Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Малышкин Н.Г. 1

---

1 ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

В качестве индикаторов состояния окружающей среды часто используют растительные организмы. Одними из наиболее чувствительных к изменению химического состава атмосферного воздуха растительных организмов являются лишайники. Они реагируют на начальные изменения качества атмосферного воздуха под влиянием антропогенных источников и применяются в качестве биологического индикатора. В статье приведены результаты лихеноиндикации состояния атмосферы в районе деятельности промышленного предприятия, расположенного на территории г. Тюмени. Предприятие осуществляет комплекс работ при изготовлении металлоконструкций, в результате которых в атмосферу поступают загрязняющие вещества, оказывающие воздействие на живые организмы. В процессе выполнения работы проводили сбор и определение лишайников, проекцию лишайников определяли методом линейных пересечений. В ходе исследований был изучен видовой состав лишайников, выявлены морфологические изменения слоевищ, определено проективное покрытие и проведено ранжирование видов по их чувствительности к загрязнению атмосферы. На обследуемой территории выявлено 11 видов лишайников, относимых к 7 родам (Physcia, Parmeliopsis, Parmelia, Pertusaria, Ramalina, Xanthoria, Ochrolechia). Преобладали накипные и листовые формы. Кустистые формы образовывали компактные и мелкие талломы. Проективное покрытие снижалось в направлении рассеивания примеси от источника. С целью выявления степени загрязнения атмосферы применены лихеноиндикационные индексы. Проведен расчет индекса полеотолерантности и индекса экологической чистоты атмосферы. На основании проведенных расчетов было установлено, что уровень загрязнения атмосферы в районе деятельности промышленного предприятия можно оценить как средний. В результате представлена возможность использования лихеноиндикации в системе экологического мониторинга окружающей природной среды.

Статья в формате PDF

0 KB

лишайники

лихеноиндикация

чувствительность

проективное покрытие

промышленное предприятие

качество атмосферного воздуха

1. Малышкин Н.Г., Санникова Н.В. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2017. 128 с.

Malyshkin N.G. Saannykova N.V. Ecologycal monitoring: еducational and methodical manual. Tumen: GAU Severnogo Zaural`ya, 2017. 128 р. (in Russian).

2. Фатнева Е.А. Геоэкологический мониторинг состояния городской среды // Инновационные технологии в науке и образовании. 2016. № 4 (8). С. 27–33. DOI: 10.21661/r-113297.

Fatneva E.A. Geoecologycal monitoring of the urban environment // Innovative technologies in science and education. 2016. № 4 (8). P. 27–33 (in Russian).

3. Акатьева Т.Г. Использование метода биоиндикации в оценке качества атмосферного воздуха // Современная наука агропромышленному производству: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 135-летию первого среднего учебного заведения Зауралья – Александровского реального училища и 55-летию ГАУ Северного Зауралья, 2014. С. 3–6.

Akatieva T.G. Using the bioindication method in assessing the quality of atmospheric air // Modern science to agro-industrial production: materials of the International scientific and practical conference devoted to the 135 anniversary of the first average educational institution of the Trans-Ural region – Aleksandrovsky real school and to the 55 anniversary of GAU of the Northern Trans-Ural region, 2014. P. 3–6 (in Russian).

4. Анищенко Л.Н. Количественная лихеноиндикация: лихеноиндикационный индекс // Учебные записки Орловского государственного университета. Серия: Естественные, технические и медицинские науки. 2013. № 6. С. 91–93.

Anishchenko L.N. Quantitative likhenoindikation: likhenoindikatsionny index // Uchebnye zapiski Orlovskogo gosudarstvennogo univrsiteta. Seria: Estestvennye. tehnicheskie i medicinskie nauki. 2013. № 6. P. 91–93 (in Russian).

5. Окснер А.Н. Определитель лишайников СССР. Вып. 2. Морфология, систематика и географическое распространение. Л.: Наука, 1974. 284 с.

Oksner A.N. The determinant of lichens of the USSR. Rel. 2. Morphology, taxonomy and geographical distribution. L.: Nauka, 1974. 284 p. (in Russian).

6. Цуриков А.Г., Храмченкова О.М., Листовые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие. М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т. им. Ф. Скорины. Гомель: ГГУ. им. Ф. Скорины, 2009. 123 с.

Tsurikov A.G., Hramchenkova O.M., Sheet and bushy city lichens: atlas determinant manual. M-vo obrazovaniya RB, Gomelskii gos. un-t. im. F. Skoriny. Gomel: GGU im. F. Skoriny, 2009. 123 p. (in Russian).

7. Лиштва А.В. Лихенология: учебно-методическое пособие. Иркутск: Изд-во ИркГУ, 2007. 121 с.

