Lesnoy Vestnik / Forestry BulletinLesnoy Vestnik / Forestry BulletinЛесной вестник / Forestry Bulletin2542-1468Eco-Vector70676710.18698/2542-1468-2024-5-129-137Biological recultivation and monitoring of forest landsБиологическая рекультивация и мониторинг лесных земельResearch ArticleConnection between pollutant content in silver birch leaves and stand vital state at JSC «Karabashmed»Связь содержания поллютантов в листьях березы повислой с жизненным состоянием древостоя на примере АО «Карабашмедь»GorbunovaViktoria D.ГорбуноваВиктория Дмитриевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biology), Researcher of the Laboratory of Technogenic Plant Communities

канд. биол. наук, науч. сотр. лаборатории техногенных растительных сообществ

botgarden.gor@yandex.ruMenshchikovSergey L.МенщиковСергей Леонидович
Russian Federation

Dr. Sci. (Agriculture), Leading Researcher of the Laboratory of Technogenic Plant Communities

д-р с.х. наук, вед. науч. сотр. лаборатории техногенных растительных сообществ

msl@botgard.uran.ruBotanical Garden of the Ural Branch of the RASФГБУН «Ботанический сад Уральского отделения Российской академии наук»261020242851291372504202625042026Copyright ©; 2024, Gorbunova V.D., Menshchikov S.L.Copyright ©; 2024, Горбунова В.Д., Менщиков С.Л.2024Gorbunova V.D., Menshchikov S.L.Горбунова В.Д., Менщиков С.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/2542-1468/article/view/706767

The paper analyzes the connection between the pollutants content (sulfur and heavy metals) in birch leaves and the vital state of the stand. It was found that metals such as cadmium, lead, copper and zinc have the greatest influence on the state of stands in the operating area of Karabashmed JSC. A positive correlation between the parameters of the vital state (defoliation, dechromation and the category of the state) and the content of these trace elements (correlation coefficients greater than 0,4…0,6) was revealed. An increase in the concentration of such heavy metals as cadmium, lead, zinc, copper and chromium in birch leaves in the trial plots closest to the pollution emission source by JSC «Karabashmed» was found.

Проанализирована связь содержания поллютантов (серы и тяжелых металлов) в листьях березы повислой и жизненного состояния древостоя. Установлено, что наибольшее влияние на состояние древостоев в зоне действия АО «Карабашмедь» оказывают металлы — кадмий, свинец, медь и цинк. Выявлена положительная корреляционная связь параметров жизненного состояния (дефолиации, дехромации и категории состояния) и содержания этих микроэлементов (коэффициенты корреляции свыше 0,4…0,6). Зафиксировано повышение концентрации кадмия, свинца, цинка, меди и хрома в листьях березы на пробных площадях, ближайших к источнику загрязнения АО «Карабашмедь».

silver birchheavy metalsaerotechnogenic emissionsбереза повислаятяжелые металлыаэротехногенные выбросыПравительство РФThe Russian GovernmentThe work was carried out under the state assignment of the Botanical Garden of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.Работа выполнена в рамках государственного задания Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наукKoroteeva E.V., Veselkin D.V., Kuyantseva N.B., Mumber A.G., Chashchina O.E. Nakoplenie tyazhelykh metallov v raznykh organakh berezy povisloy vozle Karabashskogo medeplavil’nogo kombinata [Accumulation of heavy metals in different organs of silver birch near the Karabash copper smelter]. Agrokhimiya [Agrochemistry], 2015, no. 3, pp. 88–96.Коротеева Е.В., Веселкин Д.В., Куянцева Н.Б., Мумбер А.Г., Чащина О.Е. Накопление тяжелых металлов в разных органах березы повислой возле Карабашского медеплавильного комбината // Агрохимия. 2015. № 3. С. 88–96Shneydmiller N.F., Mamedov G.R. Osobennosti razvitiya malykh gorodov Rossii v usloviyakh ekologicheskogo krizisa na primere goroda Karabash Chelyabinskoy oblasti [Features of the development of small towns in Russia in conditions of environmental crisis using the example of the city of Karabash in the Chelyabinsk region]. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Politicheskie, sotsiologicheskie i ekonomicheskie nauki [Bulletin of Kemerovo State University. Series: Political, sociological and economic sciences], 2018, no. 3, pp. 183–190. DOI:10.21603/2500-3372-2018-3-183-190Шнейдмиллер Н.Ф., Мамедов Г.Р. Особенности развития малых городов России в условиях экологического кризиса на примере города Карабаш Челябинской области // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: Политические, социологические и экономические науки, 2018. № 3. С. 183–190. DOI:10.21603/2500-3372-2018-3-183-190Doklad ob ekologicheskoy situatsii v Chelyabinskoy oblasti v 2020 godu [Report on the environmental situation in the Chelyabinsk region in 2020]. Chelyabinsk: Ministry of Ecology of the Chelyabinsk Region, 2021, 385 p.Доклад об экологической ситуации в Челябинской области в 2020 году. Челябинск: Изд-во Министерства экологии Челябинской области, 2021, 385 с.Doklad ob ekologicheskoy situatsii v Chelyabinskoy oblasti v 2014 godu [Report on the environmental situation in the Chelyabinsk region in 2014]. Chelyabinsk: Ministry of Ecology of the Chelyabinsk Region, 2015, 204 p.Доклад об экологической ситуации в Челябинской области в 2014 году. Челябинск: Изд-во Министерства экологии Челябинской области, 2015, 204 с.Sindireva A.V., Burmistrova A.S., Klimenko V.V., Nurtazina V.K., Sereda M.S. Soderzhanie tsinka i medi v pochvakh natsional’nogo parka «Taganay» (Yuzhnyy ural) [The content of zinc and copper in the soils of the Taganay National Park (Southern Urals)]. Sotsial’no-ekologicheskie tekhnologii [Social and environmental technologies], 2022, t. 12, no. 1, pp. 43–61.Синдирева А.В., Бурмистрова А.С., Клименко В.В., Нуртазина В.К., Середа М.С. Содержание цинка и меди в почвах национального парка «Таганай» (Южный урал) // Социально-экологические технологии, 2022. Т. 12. № 1. С. 43–61.Shabanov M.V., Marichev M.S., Minkina T.M., Mandzhieva S.S., Nevidomskaya D.G. Assessment of the impact of industry-related air emission of arsenic in the soils of forest ecosystems. Forests, 2023, t. 14, no. 3, p. 632.Shabanov M.V., Marichev M.S., Minkina T.M., Mandzhieva S.S., Nevidomskaya D.G. Assessment of the impact of industry-related air emission of arsenic in the soils of forest ecosystems // Forests, 2023, t. 14, no. 3, p. 632.Tagirova O.V., Ol’berg O.V. Otsenka sostoyaniya berezy povisloy (Betula pendula Roth) v usloviyakh zagryazneniya okruzhayushchey sredy vybrosami medeplavil’nogo kombinata g. Karabash, Chelyabinskaya oblast’) [Assessment of the condition of silver birch (Betula pendula Roth) in conditions of environmental pollution by emissions from the Karabash copper smelter, Chelyabinsk Region)]. Ustoychivoe razvitie territoriy: teoriya i praktika. Materialy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsi. Sibay: Sibayskiy informatsionnyy tsentr — filial GUP RB Izdatel’skiy dom «Respublika Bashkortostan» [Sustainable development of territories: theory and practice. Materials of the II International Scientific and Practical Conference]. Sibay: Sibay Information Center — branch of the State Unitary Enterprise of the Republic of Belarus Publishing House «Republic of Bashkortostan», 2021, pp. 245–247.Тагирова О.В., Ольберг О.В. Оценка состояния березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях загрязнения окружающей среды выбросами медеплавильного комбината г. Карабаш, Челябинская область) // Устойчивое развитие территорий: теория и практика. Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Сибай: Издательский дом «Республика Башкортостан», 2021. С. 245–247.Usol’tsev V.A., Mezentsev A.T., Kokh E.V., Krudyshev V.V., Lazarev I.S. O vozmozhnosti ispol’zovaniya unifitsirovannykh allometricheskikh uravneniy fitomassy derev’ev [On the possibility of using unified allometric equations of phytomass of trees]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2012, no. 3(89), pp. 37–40.Усольцев В.А., Мезенцев А.Т., Кох Е.В., Крудышев В.В., Лазарев И.