CC BY
82
УДК 574.3+582.29
СРАВНЕНИЕ ФЛОРИСТИЧЕСКОГО, ЦЕНОТИЧЕСКОГО И ПОПУЛЯЦИОННОГО ПОДХОДОВ ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ
© 2012 Ю.Г. Суетина
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола
Поступила в редакцию 09.05.2012
Проведен сравнительный анализ антропогенной трансформации лишайниковых группировок и структуры популяции индикаторного вида ХаМИопа рапеШа на территории города Йошкар-Олы. Показаны преимущества и недостатки разных подходов лихеноиндикационного зонирования городской территории.
Ключевые слова: эпифитные лишайники, загрязнение атмосферы, популяция, ХаМИопа рапеШа
Длительный период использования эпи-фитных лишайников как индикаторов загрязнения воздуха проходил в условиях кислого загрязнения среды, главным образом двуокисью серы [2, 3, 6 и др.] В настоящее время возросло количество поступающих в окружающую среду соединений азота, что сопровождается экспансией нитрофитных видов лишайников [1]. Выбросы автотранспорта вызывают повышение рН коры деревьев, что влияет на распределение лишайников [10]. Для г. Лондона показано, что при увеличении концентрации NOx выше 70 мкг/м-3 и концентрации NO2 выше 40 мкг/м-3 видовое разнообразие лишайников уменьшается, однако отмечена положительная связь между NOx и обилием устойчивых нитрофитных видов [7].
Для тестирования атмосферных загрязнений нами разработан популяционный подход с использованием нитрофитного лишайника ХаПкопа рarietina (L.) Th. Fr., устойчивого к загрязнению оксидами азота [7, 9], который апробирован нами в городах с разной степенью загрязнения среды [4, 5].
Цель работы: сопоставление результатов традиционных флористического и ценоти-ческого подходов с популяционным подходом в лихеноиндикационных исследованиях.
Материал и методы. Изучение разнообразия эпифитных лишайников и описание лишайниковых группировок проводили на территории г. Йошкар-Олы, в его окрестностях, в заповеднике «Большая Кокшага». Согласно методикам лихеноиндикационных исследований карта города была разбита на квадраты-пункты размером 1х1 км. В каждом из 30 пунктов описание лишайниковых группировок
Суетина Юлия Геннадьевна, кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой ботаники и микологии. E-mail: [email protected]
проводили на 20 деревьях липы сердцелистной (Tilia cordata Mill.). В лесных массивах исследования проводили в липняках. Выбирали одноствольные отдельно стоящие деревья с длиной окружности ствола 0,5-1,0 м. Покрытие каждого вида лишайника определяли на высоте 1,3 м на 4-х экспозициях ствола на площади 100 см2, используя сеточку 10х10 см. Кроме того, отмечали присутствие видов лишайников, обнаруженных от основания ствола до высоты 2 м. Правильность определения проверена в гербарии лишайников Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (LE).
На территории г. Йошкар-Олы изучена плотность популяции X. parietina - среднее число особей на дереве в местообитании. На стволе липы сердцелистной на высоте от 1,3 м до 1,8 м подсчитывали число особей X. parietina. Число деревьев в разных местообитаниях варьирует от 4 до 25. Всего обследовано 588 деревьев из 54 местообитаний. Зоны загрязнения на территории г. Йошкар-Олы выделены: 1) на основе распространения индикаторных видов лишайников; 2) с помощью индекса атмосферной чистоты (I.A.P.), предложенного канадскими исследователями Де Слувером и Ле Бланом (De Sloover, Le Blanc, 1968):
ТАР- У Qifi ^
1.л.г.- 10 , где n - количество видов; Qi -
экологический индекс определенного вида (показатель Q характеризует среднее количество видов, сопутствующих данному виду на всех пунктах описания); f - показатель покрытия-встречаемости, определяемый по 5-баль-ной шкале; 3) на основе изменения плотности популяции X. parietina. Вычисляли коэффициент ранговой корреляции Спирмена. При анализе плотности популяции использовали преобразование ln(x+1). Зависимость пространственного распределения плотности популяции
2303
от координат местообитания на территории города оценивалась с помощью пошагового нелинейного регрессионного анализа. Использовали компьютерную программу «81ай811са 6.0».
