Биоиндикация и экологическое районирование урбанизированных территорий

У кинотеатра «Октябрь»  произрастают тополя, вязи, клены, акации, шелковицы на которых лишайники не обнаружены.

На севере г. Элиста исследованы искусственные старые лесопосадки из Ulmus pumila, Morus alba, M. nigra, Acer negundo, Populus nigra, Elaeagnus angustifolia, E. exelsior. На коре вяза, смородины, клена отмечен Xanthoria polycarpa, по всей поверхности стволов и частично на ветвях; на вязах – Xanthoria parietina.

По берегу речки Элистинка г. Элиста произрастает лох узколистный, на его коре отмечены мелкие розетки (до 1,5 см в диаметре) Xanthoria parietina, Physconia distorta; на камне найден X. polycarpa.

В частном секторе  находятся искусственные посадки плодовых деревьев: вишен, абрикос, слив, яблонь, кустарников смородины, крыжовника, малины. На коре плодовых отмечены лишайники: Physconia enteroxantha, Xantoria candelaria, X. policarpa; на коре Populus nigra и на гниющей древесине – Physconia distorta.

Далее расположены дачные посадки, где произрастают плодовые и большое количество вязов, акации, смородин на коре отмечены Caloplaca carpinea, C. ferruginea, C. lobulata, Tephromela atra. Есть небольшие, густые, темные, заросли из лиственных пород. На коре лиственных пород повсеместно отмечено большое количество лишайников рода Xanthoria (X. parietina, X. polycarpa). На коре Populus alba отмечен Lecanora hagenii (редко). Все деревья одновозрастные, старые. Посадки не возобновляются.

За пределами города посажена Сосновая роща, где отмечены все 18 видов лишайников, найденных в г. Элиста: Caloplaca cerina, C. saxicola, Candelariella aurella, C. reflexa, Lecanora hagenii, Phaeophyscia orbicularis, Xanthoria parietina и др.

В центральной части  города проходит автомагистраль по ул. Ленина, вдоль которой растут деревья, на которых отмечены Xantoria parietina, X. policarpa, на бетоне отмечены розетки Xanthoria fallax, Lecanora hagenii.

В западной части города частные дачи, с большим количеством плодовых деревьев. На плодовых деревьях отмечено много лишайников родов Lecanora, Caloplaca, Xanthoria, Physconia. Затем около промышленных объектов видовой состав лишайников изменяется, остаются в основном Xanthoria parietina и Physconia distorta, но с очень мелкими, разрушающимися изнутри талломами. Розетки очень бледные. Покрытие стволов и размер розеток лишайников резко уменьшается. По-видимому это зависит от загрязнения атмосферного воздуха.

В северной части г. Элиста проходит полоса садово-дачных участков. На этих участках произрастают в большом количестве плодовые деревья и кустарники. На коре старых яблонь отмечены по всему стволу слившиеся розетки Xanthoria parietina; на коре абрикосов – мелкие розетки X. polycarpa, X. candelaria, X. fallax, Caloplaca carpinea, C. ferruginea, C. lobulata, C. chlorinа, Tephromela atra, Physconia distorta, Ph. enteroxantha, Parmelia sulcata.

Вдоль автомагистрали на бетоне отмечены лишайники рода Caloplaca, на коре отдельно стоящего тополя Caloplaca holocarpa, редко на ивах белых – Xanthoria parietina

В промышленной зоне, на территории асфальтобетонных заводов, на искусственном субстрате, крышах, заборах отмечены лишайники Xanthoria parietina, X. distorta; на крышах и заборах – Caloplaca cerina, на крышах, кирпичных стенах, заборах – C. lobulata.

Таким образом, в результате проведенных исследований в пределах административной границы г. Элиста выявлено 18 видов лишайников.

Отмечено, что большая  часть лишайников обитает на коре деревьев, крышах домов, заборов и каменистом субстрате (набережные, памятники, фундаменты). Особую группу образуют лишайники, обитающие на искусственных субстратах, созданных человеком – бетоне, кирпиче, цементе, шифере.

На территории г. Элиста исследованные лишайники мы разделили по степени чувствительности на 3 группы: устойчивые, средне чувствительные, чувствительные (табл. 7).

Таблица 7

Региональная шкала  чувствительности индикаторных видов к загрязнению

Устойчивые	Среднечувствительные	Чувствительные
Caloplaca cerina C. saxicola Candelariella aurella C. reflexa Lecanora hagenii Phaeophyscia orbicularis Xanthoria parietina	Caloplaca carpinea C. ferruginea C. lobulata Tephromela atra Physconia distorta Ph. enteroxantha Xanthoria candelaria X. policarpa	Caloplaca chlorina Parmelia sulcata Xanthoria fallax

 

Обобщенные границы  распространения видов этих 3 групп  делят территорию города Элисты на III зоны загрязнения).

