УДК 504,3.054:582,29
О лихенологическом компоненте мониторинга окружающей среды регионального и континентального масштабов в России
А. В, Пчелкин*
Приводится обобщение результатов обследований состояния сообществ эпифитных лишайников — биологических индикаторов загрязнения воздуха. Обследования проводились в 1978—2001 гг. на сети эталонных территорий в России (пятнадцать заповедников и один заказник) экологической экспедицией Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН. В статье приведены оценки видового состава, встречаемости и линейного проективного покрытия лишайников-эпифитов на эталонных территориях для основных типов леса.
Введение
Лишайники традиционно применяются для оценки уровня загрязнения атмосферы по биологическим показателям. Например, исследуются изменения видового состава, встречаемости и проективного покрытия лишайников на разных (до нескольких километров) расстояниях от источника загрязнения для оконтуривания зоны воздействия. Выделяются зоны распространения лишайников в городах и их окрестностях с целью оценки степени антропогенной нагрузки. При этом используются шкалы полеото-лерантности, различные лихенологические индексы, характеризующие видовой состав и проективное покрытие лишайников. Все эти подходы и методы были созданы в основном в последней трети XX века и эффективно применялись в локальном пространственном масштабе (до нескольких километров).
Однако для мониторинга состояния окружающей среды регионального и континентального масштабов в России эти подходы непосредственно (т. е. без существенной модификации) оказались неприменимыми. Ведь обеднение видового состава или же уменьшение показателей обилия лишайников в какой-либо точке одного региона по отношению к "фоновой" точке в другом регионе может быть вызвано не антропогенными причинами, а иными естественными условиями, определяющими естественное состояние (фон) сообществ лишайников в регионе. Например, обилие эпифитных т лишайников в Репетекском заповеднике (Туркмения) существенно меньше, чем в Приокско-Террасном заповеднике (Московская область, Россия) не потому, что атмосфера в заповеднике загрязнена. Просто там иные климатические и флористические условия. Следовательно, для обоснования мо-
* Институт глобального климата и экологии Росгидромета и Российской академии наук.
ниторинга состояния окружающей среды регионального и континентального масштабов по лихенологическим показателям необходимо прежде всего определить, каково естественное состояние сообществ эпифитных лишайников в региональном аспекте. Именно с соответствующим региональным эталоном будет затем производиться сравнение результатов лихе-нологических обследований на территории, где возможны (предполагаются) антропогенные аномалии в химическом составе приземного воздуха.
Вследствие этого, когда в 1980-х — 1990-х годах под руководством академика Ю. А, Израэля [1] группой исследователей (Л. М, Филиппова, Г. Э. Инсаров, А. В. Пчелкин, Ф. Н, Семевский, С. М. Семенов) было предпринято научное обоснование мониторинга окружающей среды регионального и континентального масштабов, в отношении его лихенологического компонента необходимо было решить прежде всего следующие задачи:
— определить систему районирования территории России, которая составит типологическую основу для проведения лихенологических обследований (ведь повсеместное обследование в таких пространственных масштабах нереально);
— обоснованно выбрать в пределах этих районов эталонные территории, находящиеся в условиях пренебрежимо малого антропогенного воздействия, которые будут служить эталонами ддя выделения антропогенных аномалий в пределах соответствующих районов;
— провести базовое лихенологическое обследование выбранных эталонных территорий и получить характеристики состояния сообществ лишайников и оценку диапазона их естественной изменчивости.
Эти задачи были решены в 1978—2001 гг. в Лаборатории мониторинга природной среды и климата Госкомгидромета и АН СССР (с 1991 г. — Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН). Данная работа содержит краткое обобщение полученных результатов.
Методы и материалы
К настоящему времени высокие индикационные качества эпифитных лишайников надежно установлены, а фундаментальные аспекты их систематики и экологии хорошо разработаны в трудах ряда отечественных и зарубежных исследователей.
На видовой состав и количественные характеристики сообществ стволовых эпифитных лишайников влияют такие естественные факторы, как влажность воздуха, освещенность, высота над уровнем моря, экспозиция и угол склона, на котором растет дерево-форофит, сторона света, к которой обращен таллом лишайника, высота места его расположения на стволе, природа и буферная способность субстрата (т. е. коры) и др. [2, 8, 9, 21]. Лишайники чувствительны к изменению химического состава атмосферного воздуха и осадков, а также к изменению климата [3, 15, 19]. Эпифит-ные лишайники особенно чувствительны к изменению содержания в воздухе ряда химических веществ, входящих в состав выбросов в атмосферу промышленных производств — диоксида серы, оксидов азота, тяжелых металлов, фторидов (см., например, [5—7, И, 16—18, 20]). Эти вещества в значительной степени формируют загрязнение атмосферы регионального и континентального масштабов. 52
Лишайники, особенно эиифитные виды, являются общепризнанными эффективными индикаторами общего уровня содержания основных загрязняющих веществ в атмосфере. Известно, что такие показатели, как жизненность (употребляется также термин "витальность"), встречаемость и проективное покрытие видов, убывают по мере приближения к источнику загрязнения [11, 14]. С увеличением расстояния от источника загрязнения атмосферы происходит также увеличение индекса чистоты атмосферы IAQ (Index of atmospheric quality) — комбинированного показателя, учитывающего как встречаемость и проективное покрытие, так и видовое богатство.
