БИОИНДИКАЦИОННАЯ РОЛЬ ДАННЫХ О ЛИХЕНОФЛОРЕ НЕКОТОРЫХ ОБЪЕКТОВ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ

БИОИНДИКАЦИОННАЯ РОЛЬ ДАННЫХ О ЛИХЕНОФЛОРЕ
НЕКОТОРЫХ ОБЪЕКТОВ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
А.Ф. Уразбахтина, С.М. Дементьева
Тверской государственный университет
Загрязнение атмосферы – одно из наиболее серьезных последствий
научно-технической революции. В настоящее время, в результате
хозяйственной деятельности человека появилось около 2000 компонентов,
загрязняющих атмосферу [1]. Непосредственная оценка загрязнения
приборами не отражает характер техногенного воздействия на природные
системы. Использование биоиндикационных методов при экологическом
мониторинге загрязнения дает полную информацию о состоянии
природных систем. Биологические виды-индикаторы реагируют сразу на
весь комплекс загрязняющих компонентов своим присутствием или
выпадением,
изменением
габитуса,
химического
состава
и
функциональной активности. Уровень вредных воздействий часто
оценивают по состоянию лишайников, способных накапливать вредные
примеси. Слоевище лишайников может изменять массу и цвет. Среди
разных эколого-субстратных групп, более чутко реагируют на изменение
химического состава воздуха эпифиты. Мы попытались выяснить характер
зависимости уровня видового богатства эпифитной лихенофлоры и
степени загрязнения атмосферы на примере г. Твери и Калининского
района Тверской области. Тверь, по сравнению с другими городами
России, характеризуется средним уровнем атмосферного загрязнения.
Район расположен на юго-востоке области. Леса к настоящему моменту
сильно нарушены и занимают около четверти территории, большая часть
которых приурочена к Верхневолжской низине. Преобладают сосняки.
Многие лесные массивы входят в водоохранную зону Волги. Район
характеризуется интенсивным развитием промышленности. Ведущими
отраслями являются машиностроение и металлообработка, химическая,
текстильная, кожевенно-обувная и торфоперерабатывающая [2]. На основе
анализа данных литературы [3-5] и гербарного материала, хранящегося в
гербарии Тверского госуниверситета, был выявлен видовой состав
эпифитной лихенофлоры Калининского района. Лихенологические
исследования были выполнены 1998-2001 гг. в 13 рекреационных зонах г.
Твери [6]. В Твери РЗ занимают около 30 % территории города. Мы
исследовали 13 РЗ. Среди них памятники природы (Бобачевская,
Березовая, Первомайская и Комсомольская рощи), парки (Победа,
Текстильщик, Химволокно, Детский, Горсад), лесопарк (Мигалово),
скверы (около ДК ”Пролетарка”, на Смоленском переулке и по ул. 15 лет
Октября). Изученные РЗ располагаются в разных районах г. Твери
(Московском, Пролетарском, Заволжском и Центральном), с различным
1
уровнем атмосферного загрязнения. Латинские названия таксонов
приведены по «Определителю лишайников Средней полосы Европейской
части СССР» [3]. Для каждого вида лишайников определена устойчивость
(ai). На основе сравнительной оценки чувствительности к загрязнению
воздуха
выделены
группы
гемерофильных,
гемерофобных
и
среднеустойчивых видов [7].
Результаты анализа показали, что видовое богатство эпифитной
лихенофлоры Калининском района вдвое выше, чем в г. Твери. В районе
Тверской области было обнаружено 58 эпифитных видов лишайников,
относящиеся к 23 родам и 11 семействам (это около 48 % от эпифитной
лихенофлоры Тверской области). В лихенофлоре района наиболее
крупными семействами являются Parmeliaceae, Usneaceae, Physciaceae,
Leconaraceae, они объединяют около 70 % всего видового состава (табл. 1).
