Растения-индикаторы

     Иногда  по внешнему виду растения-индикатора невозможно определить степень загрязненности, потому что прямой зависимости между количеством поглощенного загрязнителя и интенсивностью проявления анатомо-морфологических и физиолого-биохимических признаков может и не быть. В таком случае измеряют содержание загрязнителей непосредственно в растительном материале. Для этого используют растения, которые обладают устойчивостью к загрязнителям, и в то же время избирательно аккумулируют их. Таким индикатором содержания в воздухе соединений фтора являются плевелы многоцветковый и многолетний (Lolium multiflorum L., Lolium perenne L.).

     По  величине накопления фитотоксиканта в листьях за определенный период можно с достаточной точностью определить среднее его содержание в окружающем воздухе. Мониторинг на уровне фитоценозов предполагает учет различных показателей разнообразия видов. Удобным объектом оказались диатомовые водоросли. Диатомовые водоросли — это одноклеточные организмы, большинство которых можно разглядеть только под микроскопом, хотя имеются виды, различимые невооруженным глазом. Особенностью их строения является наличие крепкого кремнеземного панциря, красота форм и структур которого вызывает восхищение. Диатомеи являются чуткими индикаторами на соленость, температуру и другие показатели среды обитания. На протяжении веков они формировали донные осадки, анализ которых позволяет судить о климате далеких эпох.

     Способность диатомовых водорослей успешно расти на стеклах позволила разработать простой и дешевый метод контроля. Он дает возможность фиксировать изменения в структуре сообществ диатомовых водорослей, которая при естественных условиях остается довольно постоянной во времени. Однако, если в водную среду поступают загрязнения, богатые биогенными элементами (азотом, фосфором, углеродом), некоторые виды становятся очень многочисленными. При поступлении токсических веществ число видов и величина популяций снижаются, хотя иногда некоторые виды, устойчивые к токсикантам, становятся очень многочисленными из-за отсутствия конкуренции за пищу. С помощью диатомовых водорослей могут быть обнаружены самые незначительные концентрации тяжелых металлов или радиоактивных элементов, поскольку водоросли способны аккумулировать эти вещества до количеств, в тысячи раз превышающих их содержание в окружающей среде.

     Техногенное влияние приводит также к неблагополучному состоянию водоемов, вследствие сброса в них сточных вод. В результате превышаются предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в реках, озерах, морях, подземных водах, ухудшается качество питьевой воды. Расте-

ния-индикаторы помогают определить качество воды. Для этой цели помимо микроскопических водорослей представляют ценность крупномерные водные растения. Водные растения, видные невооруженным глазом, позволяют визуально оценить экологическое состояние водоема, определить трофические свойства воды, а иногда и специфику ее химизма. Водная растительность помогает определить уровень загрязненности водной среды, а прибрежная растительность —уровень загрязненности донных отложений малорастворимыми токсическими веществами.

     В достаточно чистой воде растут харовые водоросли (Chara aspera L., Chara tomendos L.), водокрас (Hydrocharis morsus-ranae L.), пузырчатки малая и охристая (Utricularia minor L., Utricularia ochroleuca L.), рдест цветной (Potamogeton coloratus L.), сальвиния (Salvinia natans L.). При умеренном загрязнении преобладают нителлопсис (Nitellopsis obtuse L.), рдест блестящий и пронзеннолистный (Potamogeton lucens L., Potamogeton perfoliatus L.), уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum L.). В очень сильно загрязненных водах развиваются многокоренник (Spirodela polyrhisa L.), рдест узловатый (Potamogeton nodosus L.), роголистник (Ceratophyllum demersum L.), ряска (Lemna vinor L.), стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia L.).

     Следует учитывать, что многие виды водных растений обладают широким географическим и экологическим ареалами и в разных водоемах имеют различное индикаторное значение. О степени антропогенного влияния на окружающую среду судят по исчезновению видов, например, декоративных растений первоцветов: подснежников (Galanthus nivalis L., Galanthus plicatus L.), пролесок (Scilla bifolia L., Scilla sibirica L.), рябчиков (Frittilaria meleagris L., Frittillaria ruthenica L.), тюльпанов (Tulipa quercetorum L., Tulipa schrenkii L.), численность которых вблизи городов резко сокращается вследствие хищнического сбора, вытаптывания и переуплотнения почвы. Чрезмерный выпас скота, приводящий к деградации естественных лугов, можно диагностировать по характеру растительности, когда ценные кормовые виды замещаются менее питательными. Избыток навоза приводит

к усиленному развитию азотолюбивых растений, которые животные не едят.

