ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Лихеноиндикация состояния воздушной среды
в зонах влияния нефтеперерабатывающего завода к.б.н. О. Лавриненко
Научные интересы: биоразнообразие и экология лишайников, антропогенное воздействие Один из методологических подходов к мониторингу состояния окружающей среды, называемый биоиндикацией, состоит в изучении реакции на происходящие в экосистемах изменения определенных групп организмов, чувствительных к воздействию поллютантов. К числу таких организмов относятся лишайники. На сегодняшний день лихеноиндикация является одним из перспективных и наиболее разработанных методов экологического мониторинга, который позволяет достоверно и без больших затрат определять степень загрязнения воздуха и оценивать воздействие предприятий на окружающую среду. Основаниями для лихеноиндикации состояния воздушной среды служат низкая способность лишайников к авторегуляции и высокая степень их зависимости от физико-химических параметров среды [10, 12]. Все вещества (минеральные и органические) проникают в слоевище лишайников через поверхность, поэтому самыми чувствительными к воздействию поллютантов являются лишайники кустистой жизненной формы, имеющие наибольшую по отношению к массе площадь таллома. Далее идут листоватые формы, и наиболее устойчивыми являются накипные лишайники, слоевище которых зачастую погружено в субстрат или имеет вид слабой корочки. Среди эколого-субстратных групп наиболее чувствительными к изменению содержания в воздухе химических веществ являются эпифиты, обитающие на коре деревьев и кустарников. Поллютанты проникают в слоевища лишайников из атмосферы вместе с осадками и пылью. Более того, осадки насыщаются загрязняющими веществами, проходя через кроны деревьев и стекая по стволам и ветвям. На лишайники губительно действуют, прежде всего, вещества, увеличивающие кислотность среды и ускоряющие окислительные процессы, такие соединения, как двуокись серы (SO2), окислы азота (NO, NO2), фторо- (HF) и хлороводород (HCl), озон (O3). Наиболее восприимчивы они к действию SO2 – одному из самых распространенных загрязняющих веществ, продукту сгорания любого серосодержащего топлива. Однако, относительно безвредны для них токсичные для других растительных организмов тяжелые металлы, способные накапливаться в слоевищах в значительных количествах без изменений физиологического гомеостаза за счет их внеклеточного распределения. Методика исследований заключалась в изучении структуры эпифитных лишайниковых синузий и изменений в обилии и общем числе видов лишайников вдоль градиента источник загрязнения – фон. Пробные площади размером 20x20 м2 были заложены в июне 2001 года непосредственно на территории нефтеперерабатывающего завода и за его границами – в загрязненной (0.5 км от границ завода), буферной (1.0 км) и условно-фоновой (6.0 км) зонах по направлению розы ветров (в северном и северо-восточном направлениях). Описания лишайниковых синузий проводили на высоте 1.0-1.5 м от основания стволов деревьев с четырех экспозиций. Учитывали все виды лишайников-эпифитов, встречающихся на деревьях пробной площади (видовая насыщенность). Активность вида оценивали, исходя из частоты встречаемости вида на деревьях пробной площади и его проективного покрытия. Для каждого вида отмечали его активность по 5-бальной шкале: 5 – высокоактивный, обильно встречается на всех исследованных деревьях пробной площади, покрытие его на стволе и/или нижних ветвях дерева достигает 50 %; 4 – активный, встречающийся на большинстве исследованных деревьев пробной площади, покрытие его достигает 10 %; 3 – умеренно-активный, встречается с частотой 50-30 %, но с низким покрытием (5-1 %); 2 – малоактивный, частота встречаемости 30-10 %, покрытие незначительно (меньше 1 %); 1 – неактивный (случайный), редко встречается (менее 10 % деревьев), зачастую мелкие талломы, проективное покрытие приближается к нулю. Ответ эпифитных лишайниковых синузий на атмосферное загрязнение проявился в значительном изменении их структуры, в частности, уменьшилось флористическое разнообразие и видовая насыщенность лишайниковых группировок, снизилось обилие подавляющего числа видов, изменилось соотношение жизненных