Среднее число видов в этих семействах 10, в остальных семействах (Lecideaceae, Caloplacaceae, Bueliaceae, Arthonaceae, Teloschitaceae, Caliciaceae,
Grafidiaceae) 3,6. Ведущими по числу родов в лихенофлоре района
являются семейства Parmeliaceae (5), Usneaceae (5). Семейства Grafidiaceae,
Lecideaceae, Lecanoraceae, Bueliaceae объединяют по 2 рода, а в семействах
Physciaceae, Caloplacaceae, Arthonaceae, Teloschitaceae, Caliciaceae
отмечено по одному роду. По числу видов в Калининском районе
выделяются рода Physcia, Lecanora, Parmelia, Cetraria. Среднее число
видов в роде – 6,5. Это свидетельствует о том, что только 18 % родов
имеют высокий уровень видового богатства. Остальные 2 рода (Caloplaca,
Biatora) представлены 3 видами, а 9 родов (Parmeliopsis, Hypogymnia, Ramalina, Evernia, Usnea, Xanthoria, Arthonia, Buellia, Chaenotheca) – 2
видами. Одновидовыми оказались 7 родов, это составляет 32 % от общего
числа родов в Калининском районе (Opegrapha, Graphis, Lecidea, Lecania.
Bryoria, Letharia, Candilaria). Важно отметить, что в эпифитной
лихенофлоре Калининского района встречаются виды, которые занесены в
Красную книгу Тверской области (2002) (Opergrapha lichenoides Pers.,
Parmelia saxatilis (L.) Ach., P. tiliacea (Hoffm.), Pleurosticta acetabalum
(Neck.) Elix. ).
Таблица 1
Уровень таксономического разнообразия семейств лихенофлоры
Твери и Калининского района
Семейства
Калининский р-н
Тверь
число родов число видов число родов число видов
Parmeliaceae
5
16
4
5
Usneaceae
5
8
5
8
Phyciaceae
1
8
1
5
Leconaraceae
2
8
3
4
Lecideaceae
2
4
2
2
Caloplacaceae
1
3
1
2
Bueliaceae
2
3
2
Arthonaceae
Teloschitaceae
Caliciaceae
Grafidiaceae
Bacidiaceae
Всего
1
1
1
2
23
2
2
2
2
58
1
1
18
3
1
30
Эпифитная лихенофлора Твери включает 30 видов из 18 родов и 8
семейств. В Твери, как и в районе наиболее крупные семейства Usneaceae,
Parmeliaceae, Physciaceae, Leconaraceae, они объединяют 86 % всего
видового богатства. Среднее число видов в этих семействах - 7,7.
Семейства
Teloschitaceae,
Caloplacaceae,
Bueliaceae, Bacideaceae
представлено 1-3 видами. В семействах Parmeliaceae, Usneaceae отмечено
по 5 родов, Leconaraceae - 3, а Lecideaceae - 2. Только одним родом в Твери
представлены семейства Physciaceae, Teloschitaceae, Caloplacaceae, Bacideaceae (табл.1). Род Physcia является самым многочисленным по числу
видов. В составе других родов обнаружено 1-3 вида. Значительная доля
родов представленных 1-3 видами в лихенофлоре Калининского района и
Твери говорит о неблагополучной обстановке. Широко распространены в
Твери виды семейства Phyciaceae, Parmeliacea, Teloschistaceae и Caloplacaceae. Виды этих семейств встречаются во всех РЗ города. В городе не
найдены виды лишайников, которые занесены в Красную книгу (2002), но
редко встречаются виды семейства Lecanoraceae (Lecanora allophana (Ach.)