     На  свалках обитают рудеральные, или  мусорные растения — крапива (Urtica dioica L.), красавка (Atropa belladonna L.), лопух (Arctium lappa L.), которые, как правило, являются нитрофилами. Индикаторами нарушенных земель являются завезенные амброзия (Ambrosia artemisifolia L.) и циклахена (Cyclachaena xantifolia L.), которым трудно конкурировать с местными растениями в устоявшихся биоценозах, но которые прекрасно развиваются на стройках, свалках, пустошах, вдоль дорог. Некоторые сорняки обитают в посевах культурных растений, и их жизненный цикл приспособлен к определенной культуре. Так, рыжик льновый (Camelina linicola L.) и плевел льновый (Lolium linicolum L.) встречаются только в посевах льна, а ежовник рисовый (Echinochloa oryzoides L.) является индикатором рисовых полей.

     Редкие  растения являются индикаторами необычных местообитаний. Они могут указывать на центры биоразнообразия или убежища, где вид пережил последний ледниковый период [1, 5, 7]. 

III. РАСТЕНИЯ-ИНДИКАТОРЫ ОПАСНОСТИ 

     Человек, став человеком и отдалившись  от природы, утратил многие связи с ней. Органы чувств потеряли свою остроту, и он вынужден обращаться за помощью к «братьям меньшим». Так, певчим канарейкам, первоначально заключенным ради людской прихоти в клетки, пришлось изведать и мрак подземного заточения.

     Оказалось, что канарейки весьма чувствительны  к наличию в воздухе метана, газа, не замечаемого человеком, но образующего взрывоопасные смеси, поэтому люди стали брать их с собой в шахты. За эту чувствительность канарейки платили своими жизнями, но их смерть своевременно предупреждала шахтеров о поступлении опасного газа в подземные выработки.

     Подобные  примеры имеются и в царстве  флоры, когда растения реагируют  на химические соединения, не регистрируемые человеческим обонянием. В субтропических лесах Восточной Азии растут кустарники рода гардения, отличающиеся длительным периодом цветения. В Китае гардению жасминолистную (Gardenia jasminoides L.) как декоративное растение выращивают уже много столетий. Создано множество сортов, среди которых наиболее популярны растения с крупными махровыми цветками, напоминающими розы. В Европе гардению уже давно выращивают как комнатное растение среди десятков и сотен других видов, и вдруг недавно в лондонских и парижских цветочных магазинах на нее возник ажиотажный спрос, спрос, определяемый не особой декоративностью, а способностью спасать людей.

     Все газеты обошла история одной старушки, которой доктора после обследования здоровья приписали строгий постельный режим. Но время шло, а состояние здоровья стремительно ухудшалось. Как выяснилось позже, неисправная газовая колонка выделяла много угарного газа, который не имеет ни цвета, ни запаха, но верно убивает ничего не подозревающую жертву. Обитание в «газовой камере» с неизбежностью привело бы старушку к летальному исходу, однако ее спасла случайность. Подаренную ей горшечную гардению, росшую в садике, она занесла в дом, а утром увидела стремительные перемены, произошедшие с растением: зеленые листья за ночь стали пугающе желтыми. Специалисты пояснили, что так растение реагирует на высокое содержание окиси углерода в воздухе. Экстренный курс терапии с помощью кислородных подушек поправил здоровье старушки.

     Этот  случай получил огласку, и проведенное расследование выявило, что от аналогичных отравлений в Европе ежегодно умирают несколько тысяч человек. Таким образом комнатное растение может спасти жизнь многим, что и вызвало всплеск покупательского спроса на него. Правда, гардения —весьма требовательное к уходу растение, поэтому необходимо соблюдать определенные температурный и влажностный режим. Если вы заметите, что внешний вид гардении ухудшился, не спешите открывать окна для проветривания, а убедитесь сначала в том, не нуждается ли она сама в вашей помощи. И опять — прописная истина: соблюдайте технику безопасности. Следите за исправностью газонагревательных приборов в квартире, при печном отоплении не спешите преждевременно перекрывать отдушину в трубе. Дополнительное тепло в доме вы сохраните, но, если у вас утром внезапно пожелтеет гардения, вы это можете уже не увидеть.

