turov. – Равнозубая бурозубка

Sorex minutus L. - Малая бурозубка.

Sorex minutissimus Zimm. - Крошечная бурозубка

Neomys fodiens Pennant. – Водяная кутора

Clethrionomys glareolus Schr. - Рыжая полевка

Clethrionomys rufocanus Sund. - красно-серая полевка.

Clethrionomys rutilus Pall. — красная полевка.

Microtus agrestis L. – Темная полевка

Microtus oeconomus Pall. — полевка-экономка.

Myopus schisticolor Lill. - Лесной лемминг

Глава 5. Биоценотические группировки мелких млекопитающих

5.1. Сосняк лишайниковый

5.2. Сосняк-зеленомошный

Сосняк брусничный

Сосняк черничный

5.3. Сосняк багульниковый

5.4. Ельник зеленомошный

5.5. Ельник приручейный (лог).

5.5. Луг

5.6. Болота

5.7. Смешанный лес и лиственное мелколесье

Глава 6. Влияние антропогенных факторов на население мелких млекопитающих Выводы

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение В последние десятилетия с развитием промышленности во всем мире усилилось загрязнение окружающей среды веществами в концентрациях не свойственных для естественного фона экосистем. Основную роль в загрязнении территории играют атмосферные выбросы. Преимущественно загрязнители от источников выбросов поступают непосредственно в атмосферу, которые включаются в дальний перенос и распространяются на большие расстояния.

Оседая на подстилающую поверхность природных компонентов среды (почва, водоемы, растения) тяжелые металлы поглощаются с пищей, дыхательными путями и покровы, в дальнейшем включаются, в цепь питания млекопитающих, птиц и человека (Биоиндикация, 1988; Виноградова, Шевченко, 2011). На исследуемой территории основным источником аэротехногенного загрязнения, является действующее предприятие по добыче руд. Немаловажная роль принадлежит трансграничному переносу веществ.

проводились регулярные эколого-геохимические исследования зоны действия комбината. Были применены различные методики, среди них такие как:

гидрохимические исследования атмосферных выпадений, геохимические исследования почвы, мхов, лишайников, коры стволов сосны, мелких млекопитающих и др. Однако в большинстве работ не использовались геохимические индикаторы. В связи с этим, достаточно сложно определить источник загрязнения. Проводимые нами геохимические исследования были направлены на уточнение источника и выявление приоритетных загрязнителей в районе исследования населения мелких млекопитающих.

В качестве объекта исследования были выбраны мелкие млекопитающие обитающие в районах, подверженных разному уровню антропогенного воздействия. Мышевидные грызуны (Rodenta) и насекомоядные (Insectivora), входящие в комплекс мелких млекопитающих (Micromammalia), являются важной частью экосистем. Представители этой группы вследствие высокой пластичности, высокого разнообразия и многообразия жизненных форм играют важную роль в растительность, почвообразование и конечно их участие в трофических цепях хищников. Благодаря высокой степени распространенности, высоким показателей чувствительности к изменениям среду обитания, мелкие млекопитающие имеют статус традиционной модельной группы (Ивантер, Коросов, 1998; Виноградов, 2010; Курхинен и др., 2006; Ивантер, 2010; Маркин, 2010).

территории Костомукши проводили Т. В. Ивантер, Н. И. Колода и С. П. Липская в численности и структурой популяций мелких млекопитающих на фоновой территории организованы с 1987 г. на базе заповедника «Костомукшский». По результатам которых, был составлен первый фаунистический список мелких млекопитающих в районе исследования изучали Э. В. Ивантер, Н. В. Медведев и С. А. Поздняков (Ивантер, Медведев, 2007). С 2000 г. Поздняковым С. А., организованы многолетние наблюдения за популяцией мелких млекопитающих и для района Костомукшского горно-обогатительного комбината.

Длительное влияние комбината обусловило как геохимические, так и технические изменения в зоне его воздействия, что не могло не отразиться на состоянии природных компонентов среды, включая мелких млекопитающих. Это определяет актуальность ведения многолетнего мониторинга для понимания процессов происходящих в окружающей среде под влиянием выбросов предотвращению негативного воздействия на окружающую среду.

последствий влияния антропогенного воздействия на население мелких млекопитающих в коренном и антропогенном ландшафтах Северной Карелии.

В работе решались следующие задачи:

Костомукшского заповедника и Костомукшского горно-обогатительного комбината;

2. изучение динамики численности мелких млекопитающих в районе исследования;

3. выявление сходства и различия в структуре населения мелких млекопитающих в коренном и антропогенном ландшафтах;

4. изучение природы загрязнения на исследуемой территории.

многолетние мониторинговые исследования мелких млекопитающих, в импактной зоне горно-обогатительного комбината и на территории заповедника «Костомукшский». Получены новые данные по численности, биотопическому распределению, репродукции и динамике численности видов.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Работа выполнена на чувствительностью и низкой устойчивостью к различному роду воздействий, и как следствие низкой способностью к восстановлению экосистем. Проведенное функционирования северных экосистем в условиях антропогенного влияния, а также дает оценку состояния населения мелких млекопитающих после 30 лет работы комбината.

мониторинга состояния фауны на территории Костомукшского заповедника, а также для оценки воздействия горно-обогатительного комбината ОАО «Карельский окатыш» на население мелких млекопитающих, как одного из компонента лесных экосистем. Материалы приведенные в диссертационной работе, были использованы при написании соответствующих разделов «Летопись природы» (1999-2010 гг.).

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю дру биол. наук, чл.-корр. РАН, профессору Э. А. Ивантеру, сотруднику кафедры зоологии и экологии эколого-биологического факультета ПетрГУ д-ру биол. наук, профессору А. В. Коросову за советы при обсуждении работы; сотрудника Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН в.н.с., к.г.-м.н. В. П. Шевченко за руководство по сбору проб и организацию выполнения химического анализа образцов, а также студентов МГУ им. Ломоносова Д. П. Стародымову, А. В.

Чмеренко и Ю. А Иванову, в разные годы принимавших участие в полевых и лабораторных исследованиях. Автор также благодарит академика Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН А. П. Лисицына и директора заповедника «Костомукшский» С. В. Тархова за помощь в организации исследований.

Исследования эолового переноса проводились при финансовой поддержке РФФИ (проекты 07-05-00691 и 14-05-00059), Отделения наук о Земле РАН (проект Наночастицы во внешних и внутренних сферах Земли), российсконемецкой лаборатории им. О. Ю. Шмидта, гранта поддержки ведущих научных школ НШ-2493.2014.5.

Глава 1. Физико-географический очерк исследуемого района Исследования проводились в заповеднике «Костомукшский» и в районе горно-обогатительного комбината ОАО «Карельский окатыш», расположенные на территории муниципального образования «Костомукшский городской округ» в западной части Республики Карелия. На севере и востоке граничит с Калевальским, на юге — с Муезерским районами Республики Карелия, на западе с Финляндией, с муниципалитетами Кухмо и Суомуссалми.

Государственный природный заповедник "Костомукшский" создан Постановлением Совета Министров РСФСР N557 от 14 декабря 1983 года, находится в ведении Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

Площадь заповедника составляет 49 258,62 га. Площадь охранной зоны заповедника – 45 600 га (рис. 1). Е назначение - защита от негативных антропогенных воздействий на прилегающие к ним участки земли и водного пространства. Заповедник создан с целью сохранения и изучения северотаежных природных ландшафтов.

Градообразующее предприятие – Костомукшский горно-обогатительный комбинат (далее ГОК), расположенное в 10 км к северо-востоку от города Костомукша и в 30 км от заповедника.

Рисунок 1. Карта-схема территории заповедника «Костомукшский» и его охранной зоны сооружения, ведомственная дорога В геологическом отношении регион располагается в пределах восточной части Балтийского кристаллического щита, между двумя геологическими структурами и находится на восток от зеленокаменного пояса КухмоСуомуссалми и на юго-запад от Костомукшского синклинория (Горьковец, 1995).

Горные породы, выходящие здесь на земную поверхность, имеют в основном архейский и протерозойский возрасты. Судя по определению абсолютного возраста верхнеархейские отложения Костомукшской структуры составляют более 3 млрд.лет (Обоснование оптимизации …, 2008). Эти коренные породы на 86 % покрыты тонким чехлом рыхлых отложений (в основном ледникового происхождения) четвертичного возраста. Горные породы имеют в основном магматическое (граниты, габбро и диабазы) и метаморфическое происхождение (гнейсы, сланцы). Коренные породы покрыты песком четвертичных отложений, преимущественно мореной последнего оледенения. Ледниковые и элювиальноколлювиальные отложения мощным слоем перекрываю поверхность массивов.

В формировании современного рельефа сыграло последнее оледенение и тектоническая деятельность в прошлом. Рельеф сформирован моренными грядами, отдельные возвышенности достигают 50 м высотой. Между цепочек озов, представляющих собой вытянутые узкие песчаные гряды, со временем сформировались озера и болота. Данные компоненты ландшафта широко представлены на исследуемой территории. К наиболее ярким чертам геологического строения заповедника относится обилие пересекающихся разрывных нарушений, свидетельствующие о высокой интенсивности тектонических процессов. В рельефе резко выражены нарушения субширотного направления. Тектонические нарушения определяют вытянутость озер, русла ручьев, рек.

Особенности почвообразования района (короткий вегетационный период, низкая температура воздуха и почвы; глубокая промерзаемостью грунтов, высокой относительная влажность воздуха), преобладание низкопродуктивных хвойных лесов (IV-V класса бонитета), грубый механический состав рыхлые отложений (пески, супеси) и частые выходы на поверхность коренных пород, способствуют развитию на положительных элементах рельефа подзолообразовательного процесса, а в понижениях – торфообразованию.

Активными процессами почвообразования охвачена верхняя 40-60-сантиметровая толща. На вершинах повышений и их покатых склонах встречаются небольшие по площади участки маломощных (несколько сантиметров) примитивных почв. На этих почвах произрастают сосняки лишайниковые. Почвы в основном легкого механического состава (песчаные или супесчаные), характеризуются повышенной кислотностью, низкой биологической активностью и пониженным содержанием элементов минерального питания растений.

Для района характерно сочетание подзолов, заболоченных и болотных почв.

Торфяные почвы формируются в условиях избыточного увлажнения в глубоких депрессиях рельефа между моренными холмами, сельгами, среди зандровых равнин. Контактные зоны болот и суходолов, а также низкие участки равнин заняты болотно-подзолистыми почвами, на них произрастают заболоченные леса:

ельники багульниково-долгомошные и сосняки багульниково-сфагновые. Эти почвы можно считать типичными для переходной зоны средней и северной тайги.

Почвы северной тайги легкоранимы при рекреационных нагрузках.

Почвенный покров - контрастный и типичный для тайги - "подзолы-торфяные подзолы-торфяные почвы" (Громцев, 1993).

Район исследования расположен на восточном склоне Западно-Карельской возвышенности - орографически одного из самых сложных районов Карелии (Бискэ, водораздельного низкогорья Маанкаселькя.

По А. Н. Громцеву, (Обоснование оптимизации границ …, 2008) район исследования находится в денудационно-тектоническом холмистом, холмистогрядовом среднезаболоченном ландшафте с преобладанием сосновых лесов, где сосновые леса покрывают около 70% территории. Данный ландшафт, типичен для всей северотаежной подзоны Карелии. Как крупные морфологические элементы ландшафта, в него включены три типа местности, каждая из которых имеет свою структуру (рис. 2) (Обоснование оптимизации границ …, 2008).

