СОСТАВЛЕНИЕ  ЛИХЕНОИНДИКАЦИОННОЙ  ШКАЛЫ ДЛЯ  ТЕРРИТОРИИ  Г.  БЕЛГОРОДА

Фатнева  Елена  Алексеевна

к.  г.  н.,  доцент  БУКЭП,  г.  Белгород

Е-mail:  fatnevaea@mail.ru

В  настоящее  время  в  использовании  метода  биоиндикации  при  решении  экологических  проблем  накоплен  большой  положительный  опыт.  Метод  широко  применяется  для  оценки  состояния  и  мониторинга  как  в  природных,  так  и  в  нарушенных,  в  том  числе  техногенных  экосистемах. 

Современный  этап  развития  биоиндикационных  исследований  в  основном  связан  с  поисками  удобных  видов-индикаторов.  При  этом  универсальными  и  очень  чувствительными  индикаторами  состояния  среды,  адекватно  реагирующими  на  все  ее  изменения,  являются  лишайники.  С  их  помощью  можно  проводить  не  только  качественную,  но  и  количественную  оценку  происходящих  в  экосистемах  процессов.  Лишайники,  обладая  высокой  чувствительностью  ко  многим  известным  загрязнителям,  являются  признанными  индикаторами  состояния  воздушной  среды.  Каждый  вид  предъявляет  определенные  требования  к  среде  обитания,  тем  самым,  являясь  индикатором  специфической  комбинации  факторов.  Гибель  организмов  указывает  на  изменение  факторов  среды.  Жизненное  состояние  лихенобиоты  во  многом  зависит  от  концентрации  загрязняющих  веществ  в  воздухе  [1,  с.  303]. 

Состояние  атмосферного  воздуха  в  регионе  в  основном  определяют  выбросы  SO₂  и  NO_x.  Решение  экологических  проблем  воздействия  SO₂  и  NO_x  требует  проведения  детальных  исследований  по  инвентаризации  уровня  их  содержания  в  лишайниках.  Однако,  отличить  результаты  воздействия  на  лишайники,  например,  SO₂  и  NO_x  от  результатов  воздействия  тяжелых  металлов  сложно  [2,  с.  152].  Прежде,  чем  проводить  эксперимент  в  полевых  условиях,  необходимо  четко  представлять  и  знать  ответную  реакцию  на  воздействие  определенного  загрязняющего  вещества.  Кроме  того,  это  помогает  выяснить,  какие  именно  виды  лишайников  являются  индикаторами  данных  поллютантов.  Таким  образом,  целью  исследования  являлось  выявление  среди  эпифитных  лишайников  региональных  видов-индикаторов,  которые  в  наибольшей  степени  могут  характеризовать  загрязненность  воздуха  SO₂  и  NO_x.

Материалом  для  исследования  послужили  эпифитные  лишайники  (12  видов,  наиболее  распространенных  на  территории  г.  Белгорода),  срезанные  вместе  с  ветками  или  кусочками  коры  на  условно  чистой  в  экологическом  отношении  территории.  Экземпляры  полученных  видов  пронумеровали  и  поместили  в  чашки  Петри.  Образцы  загружали  в  эксикаторы  с  1  %  раствором  бисульфита  натрия  и  с  20  %  раствором  азотной  кислоты,  где  моделировали  выбросы  токсикантов,  преобладающих  в  той  или  иной  функциональной  зоне  города.  Контролем  служила  группа  лишайников,  которая  не  подвергалась  воздействию  токсикантов.

Все  видимые  изменения  протоколировали  по  дням.  Затем  образцы  вынимали  из  эксикатора  и  тщательно  исследовали.  Жизненное  состояние  лишайников  оценивали  по  шкале  И.  Ф.  Скириной  с  нашими  уточнениями  [3,  с.  258]. 

Данные  о  повреждениях  выражали  количественно:  число  поврежденных  талломов,  степень  повреждения,  число  повреждения  на  единицу  поверхности,  а  также  с  помощью  зависимости  повреждения  от  времени  и  дозы  загрязняющего  вещества. 

Для  расчета  ЛД₅₀  (средней  эффективной  дозы)  использовали  метод  Кербера,  не  требующий  графического  изображения  кривой.  Для  этого  использовали  непосредственно  результаты  эксперимента.  Было  испытано  5  доз,  включая,  с  одной  стороны,  дозу  не  вызывающую  эффекта  ни  у  одного  из  организмов  в  группе,  и  с  другой  стороны  дозу,  вызывающую  эффект  у  всех.  Определение  ЛД₅₀  производилось  по  формуле:

ЛД₅₀  =  ЛД₁₀₀  –  åzd/m,

где  ЛД₁₀₀  –  доза  изучаемого  вещества,  которая  вызывала  учитываемый  эффект  у  всей  группы  организмов;  d  –  интервал  между  двумя  смежными  дозами;  z  –  среднее  арифметическое  из  числа  образцов,  у  которых  наблюдалась  учитываемая  реакция  под  влиянием  каждых  двух  смежных  доз;  m  –  число  образцов  в  каждой  группе. 

Изменение  рН-значений  в  пробах  воды  и  субстрата  показывают,  что  диоксид  серы  и  оксиды  азота  растворяются  в  образцах  с  образованием  кислот.  Эти  поллютанты  ослабляют  и  поражают  лишайники,  как  на  поверхности,  так  и  через  окисление  субстрата  со  всеми  отсюда  вытекающими  последствиями.  Внешне  лишайники  из  серо-зеленых  становятся  светло-коричневыми.  Коровый  слой  покрывается  восковым  веществом,  отсутствуют  соредии. 