Rohl., L. varia (Ehrh.) Ach., Lecania dimera (Koerb.) Th. Fr., Candelariella vitellina (Ehrh.) Mull.Arg., Candelaria concolor Arn.), Lecideaceae (Lecidea
glomerulosa (DC.) Steud., Biatora helvola Koerb.), Bacidiaceae (Artrospora
acclinis (Fw.) Th. Fr.), а также некоторые представители семейства Usneaceae (Alectoria jubata (L.) Mot.). Эти виды отмечены в единичных
местах. Они представляют гемерофобную группу видов (аi = 1-3). Это
группа объединяет около 50 % видового состава лихенофлоры Твери. К
группе среднеустойчивыми к загрязняющим компонентам окружающей
среды относится 43,3 % видов лишайников (аi = 4-7). Среди них, Evernia
prunastri (L.) Ach., Hypogymnia physodes (L.) Nyl., Parmelia sulcata Taul.,
Caloplaca puracea (Ach.) Th. Fr. Гемерофильных видов (аi = 7-9) в Твери
6,6 % ( Xanthoria parietina (L.) Belt., Physcia tribaсia (Ach.) Nyl.).
Наибольшее число видов в городе зарегистрировано на объектах, которые
являются фрагментами естественной растительности. Среди них
Первомайская роща (20 видов), Березовая роща (18), лесопарк Мигалово
(15), Комсомольская роща (10). В парке «Текстильщик», где условия
приближенны к естественным, отмечено 9 видов. В этих РЗ
сформировались полидоминантные сообщества лишайников. Более низким
уровнем видового богатства характеризуются следующие РЗ: сквер на
Смоленском переулке (2), парки «Победа» (5) и «Химволокно» (6), сквер
по ул. 15 лет Октября (6), Бобачевская роща (6). Здесь сформировались
монодоминантные сообщества, в которых встречаются только несколько
3
наиболее устойчивых к загрязнению видов лишайников. Общее
проективное покрытие (ОПП) лишайников в изученных РЗ города
невысокое от 1,0 до 3,5 %. Соотнесение этих данных с уровнем
загрязнения (значение индекса полеотолерантности - IP) показало, что
повышение степени загрязнения атмосферного воздуха уменьшает ОПП
эпифитных лишайников. Анализ данных по коэффициентам общности
состава древесных пород и лишайников показал, что видовой состав
лихенофлоры в большей степени определяется характером атмосферного
загрязнения и в меньшей степени зависит от состава древесных пород. В
городах принято выделять 3 зоны: нормальная (IP=1-2), «зона борьбы»
(IP=3-9) и «лишайниковая пустыня». Расчет IP показал, что все изученные
РЗ Твери располагаются в «зоне борьбы». В пределах «зоны борьбы»
степень атмосферного
загрязнения может быть различной, что
подтверждают результаты химического анализа [8]. На основе данных
полученных путем химического анализа выделены 4 зоны: исключительно
высоко загрязненная, высоко загрязненная, зона загрязнения и умеренно
загрязненная (рис. 1). Парки Победа, Химволокно, Бобачевская роща,
сквер на Смоленском переулке имеют самое высокое значение IP (6.8-8.1).
Эти РЗ находятся в зоне «исключительно высоко загрязненной». Влияние
ПО «Химволокно», ТЭЦ-4, завода «Искож» проявляется в высоком
содержание в приземном слое воздуха сернистого ангидрида,
сероуглерода, сероводорода, к которым очень чувствителен наш тестобъект в парках Химволокно и Победа. Высокое значение IP в сквере на
Смоленском переулке
объясняется повышенной концентрацией
загрязнителей, включающих газообразные компоненты автомобильных
(NxOy, CO), пылевых и аэрозольных выбросов. В зоне «высоко
загрязненная» находится Детский парк и сквер по ул. 15 лет Октября
(IP=6.6-6.66). Сказывается влияние трамвайно-троллейбусного парка в
районе площади Капошвара и интенсивное движение транспорта. Сквер
около ДК «Пролетарка», Горсад
(IP=6.42-6.55) находится в «зоне
загрязнения», которая характеризуется старым антропогенным освоением
этой части города и интенсивным движением транспорта. Дополнительный
источник загрязнения в сквере около ДК «Пролетарка» - отопительные
системы частного жилого сектора и ТЭЦ-1. В зоне «умеренно
загрязненная», находится парк Текстильщик (IP=5,66). Памятник природы
Первомайская роща (IP=5,5) испытывает высокую рекреационную
нагрузку. На лесопарк Мигалово, (IP=5,4) аэродром оказывает небольшое
влияние. В целом лесопарк Мигалово, памятники природы: рощи
Первомайскую, Комсомольскую (IP=5,28), Березовую (IP=5) можно
назвать относительно чистыми.