Описание типов местности заповедника «Костомукшский», выполнено А.

Н. Громцевым и представлено в виде классифицированного снимка Landsat (Громцев, 2008). Данное описание будет уместным для понимания местообитаний района исследований.

Рисунок 2. Векторная карта местности заповедника на основе цифровой модели высот, классифицированного снимка Landsat 7 и данных ландшафтных профилей. Условные обозначения (Обоснование оптимизации границ …, 2008; Громцев, 2008).

1. оз. Каменное (195 м над уровнем моря); 2. Крупные денудационно-тектонические среднезаболоченные возвышенности с ярко выраженным (>75%) преобладанием сосновых местообитаний (270 м); 3. Сильнозаболоченные депрессии кристаллического фундамента с ярко выраженным преобладанием сосновых местообитаний (220 м); 4. Водно-ледниковые слабозаболоченные всхолмленные с абсолютным (>95%) преобладанием сосновых местообитаний.

Холмисто-грядовая среднезаболоченная местность крупных денудационнотектонических возвышенностей с ярко выраженным преобладанием сосновых местообитаний. Это грядообразные кристаллические возвышенности, покрытые четвертичной супесчаной завалуненной мореной слоем от 0,5 до 3 м.

Заболоченность территории около 35%, болота олиготрофного и мезоолиготрофного типа. Сосняки занимают более лесной площади, с доминированием сосняков черничных. Ельники приурочены к нижним частям склонов холмов и гряд с более влажными почвами (ельники черничные свежие и черничники влажные) и к различным элементам гидрографической сети (ельники приручейные и травяно-, хвощево-сфагновые).

Мелкогрядово-холмистая сильнозаболоченная местность депрессий кристаллического фундамента с ярко выраженным преобладанием сосновых местообитаний. Образовались за счет погружения фундамента кристаллических пород и заполнения рыхлыми четвертичными отложениями: мореной, алевритами и сапропелями озерного происхождения. Толщина торфа достигает 4,5 м. Болота олиго-мезотрофного и мезотрофного типа покрывают около 55 %. В лесном покрове доминируют сосняки черничные и кустарничково-сфагновые. Ельники встречаются только вдоль или вблизи водотоков. Характерной особенностью данного типа ландшафта является чередование лесных массивов с открытыми болотами.

Мелкогрядово-холмистая водно-ледниковая слабозаболоченная местность с абсолютным преобладанием сосновых местообитаний. Флювиогляциальные образования, сформированные рыхлыми четвертичными отложениями – сортированными песками значительной мощности. Почвенный покров однороден и представлен песчаными подзолами. В понижениях изредка встречаются их оторфованные варианты или торфяные переходные почвы. Здесь абсолютно господствуют сосняки брусничные и сосняки лишайниковые. Ельники встречаются изредка – только вдоль водотоков. (Обоснование оптимизации границ …, 2008; Громцев, 2008). Заболоченность не превышает 10%.

Характерной особенностью района исследования служит обилие некрупных пресных водоемов (рек, озер) преимущественно ледникового происхождения.

На территории Костомукшского заповедника, наибольший интерес представляет озеро Каменное, тектонического происхождения, занимающее около 22,2 % территории заповедника (площадь водного зеркала 105,5 км2) (Физикогеографические…, 1992). Объем озера 767·106м3. Среднемноголетняя амплитуда колебания уровня воды озера – 0,43 м. Озеро Каменное является верхним звеном в системе реки Каменной, которая является правым притоком реки Кемь впадающей в Белое море. Это единственный в республике крупный водоем, почти не испытавший прямого отрицательного воздействия человека (Первозванский, 1986) и сохранивший хорошее природное качество воды (Отчет …, 2013).

Основными чертами озера является вытянутость в меридиональном направлении с четырьмя далеко впадающими в сушу заливами, вытянутыми в широтном направлении. В озеро впадает около трех десятков притоков, из восточной части Лужмагубы вытекает река Каменная, которая впадает в оз. Лувозеро и далее через озера Кимасозеро и Нюк - в реку Чирка-Кемь. Река Каменная, самая крупная река заповедника, протяженностью 25,2 км. На реке несколько порогов. В нижнем отрезке река имеет ровное, спокойное течение, образует меандры и старицы. Из остальных рек, наиболее крупный ручей Мунанки впадающий в Нильмагубу оз.Каменного.

В заповеднике много озер, очень различных по площади зеркала, характеру котловины и берегов. Наиболее крупные озера Минозеро, Люття, Каливо, Хуккоярви, Сяркиярви и Кивилампи.

В районе комбината одно крупное озеро Костомукшское. В настоящее время оно используется горно-обогатительным комбинатом ОАО «Карельский окатыш» для приема и хранения отходов поступающих с комбината после обогащения руды. Сточные воды из хвостохранилища сбрасываются в оз.

Окуневое.

Значительное количество осадков, слабая испаряемость, геологическое строение, особенности рельефа и гидрографической сети обусловили широкое распределение болот. Северная часть заповедника входит в верхнее-каменский район (Елина, Кузнецов, 1977) и характеризуется наиболее высокой степенью заболоченности. Площади некоторых болот достигают 80-100 га. Преобладают кольцевые аапа болота с сильно обводненными грядово-мочажинными комплексами в центре. Болота большей частью, занимают сточные и проточные лога и котловины. В заповеднике болота занимают 5 497 га, что составляет 12% от общей площади заповедника.

В связи со значительной расчлененностью рельефа, отдельные болота небольшие по размерам (50-100 га), образуют сложные системы в виде сети различных болотных участков, болотных ламб, соединенных друг с другом узкими перемычками, занятыми обычно сосняками кустарничково-сфагновыми.

Такие системы наиболее характерны для мелкогрядово-холмистой сильнозаболоченной местности депрессий кристаллического фундамента с ярко выраженным преобладанием сосновых местообитаний. Местность приурочена к ярусу рельефа в интервале абсолютных отметок 195-220 м с амплитудой относительных высот смежных элементов рельефа от 5 до 10 м.

Формирование болот в районе исследования происходило различными путями: заболачивание послеледниковых водоемов в отдельных депрессиях рельефа, зарастание и заторфовывание мелководных заливов существующих озер при изменении их уровня в течение голоцена, заболачивание лесов.

В связи с кислым составом коренных пород и четвертичных отложений растительный покров болот района довольно беден, здесь нет низинных болот с богатой флорой. При этом флора болот, является типичной для северотаежной части восточной Фенноскандии, сложенной архейскими породами. Некоторые виды болотных сосудистых растений и мхов, требовательные к минеральному питанию, встречаются в местах выходов грунтовых вод на склонах и у подножий склонов холмов и гряд, вокруг которых, развиваются маленькие ключевые и «висячие» болотца, а также на узких прибрежных травяных и травяно-моховых болотах и заболачивающихся берегах.

Господствующими являются болотные массивы кольцевого аапа-типа, т.е.

болота, где широкий центр занят евтрофно-мезотрофными грядо-мочажинными комплексами, а окрайки мезотрофными (переходные) или олиготрофными (верховые) открытыми или чаще облесенными сообществами. Не менее характерны для района, мезотрофные травяно-сфагновые типы болот. Другие типы болот являются сопутствующими.

Кольцевые аапа болота занимают чаще проточные лога, реже приозерные и приречные котловины. Центр сильно обводнен. Растительность имеет комплексный характер. В топких мочажинах - травяные, травяно-сфагновые ценозы. В травяном ярусе доминируют различные виды осок, хвощ топяной, росянки. Моховой покров выражен по краям мочажин различными видами сфагнума. Гряды заняты осоко-сфагновыми или кустарничково-молиниевосфагновыми ценозами. В травяном ярусе господствуют осока волосистоплодная, молиния голубая, пухонос дернистый. Моховой покров сомкнутый и мозаичный.

Эдификаторами являются сфагнум узколистный, магелланский, буры, иногда гряды облесены редкой угнетенной сосной. Периферия аапа болот занята довольно разнообразной растительностью. Чаще это мезотрофные сообщества:

осоково и травяно-сфагновые. Они облесены сосной с примесью березы и ели.

Узкие окрайки заняты сосново-кустарничково-сфагновыми ценозами с сосняками сфагновыми.

Мезотрофные травяно-сфагновые и осоко-кустарничково-травяносфагновые болота имеют широкое распространение в районе. Этот тип характерен для речных плесов, приозерных котловин и проточных лугов.

Сплошной моховой покров образован несколькими видами сфагнума. В травяном ярусе доминируют осоки: волосистоплодная, носатая, топяная, струйннокорневая, молиния голубая, а также пухонос дернистый, шейхцерия болотная, вахта трехлистная, хвощ. Из кустарничков обычны: подбел многолистный, береза карликовая, клюква четырехлепестная.

Мезотрофные сосново-березово-травяно-сфагновые болота. Наиболее часто встречаются в проточных логах сравнительно небольшими по площади участками. Ассоциации данного типа более разнообразны и различаются по доминантам травяного и кустарничкого яруса. Для древостоя образованного сосной с примесью березы и ели, характерна сомкнутость 0,1-0,4, высота 7-12 м.

В кустарничковом ярусе часты можжевельник обыкновенный, карликовая береза (Проект организации …, 1987).

Лесной покров является ведущим фактором при формировании условий существования как для фаунистических, так и для флористических комплексов.

На исследуемой территории доминируют сосновые леса. Они наиболее типичные для всей северотаежной подзоны Восточной Фенноскандии. В пределах заповедника леса покрывают более 60 % его территории, из них 84% сосняки, которые являются основным биотопическим компонентом наземных экосистем. В сосновых лесах обычны вкрапления ельников (около 16%). Площадь смешанных и мелколиственных лесов около 100 га (0,5 %) (табл. 1).

Распределение покрытой лесом площади по типам местообитаний и преобладающим сфагновый Примечание. * Менее 0,5 %. В более корректном определении (по данным исследований): ** лишайниковый, *** чернично-сфагновый (Громцев, 2009) Громцевым (2009), при детальных натурных исследованиях на территории заповедника, было выделено 16 коренных типов леса из 18, установленных в северотаежной подзоне Карелии. Несмотря на широкое варьирование степени заболоченности и разнообразие форм рельефа в различных частях заповедника, биогеоценотическая структура лесного покрова на большей части его территории сравнительно однородна. Среди лесов преобладают сосняки и ельники черничные свежие, занимающие около 50% площади лесных местообитаний. Сосняки брусничные - 10%. На заболоченных землях доминируют сосняки кустарничковосфагновые 10–15 %.

От вершин холмов и гряд, с частично обнаженными участками кристаллического фундамента, к депрессиям, с сформировавшимися сильнозаболоченными участками, можно наблюдать типичный для северотаежной подзоны ряд лесных сообществ. Сосняки скальные приурочены к вершинам холмов, далее по склону сосняки черничные на супесчаных подзолах. В условиях повышенной влажности в низинах склонов формируются ельники черничные, переходящие в ельники логовые по ложбинам холмов с разной степенью оторфовывания почв. На торфяных почвах вдоль болотных экосистем сформировались участки с сосняками кустарничково-сфагновыми. Сосняки лишайниковые и брусничные на сухих песчаных почвах немногочисленны.