Результаты и обсуждение. Флористический подход зонирования территории города реализован на основе распространения индикаторных видов лишайников. Анализ распространения лишайников на территориях с разной
Очень чувствительные виды произрастают в заповеднике и в окрестностях, мы рассматриваем эти территории как фоновые. Чувствительные виды встречаются в лесопарковых массивах в окрестностях города, на фоновой территории. Средне чувствительные виды распространены в периферийных районах города; некоторые из них найдены в ненарушенных местообитаниях. Устойчивые виды произрастают на всей территории города, за исключением районов, где сконцентрированы промышленные предприятия; ряд видов найден на фоновой территории. Очень устойчивые виды встречаются на всей территории города; некоторые из них произрастают на фоновой территории.
Обобщенные границы распространения индикаторных видов делят территорию города на 4 зоны загрязнения. Зона (I) сильного загрязнения включает районы с сосредоточением промышленных предприятий. Здесь встречаются наиболее толерантные к загрязнению виды. Зона (II) умеренного загрязнения охватывает центральную часть города. Здесь встречаются очень устойчивые и устойчивые к загрязнению виды. Зона (III) слабого загрязнения объединяет окраины города. Здесь встречаются очень устойчивые, устойчивые и средне чувствительные к
степенью антропогенной нагрузки позволил составить региональную шкалу чувствительности индикаторных видов к загрязнению. По степени чувствительности видов к загрязнению выделено 5 групп лишайников: очень чувствительные, чувствительные, средне чувствительные, устойчивые, очень устойчивые. Наиболее распространенные индикаторы загрязнения представлены в таблице 1.
загрязнению лишайники. Зона (IV) наименьшего загрязнения включает массивы лесопарковых лесов, где найдены очень устойчивые, устойчивые, средне чувствительные, чувствительные к загрязнению виды. Максимальное видовое разнообразие лишайниковых группировок свойственно сообществам лесопарковой зоны, где перекрываются экологические ниши очень устойчивых, устойчивых, средне чувствительных и чувствительных видов. Следует заметить, что в г. Йошкар-Оле отсутствует зона очень сильного загрязнения, или «лишайниковая пустыня.
В лишайниковых группировках на территории города доминируют виды нитрофит-ной корки: Lecanora hagenii, Physcia stellaris, Phaeophyscia orbicularis (Neck.) Moberg и распространены другие виды этой же группы: Caloplaca holocarpa (Hoffm. ex Ach.) Wade, Phaeophyscia nigricans, Physcia adscendens (Fr.) Oliv., Physcia tenella (Scop.) DC., Xanthoria parietina и Xanthoria polycarpa (Hoffm.) Rieber. Для липы сердцелистной отмечено повышение рН корки (5,3-5,6). На большей части территории города все выше названные нитрофитные виды поселяются на березе повислой (Betula pendula Roeth) - дереве с кислой коркой (рН=3,7).
Таблица 1. Региональная шкала чувствительности лишайников к загрязнению на липе сердцелистной
Очень чувствительные Чувствительные Средне чувствительные Устойчивые Очень устойчивые
Bryoria Anaptychia Lecanora Evernia Lecanora hagenii
fuscescens (Gyeln.) ciliaris rugosella Zahlbr. prunastri (Ach.) Ach.
Brodo & (L.) Korb. Melanelia (L.) Ach. Phaeophyscia nig-
D.Hawksw. Graphis scripta subargentifera Hypogymnia ricans
Evernia (L.) Ach. (Nyl.) Essl. physodes (Flk.) Moberg
mesomorpha Nyl. Pertusaria amara Physconia (L.) Nyl. Physcia
Lecanora sub- (Ach.) Nyl. enteroxantha Melanelia stellaris
rugosa Phlyctis argena (Nyl.) Poelt exasperatula (L.) Nyl.