Lishtva A.V. Lichenology: еducational and methodical manual. Irkutsk: Izd-vo IrkGU, 2007. 121 p. (in Russian).

8. Молчатский С.Л., Казанцев И.В., Матвеева Т.Б. Применение метода фрактального анализа для биоиндикационной оценки состояния окружающей среды // Самарский научный вестник. 2016. № 4 (17). С. 28–31.

Molchatsky S.L., Kazancev I.V., Matveeva T.B. Application of the method of fractal analysis for bioindicative assessment of the state of the environment // Sanarskii nauchnyi vestnik. 2016. № 4 (17). P. 28–31 (in Russian).

Экологическая обстановка городской среды зависит от множества факторов. К ним относят как естественные, так и антропогенные факторы. Одним из показателей экологического неблагополучия территории является качество атмосферного воздуха. Уровень загрязнения атмосферы зависит от количества выбрасываемых вредных веществ и их химического состава, от высоты источника, и от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ [1, с. 8].

Для оценки состояния атмосферы и выявления степени воздействия антропогенных источников на ее показатели современная наука предлагает различные методы. В последнее время широкое распространение получило зонирование состояния городских природно-технических систем на основе геоэкомониторинга. В качестве индикаторов используют растительные сообщества [2, с. 1; 3, с. 4].

При оценке состояния атмосферного воздуха необходимы организмы, проявляющие высокую чувствительность к колебаниям атмосферных составляющих. Применяемые индексы лихеноиндикации позволяют адекватно оценивать состояние среды обитания в урбоэкосистемах, уменьшать субъективность биоиндикации, повышать ее точность и прогностическую ценность [4, с. 93].

Целью данной работы является оценка состояния атмосферного воздуха в районе деятельности промышленного предприятия методом биоиндикации.

Материалы и методы исследования

Для оценки состояния атмосферного воздуха применяли метод лихеноиндикации. Оценка проводилась по нескольким направлениям: определение видового состава лишайников, оценка проективного покрытия, визуальные наблюдения за морфологией слоевища лишайника, оценка по показателю полеотолерантности и анализ с помощью лихеноиндикационных индексов. Учитывали только эпифитные лишайники. При их учете был использован метод линейных пересечений. Закладка пробных площадок проводилась по 8 румбам на расстояниях 50, 100 и 300 м от промплощадки. Выбранные точки были установлены на основании расчетных полей концентраций примеси по удалению от источника выброса.

На обследуемой территории проводили сбор лишайников и их определение в лабораторных условиях по «Определителю лишайников СССР» под редакцией А.Н. Окснера [5] и атласу-определителю [6].

Результаты исследования и их обсуждение

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники, т.е. лишайники, растущие на коре деревьев. По мере увеличения химической нагрузки на атмосферный воздух сначала исчезают кустистые, затем – листовые и накипные формы лишайников [7].

Один из методов оценки качества воздуха основан на использовании видового состава лишайников изучаемой территории и установлении отсутствия или присутствия чувствительных видов, поскольку их представители быстро повреждаются или исчезают уже при низких концентрациях некоторых загрязнителей. Видовой состав лишайников в районе проведения исследований был представлен 11 видами, которые были отнесены к 7 родам. Род Physcia был представлен 3 видами (Ph. аipolia, Ph. сiliata, Ph. caesia) (табл. 1). Из жизненных форм преобладали накипные и листоватые, кустистые были представлены одним видом – Ramalina pollinaria.

Видовой и количественный состав лишайников был выше в северном направлении от источника выброса и составил 6 видов. В западном, южном и восточном направлениях от источника загрязнения наблюдалось обеднение видового состава, что может быть обусловлено рассеиванием примеси от источников выброса в этих направлениях (табл. 2).

Из выявленных видов очень часто на обследуемой территории встречался один вид – Physcia aipolia (частота встречаемости 100 %); часто (50 %) 4 вида – Physcia caesia, Xanthoria polycarpa, Ramalina pollinaria, Parmelia caperata. Остальные виды встречались редко.

Учитывая факт наибольшей чувствительности к загрязнению атмосферы у кустистых лишайников, установлено, что в северном направлении от источника встречается кустистая форма Ramalina pollinaria. В восточном направлении этот вид был зафиксирован, но размеры таллома снижались в два раза. На остальных учетных площадках кустистые формы лишайников не отмечались.

Долговременное воздействие даже малых концентраций загрязняющих веществ в окружающей среде вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ, это влияет на их рост и развитие, а следовательно, и на геометрию [8]. Изменения морфологических показателей талломов при длительном воздействии на них загрязняющих веществ проявляется так же в смене окраски. Визуальные наблюдения за морфологией слоевища лишайника, по сравнению с контрольным участком, не показали видимых изменений в окраске тел, но при этом наблюдалось образование компактных и мелких талломов, что связано с замедлением их развития. Уменьшение размеров таллома лишайников было характерно для листовых и кустистых жизненных форм. Жизнеспособность лишайников была умеренная, но встречались лишайники с высокой жизнеспособностью и здоровым слоевищем.