Возраст лесных сообществ исследуемого района находится в пределах 80лет, реже отмечается древостой старше 200 лет. Возраст древостоя значительно варьирует от района, местообитаний и степени освоенности территории в прошлом. Ведущая роль в регулировании лесов в районе исследования принадлежит пожарам. Послепожарные сукцессия в особенности в сухих лесах, таких как сосняки скальные, способствуют формированию разновозрастного древостоя от 2 до 3 и более поколений деревьев с амплитудой возраста от 80 до 300 и более лет. За счет большей влажности почвы для сосняков черничных характерен одновозрастный древостой (120–160 лет) с единичными соснами более 300 лет. Ельники логовые отличаются самым широким спектром возраста отдельных деревьев, здесь максимально зафиксированы ели с возрастом 270 лет. Эти абсолютно разновозрастные ельники за не менее чем 500-летний цикл существования без воздействия пожаров достигли состояния относительно устойчивого динамического равновесия, когда процессы прироста и отпада древесины уравновешены (Обоснование границ …, 2008). По запасу древостоя доминируют деревья 160-200 лет. Таким образом, в районе исследования наблюдается все разнообразие естественных лесных сообществ характерных для севера Карелии. Производные лиственные и смешанные леса образованы в процессе антропогенной трансформации коренных массивов. Они характеризуются более высоким разнообразием растительности.

Район исследования расположен в Северном озерном агроклиматическом районе Карелии (Агроклиматические ресурсы…, 1974; Атлас …, 1989). Климат района обусловлен его географическим положением, преобладанием западного переноса в циркуляции атмосферы и воздействием местных факторов. Климат умеренно-континентальный, можно охарактеризовать, как переходный от морского к континентальному.

Особенности циркуляционного режима, количество солнечной радиации, близость морей (Балтийского, Белого и Баренцева), комплекс местных условий, разнообразие природных условий обуславливают: продолжительную, сравнительно мягкую, с частыми оттепелями зиму; короткое прохладное и дождливое лето; затяжные весну и осень (Физико-географические …, 1992).

преимущественно юго-западное движение воздушных масс. Однако, в переходные периоды в марте – апреле и октябре – ноябре отмечается доминирование северо-восточных ветров (рис. 3) (Летопись природы, 1986).

Воздушные массы поступающие в район исследования формируются над северными (28%) и западными (20%) территориями. В зимнее время южных воздушных масс достигает 20%. Межгодовая изменчивость среднегодовых пространственных распределений велика и в пределах 10-летия, нерегулярна (Виноградова, Иванова, 2011).

Среднегодовая температура варьирует от 0,5 до 1,1°C. Самый холодный месяц январь (–17,9–18,8°C). Абсолютный минимум - до –50 °C отмечен в феврале. Распределение минимальной температуры на территории в значительной степени зависит от местных условий. На равнинах и возвышенных местах абсолютный минимум изменяется от – 35°C до – 50°C, в низинах и на лесных полянах от - 40°C до – 55°C. Зимой часто бывают оттепели, при которых максимальная температура воздуха в самые холодные месяцы повышается до + 2°C, а в отдельные дни до + 6°C.

Рисунок 3. Среднегодовая повторяемость направления ветра и штилей (%).

В холодные годы заморозки на воздухе могут быть в течение июня и июля.

В обычные годы, первые заморозки приходятся на конец, а при раннем похолодании на начало августа. Однако в отдельные годы заморозки могут прекращаться в начале мая или начинаться с первых чисел сентября. Средняя температура самого теплого месяца – июля +15 - +15,5°C. Средний максимум варьирует от 20 до 20,6°C. Сумма среднесуточных температур свыше +10°C составляет 1000-1200°C. Продолжительность этого периода около 90 дней.

Средний многолетний из абсолютных максимумов + 32°C отмечается как в июне, так и в июле. Переход температуры через ноль приходит на середину апреля (15осенью на 22 сентября. Число дней с отрицательной средней температурой воздуха составляет 175 - 185 дней, тогда как на юге Карелии - 135 - 155 дней.

Таяние снега начинается с третьей декады марта и составляет около 40 дней.

Окончательный сход снега происходит в конце апреля - начале мая (Физикогеографические…, 1992). Оттаивание почвы сверху на глубину 10 см на легких супесчаных и песчаных почвах происходит в первой декаде мая.

Количество выпадающих осадков в районе заповедника в среднем достигает 566 мм в год (Природные воды…, 1985). В теплый период выпадает около 65% осадков и 35 % в зимний период. Первый снежный покров появляется в середине октября. В этот период погода особенно неустойчива, морозные дни со снегом сменяются оттепелями. Устойчивый снежный покров образуется в первой декаде ноября. Зима не очень суровая, но продолжительная. К середине зимы формируется мощный снежный покров, высота которого в лесу достигает 80 см многократное чередование похолоданий и оттепелей обуславливает сложную структуру снежного покрова с наличием взвешенных льдистых корок. Средняя глубина промерзания почвы: на супесчаных почвах 40-70 см, на суглинистых 45см. В отдельные годы почва промерзает до 150 см (Физико-географические …, 1992).

Основные климатические явления в районе исследования (Adrianova, 2003):

1. Средняя дата последних весенних заморозков – 19 мая 2. Средняя дата первых осенних заморозков – 3 сентября 3. Средняя дата появления устойчивого снежного покрова – 5 ноября 4. Средняя дата схода снежного покрова - 14 мая 5. Глубина промерзания почвы - 49 см 6. Средняя дата замерзания озер – 31 октября 7. Средняя дата вскрытия рек – 27 апреля 8. Средняя дата вскрытия озер – 17 мая Особенности рельефа и почв определяют мелкоконтурность растительных насаждений, площадь которых в районе исследования часто не превышает 2 - 5 га.

В целом природно-климатические особенности района исследования представляются пессимальными для многих видов мелких млекопитающих. Из-за несовершенства терморегуляции представители этой группы особенно чувствительны к действию абиотических факторов (Ивантер, 1975). Не менее важным, оказывается косвенное воздействие климатических условий через изменение растительности, урожайность кормов и т.п.

1.8. Состояние окружающей среды исследуемого района Особенность района исследования состоит в том, что он расположен в динамично развивающемся районе Республики Карелия. В непосредственной близости функционируют самые различные объекты: промышленные, транспортные, коммунальные, военные, рекреационные и др. Помимо химического загрязнения, исследуемая территория находится в зоне активной лесозаготовки, приводящая к трансформации лесного покрова. Фрагментация лесов преобразовала коренные ландшафты в природно-техногенные (вырубки, лесозащитные полосы). Для которого характерно на определенный период времени потеря своих природных свойств с преобразованием биотопических комплексов. В этих ландшафтах, наблюдается увеличение поверхностного стока с выносом части элементов из сообщества. При этом, смена одного ландшафта сказывается на состояние соседних ландшафтов.

До начала 1980 года это был район, удаленный от крупных городов, с отсутствием транспортных сетей. По берегам озер Минозеро и Каменное до 60-х годов существовало несколько небольших (до 5 - 10 семей) поселений человека.

Основным занятием, которых была рыбная ловля и примитивное сельское хозяйство. О последнем напоминают сохранившиеся луга антропогенного происхождения и остатки жилых построек с кучами выбранных при распашке земли камней.

В 70-80 х годах, в связи с геологическими изысканиями в районе Костомукшского железорудного месторождения, строительством города Костомукша и погранзастав, возросло воздействие человека на природные комплексы. На территории заповедника о деятельности геологов напоминают сохранившиеся, незначительные по площади вырубки в местах геологических стоянок и шурфы.

С вводом в 1976 -1982 гг. в эксплуатацию крупнейшего на северо-западе России Костомукшского месторождения железистых кварцитов, на территории резко возросла антропогенная нагрузка. После строительства города Костомукша, поселков, дачных хозяйств, сельско-хозяйственных предприятий, транспортной и горнопромышленной инфраструктуры, коренной ландшафт приобрел черты техногенного ландшафта, в котором увеличилась аэротехногенная нагрузка со стороны предприятий путем привноса в среду определенного набора химических элементов, тем самым создав угрозу регионального масштаба.

На территории заповедника фрагментировано размещаются объекты сторонних организаций, осуществляющих хозяйственную деятельность (водозабор, объекты военно-пограничного назначения, транспортные и инфраструктурные объекты).

Водозабор (МУП «Горводоканал» г.Костомукша) построен в 1978 г на берегу озера Каменного. Из озера для промышленного и коммунального водоснабжения, предприятием жилищно-коммунального хозяйства г. Костомукша производится забор воды. В среднем изымается около 8 млн. м3 воды в год.

Считается, что это количество не превышает предельно допустимого объема, и, следовательно, не влияет на флору и фауну водоема (Летопись, 1986). Однако, возможно в маловодные годы, при увеличении объема забора воды может произойти снижение уровня воды в реке, что в дальнейшем может отрицательно сказаться на европейскую жемчужницу (Margaritifera margaritifera) (Никитин, Кашеваров, 1998).

В связи с изменениями в обслуживании госграницы, произошло значительное сокращение погранзастав. На территории заповедника действует одна погранзастава, расположенная на берегу озера Люття у шоссе Россия – Финляндия. Остальные погранзаставы закрыты и не используются. После расформирования погранзастав, на территории остались брошены склады горючесмазочных материалов, жилые постройки и подсобные помещения, а также бухты колючей проволоки.

На всем протяжении с севера на юг, заповедник пересекает линия инженерно-технических сооружений (далее ИТС). Ее протяженность - 35 км, площадь – 2 262 га. Вдоль северной границы заповедника проходит железная дорога (протяженность 21 км), шоссейная дорога общего пользования (протяженность 22 км) и линия электропередач (ОАО «Прионежская сетевая компания). Также, на территории заповедника находятся следующие объекты:

железнодорожная станция Киви-Ярви, здание автозаправочной станции (в настоящее время не работает), на берегу оз. Каменное - комплекс отдыха ОАО «Карельский окатыш».

Все перечисленные объекты, являются факторами беспокойства, вызывают несоблюдении скоростного режима, неоднократно регистрируются столкновения Железнодорожная станция «Киви-Ярви», загрязняет окружающую среду нефтепродуктами и тяжелыми металлами (Оценка экологического …, 2001; Акт проверки…, 2007).

протянувшаяся с севера на юг линия ИТС. Построенный, в середине 70-х годов пограничными войсками забор 2-х метровой высоты, является серьезным препятствием на пути традиционных миграции популяции лесного северного оленя (Rangifer tarandus fennicus) (Летописи 1986, 1987, 1990; Никитин, 1999).

В соответствии с лесохозяйственными документами заповедника, на его территории допускается проведение выборочных рубок лесных насаждений в целях обеспечения функционирования заповедника. В настоящий момент потребности заповедника в дровяной древесине минимальны и составляют от м3 до 50 м3 в год (в зависимости от количества посещающих заповедник экскурсантов, студентов и работников сторонних научных организаций, работающих по договорам о сотрудничестве). В соответствии с Положением в хозяйственных зонах (в радиусе 300 метров) вокруг объектов лесной инфраструктуры (сторожевых зимовий, кордона и станции комплексного мониторинга) для их отопления производится рубка единичных сухостойных деревьев, уборка захламленности (ветровальных деревьев). Данная деятельность незначительна и не несет угрозы природному комплексу.

На заповедной территории туристическая и экскурсионная деятельность осуществляется по 6 маршрутам, из них 2 водных и 1 зимний. Прохождение, по каждому из маршрутов регламентировано по сезонам, количеству групп и человек в группах. Основная нагрузка ложится на три легкодоступные и привлекательные маршруты, расположенные в северной части заповедника. В целях дальнейшего развития познавательного туризма встал вопрос строительства новых объектов инфраструктуры на территории заповедника, что потребует увеличения объемов выборочных рубок не только дровяной древесины, но и деловой древесины для строительства данных объектов и благоустройства экологических экскурсионных маршрутов.

