На правах рукописи

МАНИЛОВА Ольга Юрьевна

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

АТМОСФЕРНОЙ СРЕДЫ ГОРОДА КРОПОТКИНА

С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ

Специальность 03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Краснодар – 2013 Раб бота выпо олнена на кафедре биологии и эколо а е огии раст тений ФГБ

БОУ ВПО

О «Кубанск госуд кий дарственн униве ный ерситет».

Нау учный ру уководит тель: доктор би д иологичес ских наук професс к, сор К Криворот Сергей Борисов тов й вич Оф фициальн оппоненты: доктор биологи ные ических наук, профессор п р кафедры паразито ы ологии, в ветсанэксп пертизы и зоогигие ены Куб банского государственного аграрног университета го Звержаноовский М Михаил Ив ванович доктор биологичческих наук, профессор п р, ведущий научны сотрудн БИН РАН й ый ник Андреев Михаил П Петрович ч Вед дущая ор рганизаци ия: ФГБОУ Ф ВПО «Южны ый фед деральный й у университ тет» (г. Ростов-наДону) Защ щита сос стоится 13 ноябр 2013 года в 11 час ря сов на заседании и диссертац ционного совета Д 212.101.14 по би государст Ставропоольская, Тел 8-861- С диссерттацией м можно ознакоми иться в библио отеке Ку убанского государст твенного универси http:// ww тореферат разосла 11 октя Учёный ссекретарь диссертац ционного совета Д 212.101.

кандидат биологич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. В настоящее время из всех форм деградаций природных экосистем России наиболее опасными являются искусственные абиотические загрязнители поступающие в атмосферу, которые оказывают отрицательное воздействие на здоровье людей и биоту растений.

В публикациях освещены особенности изменения экологической обстановки в отдельных регионах Российской Федерации и возникающие экологические проблемы, которые обусловлены местными природными условиями и характером воздействия на них промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства (Сальникова, Осинцева, 2010).

Для того чтобы рационально решать вопросы охраны природы экосистем малых и больших городов, подвергающихся выбросам промышленных объектов, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, актуальны исследования по экологической оценке состояния атмосферной среды с использованием методов лихеноиндикации и мониторинга. Использование последних позволяет оценить биологические последствия антропогенного изменения среды.

Биомониторинг позволяет проследить реакцию живых организмов в период загрязнения окружающей среды в определенные годы и рассматривается как один из главных моментов завершающих биоиндикацию. В качестве биоиндикаторов используют наиболее чувствительные к исследуемым загрязнителям организмы - лишайники.

Биоиндикаторы-лишайники соответствуют определенным критериям:

быстрый ответ, надежность, простота, мониторинговые возможности, т.е.

постоянно во все времена года присутствующий в природе объект.

Исследования индикаторных свойств лишайников позволяют получить интегральную оценку качества окружающей среды, проследить изменения, происходящие в городах в результате антропогенного воздействия и дать экологическую оценку состояния атмосферной среды в урбоэкосистемах.

Цель и задачи исследования. Цель исследования: провести лихеноиндикацию загрязнения атмосферного воздуха урбоэкосистемы города Кропоткина.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести инвентаризацию видового состава лихенобиоты урбоэкосистемы города Кропоткина.

2. Осуществить таксономический, экологический, географический анализ лихенобиоты урбоэкосистемы и выявить субстратную приуроченность лишайников.

3. Выявить и описать эпифитные лихеносинузии урбоэкосистемы.

4. Изучить закономерности распределения эпифитных лишайников и лихеносинузий по территории урбоэкосистемы в зависимости от атмосферного загрязнения.

5. Проанализировать накопление тяжелых металлов слоевищами эпифитных лишайников и лихеносинузиями в различных зонах урбоэкосистемы.

6. Составить лихеноиндикационные картосхемы города и дать их экологическое обоснование.

Научная новизна работы. Для урбоэкосистемы города Кропоткина выявлен видовой состав эпифитных лишайников, включающий 89 видов, принадлежащих к 41 роду и 13 семействам. Составлен аннотированный таксономический список лишайников исследуемой территории. Проведен таксономический, экологический, географический анализ лихенобиоты, выявлена субстратная приуроченность и особенности пространственного распределения лишайников и лихеносинузий по территории урбоэкосистемы в зависимости от атмосферного загрязнения. Выявлено 24 эпифитных лишайниковых синузий. Впервые выделены группы эпифитных лишайников и лихеносинузий-индикаторов по чувствительности к различным уровням антропогенной нагрузки урбоэкосистемы города Кропоткина. Получены данные о накоплении слоевищами лишайников тяжелых металлов. Впервые для города Кропоткина проведено лихеноиндикационное картирование, позволившее оценить уровень атмосферного загрязнения урбоэкосистемы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований являются вкладом в изучение экологии и биологии лишайников урбанизированных территорий.  Проведен анализ эпифитной лихенобиоты урбоэкосистемы города Кропоткина, выявлено влияние городской среды на лишайники и лихеносинузии.

72 вида лишайников приводятся для изучаемой урбоэкосистемы впервые.

