В последнее десятилетие показано, что из всех компонентов загрязнённого воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуокись серы [2, 3]. Воздействие этого соединения является одной из основных причин сокращения количества видов лишайников, изменения их проективного покрытия и угнетения эпифитов в городах и вокруг них. Пагубное воздействие этого поллютанта неоднократно подтверждено и в экспериментальных работах [4]. Экспериментально установлено, что это соединение в концентрации 0,08-0,1 мг/м3 начинает действовать на многие лишайники [3]. Так, например, для Buellia punctata лимитирующей концентрацией является 90-110 мкг/м3, для Lecanora subfusca - 70-80 мкг/м3, для Physcia pulverulenta - 40 мкг/м3 SO2. Концентрация же двуокиси серы 0,5 мг/м3 губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. Однако имеется группа полеотолератных (выносливых по отношению к городской среде) видов, которые могут существовать и в довольно загрязнённом воздухе. Поэтому общие изменения структуры лишайниковых сообществ под воздействием загрязнения проявляются в уменьшении числа чувствительных видов и увеличении обилия токситолерантных видов [5, 6].
Таблица 1. Классы токсифобности видов лишайников Великобритании [8]
|
Классы |
Виды лишайников |
Содержание двуокиси серы в воздухе, мкг/м3 |
|
0 |
Эпифиты отсутствуют |
> 170 |
|
1 |
Водоросли Pleurococcus |
170 |
|
2 |
Водоросли Pleurococcus Lecanora conizaeoides, L.expallens |
150 |
|
3 |
Lecanora conizaeoides, L. incana L.expallens, Аmandinea punctata |
125 |
|
4 |
Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata, Chaenotheca ferruginea Physconia ascendens, Xanthoria parietina, Physcia tribacia |
70 |
|
5 |
Hypogymnia physodes, Parmelia sulcata, Chaenotheca ferruginea Parmelia glabratula,P. subrudecta, Parmeliopsis ambigua, Lecanora chlarotera, Calicium viride,Lepraria candelaris, Pertusaria amara,Ramalina farinacea Evernia mesomorpha Platismatia glauca, Physconia grisea, P.farea Phaephyscia orbicularis, Physcia tenella, Ramalina farinacea, Haematomma sp., Schismatomma recolorans, Xanthoria candelaria, Opergrapha varia, O.vulgata, X. parietina |
60 |
|
6 |
Flavoparmelia caperata, Pertusaria, Parmelina tiliacae, Parmelia exasperatula, Graphis elegans, Usnea hirta, Pertusaria albescens, Physconia pulverulenta, Phaeophyscia adglutinata, Arthopyrenia gemmmata, Caloplaca luteoalba, Xanthoria polycarpa, Physconia grisea, P.farea Phaephyscia orbicularis, Opergrapha varia, O.vulgata |
50 |
|
7 |
Flavoparmelia caperata, Parmelina tiliacae, Parmelia xasperatula, Usnea subfloridana, Pertusaria hemisphaerica, rinodina roboris, Arthonia impolita, Physcia aipolia, Anaptychia ciliaris, Bacidia rubella, , Ramalina farinacea |
40 |
|
8 |
Ramalina farinacea, Evernia mesomorva, Evernia prunastri, Usnea lapponica, Peiltigera rufersens |
35 |
|
9 |
Collema nigricans, Lobaria pulmonaria , Peltigera aphtosa, Xanthoparmelia solmoensis, Usnea glabrecens |
30 |
|
10 |
Lobaria pulmpnaria, Nephroma resupinatum, N. parile, Heterodermia spesiosa, Usnea florida, Peltigea hrizontalis |
Не загрязненный |
Таким образом, в основе изменения видового состава лишайниковых сообществ под влиянием загрязнения лежит дифференциальная чувствительность различных видов лишайников к воздействию поллютантов, отмеченная лихенологами ещё в середине 1950-х годов. С того времени опубликовано немало работ по эффективному использованию, как отдельных видов, так и лишайниковых группировок при картировании и мониторинге загрязнения атмосферы диоксидом серы и другими соединениями. Так большое количество данных, касающихся распространения видов, и длительный мониторинг по определению концентраций диоксида серы в местах их произрастания позволили составить количественные лихеноиндикационные шкалы токсифобности, характеризующие чувствительность видов к различным уровням SO2 [7, 12].
Впервые сопоставление данных о распространении эпифитных лишайников с известными уровнями атмосферного загрязнения было проведено в Великобритании [8]. В результате этой работы было выявлено 5 групп индикаторных видов эпифитных лишайников, распространение которых коррелирует с соответствующими концентрациями диоксида серы. Сегодня такая шкала для Великобритании включает в себя 10 классов (групп), члены которой одинаково реагируют на определённые загрязняющие вещества и их концентрации в атмосферном воздухе (табл. 1).
Таких шкал чувствительности видов лишайников в отношении степени загрязнённости воздуха составлено, как минимум, двенадцать - для различных регионов и стран мира [8, 9,10]. Наиболее пригодной для Европейской части России является шкала Х.Х. Трасса, составленная им на примере лишайниковых сообществ Эстонии (табл. 2).