Тем не менее, в пределах заповедника «Костомукшский» находится хорошо сохранившийся массив первобытной сосновой тайги. В 30 км от заповедника расположен Костомукшский горно-обогатительный комбинат – мощный источник аэротехногенных выбросов. В год предприятием перерабатывается около миллионов тонн железных руд и выпускается около 8,84 миллионов тонн железных окатышей. В настоящее время аэротехногенные выбросы SO предприятия составляют приблизительно 30 тыс. т/год, пыли 7-8 тыс. т/год (Пантелеева, 2009). Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников и автотранспорта г. Костомукша в 2007 году составили 54,17 тыс. т/год (Виноградова, Шевченко, 2011), 2009 г. - 45,6 тыс. т. (Гайдыш, 2012). В состав основных выбросов комбината входят твердые вещества – 11%, диоксид серы – 82%, оксид углерода – 3,1% и оксид азота 3,3%, на автотранспорт - 9,6% (Гайдыш, 2012), а так же пыль, состоящая из частиц коренных пород.

Открытый способ добычи руды, является круглогодичным источником терригенного аэрозоля, и тем самым приводит к поступлению приблизительно 700 т/г. железа и 220 т/г. алюминия (Виноградова, Иванова, 2013). В летнее время, запыленность атмосферы из отвалов пустой породы, усиливается (Шильцова, Ласточкина, 2004).

Основной период экологических исследований в районе пришелся на конец 80-х – середину 90-х гг., когда выбросы комбината намного превышали сегодняшний уровень (Гайдыш, 2012). В то время, был проведен широкий комплекс исследований по изучению химического состава атмосферных осадков, водоемов и почв (Литинский, 1996; Оценка экологического …, 2001; Фадеева, 2001; Федорец, 2001; Шильцова, Ласточкина, 2004). По результатам работ был сделан вывод, что комбинат оказывает слабое загрязняющее действие на прилегающие к нему территории, а Костомукшский заповедник находится за пределами импактной зоны выбросов. Данное мнение существует и по сей день, что позволяет рассматривать территорию заповедника в качестве «контроля».

Через 10 лет после пуска комбината, П. Ю. Литинский (1996), выявил очаг поврежденных лесов. На тот момент, протяженность очага в направлении ЮЗ-СВ составляла около 30 км, в направлении СЗ-ЮВ – около 25 км, общая площадь достигала 500 км2. Им же определена скорость увеличения радиуса зоны повреждения, которая составляет около 2 км в год. Конфигурация очага соответствует повторяемости ветров.

В 1999 г. отмечено превышение фоновых концентрации тяжелых металлов (кроме Mn) в почвах заповедника и города. Среднее содержание Fe варьировало от 151 до 8684 мг/кг, Zn от 26,5 до 42,8 мг/кг, Cr от 15,4 до 19,3 мг/кг.

Наибольшие концентрации Fe отмечены на расстоянии 6–8 км и 20–30 км от ГОКа. В последнюю зону входит город, где количество железа выше на возвышенностях, хорошо продуваемых местах и вблизи оживленных перекрестков. Содержание серы в поверхностном горизонте района ГОКа и города изменяется от 250 мг/кг до 3875 мг/кг, где максимальная концентрация отмечена в почвах на расстоянии 2,5 км от ГОКа. Содержание серы в листьях черники и брусники, произрастающей в низинах и заболоченных участках выше.

Максимальное содержание серы обнаружено в чернике в 100 м от шоссе на восточной границе заповедника (27 500 мг/кг). Близкое к нему среднее значение зарегистрировано вблизи ГОКа (24 050 мг/кг) (Оценка экологического …, 2001).

В 1990 г. исследователи выделили следующий ряд приоритетных загрязнителей изучаемой территории: Fe>Ni>Cr>Co>Zn>Cd>Pb>Cu>Sr>Mn. В 2001 г. - Fe>Cr>Co>Ni>Cu>Cd>Mn>Pb>Zn. По результатам исследований Я. Г.

Пантелеевой (2009), элементы располагаются в следующем порядке:

Fe>Ni>Cr>Mn>Pb>Co. Таким образом, главными загрязнителями территории Fe>Ni>Cr. А с 1993 в гумусовом горизонте почвы увеличились содержания Fe, Cr, Ni, Mn, Cu и Zn (Пантелеева, 2009).

В результате сброса комбинатом техногенных вод в хвостохранилище (бывшее озеро Костомукшское), а затем и в водоемы р. Кенти, в озера Поппалиярви, Окуневое, Коувас и Кенто, в них наблюдаются наибольшие геохимические изменения. В водоемах изменяется величина рН, концентрации органического углерода, азота, фосфора, калия (Поверхностные воды …, 2001). В донных отложениях хвостохранилища повышаются концентрации Zn, Ni, Cr As, Co.

На основе отобранных автором с 2006 по 2010 гг. проб лишайников, выполненного сотрудниками Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН (г.

Москва), Института геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского (г.Москва), лаборатории механизмов и переноса в геологии университета г.

Тулуза (Франция) анализа отобранных проб и выполненного сотрудниками Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН расчета атмосферного переноса загрязняющих веществ, были установили приоритетные загрязнители региона, источники и пути их поступления. По этой теме опубликованы статьи как в российских, так и в иностранных сборниках (Виноградова, Иванова, 2011;

Виноградова и др., 2012; Иванова, 2012; Виноградова, Иванова, 2013;

Виноградова, Шевченко, 2011; Стародымова; Шевченко, 2010; Шевченко, 2006;

Шевченко и др., 2012; Шевченко и др., 2013; Чмеренко и др., 2008; Zamber, 2008;

Shevchenko, 2008). А. А. Виноградой и Ю. А. Ивановой (2011) сделаны следующие выводы: «…экологическую обстановку в районах северо-запад России определяют в целом более мощные производства Ленинградской области (суммарные годовые выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников и автотранспорта составляют 45,58 тыс.т), Санкт-Петербурга (569, тыс.т), Архангельской (96,9 тыс.т) и Мурманской (Мурманск – 70,5 тыс.т, Мончегорск -50,65 тыс.т, пгт. Никель – 63,3 тыс.т, Заполярный – 49,72 тыс.т) областей. Также заметный вклад вносит трансграничный атмосферных перенос загрязнителей от стран Западной Европы». Костомукшский горнообогатительный комбинат является источником локального загрязнения.

В качестве объекта биоиндикатора были выбраны мелкие млекопитающие.

Данная группа животных, является одной из подробно изученной, как по видовому составу, так и в популяционно-экологическом аспекте (Ивантер, 1975).

Являясь наиболее многочисленной, группа мелких млекопитающих позволяет получить в короткие сроки достоверный статистический материал. Мелкие млекопитающие в силу своего положения в трофических цепях экосистем, непосредственно воспринимают давление тех или иных негативных факторов среды на больших территориях и поэтому были использованы нами в качестве индикаторов состояния среды.

По результатам геохимических исследований лишайников и снежного покрова предпринята попытка оценить природу загрязнения в местах отлова мелких млекопитающих и их окружении. Лишайники – симбиотическая группа организмов, слоевище которых образовано двумя организмами - грибами и водорослями или цианобактериями (Жизнь растений, 1977). Благодаря этому симбиозу, лишайники способны получать питательные элементы из воздуха и субстрата на котором они произрастают, это позволяет выживать лишайникам при дефиците питания. Также, они аккумулируют тяжелые металлы, радионуклиды, фтор и хлорированные углеводороды (Баргальи, 2005; Фадеева, 2001). Содержание химических элементов в талломе, отражает содержание в этих элементов в атмосфере, это позволяет использовать данную группу в биоиндикации атмосферного воздуха (Биоиндикация …, 1988; Фадеева, 2001;

Шевченко и др., 2013).

Для получения информации о потоке антропогенных аэрозолей на подстилающую поверхность в холодный период, был исследован химический состав снежного покрова. В. В. Коковкин с соавторами (2012), считают что:

«…исследование снежного покрова является удобным и экономичным способом получения данных о поступлении загрязняющих веществ из атмосферы на подстилающую поверхность. Снежный покров дает представление о действительном количестве сухих и влажных выпадений в холодное время года».

В представленном материале обобщен 12-летний период исследования фауны мелких млекопитающих, проведенных в заповеднике «Костомукшский» с 1999 по 2010 гг. и в районе Костомукшского горно-обогатительного комбината на северо-западе республики Карелия. Собственно полевые исследования автором проводились в период с 2004 по 2010 гг. Помимо материалов, собранных автором, в анализе использовались соответствующие материалы С. А. Позднякова за 1999 – 2003 гг. Дополнительно в 2006 и 2007 гг. был использован материал из почвенных ловушек Барбера собранный и предоставленный Л. Б. Рыбаловым.

Сбор материала проводился на 5-ти площадках, которые различаются по степени антропогенного нарушения природных комплексов. Площадки №1, №2 и №3 располагаются в коренных лесах заповедника, и удалены на 20, 25 и 30 км от трубы ГОКа (рис. 4). На данных участках антропогенное воздействие относительно слабое. Площадки №4 и №5 расположены в импактной зоне горнообогатительного комбината ОАО «Карельский окатыш». Географические координаты учетных площадок мелких млекопитающих представлены в системе WGS84.

Рисунок 4. Расположение площадок отлова мелких млекопитающих При организации площадок для мониторинга мелких млекопитающих было учтено учение о ландшафтах (Исаченко, 1991). На каждой площадке выбирались растительные ассоциации обычные для данной местности ландшафта, которые связаны между собой общностью генезиса рельефа и растительного покрова, с отсутствием значительных барьеров естественного и антропогенного происхождения (Поздняков, 1996).

Площадка №1 расположена в южной части заповедника и до настоящего времени является эталоном коренной северной тайги, так как практически не испытывала воздействия со стороны человека. Кроме пешеходной тропы (остаток прослочной дороги) и полуразрушенной телефонной линии, следы человеческой деятельности здесь отсутствуют. Средний возраст сосны достигает 180 лет, ели лет и березы – 145 лет. Исследования проводились в 7 биотопах различающиеся по видовому составу растительных ассоциаций.

Площадка №2 расположена в северной части заповедника и имеет незначительное нарушение растительного покрова, как следствие ведения здесь хозяйственной деятельности коренным населением в прошлом. Средний возраст сосны и ели 120 лет, березы 100 лет. На расстоянии 300 м от первой пробной площади, проходят шоссе и железнодорожное полотно международного значения.

Вдоль автодороги, протянулись линия электропередач и старая карельская дорога, соединявшая в прошлом деревни района Костомукши, озера Каменного и Финляндии. Исследования проводились на 7 биотопах. Одна пробная площадь расположена на месте бывшего хутора в урочище Иехримянваара.

Площадка №3 расположена в восточной части заповедника в пределах долинного зандра на расстоянии 900 м от реки Каменной (кв.151). В прошлом, территория подвергалась многократным естественных пожарам. Во время строительства Кордона «Николампи» в 1 км располагалась вертолтная площадка, а также обнаруживаются следы геолого-разведывательных работ. Исследования проводились на 7 биотопах.

Площадки №4 и №5 максимально приближены к зоне интенсивного антропогенного воздействия. Располагаются в непосредственной близости от горно-обогатительного комбината ОАО «Карельский окатыш». В результате развития инфраструктуры, заготовки древесины, добычи полезных ископаемых, ранее существовавшие здесь коренные леса были нарушены. Площадка № расположена в 2 км на юг, площадка №5 - в 8 км на северо-восток от трубы комбината, что примерно около 25-30 км до территории заповедника. Средний возраст древостоя 150 лет.

