Рассматривается один из методов лихеноиндикации — трансплантация лишайников — перенос организмов с его естественных местообитаний в место, где он необходим для какой-либо цели, например, для мониторинга загрязнения окружающей среды.
Исследования, касающиеся загрязнения воздушной среды, проводятся уже в течение нескольких десятилетий в различных регионах Земного шара. В связи со все возрастающим уровнем антропогенного воздействия на среду, для оценки антропогенных нагрузок на экосистемы активно разрабатываются методы биоиндикации и, в частности, лихеноиндикации, как способа, отвечающего требованиям Всемирной организации здравоохранения по таким основным признакам как: доступность, объективность, чувствительность, специфичность. Накоплен богатый научный опыт в использовании лишайников для целей биомониторинга исследователями Америки, Европы, Прибалтики и стран СНГ.
Ключевые слова: биоиндикация, лихеноиндикация, лишайники, трансплантация, загрязнение воздуха, мониторинг.
При изучении влияния атмосферного загрязнения на лишайники в полевых условиях основной задачей является нахождение зависимостей между различными характеристиками лишайникового покрова (числом видов, присутствием или покрытием конкретных видов, общим проективным покрытием лишайников, синтетическими индексами лишайниковой растительности и др.) и уровнями локального или регионального загрязнения.
Лишайники играют большую роль в системе наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды. С их помощью можно оценить состояние окружающей среды, находящейся под воздействием природных и антропогенных факторов, (лихеноиндикация) и произвести оценку состояния, изменения и контроль за окружающей средой (биомониторинг). За последние несколько десятилетий накоплен достаточно большой опыт по использованию различных биологических параметров лишайников и рассчитанных на их основе индексов для качественной оценки загрязнения атмосферного воздуха и для выявления источников загрязнения.
К настоящему времени для лишайников выяснена схема улавливания элементов из окружающей среды и однозначно принят механизм накопления ими питательных веществ. Однако существует ряд нерешенных проблем, связанных с методологией использования лишайников для оценки атмосферного загрязнения, особенно применительно к различным природно-климатическим условиям [4, с. 229]. От решения этих проблем зависит корректное сравнение результатов биомониторинга по различным географическим районам. Все эти факторы ограничивают интенсивное использование лишайников при мониторинге осаждения поллютантов. Поэтому для дальнейшего расширения масштабов практического применения лишайников необходимо решение этих проблем. В связи с этим, актуальным вопросом является проведение анализа состояния и биоразнообразия городской лихенобиоты крупного промышленного центра, каковым является город Минск, подверженный антропогенным воздействиям компонентов урбоэкосистемы.
В настоящее время при лихеноиндикации используются различные методологические подходы. Одним из таких подходов является метод трансплантации (переноса, перемещения) лишайников из мест их природного естественного местообитания в зоны антропогенного воздействия (промышленное загрязнение, активный транспортный выброс, накопление токсических отходов и т. п.). Первые такие исследования начали проводиться еще в конце XIX века [5, с. 838]. В настоящее время апробированный многими исследователями метод внедряется во многих странах [1–3; 6–10].
Применение метода трансплантации лишайников хотя и требует особых навыков, является одним из лучших способов при проведении долговременного мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Существует несколько способов трансплантации. Напочвенные лишайники переносят вместе с почвой, вырезая участки размером 20 x 20 или 50 x 50 см. Кустистые виды можно переносить в специальной посуде или подвешивать в сетках. Эпифитные виды переносят вместе с ветками или кусочками коры, на которых они росли. Через определенные промежутки времени (обычно через 4, 8, 12 месяцев) оцениваются изменения пересаженных лишайников по 4-балльной шкале:
- повреждений нет,
- некоторые незначительные повреждения,
- сильное повреждение,
- слоевище полностью повреждено.
Кроме того, анализируются следующие признаки повреждений: — изменение окраски слоевища; — появление на слоевище пятен различной окраски; — уменьшение степени прикрепления лишайников к субстрату; — появление трещин на слоевищах; — уменьшение числа плодовых тел (апотециев) или особых вегетативных образований (изидий).
Пересадка дает сведения об индивидуальной устойчивости видов. Она удобна еще и тем, что до некоторой степени позволяет изучать воздействие каждого загрязняющего вещества по отдельности. Для трансплантации чаще всего используют эпифитные лишайники. Их слоевища вместе с субстратом отделяют от деревьев. Затем отделенные слоевища тем или иным способом размещают на обследуемой территории.
Для целей лихеноиндикации выбирают виды, талломы которых легко собрать и за которыми просто наблюдать. В Европе обычно используют слоевища Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Parmelia sulcata. Трансплантация лишайников использовалась не только для индикации загрязнений. Так, виды Lobaria, чувствительные к загрязнению воздуха, пересаживали с целью восстановления их популяций на территориях, где они исчезли. Пересаживают лишайники и для установления влияния различных факторов на показатели их жизнедеятельности при адаптации к непривычным условиям.