     Способности растений не ограничиваются «вынюхиванием» угарного газа. Уже известны растения, реагирующие на диоксин, наркотики, взрывчатку и другие вещества, выявление которых актуально в наше время. Селекционным путем эти способности можно усилить и поставить растения на службу человеку. Ботаники уверены, что можно создать растения, реагирующие на определенный запах. Такие растения-индикаторы опасности могут значительно упростить в некоторых случаях контроль за наличием тех

или иных химических веществ в воздухе [6]. 

IV. РАСТЕНИЯ-ЧАСЫ, РАСТЕНИЯ-СИНОПТИКИ 

     С изобретением часов отошло в прошлое  умение определять время по солнцу и другими способами. А между тем полезно знать, как можно определить время с помощью растений.

     По  сезонному развитию растений можно  определить время года. Существует даже специальная наука — фенология, занимающаяся этими вопросами. Прогнозирование сельскохозяйственных работ базируется на сезонном развитии растений.

     Например, начало цветения черемухи (Padus avium L.) является наиболее эффективным комплексным показателем начала весны, позволяющим сопоставить природные условия разных местностей. Во время ее цветения нередко проходит волна заморозков (черемуховые холода). По началу цветения черемухи можно судить о времени начала цветения других плодовых деревьев и кустарников. Зацветание черемухи является индикатором посадки картофеля и начала выпаса скота на лугах на северо-западе России, сева кукурузы и посева в открытый грунт огурцов — в средней полосе. На юге, где черемуха встречается редко, индикаторным аналогом служит вишня (Cerasus vulgaris L.).

     Начало  цветения рябины (Sorbus aucuparia L.) в фенологии служит индикатором предлетья — переходного сезона от весны к лету. В это время высевают и высаживают теплолюбивые культуры.

     Цветение  белой акации (Robinia pseudoacacia L.) подсказывает оптимальные сроки проведения защитных опрыскиваний садов против плодожорки.

     Суточные  биоритмы растений помогают определять время без часов. На рисунке 4 изображены часы, где открытие или закрытие цветков у разных видов свидетельствуют о времени суток. 

     Рис. 4. Растения-часы.

Высадив их на клумбе, можно создать цветочные  часы.

На рисунке 4 изображены следующие растения:

3. Козлобородник (Tragopogonpratense L.).

4. Цикорий  (Cichorium intybus L.).

5. Мак (Papaverrhoeas L.).

6. Одуванчик (Taraxacum officinalis L.).

7. Белая кувшинка (Nymphea Candida L.).

8. Ноготки (Calendula officinalis L.).

9. Кислица (Oxalis acetosella L.).

15. Картофель (Solanum tuberosum L.).

16. Ноготки (Calendula officinalis L.).

17. Лен (Linum usitattissimum L.).

18. Белая кувшинка (Nymphea Candida L.).

19. Шиповник (Rosa canina L.).

20. Красоднев, или лилейник (Hemerocallis fulva L.).

21. Смолевка (Silene nutans L.).

24. Любка двулистная (Platanthera bifolia L.).

     По  поведению растений предсказывают также непогоду. Одни из них в предверии дождя закрывают цветки и соцветия, чтобы уберечь пыльцу от намокания. Это гвоздика травянка (Dianthus deltoids L.), календула (Calendula officinalis L.), смолевка (Silene nutans L.), белая кувшинка (Nymphea Candida L.). Другие — дрема белая (Melandrium album L.), при повышенной влажности воздуха усиливает выделение нектара. Цветки дремы опыляют ночные бабочки и раскрываются они в сумерках. Если они начинают особо активно выделять нектар, то возможен дождь, причем дрема способна определить перемену погоды за 9-12 часов до дождя. В предверии дождливой погоды усиливают выработку нектара и цветки желтой акации (Caraganaarborescens L.).

     Третья  группа растений-синоптиков сигнализирует об изменении погоды расположением листьев. У белокрыльника (Calla palustris L.) кроющий лист в хорошую погоду располагается вертикально, плотно прижимаясь к соцветию-початку. При ухудшении погоды он подобно стрелке барометра начинает отгибаться в сторону, располагаясь почти под прямым углом. У папоротника орляка (Pteridium aquilinum L.) листья-вайи закручиваются перед хорошей погодой, а перед дождем раскручиваются. Аналогично сигнализирует костяника (Rubus saxatilis L.), распрямляя листья к дождю и скручивая их в трубочку к жаре. Она способна предсказать изменение погоды на 15-20 часов наперед.