Таблица 2. Классы чувствительности лишайников и типы местообитаний эпифитных лишайниковых сообществ Эстонии [11]
|
Классы полеото-лерант-ности |
Типы местообитаний по степени влияния антропогенных факторов и встречаемость видов |
Виды |
|
I |
Естественные местообитания (ландшафты) без ощутимого антропоген-ного влияния |
Lecanactis abietina, Lobaria scrobiculata, Menegzzia terebrata, Mycoblastus sanguinarius, виды родов Pannaria, Parmeliella, самые чувствительные виды рода Usnea |
|
II |
Естественные (часто) и антропогенно слабоизме-ненные местообитания (редко) |
Bryoria chalybeiformis, Evernia divaricata, Cyalecta ulmi, Lecanora coilocarpa, Ochrolechia androgyna, Parmeliopsis aleurites, Ramalina calicaris |
|
III |
Естественные (часто) и антропогенные слабо-изменённые местообитания (часто) |
Bryoria fuscescens, Cetraria chlorophylla, Hypogymnia tubulosa, Lecidea tenebricosa,Opergrapha pulicaris, Pertusaria pertusa, Usnea subfloridana |
|
IV |
Естественные (часто), слабо- (часто) и умеренно- (редко) изменённые местообитания |
Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opergrapha diaphora, Parmelia subaurifera, Parmeliopsis ambigua, Pertusaria coccodes, Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendula |
|
V |
Естественные, антропогенно слабо- и умеренно изменённые местообитания (с равной встречаемостью) |
Caloplaca pyracea, Lecania cyrtella, Lecanora chlarotera, L. rugosa, L. subfuscata, L. subrugosa, Lecidea glomerulosa, Parmelia exasprata, P. olivacea, Physcia aipolia, Ramalina farinacea |
|
VI |
Естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно- (часто) изменённые местообитания |
Arthonia radiata, Caloplaca aurantiaca, Evernia prunastri, Hypogymnia physodes, Lcanora allophana, L. carpinea, L. Chlarona, L. pallida, L. symmictera, Parmelia acetabulum, P. subargentifera, P. exasperatula, pertusaria discoidea, Hypocenomyce scalaris, Ramalina fraxinea, Rinodina exigua, Usnea hirta |
|
VII |
Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно изменённые местообитания |
Caloplaca vitellina, Candelariella vitellina, C. Xanthostigma, Lecanora varia, Parmelia onspurcata, P. sulcata, P. verruculifera, Pertusaria amara, Phaeophyscia nigricans, Phlyctis ageleaea, Physcia ascendens, Ph. stellaris, Ph. tenella, Physconia pulverulacea, Xanthoria polycarpa |
|
VIII |
Умеренно и сильно антро-погенно изменённые местообитания (с равной встречаемостью) |
Caloplaca cerina, candelaria concolor, Phlyctis argena, Physconia grisea, Ph. enteroxantha, Ramalina pollinaria, Xanthoria candelaria |
|
IX |
Сильно антропогенно изменённые местообитания (часто) |
Buellia punctata, Lecanora expallens, Phaeophyscia orbicularis, Xanthoria parietina |
|
X |
Очень сильно антропогенно изменённые местообитания (встречаемость и жизненность видов низкие) |
Lecanora conizaeoides, L. hageni, Lepraria incana, Scoliosporim chlorococcum |
Основным недостатком эмпирически установленных шкал корреляции состояния лишайников с концентрациями загрязнителей является то, что они имеют локальное значение. Так, например, величины концентрации SO2, вызывающие образование "лишайниковой пустыни", по данным авторов разных стран, изменяются более чем на порядок: от 0,015 до 0,17-0,2 ppm [14, 15]. Поэтому закономерности, установленные для Великобритании и Эстонии, не рекомендуется экстраполировать на среднюю Россию, где практически не существует аналогичных работ. Вследствие этого исследования по определению чувствительности видов лишайников к атмосферному загрязнению и составление лихеноиндикационных шкал токсифобности являются весьма актуальными для территории Российской Федерации.
Таким образом, в связи с актуальностью составления лихеноиндикационных шкал оценки загрязнённости атмосферы серистым ангидридом, в настоящей работе на урбанизированной территории города Уфы изучена и установлена взаимосвязь между видовым составом лишайников и содержанием в атмосферном воздухе сернистого ангидрида.
В результате изучения видового состава лишайников, произрастающих в районах с различным уровнем загрязнения атмосферы SO2, была составлена лихеноиндикационная шкала чувствительности лишайников г.Уфы к загрязнению воздушного бассейна сернистым ангидридом (табл. 3).