С. О возможности использования унифицированных аллометрических уравнений фитомассы деревьев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2012. № 3 (89). С. 37–40.Bachurina A.V. Vliyanie aeropromvybrosov ZAO «Karabashmed’» na taksatsionnye pokazateli i sanitarnoe sostoyanie sosnovykh i berezovykh drevostoev [The influence of aeroprom emissions of Karabashmed CJSC on the taxation indicators and sanitary condition of pine and birch stands]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [Bulletin of the St. Petersburg Forest Engineering Academy], 2007, no. 181, pp. 35–40.Бачурина А.В. Влияние аэропромвыбросов ЗАО «Карабашмедь» на таксационные показатели и санитарное состояние сосновых и березовых древостоев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2007. № 181. С. 35–40.Glinskikh A.D. Biogeokhimicheskie osobennosti sosnyakov lesostepi chelyabinskoy oblasti [Biogeochemical features of pine forests in the forest-steppe of the Chelyabinsk region]. Ekosistemy [Ecosystems], 2023, no. 34, pp. 30–35.Глинских А.Д. Биогеохимические особенности сосняков лесостепи Челябинской области // Экосистемы, 2023. № 34. С. 30–35.Sitnikov I.A., Shaikhova D.R., Chukina N.V., Kiseleva I.S. Vliyanie aerotekhnogennogo zagryazneniya na fotosinteticheskiy apparat rasteniy Scorzonera glabra Rupr [The influence of aerotechnogenic pollution on the photosynthetic apparatus of plants Scorzonera glabra Rupr]. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta [Scientific notes of Petrozavodsk State University], 2016, no. 8 (161), pp. 84–90.Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Чукина Н.В., Киселева И.С. Влияние аэротехногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат растений Scorzonera glabra Rupr // Ученые записки Петрозаводского государственного университета, 2016. № 8 (161). С. 84–90.Nochevnyy A.D., Teptina A.Yu. Analiz fertil’nosti pyl’tsy v tsenopopulyatsiyakh vidov roda Alyssum L. na yuzhnom Urale [Analysis of pollen fertility in cenopopulations of species of the genus Alyssum L. in the southern Urals]. Problemy botaniki Yuzhnoy Sibiri i Mongolii [Problems of Botany of Southern Siberia and Mongolia], 2020, no. 19–2, pp. 325–330.Ночевный А.Д., Тептина А.Ю. Анализ фертильности пыльцы в ценопопуляциях видов рода Alyssum L. на южном Урале // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2020. № 19–2. С. 325–330.Bukharina, I.L., Dvoeglazova A.A. Bioekologicheskie osobennosti travyanistykh i drevesnykh rasteniy v gorodskikh nasazhdeniyakh [Bioecological features of herbaceous and woody plants in urban plantings]. Izhevsk: Udmurt University Publishing House, 2010, 184 p.Бухарина, И.Л., Двоеглазова А.А. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях. Ижевск: Изд-во Удмуртского университета, 2010. 184 с.Zavyalov K.E., Menschikov S.L., Mokhnachev P.E. Application of ameliorants for recultivation of technogenic-disturbed lands by aerotechnogenic emissions of magnesite production. AIP Conference Proceedings. 4th International Conference on Modern Synthetic Methodologies for Creating Drugs and Functional Materials, MOSM 2020. American Institute of Physics Inc., 2021, p. 040024.Zavyalov K.E., Menschikov S.L., Mokhnachev P.E. Application of ameliorants for recultivation of technogenic-disturbed lands by aerotechnogenic emissions of magnesite production // AIP Conference Proceedings. 4th International Conference on Modern Synthetic Methodologies for Creating Drugs and Functional Materials, MOSM 2020. American Institute of Physics Inc., 2021, p. 040024.Urazgil’din R.V., Kulagin A.Yu. Razvitie klassifikatsii adaptivnykh strategiy rastitel’nosti primenitel’no k drevesnym vidam i tekhnogenezu i otsenka na ee osnove lesoobrazovateley predural’ya [Development of classification of adaptive vegetation strategies in relation to woody species and technogenesis and assessment on its basis of forest growers of the Urals]. Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of the Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences], 2017, no. 4–1, pp. 126–130.Уразгильдин Р.В., Кулагин А.