Лишайники

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.

Интересные  результаты получены лихенологом В.В. Горшковым на Кольском полуострове. Изучая воздействие сернистого газа и полиметаллической пыли на лишайники, он проанализировал состояние лихенофлоры сосновых лесов на разных расстояниях, от комбината "Североникель". Для этого на стволах деревьев отмечали участки площадью 100 см², на которых подсчитывали количество эпифитных лишайников и определяли их видовой состав. В фоновом районе, на расстоянии 60 км от комбината, было обнаружено 70 видов лишайников. Среднее суммарное покрытие стволов деревьев этими растениями составляло 11,2%, а количество пустых, не занятых ими площадок - 13% общего числа исследованных. В 30 км от комбината среднее суммарное покрытие уменьшилось в пять раз, а количество площадок без лишайников увеличилось в четыре раза. Здесь оказалось всего 22 вида лишайников. В 15 км от источника загрязнения среднее суммарное покрытие составляло всего 0,01% значения, характерного для незагрязненного района, и 90% всех исследованных площадок оказалось не занято лишайниками. Наконец, в восьми километрах от комбината находилась абсолютная "лишайниковая пустыня".

Иногда  устойчивость лишайников к загрязнению  обусловлена внешними условиями. Оказывается, что хорошо смачиваемое слоевище страдает от загрязнения больше, чем  плохо смачиваемое. Но иногда объяснение причины устойчивости лишайника  к загрязнению нужно искать внутри самого лишайника. Важную роль играет плотность корового слоя, проницаемость клеток, присутствие некоторых лишайниковых веществ, нейтрализующих кислотные выпадения. На основе индивидуальных особенностей лишайников были сделаны шкалы, которые позволяют установить уровень загрязнения конкретного района по наличию или отсутствию в нем определенных видов лишайников. Примером может служить шкала полеотолерантности эпифитов, т.е. устойчивости к городским условиям. Эту шкалу составил X. Трасс. Шкала включает десять классов. В 1-й, 2-й и 3-й классы входят лишайники, обитающие только в природных ландшафтах (в лесах, болотах, вдали от населенных пунктов) и в слабо окультуренной местности (в лесных массивах рядом с населенными пунктами, лугах). В 4-й, 5-й и 6-й классы попадают лишайники, более или менее часто встречающиеся в умеренно окультуренном ландшафте (в поселках, малых городах, парках в окрестностях больших городов и на кладбищах). Наконец, классы 7, 8, 9 и 10 объединяют те виды лишайников, которые распространены в сильно окультуренных районах (в больших и средних городах).

Иногда  лишайникам помогают выжить самые неожиданные  счастливые обстоятельства. Так, лучше  выживают те колонии, в распоряжении которых больше питательных веществ. Замечено скопление лишайников на краях городских крыш, где много птичьего помета, а также на гниющих сучьях старых деревьев. Важным является и преобладающее в данном районе направление ветров, несущих губительные газы и пыль.

Лихенологические  карты позволяют наблюдать за изменениями, которые происходят в состоянии воздуха в течение 20-50 лет. Эти методы требуют не очень значительных затрат и с успехом могут дополнить, а иногда и заменить более точные физико-химические методы исследования воздуха, для которых необходима дорогостоящая аппаратура. Правда, для составления карт необходимо достаточно полно изучить лихенофлору в исследуемом районе. Предположим, нужно составить описание эпифитных лишайников в каком либо парке. Для этого, двигаясь по аллее, описывают те лишайники, которые растут по обеим ее сторонам на пробных площадках, на каждом пятом (либо третьем или десятом) дереве. Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например размером 10Х10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики по 1 см². Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там вид. Кроме того, отмечают жизнеспособность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1-1,5 м. В целом по аллее получается внушительное число описаний, а по всему парку - и того больше. Одни карты отражают присутствие какого-то одного вида лишайников на данной территории, другие дают дополнительную информацию об его обилии в разных точках, на третьих обозначено количество видов лишайников, произрастающих в зоне исследования.

Лихеноиндикация - один из важнейших и полезнейших методов экологического мониторинга. Однако этот метод не всегда применим. Дело в том, что лишайники, как и любые живые организмы, откликаются на всякое изменение окружающей среды. Поэтому в природе часто нельзя установить конкретную причину тех или иных повреждений лишайников. Простое воздействие температуры либо влажности может перекрывать влияние загрязнения, особенно если концентрация загрязняющих веществ невелика. 

     2.2 Лишайники как объект биомониторинга

     Система наблюдений за реакцией биологических объектов на воздействие загрязнителей называется биологическим мониторингом. Биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменения состояния экосистем и их элементов, вызываемого антропогенным воздействием. Идеальная система мониторинга даёт возможность количественно оценить состояние среды и её изменения. Биологическая индикация позволяет оценивать степень  загрязнения окружающей среды по существующим биологическим показателям.

     Одним из наиболее известных биологических  индикаторов являются лишайники. Чувствительность лишайников к загрязнению воздуха определяется:

     - симбиотической природой(напомним, что лишайник – симбиоз гриба  и водоросли со сложным метаболическим  равновесием между этими двумя  организмами)

     - большой абсорционной поверхностью(все вещества, включая газообразные и растворенные в воде поллютанты, поглощаются всей поверхностью таллома)

     - высокой гидрофильностью

     - средой обитания(осадки, стекающие  по стволу, содержат значительно  более высокие концентрации поллютантов,  чем осадки на открытых местах)

     - длительностью жизни(некоторые живут  даже 600 лет) 

     Лишайники выбраны объектом глобального биологического мониторинга, поскольку они распространены по всему Земному шару(способность  противостоять  неблагоприятному воздействию среды, легкость бесполого размножения, дальность и скорость переноса отдельных частей слоевища) и по скольку их реакция на внешние воздействия очень сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами. Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают лишайники-эпифиты. Лишайники-эпифиты, т.е. лишайники, обитающие на коре деревьев, являются организмами, чувствительными к изменению содержания в воздухе ряда химических элементов и соединений, входящих в состав выбросов большинства промышленных производств. К числу важнейших по влиянию на окружающую среду химических веществ этого ряда относятся сернистый ангидрид, окислы азота, тяжелые металлы, фториды.

     Лишайники чрезвычайно остро реагируют  на загрязненность воздуха, поселяясь лишь в экологически чистых местах. Действительно, некоторые виды не выдерживают малейшего загрязнения, и если оно имеет место, быстро погибают. Однако некоторые виды успешно приспосабливаются к этому фактору и способны жить даже в сильно загрязненных городах, причем отельные формы даже предпочитают даже такие условия. Наименее выносливы кустистые лишайники, которые при усилении загрязнения воздуха погибают первыми, затем погибают листоватые, самыми выносливыми являются накипные формы. Наиболее опасны для лишайников соединения серы. Так, например, при концентрации этого вещества 0,08 – 0,10 мг/м3 гибнут почти все виды лишайников.

     Под воздействием токсичных веществ(диоксид  серы, оксид азота, тяжелые металлы, озон, органические оксиданты и др.) происходят изменения биохимического состава.

     То, что лишайники реагируют на загрязнение  воздуха, было замечено еще в 19 веке. Видовой состав лишайников в индустриальных и окраинных районах различается  на столько сильно, что ученные  стали выделять лишайниковые зоны. Впервые такие зоны были выделены в Стокгольме: зона “лишайниковой пустыни”, где лишайники почти отсутствуют, зона “соревнования”, где видовой состав лишайников беден, а сами они обладают пониженной жизнеспособностью и “нормальная зона”.