Биоиндикация и экологическое районирование урбанизированных территорий

 

 

 

Таблица 11

Содержание тяжелых  металлов в талломах Xanthoria parietina (мг/кг сухой массы) ноябрь 2006 г. (автотрасса г. Элиста на коре Ulmus pumila L.)

Участки	Наименование образцов	Cu	Cd	Pb	Zn	Mn
1	Xanthoria parietina (100 м)	15,50	0,826	38,0	134,00	142,4
2	Xanthoria parietina (200 м)	15,0	0,720	37,5	133,00	140,4
3	Xanthoria parietina (500 м)	14,1	0,605	36,0	130,05	119,1
4	Xanthoria parietina (800 м)	10,0	0,110	22,0	101,00	57,0

 

Проведенными исследованиями доказана адекватность загрязнения  растений, произрастающих на прилегающих  к автотрассе участках. По мере удаления участков от исследуемого объекта загрязнения, содержание тяжелых металлов в растениях снижается и приближается к допустимым концентрациям.

При избыточном загрязнении  листьев Ulmus pumila L. наблюдается повышение содержания токсичных элементов и в талломах Xanthoria parietina. Нами отмечено, что на участке № 1 (100 м от трассы), под воздействием тяжелых металлов размеры и окраска талломов лишайников изменились, однако лишайники сохранились и окончательно не разрушились. По-видимому, это объясняется локализацией металлов в форме нерастворимых солей на поверхности таллома (Ванштейн, 1982). Таким образом, лишайники аккумулируют значительное количество тяжелых металлов.

Была выявлена значительная тенденция по увеличению содержания тяжелых металлов в комплексе Ulmus pumila L. – X. parietina, что свидетельствует об ухудшении состояния окружающей среды и одной из причин является увеличение количества транспорта (Стаселько, Закутнова, 2007).

Результаты исследования можно рассматривать в двух природоохранных аспектах: один связан с интересами человека в использовании лишайников для биоиндикации загрязнения среды металлами, а другой аспект связан с влиянием загрязнения металлами на лишайники, у которых происходит уменьшение площади таллома, снижающее сорбционную поверхность; увеличение толщины медуллы и внешнего кортекса, которые защищают фотобионт и увеличивают плотность ризин, тоже выполняющих защитную функцию: они связывают в клеточных стенках большое количество металлов и препятствуют их транслокации (Goyal et al., 1982).

Впервые для юго-востока России изучены лишайники 5 городов (Астрахань, Элиста, Нариманов, Харабали, Камызяк).

В г. Астрахань найдено 43 вида лишайников, в Элисте – 18, в Нариманове – 21, в Харабали – 23, в Камызяке – 13 видов. В целом на территории 5 городов юго-востока России обнаружено 62 вида лишайников из 19 родов (табл. 12–14).

Наиболее представлены в лихенобиоте городов лишайники родов Caloplaca (7 видов), Lecanora (7 видов), Xanthoria (5 видов).

Наиболее характерны для всех четырех городов накипные лишайники Caloplaca cerina, C. lobulata, C. saxicola, C. holocarpa, листоватые Physcia stellaris, Phaeophyscia orbicularis, Physconia distоrta, Xanthoria parietina, X. polycarpa, X. elegans, X. substelaris.

В городских лихенобиотах представлено всего: 31,3 % (Астрахань), 15,3 % (Нариманов), 16,7 % (Харабали), 9,4 % (Камызяк), 9,8 % (Элиста) видов естественной флоры.

Полностью в городах  отсутствуют роды: Anaptychia, Acarospora, Arthopyrenia, Melanelia Lecidella, Evernia.

При анализе морфологического строения городских лишайников выявлены следующие особенности: в городских условиях происходит уменьшение размеров талломов лишайников, а в промышленных комплексах и их пролификация из центра талломов; увеличивается площадь соралей, уменьшается количество соредий приходящихся на единицу площади талломов.

По отношению к субстрату  лишайники городов юго-востока можно подразделить на экологические группы: эпифиты, эпиксилы, эпигеиды, эпилиты и группа лишайников, произрастающих на искусственных субстратах (бетон, кирпич, шифер, железо и др.). Можно отметить экологическую пластичность некоторых видов, которые входят в 2–3 экологических группы (Caloplaca saxicola, C. holocarpa, Candelariella aurella, L. hagenii, Xanthoria parietina, X. polycarpa, X. candelaria).

