Одним из основных инструментов, позволяющих сохранить и обеспечить условия, необходимые для существования человека и других живых организмов, является экологический мониторинг. Существующая на сегодняшний день система мониторинга загрязнения окружающей среды основана, как правило, на использовании химических методов анализа, что не позволяет оценить истинную опасность тех или иных загрязнителей на среду обитания, прогнозировать последствия их воздействия на живые организмы [1, 2]. В таких условиях всё большее значение приобретают биологические методы, основанные на использовании биологических объектов и позволяющие получить интегральную оценку экологической ситуации [3, 4, 5]. Таким образом, биомониторинг, или слежение за реакцией живых организмов на загрязнение окружающей среды, в настоящее время рассматривается как один из важнейших видов экологического мониторинга. Биомониторинг включает в себя биоиндикацию и биотестирование. Если под биотестированием понимают приемы исследования, при котором о качестве среды, судят по выживаемости, состоянию и поведению специально помещенных в эту среду организмов - тест-объектов, то биоиндикация представляет собой качественную оценку параметров среды обитания и её отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях [6]. Биоиндикацию можно проводить на уровне молекул, клеток, органов (систем органов), организмов, популяций и даже биоценоза [7]. Повышение уровня организации живой природы может приводить к усложнению, неоднозначности взаимосвязи биологического отклика с антропогенными факторами исследуемой среды, поскольку на них могут накладываться и природные факторы. Поэтому в качестве биоиндикаторов выбирают наиболее чувствительные к исследуемым загрязнителям организмы. Так при биоиндикации качества атмосферного воздуха наиболее эффективно используется группа низших растений - лишайники. Использование индикаторных свойств лишайников позволяет не только получить интегральную оценку качества окружающей среды, но и отследить изменения, происходящие в экосистемах в результате антропогенного воздействия [8, 9, 10].
Так лихеноиндикационные исследования, проведённые в г.Уфе, позволили оценить изменения, происходящие на различных уровнях организации лишайников в условиях атмосферного загрязнения крупного промышленного центра Республики Башкортостан - города Уфы. При этом использовался комплексный подход, включающий в себя не только непосредственный учёт видового состава, но и анализ жизненных форм лишайников, изучение зависимости показателей лихенобиоты от качества воздушного бассейна, исследование морфологических изменений таллома в условиях атмосферного загрязнения.
В результате изучения эпифитного покрова на территории г.Уфы выявлено 58 видов лишайников. Из анализа видов лишайников, выявленных в составе лихенобиоты г.Уфы, можно сделать выводы о том, что ведущее положение занимают семейства Physciaceae и Parmeliacea. Из жизненных форм доминируют листоватые и накипные виды. Кустистые лишайники встречены единично.
Сравнение данных, полученных по составу и структуре лихенобиоты г.Уфы, с данными по заповедной территории Шульган-Таш позволяет не только выделить основные изменения, происходящие в лишайниковых сообществах при ухудшении условий местообитания в результате антропогенного загрязнения окружающей среды, но и получить представление о степени деградации и синантропизации естественной лихенобиоты в результате воздействия производственных комплексов. Так, при проведении лихенологического исследования в г.Уфе было выявлено 58 видов лишайников, в то время как на естественной территории заповедника Шульган-Таш обнаружено 296 видов лишайников. По количеству видов лишайников на ненарушенной территории ведущее положение занимают виды семейства Cladoniaceae, Parmeliaceae и Physciaceae. В пределах городской зоны семейство Physciaceae выдвигается на первое место, что свидетельствует о процессе ксерофитизации лихенобиоты. На территории заповедника спектр жизненных форм лишайников представлен в основном кустистыми и листоватыми видами - 2/3 части всей лихенобиоты. На территории г.Уфы их доля составляет одну вторую.
Необходимо отметить, что установленные закономерности в структуре лихенобиоты г.Уфы характерны и для других урбанизированных территорий (Казань, Санкт-Петербург и др.) [11, 12, 13]. При этом анализ видового состава лихенобиоты г.Уфы свидетельствует также о наличие характерного для многих городов процесса формирования синантропной лихенобиоты. Особенности синантропной лихенобиоты Уфы проявляются и в том, что она является сравнительно постоянной по своему составу по всей территории города. Это даёт основание считать, что состав синантропной лихенобиоты г.Уфы сформировался в результате длительного воздействия загрязнения атмосферы [14]. В условиях сложного загрязнения воздуха, которое имеет место в г.Уфе и сопредельных территориях, возникают качественно новые эпифитные лишайниковые сообщества, которые представлены в основном такими видами лишайников как: Physcia dubia, Physcia stellaris, Physcia tribacia, Scoliciosporum chlorococcum, Xanthoria parietina, Parmelia sulcata, Caloplaca sp, Lecanora sp.
В основе изменений, происходящих в лишайниковых сообществах, как правило, лежат последовательные изменения в морфологии и физиологии различных видов лишайников в результате атмосферного загрязнения. Так наиболее чувствительные виды отмирают и исчезают в условиях загрязнения воздуха, а талломы более устойчивых видов лишь меняют свою структуру и форму. На сегодняшний день существует только субъективная и визуальная оценка таких морфологических изменений, что не позволяет получить точных количественных характеристик и использовать подобные морфологические изменения при лихеноиндикации качества атмосферного воздуха. Поэтому весьма интересной является количественная оценка качественных изменений происходящих с талломами лишайников в условиях антропогенного стресса.
