Изучение флористического разнообразия мохообразных для биомониторинга почвенного и атмосферного загрязнения г.Уфы

Автор: Мехдиева Юлия Джамаладдиновна,
Станция юных натуралистов Октябрьского
района города Уфы (школа №29)

Научный руководитель: Баишева
Эльвира Закирьяновна

г.Уфа

Загрязнение окружающей среды не случайно стало одной из важнейших проблем современности. Город Уфа – столица Республики Башкортостан, в настоящее время является крупным промышленным центром, где сосредоточены предприятия химической и нефтехимической промышленности. Современная экологическая ситуация в г.Уфе характеризуется экологическим неблагополучием. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта в атмосферу, гидросферу и почву поступает все большее количество вредных веществ. Поэтому .важная роль принадлежит разработке эффективных систем биомониторинга за состоянием окружающей среды города.

На настоящий момент в мире существует огромное количество методик по использованию мохообразных в целях биомониторинга. Однако, большинство этих методик, разработанных для стран Западной Европы, Японии, Америки, зачастую оказываются неприемлемыми для условий Южного Урала, поскольку в условиях континентального климата используемые в них виды мхов, либо отсутствуют, либо имеют совершенно другую экологию и утрачивают свою индикаторную ценность. В связи с этим возникла необходимость изучения бриоразнообразия мохообразных городских экосистем г.Уфы и отбор новых индикаторных видов, пригодных для разработки методик, и построению биоиндикационных шкал в условиях Южного Урала. Ранние работы такого плана в Республике Башкортостан не проводились.

В связи с вышеизложенным целью исследования является изучение флористического разнообразия мохообразных обследованных фитоценозов и выявления индикаторных видов, пригодных для биомониторинга атмосферного и почвенного загрязнения в г.Уфе. Это поставило перед авторами следующие задачи:

1. Выявить видовое разнообразие мхов на геоботанических площадках г.Уфы, различающихся по уровню удаленности от автомагистрали;

2. Провести анализ распределения видов мхов в пределах обследованных площадок;

3. Провести сравнение полученных данных с материалами о мохообразных аналогичных фитоценозов, расположенных в экологически чистых районах Республики Башкортостан;

4. Произвести отбор видов для биомониторинга почвенного и атмосферного загрязнения.

Биологический мониторинг является составной частью комплексного экологического мониторинга природной среды. В окружающей среде, как правило, присутствует не один, а несколько токсичных компонентов. При этом часто возникает синергизм в их действии на живые организмы, при котором суммарный эффект превышает действие, оказываемое каждым компонентом в отдельности. Существует огромное разнообразие биоиндикационных методик, разработанных для различных видов и групп растений с учетом их биологических и экологических особенностей. Большое значение имеет использование мохообразных, главным образом, листостебельных мхов в целях биомониторинга (Черненькова, 1991). В данной проблеме можно отметить два аспекта. Первый основан на том, что мхи при всей своей толерантности и способности переносить неблагоприятные условия среды все же довольно чувствительны к различным загрязнениям, в частности, к изменению газового состава атмосферы. Второй аспект основан на сорбирующих свойствах мхов (Меннинг, Федер, 1995).

Особенно чувствительны к загрязнению окружающей среды эпифиты (мхи, растущие на стволовой части деревьев). Вокруг промышленных центров обычно наблюдается распределение эпифитных мхов в виде полос–зон: по мере удаления от источника загрязнения меняется их флористический состав и обилие. Зоны располагаются концентрически, но не имеют вид правильных окружностей - их форма и размеры меняются в зависимости от силы и направления господствующих ветров (Folkesson, 1979).

Широко применяются в качестве биоиндикаторов базифильные эпифитные сообщества. Деградация эпифитного базифильного комплекса, сокращение численности видов и частичное превращение их в эпифиты, произрастающие на известняках, вероятно, связано с изменением рН коры, что обусловлено кислотными дождями (Игнатов, Игнатова, 1988).

Мхи способны извлекать ионы различных элементов прямо из атмосферы, если этих элементов нет в субстрате. Это связано с тем, что мохообразные лишены покровных тканей и влагу впитывают всей поверхностью тела, которая очень велика по отношению к объему. Поэтому мхи служат великолепными индикаторами наличия или отсутствия различных элементов в атмосфере или субстрате (Бардунов, 1984). Наиболее перспективным является их использование при изучении загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами для индикации таких металлов, как Pb, Zn (Grgic, Nadezdin, 1990), Cd, Cu (Paribok et al., 1991), Fe, Ni (Folkesson, 1979).

Различные виды мохообразных поглощают тяжелые металлы с различной интенсивностью. Существует обширная литература, отражающая аккумулятивные способности разных видов. В качестве индикаторов тяжелых металлов используют эпифитные бриофиты Hypnum cupressiforme, Homalothecium sericeum, Isothecium myosuroides, Neckera complanata (Rasmunssen, 1977; Folkesson, 1979 и др.).

Широко применяются и эпигейные виды: Dicranum scoparium (Hukabee, 1973), D.polysetum, Hylocomium splendens, Pohlia nutans (Folkesson, 1979), Pleurozium schreberi, Brachythecium mildeanum, Cirriphyllum piliferum (Paribok et al., 1991) и мн.др.