форм лишайников и, главное, произошла замена видов, предпочитающих чистые экотопы, на виды, толерантные к воздушному загрязнению. При этом изменение структуры лишайниковых синузий коснулось не только непосредственно территории завода, но и прилегающей 0.5-километровой зоны. Видовая насыщенность. На площадях, заложенных на территории завода, выявлено от трех до девяти видов лишайников, такое же количество эпифитов обитало на площадях прилегающей 0.5-километровой зоны. Тогда как в буферной и условно-фоновой зонах флористическое богатство лишайников-эпифитов было выше в 2-3 раза (см. рисунок). Соотношение жизненных форм. Видовая насыщенность площадей буферной и фоновой зон возросла, в основном, за счет появления лишайников кустистой жизненной формы, т.е. видов, обладающих наибольшей по отношению к массе площадью поверхности и являющихся наиболее чувствительными к атмосферному загрязнению. В то же время, от 25 до 50 % видов лишайников, обнаруженных на разных пробных площадях территории завода и прилегающей 0.5-км зоны, характеризовались высоко толерантной к загрязнению накипной жизненной формой (см. рисунок). Состав лихенофлоры (см. таблицу). Результаты анализа лихенофлоры пробных площадей показали, что часть видов лишайников-эпифитов были индифферентны к загрязнению выбросами нефтеперерабатывающего завода – это листоватые лишайники гипогимния вздутая, пармелия, два вида меланелии и пармелиопсис. Эти виды встречены как на загрязненной, так и на чистой территории. Десять видов лишайников накипной и листовато-рассеченнолопастной жизненной формы обитали на коре и веточках деревьев только на территории завода и в загрязненной зоне – это такие устойчивые к загрязнению виды, как калоплаки, ксантории, канделяриелла, леканора и фисции. Устойчивость этих видов к загрязнению можно объяснить их положительным отношением к повышенным концентрациям аммиака и сернистого ангидрида в атмосфере. Это так называемые нитрофильные и ацидофильные виды лишайников, т.е. виды, предпочитающие среду с повышенным содержанием SO2, NO2 и NH3 [11]. Восемь видов, в основном, кустистых лишайников из родов бриория, уснея, эверния и рамалина, являющихся чувствительными к воздействию поллютантов, были обнаружены в лиственно-хвойных древостоях буферной и фоновой зон. И пять наиболее чувствительных видов лишайников-эпифитов, к которым относятся Bryoria furcellata, Platismatia glauca, Tuckermanniopsis chlorophylla, Hypogymnia tubulosa и Chaenotheca chrysocephala, отмечены только на контрольной (фоновой) площади. Многие из приведенных нами видов лишайников являются признанными индикаторами загрязнения воздуха. По имеющимся в литературе данным [1, 3-6, 8, 9] можно выделить несколько групп толерантности лишайников к загрязнению поллютантами. К очень чувствительным видам относятся Bryoria fuscescens, B.furcellata, Evernia mesomorpha, Tuckermanniopsis chlorophylla, Hypogymnia tubulosa, Platismatia glauca, виды р. Usnea. Чувствительными к атмосферному загрязнению видами считают Chaenotheca chrysocephala и Vulpicida pinastri. Устойчивыми видами являются Physcia adscendens и Parmeliopsis hyperopta и очень устойчивыми – Physcia stellaris, Phaeophyscia ciliata и Xanthoria polycarpa. Как можно видеть, полученные нами закономерности изменения структуры лишайниковых группировок на территории завода и при удалении от него находятся в полном соответствии с приведенными выше группами толерантности лишайников. На Кольском полуострове листоватый рассеченнолопастной лишайник Parmelia sulcata является очень чувствительным к воздушному загрязнению видом, а листоватый вздуто-лопастной лишайник Hypogymnia physodes – чувствительным [2, 7]. Мы обнаружили оба этих вида лишайников как на территории завода, так и в загрязненной зоне, правда, в отличие от буферной и фоновой зон, с минимальным обилием (см. таблицу). Причем, пармелия была встречена нами на всех площадях, расположенных на территории завода и в прилегающей загрязненной зоне, с обилием 1 и 2 соответственно, а гипогимния вздутая только на одной площади на территории завода с обилием 1 и на одной площади загрязненной зоны с обилием 2. В то же время, оба этих вида являются доминантами эпифитных лишайниковых синузий буферной и фоновой зон, где встречаются с обилием 3-5. Активность видов (см. таблицу). Итак, синузии эпифитных лишайников реагируют на загрязнение воздуха не только изменением состава, но и снижением обилия отдельных видов. Все виды, найденные нами на территории завода и в прилегающей загрязненной зоне, имели активность 1 или 2, т.