Лихеноиндикация качества воздуха

       «Лихеноиндикация качества воздуха» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Проблема  загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным  развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу  поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически  невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Наиболее острую экологическую проблему в крупных городах представляет загрязнение воздуха, поскольку  регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

     Среди веществ, загрязняющих воздух, наибольшее значение имеет сернистый газ, галогены и их соединения, окись углерода, сероводород, аммиак, этилен, а также  копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного  угля, металлов и их соединений).

     Одним из наиболее вредных выбросов является сернистый газ. Он особенно токсичен для растений. Еще одним серьезным  загрязнителем воздуха является автотранспорт. Выбросы промышленных предприятий, продукты сжигания топлива автомобилей, продукты горения при пожарах и т.д. поступают в приземный слой атмосферы. Загрязнение воздуха приводит к уменьшению толщины озонового слоя и образованию озоновых дыр, к повышению влажности воздуха, к увеличению количества туманов в городе и помутнению атмосферы – образуется парниковый эффект. Атмосферные загрязнения влияют на состояние питьевых источников и состояние растительного и животного мира, на здоровье и самочувствие человека. Таким образом, проблема загрязнения воздуха является актуальной.

     Существуют  различные методики исследования уровня загрязнения воздуха. Есть инструментальные методы определения содержания в  воздухе вредных примесей, которые  используются государственными природоохранными организациями в целях мониторинга  воздушной среды города, особенно вдоль оживленных автомагистралей. Однако такие методы недоступны. Наиболее доступная методика оценки степени  загрязнения воздуха – лихеноиндикация. То есть использование лишайников в  качестве индикаторов состояния  воздуха. Наилучшими индикаторами состояния  окружающей среды являются лишайники, так как они распространены по всему земному шару и их реакция  на внешние воздействия очень  сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с  другими организмами.

      1 Общая характеристика  мхов и лишайников

1. Лишайники

     Лишайники (Lichenes) — это очень своеобразные в биологическом отношении низшие растения. Лишайник является сложным  организмом, образующимся в результате симбиоза двух растений: гриба и  водоросли. Основную массу у слоевища лишайника составляет гриб, который  своими гифами плотно переплетает клетки водоросли. Составные компоненты лишайника  — гриб и водоросль — дополняют  друг друга. Водоросли — автотрофные  растения, содержащие хлорофилл и, следовательно, способные создавать органические вещества и снабжать ими гриб. Гриб же неспособен фотосинтезировать, но обладает способностью добывать воду и минеральные  вещества и снабжать ими водоросль. Кроме того, гриб защищает водоросль  от яркого освещения, сильного нагревания лучами солнца и высыхания.

     Лишайник  представляет собой не только безобидный полезный симбиоз двух растений, но и сложную форму паразитизма. Лишайник нельзя рассматривать как  простое сочетание свойств двух его компонентов, это живой организм, он обладает новыми качествами, поэтому  и занимает определенное место в  растительном мире.

     Можно искусственно разделить лишайник на компоненты — гриб и водоросль  — и выращивать каждый компонент  отдельно. При этом водоросль обычно способна продолжать самостоятельное  существование, а гриб, приспособившийся к выгодному для него сожительству, без водоросли развиваться самостоятельно не может и быстро погибает.

     По  внешнему строению лишайники могут  быть разделены на 3 группы: корковые (или накипные), листоватые и кустистые. Корковые (или накипные) лишайники представлены наибольшим разнообразием, к ним относится большинство видов лишайников. Они характеризуются простым строением. Представители этой группы лишайников имеют вид корочек или налетов, плотно срастающихся с субстратам, на котором они живут и от которого отделяются с большим трудом. Субстратом для накипных лишайников служат кора деревьев, поверхность камней и скал. Эти лишайники считаются наиболее примитивными, они, по-видимому, дали начало другим лишайникам. Зги лишайники часто встречаются в виде желто-оранжевых пленок, пятен, штрихов на коре деревьев. Из этой группы лишайников часто встречается графис (Graphis sp.).

     а) б)

     в)

     Рисунок 1 – основные типы слоевищ лишайников: а – корковые, б – листоватые, в - кустистые

     Листоватые  лишайники имеют вид рассеченных  пластинок, срастающихся с субстратом не очень плотно при помощи пучков гиф (ризин). К ним относится пармелия (Рагтепа р.)  растущая на коре деревьев.

     Кустистые лишайники имеют слоевища в виде ветвящихся кустиков; такие лишайники  срастаются с субстратом только своим  основанием. Представителем кустистых  лишайников может служить вислянка, или бородатый лишайник (Usnea sp.), который  растет во влажных лесах на ветвях деревьев в виде длинных  свисающих  кустиков. К этой группе лишайников относится и «дубовый мох» — эверния (Evernia prunastn Acn, Е. furfuracea Mann.)[1] .

     Лишайники насчитывают около 25 тысяч видов  и широко распространены по земному  шару. Они обладают способностью заселять самые суровые местообитания  и часто играют роль первопоселенцев, представляя собой начальную  стадию сукцессии (смены растительных сообществ). По приуроченности к субстрату  лишайники подразделяют на несколько  экологических групп: эпилитные, напочвенные, эпифитные [2].

