Растения – индикаторы в природе

Таким образом, благодаря  растениям - индикаторам можно без применения дорогостоящих технологий определить:

— состав почв;

— содержание в почве питательных веществ, то есть степень ее плодородия;

— наличие месторождений  полезных ископаемых;

— глубину залегания  грунтовых вод, степень их минерализации  и пригодность для хозяйственно-бытовых  нужд и полива.

Таблица 4.

Растения – индикаторы грунтовых вод в пустынях

 

Глубина залегания грунтовых  вод, м		Степень минерализации  грунтовых вод	Растения
Минимальная и максимальная	средняя
0,5 - 3	1 - 2	Пресные	Лох узколистый (Elaeagnus angustifolia)
1 - 5	2 - 3	Пресные	Ива белая (Salix alba)
3 - 8	1 - 2	Пресные	Шиповник собачий (Rosa canina)
3 - 8	3 - 4	Пресные	Тополь разнолистный (Populus diversifolia)
0 - 3	0 - 3	Пресные, солоноватые	Тростник южный (Phragmites australis)
1 - 4	2 - 3	Пресные, солоноватые	Чий блестящий (Lasiagrostis splendens)
3 - 5	3 - 5	Слабосолоноватые	Чингиль серебристый (Halimodendron holodendron)
До 10	3 - 6	Солоноватые	Верблюжья колючка (Alhagi camelorum)
До 10	4 - 6	Слабосоленые	Тамарикс (Tamarix sp.)
4 - 12	5 - 8	Солоноватые, соленые	Саксаул черный (Haloxylon aphyllum)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Растения – индикаторы загрязненности окружающей среды

 

Мониторинг — это  слежение за состоянием окружающей среды с целью предупреждения критических ситуаций, вредных и опасных для здоровья человека. Такие специальные наблюдения позволяют выделить негативные антропогенные воздействия на биосферу.

При экологическом мониторинге  загрязнений использование растений - индикаторов часто дает более ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами, так как первые реагируют сразу на весь комплекс загрязнений. Кроме того, растения своими реакциями отражают загрязнения за длительный период, и их использование является менее трудоемким, чем измерение физических и химических параметров загрязненности природной среды. На листьях деревьев при загрязнении атмосферы появляются хорошо заметные некрозы. По присутствию некоторых устойчивых к загрязнению видов и отсутствию неустойчивых видов (например, лишайников) определяется уровень загрязнения атмосферы городов. Поэтому исследователи рассматривают растения как наиболее чувствительные и надежные индикаторы загрязненности атмосферы и гидросферы.

Городские растения страдают от выхлопных газов автомобилей, трубного дыма и пыли. Деревья и  кустарники рано стареют, излеживается их крона, преждевременно желтеют и опадают листья. Если в нормальных условиях хвоя сосны опадает через 3 - 4года, то в загрязненной атмосфере значительно раньше, поэтому хвойные растения являются чуткими индикаторами загрязненности атмосферы.

Индикаторные растения используют как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего состояния природной среды. Фитотоксическое действие атмосферных загрязнителей обнаруживается путем наблюдения за дикорастущими и культурными растениями в зоне загрязнения. Мониторинг осуществляется путем наблюдения, как за отдельными растениями, так и за состоянием растительных сообществ — фитоценозов. С помощью мониторинга на уровне вида обычно производят специфическую индикацию какого-то одного загрязнителя, а на уровне фитоценозов — общего состояния природной среды. Измерение ширины годичных колец и площади поврежденной поверхности листьев, определение содержания хлорофилла, активности некоторых ферментов и продуктивности, выявление аномалий роста позволяют выявить негативное воздействие загрязнителей.

Обнаружив по состоянию  дикорастущих и культурных растений присутствие в воздухе специфических  загрязнителей, приступают к измерению количества этих веществ путем стандартной экспозиции некоторых растений в обследуемом районе. Это можно делать как в лабораторных условиях на специальном оборудовании, так и экспонированием растений в контейнерах или на делянках. Живыми приборами служат растения - индикаторы, которые высаживают на грядки, в вегетационные сосуды или в специальные коробочки. Например, в компактные контейнеры со мхами — бриометры. Их легко переносить и устанавливать в любых местах, которые необходимо проконтролировать.

