Биоиндикация и экологическое районирование урбанизированных территорий

Растительность республики повторяет  пеструю комплексность почвенного покрова. По Н.М. Бакташевой (2000), флора Калмыкии насчитывает 910 дикорастущих видов высших растений.

Для семиаридных и аридных территорий вообще и для региона Прикаспия в том числе характерно господство двух типов растительности – степей и пустынь. Общепринято к степному типу растительности относить ассоциации и формации с господством травянистых многолетних ксерофитов, преимущественно дерновинных злаков и разнотравья, а к пустынному типу – с господством гало- и ксерофитных полукустарников и полукустарничков.

На Ергенинской возвышенности  с комплексными светло-каштановыми  почвами преобладают следующие  растительные ассоциации: ковыльная (ковыль Лессинга, ковыль Сарептский, типчак); белополынная (полынь белая, типчак, ковыль Лессинга и др.); типчаково-ромашниковая (типчак, ромашник, тонконг, ковыль, полынь белая); типчаково-прутняковая (типчак, прутняк, ковыль, полынь австрийская). Вся эта растительность встречается обычно в комплексе с белополынной, белополынно-прутняковой и камфоросмовой ассоциациями на солонцах. По днищам балок Ергеней на солончаковых почвах встречаются полынь солончаковатая, верблюжья колючка, тростник, лебеда бородавчатая.

Искусственные лесные насаждения являются средством многофункционального воздействия на среду, одним из самых надежных и экономичных способов сохранения, восстановления экологического равновесия и биологического благоустройства земель.

Площадь покрытых лесов земель составляет 14,6 тыс. га, изменение произошло по причине перевода в покрытую лесом площадь (0,6 тыс. га), по причине сплошных рубок на площади (0,1 тыс. га).

 

глава ii. биология и значение лишайников

 

В настоящее время лихенология – наука о лишайниках – изучает сложный комплекс проблем, связанных с возникновением, филогенией, строением, систематикой, хемотаксономией, распространением, экологией и лихеноиндикацией лишайников.

Лишайники образуют особые морфологические  типы, жизненные формы. Многообразие форм роста лишайников обусловило создание различных классификаций жизненных форм лишайников (Голубкова, 1983; Голубкова, Бязров, 1989, Бязров, 1990).

Для лишайников характерен особый тип  метаболизма. Н.С. Голубкова (1993) считает, что с биологической точки зрения лишайник – это трактуемый в широком смысле симбиоз двух и более организмов, основанный на метаболических потребностях одного из них.

Представители трех классов грибов – аскомицетов (Ascomycota), базидиомицетов (Basidiomycota) и дейтеромицетов (Deuteromycota), вступив в контакт с водорослями, дали начало образованию лишайников. Все грибы участвующие в формировании лишайников называют лихенизированными, а процес образования лишайника – лихенизацией. Более 25 % изветных грибов являются лихенизированными (Honegger, 2001), причем высказана концепция, что именно представители лихенизированных грибов являются предками большинства филогенетических линий грибов (Lutzoni, Pagel, Reeb, 2001).

Микобионт лишайников образует сложно устроенные талломы, с хорошо дифференцированными анатомическими слоями, с особыми органами прикрепления (ризоиды, ризоидальные тяжи, ризины, гомф), которые встречаются только у лишайников.

Водоросли, встречающиеся в талломе  лишайников, называют фотобионтом лишайников. Фотобионт представлен эукариотическими зелеными водорослями и прокариотическими цианобактериями.

Наиболее широко распространенным фотобионтом лишайников является водоросль Trebouxia.

На современном этапе изучения таксономическая принадлежность фотобионта в систематике лишайников формально не учитывается (Бязров, 2002).

В настоящее время выдвинуто  несколько концепции взаимоотношения микобионта и фотобионта в талломе лишайника.

Однако современный уровень  знаний не дает каких-либо оснований  для утверждения, что взаимоотношения между генетически различными организмами, какими бы тесными и взаимосвязанными они бы не были, могут привести к образованию нового самостоятельного организма особой систематической категории (Бязров, 2002).

Хотя 98 % массы тела лишайника составляет микобионт с позиций морфогенеза определяется фотобионтом. Методами моллекулярной биологии достоверно установлено, что один и тот же микобионт был способен формировать два очень различно структурированных таллома, с цианобактерией и зеленой водорослью (Armaleo, Clerc, 1991). Получались разные морфотипы и наличие их среди лишайников указывает на онтогенети-ческий контроль со стороны фотобионта.