Сравнение естественной и городских лишайников и их распределение по субстрату представлены в таблицах 12–14.

Таблица 12

Сравнение городских лихенобиот юго-востока России (дельта Волги, Калмыкия)

	Всего таксонов		Число общих таксонов с городскими флорами
	Дельты Волги и Калмыкии	В городах
			Астрахань	Нариманов	Харабали	Камызяк	Элиста
Вид Роды	217 (100) 52 (100)	63 (29,0) 19 (36,5)	43 (19,8) 16 (30,7)	21 (9,6) 8 (15,3)	23 (10,5) 11 (21,1)	13 (5,9) 6 (11,5)	18 (8,2) 7 (18,4)

Примечание. В скобках даны проценты от общего числа видов (1), родов (2) лихенобиоты юго-востока России.

 

 

Таблица 13

Соотношение морфологического строения лишайников юго-востока России

(дельта Волги, Калмыкия)

Типы таллома	Число видов лишайников
	Дельты Волги и Калмыкии	Всего в городах	Города
			Астра-хань	Нариманов	Харабали	Камызяк	Элиста
I II III	101 (46,5) 78 (35,9) 38 (17,5)	20 (41,6) 24 (50,0) 4 (8,3)	20 (46,5) 22 (51,1) 1 (2,3)	11 (52,3) 9 (42,8) 1 (4,7)	11 (47,8) 9 (39,1) 3 (13)	5 (38,4) 8 (61,5) –	8 (44,4) 10 (55,5) –
Итого	217(100)	48(100)	43(100)	21(100)	23(100)	13(100)	18 (100)

Примечание. Тип таллома: I – накипные лишайники, II – листоватые, III – кустистые. В скобках даны проценты от общего числа видов.

 

Таблица 14

Распределение видов  лишайников городских лихенобиот по субстратам

Группа	Число видов лишайников
	Всего	Всего в городах	Города
			Астрахань	Нариманов	Харабали	Камызяк	Элиста
I II III IV V	108 (49,7) 16 (7,3) 76 (35,0) 16 (7,3) 17 (7,8)	39 (86,6) 12 (26,6) 4 (8,8) 6 (13,3) 14 (31,1)	36 (83,7) 11 (25,5) 4 (9,3) 6 (13,9) 13 (30,2)	15 (71,4) 5 (23,8) 1 (4,76) 6 (28,5) 6 (28,5)	17 (73,9) 3 (13,0) 2 (8,6) 4 (17,3) 3 (13,0)	10 (76,9) 5 (38,4) – 2 (15,3) 3 (23,0)	10 (55,5) 2 (12,1) – 4 (22,2) 2 (12,1)
Итого	217 (100)	45 (100)	43 (100)	21 (100)	23 (100)	13 (100)	18 (100)

Примечание. Группы по субстратам: I – эпифиты, II – эпилиты, III – эпигеиды, IV – эпиксилы, V – лишайники, отмеченные на искусственном субстрате. В скобках даны проценты от общего числа видов.

 

выводы

1. Лихенобиота Калмыкии  включает 80 видов и 2 внутривидовых  таксонов лишайников, относящихся к 32 родам, 17 семействам и 6 порядкам, из которых, ведущим является порядок Lecanorales. Из 17 семейств – 6: Teloschistaceae, Physciaceаe, Lecanoraceae, Parmeliaceae, Cladoniaceae, Hymeneliaceae являются ведущими по числу видов семействами лишайников региона. Заслуживают внимание семейства Candelariaceae, Acarosporaceae, Bacidiaсeae, занимающие 7–9 места. Из 32 родов, представленных в исследуемой лихенобиоте, 11 родов – Lecanora, Cladonia, Caloplaca, Phaeochyscia, Physcia, Aspicilia, Xanthoria, Acarospora, Cаndelariella, Melanelia, Collema являются ведущими; 23 вида лишайников являются новыми для исследуемого региона.