Стационарные работы осуществлялись во всех биотопах характерных для северо-тажной подзоны Карелии. На каждом участке сбор материала проводился в растительных ассоциациях типичных для данной местности. Основными для всех участков были: сосняк черничный, сосняк брусничный, ельник черничный, ельник лог (приручейный) и болото осоково-сфагновое. Дополнительно проведены исследования в сосняке багульниковом и сосняке лишайниковом.

Сосняк лишайниковый сформировался после пожара 1968 года. Обследованы вторичные смешанные леса с доминированием на одной площадке ольхи серой (Alnus incana (L.) Moench) и на трех площадках березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.). Из нелесных местообитаний проведены отловы мелких млекопитающих на лугу злаково-разнотравном, расположенном на фенологическом маршруте заповедника (п.п.3).

Основной метод сбора полевого материала – стандартные 3-х суточные отловы ловушками «Геро». Ловушки расставлялись линиями по 25 штук, приманкой служили смоченные в растительном масле кусочки ржаного хлеба.

Численность зверьков определялась в экземплярах на 100 ловушко-суток. Отловы проводились с мая по сентябрь. В период с 1999 по 2010 гг. обследовались стаций на площадках №1 и №2. В 2002, 2005-2006 и 2009-2010 гг. дополнительно 7 стаций на площадке №3. В 2000 г. С. А. Поздняковым заложены площадки около горно-обогатительного комбината.

С применением ловчих канавок проводились учеты в основном, в осенний период в 2007, 2008 и 2010 гг. на площадке №2 (фенологический маршрут) и в 2002 г. на площадке №3 (кордон «Николампи»). В каждой стации закладывали две канавки, но не ближе чем в 150 м одну от другой. Цилиндры врыты в дно канавок таким образом, чтобы их края находились на одном уровне с дном канавки (Новиков, 1953). Численность отловленных зверьков выражалась в экземплярах на 10 канавко-суток. Дополнительно использован материал Л. Б.

Рыбалова по почвенным ловушкам Барбера (2006 и 2007 гг.).

За период с 1999 по 2010 гг. отработано 38 908 ловушко-суток, 326 канавкосуток и отловлено 3 503 зверьков, принадлежащих к 12-ти видам.

За население мелких млекопитающих принималась совокупность видов мелких млекопитающих с их численными характеристиками.

Добытые животные обрабатывались по стандартным методикам (Новиков, 1953; Тупикова, 1964). Пойманных зверьков регистрировали и взвешивали на весах с точностью до 0,1 г. Штангенциркулем, с точностью до 0,1 мм, измеряли длину тела (от кончика носа до анального отверстия), длину хвоста (от анального отверстия до последнего хвостового позвонка без концевых волос), длину стопы (от пяточной кости до кончиков пальцев без когтей) (Новиков, 1953). При вскрытии определяли пол, оценивали состояние генеративных органов. У беременных самок подсчитывалось число эмбрионов в каждом роге матки, отмечалось наличие рассасывающихся эмбрионов, в яичниках определялось количество желтых тел, у рожавших самок – число плацентарных пятен в рогах матки (Новиков, 1949).

Вид отловленных зверьков устанавливали по морфологическим (Сиивонен, 1979) и в особенности у бурозубок по одонтологическим признакам вариации строения верхних промежуточных зубов по работам Т. В. Ивантер (Ивантер Т. В., 1976; Ивантер Т. В., 1976 ). Возраст зверьков устанавливался по степени развития корней М2, согласно методике предложенной, Тупиковой с соавторами (1970) при этом ориентировались на дату отлова особи, степень развития генеративных органов. Выделяли следующие размерно-физиологические, возрастные группы: 1) z – взрослые половозрелые, это перезимовавшие зверьки; 2) s1 – сеголетки первого помета, родившиеся с мая по июнь; 3) s2 – сеголетки второго помета, родившиеся с июль по август; 4) s3 –неполовозрелые сеголетки родившиеся в сентябре – октябре. Группа s3 определялась не ежегодно.

Оценка численности населения, в зависимости от метода отлова, применяли показатель обилия – число экземпляров на 100 ловушко-суток и число экземпляров на 10 канавко-суток. Ежегодная оценка численности для исследованных площадок, представляет усредненное значение для каждого года по троекратным отловам (май-июнь, июль-август, сентябрь-октябрь) по всем биотопах на каждой площадке. Доля доминирования или процент вида, применялся в качестве числовой характеристики видов в населении мелких млекопитающих.

Данные по численности подвергали стандартной биометрической обработке в программе Exсel (Ивантер, Коросов, 2003; Ивантер, Коросов 2011): среднее арифметическое (М), ошибка средней арифметической (m), стандартное отклонения (S), критерий достоверности (t).

изменчивости показателей биоразнообразия, где в случае симметричного распределения CV не превышает 50%, при сильно асимметричных рядах достигает 100% и выше.

Коэффициент (индекс) верности биотопу применяли для выявления степени предпочтения, отдельных видов тому или иному местообитанию. Коэффициент верности биотопу вычислялся по формуле (Глотов и др., 1978):

где Т1 – средняя многолетняя численность вида в данном биотопе; Т2 – средняя многолетняя численность вида в регионе; S – стандартное отклонение для многолетней средней комплекса местообитаний.

Оценка сезонной и годовой численности зверьков на каждой площадке, предварительно, была создана база данных.

Для сравнения видового состава биоценотических группировок мелких млекопитающих применялся кластерный анализ, путем слияния всех объектов в общий кластер позволяющий выявить сходные группы (Ивантер, Коросов, 2003).

Кластерный анализ выполнен в среде статистического графического пакета Statistical Graphics, версия 2.0. (Коросов, Горбач, 2011).

Для анализа аэрогенного поступления поллютантов 9 марта 2006 г и 23- марта 2007 г. выполнен отбор снега в местах отлова мелких млекопитающих. В каждой точке снег отбирался отдельно с поверхностного слоя и на всю глубину снежного покрова (пробы отмечены цифрой). В 2006 и 2007 гг. отобраны пробы в четырех районах. Пробы 1п-1, 4п-4 были отобраны на расстоянии ~ 15 км западнее г. Костомукши, пробы 5п-5 – на 13 км южнее г. Костомукши, а точки отбора проб 2п-2, 3п-3 наиболее приближены к горно-обогатительному комбинату (рис. 5). Общее количество проб составило 20 шт.

Рисунок 5. Карта-схема района Костомукши с указанием точек отбора проб снега в 2007 г.

Высота снежного покрова измерялась сантиметровой лентой. Пробы отбирались по стандартной методике (ГОСТ 17.1.5.05-85). При отборе использовались одноразовые полиэтиленовые перчатки и пакеты. После таяния снега при комнатной температуре проводилось измерение общего количества воды. В талых снеговых водах были определены следующие показатели: pH, щелочность, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-, биогенные элементы (Рмин, Робщ, NH4+, NO2-, NO3-, Nорг, Nобщ), литофильные элементы (Feобщ, Mn, Al, Si), тяжелые металлы (Zn, Cu, Ni, Cd). Аналитическая работа в 2006 г. выполнена в Центре Лабораторного Анализа и Технологических Измерений по РК г. Петрозаводска, в 2007 г. в лаборатории гидрохимии и гидрогеологии ИВПС КарНЦ РАН, аккредитованной Госстандартом России (№ РОСС RU.0001.512673 от 09.03. г.). Для химического анализа использованы аттестованные методики (Отчет …, 2007).

Для оценки воздействия атмосферного загрязнения на наземные экосистемы заповедника и сопредельные территории проведены геохимические исследования эпифитных (Alectoria sarmentosa) и эпигейных (р.Cladonia) лишайников. Виды лишайников определены к.б.н. М. П. Журбенко в Ботаническом институте им. В.

Л. Комарова РАН согласно номенклатуре Index Fungorum (Номенклатура грибов …).

С 2006 по 2010 гг. отобрано 10 проб кустистого лишайника Alectoria sarmentosa subsp. Sarmentosa и 27 проб эпигейных лишайников рода Cladonia (виды C. rangiferina, C. stellaris, C. arbuscula). Образцы отобраны на территории Костомукшского городского округа на расстоянии от 200 м до 35 км от Костомукшского горно-обогатительного комбината (ГОКа). В том числе, пробы отбирались и вблизи карьера и хвостохранилища. Места отбора проб Alectoria sarmentosa показаны на рисунке 6.

Определено содержание 45 элементов (Na, Mg, Al, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cd, Sb, Cs, Ba, редкоземельные элементы (РЗЭ), Hf, W, Pb, Bi, Th, U). В золе 19 проб, измерена активность 137Cs и 210Pb.

Рисунок 6. Космический снимок мест расположения отбора проб Все работы с пробами выполнялись в химически чистых перчатках. До момента обработки пробы хранились в химически чистых пакетах в холодильниках. Собранные пробы обрабатывали в г. Москва в Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН. Высушивались пробы в сушильном шкафу при температуре 40–50C, в дальнейшем очищались от примесей (частицы субстрата, лишайники других видов) с помощью пластмассового пинцета, а после измельчались в растирочной машине.

Элементный состав проб изучался методом инструментального нейтронноактивационного анализа в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И.

Вернадского РАН (г. Москва) Д. Ю. Сапожниковым и методом массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MC) в лаборатории механизмов и переноса в геологии университета г.Тулуза (Франция). Для анализа ртути променяли метод абсорбции. Для определения концентрации элементов Al, индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES). Методом гамма-спектрометрии измерялись активности Pb и Cs. Измерение гамма-активности золы лишайников проводилось на кафедре радиохимии МГУ с помощью гаммаспектрометра Canberra GR-3818. Полученные результаты измерения активности в золе лишайников были пересчитаны на килограмм массы сухого вещества (Стародымова, 2010).

Для оценки роли различных источников в формировании элементного относительно среднего состава континентальной земной коры (Taylor, 1964) по формуле: КО = (Эл/Al) пробы / (Эл/Al) коры, где Эл и Al содержания химического элемента и алюминия в пробе лишайника и в верхней части концентрацию Ti или Sc. Между этими элементами отмечена высокая корреляция и оба являются типичными литогенными элементами, слабо участвующими в химических реакциях во время переноса осадочного материала. В том случае, когда состав определяется методом нейтронно-активационного анализа, определить алюминий не удается. Если используем метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MC), то определяем и алюминий и скандий, тогда чаще используется алюминий как реперный элемент.

Низкий коэффициент обогащения (меньше или близок к десяти) указывает на литогенный источник поступления вещества, перенос выдуваемых из почвенного покрова частиц (Шевченко, 2006).

Глава 3. Антропогенное воздействие на природные комплексы в регионе В последнее десятилетие значительно возросло негативное влияние человека на окружающую среды, это и глобальная трансформация лесного покрова, происходящая в результате интенсивного промышленного освоения лесов, это и загрязнение различными промышленными и бытовыми отходами.

Важная часть принадлежит избыточному поступлению в окружающую среду тяжелых металлов. Поступающие в атмосферу элементы, осаждаясь на поверхность природных компонентов, включаются в цепь питания, что не может, не отразиться на населении мелких млекопитающих. При высоком уровне загрязнения территории нефтепродуктами у мелких млекопитающих нарушается половая и возрастная структура и репродуктивная деятельности (Прокопьев, Мордосов, 2009). Частицы пепла и сажи способны проникать и образовывать скопления в венах (Аталикова, 2008). Тяжелые металлы с пищей поступают и аккумулируются в различных органах (Ивантер, Медведев, 2007; Lodenius, 2010).