Изолированные микобионты растут очень  медленно, не способны к выживанию  в свободноживущем состоянии из-за конкуренции с другими грибами. Систематика микобионтов изучена более полно (Бязров, 2002).

В наши дни, когда актуальной проблемой  стала борьба с загрязнением окружающей среды, лишайники могут сослужить  еще одну службу. Многие виды лишайников – хорошие индикаторы степени загрязненности воздуха. Вблизи больших промышленных городов они растут плохо и постепенно вымирают. Так, очень чувствительны к загрязнению воздуха накипные лишайники охролехия двуполая и леканора выпуклоплодная, растущие обычно на коре деревьев и обнаженной древесине.

Разработаны шкалы и  простые математические формулы  для определения степени загрязненности воздуха на основе наличия или отсутствия определенных лишайниковых группировок. Поэтому вместе с врачами-гигиенистами и химиками, занимающимися оценкой чистоты воздуха в городах и промышленных районах, теперь часто работают и лихенологии (Гарибова, 1978; Мартин, 1984; Трасс 1971). Выделяются индикаторные виды на основе картирования и зонирования территорий (Zakutnova, 2004).

В перспективе при  широком и углубленном изучении лишайники могут стать источниками ценных биологически активных веществ (медицинских препаратов и т.д.). Однако использование лишайников должно вестись планомерно, на заранее разработанной научной основе, чтобы не нанести непоправимый ущерб природе, в которой они играют свою определенную важную роль.

 

глава iii. материалы и методы исследования

 

Исследования лихенобиоты проводились на основе оригинальных материалов, собранных автором в 2004–2007 гг. на территории Калмыкии в рамках основной тематики кафедры биологии и экологии Астраханского государственного университета.

Было предпринято планомерное изучение Калмыкии маршрутно-стационарным методом. За время исследования были охвачены все основные природные районы Калмыкии, и город Элиста. Было изучено разнообразие лишайников во всех некрупных парках: «Дружба», «Колонский прут», скверах, в лесопосадках, улицах, в частном секторе. Исследовано распределение лишайников по субстратам, включая 34 интродуцированных древесных пород, используемых в озеленении города Элиста и районов Калмыкии, на которых велись лихенологические описания. На пробных площадях, помимо состава лихенобиоты, изучалось распространение и приуроченность различных групп лишайников к основным типам растительных сообществ и субстратов. В пределах изучаемой территории обследовались различные экотопы, делались ценологические описания группировок эпифитных лишайников.

При учете покрытия лишайников-эпифитов использовали:

1) гибкую ленту с мерными делениями по методике Г.Э. Инсарова и А.В. Пчелкина (1983).

Покрытие каждого вида лишайника определяли на высоте 1,5 м  с северной, западной, южной, восточной экспозиций на площадке 100 см², используя сеточку 10 см × 10 см. Кроме того, отмечали присутствие видов лишайников, обнаруженных вне сеточки, от основания ствола до высоты 2 м. Требующие уточнения виды собирали для последующего определения. Определение видов лишайников проводилось, в основном,по «Определителям», «Флорам» и монографиям отечественных и зарубежных авторов (Томин, 1956; Окснер, 1956, 1968, 1993; Голубкова,1966; The lichen flora…, 1992; Определитель лишайников СССР, 1971, 1974, 1975, 1977, 1978; Moberg,1977; Poelt, 1969; Poelt, Vezda, 1981). Номенклатура таксонов приведена согласно современным сводкам (Hаwksworth, Eriksson, 1986; Santesson, 1993), Определитель лишайников России (1998, № 7; 2003, № 8; 2004, № 9).

Обработка и  анализ собранных материалов проводились на кафедре биологии и экологии растений Астраханского государственного университета.

Для выявления особенностей распространения городских лишайников в качестве картографической основы использовали план городов (Атлас Республики Калмыкия, 1997).

I.A.P. (индекс атмосферной чистоты) вычисляли по следующей формуле:

 

где n – количество видов; Q_i – экологический индекс определенного вида (показатель Q характеризует среднее количество видов, сопутствующих данному виду на всех пунктах описания); f_i – показатель покрытия-встречаемости, определяемый по 5-балльной шкале:

1 – вид встречается очень редко и с очень низким покрытием;

2 – вид встречается редко или с низким покрытием;

3 – вид встречается редко или со средним покрытием на некоторых стволах;

4 – вид встречается часто или с высоким покрытием на большинстве стволов;

5 – вид встречается очень часто или с очень высоким покрытием на большинстве стволов.