В настоящей работе для оценки морфологических изменений талломов лишайников в условиях атмосферного загрязнения впервые было предложено использовать количественный показатель - индекс структуры. По физическому смыслу индекс структуры представляет собой количественную характеристику плотности заполнения таллома. Для изучения взаимосвязи между качеством атмосферного воздуха и значением индекса структуры таллома был определён индекс структуры более чем для 200 образцов лишайников родов Physcia и Parmelia. Полученные значения индекса структуры и данные о степени атмосферного загрязнения подвергались математической обработке. Полученные математические зависимости свидетельствуют о уменьшении индекса структуры талломов лишайников рода Physcia и увеличении индекса структуры талломов лишайников рода Parmelia при увеличение степени атмосферного загрязнения. По-видимому, что это связано с тем, что поверхностные участки слоевища лишайников рода Physcia подвержены максимальному действию токсикантов при минимальной степени их защищенности. Это вызывает возникновение некрозов и повреждение талломов слоевищ, что и является причиной снижения плотности. С другой стороны, уменьшение плотности талломов лишайников можно рассматривать как результат защитной реакции лишайника на загрязнение: уменьшение относительной поверхности, контактирующей с загрязнённым воздухом соответственно сокращает поступление вредных веществ в слоевище лишайников и, тем самым, уменьшает токсическое действие загрязняющих веществ. Для лишайников же рода Parmelia воздействие атмосферного воздуха приводит к «скукоживанию» таллома, что, по-видимому, и является причиной увеличения плотности слоевища у лишайников данного рода. Кроме того, полученный результат, по-видимому, позволяет также объяснить дифференциальную чувствительность лишайников этих родов к атмосферному загрязнению: толерантность лишайников рода Physcia и высокую чувствительность лишайников рода Parmelia.
На основе найденных эмпирических уравнений, связывающих индекс структуры талломов лишайников родов Physcia и Parmelia c комплексным показателем - индексом загрязнения атмосферы (ИЗА) были определены градации качества атмосферного воздуха по индексу структуры талломов лишайников. Выводы о степени атмосферного загрязнения сделанные для одних и тех же районов с помощью лишайников родов Physcia и Parmelia совпадают. Полученный результат, во-первых, позволяет утверждать о достоверности установленных градаций состояния атмосферного воздуха по значениям индекса структуры талломов, во-вторых, даёт возможность выбора только одного рода лишайника при оценке степени атмосферного загрязнения. Например, использовать только тот род лишайника, который преобладает на исследуемой территории.
Таким образом, в результате проведённых в данной работе исследований показано, что измерение и оценка индекса структуры листоватых лишайников рода Physcia и Parmelia наряду с общим анализом состава и структуры лихенобиоты позволяют получить комплексную оценку состояние атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
Список литературы
- Лобанов А.В., Шувалова Ю.В., Зырина А.Е., Китова А.Е., Макаренко А.А., Кувичкина Т.Н., Фесай А.П., Решетилов А.Н. Биосенсоры для экологического контроля // Экологические системы и приборы. - 2001. - № 6. - С. 72-76.
- Бадтиев Ю.С., Кулемин А.А. Методика биоиндикации окружающей природной среды // Экологический вестник России. - 2001. - № 4. - С. 27-29.
- Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории // Экология. - 1997. - № 6. - С. 408-411
- Сазонова В.Е., Зализняк Л.А., Савельева Е.В., Морозова Л.М., Костюк О.Б. Использование биотестов при разработке мониторинга водой экосистемы // Экология. - 1997. - № 3. - С. 207-212.
- Усов Г.П. Биотестирование как основа качественной оценки ОПС на территориях военных объектов // Экологический вестник России. - 2001. - № 1. - С. 32-37.
- Артамонов В.М. Зелёные оракулы. - М.: Мысль. 1989. - 185 с.
- Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикологии: Пер. с англ./ Под ред. Дж. Уэра. - М.: Мир, 1993.- 192 с.
- 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
- Белкина О.А., Калуцков В.Н. Ландшафтные аспекты лихеноиндикации загрязнения природной среды // Вестник МГУ. Сер. 5. Георгафия. - 1982. - № 3. - С. 78-81.
- Михайлова И.Н., Воробейчик Е.Л. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимости доза-эффект // Экология. -1995. - № 6. - С. 455-460.
- Голубкова Н.С., Малышева Н.В. Влияние роста города на лишайники и лихеноиндикация атмосферных загрязнений г. Казани // Ботанический журнал. - 1978. - Т. 63 - № 8. - С. 1145-1152.
- Байбаков Э.И., Ситников А.П. Лихенофлора г.Казани: изменения видового состава в историческом аспекте // Вестник ТО РЭА. - 2000. - № 1. - С. 41-46.
- Малышева Н.В. Биоразнообразие лишайников и оценка экологического состояния парковых ландшафтов с помощью лишайников (на примере парков окрестностей Санкт-Петербурга) // Новости систематики низших растений. - 1996. - Т. 31. - С. 135-137.
- Биоценотическая характеристика хвойных лесов и мониторинг лесных экосистем Башкортостана автор. Коллектив, Уфа: Гилем, 1998.
Библиографическая ссылка
Красногорская Н.Н., Журавлёва С.Е., Цвиленва Н.Ю., Миннуллина Г.Р., Даутова А.Т. БИОМОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА – ИНСТРУМЕНТ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 5. – С. 35-37;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5589 (дата обращения: 23.11.2024).