Методы биоиндикации

В последние годы широкое использование получила оценка уровня загрязнения природной среды методом биоиндикации. Это метод определения степени загрязненности геофизических сред с помощью живых организмов. В качестве биоиндикаторов используют бактерии, грибы, водоросли, лишайники, мхи, неко­торые высшие растения (особенно хвойные породы деревьев) и животных (чаще беспозвоночных).

Преимущества биоиндикации перед инструментальными ме­тодами: относительно высокая скорость, низкая стоимость и воз­можность характеризовать состояние среды за длительный про­межуток времени.

Недостатки биоиндикации: свойство реагировать на измене­ния очень большого числа факторов среды, в т.ч. и на влияние естественных климатических факторов.

Пример. Лишайник Lecanora conizawides в Центральной Евро­пе при концентрации S0₂ в воздухе до 130 мкг/м' покрывает стволы деревьев на 80-90% (Hawskworth, 1973), а на севере Ир­ландии этот вид уже исчезает при концентрации двуокиси серы, равной 85 мкг/м (Tenton, 1974). Аналогичное явление характерно и для мхов: один и тот же вид по-разному реагирует на загрязне­ние в различных физико-географических условиях. Кроме того, устойчивость мха определенного вида изменяется в зависимости от его приуроченности к определенному субстрату (Тамм, Кан­ну кене, 1978).

Нельзя считать, что при незначительном превышении фоновой концентрации загрязнителей и природных фитоцинозов элими­нируются лишь низшие растения. Так, при уровне загрязнения, близком к глобальному фоновому, при концентрации двуокиси серы в атмосфере 0,07-0,08 млн."¹, элиминируется американский вид сосны Pinus ponderosa. В то же время выпадение лишайников из наземных фитоценозов начинается при концентрации загряз­нителя более 0,005 млн."¹ (Naeqele, 1973).

Принято считать, что наиболее устойчивыми к загрязнению воздуха, главным образом к двуокиси серы, являются накипные лишайники, далее следуют листоватые формы и самые чувстви­тельные - представители кустистых видов. В зависимости от чув­ствительности к загрязнению, исследователи выделяют несколь­ко классов, групп лишайников. Так, например, Х.Х. Трасс выде­лил 9 классов, где 1 класс - наиболее чувствительные и загряз­ненные виды, а 9 - самые устойчивые.

В.В. Горшков в условиях Кольского полуострова делил виды лишайников по отношению к загрязнению на 4 группы (1 - устой­чивые, 4 - не переносящие загрязнение) (Бязров, 2002).

Лихеноиндикационные мониторинговые исследования опира­ются на сведения о поведении видов в условиях конкретной тер­ритории. В качестве методов оценки качества воздуха использу­ются видовой состав лихенобиоты, распространение видов, час­тота их встречаемости, степень видового разнообразия и др.

Важным признаком, способствующим использованию лишай­ников в качестве объектов мониторинга, является то обстоятель­ство, что частота встречаемости видов и численность лишайни­ков уменьшается с увеличением загрязнения воздуха токсичными веществами, что объясняется высокой поглотительной способно­стью лишайников.

Временная изменчивость загрязнения окружающей среды мо­жет быть оценена по результатам анализа загрязняющих веществ, например, в болотах (на полуострове Ютландия содержание рту­ти в образцах торфа было определено с 1800 г.). Это дало основа­ние сделать вывод, что торфянники могут быть хорошим индика­тором фоновых изменений состояния окружающей среды, осо­бенно в связи с влиянием атмосферного переноса загрязняющих веществ.

В Германии для оценки загрязнения используются различные растения - индикаторы, например, лишайники. Кроме лишайни­ков, используемых для определения содержания в воздухе дву­окиси серы и других газов аналогичного воздействия (вычисляет­ся степень отмирания после 300 дней экспозиции), используются стандартные культуры трав для определения загрязнения серой, фтором, свинцом, цинком, кадмием (14-дневное насыщение за­грязняющими веществами в' период вегетации). Для определения содержания серы проводится анализ хвои ели и сосны.

В практике исследований состояния природной среды, как от­мечает В.Н. Адаменко (1982), достаточно широкое применение нашел метод с использованием данных химического состава го­дичных колец деревьев.

Биоиндикаторами антропогенного воздействия на лесные эко­системы могут выступать дереворазрушающие грибы. Ли­товскими учеными (Василяукас, 1986) установлено, что растущие деревья через нанесенные раны поражаются целым рядом дере- воразрушающих грибов. Абсолютное их большинство в непо­врежденных лесных экосистемах играет роль разрушителей мертвой древесины и поселяться на живых деревьях не способно. Исследования показывают, что раневые дереворазрушители мо­гут причинить большой вред лесному хозяйству. Например, через 15 лет после повреждения в стволах ели раневая гниль охватывает в среднем 3,5 м наиболее ценной части ствола, в стволах ясеня сред­няя протяженность гнили составляет 8,2 м, а в стволах дуба 1,4 м.

Таким образом, при проведении лесопатологического мони­торинга особое внимание обращается на различные механические повреждения растущих деревьев. Это позволит определить поте­ри деловой древесины на корню, даст возможность прогнозиро­вать динамику ущерба от раневой гнили на будущие годы и предвидеть другие неблагоприятные последствия (возможность бурелома, появление энтомовредителей и т.д.).

Распространяясь, ксилотрофы могут служить биоиндикатором и указывать на патологическое состояние лесных экосистем.