Лихеноиндикация как метод регистрирующей биоиндикации урбанизированных территорий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лихеноиндикация как метод регистрирующей биоиндикации урбанизированных территорий

Блинова Э.А.

Иванов Е.С.

Арсенин А.И.

Пирогова Ю.П.

Аннотация

Статья посвящена лихеноиндикации как методу регистрирующей биоиндикации урбанизированных территорий. Описаны основные преимущества биоиндикации в качестве инструмента системы охраны окружающей среды. Проективное покрытие лишайников-эпифитов рассмотрено в качестве показателя экологического оптимума условий среды обитания. Показано применение высокоточного метода измерения проективного покрытия лишайников-эпифитов.

Ключевые слова: биоиндикация, лихеноиндикация, лишайники-эпифиты, проективное покрытие лишайников-эпифитов, урбанизированные территории. биоиндикация урбанизированный лишайник эпифит

Abstract

The article is devoted to the lichenoindication as a method registering bioindication of urbanized territories. The basic advantages of bioindication as a tool of the environmental protection system is shown. Projective coverage of lichen epiphytes is considered as an indicator of the ecological optimum of habitat conditions. The application of a high-precision method for measuring the projective coverage of lichen epiphytes is shown.

Keywords: bioindication, lichenindication, lichen epiphytes, projective cover of lichen epiphytes, urbanized territories.

Актуальность проблемы. Увеличение площади урбанизированных территорий препятствует нормальному существованию организмов. Территориальный рост городов и уплотнение застройки, увеличение разрывов между местом работы и проживания, большое скопление транспортных средств общественного и личного пользования, близость селитебных и промышленных зон - все это антропогенные факторы, негативно влияющие на биоту городов.

Доказано ? биоиндикация может стать существенным инструментом в системе охраны окружающей среды [1, 2, 3, 4, 6].

Биоиндикаторы отражают комплексное влияние биотопа с учетом многолетней динамики каждой его составляющей.

Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции. Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения окружающей среды, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями, изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками [5].

Лишайники являются индикаторами всего комплекса микроклиматических факторов и, в первую очередь, сухости воздуха [4]. В современной системе органического мира лишайники рассматриваются как группа лихенезированных грибов. Ассоциация гриба и фотосинтезирующего микроорганизма образует единый организм специфической структуры.

Лишайники-эпифиты - очень чувствительные организмы по отношению к концентрации поллютантов в городской среде. Проективное покрытие лишайников-эпифитов ? показатель экологического оптимума условий среды обитания. Измерение проективного покрытия лишайников-эпифитов не требует больших материальных затрат и специального оборудования.

К настоящему моменту накоплен обширный фактический материал по лишайникам-эпифитам урбанизированных территорий. Однако, научных работ по изучению проективного покрытия лишайников-эпифитов немного. Возможно, это связано с субъективным характером и невысокой точностью измерения проективного покрытия лишайников-эпифитов традиционными методами.

В г. Рязань проводится лихеноиндикация с применением авторской методики и автоматизированной программы для расчета проективного покрытия лишайников-эпифитов с точностью до 100% [1].

Цель работы - апробировать метод регистрирующей биоиндикации на основе высокоточного измерения проективного покрытия лишайников-эпифитов на примере г. Рязань и п.г.т. Шилово Рязанской области.

Задачи:

1. Изучить видовой состав лишайников-эпифитов на территории г. Рязань и п.г.т. Шилово Рязанской области;

2. Изучить проективное покрытие лишайников-эпифитов на территории г. Рязань и п.г.т. Шилово Рязанской области;

3. Сравнить лихеноиндикационные показатели г. Рязань и п.г.т. Шилово Рязанской области;

4. Показать преимущество использования высокоточного измерения проективного покрытия лишайников-эпифитов в качестве метода регистрирующей биоиндикации.

Характеристика районов исследования. Климатические условия Рязанской области носят умеренно-континентальный характер.

Город Рязань - крупный областной центр с развитой промышленностью. Основные источники загрязнения атмосферы: предприятия теплоэнергетики, нефтеперерабатывающей, химической и строительной промышленности, автомобильный и железнодорожный транспорт. Приоритетные предприятия-загрязнители расположены в юго-восточной части города.

