Биологическая и химическая лихеноиндикация в мониторинге химически опасных техногенных объектов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 574.4

Анищенко Лидия Николаевна

докт. сельск. наук, профессор БГУ имени акад. И.Г. Петровского,

г. Брянск, РФ E-mail: [email protected]

БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ В МОНИТОРИНГЕ ХИМИЧЕСКИ

ОПАСНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Аннотация

Биоиндикационные основы оценки сред обитания на химически опасном техногенном объекте в Брянской области представлены с использованием комплексной лихенодиагностики - по синтетическим лихеноиндикационным индексам и по содержанию серы. Доказана высокая информативность лихенобиоты применительно к средам обитания на объекте уничтожения химического оружия. Выявлены концентрации серы в слоевищах лишайников в фоновом и импактном мониторинге: с момента начала сжигания реакционных масс на объекте не произошло исчезновения представителей чувствительных видов лихенобиоты, синтетические лихеноиндикационные индексы свидетельствуют о нормальном общем состоянии воздуха. В целом состояние лесных экосистем реперных точек химически опасного техногенного объекта оценено как «нормальное».

Ключевые слова

биомониторинг, химически опасный техногенный объект, лихеноиндикация, лихеноиндикационные

индексы, сера общая

На территории Брянской области функционирует химически опасный техногенный объект - объект по утилизации химического оружия (ОУХО, 1204, Почепский район), требующий создания системы мониторинга, контроля, разработки систем рекультивации после завершения цикла в 2016 году. Нами создан, апробирован блок биомониторинга, включенный в общий план контролирующих действий на объекте с 2009 года (фоновый мониторинг), обработаны и обнародованы фондовые и текущие материалы, выделены перспективные биоиндикаторы после начала утилизации реакционных масс в 2011 г. (импактный мониторинг) [2, с.85-87]. Особенно информативен метод комплексной биологической и химической лихеноиндикации состояния сред обитания в реперных точках на объекте. Цель работы - представить данные расчетной биологической и химической лихеноиндикации на химически опасном техногенном объекте (на примере ОУХО в Брянской области).

Полевые исследования проводились на территории зоны защитных мероприятий ОУХО в Почепском районе Брянской области с 2009 по 2015 гг. Для анализа химического состава собирались фоновые (наиболее распространённые) виды эпифитных лишайников, кора деревьев-форофитов. Содержание серы определялось в биомассе Hypogymnia physodes (L.) Nyl., Physcia caesia (Но£1т.) Fürnr., Evernia mesomorpha Nyl., E. prunastri (L.) Ach., Parmeliopsis ambigua (Wulf.) ^l., Xanthoria parietina (L.) Belt., Parmelia sulcata Tayl. Образцы коры отбирались в момент сбора лишайников в соответствии с методическими документами [6]. В районе ОУХО пробы изымались на реперных точках в пределах санитарно защитной зоны (СЗЗ) методом маршрутного хода. Число изученных стволов форофитов в каждом пункте составляло от 3 до 10, в зависимости от условий произрастания. Расположение деревьев для исследований выбиралось с учетом возможности проведения обследования участка ствола, на высоте до 2,0 метров, равномерно освещенных, без искривлений. Синтетические лихеноиндикационные индексы рассчитаны ранее [1, с.42]. За все годы исследований проанализировано более 800 образцов биомассы лихенобиоты и столько же субстрата (коры),

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

непосредственно для определения серы как маркера продуктов деструкции отравляющих веществ, которые могут аккумулироваться элементами биоты при их попадании и миграции, - 193. Определение серы по методу ЦИНАО выполнялось в соответствии с ГОСТ 26490-85, с адаптацией к растительному материалу [5]. Рассчитывались коэффициенты накопления (Кн) - как отношение концентрации элемента (ТМ, серы, фосфора) в биомассе лишайников к концентрации его в коре форофита [4, с. 291]. Видовые названия лишайников указаны по Списку лихенофлоры России [7]. Карты и рисунки построены с применением пакета программ MapInfo 11.0 и STATISTICA 6.0.

В зоне защитных мероприятий ОУХО проективное покрытие эпифитных лихеносинузий близко к максимуму, каких-либо следов их массового разрушения, кроме естественных моментов отмирания, не отмечается. Результаты состояния воздуха по синтетическим лихеноиндикационным индексам - индексу полеотолерантности (ИП) и индексу атмосферной чистоты (ИАЧ) - в СЗЗ можно оценить как нормальное (ИАЧ = 12-20, ИП = 3,0-4,0). Все значения ИП свидетельствуют о смешанной зоне по состоянию атмосферного воздуха, зоны по ИП показаны на рисунке 1, по ИАЧ - на рисунке 2.