Таблица 3. Лихеноиндикационная шкала токсифобности лишайников г.Уфы к SO2
|
Видовой состав лишайников |
Содержание двуокиси серы в воздухе, мкг/м3 |
|
Physcia adsendens, Physcia enteroxantha, Physcia tenella, Scoliciosporum chlorococcum, Physcia stellaris, Parmelia sulcata, Physcia tribacea, Candelariella vitellina, Buellia punctata, Xanthoria substellaris, Physconia sp., Opegrapha pulicaris, Lecanora sp. |
8,3 |
|
Physcia stellaris, Scoliciosporum chlorococcum, Physcia tribacea, Parmelia sulcata, Lecanora sp., Physcia tenella, Physcia dubia, Xanthoria parietina, Physcia aipolia, Lecanora sp., Physconia peresidiosa, Phaeophyscia nigricans, Melanelia orbicularis, Xanthoria substellaris, Caloplaca sp., Parmelia aspera, Physcia detersa, Puctellia subrudecta |
5,1 |
|
Physcia dubia, Physcia stellaris, Lecanora sp., Xanthoria parietina, Xanthoria substellaris, Parmelia sulcata, Caloplaca sp., Physcia tenella |
4,5 |
|
Scoliciosporum chloroccocum, Physcia dubia, Physcia tribacea, Phaeophyscia nigricans |
7,5 |
|
Physcia dubia, Physcia stellaris, Caloplaca sp. |
- |
В результате сравнения зависимостей между видовым составом лишайников и качеством атмосферного воздуха, полученных для города Уфы (табл. 3), с зависимостями, выявленными для Великобритании (табл. 2) установлено, что существенно отличается видовой состав групп лишайников, одинаково реагирующих на содержание в атмосферном воздухе загрязняющих веществ. В Великобритании, в местах произрастания лишайников вида Physcia tribacea произрастают виды лишайников Hypogymnia phisodes. В условиях города Уфы, вид лишайника Hypogymnia phisodes является очень чувствительным и не встречается вместе Physcia tribacea, который является очень устойчивым к атмосферному загрязнению. Кроме того, концентрации диоксида серы, определяющие присутствие различных видов лишайников, в Великобритании на порядок выше. Так для г.Уфы концентрации SO2 порядка 4,5 - 8,3 мкг/м3, в то время как для Великобритании концентрации SO2 варьируют в интервале от 30 до 170 мкг/м3. Полученный результат, по-видимому, связан с различием природно-климатических условий и характером атмосферного загрязнения г.Уфы и Великобритании. Кроме того, проведённые исследования в очередной раз показали, что выявлять чувствительные виды лишайников и составлять лихеноиндикационные шкалы токсифобности необходимо отдельно для каждой урбанизированной территории.
Список литературы
- Бадтиев Ю.С., Кулемин А.А Биоиндикация - малозатратный и эффективный метод познания // Экологический вестник России, 2001, № 1, с. 38-41
- Nash T.H. Sensitivity of lichens to sulphur dioxide // Bruologist. 1973. Vol. 76. P. 333-339, Richardson D.H.S., Puckett K.J. Sulphur dioxideand photosynthesis in lichens // Air pollution and lichens. Toronto: Univ. Press, 1973. -P. 283-298
- Биоиндикация и биомониторинг = Bioindication and biomonitoring: [Сб. ст. / АН.СССР, Ин-т эволюционной морфологии и экологии животных им. А.Н.Северцова, Нац. ком. Биологов Сов. Союза] - М.: Наука, 1991
- Likens G.E., Wright R.F., Galloway J.N., Butler T.J. Acid rain // Sci. Amer. - 1979. - N 4. - P. 43-51.
- Байбаков Э.И., Ситников А.П. Лихенофлора г.Казани: изменения видового состава в историческом аспекте // Вестник ТО РЭА. - 2000. - № 1. - С. 41-46.
- Kauppi M., Mikkonen A. Floristic versus single species analysis in the use of epiphytic lichens as indicators of air pollution in a boreal forest region, Nothern Finland // Flora. - 1980.- B.169 (4). - P. 255-281
- Van Dobben H.F., ter 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.
- Hawksworth D.L., Rose F. Qualitative scale for estimating sulphur dioxide air pollution in England and Wales using epiphytic lichens // Nature. - 1970 - P. 145-208
- Loppi S., Giordani P., Brunialti G., Isocrono D., Piervittori R. A new scale for the interpretation of lichens biodiversity values in the Thyrrenian side of Italy // Biblioteca lichenologica (in press). 2001
- Martin L.N., Martin J.L. Comparioson of two epiphytic lichens community indices reflecting air pollution // Folia Criptogamica Estonca. - 1974. - № 6. - P. 47-48.
- Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - С. 144 - 159
- Трасс Х.Х. Лихеноиндикационные индексы и SO2 // Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. М.: Наука, 1987. С. 111-115.
- Мэннинг У. Дж., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. - М.: Гидрометеоиздат, 1985. - 143 с.
- Gilbert O.L. Further studies on the effect of sulpfur dioxide on lichens and bryophytes // New Phytol. - 1970. - Vol. 69. - P. 605-627.
- Инсарова И.Д., Инсаров Г.Э. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха / Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - Т. 12. - С. 113-175.