Количество выбросов загрязняющих веществ от основных стационарных источников загрязнения в г. Рязань варьирует около 29 тыс. тонн (по данным статистической отчетности (2-ТП?воздух) за 2015, 2016 гг.) Уровень загрязнения воздуха в Рязани в 2016г. оценивался как высокий. Приоритетные загрязняющие вещества: сероуглерод, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота, бенз(а)пирен [8].

Поселок городского типа Шилово расположен на Окско-Донской равнине на правом берегу реки Оки чуть выше впадения в неё реки Пара в 80 км к юго-востоку от города Рязань (рисунок 1).

Рисунок 1. ? Географическое расположение г. Рязань и п.г.т. Шилово

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в п.г.т. Шилово являются квартальные котельные, асфальтобетонные заводы дорожно-строительных предприятий, а также автомобильный и железнодорожный транспорт. Приоритетные загрязняющие вещества: оксид железа, диоксид марганца, оксиды азота, сажа, оксид углерода, бенз(а)пирен. Увеличение количества личного автотранспорта, использование топлива, не отвечающего современным стандартам, несовершенство дорожных сетей ? негативно сказывается на качестве приземного слоя атмосферного воздуха п.г.т. Шилово Рязанской области.

Среднегодовая норма осадков в г. Рязань и п.г.т. Шилово - около 573 мм. Рязанская область относится к зоне неустойчивого увлажнения. Недостаточное количество осадков весной и летом, когда преобладают южные и юго-восточные ветры, является причиной засухи в отдельные годы. Число дней с интенсивной засухой за теплый период составляет от 5 до 10. В течение года в г. Рязань средняя температура колеблется около 29.4 ° C, в п.г.т. Шилово - около 29.7 °C [9]. Климатические характеристики г. Рязань и п.г.т. Шилово отличаются незначительно и не оказывают существенного влияния на разность показателей видового разнообразия и численности лишайников-эпифитов. Причина различий лихеноиндикационных показателей в г. Рязань и п.г.т. Шилово в разном уровне антропогенной нагрузки на эти урбаэкосистемы.

Материалы и методы.

Регистрирующая лихеноиндикация в г. Рязань проводилась на постоянных площадках и модельных деревьях. Пробные площади закладывались в фитоценозах гомогенных по возрастному и видовому составу (форофит ? Tilia cordata Mill.). Высота измерения - 1,5-2м, что соответствует приземному слою атмосферного воздуха.

Объект исследования:

- рекреационные зоны г. Рязань: лесопосадка в мкр. Дашково-Песочня; Парк имени Ю.А. Гагарина; Нижний городской сад; Центральный парк культуры и отдыха (ЦПКиО); Соборный парк;

- юго-восточная промышленная зона г. Рязань

- 5 учётных площадок в центральном районе п.г.т. Шилово Рязанской области. Учётные площадки располагались на равном расстоянии друг от друга, 5 м, 50 м, 100м от предполагаемого источника загрязнения ? автомобильной дороги.

Камеральная обработка материала осуществлялась с помощью микроскопов МБУ-4, МБС-10, реактивов: едкий калий (КОН), парафенилендиамин (Р) согласно стандартной методике [5]. Расчет проективного покрытия лишайников-эпифитов произведен по авторской методике с помощью авторской программы подсчета. Для коэффициента корреляции рассчитывался 95% доверительный интервал. Статистически значимыми считались значения показателей соответствующие p<0,05.

Результаты и их обсуждение.

Установлено, что на исследуемых территориях г. Рязань и п.г.т. Шилово произрастает 6-8 видов лишайников-эпифитов.

Выявлены виды лишайников-эпифитов часто встречаемые, особо устойчивые к городской среде в условиях г. Рязань и п.г.т. Шилово:

1. Phaeophyscia orbicularis (Neck.) Moberg (Феофисция округлая);

2 Phaeophyscia nigricans (Flk.) Moberg (Феофисция черноватая);

3. Xanthoria parietina (L.) Th.Fr. (Ксантория настенная).

Виды лишайников-эпифитов, чувствительные к изменению компонентного состава приземного слоя атмосферного воздуха, редко встречаемые в условиях г. Рязань и п.г.т. Шилово:

1. Parmelia sulcata Tayl. (Пармелия бороздчатая);

2. Phycia stellaris (L.) Nyl. (Фисция звездчатая);

3. Physcia aipolia (Ehrh. Ex Humb.) Furnr. (Фисция серо-голубая);

4. Physcia adscendens (Fr.) H. Olivier (Фисция восходящая);

5. Hypogymnia physodes (L.) Nyl. (Гипогимняя вздутая).

Проективное покрытие видов Phaeophyscia nigricans и Phaeophyscia orbicularis в п.г.т. Шилово выше, чем в Рязани вследствие меньшей антропогенной нагрузки. Однако, проективное покрытие вида Xanthoria parietina больше в г. Рязань, что свидетельствует о большей приспособленности этого вида к обитанию на территории, испытывающей большую антропогенную нагрузку (таблица 1.).