Иногда по внешнему виду растения - индикатора невозможно определить степень загрязненности, потому, что прямой зависимости между количеством поглощенного загрязнителя и интенсивностью проявления анатомо-морфологических и физиолого-биохимических признаков может и не быть. В таком случае измеряют содержание загрязнителей непосредственно в растительном материале. Для этого используют растения, которые обладают устойчивостью к загрязнителям, и в то же время избирательно аккумулируют их. Таким индикатором содержания в воздухе соединений фтора являются плевелы многоцветковый и многолетний (Lolium multiflorum, Lolium perenne). По величине накопления фитотоксиканта в листьях за определенный период можно с достаточной точностью определить среднее его содержание в окружающем воздухе.

Мониторинг на уровне фитоценозов предполагает учет различных показателей разнообразия видов. Удобным объектом оказались диатомовые водоросли. Диатомовые водоросли — это одноклеточные организмы, большинство которых можно разглядеть только под микроскопом, хотя имеются виды, различимые невооруженным глазом. Особенностью их строения является наличие крепкого кремнеземного панциря, красота форм и структур которого вызывает восхищение. Диатомеи являются чуткими индикаторами на соленость, температуру и другие показатели среды обитания. На протяжении веков они формировали донные осадки, анализ которых позволяет судить о климате далеких эпох.

Способность диатомовых водорослей успешно расти на стеклах позволила разработать простой и дешевый метод контроля. Он дает возможность фиксировать изменения в структуре сообществ диатомовых водорослей, которая при естественных условиях остается довольно постоянной во времени. Однако, если в водную среду поступают загрязнения, богатые биогенными элементами (азотом, фосфором, углеродом), некоторые виды становятся очень многочисленными. При поступлении токсических веществ число видов и величина популяций снижаются, хотя иногда некоторые виды, устойчивые к токсикантам, становятся очень многочисленными из-за отсутствия конкуренции за пищу. С помощью диатомовых водорослей могут быть обнаружены самые незначительные концентрации тяжелых металлов или радиоактивных элементов, поскольку водоросли способны аккумулировать эти вещества до количеств, в тысячи раз превышающих их содержание в окружающей среде.

Техногенное влияние  приводит также к неблагополучному состоянию водоемов, вследствие сброса в них сточных вод. В результате превышаются предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в реках, озерах, морях, подземных водах, ухудшается качество питьевой воды. Растения - индикаторы помогают определить качество воды. Для этой цели помимо микроскопических водорослей представляют ценность крупномерные водные растения. Водные растения, видные невооруженным глазом, позволяют визуально оценить экологическое состояние водоема, определить трофические свойства воды, а иногда и специфику ее химизма. Водная растительность помогает определить уровень загрязненности водной среды, а прибрежная растительность — уровень загрязненности донных отложений малорастворимыми токсическими веществами.

В достаточно чистой воде растут харовые водоросли (Chara aspera, Chara tomendos), водокрас (Hydrocharis morsus - ranae), пузырчатки малая и охристая (Utricularia minor, Utricularia ochroleuca), рдест цветной (Potamogeton coloratus), сальвиния (Salvinia natans). При умеренном загрязнении преобладают нителлопсис (Nitellopsis obtuse), рдест блестящий и пронзеннолистный (Potamogeton lucens, Potamogeton perfoliatus), уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum). В очень сильно загрязненных водах развиваются многокоренник (Spirodela polyrhisa), рдест узловатый (Potamogeton nodosus), роголистник (Ceratophyllum demersum), ряска (Lemna vinor), стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia).

Следует учитывать, что  многие виды водных растений обладают широким географическим и экологическим ареалами и в разных водоемах имеют различное индикаторное значение.

О степени антропогенного влияния на окружающую среду судят по исчезновению видов, например, декоративных растений первоцветов: подснежников (Galanthus nivalis, Galanthus plicatus), пролесок (Scilla bifolia, Scilla sibirica), рябчиков (Frittilaria meleagris, Frittillaria ruthenica), тюльпанов (Tulipa quercetorum, Tulipa schrenkii), численность которых вблизи городов резко сокращается вследствие хищнического сбора, вытаптывания и переуплотнения почвы. Чрезмерный выпас скота, приводящий к деградации естественных лугов, можно диагностировать по характеру растительности, когда ценные кормовые виды замещаются менее питательными. Избыток навоза приводит к усиленному развитию азотолюбивых растений, которые животные не едят.