По величине индекса I.A.P. и с учетом распространения индикаторных видов выделено 3 зоны загрязнения. По методике Трасса (1968, 1984), величина I.А.P. воздуха на территории г. Элиста была скоррелированна со среднегодовыми концентрациями диоксида серы в воздухе.

Кроме зонирования  по распространению видов было проведено  картирование территории города на основе индекса атмосферной чистоты (I.A.P).

Значение I.A.P. всех точек наносили на картосхему обследуемой территории.

Для трансплантации лишайников выбирали неповрежденные экземпляры лишайников, одинаковые по размерам и состоянию развития. Все отобранные лишайники располагали рядом и увлажняли, затем просматривали сырые талломы, просматривали и отбраковывали талломы с дефектами, т.е. такие, цвет которых в водонасыщенном состоянии не зеленый. Предпочтение отдавали более крупным экземплярам. Для экспонирования лишайников использовали специальные деревянные щиты. Описание наблюдений за состоянием пересаженных талломов дается в отдельной главе (7.3).

Для выявления сходства таксономического состава сравниваемых флористических списков применялся биометрический метод расчётов с использованием коэффициента сходства Сёренсена-Чекановского, применение которого оправдывается опытом (Шмидт, 1980, 1984). Этот коэффициент хотя и не имеет преимуществ перед коэффициентом Жаккара, однако принцип построения его более обоснован (Зайцев, 1984):

где а – число видов в одной флоре, b – число видов в другой флоре, с –число видов, общих для двух флор.

Вычисленные значения позволили  выделить лихенобиоты, сходные по таксономическому составу и структуре.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

 

глава iv. аннотированный список лишайников дельты волги

 

Аннотированный список включает 80 таксонов и 2 внутривидовых таксонов лишайников из 32 родов, относящихся к 17 семействам.

Номенклатура таксонов приведена согласно современным сводкам (Hawksworth, Eriksson, 1986; Hawksworth, David, 1989; цит. по Wirth, 1995); Santesson (1993), T. Эсслингера и Р. Эгана (1995), «Flora of Great Britain and Ireland» (1994), с учетом более поздних работ по семействам Parmeliaceae (Randlane, Saag, 1997; Hale, De Priest, 1999) и Cladoniaceae (Ahti, 2000). Сокращения фамилий авторов выверены по «Authors of plant names» (1992).

Виды в списке расположены  по алфавиту. После названия вида для некоторых указывается наиболее распространенный синоним, под которым они упоминаются в «Определителе…» (1971, 1975, 1977, 1978, 1996, 1998, 2003, 2004).

Звездочкой отмечены впервые собранные на исследуемой территории:

1. Для каждого вида даны краткие сведения о субстрате, распространении, по исследуемой территории. Указаны точные места нахождений.

Если вид был найден ранее на территории Калмыкии, приводится субстрат, местонахождение и фамилия коллектора.

2. Латинская формула экобиоморфы в порядке: отдел, тип, класс, группа по классификации Н.С. Голубковой и Л.Г. Бязрова (1989) и, если есть, подгруппа (Голубкова, 1983).

3. Географический элемент, тип ареала.

 

глава v. таксономический анализ лихенобиоты калмыкии

5.1. Анализ  систематической структуры лихенобиоты

В результате проведенных  исследований установлено, что лихенобиота Калмыкии в настоящее время состоит из 80 видов, относящихся к 32 родам, 17 семействам, 6 порядкам (табл. 1). Объемы порядков и семейств даны по работе O. Eriksson, D. Hawksworth (1998), объемы родов приняты согласно последних сводок Santesson (1993), «The Lichen Flora…» (1994), Esslinger (1995) и др.

Все многообразие видов лишайников изученной территории относится к отделу Ascomycota. Основу составляет порядок Lecanorales, что типично для умеренной Голарктики. В его составе 60 видов из 25 родов и 12 семейств, или 75,0 %. На остальные 5 порядков приходится 20 видов из 7 родов и 5 семейств.

Таблица 1

Соотношение семейств, родов  и видов в порядках,

представленных в лихенобиоте Калмыкии

Порядок	Количество семейств	Количество родов	Количество видов	% от общего количества видов
Lecanorales	12	25	60	75,0
Teloschistales	1	3	14	17,5
Peltigerales	1	1	1	1,25
Dothideales	1	1	1	1,25
Ostropales	1	1	1	1,25
Verrucariales	1	1	3	3,75
Итого	17	32	80	100