В п.г.т Шилово, по мере удаления от автомобильной дороги, возрастает проективное покрытие, меняется видовой состав и соотношение занимаемой площади лишайников-эпифитов на стволах форофитов.

Среднее значение видов лишайников-эпифитов в г. Рязань крайне низкое: 1,7±0,35.

Таблица 1. ? Проективное покрытие лишайников-эпифитов на территории г. Рязань и п.г.т. Шилово (СПП ? среднее проективное покрытие, %

В г. Рязань различия в количестве видов и проективного покрытия лишайников-эпифитов, произрастающих в лесопосадке в мкр. Дашково-Песочня, в Парке имени Ю.А. Гагарина, в Нижнем городском саду, в Центральном парке культуры и отдыха (ЦПКиО), в Соборном парке статистически не значимы. Достоверные различия выявлены между территориями рекреационных зон г. Рязань, учетными площадками в п.г.т. Шилово и учетными площадками расположенными Юго-Восточной промышленной зон г. Рязань. По мере удаления от промышленной зоны проективное покрытие лишайников-эпифитов возрастает.

В лесопосадке мкр. Дашково-Песочня, являющейся основной рекреационной зоной для жителей обширного спального района, зафиксирован всего 1 вид лишайников-эпифитов ? Phaeophyscia orbicularis (Феофисция округлая), в угнетенном состоянии. Это свидетельствует о высокой степени антропогенной нагрузки на данную территорию.

На территории Южного-Восточного Промышленного узла не выявлено ни одного вида лишайников. На границе санитарно-защитной зоны Юго-Восточного промышленного узла единично присутствует Phaeophyscia orbicularis (Neck.) Moberg, в угнетенном состоянии.

Ответ лишайников-эпифитов на загрязнение воздушного бассейна г. Рязань - это скудный видовой состав, характерные морфологические признаки (повреждения, пятна некрозов, маленькие размеры, недоразвитые лопасти, запыления, аномалии развития), низкое проективное покрытие, широкое распространение сильно толерантных индикаторных видов и «лишайниковая пустыня» на отдельных территориях.

Выводы:

1. Модельные площадки г. Рязань и п.г.т. Шилово являются сильно антропогенно-нарушенными территориями, где обитают исключительно накипные и листоватые виды лишайников-эпифитов в количестве, характерном для центральной части крупных промышленных городов (6-8 видов).

2. Виды лишайников-эпифитов: Parmelia sulcata Tayl., Phycia stellaris (L.) Nyl., Physcia aipolia (Ehrh. Ex Humb.) Furnr., Physcia adscendens (Fr.) H. Olivier, Hypogymnia physodes (L.) Nyl. более подвержены воздействию загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха от стационарных и передвижных источников на территории г. Рязань и п.г.т. Шилово, чем виды Phaeophyscia orbicularis (Neck.) Moberg; Phaeophyscia nigricans (Flk.) Moberg; Xanthoria parietina (L.) Th.Fr.

3. Различия лихеноиндикационных показателей г. Рязань и п.г.т. Шилово зависят от уровня антропогенной нагрузки. Проективное покрытие стволов форофитов лишайниками-эпифитами в п.г.т. Шилово в среднем на 4% выше, чем в г. Рязань;

4. Высокоточный метод измерения проективного покрытия лишайников-эпифитов может применяться в качестве метода регистрирующей биоиндикации т.к. обладает следующими преимуществами над традиционными методами:

- легкостью проведения измерений. От исследователя требуются только механические действия, что очень удобно в условиях города, где не всегда можно снять измерения в «спокойной» обстановке;

- позволяет фиксировать лихеноиндикационные показатели отдельных выбранных модельных форофитов для построения временного ряда;

- автоматизация процесса подсчета проективного покрытия лишайников-эпифитов повышает точность и сокращает время, затраченное на получение результатов.