Зона I – умеренного загрязнения (SO₂ 0,02 – 0,03 мг/м²). Эта зона охватывает центральную часть города с парками, аллелями (парк Дружба, зеленые зоны школы). Здесь встречается 7 видов устойчивых к загрязнению.

Зона II – слабого загрязнения «зона соревнования» (SO₂ – менее 
0,02 мг/м²) – частный сектор, садово-дачные посадки вокруг города. Здесь встречаются 15 видов устойчивых и средне чувствительных к загрязнению.

Зона III – зона наименьшего загрязнения – искусственные лесопосадки за пределами города. Здесь отмечено 18 видов устойчивых, средне чувствительных и здесь отмечены чувствительные к загрязнению виды.

Кроме зонирования по распространению видов было проведено  картирование территории города на основе индекса атмосферной чистоты (I.A.P). На основе индекса чистоты были выделены 3 зоны загрязнения на территории г. Элиста. При этом интервальные оценки индекса были определены с учетом распространения индикаторных видов I (1–5); II – (6–10); III – (11–18).

Анализ распространения  лишайников на территориях с разной степенью антропогенной нагрузки позволил составить региональную шкалу чувствительности индикаторных видов к загрязнению (Zakutnova, 2004).

При рассмотрении распределения лишайников в целом  на городской территории наблюдается  большое количество лишайников в  лесопарках. Кроме этого обилие покрытия стволов лишайниками отмечено в  дачных посадках и искусственных лесопосадках. И, наоборот, в пределах города наблюдается обеднение лихенобиоты, связанное с атмосферным загрязнением.

По мере удаления от центра города видовое разнообразие лишайников увеличивается. Так, в пределах центра города, встречен представитель одного вида (Xanthoria parietina) на отдельных деревьях; в парке Дружба 2+ (Physconia distorta); вокруг и на территории ландшафтного парка «Колонский прут» 3+ (Tephromela atra, Phaeophyscia orbicularis); через речку Элистинка – 7 видов, а в периферийной зоне искусственных лесопосадок и в Сосновой роще отмечено 18 видов.

Наиболее пригодными для лишайников в городе являются территории: сохранившиеся остатки дачных посадок и искусственных лесополос.

Таким образом, максимальное число видов в лишайниковых группировках характерно для лесопарковой зоны в окрестностях г. Элиста (зона наименьшего загрязнения), где перекрываются экологические ниши устойчивых, средне чувствительных и чувствительных к загрязнению видов. Видовое разнообразие лишайниковых группировок уменьшается от зоны наименьшего загрязнения, что отражается на их составе и структуре, изменении набора видов в лишайниковых группировках, покрытия и встречаемости видов (Голубкова, Малышева, 1999).

Впервые трансплантацию лишайников осуществил немецкий ученый Ф. Арнольд в 1892 г. (Шапиро, 1991).

Наблюдение за состоянием естественно произрастающих лишайников называют пассивным мониторингом (Бязров, 2002), а трансплантационный способ исследования – активным мониторингом (Pearson, 1993).

Для изучения чувствительности лишайников к загрязнению мы пересадили талломы эпифитных лишайников: Xanthoria parietina, Physconia distorta (With.) J.R. Laundon из Сосновой рощи окрестностей г. Элиста (8 км от частного сектора) в парк «Дружба», (7 км от Сосновой рощи), ул. Первомайская (8 км от частного сектора), микрорайон «Молодежный» – памятник «Танк» (22 км от Сосновой рощи), трасса Элиста – Волгоград (30 км от Сосновой рощи), бетонные заводы (40 км от Сосновой рощи), Северная складская зона (4 км от г. Элиста, и 45 км от Сосновой рощи), чтобы решить задачу индикации загрязнений. Целью исследований являлось фиксирование признаков: повреждения талломов, содержание пигментов, выживаемость.

Все изменения оценивали  сравнением талломов перед началом  пересадки, через 6 месяцев, через 12 месяцев и через 2 года.

Разрушения талломов у пересаженных видов Xanthoria parietina наблюдали через год, у Physconia distorta уже через 6 месяцев. Результаты наблюдений фиксировали по методике Х. Трасса (1985) – 5-балльной шкалы: 1 – таллом имел нормальное развитие; 2 – на талломе единичные повреждения; 3 – повреждено до половины таллома; 4 – остались лишь небольшие участки таллома; 5 – таллом погиб. Данные наблюдений приводим в таблице 8.