Рисунок 1 - Индексы полеотолерантности (ИП) и содержание общей серы в слоевищах лишайников

реперных точек на ОУХО (Брянская область)

Примечание. Тонкими линиями показаны зоны по ИП, широкими - зоны по содержанию общей серы.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х

Рисунок 2 - Индексы атмосферной чистоты (ИАЧ) реперных точек на ОУХО (Брянская область) [1, с. 44]

Накопление лишайниками серы зависит от видовых особенностей: содержание серы в талломе Xanthoria parietina выше, чем у Parmelia sulcata в 1,3 раза (рисунок 3). Сера входит в состав слоевищ эпифитных лишайников ОУХО в концентрации 17,0-70,0 мг/кг (рисунок 3). Относительно разных видов деревьев, максимальная концентрация общей серы зарегистрирована в ольхе чёрной, в некоторых случаях оно больше содержания серы в лишайнике, минимальное - в коре березы.

Виды лихенобиоты: 1 -Parmelia sulcata, 2 - Parmeliopsis ambigua, 3 - Xanthoria parietina, 4 -Evernia prunastri, 5 - Physcia caesia.

Рисунок 2 - Валовая концентрация серы (мг/кг) в слоевищах эпифитных лишайников реперных точек ОУХО (средние значения)

С s, мг/кг

70 60 50 40 30 20 10 0

виды

1

2

3

4

5

Содержание серы общей в слоевищах эпифитных лишайников стабильная величина. Тем не менее, поскольку продукты деструкции отравляющих веществ территории ОУХО устойчивы и могут накапливаться во всех средах, возможно увеличение определяемого содержания серы в слоевищах лишайников. Выделено три зоны по содержанию серы общей (рисунок 1): минимальное содержание (42 мг/кг), среднее (49 мг/кг), выше среднего (56-63 мг/кг).

В ССЗ химически опасного техногенного объекта информативным показателем накопительной способности лихенобиоты служат коэффициенты накопления. Виды-исключители (не накапливают серу) -Parmeliopsis ambigua, Physcia caesia. Тест-объект по наибольшей накопительной способности серы (вид-индикатор) с Кн больше 2 - Xanthoria parietina, Parmelia sulcata.. В целом по мере удаления реперных точек от объекта по утилизации и промышленной зоны уменьшение содержание серы в слоевищах лишайников не выявлено, различия в концентрациях статистически недостоверно. Полученные данные химического состава слоевищ эпифитных лишайников - основа для биохимической оценки нарушенности экосистем по Б.В Виноградову (1998) и выделения зон состояния экосистем [3, с. 32]. Биохимические критерии, отображающие степень концентрирования серы в эпифитной лихенобиоте лесных экосистем на ОУХО, показывают экологическую зону «норма».

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

В целом, оценка информативности лихенобиоты, как показателя антропогенно измененных территорий, применительно к объектам уничтожения химического оружия, высокая. Исследования состава лишайников по содержанию серы и синтетических лихеноиндикационных индексов позволят вести комплексный экомониторинг и оценить способность к самовосстановлению экосистем после завершения процесса уничтожения химического оружия. С момента начала сжигания реакционных масс на ОУХО не произошло исчезновения представителей чувствительных видов лихенобиоты, синтетические лихеноиндикационные индексы свидетельствуют о нормальном общем состоянии воздуха.

По коэффициенту накопления серы общей рекомендовано использовать тест-объекты - ксанторию постенную и пармелию бороздчатую. Используя данные концентрации серы общей в слоевищах эпифитных лишайников фоновых видов, проведено зонирование территории ОУХО. В целом полученные биохимические показатели фоновой лихенобиоты позволили оценить состояние лесных экосистем (по Б.В. Виноградову) территории ОУХО как нормальное. Список использованной литературы:

1. Анищенко Л.Н., Балясников И.А., Рудакова Т.А. Блок биомониторинга в экоаналитическом контроле химически опасных техногенных систем (на примере объекта по утилизации химического оружия 1204, Брянская область) // Теоретическая и прикладная экология. 2013. № 3. С. 40-46.

2. Балясников И. А., Рудакова Т.А., Анищенко Л.Н. Биоиндикационные основы экоконтроля состояния сред обитания при утилизации химического оружия с применением лихенобиоты // Теоретическая и прикладная экология. № 3. 2015. С. 85-91.

3. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.: ГЕОС, 1998. 418 с.

4. Лес. Человек. Чернобыль. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации / В. А. Ипатьев, В. Ф. Багинский, И. М. Булавик и др. Под ред. В. А. Ипатьева. Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси, 1999. 396 с.

5. Почвы. Определение подвижной серы по методу ЦИНАО. ГОСТ 26490-85.

6. Руководство ЕМЕП по отбору проб и химическому анализу / пер. с англ.; под ред. А. Г. Рябошапко. Kjeller, 2001: [site of NILU]. URL: http://tarantula.nilu.no/projects/ccc/manual/index.html (дата обращения: 22.06.2013).

7. Список лихенофлоры России. СПб, 2010. 194 с.

© Л.Н. Анищенко, 2016

УДК 581.1

Антипина Ольга Валерьевна

канд. биол.наук, Дерябин Александр Николаевич канд. биол. наук, Попов Валерий Николаевич

канд. биол. наук

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук, Москва

E -mail: [email protected]

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ПРИ АДАПТАЦИИ ХОЛОДОСТОЙКИХ И ТЕПЛОЛЮБИВЫХ РАСТЕНИЙ К НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Аннотация

Проведено сравнительное исследование действия гипотермии на содержание фотосинтетических