В данной главе нами сделана попытка выявить природу антропогенного влияния на площадки учета мелких млекопитающих и их окружении.

Все источники поступления химических элементов в окружающую среду можно разделить на две основные группы: природные и антропогенные. К природным источникам принято относить: литогенный, морской, связанный с переносом морских аэрозолей и вулканогенный. Элементы литогенной природы Al, Fe, Ti, Sc, REE, к морским элементам - Na, Mg, Ca, S, Se и др. Вулканогенный обуславливает поступление в атмосферу больших концентраций – B и S.

К типичным антропогенным элементам - Sb, Cd, Pb. Поступление антропогенных химических элементов обусловлено деятельностью человека:

промышленной, транспортной, энергетической, сельскохозяйственной. Элементы поступающие в атмосферу участвуют в формировании локальных зон загрязнения, а за счет дальнего переноса загрязнение приобретает региональные масштабы.

К наиболее токсичным для окружающей среды химическим элементам относятся: ртуть, цинк, свинец, кадмий. Нефтепродукты, фосфаты, железо и азотсодержащие вещества способны изменить экологические условия водоема (привести к эвтрофированию, минерализации).

На содержание химических элементов в компонентах окружающей среды (почвах, донных осадках, растительности) существенное влияние оказывает концентрация данных элементов в подстилающих породах, участвующих в формировании геохимического фона местности. Я. Г. Пантелеевой (2008), выполнен анализ коренных пород для района исследования. Ею показано, что « … содержания Mo, W, Bi, As, Au и Ge незначительно превышают кларки земной коры или находятся на их уровне. Содержания остальных элементов находятся ниже их кларковых значений». За кларковое число принимают среднее содержание химических элементов в земной коре и других системах, которое может выражаться как в %, так и г/кг.

Мощным источником промышленного загрязнения в районе исследования обладает горнодобывающая и горно-перерабатывающая промышленность.

Предприятие используя открытую добычу руд, выбрасывает в атмосферу химические элементы ранее скрытые в земной коре. Поступая в атмосферу элементы включаются в атмосферный перенос.

Влияние энергетического комплекса ощущается в непосредственной вблизи от ТЭЦ в виде выбросов частиц сажи, пепла и элементов Ni, S, Fe, Cr, Cd, As, Al (Биоиндикация, 1988; Пантелеева, 2009). В районе действует несколько теплоэлектростанций, работающие на угле.

Транспорт (автомобильные выхлопы, износ автомобильных покрышек, обработка дорог реагентами) обогащает среду - Zn, S, Mn, Pb, Al. C увеличением расстояния от автодорог, концентрации этих элементов в компонентах окружающей среде уменьшаются (Оценка, 2001). Тем не менее, в крупных городах с развитой сетью автодорог элементы включаются в дальний перенос (Виноградова, Иванова, 2013).

Полученные нами концентрации элементов из пробах лишайников были переведены в коэффициенты обогащения, что позволило определить способы распределения элементов от источника выбросов и определить пути поступления исследованных элементов в лишайники отобранные в местах отлова мелких млекопитающих и их окружении.

По характеру распределения вокруг комбината можно выделить следующие группы элементов:

1 группа: Fe, Cr, V, Ni, Co, As – распределение закономерно вокруг комбината, имеет один пик, на расстоянии 20 км концентрации выполаживаются;

2 группа: Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, REE, Rb, Sb, Cs, Ba, Sr, U и Th – имеет 2 пика на расстоянии 3-5 км и 14 км от комбината, на расстоянии 20 км концентрации выполаживаются;

3 группа: W, Mo, Zn, Cd, Pb, Bi, Hg, Mn – нет закономерного распределения.

В переносе элементов 1 и 2 групп играет роль привнос литогенной пылью, выбросами с комбината и выдуванием частиц с отвалов и хвостохранилища. В результате сжигания топлива на предприятии в среду поступает мышьяк, сурьма и ртуть. Для третьей группы элементов, основная роль принадлежит дальнему переносу от удаленных источников загрязнения.

В пробах лишайников рода кладония концентрации железа достигают максимальной конфентрации на расстоянии 7,9 км от горно-обогатительного комбината ОАО «Карельский окатыш». Далее содержание железа резко падает и на расстоянии 20 км кривая распределения железа выполаживается (рис. 7 ).

Рисунок 7. Зависимость содержания железа в лишайниках рода кладония от расстояния Содержание железа в пробах кладонии изменялось в пределах от 26 327 до 172 мкг/г., при средней концентрации по району 4 544,6 мкг/г. Полученные значения значительно превышают содержание железа в кладонии СевероЗападных территорий Канады, составляющее от 258 до 569 мкг/г (Puckett and Finegan, 1980).

деятельностью Костомукшского горно-обогатительного комбината. А. А.

Виноградова и Ю. И. Иванова (2011) отмечают, что влияние карьера и отвалов комбината, также способствует увеличению содержание Fe, Al и Co в районе Кепа, расположенный значительно севернее комбината. Аналогичное распределение концентраций элементов в пробах лишайников отмечено для Cr, V, Ni, Co, As. Все эти элементы достигают максимальной отметки на расстоянии от до 8 км от комбината и после 20 км выполаживаются.

Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, REE (редкоземельные элементы), Rb, Sb, Cs, Ba, Sr, U и Th распределены вокруг комбината с образованием 2 пиков (рис. 8). Первый пик наблюдается на расстоянии от 3 до 5 км от комбината, второй на расстоянии 14 км от комбината возле г. Костомукша. На расстоянии км от Костомукши содержания элементов выравниваются. Аналогичное распределение наблюдается для зольности лишайников – максимум на расстоянии 1,2 км от комбината, второй пик на расстоянии 15 км от комбината, а на расстоянии более 20 км достигается постоянный уровень.

Рисунок 8. Зависимость содержания алюминия в лишайниках рода кладония от W, Mo, Zn, Cd, Pb, Bi, Hg, Mn для этих элементов наблюдаются высокие степени обогащения в большинстве проб и наименьшие относительные стандартные отклонения. Максимальная концентрации молибдена отмечена для южной части фоновой территории (т.54) и в районе комбината (т.110-111). На рисунке 9 показано распределение цинка. Максимальное содержание по Zn достигается в районе г. Костомукша, хотя выраженного пика нет. Аналогично распределены остальные элементы этой группы. Незакономерно распределяется вокруг комбината и 210Pb.

Рисунок 9. Зависимость содержания цинка в лишайниках рода кладония от расстояния Коэффициент обогащения K, Mn, Zn, Cd, Mo, Pb, Bi, Hg с увеличением расстояния от комбината имеет тенденцию к увеличению разброса и увеличению значения коэффициента обогащения (рис. 10). Аналогичное распределение отмечено для Cs. Такое распределение, обусловлено, тем что эти элементы имеют тенденцию к дальнему переносе аэрозольных частиц. Поэтому наблюдается увеличение разброса КО от источника выбросов, в то время как вблизи комбината происходит разбавление литогенной пылью из ближнего источника. Поступление Cd, Pb и W происходит в основном за счет дальнего атмосферного переноса от удаленных промышленных источников (Шевченко и др., 2012). И. С. Гайдыш (2012) приводит содержание кадмия (Cd) и свинца (Pb) в почвах г. Костомукша. Среднее содержание кадмия 0,13 мг/кг (0,01-0,47 мг/кг), что не превышает значения ПДК для Cd – 0,5 мг/кг. Свинец варьировал в почве от 1,05-49,1 при средней концентрации 6,45 мг/кг. Значение ПДК для свинца мг/кг.

Рисунок 10. Зависимость КО висмута в лишайниках рода кладония от расстояния от соотношение Pb/Fe. Свинец обогащается более мелкими частицами, которые могут лететь на большие расстояния, а железо - более крупными частицами, которые оседают на землю значительно ближе к источникам. Соотношение Pb/Fe увеличивается при удалении от комбината на два порядка (рис. 11).

Рисунок 11. Зависимость отношения свинца к железу от расстояния от Костомукшского ГОКа Для мышьяка (As), сурьмы (Sb) и ртути (Hg) основным источником поступления в атмосферу служит сжигание угля (Rhoades, 1999). Элементы в районе исследований распределены относительно равномерно, но значения КО в районе комбината несколько больше.

Обогащение Mn выше в пробах отобранных около комбината. Марганец участвует в синтезе хлорофилла и более обильно поглощается растениями.

Поступление свинца (Pb) происходит за счет дальнего переноса из густонаселенных районов и возрастает вблизи города (Rhoades, 1999;

Виноградова, Иванова, 2011; Виноградова, Иванова, 2013). Средний поток свинца со стороны Финляндии на единицу площади вблизи заповедника составляет мкг/м2/г (Виноградова, Иванова, 2013), в то время как вклад железа (Fe) и алюминия (Al) из карьера в виде природного антропогенного источника терригенного аэрозоля составляет около 700 и 220 т/г (Виноградова, Иванова, 2011; Виноградова и др., 2012).

Для Zn отмечены высокие концентрации в районе комбината, в окрестностях г. Костомукша и вдоль границы с Финляндией. Поступление цинка, связывают деятельностью медно-никелевого комбината Харьявалта, автомобильными выбросами, выбросами с промышленных центров (Rhoades, 1999).

В 8 точках были одновременно отобраны пробы р. Alectoria и Cladonia, это позволило сравнить накопление металлов разными родами лишайников.

Концентрации Na, Mg, Al, Fe, Co, Ni, REE больше в лишайниках р. Cladonia.

Концентрации K, Ca, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd и Sb, наоборот, выше р. Alectoria. Первая группа элементов поступает с литогенной пылью, поэтому произрастающие на земле эпигейные лишайники, в большей степени подвержены влиянию данной группы элементов. Вторая группа элементов имеет сродство с элементами живого вещества, и вероятно в лишайниках произрастающих на поверхности ветвей деревьев, играют роль обменные процессы с ветками деревьев.

Cs - радиоцезий, содержится в ядерных отходах, выпадениях и в сбросах предприятий. Аккумулируется во всех компонентах окружающей среды (Киселев и др., 2007). Средняя активность Cs в лишайниках составила 125,47 Бк/кг сухого веса (S=70,2 Бк/кг; n =19 проб). Для заповедника ранее зарегистрирована радиоактивность ягеля в среднем 111 Бк/кг (Киселев и др., 2007). Нами отмечена амплитуда изменения радиоактивности Cs от 5 Бк/кг до 237 Бк/кг.

Максимальные значения радиоактивности 137Cs определены для проб, отобранных на удалении от Костомукшского комбината, минимальные в непосредственной близости от комбината. Страховенко с соавторами (2008) приводит фоновые значения для районов Западной Сибири (от 6 до 171 Бк/кг, в среднем 56 Бк/кг, n=32). Полученные нами значения активности Cs в эпигейных лишайниках несколько выше для района исследования. Низкие значения радиоактивности в пробах импактной дозы комбината, обусловлены их высокой зольностью, которая поступает в лишайники с примесью минеральной пыли, не содержащей в своем составе 137Cs.

Максимальных значений зольность достигает в пробах, отобранных вблизи Костомукшского ГОКа. Минимальное содержание золы получено для пробы (п.п.3). Максимальное содержание золы 6,64%, минимальное – 0,49%. М. А.

Фадеева (2001) приводит для Hypogymnia physodes содержание золы от 1,19 до 12,86% в зависимости от расстояния от комбината. Для зоны слабого пылевого загрязнения 2,84±0,12.

