ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНО-ВОДОРОСЛЕВЫЕ ЦЕНОЗЫ АРХИТЕКТУРНЫХ СООРУЖЕНИЙ Г. КРАСНОДАРА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ

Аннотация. В статье представлены материалы по таксономическому, экологическому и фитоценотическому анализу цианобактериально-водорослевых ценозов (ЦВЦ) г. Краснодара и его окрестностей. Зарегистрировано 77 видов цианобактерий и водорослей из 43 родов, объединённых в 25 семейств, 13 порядков, 9 классов и 5 отделов. Выявлены основные экологические группы по отношению к некоторым абиотическим факторам.

Ключевые слова: цианобактериально-водорослевые ценозы, субстрат, убиквисты, аэрофитон, сооружения.

В настоящее время идет мощное и постоянное влияние комплекса абиотических и биотических факторов среды на здания и сооружения городов, где происходят процессы биокоррозии поверхностей архитектурных сооружений − памятников, жилых и промышленных зданий. Важной составляющей этого процесса является формирование цианобактериально-водорослевых ценозов (ЦВЦ).

Особенности процесса формирования ЦВЦ определяются характером субстрата, климатом и уровнем атмосферного загрязнения, причём в последние годы роль этого фактора резко возросла. ЦВЦ разрушают поверхности архитектурных сооружений, что особенно нежелательно для памятников, которые играют важную роль в создании благоприятной эстетической видеосреды в городе [1].

Несмотря на то, что проблемам формирования микробиоценозов на поверхностях архитектурных сооружений посвящено достаточно много литературных данных (Громов, 1963; Сытник, Вассер, 1992; Миркин, Наумов, 1998 и др.), сведения о ЦВЦ остаются фрагментарными. Подобные исследования влияния ЦВЦ на архитектурные сооружения в большинстве городов России и, в частности, г. Краснодаре не проводились, что явилось стимулом для выполнения настоящей работы [4].

Материал и методы

Объектами исследования являются ЦВЦ, располагающиеся на различных архитектурных сооружениях г. Краснодара и его окрестностей. Материалом для работы послужили пробы (соскобы с поверхностей) и фотографии ЦВЦ архитектурных сооружений, полевые дневники, рисунки, карта города, данные метеостанций. Определение видового состава цианобактериальных ценозов проводилось с использованием «Определителя пресноводных водорослей СССР» М.М. Голлербаха (1953) и работы «Почвенные и аэрофильные зелёные водоросли» В.М. Андреевой (1998). Для составления формулы экобиоморф использовали методику М.М. Голлербаха и Э.А. Штины (1969) со следующими обозначениями: жизненные формы — буквенные индексы (Ch — виды убиквисты, находящиеся преимущественно в толще почвы, С — виды, образующие обильную слизь на субстратах, X — одноклеточные сциогелиофиты, гигрофиты, представители желто-зеленых водорослей, В — гелиофиты, галогигрофитные виды, М — сциоксерофитные формы, Сf — виды, представленные микроскопическими гигрофитными формами, среди данных представителей втречаются азотфиксирующие, N — гелиоксерофиты, Pf — азотфиксирующие ксерофиты, P — ксерофиты, H — сциогигрофиты), цифровым индексом отмечается количество видов, представленных той или иной жизненной формой [3].

Результаты и обсуждения

В результате проведения наших исследований (март 2015 – март 2019 года), а так же обработки литературных источников выявлено 77 видов цианобактерий и водорослей из 43 родов, объединённых в 25 семейств, 13 порядков, 9 классов и 5 отделов. Ведущими по числу видов является отдел Суаnоphytа, которые обладают высокой приспособленностью к обитанию в экстремальных условиях. Минимальное число видов (Trachemonas amphora) зафиксировано для представителей отдела Euglenophyta. Доля Cyаnophytа в общем числе видов составляет – 81,8 %, Chlorophytа – 10,39 %, Bаccillаriophytа – 3,9 %, Xanthophyta – 2,6 %, Euglenophyta – 1,31 %.