Ю. Развитие классификации адаптивных стратегий растительности применительно к древесным видам и техногенезу и оценка на ее основе лесообразователей предуралья // Известия Уфимского научного центра РАН, 2017. № 4–1. С. 126–130.Fernandes, J.C., Henriques F.S. Biochemical, physiological, and structural effect of excess copper in plants. The Botanical Rev, 1991, v. 57, no. 3, pp. 246–254.Fernandes, J.C., Henriques F.S. Biochemical, physiological, and structural effect of excess copper in plants // The Botanical Rev, 1991, v. 57, no. 3, pp. 246–254.Kabata-Pendias A., Pendias X. Mikroelementy v pochvakh i rasteniyakh [Microelements in soils and plants]. Moscow: Mir, 1989, 439 p.Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 439 с.Kuznecova T.Yu., Vetchinnikova L.V., Titov A.F. Akkumulyaciya tyazhelyh metallov v razlichnyh organah i tkanyah berezy v zavisimosti ot uslovij proizrastaniya [Accumulation of heavy metals in various organs and tissues of birch depending on growing condition] // Trudy Karel’skogo nauchnogo centra RAN, 2015. № 1. S. 86-94. DOI:10,17076/eco27Кузнецова Т.Ю., Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф. Аккумуляция тяжелых металлов в различных органах и тканях березы в зависимости от условий произрастания // Труды Карельского научного центра РАН, 2015. № 1. С. 86–94. DOI:10,17076/eco27Clemens S. Molecular mechanisms of plant metal tolerance and homeostasis. Planta, 2001, v. 212, pp. 475–486.Clemens S. Molecular mechanisms of plant metal tolerance and homeostasis // Planta, 2001, v. 212, pp. 475–486.Kuznetsov V.V., Dmitrieva G.A. Fiziologiya rasteniy [Physiology of plants]. Moscow: Higher School, 2006, 742 p.Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М.: Высшая школа, 2006. 742 с.Titov A.F. Ustoychivost’ rasteniy k tyazhelym metallam [Plant resistance to heavy metals]. Petrozavodsk: Publishing house KarRC RAS, 2007, 172 p.Титов А.Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2007. 172 с.Dzugaev M.D. Karabash — gorod «ekologicheskogo bedstviya» [Karabash is a city of «ecological disaster»]. Vestnik Chelyabinskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Pravo [Bulletin of Chelyabinsk State University. Series: Law], 2003, no. 2(6), pp. 92–97.Дзугаев М.Д. Карабаш — город «экологического бедствия» // Вестник Челябинского государственного университета. Серия: Право, 2003. № 2(6). C. 92–97.Zalesov S.V., Bachurina A.V., Bachurina S.V. Sostoyanie lesnykh nasazhdeniy, podverzhennykh vliyaniyu promyshlennykh pollyutantov ZAO «Karabashmed’», i reaktsiya ikh komponentov na provedenie rubok obnovleniya [The state of forest plantations exposed to the influence of industrial pollutants of JSC «Karabashmed», and the reaction of their components to renewal felling]. Ekaterinburg: UGFLTU, 2017, 277 p.Залесов С.В., Бачурина А.В., Бачурина С.В. Состояние лесных насаждений, подверженных влиянию промышленных поллютантов ЗАО «Карабашмедь», и реакция их компонентов на проведение рубок обновления. Екатеринбург: УГЛТУ, 2017. 277 с.Kalabin G.V., Titova A.V., Sharov A.V. Modernizatsiya medeplavil’nogo proizvodstva kombinata ZAO «Karabashmed’» i dinamika sostoyaniya prirodnoy sredy v zone ego vliyaniya [Modernization of copper smelting production at the Karabashmed CJSC plant and the dynamics of the state of the natural environment in the zone of its influence]. Marksheyderiya i nedropol’zovanie [Mine surveying and subsoil use], 2011, no. 3 (53), pp. 65–70.Калабин Г.В., Титова А.В., Шаров А.В. Модернизация медеплавильного производства комбината ЗАО «Карабашмедь» и динамика состояния природной среды в зоне его влияния // Маркшейдерия и недропользование, 2011. № 3 (53). С. 65–70.Metodika organizatsii i provedeniya rabot po nablyudeniyu za lesami v evropeyskoy chasti Rossii v ramkakh programmy IKP-Lesa (metodika EKO OON) [Methodology for organizing and conducting forest monitoring work in the European part of Russia within the framework of the ICP-Forests program (UNECF methodology)]. Moscow: Federal Forestry Service of Russia, 1995, 42 p.