По данным М. А. Фадеевой (2001) в талломе лишайников отобранных в районе хвостохранилища, содержание серы (S) превышало в 2-3 раза естественный фон. В дипломной работе В. В. Сомовой «Содержание серы в сфагновых мхах и торфах аккумулятивных ландшафтов Карелии на примере Костомукшского заповедника» (2012) отмечено, что: «… доля трансграничных выпадений окисленной серы в приграничной полосе Карелии в 2004-2008 гг.

составила 70-80%, при абсолютных выпадениях 100-200 мг/м2 год». Таким, образом выпадение окисленной серы в исследуемом районе не связывают с российскими источниками. Тем не менее, в окрестностях комбината в радиусе 5- км в лесной подстилке возрастает общее содержание серы до 0,25-0,30% (Федорец, 2001). Содержание серы в пробах торфа и мхов отобранных на территории заповедника в урочище Макроваара, отличается большим разбросом концентраций (Sphagnum 0,4-2,4%; торф 2,1-9,1%), что вероятно обусловлено природными факторами поступления элементов (Сомова, 2012).

Лантан имеет наибольшие КО по сравнению с другими редкоземельными элементами, что прослеживается в загрязнение лишайников минеральной пылью, для которой характерна лантановая аномалия. КО свинца, ртути, висмута и кадмия, 137Cs ниже в импактной зоне, что обусловлено тем, что эоловое вещество вблизи комбината разбавляется местной пылью, поступающей за счет выбросов комбината.

Прослеживается четкая корреляции содержания литогенных (скандий, железо) и других антропогенных элементов в зависимости от дороги. Пробы лишайников отобранные в 200 м от автодороги г. Костомукша – Финляндия более обогащены данными элементами. Вероятно, обогащение лишайников обусловлено поступлением химических элементов с пылью с автодороги.

В подготовке раздела по снеговому покрову использовались данные аналитического анализа лаборатории Центра Лабораторного Анализа и Технологических Измерений по РК г. Петрозаводска и лаборатории гидрохимии и электронной микроскопии талого снега.

В настоящее время утвержденные величины предельно допустимых концентраций (далее ПДК) для талого снега отсутствуют, поэтому применяют величины ПДК для водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение. Требования к которым жестче, чем в санитарно–гигиеническим ПДК. Для нефтепродуктов по санитарно-гигиеническим требованиям допустим уровень в 0,1 мг/дм3 (СанПиН 2.1.4.1074-01), тогда как по экологическому (рыбохозяйственному) - 0,05 мг/дм3.

Чем меньше значение ПДК для вещества, тем большую опасность представляет загрязняющее вещество. С целью оценки уровня антропогенного влияния на среду, полученные значения сравнивались с естественным геохимическим фоном установленным в период с 1993 по 1998 гг. на станции мониторинга в заповеднике «Костомукшский».

Принятые ПДК, лимитирующий показатель вредности (далее ЛПВ) и класс опасности позволяют оценить общий уровень опасности воздействия веществ.

Среднее значение рН - 4,99 (2006 г.) и 5,3 (2007 г.) можно считать не превышающим фоновые значения для Карелии (5) (Лозовик и др., 2006).

Величина рН около ГОКа повышена до 6,0, что связано с поступлением пылевых выбросов комбината содержащих щелочные и щелочноземельные металлы (Федорец, 2001).

Отмечено превышение уровня ПДК для нефтепродуктов в северо-западном направлении от трубы ГОКа (п.п. 5). В тоже время на п.п. 2 и 4 концентрация нефтепродуктов находилась в пределах установленного ПДК.

Атмосферные осадки являются важным источником поступления на сушу биогенных веществ. Максимальные концентрации фосфора минерального и фосфора общего, азотистых соединений и ионов аммония отмечены в пробе № расположенной в районе комбината. Здесь же, определено наибольшее содержание биогенных элементов и органического вещества (3,67 мгО/л), для всех остальных проб содержание органического вещества находилось в диапазоне от 1,54 до 3,50 мгО/л. Эти концентрации незначительны, что в целом характерно для атмосферных осадков (Отчет …, 2007). Среди соединений азота наиболее высокая концентрация в пробах снега определена для нитратов (0,20 мгN/дм3), далее следует аммоний и нитриты. Средняя концентрация анионов нитрата (0,89) сопоставима с фоновым уровнем для района Костомукшского месторождения (1, мг/дм3). В тоже время этот показатель почти в 7 раз выше условного фона (0, мг/дм3) в пробах снега, определенного в 1987-1990 гг. (Шильцова, 2004).

Концентрация ионов калия в исследуемом снеге изменялась в пределах 0,02-0,22 мг/л, составляя в среднем 0,07 мг/л. Это значение близко к ранее установленному среднему (0,1 мг/л) для этого района, в то время как в других районах Карелии содержание К+ изменялось в пределах 0,04-0,08 мг/л (Отчет, 2007). Содержание сульфатов в снеговых пробах невысокое и колебалось в пределах от 0,46 до 1,71 мг/л. Наибольшая их концентрация (1,71 мг/л) отмечена в пробе около комбината (п.п. 4), в ней же наблюдалось повышенные значения кальция (0,79 мг/л) и величины pH (5, 97). Выпадение сульфатов, кальция и калия с атмосферными осадками связано главным образом с антропогенным влиянием.

При удалении от комбината доля калия не морского происхождения значительно уменьшается или отсутствует совсем.

На точках расположенных в непосредственной близости от источника загрязнения (ГОК) наблюдается увеличение концентрации железа (п.п. 4 и 5).

Распределение Feобщ в снеговых пробах выглядело следующим образом:

повышенные его концентрации наблюдались в пробах, отобранных вблизи ГОКа (0,31 и 0,82 мг/л), для остальных пределы колебаний были ниже: 0,047-0,155 мг/л.

Средняя концентрация составила 0,10 мг/л. Это значение чуть выше данных, полученных ранее для этого района. Также, вероятным источником увеличения железа и цинка на фенологическом маршруте (п.п. 2) следует считать также ГОК, хотя не исключена вероятность воздействия выхлопных газов автомобильного и железнодорожного транспорта в этом районе. В фоновой п.п. 1 концентрация железа находиться в пределах ПДК, т.е. соответствует фоновым значениям (Шильцова, 2004).

Для алюминия отмечалась аналогичная картина: максимальные концентрации обнаружены в пробах близких к ГОКу (0,18 и 0,34 мг/л), в других пробах содержание этого элемента составляло не более 0,06 мг/л (табл. 2). Что касается марганца, то его концентрация менялась от 0,004 до 0.024 мг/л (табл. 2).

Наличие кремния в атмосферных осадках говорит о «загрязнении» их терригенными частицами. В исследуемых снеговых пробах он находился в пределах 0,001-0,148 мг/л, причем наименьшие концентрации были отмечены в поверхностных слоях, чем в пробах снега, отобранных на всю глубину снежного покрова.

Среди тяжелых металлов Zn, Cu, Ni, Cd можно отметить повышенные концентрации меди и никеля отобранным в районе комбината п.п. №4 и №5. Так в пробе с п.п. 4 (пробах № 2) - Cu – 7,4, Ni – 1,37 мкг/л, на п.п. №5 (проба № 3) - Cu – 0,7, Ni – 1,59 мкг/л), а поверхностном слое кадмия (Cd – 0,19 мкг/л). Для всех остальных проб содержание этих элементов не превышало: Cu – 0,4 мкг/л; Ni – 0,63 мкг/л; Cd – 0,03 мкг/л и было меньше ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в талой воде, 2007 г.

Содержание Zn в снеге колебалось в диапазоне 3,0-12,5 мкг/л и только в пробе № 1 с фенологического маршрута его концентрация достигала 388,0 мкг/л, что, вероятно, связано с неправильным отбором снега (табл. 2) (Отчет, 2007).

сканирующей электронной микроскопии проб снега фоновых и импактных точек вблизи ГОКа подтверждает фактор поступления нерастворенных частиц с трубы комбината на близлежащие площадки. В образцах фоновых точек преобладают растительные частицы (лишайник), споры растений и диатомовые водоросли. В пробе отобранной около кордона Каливо (площадка №1) отмечен пепел, который поступает от печей зимовий. В пробах из окрестностей комбината в массе (Приложение А). Состав золы углей ТЭЦ представлен широкой ассоциацией элементов (более 30) – Pb, Mo, Sb, Ge, Zn, As, Cd, Se и др. Пылевые выбросы, образующиеся при сжигании угля, также характеризуются широким набором элементов с высоким уровнем концентрации (Пантелеева, 2009).

сформировались антропогенные ландшафты (карьер, отвалы ГОКа, автодороги, железная дорога, вырубки). Максимальному отрицательному воздействию подвергается территория в радиусе 10 км вокруг горнопромышленных объектов, на которую в результате деятельности предприятия, осаждаются пылевые частицы, природные и антропогенные (Cr, V, Ni, Co, As и La) элементы (Стародымова, 2010. Загрязнение почв вокруг карьеров Костомукшского и Корпангского месторождений представляет потоки рассеяния Fe, Mn, Ni, вокруг хвостохранилища Fe, Mn, Pb, Cr и Co. В донных отложениях хвостохранилища выявлены повышенные концентрации Zn, Ni, Cr, As, Co (Пантелеева, 2009).

Костомукшский горно-обогатительный комбинат обеспечивает локальное поступление в среду железом.

В районе города Костомукша и заповедника «Костомукшский», деятельность комбината не оказывает существенного влияния на поставку антропогенных элементов. Основным источником поступления антропогенных аэрозолей на территорию заповедника «Костомукшский» рассматривается, трансграничный перенос элементов с Европы и крупных промышленных центров Северо-Запада России, а также автодорога и железнодорожное полотно (Виноградова, Иванова, 2013). Влиянию автодороги подвергается северная часть заповедника (Оценка экологического состояния …, 2001; Отчет …, 2007;

Стародымова, 2010). М. А. Бондарцева с соавторами (2001) отмечают обеднение видового разнообразия афиллофоровых грибов в северной части заповедника по сравнению с основной территорией. Концентрации элементов в пробах отобранных на территории заповедника находятся на фоновом уровне, что позволяет рассматривать данную территорию как фоновую.

Пробы лишайников с территории заповедника содержат большинство элементов на фоновом уровне, включая железо (Шевченко, 2013).

Глава 4. Фаунистический анализ населения мелких млекопитающих в Первые фаунистические исследования на территории Костомукши были выполнены в 1973 г. Т. В. Ивантер, Н. И. Колодой и С. П. Липской (1974). Ими выявлено 6 видов мелких млекопитающих: рыжая и темная полевки, обыкновенная, средняя и равнозубая бурозубки и водяная кутора. Несколько позже, в 1983 году на базе заповедника «Костомукшский», С. А. Поздняковым организованы многолетние стационарные наблюдения за динамикой численности и структурой популяций мелких млекопитающих. Им, с 1987 г. на территории заповедника достоверно отмечено 13 видов мелких млекопитающих. В этот список вошла крыса серая (Rattus norvegicus Berk.). Один экземпляр крысы был отмечен на территории строящегося кордона. Вероятно, крыса была завезена с паклей. В дальнейших работах вид не отлавливался.

С 1999 по 2010 гг. было отработано 38 908 ловушко-суток, 326 канавкосуток и отловлено 3 503 зверьков. В общих уловах присутствовало 12-ть видов мелких млекопитающих.

В исследуемом районе род Лесные полевки представлены тремя видами:

рыжей, красно-серой и красной, род Серые полевки: темной полевкой и полевкойэкономкой, род Лесных леммингов - одним видом, лесным леммингом.