На свалках обитают рудеральные, или мусорные растения — крапива (Urtica dioica), красавка (Atropa belladonna), лопух (Arctium lappa), которые, как правило, являются нитрофилами. Индикаторами нарушенных земель являются завезенные амброзия (Ambrosia artemisifolia) и циклахена (Cyclachaena xantifolia), которым трудно конкурировать с местными растениями в устоявшихся биоценозах, но которые прекрасно развиваются на стройках, свалках, пустошах, вдоль дорог. Некоторые сорняки обитают в посевах культурных растений, и их жизненный цикл приспособлен к определенной культуре. Так, рыжик льновый (Camelina linicola) и плевел льновый (Lolium linicolum) встречаются только в посевах льна, а ежовник рисовый (Echinochloa oryzoides) является индикатором рисовых полей.

Редкие растения являются индикаторами необычных местообитаний. Они могут указывать на центры биоразнообразия или убежища, где вид пережил последний ледниковый период. Составлены списки растений, называемые Красными книгами, которые подлежат охране. Многие из них являются эндемиками, то есть встречаются только в определенном географическом районе.

Охрана растений является одним из важнейших требований при построении общества устойчивого развития. Считается, что в настоящее время на Земле еженедельно исчезает один вид растений, а ведь его гибель ведет к уничтожению примерно еще 30 видов мелких животных, связанных с ним в процессе питания. По оценке ученых, почти миллиону видов живых организмов угрожает вымирание непосредственно из-за человеческой деятельности и климатических изменений, связанных с нею. Прогнозируется, что к середине нынешнего столетия до четверти всех животных и растений может исчезнуть с лица Земли. Такие прогнозы действительно ужасают, ведь человеком используется всего несколько тысяч видов растений. О многих видах и их полезных свойствах человеку зачастую еще даже неизвестно, не говоря уже о том, что от состояния растительности зависит благополучие не только человечества, но и само существование жизни на планете.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Растения – часы, растения – синоптики

 

С изобретением часов  отошло в прошлое умение определять время по солнцу и другими способами. А между тем полезно знать, как можно определить время с помощью растений.

По сезонному развитию растений можно определить время года. Существует даже специальная наука — фенология, занимающаяся этими вопросами. Прогнозирование сельскохозяйственных работ базируется на сезонном развитии растений. Например, начало цветения черемухи (Padus avium) является наиболее эффективным комплексным показателем начала весны, позволяющим сопоставить природные условия разных местностей. Во время ее цветения нередко проходит волна заморозков (черемуховые холода). По началу цветения черемухи можно судить о времени начала цветения других плодовых деревьев и кустарников. Зацветание черемухи является индикатором посадки картофеля и начала выпаса скота на лугах на северо-западе России, сева кукурузы и посева в открытый грунт огурцов — в средней полосе. На юге, где черемуха встречается редко, индикаторным аналогом служит вишня (Cerasus vulgaris). Начало цветения рябины (Sorbus aucuparia) в фенологии служит индикатором предлетья — переходного сезона от весны к лету. В это время высевают и высаживают теплолюбивые культуры. Цветение белой акации (Robinia pseudoacacia) подсказывает оптимальные сроки проведения защитных опрыскиваний садов против плодожорки.

Суточные биоритмы растений помогают определять время без часов. На рисунке 4 изображены часы, где открытие или закрытие цветков у разных видов свидетельствуют о времени суток. Высадив их на клумбе, можно создать цветочные часы. На рисунке изображены следующие растения:

3. Козлобородник (Tragopogonpratense).

4. Цикорий (Cichorium intybus).

5. Мак (Papaverrhoeas).

6. Одуванчик (Taraxacum officinalis).

7. Белая кувшинка (Nymphea Candida).

8. Ноготки (Calendula officinalis).

9. Кислица (Oxalis acetosella).

15. Картофель (Solanum tuberosum).

16. Ноготки (Calendula officinalis).

17. Лен (Linum usitattissimum).

18. Белая кувшинка (Nymphea Candida).

19. Шиповник (Rosa canina)

20. Красоднев, или лилейник (Hemerocallis fulva).

21. Смолевка (Silene nutans).

24. Любка двулистная (Platanthera bifolia).

По поведению растений предсказывают также непогоду. Одни из них в преддверии дождя закрывают цветки и соцветия, чтобы уберечь пыльцу от намокания. Это гвоздика травянка (Dianthus deltoids), календула (Calendula officinalis), смолевка (Silene nutans), белая кувшинка (Nymphea Candida).