Мхи индикаторы. Мох природный индикатор загрязнений. II.1. Заложение пробных площадок

Мониторинг за уровнем загрязнения окружающей среды – это то, за чем беспрестанно наблюдают ученые, множество технических приборов фиксируют в атмосферу и за прочими не слишком позитивными вещами, которые негативно сказываются на этой самой окружающей среде. Но, вот, что интересно ученый нашел недорогой способ, позволяющий узнавать о происходящих в природе изменениях, и он не имеет ничего общего с нано-технологиями. Этот метод растет прямо на скалах и деревьях и – это мох!

Мох - естественный биоиндикатор, который реагирует на загрязнения или, например, засуху, в зависимости от того, что происходит вокруг он меняет форму и плотность, а может и полностью исчезнуть. Мох поглощает воду и питательные вещества там, где он произрастает, и это может быть хорошим показателем изменений в экосистемах. Наблюдая за этими изменениями в естественной среде (или даже в определенных заданных человеком условиях), ученые могут установить уровень загрязнения воздуха, который в свою очередь может нанести вред здоровью людей.
К таким выводам пришел японский ученый Йошитакой Оиши, он провел исследование в городе Хатиодзи на северо-западе Токио, здесь была долгое время засуха, а также в этом районе мох показал высокие азотные загрязнения, что в свою очередь вызвало обеспокоенность у исследователя.
Конечно, это исследование проводилось исключительно в Японии и местным ученым, но только задумайтесь какой огромный потенциал у этого метода! Мох растет не только, например, в лесу, но также и в городских парках и его можно встретить даже на отдельных деревьях в центрах мегаполисов. Каждый год 88 процентов городских жителей подвергаются серьезной опасности –уровень загрязнения воздуха год от года только увеличивается, в разы превышая рекомендации по качеству воздуха Всемирной организации здравоохранения. Сегодня самые большие выбросы в атмосферу происходят в Юго-Восточной Азии, на восточном Средиземноморье, в странах Латинской Америки и Африки. Мох может быть экономичным методом мониторинга, позволяющим узнать насколько все плохо в этих странах.
«Мох - это распространенное растение во всех странах мира, поэтому этот метод мониторинга может быть использован во многих городах… у мха есть большой потенциал для того, чтобы быть биоиндикаторами», - сказал Оиши Фонду Thomson Reuters.
Действительно, мох не только может быть биоиндикатором, но также и хорошим очистителем от различных загрязнений.
Конечно, японский ученый не сделал какого-то шокирующего открытия, а скорее еще раз подтвердил эффективность такого метода. Брюссельская компания Green City Solutions устанавливает подобие мобильных стен, на которых растет мох – в центре городов, такие стены действуют как небольшие переносные поглотители

Среди многообразия растений существуют такие, которые называют растениями-индикаторами. Для них присуща четко выраженная адаптация к определенным условиям окружающей среды. То есть эти растения предпочитают те или иные типы почв и условия существования. Например, одни чаще растут на кислых почвах, другие - на глинистых, третьи предпочитают известняки или тенистые места. Кроме того, растения могут многое рассказать и о плодородности почвы.
Так, на почвах, содержащих много азота, часто встречаются крапива двудомная, купырь, лебеда, лютик едкий. Повышенное количество азота придает этим растениям интенсивно-зеленый цвет. В то же время морковь дикая и очиток предпочитают почвы с небольшим количеством азота. У этих растений соответственно бледно-зеленый цвет листьев.

Почвы с высоким содержанием кальция предпочитают многие виды бобовых, ольха. Эти растения еще называют кальцефилами. Бобовые, кстати, могут извлекать кальций из глубоких слоев почвы, а потом обогащать им верхние слои.

Нейтральные почвы по душе ромашке непахучей, редьке полевой, клеверу, вьюнку полевому, мать-и-мачехе, пырею ползучему, пастушьей сумке, крапиве, лебеде, мокрецу. На таких почвах можно сажать фактически все культурные растения.

Кислые почвы подходят для хвоща полевого, черники, мяты полевой, щавеля дикого, подорожника, фиалки трехцветной, клюквы, брусники. Из культурных растений на них могут расти люпин, ревень, гортензия, рябина, хрен и некоторые другие. А бобовые слишком кислые не выносят.
На слабокислой почве отлично растут клевер, папоротники, пырей, мать-и-мачеха, ромашка, одуванчик. Из культурных растений это картофель, петрушка, крыжовник, смородина, облепиха, арбузы, тыквы, кабачки, розы, нарциссы, пионы, колокольчики, васильки и другие. Кислотность почв можно понизить путем внесения извести.

На известняках хорошо растут люцерна, мать-и-мачеха, прострел, лютик.
Щелочные почвы предпочитают фиалка полевая, мак самосейка, вьюнок, люцерна посевная, горчица полевая, злаковые. Из культурных растений на таких почвах можно высаживать кукурузу, злаки, мак, ломонос. На щелочных часто наблюдается хлороз растений, то есть сказывается дефицит железа.
Соленые почвы любит лебеда. Заболоченные - мята полевая, хвощ полевой, мать-и-мачеха. Сухие - полынь, ромашка, цикорий обыкновенный. Плотные - лютик ползучий, подорожник большой, пырей ползучий, ромашка душистая. Глинистые и суглинистые - одуванчик, мята, хвощ.
Плодородные почвы предпочитают чистотел, сныть, малина, крапива, кислица. Малоплодородные - брусника, клюква, торфяные мхи, лишайники, щавель малый, толокнянка, пастушья сумка.
Близкое расположение грунтовых вод предпочитают ива, дуб, ольха серая, щавель, наперстянка, болиголов, мать-и-мачеха. А яблони и вишни на таких местах растут плохо.

Всем известно, что благодаря растениям мы получаем чистый воздух. Но и тут есть свои рекордсмены. Так, растения с опушенными листьями, такие как клен серебристый, очищают воздух от пыли. Черный и бальзамический тополь, ива белая, вяз гладкий активно поглощают серный газ. Угарный - ольха, бирючина, ель, осина. Свинец - липа сердцевидная, тополь черный, каштан конский.

В последнее время были научно обоснованы связи между определенными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. К примеру, в Австрии и в Китае с помощью растений, предпочитающих почвы с большим содержанием меди, открыли залежи медной руды, а в Америке с помощью растений нашли месторождения серебра. Обитатель пустынь акантофиллиум - колючка, на которую никто не обращал внимания, попадая на землю, богатую серой, распускает не розовые цветы, а белые; там же, где в земле есть цинк, листья растения приобретают желтоватый оттенок.
Некоторые цветы помогают геологам находить месторождения цинка. На его повышенное содержание в почве указывают фиалки и анютины глазки. Именно на таких землях у этих растений встречаются самые крупные цветки. Кстати, фиалка помогла геологам найти самое крупное цинковое месторождение в Западной Европе. На почвах, богатых известью, растут адонисы, лилии-саранки; а на содержание в почве никеля и кобальта указывает сон-трава. Если пышным цветком расцвел качим (растение из семейства гвоздик), то где-то поблизости есть медь.

Нередко по уродливому развитию некоторых растений можно узнать о присутствии в почве многих полезных ископаемых. К примеру, на почвах с обычным содержанием бора такие растения, как полынь, прутняк, солянка, растут высокими, а на почвах с повышенным содержанием этого элемента эти растения становятся карликовыми. Измененная форма лепестков мака указывает на то, что под землей находятся залежи свинца и цинка, а цветки штокрозы с ненормально рассеченными узкими лепестками - на месторождения меди или молибдена. Поможет отыскать воду и определит, пресная она или соленая, солодка - крупное растение с темной зеленью и с красно-фиолетовыми кистями цветов. Если растение цветет пышно - вода пресная, если слабо и на листьях появляется светлый налет - вода соленая.
Возникла даже наука - "индикационная геоботаника", изучающая растения, чутко реагирующие на изменения условий окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр.
Вулканологи утверждают, что примулы способны предсказать извержение вулканов. К примеру, на острове Ява в горах Пангранто, королевская примула расцветает только накануне вулканического извержения. Биологи объясняют эту пророческую способность цветка эффектом воздействия ультразвука на его капилляры, в которых ультразвуковые колебания ускоряют движение жидкостей. Вероятно, тем самым в тканях растения ускоряются процессы обмена веществ, и оно расцветает.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ (биоиндикаторы) - организмы, реагирующие на изменения окружающей среды своим присутствием или отсутствием, изменением внешнего вида, химического состава, поведения. При экологическом мониторинге загрязнений использование биологических индикаторов часто дает более ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами, так как биологические индикаторы реагируют сразу на весь комплекс загрязнений. Кроме того, обладая «памятью», билогические индикаторы своими реакциями отражают загрязнения за длительный период. На листьях деревьев при загрязнении атмосферы появляются некрозы (отмирающие участки). По присутствию некоторых устойчивых к загрязнению видов и отсутствию неустойчивых видов (например, лишайников) определяется уровень загрязнения атмосферы городов.

При использовании биологических индикаторов важную роль играет способность некоторых видов аккумулировать загрязняющие вещества. Последствия аварии на Чернобыльской АЭС были зафиксированы в Швеции при анализе лишайников. Сигнализировать о повышенном содержании бария и стронция в окружающей среде могут береза и осина неестественно зеленым цветом листьев. Аналогично в ареале рассеяния урана вокруг месторождений лепестки иван-чая становятся белыми (в норме - розовые), у голубики темно-синие плоды приобретают белый цвет и т. д.

Для выявления разных загрязняющих веществ используются разные виды биологических индикаторов: для общего загрязнения - лишайники и мхи, для загрязнения тяжелыми металлами - слива и фасоль, диоксидом серы - ель и люцерна, аммиаком - подсолнечник, сероводородом - шпинат и горох, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) - недотрога и др. Используются и так называемые «живые приборы» - растения-индикаторы, высаженные на грядках, помещенные в вегетационные сосуды или в специальных коробочках (в последнем случае используют мхи, коробочки с которыми называются бриометрами).
«Живые приборы» устанавливают в наиболее загрязненных частях города. При оценке загрязнения водных экосистем в качестве биологических индикаторов могут использоваться высшие растения или микроскопические водоросли, организмы зоопланктона и зообентоса. В средней полосе России в водоемах при загрязнении воды разрастаются роголистник, рдест плавающий, ряски, а в чистой воде - водокрас лягушачий и сальвиния. С помощью биологических индикаторов можно оценивать засоление почвы, интенсивность выпаса, изменение режима увлажнения и т. д. В этом случае как биологический индикатор чаще всего используется весь состав фитоценоза. Каждый вид растений имеет определенные пределы распространения (толерантности) по каждому фактору среды, и потому сам факт их совместного произрастания позволяет достаточно полно оценивать экологические факторы.

Возможности оценки среды по растительности изучаются специальным разделом ботаники - индикационной геоботаникой. Ее основной метод - использование экологических шкал, т. е. специальных таблиц, в которых для каждого вида указаны пределы его распространения по факторам увлажнения, богатства почвы, засоления, выпаса и т. д. В России экологические шкалы были составлены Л. Г. Раменским. Широкое распространение получило использование деревьев как биологических индикаторов изменения климата и уровня загрязнения окружающей среды. Учитывается толщина годичных колец: в годы, когда выпадало мало осадков или в атмосфере повышалась концентрация загрязняющих веществ, образовывались узкие кольца. Таким образом, на спиле ствола можно видеть отражение динамики экологических условий.

Экспериментально показано, что листостебельные мхи могут быть использованы в качестве биоиндикаторов загрязнения окружающей среды нефтепродуктами.

листостебельные мхи

нефтяное загрязнение

биоиндикация

1. Гусев А.П., Соколов А.С. Информационно-аналитическая система для оценки антропогенной нарушенности лесных ландшафтов // Вестник Томского государственного университета. – 2008. – № 309. – С. 176–180.

2. Железнова Г.В., Шубина Т.П. Мхи естественных среднетаежных растительных сообществ Южной части Республики Коми // Теоретическая и прикладная экология. – 2010. – № 4. – С. 76–83.

3. К организации комплексного мониторинга состояния природной среды в районе падения отделяющихся частей ракет-носителей на территории Северного Урала / И.А. Кузнецова, И.Н. Коркина, И.В. Ставишенко, Л.В. Черная, М.Я. Чеботина, С.Б. Холостов // Известия Коми научного центра Уральского отделения РАН. – 2012. – № 2(10) . – С. 57–67.

4. Серебрякова Н.Н. Влияние ксенобиотиков на физиологию и биохимию листостебельных мхов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2007. – № 12. – С. 71–75.

Развитие фундаментальных исследований, связанных с устойчивостью и изменением природных биоценозов под воздействием различных антропогенных факторов, в том числе - ракетно-космической деятельности, не теряет своей актуальности. Необходимость прогноза изменений среды и вызванных ими последствий возрастает пропорционально возрастающему воздействию на естественные природные комплексы. Столь же актуален и поиск путей предотвращения негативных последствий. Однако решить эти вопросы возможно лишь при определении самого факта наличия воздействия и его степени. Настоящее исследование посвящено изучению способности мхов к насыщению нефтепродуктами и возможности использования их в качестве биоиндикаторов при оценке антропогенного воздействия, в частности - нефтяного загрязнения на территории района падения отделяющихся частей ракет-носителей «Союз» (топливо - авиационный керосин) при выведении космических аппаратов на солнечно-синхронную орбиту с космодрома Байконур.

Территория проведения исследований находится на границе Свердловской и Пермской областей, координаты центра района падения (РП) - 60° 00’ с.ш.; 58° 54’ в.д., площадь - 2206,4 км2. За период эксплуатации территории в качестве района падения состоялось 6 пусков ракет-носителей (РН): в декабре 2006, ноябре и декабре 2007, сентябре 2009, июле и сентябре 2012 годов. Фрагменты отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧ РН) обнаружены на г. Ольвинский Камень (N 59º 57’, E 59º 12’), на восточном склоне г. Сенной Камень (N 59º 59’, E 59º 06’) и в верховьях р. Улс (N 59º 59’, E 58º 59’). При осуществлении пусков ракет-носителей предусмотрено экологическое сопровождение приема фрагментов ОЧ РН, заключающееся в оценке содержания нефтепродуктов до и после падения ОЧ РН в основных депонирующих средах (почва, снег, вода водных объектов). Результаты этих работ не выявили каких-либо изменений состояния природной среды после пуска РН, как при визуальной оценке, так и при оценке загрязнения ракетно-космическим топливом. Результаты фонового мониторинга содержания нефтепродуктов в депонирующих средах подтвердили данное заключение . Те же результаты получены и при сопровождении пусков 2012 года: различий в содержании нефтепродуктов в допусковых и послепусковых пробах воды и почвы не обнаружено.

В 2011-2012 годах проведены исследования возможности использования зеленых листостебельных мхов в качестве биондикаторов при контроле состояния природной среды и оперативной оценки происходящих изменений при аэрогенном загрязнении нефтепродуктами. Экспериментально установлена их способность к накоплению нефтепродуктов при атмосферном загрязнении.

Широкое распространение, морфологические и физиологические свойства мхов, их способность переносить неблагоприятные условия среды и высокая чувствительность к экотоксикантам позволяют использовать эти растения в качестве биоиндикаторов . Мох «принимает» все микропримеси из атмосферы, удерживая и накапливая их в течение всего времени жизни . Несмотря на то, что за 3-5 лет зеленая (фотосинтезирующая) часть мха полностью обновляется, сам мох живет намного дольше. Мхи не имеют корневой системы, и, следовательно, вклад других источников, кроме атмосферных выпадений, в большинстве случаев органичен. Применяя современные методы химического анализа можно установить элементный состав атмосферных выпадений в месте сбора и количественно определить концентрацию того или иного химического вещества, накопленного мхом за определенный период времени. Использование мхов в качестве индикаторов атмосферного загрязнения имеет существенные преимущества перед традиционными методами, поскольку сбор образцов несложен, не требует дорогостоящей аппаратуры как для пробоотбора воздуха и осадков; процесс сбора, транспортировка и хранение мха менее трудоемок.

Чаще всего для биоиндикации рекомендуют использовать эпифитные мхи, произрастающие на коре деревьев и практически не связанные с почвой (на них практически не сказывается гетерогенный состав почв). Однако, при контроле загрязнения природной среды продуктами ракетно-космической деятельности, в равной степени воздействующей на все компоненты природного комплекса, названная особенность напочвенных мхов не мешает решению поставленной задачи.

Материал и методы исследования

В 2011-2012 гг. проведены экспериментальные исследования адсорбционной способности зеленых листостебельных мхов к накоплению нефтепродуктов. Образцы для исследований отобраны в основных мониторинговых точках района падения ОЧ РН, поскольку сразу же предполагалось использовать полученные значения как фоновые при дальнейших исследованиях в ходе экологического сопровождения пусков ракет-носителей. Места отбора образцов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Для химического анализа отбирались пробы листостебельных мхов семейства Polytrichaceae (политриховые). При определении содержания нефтепродуктов, пробы мха экстрагировали гексаном, концентрацию нефтепродукта в экстракте определяли на приборе «Флюорат-02» по методике ПНД Ф 16.1:2.21-98 (Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв, грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «Флюорат-02»). Отдельно определили влажность мха и проводили пересчет концентраций нефтепродуктов на сухое вещество пробы.

Эксперимент по насыщению мха керосином проводили статическим методом. В герметичный контейнер помещали навеску керосина. После ее испарения определяли его содержание в паровой фазе, затем в контейнер с пробой керосина вносили навеску пробы мха. Поскольку допускалось, что отмершие части растений и живые могут по-разному адсорбировать нефтепродукты, в первый год работы пробы по этому признаку были разделены, и отмершие и живые части анализировались раздельно. После выдержки в течение 5 суток определяли содержание керосина в пробах мха. Коэффициент разделения вычисляли как отношение концентрации керосина в пробе мха к остаточной концентрации керосина в паровой фазе.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 2 представлены полученные значения содержания нефтепродуктов в сухих пробах мха: от 0,008 до 0,056 мг/кг сухой пробы (в среднем - 0,028 мг/кг) при влажности 23-56 %.

Учитывая, что пробы для определения содержания нефтепродуктов отбирались в периоды, не связанные с эксплуатацией территории в ракетно-космической деятельности (т.е. - вне пусков ракет-носителей), на территории, не подверженной антропогенному воздействию, полученные значения могут быть расценены при дальнейших исследованиях как фоновые.

Таблица 2

Результаты фонового мониторинга состояния листостебельных мхов в районе падения ОЧ РН

В 2011 году начато исследование адсорбционной способности мхов, и прежде всего проведен анализ способности к насыщению нефтепродуктами живых зеленых и отмерших частей мха. Обнаруженные различия незначительны и незакономерны (табл. 3), что позволяет ими пренебречь и в дальнейшем использовать в качестве анализируемой пробы образец мха целиком (без разделения на живые и отмершие части).

Таблица 3

Результаты экспериментального исследования по насыщению листостебельных мхов парами керосина

Полученные результаты убедительно подтверждают возможность использования листостебельных мхов в качестве организмов-биоиндикаторов при оперативной оценке атмосферного загрязнения природной среды нефтепродуктами. Тот факт, что живые зеленые и отмершие части мха в равной степени реагируют на насыщение парами керосина, существенно облегчает работу при использовании мхов в ведении комплексного экологического состояния природной среды.

Заключение

В результате проведенных экспериментальных исследований получены фоновые значения уровня содержания нефтепродуктов в листостебельных мхах, широко распространенных на территории Северного Урала, и в том числе - в районе падения отделяющихся частей ракет-носителей. В среднем в тканях мхов в естественной среде содержится 0,028 мг/кг сухой массы при влажности 23-56 %. Установлена высокая адсорбционная способность зеленых мхов: при пятидневной выдержке в парах керосина содержание нефтепродуктов в пробах мха возрастает на порядок. Полученные результаты подтверждают возможность использования листостебельных мхов в качестве биоиндикаторов как минимум при оценке атмосферного загрязнения нефтепродуктами. Определение фоновых значений позволяет рекомендовать использование этого объекта при экологическом сопровождении предстоящих пусков ракет-носителей как на территории Свердловской области, так и во всех иных районах падения ОЧРН, расположенных в лесной и горно-лесной зоне.

Работа выполнена по проекту ориентированных фундаментальных исследований в рамках соглашений о сотрудничестве УрО РАН с государственными корпорациями, научно-производственными объединениями № 12 -4-006-КА.

Библиографическая ссылка

Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название происходит от греческого (лат. Lichen) и переводится как бородавка, что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.

За неблагозвучным названием этих растений скрывается удивительный по своеобразию мир.

Как организмы лишайники были известны ученым и в народе задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст (371 – 286 до н. э.) «отец ботаники», дал описание двух лишайников – уснеи (Usnea) и рочеллы (Rocella. Постепенно количество известных видов лишайников возрастало. В XVII веке было известно только 28 видов. Французский врач и ботаник Жозеф Питтон де Турнефор в своей системе выделил лишайники в отдельную группу в составе мхов. Хотя к 1753 году было известно свыше 170 видов, Карл Линней описал только 80, охарактеризовав их как «скудное крестьянство растительности», и включил вместе с печёночниками в состав «наземных водорослей».

Но началом лихенологии (науки о лишайниках - 1803 год) по праву считается Эрик Ахариус, ученик Карла Линнея. Он выделил лишайники в самостоятельную группу и впервые систематизировал 906 описанных на то время видов.

Первым на симбиотическую природу в 1866 году указал врач и миколог Антон де Барии, а в 1869 г ввёл термин «симбиоз». В 1869 году ботаник Симон Швенденер распространил эти представления на все виды. В том же году русские ботаники Андрей Сергеевич Фаминцын и Осип Васильевич Баранецкий обнаружили, что зеленые клетки в лишайнике - одноклеточные водоросли. Эти открытия были восприняты современниками как «удивительнейшие», так как до конца 60 – х годов 19 века исследователи считали их обычными растениями, а видимые под микроскопом зелёные клетки внутри слоевища – фотосинтезирующей тканью.

Многие исследователи пытались искусственно получить лишайник из различных клеток водорослей и грибов, но это удалось только в 1980 году В. Ахмаджяну и Х. Хеккалю. Американские ученые сумели «соединить» водоросль и гриб, выращенный из споры.

Во всех остальных случаях опыты прекращались на середине. Нашли по источникам и уникальный случай взаимодействия водоросли и гриба. На основании проведенных в лаборатории опытах, американские ученые предположили, что бурая водоросль Аскофиллум узловатый (A. nodosum) имеет облигатную потребность в грибе Mycosphaerella ascophylli и их симбиоз можно охарактеризовать как лишайниковый, но в отличие от традиционных лишайников в данном симбиозе наблюдается преобладание водоросли, а не гриба. Это означает лишь то, что взаимоотношения этих организмов разнообразнее и сложнее.

Сейчас насчитывается около 25 тыс. видов лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов.

Облик этих растений причудлив и разнообразен. Известны палочковидные, кустистые, листоватые, плёнчатые, клубкообразные, «голые» и густо покрытые чешуйками (филлокдадиями) лишайники, имеющие слоевище в виде булавы и плёнки, бороды и даже «многоэтажных» башен.

В зависимости от внешнего облика различают три основных морфологических типа: накипные, листоватые и кустистые лишайники. В природе лишайники занимают несколько экологических ниш: эпилитные, эпифитные, эпиксильные, напочвенные и водные.

Эпилиты очень многочисленны, это растения, произрастающие на голых камнях и скалах. Сюда относятся из накипных лишайников представители родов аспицилия, леканора, лецидея, ризокарпон; из листоватых - дерматокарпон, коллема, пармелия, фисция.

Эпифиты обживают ветви и стволы деревьев и кустарники. К эпифитам принадлежат накипные лишайники графис, леканора, псора; листоватые - коллема, лептогиум, пармелия, фисция; кустистые - кладония и уснея.

Эпиксилы сравнительно немногочисленны, к ним принадлежат растения, заселяющие мертвую, гниющую древесину, а также старые деревянные постройки. Среди накипных эпиксилов известны растения из родов леканора и псора; среди листоватых - пармелия и фисция; среди кустистых - кладония и уснея. Напочвенные лишайники, заселяющие также моховой «ковер», относятся к родам лецидея (накипные), кладония, уснея (кустистые), цетрария, пельтигера, солорина, (листоватые). Собственно водным лишайником является лишь американская гидротирия жилковатая. Все остальные лишайники приспособились выдерживать затопление, но не переселяются в воду окончательно. Это дерматокарпон речной, лецидея беловато-голубоватая, ризокарпон темный и др.

Внешнее строение

Лишайники - это симбиотические организмы, тело которых (таллом), образованно соединением грибных клеток (микобионт) и водорослевых и/или цианобактериальных (фотобионт) клеток во внешне кажущемся однородным организме.

Внутреннее строение этих организмов также неодинаково. Наиболее примитивно устроены некоторые накипные лишайники. Клетки водорослей у них равномерно распределены между нитями гриба (гифами) по всему слоевищу. Такие лишайники называются гомеомерными.

Талломы более высоко организованных лишайников имеют несколько слоёв клеток, каждый из которых выполняет определённую функцию. Такие лишайники называются гетеромерными.

Снаружи находится защитный коровой слой, состоящий из плотного сплетения грибных гиф и окрашенный в различные цвета.

(от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного).

Этот поверхностный слой из плотно переплетенных гиф, позволяющий лишайникам быстро впитывать окружающую влагу в сырую погоду и так же быстро высыхать, что спасает их клетки от перегрева и переохлаждения.

Под верхним коровым слоем расположена зона водорослей. Водорослевые клетки окружены тонкими грибными гифами. Ниже расположена сердцевина. Это самый толстый слой таллома. Бесцветные грибные гифы сердцевины лежат рыхло, между ними остаётся воздушное пространство. Это и обеспечивает свободный доступ внутрь слоевища углекислого газа и кислорода, которые необходимы лишайнику для фотосинтеза и дыхания. Снизу таллом защищён нижним коровым слоем.

Таллом накипных лишайников - это корочка «накипь», нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на оголённой почве, на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипной лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен.

Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

Кустистые имеют более сложное строение. Таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал. На субстрате они прикрепляются только у своего основания.

К субстрату лишайники прикрепляются особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома, - ризоидами (если выросты сформированы только гифами нижней коры), или ризинами (если эти выросты включают в себя также сердцевинные гифы).

На поверхности слоевища располагаются круглые диски с узкой выемкой, напоминающие маленькие блюдца. Это апотеции, внутри которых созревают споры. Они или едва различимы, или хорошо видны, ярко окрашены и украшают тело лишайника.

Апотеции лишайника Parmelia sulcata, на поверхности видны соредии.

У некоторых лишайников на слоевище или внутри него располагаются особые образования – цефалодии, представляющие собой ассоциацию гриба и цианобактерии. Само слоевище обычно содержит зелёную водоросль. Лишайники могут быть двух и трёх компонентными.

Лишайники, состоящие из гриба одного вида и цианобактерии (сине-зелёной водоросли) (цианолишайник, например, Peltigera horizontalis) или водоросли (фиколишайник, например, Cetraria islandica) одного вида, называют двухкомпонентными; лишайники, состоящие из гриба одного вида, и двух видов фотобионтов (одной цианобактерии и одной водоросли, но никогда не двух водорослей или двух цианобактерий), называют трёхкомпонентными (например, Stereocaulon alpinum).

Строение гетеромерного лишайника на примере Sticta fuliginosa:

a - корковый слой, b - гонидиальный слой, c - сердцевина, d - нижняя кора, e - ризины.

Водоросли, встречающиеся в слоевище лишайников, называются фикобионтами лишайников. По своему систематическому отношению они относятся к различным отделам: к сине- зеленым (cyanophyta), зеленым (chlorophyta), желто- зеленым (xanthophyta) и бурым (phaeophyta) водорослям.

Слоевище лишайников очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению. Окраска слоевища лишайников зависит от наличия пигментов, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме.

Пигменты - химические соединения, которые поглощают свет определенной длины волны. Хлорофилл - это пигмент, поглощающий фиолетовые, синие и красные лучи, при этом отражающий зеленые, поэтому он и обусловливает зеленый цвет растений и ряда водорослей.

Хлорофиллы «b» и «с» - вспомогательные пигменты, которые расширяют спектр поголощения света при фотосинтезе и передают свою энергию хлорофиллу «а». Среди пигментов, которые также передают свою энергию на хлорофилл «а», у водорослей известны многочисленные каротиноиды и фикобилины. Каротиноиды обычно оранжевого, красного, бурого и желтого цвета, они поглощают свет в сине-зеленой области спектра. Считают, что роль многих каротиноидов не светоулавливающая, а светозащитная, т. к. они поглощают потенциально опасное излучение. Наличие этих пигментов приводит к тому, что они могут маскировать зеленый цвет хлорофиллов, и тогда водоросли приобретают бурую, желтоватую, золотистую и коричневатую окраску.

Фикобиллины - водорастворимые пигменты, которые присутствуют у красных, синезеленых и криптофитовых водорослей. Именно они обуславливают сине-зеленую, различные оттенки красного и розового цветов у этих водорослей. В последние годы фикобилины используются в научных целях как химические метки для антител, а также как метки клеток тканей при изучении опухолей.

Иногда цвет слоевища зависит от окраски лишайниковых кислот, которые откладываются в виде кристаллов или зернышек на поверхности гиф.

Большинство лишайниковых кислот бесцветны, но некоторые из них окрашены, и иногда очень ярко – в желтый, оранжевый, красный и другие цвета. Окраска кристаллов этих веществ определяет и окраску всего слоевища. И здесь важнейшим фактором, способствующим образованию лишайниковых веществ, является свет. Чем ярче освещение в месте произрастания лишайника, тем ярче он окрашен. Предполагают, что окрашенные наружные слои защищают нижележащие клетки водорослей от чрезмерной интенсивности освещения.

В коре и сердцевине лишайников образуются сложные жирные кислоты и производные таких соединений, как орсинол и антрахинон. Некоторые из этих веществ неприятны на вкус и делают лишайники несъедобными для животных. Другие, отличающиеся приятным ароматом, используются в парфюмерной промышленности, а некоторые – для производства красителей. Способность синтезировать те или иные соединения – важный систематический признак лишайников.

Питание лишайников.

Водоросли или цианобактерии двухкомпонентных лишайников питаются автотрофно. В трёхкомпонентных лишайниках водоросль питается автотрофно, а цианобактерия, по-видимому, питается гетеротрофно, осуществляя азотфиксацию. Гриб питается гетеротрофно ассимилятами партнера(ов) по симбиозу. Но единого мнения о возможности существования свободноживущих форм симбионтов в настоящее время нет.

Рост лишайников

Лишайники – многолетние растения. Обычно возраст взрослых слоевищ, которые можно увидеть где-нибудь в лесу на стволе деревьев или на почве, составляет не менее 20 – 50 лет. В северных тундрах возраст некоторых кустистых лишайников рода кладония достигает 300 лет. Есть среди них и сверхдолгожители, возраст которых 3000 лет. Растут лишайники медленно, в год накипные прибавляют всего 0,2 – 0,3 мм, а кустистые и листоватые 2 – 3 мм.

В связи с очень медленным ростом, лишайники могут выжить только в местах, не заросших другими растениями, где есть свободные площади для фотосинтеза. На влажных участках, они зачастую проигрывают мхам.

Лишайники, как правило, предъявляют скромные требования к потреблению минеральных веществ, получая их, большей частью, из пыли в воздухе или с дождевой водой, в связи с этим они могут жить на открытых незащищённых поверхностях (камни, кора деревьев, бетон и даже ржавейщий металл). Преимуществом лишайников является терпимость к экстремальным условиям (засухе, высоким и низким температурам (от −47 до +80 градусов по Цельсию, около 200 видов обитают в Антарктике), кислой и щелочной среде, ультрафиолетовому излучению). В мае 2005 года проводились эксперименты на лишайниках Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans, показавшие, что эти виды, по крайней мере в течение примерно двух недель смогли продержаться вне земной атмосферы, то есть в крайне неблагоприятных условиях.

Многие лишайники специфичны к субстрату, одни хорошо развиваются только на щелочных породах, например, известняке или доломите, другие на кислых, не содержащих извести силикатных породах, таких как кварц, гнейс и базальт. Лишайники-эпифиты также предпочитают определенные деревья: выбирают кислую кору хвойных или берёзовых или осно́вную ореховых, клёна или бузины. Ряд лишайников сами выступают в качестве подложки для других лишайников. Нередко формируется типичная последовательность, в которой различные лишайники нарастают друг на друга. Есть виды, которые постоянно живут в воде, например, Verrucaria serpuloides.

Лишайники, как и другие организмы, образуют сообщества. Примером лишайниковых ассоциаций является сообщество Cladonio-Pinetum - лишайниковые сосновые лес.

Размножение лишайников

По хаpактеpу полового споpоношения лишайники относят к двум классам: сумчатые (pазмножаются споpами, созpевающими в сумках), к котоpым относятся почти все pазновидности лишайников, и базидиальные (споpы созpевают в базидиях), насчитывающие всего несколько десятков видов.

Pазмножение лишайников осуществляется половым и бесполым (вегетативным) способами. В pезультате полового пpоцесса обpазуются споpы гpиба лишайника, котоpые pазвиваются в закpытых плодовых телах – пеpитециях, имеющих узкое выводное отвеpстие ввеpху, или в апотециях, шиpоко откpытых к низу. Пpоpосшие споpы, встpетив соответствующую своему виду водоpосль, обpазуют с ней новое слоевище.

Вегетативное pазмножение заключается в pегенеpации слоевища из небольших его участков (обломков, веточек). У многих лишайников есть специальные выросты – изидии, которые легко отламываются и дают начало новому слоевищу. В других лишайниках образуются крошечные гранулы (соредии), в которых клетки водоросли окружены плотным скоплением гиф; эти гранулы легко разносятся ветром.

Все необходимое для жизни лишайники получают из воздуха и атмосферных осадков и при этом не имеют специальных приспособлений, предотвращающих поступление в их тела различных загрязнителей. Особенно губительны для лишайников различные окислы, образующие при соединении с водой кислоты той или иной концентрации. Поступая в таллом, такие соединения разрушают хлоропласты водорослей, равновесие между компонентами лишайника нарушается, и организм гибнет. Поэтому многие виды лишайников быстро исчезают с территорий, подверженных значительному загрязнению. Но оказывается не все.

Некоторые не только выживают, но увеличивают территорию своего распространения. В Московской области почти повсеместно и обильно встречается незаметный, но очень устойчивый Scoliciosporum chlorococcum - корковый вид, в начале века также не указываемый для Средней России.

В любом случае гибель отдельных видов должна быть тревожным сигналом не только для людей, проживающих в какой – либо конкретной местности, но и для всего человечества.

Так как лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нём угарного газа, соединений серы, азота и фтора их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Такой метод был назван лихеноиндикацией (от греч. "лихен"-лишайник).

Значение лишайников.

Благодаря лишайниковым кислотам (совместный продукт грибного и водорослевого партнёрства) лишайники выступают в природе как пионеры растительности. Они участвуют в процессах выветривания и почвообразования.

Но лишайники отрицательно действуют на памятники архитектуры, вызывая их постепенное разрушение. По мере развития слоевища лишайников деформируются и пузырятся, а в образовавшихся полостях возникает особый микроклимат, способствующий разрушению субстрата. Именно поэтому лишайниковая мозаика на поверхности древних памятников очень тревожит реставраторов и хранителей старины.

На торфяниках лишайники тормозят рост кустарничков. Иногда участки почвы между подушками лишайников и сосудистыми растениями полностью лишены растительности, так как лишайниковые кислоты воздействуют и непосредственно и на расстоянии (подтверждено лабораторными опытами).

Лишайниковые кислоты не только тормозят, но и стимулируют рост некоторых организмов. В тех местах, где произрастают лишайники, прекрасно чувствуют себя многие почвенные микроскопические грибы и бактерии.

Лишайниковые кислоты имеют горький вкус, поэтому едят их только некоторые улитки и северные олени, которые очень любят ягель, тундровую кладонию.

В тяжёлые голодные годы люди часто при выпечке хлеба добавляли измельчённые в муку лишайники. Для удаления горечи их предварительно обдавали кипятком.

Лишайники издавна были известны как источник получения полезных химических веществ. Более 100 лет назад лихенологии обратили внимание на то, что под воздействием растворов йода, щёлочи и белильной извести окрашиваются в разные цвета. Лишайниковые кислоты в воде не растворяются, но растворяются в ацетоне, хлороформе, эфире. Многие из них бесцветны, но есть и окрашенные соединения: желтые, красные, оранжевые, фиолетовые.

На Севере России их до сего момента используют как красители.

В медицине лишайники применяли ещё древние египтяне за 2000 лет до нашей эры. Их кислоты обладают антибиотическими свойствами.

Карл Линней в1749 году упоминал о семи лекарственных видах лишайников. Из пармелии скальной в то время делали тампоны для остановки кровотечения из носа, из кладонии красноплодной готовили средство от кашля. С успехом применяли препараты для лечения кожных заболеваний, ожогов, послеоперационных ран.

Лекарственные препараты цетрарии исландской используют как в официальной, так и народной медицине для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, бронхиальной астмы, туберкулеза, инфекционных заболеваний кожи, гнойных ран и ожогов. Во многих странах, в том числе и в России, готовят лечебные сиропы и пастилки.

Фармакологические исследования показали, что натриевая соль усниновой кислоты обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами относительно стафилококков, стрептококков и бактерии субтилис. Её отвар поднимает тонус организма, регулирует деятельность желудка, лечит заболевания дыхательных путей. Лекарственный препарат натрия уснинат был разработан в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова в Петербурге и в честь этого института назван бинаном. Бинан на пихтовом бальзаме заживляет ожоги, а спиртовой раствор помогает при ангине.

Самое неожиданное применение в парфюмерии, хотя и было это известно в 15 – 18 веке. В древнем Египте из них получали порошок, который использовали для приготовления пудры.

Лишайниковые кислоты, полученные из разных видов пармелий, еверний и рамалин, обладают способностью фиксировать запахи, поэтому их и сегодня используют в парфюмерной промышленности. Спиртовой экстракт из лишайников (ризиноид) добавляют в духи, одеколоны и мыла. Вещества, которые содержатся в Эвернии сливовой являются хорошими закрепителями ароматов, поэтому их применяют для изготовления духов и ароматизации хлеба.

Некоторые лишайники употребляют в пищу. В Японии, например, считается деликатесом гирофора съедобная (gyrophora tsculenta)-растущий на скалах листоватый лишайник. Давно известна под названием «лишайниковая манна», астицилия съедобная(Asticilia esculenna), образующая своеобразные «кочующие» шаровидные комочки в степях, пустынях и засушливых горных областях. Ветер иногда переносит эти шарики на большие расстояния. Возможно отсюда и возникло библейское предание о «манне небесной», ниспосланный Богом евреям, странствовавшим по пустыне на пути из египетского рабства. А в самом Египте эвернию шелушащуюся (Evernia furfuracea) добавляли в выпекаемый хлеб, чтобы он долго не черствел.

По составу лишайников с помощью разработанных шкал и формул определяют концентрацию в воздухе различных загрязняющих веществ. Они являются классическими биологическими индикаторами. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсических газов. Наиболее опасны для лишайников окислы азота, угарный газ, соединения фтора. В последнее десятилетие показало, что самое негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно серистый газ, который уже в концентрации 0,08-0,1 мг/м угнетает большинство лишайников, а концентрация 0,5мг/м губителен практически для всех видов.

Многими исследователями используются как для картирования территорий, так и для трансектных исследований, трансплантационных, в экологическом образовании и т. д.

Лишайники успешно используют в экологическом мониторинге.

Служат индикаторами окружающей среды, так как проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.

Российские исследователи М. Г. Нифонтова и её коллеги установили, что лишайники накапливают радионуклеотиды на несколько величин больше, чем травянистые растения. Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые и накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере выбирают именно эти виды. Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты – преимущественно стронций и железо. Эпилиты, растущие на камнях, накапливают совсем мало радиоактивных элементов. Вымывание изотопов из талломов сильно заторможено, в связи с длительными периодами обезвоживания, поэтому лишайники служат барьером для дальнейшего распространения губительной радиации. Благодаря способности накапливать изотопы, лишайники используются как индикаторы радиоактивного загрязнения среды.

Определение лишайниковых зон

Загрязнители воздуха нарушают пигментную систему фотосинтеза, окисляя хлорофилл, и нарушая процесс транспорта органических веществ.

Степень загрязнённости воздуха можно определить по следующим показателям

1. лишайниковая пустыня – полное отсутствие лишайников

2. зона соревнования – лишайниковая зона бедна

3. Нормальная зона – встречаются многие виды лишайников

Степень загрязнения воздуха оценивают по обилию различных лишайников

Степень загрязнения Кустистые лишайники Листовые лишайники Накипные лишайники

Загрязнений нет Встречаются Встречаются Встречаются

Слабое загрязнение Отсутствуют Встречаются Встречаются

Среднее загрязнение Отсутствуют Отсутствует Встречаются

Сильное загрязнение Отсутствуют Отсутствует Отсутствует

Чувствительность к атмосферным загрязнителям

Среднечувствительные виды высокочувствительные виды некоторые виды пармелий (бороздчатая, скальная) и кладоний уснеи (хохлатая, пышная), цетрария сизая, кладония неприглаженная,

(порошистая, бахромчатая). гипогимния вздутая, ксантория настенная (золотянка).

В Подмосковье произрастает несколько сотен видов лишайников, в Москве около

90. Они чувствительны к загрязнениям и поэтому служат хорошими индикаторами окружающей среды.

Анализ проведенного исследования

При анализе жизненных форм лишайников было выявлено, что из собранных нами образцов имеются накипные, листоватые и кустистые формы. Воздушная среда загрязнена (т. к. кустистых видов мало), но умеренно, т. к два кустистых вида все же встречается на нашей территории, а листоватые виды представлены сравнительно большим числом видов.

Нами были исследованы деревья, растущие вдоль автомобильных дорог по улицам Школьная, Садовая, Тополиная, Мира. Улица Школьная - это улица с высокой степенью движения транспорта, преобладающим является легковой транспорт. На улицах Садовая, Мира и Тополиная степень интенсивности движения транспорта средняя.

В ходе исследования нами определено:

На деревьях, растущих вдоль автомобильных дорог встречаются следующие виды лишайников: оранжевая ксантория, серо-зеленая пармелия, пепельно-серая гипогимния и зеленая водоросль

Загрязнение воздуха сказывается и на внешнем виде. Лишайники преждевременно стареют. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела.

Преобладающим лишайником, на исследуемых улицах, является оранжевая ксантория.

Ксантория настенная (золотянка): а) - в нормальном состоянии, б) - в угнетенном состоянии. Колонии этих растений приобретают специфические очертания полумесяца, потому что центральные части их слоевищ отстают от субстрата и выпадают, хотя края лопастей скорости роста не снижают. Слоевища угнетенных лишайников обильно покрыты соредиями - маленькими шаровидными тельцами.

По объездной дороге встречаются деревья, на которых вместе с лишайниками растет зеленая водоросль.

На деревьях встречаются только зелёные водоросли.

Тревогу вызывают показатели исследований, проведенных в вдоль Каширо – Симферопольского шоссе. Здесь совсем не выявлено лишайников. На деревьях встречаются только зелёные водоросли.

Атмосфера испытывает сильное загрязнение. Это связано с антропогенным влиянием на данную территорию: сказывается близкое расположение автострады и заправочной станции.

(по Сернандеру)

1 – 2 – Нормальная

7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)

10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)

Провели исследование территории по определению степени загрязнения воздуха, используя простейший тест на чистоту воздуха по видовому составу лишайников. В ходе обследования определяется наличие на каждом стволе липы – стандартного объекта исследований лишайников кустистой, листоватой и накипной формы. Затем в соответствии с простейшей шкалой для определения степени загрязнения воздуха определяется степень загрязнения.

Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха

Степень загрязнения Наличие лишайников

I слабое загрязнение исчезают кустистые лишайники

II среднее загрязнение исчезают листоватые и кустистые лишайники

III сильное загрязнение исчезают кустистые, листоватые и накипные лишайники – «Лишайниковая пустыня

По результатам теста составляется карта загрязнения воздуха по морфологической (жизненной) форме лишайников.

По лихенофлористическому списку в соответствии с таблицей: составляется карта загрязнений воздуха по видовому составу лишайников.

Шкала для определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку

Степень загрязнения воздуха Лишайники

0 зона лишайников нет, только водоросль Плеврококкус на деревьях и камнях очень сильного загрязнения

1 зона лишайник Леканора сильного загрязнения

2 зона лишайник Ксантория на камнях уменьшения загрязнения

3 зона Пармелия на камнях, на деревьях отсутствует уменьшения загрязнения

4 зона серые листоватые лишайники появляются на стволах деревьев относительно чистый воздух

5 зона появляются кустистые лишайники, в том числе и Эверния зона чистого воздуха

6 зона Кустистые лишайники, в том числе и Уснея очень чистый воздух

В связи с угрозой надвигающейся экологической катастрофы, и возникшей необходимостью выявлять антропогенные изменения состояния природной среды сформировалась потребность в организации специальной информационной системы – системы наблюдения и анализа состояния природной среды, называемой мониторингом.

Экологический мониторинг подразделяется на биологический и географический.

Биологический мониторинг направлен на выявление и оценку антропогенных изменений, связанных с изменением биоты, биологических систем, на оценку состояния этих систем.

Главное внимание в биологическом мониторинге уделяется наблюдениям за биологическими последствиями, откликами, реакциями биологических систем на внешние воздействия, на изменения состояния природной среды.

Биологическому мониторингу уделяется большое внимание по следующим причинам:

Во-первых, измерение физических и химических параметров загрязненности природной среды более трудоемко по сравнению с методами биологического мониторинга;

Во-вторых, в окружающей человека среде нередко присутствует не один, а несколько токсических компонентов.

Разумеется, биологический мониторинг не подменяется и не вытесняет физико-химических методов исследования состояния природной среды. Однако его использование позволяет повысить точность прогнозов в экологической обстановке, сложившейся в результате деятельности человека.

Например: по некоторым видам лишайников можно довольно точно установить концентрацию сернистого газа в воздухе. Если на стволах деревьев присутствуют пармелии, алектории и др. , значит, воздух чист; если же лишайники на деревьях полностью отсутствуют, значит, концентрация двуокиси серы в воздухе превышает 0,3мг/м3.

В местах постоянного антропогенного воздействия лишайники исчезают. Это говорит о том, что атмосфера данной местности загрязняется, негативное антропогенное воздействие велико.

Ежедневно мы слышим предостережение об экологической опасности.

Однако призывы к спасению и защите природы останутся словами, если каждый человек не осознает главного: человечество стоит на пороге экологической катастрофы, здесь нет преувеличения. 40% населения живут в неблагоприятных экологических условиях, а еще 20% - в зонах экологического бедствия. Поэтому решение экологических проблем – одна из наиболее важнейших задач сегодняшнего времени.

Проведя эту работу, мы не только расширили свои знания, но и убедились в том, что лишайники – не только интересный, необычный, но и трудный для определения и изучения в лабораторных условиях объект. Совершенно иначе стали относиться к этим маленьким, неповторимым созданиям природы. Какие же героические усилия приходится прикладывать им, чтобы выжить. Берегите их! Не тревожьте это сказочное Берендеево царство. Повнимательнее смотрите вокруг себя. Ведь в лесу не просто деревья, пни, разбросанные веточки, камни, а сказочные. Как богато они украшены! И делают их такими лишайники. А какую неоценимую услугу они оказывают учёным и всем нам.

Планируем провести трансплантационное исследование (перенести лишайники с низким классом полеотолерантности, то есть с высокой чувствительностью в выделенные нами зоны антропогенного воздействия.

Ход работы.

1. Взяли кусочек слоевища разных лишайников вместе с субстратом. Зарисовали, сфотографировали и измерили длину данных объектов (кустистые, листоватые, накипные лишайники)

2. Прикрепили кусочки лишайников на стенах, коре деревьев, в разных участках села.

3. Наблюдаем за объектами.

4. Через полгода или год снимем их, измерим, зарисуем

5. Сравним их внешний облик с первоначальным по фото и по рисунку

6. Выясним, с какими лишайниками произошли изменения, а с какими нет.

Такое исследование позволит или подтвердить, или опровергнуть предположение о том, что современные среднегодовые концентрации действительно ниже значения 0,05мг/м³, и современная лихеноиндикационная картина связана именно с тем, что должно пройти порядка 10 – 15 лет, прежде чем снижение антропогенного прессинга станет заметным по лишайникам.

Корреляция значений индексов полеотолерантности и среднегодовых концентраций диоксида серы в воздухе.

Индекс полеотолерантности концентрация SO2, мг/м³ Зона

(по Сернандеру)

1 – 2 – Нормальная

2 – 5 0,01 – 0,03 Смешанная (I)

5 – 7 0,03 – 0,08 Смешанная (II)

7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)

10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)

0 более 0,3 Лишайниковая пустыня

Согласно полученным данным можно судить о среднегодовых концентрациях диоксида серы в воздухе.

Решили провести ещё одно наблюдение.

Результаты исследования.

Название улицы Кол-во деревьев Кол-во деревьев, на Виды лишайников Преобладающие виды которых располагаются лишайники

Школьная Серо-зеленая пармелия, Серо-зеленая пармелия оранжевая ксантория

Садовая Пепельно-серая гипогимния, равномерно оранжевая ксантория

Тополиная Серо-зеленая пармелия, до перекрестка преобладает оранжевая ксантория, зеленые оранжевая ксантория и зеленые водоросли. водоросли, от перекрестка распределение лишайника равномерное зеленая водоросль отсутствует.

Мира Пепельно-серая гипогимния, оранжевая ксантория оранжевая ксантория

Каширо – Симферопольское шоссе зеленые водоросли

Сильное загрязнение Среднее загрязнение Загрязнения почти нет (низкое загрязнение)

Зеленые водоросли на стволах деревьев. Листоватые лишайники на стволах деревьев Листовые лишайники на деревьях (серо-зеленая

(оранжевая ксантория). пармелия и пепельно-серая гипогимния).

Изучение водорослей, входящих в состав лишайников.

Демонстрация работы перед учащимися в 6 классе при изучении темы «Лишайники»

Отчёт о проделанной работе.

Различные организмы по-разному реагируют на те или иные антропогенные воздействия, являясь их показателями. Следует отметить, что индикаторными свойствами обладают не только отдельные виды организмов, но и их сообщества в целом. Преимущество живых индикаторов состоит в том, что они суммируют биологически важные данные об окружающей среде и отражают её состояние в целом, делают необязательным применение дорогостоящих трудоёмких физических и химических методов для измерения отдельных биологических параметров. Живые организмы реагируют на кратковременные и залповые выбросы токсикантов, которые может не зарегистрировать автоматизированная система контроля. Они отражают скорость происходящих в природной среде изменений, указывают пути и локализацию различного рода загрязнений в экологических системах, возможные пути попадания этих агентов в пищу человека, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека, а также помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы, различающиеся по своей устойчивости к антропогенному воздействию .

Ввиду высокой отзывчивости мхов к изменениям условий произрастания и химического состава окружающей среды при широком распространении, наряду с лишайниками, их часто используют в качестве биоиндикаторов. В качестве показателей экологических условий используют видовой состав мхов и их обилие, а содержание минеральных веществ в организме мхов является интегральным показателем уровня загрязнения, отражающим более или менее усредненное содержание поллютантов за продолжительный период (время существования дерновинки или отдельной особи).

Мхи способны накапливать в своем организме широкий спектр техногенных поллютантов: от органических веществ, включая пестициды, до тяжелых металлов и радионуклидов. В качестве индикаторов-накопителей среди мохообразных чаще всего применяются распространённые в наших лесах зелёные мхи: Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Dicranum polysetum Sw., Hylocomium splendens (Hedw.) B.S.G.. Данные виды используются в странах ближнего и дальнего зарубежья при реализации программ мониторинга содержания тяжёлых металлов в различных экосистемах: от сосновых лесов до геотермальных источников. В частности, наблюдения за содержанием Cd, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Cr, V, Pb и Zn во мхах постоянно проводятся в Финляндии, Германии, Австрии, Польше, Испании и Италии, Новой Зеландии , США и Канаде. Мониторинговые исследования содержания тяжёлых металлов таким способом ведутся и в России и Беларуси, например, в Березинском биосферном заповеднике.

Наиболее важным представляется изучение мхов как накопителей радионуклидов, т.к. большая часть территории Гомельской области загрязнена радиоактивными выпадениями в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

до 43,81 % от валового запаса в сосновом биогеоценозе (влажная суборь В3) . Наиболее реальные данные приводятся в: со временем не происходит существенных изменений роли биоты в аккумуляции 137Cs, а лишь его перераспределение в сторону напочвенного покрова. Мхи содержат 6 % (максимально 12 %) от суммарных запасов 137Cs в экосистеме, что сопоставимо с таковым значениями для древесного яруса.

Причиной формирования столь высокого содержания 137Cs в моховом покрове при малом периоде установления равновесия с окружающей средой может выступать способность мхов удерживать питательные вещества, транспортировать их в акропетальном направлении и повторно их использовать, что приводит к минимизации потерь элементов питания .

Таким образом, в условиях загрязнения территории 137Cs происходит избирательное накопление нуклида, и моховой покров способен становиться депо (до 12 % от суммарного содержания в экосистеме) легко вовлекаемых в биологический круговорот форм 137Cs. Основным выводом практически всех исследований касающихся накопительной способности мхов является констатация факта о возможности применения их как индикаторов-накопителей. Вопросы участия мхов в дальнейшей миграции накопленного ими 137Cs и влияния мохового покрова на доступность нуклида для корневого питания высших растений, сопряжённых с развитым моховым покровом, являются малоизученными.