     Виды  группы напочвенных, или эпигейных, лишайники должны выдерживать сильную конкуренцию со стороны быстрорастущих высших растений, особенно травянистых. Поэтому они редко встречаются на плодородных почвах и достигают большего развития в местах, мало пригодных для высших растений из-за незначительной питательности субстрата или неблагоприятных климатических условий, например на песчаных почвах, в тундрах, полупустынях, на торфяниках и т.д. Напочвенные лишайники открытых пространств встречаются также в сухих степях и полупустынях, на скалах и каменных россыпях в высокогорных районах.

     Эпифитные лишайники поселяются на деревьях и  кустарниках. Среди них можно  выделить несколько подгрупп: эпифилльные  лишайники, растущие на листьях деревьев и кустарников; настоящие эпифитные  лишайники, растущие на коре; эпиксильные  лишайники, растущие на обнаженной и  обработанной древесине. Эпифитные  лишайники на коре деревьев очень  многочисленны. Здесь обитают и  накипные, и листоватые, и кустистые  формы. Нередко они сплошь покрывают  ствол дерева на большом протяжении. На участке коры величиной не более  ладони иногда насчитывали до 38 видов  лишайников, которые росли вплотную друг около друга и даже один на другом.  Наблюдения показывают, что на отдельных породах деревьев часто наблюдаются определенные группировки лишайников.

     Для преобладающего расселения того или  иного вида лишайников имеет значение строение коры (ее физические свойства, химический состав, кислотность и  т. д.). Приуроченность лишайников к  определенным древесным породам  в известной степени зависит  и от климатических условий, в  которых произрастает данная порода. Например, различаются по качественному  и количественному составу лишайников сосны Прибалтики, средней полосы Европейской части России и Европейского Севера. Распространено мнение, что  эпифитные лишайники поселяются на старых, ослабленных деревьях. Действительно, в ряде случаев это так: на старых экземплярах елей более богатый  видовой состав лишайников; старые, ослабленные плохим уходом и нарушением агротехники кусты чая также  быстрее заселяются эпифилльными лишайниками. Однако лишайники часто растут и на молодых, хорошо развитых деревьях и кустарниках.

     Расселение  лишайников на стволе зависит в основном от освещенности. Лишайники, приспособленные  к существованию при малой  освещенности, поселяются ближе к  основанию ствола, а светолюбивые поднимаются по стволу. На основании  лишайники конкурируют с мхами. Вероятно, здесь они частично паразитируют на мхах.

     Эпилитные лишайники поселяются на камнях и  скалах и представлены в основном накипными видами. Расселение их по субстрату различно. Один вид может  сплошь покрывать скалу или крупный  камень на большой площади, придавая им заметную издали, характерную для  определенного вида лишайника желтую, оранжевую, зеленоватую, коричневатую, черную или другую окраску. В другом случае на небольшом участке могут  произрастать несколько видов лишайников, образуя на субстрате благодаря  своей разнообразной окраске  пестрый узорчатый рисунок.

     Объектом  глобального мониторинга лишайники  избраны потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку  их реакция на внешнее воздействие  очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно  замедленна по сравнению с другими  организмами. Из всех экологических  групп лишайников наибольшей чувствительностью  обладают эпифитные лишайники [3].

      1.2 Мхи

     Моховидные (Bryophyta) имеют некоторые приспособления к наземному образу жизни и  в то же время у них сохранились  черты водных растений. В большинстве  случаев моховидные слабо приспособлены  к обитанию на сухих местах, они  растут в среде с повышенной влажностью — на болотах, в лесах, на сырых  лугах. Существуют виду, которые растут только в воде. Моховидные являются автотрофными растениями.

     Среди высших растений моховидные отличаются наиболее простым строением. Тело большинства  представителей расчленено только на, стебли и листья, а корней у них  нет. Отсутствуют у них сосудисто-проводящие пучки. Всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляется ризоидами  — выростами эпидермиса. По своему строению и образу жизни моховидные являются как бы связывающим звеном между низшими и высшими растениями. Моховидные не достигают больших  размеров, максимальная высота их 20-40 см.

     Моховидные  объединяют свыше 22 тыс. видов и подразделяются на 3 класса. Рассмотрим из них 2 класса — печеночные мхи, или печеночники, и листостебельные мхи. Класс печеночник и, или печеночные мхи (Маrсhапtiорsidа, или Нерatic орsida). Для представителей этого класса характерно дорсовентральное строение гаметофита (вегетативного тела), у которого верхняя сторона всегда отличается от нижней. Слоевище чаще имеет форму пластинки, вильчато разветвленной, но не расчлененной на стебель и листья.

     Класс листостебельные мхи, и ли собственно мхи, или бриопсиды (Bryopsida, или Musci). Растения этого класса имеют хорошо выраженное расчленение тела на стебель и листья. Яркими представителями данного класса являются: кукушкин лен и торфяной мох (сфагнум) [1].

2 Лихеноиндикация  качества воздуха

     Сильнейшее  антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в  окружающем воздухе, такие,  как диоксид  серы, оксиды азота, углеводороды и  др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, а также транспорта, особенно дизельного).

     Устойчивость  растений к диоксиду серы различна. Даже незначительное наличие диоксида серы в воздухе хорошо диагностируется  лишайниками – сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы [4] . 

     2.1 влияние загрязнения  воздуха на состояние  лишайников

     Лишайники – широко распространенные организмы  с достаточно высокой выносливостью  к климатическим факторам и чувствительностью  к загрязнителям окружающей среды.

     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. Погрузившись в такой  «анабиоз», лишайники могут выдерживать  сильное солнечное облучение, сильное  нагревание и охлаждение.