Насекомоядные представлены 6-тью видами: обыкновенной бурозубкой, средней бурозубкой, малой бурозубкой, крошечной бурозубкой, равнозубой бурозубкой и водяной куторой.

Ядро фауны, составляют западно-палеарктические виды – Clethrionomys glareolus, Sorex araneus и Microtus agrestis. Эти виды отличаются наиболее высокой и стабильной численностью и занимают доминирующее, как по региону, так и по биотопам, в суммарных уловах на них приходится 89,5%. Далее, по убыванию численности следуют, Sorex caecutiens, Myopus schisticolor, Sorex isodon и Sorex minutus, в общих уловах на них приходится 8,5%, на Clethrionomys rufocanus, Neomys fodiens, Sorex minutissimus и Microtus oeconomus около 2,0%.

Фауна Micromammalia исследуемого района имеет типичный севоротаежный облик, для которого характерна стабильная «двухдоминантная» система популяций. Характерной особенностью фауны Micromammalia является бедность видового состава (Ивантер, 1976; Поздняков, 1996).

По степени доминирования в суммарных уловах на фоновой территории виды мелких млекопитающих расположились следующим образом: рыжая полевка (Clethrionomys glareolus Schreb.), обыкновенная бурозубка (Sorex araneus L.), темная полевка (Microtus agrestis L.), средняя бурозубка (Sorex caecutiens Laxm.), лесной лемминг (Myopus schisticolor Lill.), малая бурозубка (Sorex minutus L.), красно-серая полевка (Clethrionomys rufocanus Sund.), равнозубая бурозубка (Sorex isodon Turov.), водяная кутора (Neomys fodiens Penn.), крошечная бурозубка (Sorex minutissimus Zimm.) и полевка-экономка (Microtus oeconomus Pall.).

Clethrionomys glareolus, Sorex araneus и Microtus agrestis на фоновой территории с суммарных уловах занимает – 92,2%. Sorex caecutiens, Myopus schisticolor и Sorex minutus - 5,75%. Красно-серая и красная полевки, полевкаэкономка, водяная кутора, равнозубая и крошечная бурозубки к редким, встречающимся не регулярно. В условиях пессимума популяции данных видов разрежены и не многочисленны (Ивантер, 1990; Москвитина, 2000).

В районе антропогенного влияния комбината на Clethrionomys glareolus, Sorex araneus и Microtus agrestis приходится 86,7% от суммы общих уловов. Sorex caecutiens, Sorex isodon и Sorex minutus – 10,6%, Clethrionomys rutilus, Neomys fodiens и Microtus oeconomus – 2,7%. По степени доминирования в суммарных уловах на антропогенной территории виды мелких млекопитающих расположились следующим образом: рыжая полевка, обыкновенная бурозубка, равнозубая бурозубка, темная полевка, средняя бурозубка и красно-серая полевка, малая бурозубка, водяная кутора, красная полевка и полевка экономка.

На трансформированной территории, мелкие млекопитающие по степени доминирования расположились несколько иначе. Равнозубая бурозубка следует после обыкновенной бурозубки, далее темная полевка. В импактной зоне комбината в уловах отсутствуют крошечная бурозубка и лесной лемминг.

Анализ многолетней динамики численности мелких млекопитающих позволяет говорить об асинхронности в ритмах годовых изменений численности у большинства изученных видов мелких млекопитающих в районе исследования.

Несинхронность изменения численности видов вероятно объясняется различной чувствительностью видов к одинаковым внешним факторам (Ивантер, Якимова, 2010). Несогласованность хода динамики численности у отдельных видов связывают с отсутствием единого фактора регулирующего численность всех видов на всей территории (Ивантер, 1975). Второстепенные виды испытывают прямое и косвенное влияние со стороны видов доминантов (Там же, с.226). Э. В.

Ивантер и А. Е. Якимова (2010), изучая цикличность мелких млекопитающих на северо-восточном побережье Приладожья отмечают, что цикличность мелких млекопитающих региона выражена слабо и в основном у грызунов. Максимов (1984) считает, что в изменениях численности землероек нет правильной периодичности и их колебания синхронны лишь с циклами полевок. Для Карелии.

У рыжей полевки возможны подъемы численности и глубокие депрессии, более длительные и повторяющиеся с интервалом от 2 до 5 лет. Возможно наблюдать, максимальную продолжительность пика – 3 года, минимальную – 1 год, депрессию от 1 до 5 лет и общую продолжительность цикла от 3 до 7 лет (Ивантер, Якимова, 2010). Hansoon (1989) считает, что популяционная динамика видов обитающих на северных территориях имеет более четкие популяционные циклы, что обусловлено более жесткими климатическими условиями, меньшим обилием и разнообразием кормовых ресурсов способствующих формированию жесткой конкуренции.

По данным полученным С. А. Поздняковым (1997) в период с 1987 по 1997, на фоновой территории отмечались регулярные четырехлетние циклы динамики численности населения мелких млекопитающих. Где, абсолютным доминантом, как на «пике», так и на спаде численности являлась рыжая полевка. Затянутость популяционного цикла в период с 1998 по 2003 гг., привела к формированию пятилетнего цикла (Поздняков и др., 2006). Подобное удлинение популяционного цикла наблюдал Г. Д. Катаев (2008) в условиях Кольского полуострова.

Рисунок 12. Динамика численности мелких млекопитающих в коренном (К) и По оси абсцисс – годы, по оси ординат – численность, экз. на 100 ловушко-суток.

Отличительной чертой населения мелких млекопитающих Северной Карелии, является длительная фаза депрессий и кратковременность подъема численности. С 1988 по 1989 гг. и с 2004 по 2005 гг., фаза «пика» численности увеличилась и составила 2 года (рис. 12). В 2002, 2007 и 2008 гг. было зарегистрировано доминирование обыкновенной бурозубки над рыжей полевкой.

В эти годы, на всех облавливаемых площадках, численность грызунов достигала своей минимальной отметки, а насекомоядные – максимальной (рис. 13). Среди насекомоядных, доминировала обыкновенной бурозубки, численность которой в 2002 году достигла 65%, а в 2008 г. 50 %.

Рисунок 13. Среднегодовая численность насекомоядных и грызунов в коренном (К) По оси абсцисс – годы, по оси ординат – численность, экз. на 100 ловушко-суток.

Общий показатель учета давилками по региону в целом колеблется по годам от 2,7 до 16,1 экз. на 100 ловушко-суток и составляет в среднем 8,6 экз. на ловушко-суток, что несколько выше, чем на территории Приладожья – 5,85 экз. на 100 ловушко-суток (Ивантер, Макаров, 2001). На фоновой территории, в годы низкой численности (2003, 2007), численность опускалась до 2,7 экз. на ловушко-суток, а в годы максимальной (1999-2000, 2004-2005) достигала 16,1 экз.

на 100 ловушко-суток, при средней численности 10,3 экз. на 100 ловушко-суток.

На антропогенной территории, амплитуда численности составила от 2,7 до 10, экз. на 100 ловушко-суток, при средней численности 6,8 экз. на 100 ловушкосуток.

Для роста численности полевок важны сроки наступления весны, температура, сумма осадков в конце весны – начале лета и урожай семян хвойных деревьев. Лимитирующими условиями в зимнее время, являются высота снежного покрова, сроки установления устойчивого снежного покрова, способствующие лучшей сохранности уходящего на зимовку поголовья. Отрицательно влияют затяжные осенние дожди с заморозками, образующие ледяную корку на поверхности почвы, в весенний период быстро стаивающий снег и возврат холодов после разрушения снежного покрова. Это обусловлено тем, что организм зверьков в осенне-весенний периоды находится на стадии перестройки и, полевка в этот период особенно чувствительна к неблагоприятным внешним факторам (Ивантер, Якимова, 2010; Hyvrinen, 1984). В зимний период у мелких млекопитающих наблюдаются морфологические изменения, изменяется работа эндокринной системы и метаболизм. У Sorex araneus и у Clethrionomys glareolus уменьшается вес тела. Hyvrinen (1984) утверждает, что одна из стратегий выживания зимой это уменьшение размеров тела, что ведет к уменьшению потребности в еде. У бурозубок в Финляндии при весе тела примерно в 5,5 гр.

прекращается активность щитовидной железы и прекращается рост.

В Карелии обыкновенная бурозубка относится к номинальному подвиду Sorex araneus araneus L. 1758. Обладает некрупными размерами тела, черепа и относительно светлой окраской (Ивантер, 1976 б).

Обыкновенная бурозубка – многочисленный вид на территории Карелии.

Наряду с рыжей полевкой доминирует в уловах в большинстве биотопах. Ее средняя многолетняя численность на юге Карелии составляет 1,3 экз. на ловушко-суток (Ивантер Т. В., 1976 а), в Лапландском заповеднике – 1,7 экз. на 100 ловушко-суток (Катаев, 2005), в заповеднике «Пасвик» - 5,0 экз. на ловушко-суток (Макарова и др., 2003).

Обыкновенная бурозубка в общих уловах насекомоядных занимает около 80%. В общих уловах насекомоядных и грызунов, обыкновенная бурозубка на фоновой территории составила - 19,4%, на антропогенной – 26,0%. В учетах канавками доля обыкновенной бурозубки в общих уловах на фоновой территории составила 28,5%.

По нашим данным среднемноголетняя численность обыкновенной бурозубки в коренном ландшафте - 2,0 экз. на 100 ловушко-суток с амплитудой колебания по годам от 0,2 до 6 экз. на 100 ловушко-суток. По данным Позднякова (1996), средняя многолетняя численность обыкновенной бурозубки до 1996 года составляла 1,3 экз. на 100 ловушко-суток. На трансформированной территории среднемноголетняя численность составила 1,8 экз. на 100 ловушко-суток, что не отличается от значения среднемноголетней численности на фоновой территории.

Тем не менее, амплитуда колебания численности вида на антропогенной территории уже 0,47-3,6 экз. на 100 ловушко-суток.

Максимальная численность вида регистрировалась в годы «депрессии»

доминирующего вида (рыжей полевки) – в 2002 и 2008 гг., минимальная численность отмечена в годы «пика» численности рыжей полевки – 2000, 2003 и 2009 гг. В годы депрессий среднегодовая численность снижалась в 2009 г до 0, экз. на 100 ловушко-суток, а в 2000 до 0,75 экз. на 100 ловушко-суток. В году численность составила 3,8 экз. на 100 ловушко-суток, а в 2008 году – 6,0 экз.

на 100 ловушко-суток.

В годы минимальной численности рыжей полевки, обыкновенная бурозубка достигала своей максимальной отметки, причем на всех площадках (2002, 2007, 2008). Вероятно, этому способствовало снижение численности доминирующего вида, рыжей полевки, а также благоприятные климатические факторы этих лет.

Положительное влияние на обыкновенную бурозубку оказывает высокая сумма осадков за год, что связано с увеличением численности беспозвоночных и высоким снежным покровом, способствующим успешной зимовке этого вида.

Отрицательное влияние оказывают высокие температуры апреля, что приводит к интенсивному снеготаянию и подтоплению нор и убежищ этого вида.

(Виноградов, Кельбешеков, 2010).

В коренном ландшафте численность обыкновенной бурозубки испытывает более резкие колебания по годам, чем на территории подверженной антропогенному загрязнению (рис. 14).

Рисунок 14. Многолетняя динамика численности обыкновенной бурозубки на фоновой По оси абсцисс – годы, по оси ординат – численность, экз. на 100 ловушко-суток.