 

Таблица 8

Изменения талломов эпифитных  лишайников

Вид	(IV) 2005	(IX) 2005	(IV) 2006	(IV) 2007
Physconia distorta	1	3	4	5
Xanthoria parietina	1	1	2	3

 

По полученным данным мы выявили, что Physconia distorta наиболее чувствительный вид к загрязнению; Xanthoria parietina является наиболее выносливым, полиотолерантным видом.

Чтобы выявить  степень воздействия основного загрязнителя воздушной среды автотранспортом и другими промышленными предприятиями на территории г. Элиста и за пределами его границ, провели наблюдение за пересаженными талломами лишайников. Для этой цели был выбран наиболее устойчивый вид Xanthoria parietina (табл. 9). Расположили по пять талломов в следующих пунктах наблюдения: Сосновая роща в окрестностях г. Элиста (8 км от частного сектора), в парке «Дружба» (7 км от Сосновой рощи), на ул. Первомайской (8 км от частного сектора), микрорайон «Молодежный», памятник «Танк» (22 км от Сосновой рощи), трасса Элиста – Волгоград (30 км от Сосновой рощи), Бетонные заводы (40 км от Сосновой рощи), Северная складская зона (4 км от г. Элиста и 45 км от Сосновой рощи).

 

Таблица 9

Состояние пересаженных талломов Xanthoria parietina на разном расстоянии

от Сосновой рощи г. Элиста до бетонных заводов и Северной складской зоны

Расстояние (км) Сосновой рощи г. Элиста до бетонных заводов и Северной складской зоны	№ талломов
	1	2	3		4		5		1	2		3		4	5
	Через 6 месяцев								Через 12 месяцев
8 22 30 40 45	3 2 2 1 1	3 2 2 1 0		2 1 1 2 1		3 2 1 1 0		3 2 0 1 0	3 1 0 0 0		3 1 0 0 0		2 0 0 0 0	2 0 0 0 0		2 0 0 0 0

Условные обозначения: 0 – полностью погибший таллом; 1 – таллом с сильными повреждениями; 2 – таллом с незначительными повреждениями; 3 – здоровый таллом (по методикам I.M. Brodo (1966), L.C. Pearson (1993)).

 

В ходе исследования отмечали морфологические изменения талломов: цвет, толщину таллома, внешний вид, апотеции, лопасти и т.д. Изменения  внешних признаков пересаженных талломов за период экспонирования оценивали визуально в баллах.

Результаты наблюдений показали негативное воздействие основного  загрязнителя. Те образцы лишайников, которые оказались ближе, на расстоянии 8 км – отмечались незначительные повреждения талломов и здоровые талломы, на более дальнем расстоянии 22 км было повреждено до половины наблюдаемых талломов, при удалении от основного источника загрязнителя на 30 км погибли почти все талломы до 75 %, на расстоянии 40–45 км от зоны загрязнения 90 % погибших талломов Xanthoria parietina.

Видимые изменения  выражались в обесцвечивании талломов, начиная с краев, исчезновение органов  размножения и появление хлоротических  пятен, талломы становились менее  прикрепленные к субстрату, на них  появлялись трещины, через год таллом полностью погибал. Однако можно констатировать факт, что при наблюдении за двумя видами лишайников Physconia distorta и Xanthoria parietina меньше всего видимые изменения затронули ксанторию. Данный вид среди двух использованных нами характеризуется наибольшим баллом полеотолерантности, т.е. способен обитать в сильно измененных местообитаниях, однако даже талломы этого вида при экспозиции в промышленные зоны получили повреждения: потемнение апотециев, отставание талломов от коры, что было сильнее всего выражено в окрестностях бетонных заводов и Северной складской зоны. Кроме того, по мере удаления от основного загрязнителя видовое разнообразие естественно произрастающих лишайников увеличивалось, но были отмечены изменения внешних признаков. Наблюдение за трансплантированными талломами Xanthoria parietina подтверждает проведенное нами зонирование: в городе нет участков с нормальным чистым воздухом, поскольку в местах экспонирования быстро проявлялись признаки повреждения талломов.

В г. Элиста было изучено накопление тяжелых металлов в листьях Ulmus pumila и талломах Xanthoria parietina (табл. 10, 11).

Таблица 10

Содержание тяжелых  металлов в листьях Ulmus pumila L. (мг/кг сухой массы)

ноябрь 2006 г. (автотрасса г. Элиста)

Участки	Наименование образцов	Cu	Cd	Pb	Zn	Mn
1	Листья вяза (100 м)	4,95	0,422	3,25	11,60	26,0
2	Листья вяза (200 м)	4,00	0,320	3,02	10,00	20,0
3	Листья вяза (500 м)	2,08	0,201	2,05	8,05	12,0
4	Листья вяза (800 м)	1,03	0,101	1,0	5,03	6,2