2. Впервые проведен  сравнительный анализ систематической  структуры лихенобиот Калмыкии, Дельты Волги и Приволжской возвышенности. Высокое положение в составе ведущих семейств лишайников Калмыкии, дельты Волги и Приволжской возвышенности сочетает черты, характерные для умеренных флор Голарктики, что в определенной степени соответствует сходству лихенобиот Калмыкии, дельты Волги и Приволжской возвышенности. Если сопоставить состав основных семейств Приволжской возвышенности, дельты Волги и Калмыкии, то будет разница только в числе видов. Исключение из списка ведущих семейств Калмыкии, таких как Collemataceae (4 вида), Candelariaceae (3 вида), Bacidiaceae (3 вида), Ramalinaceae 
(2 вида), Acarosporaceae (2 вида), Verrucariaceae (1 вид), не изменяет принципиальный спектр ведущих семейств, а наоборот сближает эти регионы по нахождению видов.

Спектр ведущих семейств Калмыкии, Приволжской возвышенности  и дельты Волги характеризуются  преобладанием семейств: Teloschictaceae, Parmeliaceae, Lecanoraceae, Physciaceae, Cladoniaceae, которые занимают с 1 по 5 позицию в трех регионах.

3. Исследуемая лихенобиота  включает экобиоморфы всех отделов, типов, большинства классов и групп жизненных форм. Наибольшее число принадлежит к классу накипных (34 вида, 42,5 %). Листоватые жизненные формы представлены 33 видами (41,2 %). Кустистая жизненная форма 13 видов (16,2 %).

Преобладание лишайников Калмыкии с накипной формой является типичной чертой ксеротической территории, что вполне соответствует географическому положению и современным природным условиям региона.

4. В исследуемой лихенобиоте  выделены 6 географических элементов: арктовысокогорный – 1 вид (0,8 %), монтанный – 3 вида (3,7 %). бореальный – 7 видов (8,7 %), аридный – 18 видов (22,5 %), неморальный – 19 видов (23,7 %), мультизональный – 26 видов (32,5 %); 6 видов лишайников с невыясненным ареалом обитания.

Основу лишайников следует  считать полупустынными видами, которые относим к аридному элементу. Эволюция лихенобиоты, по-видимому, идет по пути развития аридных элементов.

Географический анализ Калмыкии показал гетерогенность ее состава и то, что ее можно охарактеризовать, с одной стороны, как неморальную с другой как аридную со значительным участием бореальных видов, характерных для лихенобиот Голарктики, что дает основание предполагать роль этих видов в формировании аридной лихенобиоты Калмыкии, тем самым подтверждая флористические связи Калмыкии, дельты Волги (Закутнова, 2004) с флорой Верхнего Поволжья (Шустов, 2001), Средней Азии, Казахстана, Передней Азии, Монголии (Голубкова, 1983) и даже Закавказья (Бархалов. 1975).

5. Распределение лишайников  на территории городов связано  с экологическими характеристиками, в первую очередь, с атмосферными загрязнениями. Впервые исследованы урбанизированные территории и проведен сравнительный анализ городских лихенобиот. Выявлены индикаторные виды лишайников, составлена региональная шкала чувствительности индикаторных видов к загрязнению и, по степени чувствительности видов, выделено 3 группы лишайников: устойчивые, средне чувствительные, чувствительные. На основе их распространения и индекса атмосферной чистоты (I.A.P.) выделены зоны загрязнения. В городских насаждениях обычным видом считается Xanthoria parietina, по-видимому, чувствительные виды замещаются устойчивыми к атмосферному загрязнению. Однако стрессовые антропогенные факторы приводят к сокращению количества и размеров апотециев, отмиранию и ранней гибели талломов, задержке развития особей X. рarietina и, в условиях аэротехногенного загрязнения, происходит частичное или полной исчезновение групп генеративного периода и сокращение численности популяции X. рarietina, что обусловлено высокой антропогенной нагрузкой на атмосферу связанной с эксплуатацией автотранспортных средств, объектов электроэнергетики, нефтегазодобывающих предприятий, газонефтепродуктового транспорта, предприятий стройиндустрии, перерабатывающей промышленности.

6. Выявили степень  воздействия основного загрязнителя  воздушной среды промышленной  зоны (Бетонные заводы и Северная складская зона), автотранспорта на территории и за пределами его границ, наблюдая за пересаженными талломами лишайников, наиболее устойчивого вида Xanthoria parietina. Целью являлось фиксирование признаков: повреждения талломов, содержание пигментов, выживаемость. Наблюдение за трансплантированными талломами подтвердило проведенное нами зонирование: в городе нет участков с чистым воздухом, поскольку в местах экспонирования быстро проявлялись признаки повреждения талломов.