Методика организации и проведения работ по наблюдению за лесами в европейской части России в рамках программы ИКП-Леса (методика ЕКО ООН). М.: Федеральная служба лесного хозяйства России, 1995. 42 с.Kovalev B.I. Sostoyanie zapodsochennykh sosnovykh lesov [The state of weeded pine forests]. Lesnoe khozyaystvo [Forestry], 1993, no. 5, pp. 35–38.Ковалев Б.И. Состояние заподсоченных сосновых лесов // Лесное хозяйство, 1993. № 5. С. 35–38.Macdonald A.D., Mothersill D.H. Shoot development in Betula papyrifera. 1. Short-shoot organogenesis. Can. J. Bot., 1983, pp. 3049–3065.Macdonald A.D., Mothersill D.H. Shoot development in Betula papyrifera. 1. Short-shoot organogenesis // Can. J. Bot., 1983, pp. 3049–3065.Vorobeychik E.L., Khantemirova E.V. Reaktsiya lesnykh fitotsenozov na tekhnogennoe zagryaznenie: zavisimosti doza-effekt [Response of forest phytocenoses to technogenic pollution: dose-effect dependencies]. Ekologiya [Ecology], 1994, no. 3, pp. 31–43.Воробейчик Е.Л., Хантемирова Е.В. Реакция лесных фитоценозов на техногенное загрязнение: зависимости доза-эффект // Экология, 1994. № 3. С. 31–43.Shabanov M.V. Sera v geokhimicheski sopryazhennykh landshaftakh Coymonovskoy doliny Chelyabinskoy oblasti [Sulfur in geochemically related landscapes of the Soymonovskaya valley of the Chelyabinsk region]. Izvestiya UGGU [News of the USGU], 2021, v. 1 (61), pp. 118–126. DOI 10.21440/2307-2091-2021-1-118-126Шабанов М.В. Сера в геохимически сопряженных ландшафтах Cоймоновской долины Челябинской области // Известия УГГУ, 2021. Вып. 1 (61). С. 118–126. DOI 10.21440/2307-2091-2021-1-118-126Menshchikov S.L., Ivshin A.P. Zakonomernosti transformatsii predtundrovykh i taezhnykh lesov v usloviyakh aerotekhnogennogo zagryazneniya [Patterns of transformation of pre-tundra and taiga forests under conditions of aerotechnogenic pollution]. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2006, 294 p.Менщиков С.Л., Ившин А.П. Закономерности трансформации предтундровых и таежных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения. Екатеринбург, 2006. 294 с.Urazgildin R.V., Kulagin A.Yu. Damage, adaptations, and strategies of tree species in technogenesis conditions: structural and functional levels of realization of adaptive potential. Biology Bulletin Reviews, 2022, t. 12, no. 4, pp. 441–457.Urazgildin R.V., Kulagin A.Yu. Damage, adaptations, and strategies of tree species in technogenesis conditions: structural and functional levels of realization of adaptive potential // Biology Bulletin Reviews, 2022, t. 12, no. 4, pp. 441–457.Tsandekova O.L. Akkumuliruyushchaya sposobnost’ list’ev drevesnykh rasteniy v usloviyakh porodnogo otvala kedrovskogo ugol’nogo razreza [Accumulating capacity of leaves of woody plants in the conditions of the waste dump of the Kedrovsky coal mine]. Byulleten’ nauki i praktiki [Bulletin of Science and practice], 2016, no. 8 (9), pp. 39–43.Цандекова О.Л. Аккумулирующая способность листьев древесных растений в условиях породного отвала кедровского угольного разреза // Бюллетень науки и практики, 2016. № 8 (9). С. 39–43.Zakrzewska M, Klimek B. Trace Element Concentrations in Tree Leaves and Lichen Collected Along a Metal Pollution Gradient Near Olkusz (Southern Poland). Bull. Environ. Contam. Toxicol, 2017, no. 100(2), pp. 245–249.Zakrzewska M, Klimek B. Trace Element Concentrations in Tree Leaves and Lichen Collected Along a Metal Pollution Gradient Near Olkusz (Southern Poland) // Bull. Environ. Contam. Toxicol, 2017, no. 100(2), pp. 245–249.Kosiorek M., Modrzewska B., Wyszkowski M. Levels of selected trace elements in Scots pine (Pinus sylvestris L.), silver birch (Betula pendula L.), and Norway maple (Acer platanoides L.) in an urbanized environment. Environ. Monit. Assess, 2016, no. 188(10), p. 598.Kosiorek M., Modrzewska B., Wyszkowski M. Levels of selected trace elements in Scots pine (Pinus sylvestris L.), silver birch (Betula pendula L.), and Norway maple (Acer platanoides L.) in an urbanized environment // Environ. Monit. Assess, 2016, no. 188(10), p. 598.