При  микроскопическом  анализе  слоевищ  найден  хлороз  и  некроз,  во  внутреннем  слое  отмечена  гибель  и  плазмолиз  водорослевых  клеток.  Ультраструктурные  изменения  водорослевого  компонента  лишайников  в  условиях  загрязнения  являются  одним  из  наиболее  чувствительных  показателей  поражения  лишайников  токсикантами.  Следствием  этого  является  уменьшение  поглощения  CO₂  фотобионтом  лишайников.  Дыхание  менее  чувствительно  к  поллютантам,  чем  фотосинтез.  В  связи  с  этим,  поскольку  выделяемая  часть  диоксида  углерода  образуется  за  счет  дыхания  грибного  компонента,  микобионт  в  меньшей  степени  поражается  загрязнителями.  Скорость  фотосинтеза  лишайников  значительно  ниже,  чем  у  листьев  растений.  Поэтому  наблюдается  «голодание»  микобионта  и,  в  общем,  низкая  скорость  роста  лишайников.  При  высоких  концентрациях  SO₂  и  NO_x,  в  связи  с  изменениями  в  функционировании  водорослевого  компонента  и  более  низкой  скоростью  фотосинтеза,  происходит  гибель  лишайниковых  талломов. 

Характерной  биохимической  реакцией  лишайников,  происходящей  под  воздействием  поллютантов,  является  деградация  хлорофилла  (вследствие  этого  –  повышение  концентрации  феофитина)  и  снижение  интенсивности  его  синтеза.  Индикатором  крайней  степени  повреждения  таллома  служит  появление  желтых  и  коричневых  некротических  пятен  в  местах  локализации  фотобионта.

Обработка  материала  показала,  что  большинство  видов  эпифитных  лишайников  погибает  в  случае  превышения  концентраций  SO₂  0,1  мг/м³  и  NO_x  0,7  мг/м³  (табл.  1). 

Таблица  1.  ПДК  SO2  и  NOx  для  эпифитных  лишайников  г.  Белгорода,

полученные  в  лабораторных  условиях

В  контроле,  при  отсутствии  загрязнения,  большинство  лишайников  ярко  окрашены.  По  мере  увеличения  концентрации  SO₂  и  NO_x  цвет  лишайников  тускнеет,  в  нем  появляются  серые,  коричневые  или  фиолетовые  тона.  Исключение  составляют  талломы  Xantoria  parientina,  которые  при  небольших  концентрациях  NO_x  становятся  ярче.  При  максимальных  концентрациях  у  листоватых  лишайников  по  краям  лопастей  появляются  каемки  беловатого  налета  и  слоевища  имеют  более  плотную  структуру  плодовых  тел.  Вместо  округлой  они  приобретают  форму  полумесяца,  т.к.  центральные  части  отмирают  и  уже  не  восстанавливаются.  Заметно  снижается  скорость  роста  лишайников,  особенно  кустистых. 

Результаты,  приведенные  выше,  показывают,  что  на  лишайники  губительно  действуют  такие  соединения  как  SO₂  и  NO_x,  которые  увеличивают  кислотность  воздушной  и  водной  сред  и  ускоряют  окислительные  процессы.  Благодаря  этому  лишайники  являются  хорошими  химическими  сенсорами,  некоторые  из  которых  реагируют  на  присутствие  этих  токсикантов  даже  в  ничтожно  малых  количествах. 

Роль  NO₂  и  NO  как  фитотоксикантов  неясна.  По-видимому,  только  очень  высокие  концентрации,  выше  обычно  встречающихся  в  нашем  регионе,  могут  вызывать  повреждения  у  лишайников. 

Таким  образом,  нами  установлено,  что  видами  наиболее  восприимчивыми  к  воздействию  SO₂  являются  Evernia  prunastri  и  Hypogymnia  physodes.  Они  могут  служить  прекрасными  индикаторами  даже  низких  концентраций  SO₂.  Токситолерантными  индикаторными  видами  по  отношению  к  SO₂  являются  лишайники  видов  Lecanora  varia  и  Xantoria  parientina.  Они  выдерживают  концентрацию  SO₂  более  0,1  мг/м³  и  могут  быть  использованы  в  качестве  индикаторов  тяжелых  металлов.

Список  литературы:

1.Андерсон  Ф.  К.,  Трешоу  М.  Реакция  лишайников  на  атмосферное  загрязнение  //  Загрязнение  воздуха  и  жизнь  растений.  -  Л.:  Гидрометеоиздат,  1988.  -  C.  295  -  326.

2.Инсарова  И.  Д.,  Инсаров  Г.  Э.  Сравнительные  оценки  чувствительности  эпифитных  лишайников  различных  видов  к  загрязнению  воздуха  //  Проблемы  экологического  мониторинга  и  моделирования  экосистем.  -  Л.:  Гидрометеоиздат,  1989.  -  Т.  12.  -  C.  113  -  175.

3.Удянская  Е.  А.  Геоэкологическое  состояние  городской  среды:  диагностика  и  организация  мониторинга:  Автореф.  дисс.  …  к.  г.  н.  Белгород,  2003.  –  24  с.