В качестве критерия действия загрязнителя предлагается использовать долю поврежденной части экспонированного слоевища от его общей поверхности за период наблюдения. Отмершие части лишайника лишены зеленых и сине-зеленых пигментов; соответственно, они отличаются характерной белой и серой окраской. Измерения проводят по фотоснимкам слоевищ, сделанным до и после периода экспонирования. Лишайники из различных местообитаний могут неодинаково реагировать на новые для них условия среды. Поэтому в каждой серии измерений экспонируемые лишайники должны быть из одного строго ограниченного района с возможно более сходными микроклиматическими условиями (например, должны расти на определенном отрезке ствола дерева). Остающиеся различия выравнивают акклиматизацией слоевищ перед экспонированием в течение определенного времени (до 4–5 мес.) в условиях местного микроклимата.
Воздух места акклиматизации должен быть чистым, а его климатические показатели должны быть сходны с таковыми места будущего экспонирования. В настоящее время нами проводятся эксперименты по трансплантации лишайников из относительно чистой природной зоны в урбоэкосистму г. Минска — крупного промышленного центра. В качестве исходной чистой зоны выбран ландшафтный заказник Прилепский, располагающийся в Минском районе, недалеко от города. Площадь заказника занимает 3242 га. Основная растительность — коренные сосновые и еловые древостои.
С целью лихеноиндикации окружающей среды нами проведены несколько пересадок (перенесения) веток сосны с произрастающим на них эпифитным видом Hypogymnia physodes из района Прилепского заказника в один из промышленных районов г. Минска (район автомобильного завода МАЗ). Ветки были укреплены в промышленном районе на деревья сосны на высоте около 2 метров. Всего было перенесено по 3 экземпляра на 10 деревьев.
Эксперимент находится на начальной стадии исследования. Его продолжение намечено на весенний период 2019 г. В дальнейшем нами планируется апробирование еще одного методического подхода для трансплантации лишайников. Весной, когда у древесных пород начинается сокодвижение, на стволе лиственных пород (береза, осина, ольха и др.) в незатронутой антропогенным воздействием зоне на высоте 1.5–2.0 м будут вырезаны квадратные кусочки коры вместе с произрастающими там эпифитными лишайниками. Аналогичные части коры будут вырезаны на стволах аналогичных древесных пород в зоне с сильным загрязнением. На их место будет вживлена кора с исходными лишайниками. По мере приживления опытных экземпляров коры будут проводиться исследования жизнедеятельности лишайников (состояние таллома, измерения уменьшения роста таллома, состояние слоевищ (повреждение), изменение их окраски, состояние плодовых тел, установление степени прикрепления лишайника к субстрату).
В заключение следует отметить, что обсуждаемый подход при использовании методов лихеноиндикации — трансплантация лишайников, позволяет весьма достоверно оценить степень трансформации окружающей среды и служить одной из составляющих долговременного экологического мониторинга.
Литература:
- Burton M. A. S. Biological monitoring of environmetal contaminants (plants) / Burton M. A. S. // Raport 32, GEMS — Monitoring and Assessment Research Centre, King’s College London, University of London. — 1986. — Р. 152–163.
- Calatayud A., Temple P. J., Barrend E. Chlorophyll a fluorescence emission, xanthophyll cycle activity, and net photoynthetic rate responsesto ozone in some foliose and friutcose lichen species / Calatayud A., Temple P. J., Barrend E. // Photosyntetic — 2000. — Vol. 38. — P. 281–286.
- Conti M. E., Cecchetti G. Biological monitoring: lichens as bioindicators of air pollution assessment / Conti M. E., Cecchetti G. // Environmental Pollution — 2001. –Vol. 114. — P. 471–492.
- Freitas, M.C., Reis, M.A., Alves, L.C., Wolterbeek, H.Th. Comparison of standart and differencial biomonitoring using transplant s/ M. C. Freitas, M. A. Reis, L. C. Alves, H.Th. Wolterbeek// Environmental Pollution — 1999. — Vol.106. — P.229–235.
- Brodo I. M. Transplanted experiments with corticolus lichens using a new technique / Brodo I. M. // Ecology — 1961. –Vol. 42. — P. 838–841.
- Jeran Z., Byrne A. R., Batić F. Transplanted epiphytic lichens as biomonitors of air — contamination by natural radionuclides around the Źirowski VRH Uranium Mine, Slovenia / Jeran Z., Byrne A. R., Batić F. // Lichenologist — 11995. — Vol.27(5). — P. 375–385.
- Sawicka-Kapusta K., Zakrzewska M., Gdula-Argasińska J. Air pollution in the base stations of the Environmental Integrated Monitoring System in Poland / Sawicka-Kapusta K., Zakrzewska M., Gdula-Argasińska J // Air Pollution — 2005, XIII. — P. 465–475.
- Sawicka-Kapusta K., Zakrzewska M, Bydłoń G. Biological monitoring — the useful metod for estimation o fair and environment quality / Sawicka-Kapusta K., Zakrzewska M, Bydłoń G. // Air Pollution — 2007, XV. P. 353–362.
- Jóźwiak M. Kumulacja metali ciężkich i zmiany morfologiczne porostu Hypogymnia physodes (L.) Nyl. / Jóźwiak M. // Monitoring Środowiska Przyrodniczego — 2007, № 8/07.
- Jóźwiak M. A., Jóźwiak M., Kozłowski R. Bioindicative assessment methods of urban transport impact on the natural environment / Jóźwiak M. A., Jóźwiak M., Kozłowski R. // Monografie Zespołu Systemów Eksploatacji PAN — 2010. T. II/ — P. 177–199.
