Атмосферные загрязнители и их влияние на эпифитные лишайники урбанизированной среды



Один из специфических методов мониторинга загрязнения окружающей среды — биоиндикация, определение степени загрязнения геофизических сред с помощью живых организмов, биоиндикаторов. Живые индикаторы не должны быть слишком чувствительными и слишком устойчивыми к загрязнению. Необходимо, чтобы у них был достаточно продолжительный жизненный цикл. Важно, чтобы такие организмы были широко распространены по планете, причем каждый вид должен быть приурочен к определенному местообитанию. Лишайники вполне отвечают всем этим требованиям. Они реагируют на загрязнение иначе, чем высшие растения. Долговременное воздействие низких концентраций загрязняющих веществ вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ. Это, видимо, связано с тем, что лишайники возобновляют свои клетки очень медленно, в то время как у высших растений поврежденные ткани заменяются новыми достаточно быстро. Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами. Она отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.

В наземных экосистемах для биоиндикации часто используют данные исследования лихенофлоры, так как лишайники являются весьма чувствительными индикаторами практически любого загрязнения воздушной среды. Процедура определения качества воздуха с помощью лишайников носит название лихеноиндикации.

Основные причины, обусловливающие малую устойчивость лишайников и их группировок к атмосферному загрязнению следующие:

1. высокая чувствительность водорослевого компонента лишайников, пигменты которого под действием загрязнителей быстро разрушаются;
2. отсутствие защитных покровов и связанное с этим беспрепятственное поглощение газов слоевищами лишайников;
3. строгие требования к кислотности субстрата, изменение которой сверх определенного предела влечет гибель лишайников [1, 7].

Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2 до 10 % сухой массы, но нуждаются хотя бы в периодическом увлажнении, так как процесс фотосинтеза и дыхания идет лишь во влажных слоевищах. При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такой «анабиоз», лишайники могут выдерживать сильные солнечные облучения, сильное нагревание и охлаждение.

В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность слоевищ непосредственно и зависит от влажности окружающей среды. Таким образом, поступление воды в лишайники происходит, в отличие от высших растений, по физическим, а не по физиологическим законам. Недаром слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой.

Индикация уровня и динамики загрязнения атмосферного воздуха с помощью эпифитных лишайников — один из многочисленных видов биоиндикации. Эпифитные лишайники предпочитают старые деревья, причем для них имеет значение поверхность коры. На крупнобугристой коре старых деревьев обычно селятся кустистые виды, реже встречаются листоватые и накипные. На слабоморщинистой коре молодых деревьев растут листоватые и накипные виды, а на гладкой коре поселяются в основном накипные лишайники. На частоту встречаемости лишайников влияет и кислотность субстанции. На коре, имеющей нейтральную реакцию, лишайники чувствуют себя лучше, чем на кислом субстрате. Этим объясняется различный состав лихенофлоры, на разных деревьях [4, 5].

Лихеноиндикационные исследования имеют как свои плюсы, так и минусы. К несомненным достоинствам нужно отнести низкие материальные затраты на их реализацию, оперативность, способность охватить значительные по площади территории, возможность получения достоверного интегрированного показателя степени нарушенности растительного компонента конкретно геосистемы под влиянием определенных негативных факторов, сопряженных во времени и локализованных в пространстве, лишайники очень медленно растут и долго живут, за ними легко ухаживать и их просто пересаживать, у лишайников нет сосудистой системы, виды лишайников варьируют к SO₂ от очень чувствительных до невосприимчивых, лишайники более чувствительны к низким концентрациям SO₂, чем высшие растения, отмечена хорошая корреляция между распространением лишайников и концентрацией SO₂ в воздухе [2].

К недостаткам следует отнести слабую способность к регенерации, ответная реакция лишайников на воздействие высоких концентраций SO₂ замедленная, подсчет и определение видов лишайников достаточно трудоемки, а также необходимость учета мультивариантности действия всех известных факторов среды в комплексе с антропогенным влиянием на лишайниковый компонент биогеоценозов (это справедливо в отношении всех без исключения живых объектов, а также естественных, смешанных и искусственных экосистем вообще) и невозможностью дать абсолютные значения концентрации поллютантов в воздухе в отличие от физико-химических методов.

Среди множества методов оценки состояния атмосферного воздуха определенное место приобрела индикация по состоянию лишайников. Такой метод достаточно прост и удобен для индикации атмосферного загрязнения. В ходе исследовательской работы было выбрано три участка в городе Грозный, где проводилась индикация на уровне видов.

В данном случае индикатом является воздушная среда в сравнении территории городской черты и лесного массива. А индикатором были выбраны древесные растения, подвергшиеся осмотру, такие как: тополь черный (Pópulus nígra), тополь серебристый (Pópulus álba), клён ясенели́стный (Acer negúndo), акация серебристая (Acacia dealbata Link), ясень обыкновенный (Fráxinus excélsior).

Предметом исследования стала индикация с помощью лишайников. Выбраны были эпифитные лишайники, т. е. лишайники, растущие на коре деревьев. Первый участок – это территория третьего корпуса ЧГУ. Здесь были рассмотрены древесные насаждения внутреннего двора и ботанического сада.

Всего на первом участке было изучено 24 древесных насаждений из которых лишь на 3 были обнаружены лишайники, что составляет 12,5 %. Это говорит о том, что качество атмосферного воздуха на данном участке низкое, но присутствие лишайников указывает на то, что степень загрязненности не самая высокая [6, 11].