Существуют классические работы, указывающие на изменение состояния сообществ лишайников при определенных уровнях загрязнения атмосферы, Так, многочисленные примеры картирования территории вокруг источника загрязнения с использованием лихенологических индексов показали, что участки с одинаковыми значениями индексов, соединенные изолиниями, образуют зоны вокруг источника загрязнения, вытянутые по розе ветров. Высокие постоянные концентрации — более 80 мкг/мъ — диоксида серы (S02), одного из наиболее сильно действующих на лишайники веществ, заметно ограничивают их распространение [7, 17]. X. X. Трасс [14] приводит таблицу для Англии и Уэльса, показывающую корреляцию между содержанием двуокиси серы в воздухе и состоянием сообществ лишайников-эпифитов.
Лишайники чувствительны также к изменению температуры воздуха в приземном слое атмосферы и осадков (см., например, [3, 10, 22, 23]) — климатических переменных, в наибольшей степени подверженных антропогенному воздействию. Именно это обстоятельство позволяет использовать эпифитные лишайники также для мониторинга климата регионального и континентального масштабов, поскольку антропогенные изменения таких масштабов в каждой данной точке находятся в умеренном диапазоне, и для их выявления (особенно для раннего обнаружения) требуются особо чувствительные биологические объекты.
В качестве типологической основы для оценки естественного состояния сообществ эпифитных лишайников было выбрано флористическое районирование Тахтаждяна [13], поскольку флоры сосудистых растений и лишайников сильно взаимосвязаны [12]. В каждой из флористических провинций было выбрано по одной или более эталонной территории, которые являются представительными для этих провинций в отношении основных типов леса.
Экспериментальные материалы были получены в 1978—2001 гг. в ходе базовых лихенологических обследований 16 эталонных территорий. Это— государственные заповедники Кандалакшский, Печоро-Илычский, Приок-еко-Террасный, Центрально-Черноземный, Кавказский, Северо-Осетин-ский, Астраханский, Алтайский, Саяно-Шушенский, Баргузинский, Сохон-динский, Олекминский, Кроноцкий, Сихотэ-Алиньский, Курильский, а также заказник "Малые Курилы". Общее число образцов лишайников, собранных и обработанных в период с 1978 по 2001 г., — более 150 000.
Лихенологические обследования проводились методом линейных пересечений [4] в основных типах леса на наиболее распространенных поро-
дах деревьев. Оценивались основные количественные лихенологические показатели — встречаемость видов (доля деревьев, на которых встречается данный вид) и их линейное проективное покрытие (сумма длин частей горизонтального сечения боковой поверхности дерева на высоте 1,5 м, принадлежащих талломам лишайников данного вида, деленная на длину всего горизонтального сечения). Эти количественные показатели оценивались для отдельных видов и для всех видов лишайников вместе. В последнем случае соответствующие показатели называются общей встречаемостью и общим линейным проективным покрытием. Для удобства эти величины лучше приводить в процентах.
Таксономическое определение лишайников в простых случаях проводилось автором непосредственно в полевых условиях. В остальных случаях собранные образцы определялись автором в камеральных условиях.
Результаты
Ниже приведены оценки (%) общей встречаемости (В) и общего линейного проективного покрытия (П) лишайников-эпифитов в разных флористических провинциях. Оценки относятся к следующим породам деревь-ев-форофитов: дуб монгольский Quercus mongolien Fish.ex Turcz,, пихта белокорая Abies nephrolepis Maxim., пихта Нордмана Abies nordmanniana (Stev.) Spach., береза повислая Betula pendula Roth., сосна обыкновенная Pinus silvestris L., береза каменная Betula ermani Cham., лиственница даурская Larix dahurica Turcz, кедр сибирский Pinus sibirica Du Tour, пихта камчатская Abies gracilis Кош., дуб черешчатый Quercus robur L., лиственница охотская Larix ochotensis В. Kolesn., ива белая Salix alba L., сосна Сосновского Pinus sosnowski Nakai., пихта сахалинская Abies sachalinensis Mast., пихта сибирская Abies sibirica Ledeb., лиственница сибирская Larix sibi
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.