Список литературы

1. Блинова, Э.А. Инновации лихеноиндикации в мониторинге воздухоохранной деятельности / Э.А. Блинова, Е.С. Иванов, В.В. Черная // Сборник трудов первого международного экологического форума в Рязани «Здоровая окружающая среда ? основа безопасности регионов». - Рязань: Издательство: РГАТУ им. П.А. Костычева, 2017. - С.13-19;

2. Блинова, Э.А. Эколого-биологический подход к зонированию городской территории на примере г. Рязань / Э.А. Блинова, М.В. Ленков, Е.С. Иванов // Проблемы региональной экологии.? М.:ИД «Камертон», 2016 ? №1. ? С.68-72;

3. Иванов, Е.С. Комплексная орнито-лихенологическая оценка состояния воздушного бассейна г. Рязани на базе картографического подхода / Е.С. Иванов, А.В. Барановский, Э.А. Блинова, М.В. Ленков // XXI век. Техносферная безопасность. ? Иркутск: Издательство «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 2016.? №2(1). ? С.45-55;

4. Корчиков, Е.С. Лишайники Самарской Луки и Красносамарского лесного массива. Монография/ Е.С. Корчиков. - Самара: Издательство «Самарский университет», 2011. ? 320с.;

5. Мучник, Е.Э. Учебный определитель лишайников Средней России: учебно-методическое пособие / Е.Э. Мучник, И.Д. Инсарова, М.В. Казакова; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. ? Рязань, 2011. ? 360 с.;

6. Оказова, З.П. Использование микроорганизмов в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды / З.П., Оказова, Т.А., Автаева // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 5;

7. Панасюк, В.Н. К изучению видового состава лишайников некоторых парков г. Самары / В.Н. Панасюк, Е.С. Корчиков // Экологический сборник 6: труды молодых ученых Поволжья Международная молодежная научная конференция. Тольятти: Кассандра, 2017. ? С. 300-302;

8. Рязанская область в 2016 году, статистический ежегодник. 2017: Стат. сб. в 2 т., 1 т. /Рязаньстат. - Рязань, 2017. - 143 с.;

9. Климатические данные городов по всему миру [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ru.climate-data.org/ (Проверено 17.06.2018г.).

References:

1. Blinova, E.A. Innovations of lichenindication in the monitoring of airborne activity / E.A. Blinova, E.S. Ivanov, V.V. Black // Collection of works of the first international ecological forum in Ryazan "Healthy environment is the basis of regional security". - Ryazan: Publisher: RGATU im. P.A. Kostycheva, 2017. - P.13-19;

2. Blinova, E.A. Ecological and biological approach to the zoning of urban areas on the example of Ryazan / E.A. Blinova, M.V. Lenkov, E.S. Ivanov // Problems of regional ecology .- M.: ID "Kamerton", 2016 - №1. - P.68-72

3. Ivanov, E.S. Complex ornitho-lichenological assessment of the air basin in Ryazan on the basis of the cartographic approach / E.S. Ivanov, A.V. Baranovsky, E.A. Blinova, M.V. Lenkov // the XXI century. Technospheric security. - Irkutsk: Publishing House "Irkutsk National Research Technical University", 2016.- 2 (1). - P.45-55;

4. Korchikov, E.S. Lichens of Samara Luke and Krasnosamar Forest. Monograph / E.S. Korchikov. - Samara: Publishing house "Samara University", 2011. - 320р;

5. Muchnik, E.E. The educational determinant of lichens of Central Russia: educational-methodical manual / E.E. Muchnik, I.D. Insarov, M.V. Kazakova; Stress. state. un-t them. S.A. Yesenin. - Ryazan, 2011. - 360 p

6. Okazova, Z.P. Use of microorganisms as indicators of environmental pollution [Text] / ZP, Okazova, TA, Avtaeva // Modern problems of science and education. - 2015. - No. 5;

7. Panasyuk, V.N. To the study of the species composition of lichens of some parks in Samara / V.N. Panasyuk, E.S. Korchikov // Ecological Collection 6: Works of Young Scientists of the Volga Region International Youth Scientific Conference. Togliatti: Kassandra, 2017. - Р. 300-302;

8. Ryazan Oblast in 2016, the statistical yearbook. 2017: Stat. Sat. in 2 tons, 1 ton. / Ryazanstat. - Ryazan, 2017. - 143 p.;

9. Climate data of cities around the world [electronic source] - Access mode: https://ru.climate-data.org/ (Checked 17.06.2018).

Размещено на Allbest.ru