Оценка степени загрязнения воздуха с помощью индикационных показателей лишайников

Между живым организмом и средой его обитания существует тесная взаимосвязь. Это позволило ученым прийти к мысли, что живые организмы можно использовать в качестве индикатора (показателя) условий окружающей среды. Такие организмы стали называть – биоиндикаторами (от греч. bios – жизнь и лат. indico – указываю, определяю).

Очень важными биоиндикаторами состояния воздушной среды являются лишайники, которые накапливают в своём теле (слоевище) многие загрязнители (серу, фтор, радиоактивные вещества, тяжёлые металлы).

Общая характеристика лишайников

За многие тысячелетия природа создала немало диковинных растений. Одни из них – лишайники. Сейчас известно более 25000 лишайников (Седельникова, 2005). И каждый год ученые обнаруживают и описывают новые неизвестные виды. Наука, изучающая лишайники называется лихенология (от лат. lichen – лишайник, греч. logos – учение).

Предполагают, что лишайники являются одними из древнейших растений планеты, они появились еще в те далекие времена, когда водоросли и грибы только начали осваивать сушу. Лишайники – совершенно неповторимая и очень своеобразная группа совместно живущих организмов, основу тела которых образует гриб. Сожителем гриба является водоросль. Водоросль снабжает себя и своего напарника органическими веществами. Вероятно, водоросль обеспечивает гриб также витаминами, тем самым, ускоряя рост лишайника. Гриб, в свою очередь, поглощает водяной пар и защищает водоросль от неблагоприятных условий среды (Шапиро, 1991).

Благодаря тесному сотрудничеству двух организмов, лишайники долго живут и широко распространены в природе. Они обитают по всему миру – от пустынь до Арктики и Антарктики.

Вегетативное тело не дифференцированно на стебель, листья и корень и называется слоевищем. Слоевище развивается обычно на поверхности субстрата, реже оно полностью или частично погружено в субстрат.

По форме и величине лишайники разнообразны – их размеры от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Окраска тела зависит от пигмента (красящего вещества) и может быть серой, буро-коричневой, желтой, оранжевой или почти черной (Седельникова, 2004; Яковлев и др. , 1997).

По форме слоевища различают 3 основные морфологические группы лишайников (Седельникова, 2004; Яковлев и др. , 1997):

1) накипные (тело имеет вид корочек) – например, леканора смешанная;

2) листоватые (тело имеет вид пластинок, чешуек) – например, пельтигира собачья, гипогимния вздутая, вульпицида сосновая, пармелия козлиная, пармелия борозчатая, ксантория элегантная;

3) кустистые (тело имеет вид кустиков или свисающих бород, иногда до 1-2 м длиной) – например, кладония порошистая, кладония шероховатая, кладония желто-зеленая, эверния мезоморфная, уснея жестковолосатая.

Активная жизнь лишайников возможна, лишь при достаточном увлажнении. Во время засухи жизнь их словно замирает, лишайники переходят в состояние покоя: сжимаются, сморщиваются, тускнеют, становятся хрупкими и ломаются от малейшего прикосновения.

Интересно, что некоторые лишайники тяготеют к воде, притом к кристально чистой. Поэтому, водоемы, где встречаются лишайники, вполне могут считаться источниками чистой питьевой воды.

Заселяют лишайники все пригодные места, поселяются на голых скалах, камнях, почве, стволах деревьев, железных крышах домов, где ни один другой организм существовать не может. Однако внутри человеческого жилья лишайники никогда не живут. Им нужна природная среда. В народе говорят: «Из воздуха лишайники возникают, воздухом и питаются». Дело в том, что они просто впитывают в себя окружающую среду вместе с содержащимися в ней веществами. Неудивительно, что многие лишайники, поглощая грязный городской воздух, начинают хворать и постепенно исчезают из этих мест. Тело их либо уменьшается в размерах, либо совсем пропадает, не оставляя после себя никаких следов. Города, где лишайники вообще отсутствуют, называют «лишайниковыми пустынями» (Энциклопедический словарь, 1981).

Лишайники – биоиндикаторы воздушной среды

Большинство лишайников довольно требовательны к составу воздуха, поэтому они служат отличными биоиндикаторами состояния окружающей среды. Особенно они чувствительны к сернистому газу.

СЕРНИСТЫЙ ГАЗ (оксид серы) — одно из наиболее вредных загрязнений. Он накапливается в воздухе как продукт переработки и горения органических веществ (каменного угля, нефти, нефтепродуктов, древесины). Его активно выделяют ТЭС, предприятия черной и цветной металлургии, цементные заводы и многие другие предприятия.