Рисунок 1. Процентная доля отделов в общем количестве видов

Выявленные на территории г. Краснодара цианеи и водоросли. Это одноклеточные, колониальные и нитчатые организмы, принадлежащие к отделам: Cyаnophytа, Bаcillаriophytа, Xanthophyta, Euglenophyta и Chlorophytа. Именно представители данных таксонов были обнаружены на различных архитектурных сооружениях г. Краснодара, в том числе представители родов: Holopedia, Coelosphaerium, Cylindrospermopsis, Leptolyngbya, Anabaena, Pleurocapsa, Nephrochloris, Pleurochloridella, Melosira, Diatoma, Chamaesiphon, Gloeotrichia, которые часто встречались на памятниках, домах, промышленных зданиях.

Из 9 классов по количеству видов и внутривидовых таксонов доминировали представители Chroococceae (24 видa) и Hormogoneae (36 видов). Класс Ulothrichophyceae содержал 6 видов, Pennatae – 3 вида, Euglenophyceae – 1 вид.

Среди 14 порядков ЦВЦ преобладали представители Oscillаtoriаles, Chroococcаles и Nostocales.

Наиболее богатые видами семейства оказались: Oscillatoriaceae (13 видов), Coccobactreaceae (5 видов), Nostocaceae и Ulothrtichaceae (по 6 видов).

Наибольший вклад в формирование видового разнообразия на поверхности каменистых субстратов г. Краснодара внесли роды Chlorhormidium, Nostoc, Glоeocаpsа, Oscillatoria, Sphaeronostoc.

Отдел Cyanophyta был представлен 32 родами (Tetrapedia, Holopedia, Merismopedia, Coelosphaerium, Aphanothece, Stigonema, Dactyloccopis, Pleurocapsa, Hyella, Gloeocapsa, Microcystis, Oscillatoria, Amorphonostoc, Sphaeronostoс, Chroococcus, Chlorococcum, Cylindrospermopsis, Nostoc, Isocysris, Leptolyngbya, Scytonema, Tolypothrix, Anabаena, Phormidium, Pseudanabena, Synechocystis, Synechococcus, Calothrix, Cloeotrichia, Rhabdoderma, Chamaesiohon). В отделе Chlorophyta обнаружено 5 родов (Ulotrix, Chlorhormidium, Stichococcus, Сhlorella, Chlorosarcinipsis). Отдел Bаcillаriophytа был представлен 3 родами: Melosira, Cyclotella и Diatoma. Отдел Xanthophyta содержал 2 рода (Nephorochloris и Pleurochloridella), отдел Euglenophyta представлен только одним родом Trachelomonas.

Наиболее часто встречаемыми видами оказались Ulotrix tenerinna, Nostoc commune, Nostoc miscorum, Gloeocapsa compacta и Oscillatoria satca.

В результате таксономического анализа цианобактерий и водорослей установлено, что насыщенность семейств и родов видами наиболее высокая у Cyаnophytа.Наиболее высокая насыщенность семейств родами отмечается в отделах Cyаnophytа (32 родa) и Chlorophytа (5 родов).

В отделе Cyanophyta 8 семейств олиготипные: Stigonemataceae (2 вида), Pleurocapsaceae (2 вида), Chroococcaceae (5 видов), Gloeocapsaceae (5 видов), Coccobactreaceae (5 видов), Microcystidaceae (5 видов), Rivulariaceae (2 вида) и Pseudonostocaceae (4 вида), к монотипным относятся 6 семейств: Tetrapediaceae, Anabaenaceae, Merismopediaceae, Coelosphaeriaceae, Holopediaceae, Chamaesiphonсeae, политипных семейств 3: Nostocaceae (6 видов), Scytonemataceae (6 видов) и Oscillatoriaceae (13 видов).

Отдел Chlorophyta представлен 3 семействами: Ulothrichaceae, которое является политипным (6 видов), Chlorosarcinaceae и Chlorellaceae монотипные семейства.

В отделе Bacillariophyta 1 семейство монотипное (Fragillariaceae) и 1 семейство олиготипное (Coscinodiscaceae – 2 вида).