е. в этих лишайниковых группировках не выявлено явных доминантов. Тогда как на площади буферной зоны доминантами синузий были гипогимния вздутая, пармелия и один вид бриории, а на фоновой площади нижние ветви и стволы деревьев почти сплошь покрывали два вида гипогимнии, три вида бриории, уснея, пармелия и туккерманниопсис (их обилие составляло 3-5 баллов). Таким образом, на основании распределения лишайников-эпифитов на пробных площадях, расположенных на территории завода и на разном удалении от его границ, мы выделили несколько зон атмосферного загрязнения. Первая (загрязненная) зона, включающая территорию завода и прилегающий 0.5-километровй сектор, расположена в чаше рельефа, окруженной склонами кряжа высотой 30-40 м, поэтому в приземном слое концентрируются атмосферные выбросы завода и продукты сжигания от действующих факелов. Здесь обитают устойчивые к загрязнению лишайники накипной жизненной формы, а также нитрофильные и ацидофильные виды. В то же время, воздух на этой территории нельзя считать сильно загрязненным, поскольку кроме устойчивых видов, с минимальным обилием, но все же встречаются чувствительные к загрязнению виды лишайников Parmelia sulcata и Hypogymnia physodes. Вторая (чистая) зона соответствует буферной зоне. Она начинается на расстоянии 1 км от границ завода на вершинах кряжа – здесь встречены виды лишайников, как чувствительные, так и очень чувствительные к атмосферному загрязнению. И третья (наиболее чистая) зона соответствует фоновой территории, расположенной на удалении 6 км от источника загрязнения. Здесь дополнительно встречено пять видов лишайников-эпифитов, очень чувствительных к загрязнению поллютантами. Литература
1. Голубкова Н.С., Малышева Н.В. Влияние роста города на лишайники и лихеноиндикация атмосферных за-грязнений г. Казани // Ботан. журн., 1978. Т. 63, № 8. C. 1145-1152. 2. Горшков В.В. Эпифитные лихеносинузии сосновых лесов Кольского полуострова (формирование, экология, влияние антропогенных факторов). Автореф. дис. … канд. биол. наук. Л., 1986. 21 с. 3. Горшков В.В. Распределение проективного покрытия эпифитных лишайников в сосновых лесах при разном уровне атмосферного загрязнения // Лесное хозяйство, 1992. № 10. C. 14. 4. Инсарова И.Д., Инсаров Г.Э. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Т. 12. C. 113-175. 5. Лиив С.Э. Лихеноиндикация за-грязнения воздуха в городах Южной Эстонии: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Свердловск, 1988. 16 c. 6. Малышева Н.В. Биоразнообразие лишайников и оценка экологического состояния парковых ландшафтов с помощью лишайников (на примере парков окрестностей Санкт-Петербурга) // Новости систематики низших растений. СПб.: Наука, 1996. Т. 31. C. 135-137. 7. Михайлова И.Н. Возможности использования характеристик эпифитных лишайниковых группировок для индикации аэротехногенного загрязнения // Споровые растения Крайнего севера России. Сыктывкар, 1993. С. 72-83. – (Тр. Коми научного центра УрО РАН; № 135). 8. Михайлова И.Н., Воробейник Е.Л. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимости доза-эффект // Экология, 1995. № 6. C. 455-460. 9. Суетина Ю.Г. Изменение эпифитной лихенофлоры и структуры популяции Xanthoria parietina (L.) Th. Fr. в городской среде: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Йошкар-Ола, 1999. 26 с. 10. Трасс Х.Х. Классы палеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. Т. 7. C. 144-159. 11. Dobben H.F., Braak C.J.F. Ranking of epiphytic lichen sensitivity to air pollution using survey data: a comparison of indicator scales // Lichenologist, 1999. Vol. 31, № 1. P. 27-39. 12. Nash T.H., Gries C. The response of lichens to atmospheric deposition with an emphasis on the Arctic // Sci. total environ., 1995. Vol. 160/161. P. 737-747.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3574 посещений с 03.12.2002 |