Ученые отметили, что при росте загрязненности воздуха первыми исчезают из местности кустистые лишайники, затем листовые и, наконец, корковые. Человек, знакомый с лишайниками, по обилию различных видов может определить степень загрязнения воздуха сернистым газом даже без соответствующей аппаратуры (Седельникова, 2004). Условно выделяют 4 зоны загрязнения:

1 зона загрязнения. Лишайники отсутствуют. Загрязнение воздуха сернистым газом – 0,3-0,5 мг/м3. Оценка загрязнения – сильное загрязнение.

2 зона загрязнения. Появление на стволах и у основания серо-зеленоватых твёрдых накипных лишайников. Загрязнение воздуха сернистым газом – от 0,05 до 0,21 мг/м3. Оценка загрязнения – среднее загрязнение.

3 зона загрязнения. Развитие накипных и листоватых лишайников. Загрязнение воздуха сернистым газом – не превышает 0,05 мг/м3. Оценка загрязнения – слабое.

Материалы и методика

Территория исследования охватывает юго-восточную часть Тюменской области, находится в лесостепной природно-климатической зоне. Материалами для данной работы послужили сборы лишайников, сделанные в 2004-2005 гг. в трех пунктах: г. Ишим (Железнодорожный парк), садовый участок в Садоводческом хозяйстве «Коммунальник-2» и Синицинский бор (окрестности пос. Синицино).

Сбор лишайников осуществлялся на почве, коре деревьев, крышах домов, деревянных постройках с помощью ножа. Собранный материал укладывался в бумажные коробки. Образцы снабжались этикетками, в которых указывалось место сбора, субстрат, дата сбора. По возможности лишайники фотографировали.

Определение видов проведено по специальным определителям (Гарибова и др. , 1978; Определитель лишайников, 1971, 1975, 1977, 1978, 1996; Определитель низших растений, 1960). Оценка загрязнения воздуха произведена по выше изложенной методике (Марсунова и др. , 2001).

Город Ишим расположен на левом берегу р. Ишим. Местом сбора в г. Ишиме послужили железнодорожный парк, который находится в восточной части города, и садовый участок в садоводческом хозяйстве «Коммунальник-2», расположенный на правом берегу р. Ишим, в 2 км юго-западнее г. Ишима, в пойме р. Ишим.

Железнодорожный парк заложен в 1927 г. , его площадь составляет 0,03км2. Сбор лишайников производили с деревьев тополь черный и липа сердцевидная. На садовом участке субстратами для сбора лишайников являлись обработанная древесина (забор из сосны) и шифер крыши садового домика.

Карта-схема юга Тюменской области

Природно-климатические зоны: I – лесная; II – лесостепная.

Синицинский бор – памятник природы регионального значения, созданный в 1968 г. , находится на правом берегу р. Ишим в окрестностях пос. Синицино (10 км южнее г. Ишима). Площадь бора составляет 10,48 км2. Памятник природы включает 3 участка. Сбор лишайников производился на третьем участке в окрестностях пос. Синицино (56º01' с. ш. и 69º29' в. д. ), около которого расположены многочисленные оздоровительные учреждения. Вблизи бора проходит автомагистраль Ишим-Синицино-Орловка, имеются грунтовые дороги, осуществляется постоянное рекреационное воздействие: тропы, мусор оставленный отдыхающими, частые пожары. Лишайники в Синицинском бору были собраны с почвы, коры сосны обыкновенной и березы бородавчатой.

Оценка загрязнения воздуха исследуемой территории

Видовой состав лишайников исследованной территории представлен 36 видами. Видовым разнообразием лишайников отличается Синицинский бор (83% от всех видов)

Необходимо отметить, что на постройках садового участка («Коммунальник-2») и в Синицинском бору, были отмечены лишайники всех морфологических групп. Все лишайники бора отличались от лишайников садового участка более крупными размерами.

Наименьшее количество лишайников нами было отмечено в Железнодорожном парке (17% всех видов). В данном пункте найдены накипные и листоватые лишайники. Вероятно, существенное влияние на состояние атмосферного воздуха оказывает железная дорога.

В результате проделанной работы, мы изучили видовой состав лишайников и узнали, что такие биоиндикаторы как лишайники – могут указывать на степень загрязнения воздуха исследуемой территории.

1. Видовой состав лишайников исследованной территории представлен 36 видами. Наибольшее количество лишайников отмечено в Синицинском бору.

2. По обилию и многообразию морфологических групп лишайников установлено, что воздух в Синицинском бору и в районе садовых участков «Коммунальника-2» – чистый. Воздух в Железнодорожном парке – слабо загрязнен.