Nyl. (Sprengel) Flotow. Usnea hirta (Nyl.) Essl. Xanthoria parietina
Lobaria Ramalina pollinar- Weber ex Wigg. Physcia (L.) Th.Fr.
pulmonaria ia adscendens
(L.) Hoffm. (Westr.) Ach. (Fr.) Oliv.
Ramalina
farinacea
(L.) Ach.
2304
Кроме зонирования по распространению видов, было проведено зонирование территории города на основе индекса I.A.P., который включает характеристики лишайниковых группировок (ценотический подход). Количественные характеристики лишайникового покрова приведены в таблице 2. Полученные расчетные значения индекса I.A.P. изменяются в пределах города от 6,13 до 34,51. На основе индекса чистоты атмосферы были выделены
Популяционный подход. Плотность популяции X. parietina (среднее число особей на дереве) в местообитаниях Йошкар-Олы варьирует от 0,8 до 66,5 слоевищ на дереве, среднее - 10,7. Анализ пространственных распределений плотности популяций выявил их зависимость от координат местообитания, т.е. от расположения местообитания на территории города Йошкар-Олы (Р<10-15). Поскольку мы имеем непрерывный ряд значений плотности популяции от 0 до 4,2 (в логарифмической шкале), этот ряд был разделен на 3 группы: с низкой (от 0 до 1,4), средней (от 1,5 до 2,8) и высокой плотностью (от 2,9 до 4,2). Область с низкими значениями плотности популяции на территории Йошкар-Олы соответствует южной промышленной зоне города (район железнодорожного вокзала и заводов). Увеличение плотности популяции происходит постепенно к окраинам города. Здесь в западной части находятся местообитания с плотностью - 50,1; 53,7 и 56,8; в северной части -31,5; 33,8 и 35,8; в восточной части - 36,0; 37,5; 49,4 и 66,4 слоевищ на дереве. Плотность популяции X. parietina на территории Йошкар-Олы положительно скоррелирована с 1.А.Р. (Гя=0,65; Р=0,00038): большей плотности соответствуют большие значения 1.А.Р. (меньшая степень атмосферного загрязнения). Областям с низкой, средней и высокой плотностью популяции X. parietina соответствуют зоны сильного, умеренного и слабого загрязнения.
III зоны загрязнения на территории г. Йошкар-Олы. Однако, зона IV (лесопарковая), определенная по распространению видов, по индексу ГА.Р. не выделяется. Это вызвано тем, что в лесопарковых массивах увеличивается затенение, что приводит к снижению покрытия лишайников. Это отражается на индексах ГА.Р., которые здесь даже несколько ниже по сравнению с таковыми, рассчитанными для рядом расположенных открытых участков.
Сравнение плотности популяции X. parietina в разных городах позволяет получить грубые оценки степени загрязнения. В Казани большая часть значений плотности популяции X. parietina варьирует в интервале от 0 до 2. Область, соответствующая местообитаниям с низкой плотностью, охватывает практически всю территорию города (Суетина и др., 2005). Такие же значения характерны для заречной части г. Нижнего Новгорода, в то время как в нагорной части города плотность варьирует от 0,1 до до 11,7 ближе к окраинам города (Сидоренко и др., 2008).
Выводы: проведено сравнение разных подходов лихеноиндикационного зонирования городской территории. Анализ распространения индикаторных видов лишайников позволяет выделить зону наименьшего загрязнения (лесопарковые массивы) и установить преобладание щелочных или кислых компонентов загрязнения, но при этом оценивается только присутствие видов без их количественных оценок. Индекс чистоты атмосферы (1.А.Р.) может быть использован лишь в сходных экологических условиях. Применение этого индекса при сравнении городских территорий и лесных экосистем не выявляет специфики экологической обстановки, поскольку констатирует сокращение покрытия эпифитных лишайников, не различая воздействий загрязнения и затенения в лесных сообществах. Распределение плотности популяции X. parietina на территории города отражает общие тенденции
Таблица 2. Показатели лишайникового покрова на липе сердцелистной
Общее число Число видов в ли- Проек-
Зоны видов (на вы- шаиниковых груп- тивное
загрязнения соте ствола 02 м) пировках (на высоте ствола 1,3 м) покрытие, %
зона (I) сильного 11 9-10 14-17
загрязнения
зона (II) умеренного 30 10-22 12-51
загрязнения
зона (III) слабого 45 20-27 51-72
загрязнения
зона (IV) наименьшего 53 28-35 35-54
загрязнения
фоновая территория 49 14-25 37-67
2305
лихеноиндикационного зонирования и является технически более простым методом, однако приуроченность X. parietina к освещенным местообитаниям ограничивает использование метода, как и в случае индекса чистоты атмосферы. Необходимо отметить, что градиент степени загрязнения среды (центр - окрестности города) и сопряженные с ним изменения плотности популяции X. parietina не описываются линейными зависимостями, полученная схема дает лишь общее представление о градиенте антропогенной нагрузки.