Количественным показателем, характеризующим площадь покрытия лишайником субстрата, является проективное покрытие. Общее проективное покрытие лишайников было максимальным в северном направлении от источника и составляло 25 %, что соответствовало средней степени покрытия. По остальным направлениям от источника степень проективного покрытия была низкой. Среди различных видов лишайников максимальная площадь покрытия субстрата отмечалась у видов относимых к 7 и 8 классам полеотолерантности – Parmeliopsis ambigua, Xanthoria polycarpa. Это виды распространяемые на территориях с умеренно и сильно измененными местообитаниями. Несмотря на частую встречаемость на площадках Physcia aipolia проективное покрытие этого вида составляло от 2 до 7 %. Также необходимо отметить, что степень общего проективного покрытия за пределами обследуемой территории возрастала до 30–35 %, что подтверждает факт воздействия предприятия на рост и развитие лишайников.

Процедура ранжирования видов по степени чувствительности к загрязнению заключается в распределении выявленного множества видов на то или иное число классов, различающихся реакциями на загрязнение. Виды, наиболее устойчивые к химическому загрязнению атмосферного воздуха, имеют максимальный класс полеотолерантности. Они могут приспосабливаться к условиям измененной среды в отличие от чувствительных видов и могут быть индикаторами загрязнения. По полеотолерантности на обследуемой территории выделялись виды с 3 по 8 классы. Это виды, которые могут произрастать в условиях измененной среды и при этом испытывают различную устойчивость к химическому загрязнению атмосферы (табл. 3).

Для более объективного анализа необходима балльная оценка и ранжирование территории по уровню антропогенной нагрузки. Лихеноиндикационные индексы позволяют выявить степень загрязнения или чистоты атмосферы и полифобии.

Индекс полеотолерантности (IP) учитывает видовой состав лишайников и вычисляется по формуле:

где а – степень толерантности вида к городской среде, с – ранговая величина покрытия (в баллах), С – степень общего покрытия всех видов (в баллах), n – число видов.

Индекс полеотолерантности в северном, северо-восточном, восточном и западном направлениях варьировал в пределах от 5 до 7. Следовательно, концентрация SO2 в воздухе в соответствии со шкалой варьировала от 0,03 до 0,08 мг/м3. Из этого следует, что территория является среднезагрязненной. На юго-востоке от промплощадки индекс входил в промежуток от 2 до 5, следовательно, территория относилась к малозагрязненой. В южном направлении индекс составлял 7–10 баллов, что соответствовало критическому уровню загрязнения атмосферы (рисунок).

Индекс чистоты атмосферы (IAQ) определяли по формуле

где Qi – индекс ассоциированности i-го вида; Ci – показатель обилия i-го вида.

Индекс чистоты атмосферы коррелирует с концентрацией SO2 в воздухе. Результаты расчета IAQ на основании разработанной шкалы входят в промежуток от 0 до 9, что соответствует концентрации 0,086 мг/м3 и более. Сопоставляя полученный показатель с индексом полеотолерантности (IP), выявляется возрастание концентрации SO2 на 0,006 мг/м3. При ранжировании этого показателя по шкале полеотолерантности зона условного загрязнения атмосферы будет характеризоваться как сильная.

Выводы

1. В условиях антропогенно измененной среды видовое разнообразие лишайников обедняется, что связано с различной приспособительной способностью к условиям среды у разных видов. Частота встречаемости была максимальной у вида Physcia aipolia, относимого к 4 классу полеотолерантности, но проективное покрытие было низким (2–7 %), что обусловлено чувствительностью вида к загрязнению атмосферного воздуха. Из жизненных форм преобладали накипные и листоватые лишайники, кустистые формы были представлены одним видом.

2. При среднем уровне загрязнения атмосферного воздуха (концентрация SO2 от 0,03 до 0,08 мг/м3) визуальных морфологических изменений таллома не происходит, но реакция кустистых жизненных форм проявляется в образовании компактных и мелких тел. Листоватые и накипные формы характеризовались умеренной жизнеспособностью и имели морфометрически здоровые талломы.

3. По устойчивости к загрязнению атмосферы виды распределялись с 3 по 8 классы полеотолерантности. Это виды, произрастающие в условиях от слабо измененных до сильно антропогенно измененных местообитаний. Индекс полеотолерантности (IP) показывает «островное» загрязнение среды от малого, и среднего до критического уровня, в направлении рассеивания примеси от источника. По индексу чистоты атмосферы зона условного загрязнения характеризовалась как сильная.

Библиографическая ссылка