Установлено, что содержание тяжелых металлов в зеленых напочвенных мхах тесно связано с содержанием этих элементов в верхнем слое почвы. По сравнению с эпифитами, напочвенные виды менее пригодны для оценки содержания тяжелых металлов в атмосфере (Лепнева и др., 1987).

При активном мониторинге оправдал себя метод организмов-уловителей, примененный к мохообразным (Биоиндикация…, 1988). Для этих целей был использован так называемый «бриометр», в котором в качестве тест-объекта применялись выводковые почки Marchantia polymorpha (Yokobori, Taodo, 1980).

Материалы и методы

В основу работы положено более 100 образцов мохообразных, собранных в сентябре-октябре 2000 г. в г.Уфе на территории парка им.Мажита Гафури и посадках деревьев вдоль улицы 50 лет Октября. Сбор мохообразных проводился в пределах 3 геоботанических площадок площадью 225 кв.м., расположенных на различном удалении от главной автомагистрали города (в непосредственной близости, в 150, 800 м от дороги). Для каждой площадки было указаны: местонахожде-ние, общее проективное покрытие и диапазон высот древесного, кустарникового, травяного и мохово-лишайникового ярусов, диаметры стволов, среднее расстояние между деревьями, полное описание древесного яруса с распределением по высотным группам, а также общая характеристика травяного покрова.

При сборе мохообразных особое внимание уделялось тому, чтобы с каждого местообитания собирались все виды полностью. Собранные образцы помещались в стандартные конверты из плотной бумаги размером 10х12 см, и регистрировались с указанием условий обитания, субстрата, даты сбора.

Собранные мохообразные очищались от посторонних примесей и избытка субстрата и сушились. Определение мохообразных проводилось с помощью бинокуляра «МБС-1» и микроскопа «Laboval – 4». Идентификация видов проводилась с помощью определителей Бардунова (1969), Мельничука (1970), Шлякова (1982), Абрамова, Волковой (1999).

Результаты исследования.

В результате исследования в приделах 3 пробных площадок было выявлено 18 видов мохообразных, в том числе 15 видов листостебельных мхов и 3 вида печеночных мхов (таблица). Сравнительный анализ полученных данных с аналогичными материалами по широколиственным лесам того же типа, расположенных в экологически чистых районах Республики Башкортостан (Baisheva, 2000), было установленно, что бриофлора обследованных в г.Уфе площадок имеет более бедный флористический состав, что выражается в отсутствии ряда видов (например, представителей рода Orthotrichum), редкой встречаемости базофильных видов, чувствительных к выпадению кислотных дождей (Platygyrium repens, Radula complanata, Anomodon longifolius).

Наименьшее разнообразие было выявлено на участке, непосредственно прилегающем к дороге (площадка №1) - рисунок. Максимальное разнообразие было отмечено на площадке №3 (800 м от дороги). Таким образом, установлена прямая зависимость между видовым разнообразием мхов и удаленностью от автомагистрали, как основного источника загрязнения. Высокое разнообразие мхов на площадке №3, что можно объяснить тем, что при максимальном удалении от автомагистрали создаются условия для развития травяного и древесного ярусов, способствующие накоплению флористического разнообразия мохообразных. Это позволяет сделать заключение о том, что основными факторами для распрастранения мохообразных на обследованных площадках были (рисунок):

1) удаленность от автомагистрали, и, соответственно, снижение уровня загрязненности

2) режим увлажнения и затенения на площадке

3) состав и возраст древесных пород.

В результате исследования была выявлена группа видов, устойчивых к атмосферному и почвенному загрязнению (Eurhynchium hians, Amblystegium serpens, Brachythecium salebrosum, Pylaisiella polyantha, Leskeella nervosa). Эти виды можно рекомендовать для биомониторинга.

Выводы:

1. Установлено, что бриофлора обследованных в г.Уфе площадок имеет бедный флористический состав.

2. Показана прямая линейная зависимость между видовым разнообразием мхов и удаленностью от автомагистрали как основного источника загрязнения.

3. Установлены основные факторы, влияющие на распространение мохообразных на геоботанических площадках.

4. Выявлена группа видов, устойчивых к атмосферному и почвенному загрязнению, которые рекомендовано использовать для биомониторинга.

Таблица

Распределение видов мохообразных в пределах геоботанических площадок.

Название вида	Номера площадок
	1	2	3
Eurhynchium hians	S	S	S
Amblystegium serpens	R	R	R
Brachythecium salebrosum	R		R
Pylaisiella polyantha		T	T
Leskeella nervosa		T	R,T
Brachythecium reflexum		R,T	R,T
Fissidens taxifolius		S	S
Platygyrium repens			T
Leskea polycarpa	T
Leptodictium kochii	S
Brachythecium velutinum		R
Plagiomnium cuspidatum			S,R
Lophocolea minor			R
Lophocolae heterophylla			R
Ceratodon purpureus			S
Anomodon longifolius			T
Radula complanata
Brachythecium oedipodium

Условные обозначения:

Т – стволы и основания стволов живых деревьев;

R – гнилая древесина;

S – почва.

Общее проективное покрытие древесного яруса (%)

Редниц диаметр стволов деревьев (см)

Средняя высота травяного яруса (см)

Количество видов мхов на исследуемых площадках

1, 2, 3 – номер геоботанической площадки