Автор выражает благодарность проф. Н.В. Глотову за обсуждение настоящей работы. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (№ 12-04-01251-а).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Бязров, Л.Г. Изменение видового разнообразия эпифитных лишайников г. Москвы - сравнение учетов 1988-1991 и 2006 годов. 2007. http://www.sevm. ru/laboratories/biazrov_msk_2006. html
2. Инсаров, Г.Э. Лишайники в условиях фонового загрязнения атмосферы двуокисью серы / Г.Э. Инсаров, И.Д. Инсарова // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. Т.9. С. 242-258.
3. Нильсон, Э.М. Эпифитные лишайники в условиях кислого и щелочного загрязнения / Э.М. Нильсон, Л.Н. Мартин // Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Ч.2. - Таллин, 1982. С. 88-100.
4. Сидоренко, М.В. Лихеноиндикационный мониторинг состояния атмосферы / М.В. Сидоренко, Ю.Г. Суетина, И.С. Ивановская // Экология Нижнего Новгорода: Монография / Д.Б. Гела-швили, Е.В. Копосов, Л.А. Лаптев. - Н.Новгород: ННГАСУ, 2008. С. 221-227.
5. Суетина, Ю.Г.Популяционное исследование Xanthoria parietina (L.) Th. Fr. в городах при разной степени загрязнения среды / Ю.Г. Суетина, Н.В. Глотов, Д.И. Милютина, И.А. Кшнясев // Вестник Нижегородского университета им Н.И. Лобачевского. Серия Биология. 2005. Вып. 1 (9). С. 197-205.
6. Трасс, Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л: Гидрометеоиздат, 1985. Т.7. С. 122-138.
7. Davies, L. Diversity and sensitivity of epiphytes to oxides of nitrogen in London / L. Davies, J.W. Bates, J.N.B. Bell et al. // Environmental Pollution. 2007. V. 146, № 2. P. 299-310.
8. De Sloover, J. Mapping of atmospheric pollution on basis of lichen sensitivity / J. De Sloover, F. Le Blanc // Proceedings of the symposium on recent advances in tropical ecology. - Varanasi, India, 1968. P. 42-56.
9. Gaio-Oliveira, G. Ammonium uptake in the nitro-phytic lichen Xanthoria parietina and its effects on vitality and balance between symbionts / G. Gaio-Oliveira, L. Dahlman, K. Palmqvist, C. Maguas // The Lichenologist. 2004. V. 36, № 1. P. 75-86.
10. Larsen, R.S. Lichen and bryophyte distribution on oak in London in relation to air pollution and bark acidity / R.S. Larsen, J.N.B. Bell, P.W. James et al. // Environmental Pollution. 2007. Vol. 146, №2. P. 332-340.
COMPARISON OF FLORISTIC, CENOTIC AND POPULATION APPROACHES TO LICHENOINDICATION
© 2012 Yu.G.Suyetina Mari State University, Ioshkar-Ola
The comparative analysis of lichen groups and structure of population anthropogenous transformation of indicator species Xanthoria parietina at the territory of Ioshkar-Ola city is carried out. Advantages and disadvantages of different approaches to lichenoindicative zoning the urban area are shown.
Key words: epiphytic lichens, atmosphere pollution, population, Xanthoria parietina
Yuliya Suetina, Candidate of Biology, Associate Professor, Head of the Botany and Mycology Department. E-mail: suetina@inbox. ru
2306