Участком № 2 была выбрана ул. Маяковского, которая ведет к центральной части города и является перегруженной потоком автомобильного транспорта. В процентном соотношении здесь прослеживается следующая последовательность: Акация серебристая (Acacia dealbata Link), Тополь черный (Pópulus nígra), Тополь серебристый (Pópulus álba), Ясень обыкновенный (Fráxinus excélsior) и Клён ясенели́стный, или (Acer negúndo). При тщательном осмотре лишь на 1 из 26 рассмотренных деревьев были обнаружены лишайники, что свидетельствует о повышенном индексе загрязнения воздуха [8, 13].

Для сравнения, третий участок необходимо было выбрать максимально чистую и незагрязненную зону. Таким участком выбран Старосунженский лесной массив.

Лишайники на стволах деревьев вдоль дороги по ул. Маяковской встречаются очень редко и находятся в более угнетенном состоянии, чем лишайники на территории двора третьего корпуса ЧГУ. Частота встречаемости и относительная численность лишайника — пармелии и ксантории на территории двора третьего корпуса университета значительно выше, чем по ул. Маяковского.

Воздушная атмосфера г. Грозный в районе ул. бульвара Дудаева (3 корпус ЧГУ) и ул. Маяковской чаще всего загрязняется выбросами предприятий жилищно-коммунального хозяйства и автотранспорта, в которых содержатся такие вредные соединения как оксиды углерода, серы, азота, сажа, бензопирен, альдегиды и другие вещества, которые попадая в воздух, плохо влияют на все живые организмы. Таким образом мы пришли к выводу, что на участке № 1 общее количество лишайников составило 12 %, на участке № 2–3,8 % и на участке № 3–100 %.

Максимальное количество лишайников было отмечено на участке № 3-это Старосунженский лесной массив, по статистическим параметрам лихеноиндикации атмосферный воздух в этом районе наименее загрязнен и является самым чистым. Восемь процентов от всех изученных видов древесной растительности пришлось на участок № 1 – это территория третьего корпуса Чеченского госуниверситета. Здесь показания лихеноиндикации свидетельствуют, что загрязненность атмосферного воздуха не является критическим в отличие от участка № 2 по ул. Маяковского, где степень загрязненности воздуха в сравнении с предыдущими участками максимальная [10, 12].

Из-за большого потока автотранспорта по ул. Маяковского в воздушной среде образуется большое количество окиси углерода, окислов азота, углеводородов, двуокиси серы, твердых частиц и бензпирена, к которым очень чувствительны лишайники. Поэтому большое содержание вредных веществ в атмосферном воздухе обуславливает отсутствие лишайников на древесных насаждениях вдоль по ул. Маяковского [3, 9].

Результаты проведенного исследования показали, что из эпифитных лишайников, на стволах деревьев г. Грозный были обнаружены листоватые и накипные лишайники. Из разновидностей листоватых были представлены пармелия и ксантория, а из накипных –леканора. Лишайники на стволах деревьев в лесной зоне обладают явным преимуществом как в количественном отношении так и в качественном.

По результатам собственных наблюдений можно сделать вывод и оценить чистоту атмосферного воздуха в городе. Чем больше антропогенная нагрузка на территорию, тем скуднее лишайниковая флора и более загрязнен воздух.

Литература:

1. Локтионова Е. Г., Бармин А. Н., Пучков М. Ю., Иолин М. М., Байраков И. А., Автаева Т. А., Мантаев Х. З., Гакаев Р. А. Экологическая токсикология: учебное пособие. — Назрань: Пилигрим, 2007. — 210 с.
2. Мэннинг У., Федер У. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. – Л.: Гидрометеоиздат,1985. – 143 с.
3. Рашидов М. У., Гакаев Р. А. К вопросу взаимоотношения общества и природы в Чеченской Республике. Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2007. Т. 2. № 3 (9). С. 146–149.
4. Рашидов М. У., Гакаев Р. А. Проблемы оздоровления окружающей среды Чеченской Республики. В сборнике: Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В. И. Вернадского Сборник материалов 2-й Международной заочной научно-практической конференции. 2007. С. 109–111.
5. Сатуева Л. Л., Убаева Р. Ш. Влияние комплекса факторов экологического неблагополучия окружающей среды города на зеленые насаждения. Вестник Чеченского государственного университета. 2015. № 1. С. 186–189.
6. Сатуева Л. Л. Биоморфологический анализ флоры дельты Терека. Проблемы региональной экологии. 2013. № 6. С. 241–244.
7. Сынзыныс Б. И. Экологическая диагностика качества атмосферного воздуха с помощью лишайников / Б. И. Сынзыныс, Е. И. Егорова. — М.: Русполиграф, 1997. — 105 с.
8. Убаева Р. Ш. Эколого-морфологические особенности изменения листьев древесно-кустарниковых растений г. Грозного при воздействии токсикантов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Махачкала, 2004.
9. Убаева Р. Ш., Шабаев А. Б. Экологическая обстановка г. Грозного и его окрестностей. В сборнике: Качество науки-качество жизни 2009. С. 112–116.
10. Убаева Р. Ш., Гакаев Р. А., Ирисханов И. В. Основы системной экологии. Назрань, 2015.
11. Убаева Р. Ш., Сатуева Л. Л., Гакаев Р. А. Биоиндикационные методы исследования состояния атмосферного воздуха г. Грозного. В сборнике: 5 Ежегодная итоговая конференция профессорско-преподавательского состава Чеченского государственного университета Сер. «Естественные науки» 2016. С. 163–166.
12. Убаева Р. Ш., Сатуева Л. Л. Геоэкологический подход к озеленению территории г. Грозный. В сборнике: Актуальные проблемы экологии и природопользования Сборник научных трудов. 2014. С. 503–505.
13. Убаева Р. Ш., Сатуева Л. Л., Иразова М. А. Дендрофлора рекомендуемая для улучшения эстетической и экологической обстановки территории г. Грозного. В сборнике: Актуальные проблемы экологии и природопользования Сборник научных трудов. 2014. С. 506–508.