Выявлено 16 двухвидовых, 5 трехвидовых и 3 четырехвидовых эпифитных лихеносинузий. Изучены особенности распространения лишайников и лихеносинузий на исследуемой территории в условиях атмосферного загрязнения, что дало возможность оценить закономерность распределения загрязнителей в урбоэкосистеме.  Составлены лихеноиндикационные карты количества видов эпифитных лишайников, проективного покрытия, а также картосхема на основе индекса полеотолерантности города Кропоткина, что позволяет использовать лишайники при мониторинге состояния атмосферной среды урбанизированных территорий.

Методы, использованные в работе, могут быть востребованы для проведения индикационных исследований в городах Краснодарского края.

Данные, полученные в результате исследований, используются территориальным отделом Управления Роспотребнадзора по Краснодарскому краю в Кавказском, Гулькевичском и Тбилисском районах при мониторинге и индикации загрязнения атмосферного воздуха урбоэкосистем, при проектировании планов развития пригородных и городских территорий.

В результате проведенных исследований собран гербарный материал и создана коллекция лишайников урбоэкосистемы города Кропоткина.

Материалы диссертационной работы используются в Кубанском госуниверситете при преподавании дисциплин «Экология грибов и лишайников», «Основы лихенологии», «Экология и рациональное природопользование» для студентов и магистрантов биологического факультета.

Методология и методы исследования. Для написания данной работы были использованы собственные сборы в количестве 2100 образцов лишайников, собранных c территории урбоэкосистемы города Кропоткина. В 2010-2013 гг.

стационарные исследования с использованием общепринятых геоботанических методик проводились в разных зонах урбоэкосистемы. Всего заложена пробная площадь. Маршрутным методом исследовались различные элементы городского ландшафта: парки, скверы, лесные массивы, находящиеся в черте города, жилые кварталы, Кавказский участок охотхозяйства «Кубаньохота».

Определение проективного покрытия, обилия лишайников и лихеносинузий проводилось общепринятыми геоботаническими методами. Исследования металлаккумулирующей способности эпифитных лишайников и лихеносинузий урбоэкосистемы проводились по общепринятой методике.

Положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Эпифитная лихенобиота антропогенно нарушенных местообитаний урбоэкосистемы города Кропоткина представлена 89 видами лишайников, отличающихся по эколого-биологическим особенностям.

2. Видовой состав эпифитных лишайников, лихеносинузий, их проективное покрытие, пространственное распределение изменяются под влиянием атмосферного загрязнения и параметров экотопа.

3. Лихеноиндикационные карты количества видов эпифитных лишайников, их проективного покрытия и картосхема на основе индекса полеотолерантности города Кропоткина позволяют использовать лишайники при мониторинге состояния атмосферной среды урбанизированных территорий.

Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на V Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2011); на XXV и XXVI Межреспубликанских научно-практических конференциях с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2012; 2013); на XIII Международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук (Москва, 2012); на VII Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» (Москва, 2013); на научной конференции, проводимой в рамках XIII Съезда РБО «Научные основы охраны и рационального природопользования растительного покрова Волжского бассейна» (2013).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов и приложения, включает 149 страниц основного текста. Иллюстративный материал представлен 25 таблицами и 30 рисунками.

Список использованной литературы содержит 202 источника, из которых 39 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. История изучения лишайников урбоэкосистем В главе проведен обзор литературы, посвященной изучаемой проблеме, а также рассмотрены ранее проводившиеся исследования по данной теме.

Освещены теоретические аспекты и вопросы истории изучения видового состава, систематики, распространения, биологии, экологии, субстратной приуроченности, методики исследований эпифитных лишайников и лихеносинузий урбоэкосистем и возможность использования эпифитных лишайников в индикационных целях.

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования В главе указываются особенности геологического строения, рельефа, климатических условий, почвенного покрова, растительности города Кропоткина, охарактеризованы источники загрязнения атмосферного воздуха урбоэкосистемы.

Глава 3. Материал и методы исследования Материалом для данной работы послужили собственные сборы в количестве 2100 образцов лишайников и исследования автора, проведенные в 2010–2013 гг. на территории урбоэкосистемы города Кропоткина. Объектами исследования являются 89 видов эпифитных лишайников из 41 рода и семейств, которые были обнаружены на исследуемой территории. Маршрутным методом исследовались различные элементы городского ландшафта: парки, скверы, лесные массивы, находящиеся в черте города, жилые кварталы, садоводческие хозяйства, пойменный лес реки Кубань (Кавказский участок охотхозяйства «Кубаньохота»).

Стационарные исследования проводились в разных зонах урбоэкосистемы.

Всего была заложена 521 пробная площадь, обследовано более 2500 деревьевфорофитов, относящихся к 35 видам.

Определение видов лишайников проводилось по общепринятой методике (Окснер, 1974) в лаборатории кафедры биологии и экологии растений Кубанского государственного университета. Для определения лишайников использовались монографии и определители отечественных и зарубежных авторов. Таксономический список лишайников составлен согласно современным сводкам (Hаwksworth, Eriksson, 1986; Santesson, 1993; Урбанавичюс, 2010).

Анализ жизненных форм и географический анализ лихенобиоты проводились согласно работам Н.С. