Лихеноиндикация

Лихеноиндикация

 

Деятельность человека оказывает  прямое и косвенное влияние на все природные сообщества. В последние 2-3 десятилетия во многих странах  для определения степени загрязнения  среды используют лишайники. Обычно, степень загрязнения воздуха определяется по их видовому строению т.к. они позволяют оценить состояние воздуха с помощью метода лихеноиндикации. Лишайники - это такие живые организмы, которые способны изменять свой внешний вид в зависимости от степени загрязненности воздуха. Это широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды.

Внешнее строение лишайников

Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов  – гриба и водоросли. Проще  говоря – это симбиоз грибов и  водорослей. Сейчас известно более 20 000 лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов. Тело лишайника образовано плотным переплетением тончайших нитей или гиф. В них гнездится множество микроскопических одноклеточных водорослей. Грибы поглощают влагу, в которой нуждаются водоросли, и снабжают их необходимыми минеральными веществами. Они предоставляют водорослям жизненное пространство, прикрепляясь к какой-нибудь поверхности при помощи корней, и обеспечивают устойчивость, а также грибы выполняют функцию основного размножения. Водоросли же в этом  партнерстве являются производителями пищи, участвуя в фотосинтезе. Вегетативное тело – слоевище, не диффиренцированное на листья, стебель, корень. Окраска обусловлена различными пигментами. Грибы относятся к сумчатым грибам, лишь некоторые относятся к базидиомицетам. Водоросли относятся к зеленым, меньшинство к сине-зеленым водорослям. Лишайники прекрасно себя чувствуют в любой среде – от влажных тропических лесов до знойных пустынь. Некоторые виды были обнаружены в Гималаях, много выше верхней границы распространения лесов, другие – на расстоянии 500  км от Южного полюса. Лишайники растут на скалах, деревьях, голых почвах, на могильных плитах, стенах зданий, на выбеленных солнцем костях и даже на спинках жуков. Вообще лишайники часто живут там, где неспособно выжить ни одно другое растение. Они являются в некотором смысле первопроходцами растительного мира, оживая самые неблагоприятные среды обитания, например голые скалы. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха. В силу чрезвычайного "долголетия" лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий. Их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедленна по сравнению с другими организмами.

Типы талломов

Лишайники образуют особые морфологические  типы, жизненные формы, не встречающиеся  отдельно у слагающих лишайниковое слоевище грибов и водорослей, т.  е. лишайники прошли исторический, длительный формообразующий процесс на основе симбиоза, приведший к формированию специфичных морфологических форм внешнего и внутреннего строения. Вегетативное тело лишайника – таллом или слоевище. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листоватые и кустистые.

Слоевище накипного лишайника представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом - корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отделить от субстрата без повреждения. 

 

 

  

 

Листоватые лишайники имеют вид чешуек или дорзо – вентральных пластинок, прикрепленных к субстрату с помощью пучков грибных нитей (гиф).  

 

У кустистых лишайников таллом состоит из ветвей или более толстых, чаще ветвящихся стволиков, которые срастаются с субстратом только основанием.

А также существуют еще  несколько форм лишайников:

Эндолитные – растущие внутри камня и эндофлеоидные – внутри коры дерева.

Из всех экологических  групп лишайников наибольшей чувствительностью  обладают эпифитные лишайники (или  эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев.

Влияние загрязнения  воздуха на состояние лишайников

 

Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти  обезвоженном состоянии, когда их влажность  составляет от 2 до 10% сухой массы. При  этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. В таком «анабиозе» лишайники могут выдерживать сильное солнечное облучение, сильное нагревание и охлаждение.

 

Основные методы определения степени загрязнения  воздуха лишайниками

 

Методом лихеноиндикации можно выявить степень загрязненности воздуха. Методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях:

1. Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше встречается в нем видов лишайников (1-2).
2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.
3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними листоватые, последними – накипные.

На основании этих закономерностей  количественно можно оценить чистоту воздуха на исследуемой территории.

Продолжительность жизни  лишайников различна, она зависит  от вида и многих других факторов. В  районах с умеренным климатом лишайники живут приблизительно до 50 лет, возраст некоторых наскальных видов в Арктике может достигать  и 4500 лет. Там, где рост медленнее, продолжительность  жизни больше. В отношении лишайников это полностью справедливо. Самые  быстрорастущие лишайники увеличиваются  за год всего на сантиметр, а корковые лишайники растут еще медленнее. Не которым арктическим видам  требуется сотни лет, чтобы вырасти  на 1-2  см. невероятно медленный рост объясняется, без сомнения, крайне жесткими природными условиями, в которых эти лишайники обитают. Продолжительность жизни лишайников различна, она зависит от вида и многих других факторов. В районах с умеренным климатом лишайники живут приблизительно до 50 лет, возраст некоторых наскальных видов в Арктике может достигать и 4500 лет. Там, где рост медленнее, продолжительность жизни больше. В отношении лишайников это полностью справедливо. Самые быстрорастущие лишайники увеличиваются за год всего на сантиметр, а корковые лишайники растут еще медленнее. Не которым арктическим видам требуется сотни лет, чтобы вырасти на 1-2  см. невероятно медленный рост объясняется, без сомнения, крайне жесткими природными условиями, в которых эти лишайники обитают.

Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха по таблице взятой из журнала «Биология в школе», №7, 2005г.

Степень загрязнения	Наличие лишайников
1.  Слабое загрязнение	Исчезают кустистые лишайники
2.  Среднее загрязнение	Исчезают листоватые и кустистые  лишайники
3. Сильное загрязнение	Исчезают кустистые, листоватые и  накипные лишайники, даже на камнях –  «лишайниковая пустыня».

Эта таблица  позволяет сделать вывод о степни загрязнения воздуха на любой исследуемой территории.

Изучение видов лишайников в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев, тем ниже "жизненность" лишайников.

Одним из первых эту работу провел шведский ученый Р.Сернандер (1926). Он выделил в Стокгольме "лишайниковую пустыню" (центр города и фабричные  районы с сильно загрязненным воздухом - лишайники здесь почти отсутствуют); зону "соревнования" (части города со средней загрязненностью воздуха - флора лишайников бедна, виды с  пониженной жизненностью) и "нормальную зону" (периферийные части города, где встречаются многие виды лишайников).

В последние десятилетия  показано, что из компонентов загрязненного  воздуха на лишайники самое отрицательное  влияние оказывает двуокись серы (SO2). В хлоропластах клеток водорослей появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла. Однако имеется группа полеотолерантных (выносливых по отношению к загрязнениям) видов, которые могут существовать в довольно загрязненном воздухе.

Помимо двуокиси серы на лишайники губительно действуют  и другие загрязнители - окислы азота (NO, NO2), окись углерода (СО, СО2), соединения фтора и другие.

Лишайники вполне отвечают всем этим требованиям. Они реагируют  на загрязнение иначе, чем высшие растения. Долговременное воздействие  низких концентраций загрязняющих веществ  вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ. Это, видимо, связано с  тем, что лишайники возобновляют свои клетки очень медленно, в то время как у высших растений поврежденные ткани заменяются новыми достаточно быстро.

По отношению к загрязнению  воздуха виды лишайников можно разделить  на три категории:

1) самые чувствительные, исчезающие при первых симптомах  загрязнения; 

2) среднечувствительные, приходящие  на смену погибшим чувствительным  видам, с которыми они не  могли конкурировать, пока воздух  был чистым;

3) самые выносливые, толерантные к загрязнению.