4
Рис.
1.
Индексы
загрязнения
атмосферы,
полученные
лихеноиндикационными и химическими методами:
контуры показывают границы выделенных зон: 7 – умеренно
загрязненная; 7-12 – загрязненная; 12-20 – высоко загрязненная; свыше 50
– исключительно высоко загрязненная
- IP= 5 – 5,5;
- IP= 6,42 – 6,66;
- IP= 6,8 – 8,1
Анализ лихенофлор Калининского района и Твери показал общее
обеднение уровня видового богатства в 2 раза.
На фоне роста
инфраструктуры в городе происходит выпадение видов предпочитающих
незагрязненные экотопы, увеличивается доля родов, представленных 1-3
видами. О высоком уровне атмосферного загрязнения свидетельствует
значительная доля накипных лишайников. В условиях городской среды
преимущественное распространение получают гемерофильные и
среднеустойчивые виды. В РЗ, которые находятся вблизи крупных
источников загрязнения сформировались монодоминантные сообщества,
здесь зарегистрировано высокое значение IP. Значительное воздействие на
состав лихенофлоры и фитоценотическую роль лишайников оказывает
высокое содержание в приземном слое воздуха сернистого ангидрида,
сероуглерода, сероводорода, диоксида серы. В меньшей степени влияют
загрязнители, включающие газообразные компоненты автомобильных
(NxOy, CO), пылевых и аэрозольных выбросов. В удаленных от источников
загрязнения РЗ сформировались полидоминантные сообщества, отмечено
невысокое значение IP. Таким образом, использование данных о
лихенофлоре в целях биоиндикации атмосферного загрязнения позволили
получить интегральную информацию о состоянии природных систем в
условиях высокой интенсификации производства. Удалось выявить
основные тенденции изменения лихенофлор под воздействием
загрязняющих компонентов атмосферы. Лихеноиндикационная карта
загрязнения может быть использована для разработки программы
оптимального использования рекреационных ресурсов.
5
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
ЛИТЕРАТУРА
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Популярный экологический словарь. М.,
1999. 303 с.
Широков Б.А. Транспорт и экономические связи Калининской
области // Природа и хозяйство Калининской области. Калинин,
1960. С. 632-645.
Голубкова Н.С. Определитель лишайников средней полосы
Европейской части СССР. М.; Л., 1966. 256 с.
Данякина Л.А. Систематическая структура лихенофлоры Тверской
области и ее сравнение с некоторыми другими флорами // Флора и
растительность Тверской области. Тверь, 1996. С. 82-88.
Катаускайте Л.А. Материалы к флоре Тверской области. Ч. 2:
Лишайники. Тверь, 1998. 18 с.
Уразбахтина
А.Ф.,
Катаускайте
Л.А.
Некоторые
итоги
лихеноиндикационного анализа рекреационных зон г. Твери //
Ботанические исследования в Тверском регионе. Тверь, 2003. С. 2028.
Инсарова
И.Д.,
Инсаров
Г.Э.
Сравнительные
оценки
чувствительности эпифитных лишайников различных видов к
загрязнению воздуха // Проблемы экологического мониторинга и
моделирование экосистем. Л., 1989. Т. 12. С. 113-175.
Щербаков А.Ю., Свечников И.В. Загрязнение атмосферы г. Твери //
Экологическое состояние г. Твери. Тверь, 1994. С. 33-42.
6