Отдел Xanthophyta представлен 2 семействами, которые являются монотипными – Heterochloridaceae и Pseudochloridellaceae.

В отделе Euglenophyta оказалась минимальная насыщенность семействами и родами, а так же видами: 1 семейство, род и вид. Это говорит о том, что представители данного отдела не характерны для исследуемых местообитаний.

Изучая приуроченность ЦВЦ к субстрату, установлено, что самый богатый видовой состав встречается на бетоне — 26 видов: Coelosphaerium Kuetzingianum, Scytonema Hofmanni и др. Второе место по количеству видов занял мрамор — 16 видов: Holopedia irregularis, Oscillatoria planctonica и др. На известняке зарегестрировано 14 видов — Stigonema minutum, Isocystis messanensis и др., на оштукатуренных стенах нами найдено по 12 видов: Ulotrix variabilis, Мicrocystis Grevillei и др. Наиболее бедный видовой состав зарегистрирован на искуственном камне — 5 видов (Aphanothece stagnina, Gloeocapsa minima и др.). На кирпиче обнаружено 6 видов — Gloeocapsa rupestris, Synechocystis Pevalekki и др.

Исходя из показателей можно сделать вывод о том, что наибольшее количество видов - из отделов Cyanophyta и Chlorophyta, которые разрушают бетонные покрытия, на втором месте оказались сооружения из мрамора.

При изучении ЦВЦ архитектурных сооружений г. Краснодара был проведён их экологический анализ.

По отношению к местообитанию виды цианобактерий и водорослей делятся на 5 групп: виды-убиквисты, аэрофитон, фитоэдафон, бентос и эпилиты.

Как в целом, так и среди представителей различных отделов первое место занимают представители убиквистов (это связанно с высокой приспособленностью этих видов к различным условиям обитания), второе место занимают представители эпилитов, что можно соотнести со сбором проб на каменистых субстратах, на третьем месте оказались представители бентоса (это можно объяснить тем, что архитектурные сооружения периодически омываются дождевой водой и такая влажность послужила благоприятным условиям для развития бентосных форм на стенах зданий), четвёртое место заняла экологическая группа фитоэдафона и последнее место пренадлежит аэрофитону.

Виды-убиквисты (22 видa) в силу своей неприхотливости в условиях окружающей среды встречаются повсеместно. Это такие виды как: Gloeocapsa rupetris, Aphanothece saxicola, Stigonema ocellatum, Isocystis messanensis, Oscillatoria аnnae, Phormidium inundatum, Phormidium sp., Phormidium autumnale, Phormidium breve, Phormidium ambiguum, Pseudanabaena limnetica, Leptolyngbya gracima, Leptolyngbya foveolarum, Scytonema drilosiphon, Scytonema crustaceum, Scytonema coactile, Microcystis aeruginosa, Ulotrix tenerrima, Ulotrix variabilis, Chlorhormidium nitens, Chlorhormidium flaccidum, Chlorhormidium subtile.

Эпилиты (20 видов) поселяются на каменистых субстратах (кирпич, известняк): Coelosphaerium Kuetzingianum, Stigonema minutum, Pleurochloridella vacuolata, Microcystis Grevillei, Nostoc microsporum, Nostoc muscorum, Nostoc sphaericum, Chlorococcum minutus, Chlorococcum sp., Chlorococcum infusionum, Gloeocapsa minima, Sphaeronostoc sphaeroides, Oscillatoria curviceps, Oscillatoria tenuis, Oscillatoria agardhii, Chlorosarcinopsis minor, Synechocystis pevalekki, Calothrix kossinskajae, Scytonema tolypothrichoides, Gloeocapsa cohaerens.

Экологическая группа фитоэдафон типична для верхних слоёв почвы, виды, относящиеcя к этой группе (9 видов): Chroococcus montanus, Chroococcus minor, Amorphonostoc punctiforme, Sphaeronostoc microscopicum, Cylindrospermopsis raciborskii, Oscillatoria ornata, Scytonema hofmanni, Anabaena catenula, Chlorella vulgaris.

К группе аэрофитона относятся цианобактерии и водоросли (7 видов), находящиеся в воздухе (Glоeocapsa magma, Glоeocapsa compacta, Nostoc commune, Microcystis muscicola, Rhabdoderma compositum, Chamaesiphon confervicola, Stichococcus minor).

Некоторые бентосные виды (19 видов) в г. Краснодаре часто встречаются на стенах, периодически омываемых водой из водосточных труб и желобов, они находятся на небольшой выcоте от поверхности земли (10–20 см), а так же на дне фонтанов: Synechocystis aquatillis, Synechococcus elongatus, Dactyloccopis rhaphidiaides, Holopedia irregularis, Merismopedia tenuissima, Tolypothrix tenuis, Oscillatoria planctonica, Pleurocapsa fluviatillis, Huella fontana, Melosira ambigua, Cyclotella stelligera, Nephrochloris incerta, Aphanothece stagnina, Trachelomonas amphora, Diatoma vulgare, Gloeotrichia echinulate, Oscillatoria sancta, Oscillatoria princeps, Tetrapedia gothica.

Формула экобиоморф Ch₁₆C₇M₅Cf₁₆N₃Pf₇P₉H₈X₃B₃ показывает, что в цианобактериальных ценозах архитектурных сооружений г. Краснодара преобладают виды теневыносливые, любящие влагу (Ch и Cf формы).

Влияние типа архитектурного сооружения на видовой состав ЦВЦ имело определенную роль. Так, на общественных зданиях обнаружено 24 вида (Chroococcus montanus, Aphanothece stagnina и др.), на стенах жилых домов – 17 (Nostoc miscorum, Stigonema ocellatum и др.), на памятниках – 16 (Leptolyngbya foveolarum, Chlorhormidium subtile и др.), на стене фонтана – 19 видов (Synechocystis aquatillis, Holopedia irregularis и др.). Промышленные здания обеднены видовым разнообразием – 7 видов: Scytonema Hofmanni, Phormidium ambiguum и др, что связано с их расположением в экологически неблагоприятной зоне (пересечение ул. Новороссийской и ул. Селезнёва).

Фитоценотический анализ ЦВЦ показал, что доминирующими видами в ценозах на архитектурных сооружениях чаще всего выступают Oscillatoria sanctа, Scytonema coactile, Chlorhormidium flaccidum, Ulotrix variabilis, Мicrocystis aeruginosa и др. (таблица 1).

Таблица 1.

Фитоценотическая характеристика и приуроченность некоторых изучаемых видов к субстрату и архитектурным сооружениям.

Итак, нами был составлен видовой список цианобактерий и водорослей, входящих в состав ЦВЦ архитектурных сооружений г. Краснодара и его окрестностей. Выявлены экологические группы в составе ЦВЦ, среди которых преобладают виды убиквисты (22 вида). Главным фактором состава ЦВЦ является характер субстрата, тип архитектурного сооружения и уровень загрязнения окружающей среды.

Результаты исследований показали, что многие архитектурные сооружения (жилые дома, промышленные сооружения и др.) находятся, под воздействием биокоррозии, в неудовлетворительном состоянии, поэтому необходимо принимать срочные меры по их защите и восстановлению.

Список литературы:

1. Андреева В. М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta:Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). СПб., 1998. 351 с.
2. Голлербах М. М., Косинская Е. К., Полянский В. И. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 2. Синезеленые водоросли. М., 1953. 654 с.
3. Голлербах М. М., Штина Э. А. Почвенные водоросли. Л., 1969. 196 с.
4. Громов Б. В. Микрофлора разрушающегося кирпича, штукатурки и мрамора // Вестник Ленинградского университета. Сер.биол. 1963. Вып. 3. 77 с.
5. Миркин Б. М., Наумова Л. Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа, 1998. 413 с.
6. Сытник К. М., Вассер С. П. Современные представления о биологическом разнообразии. М., 1992. 17 с.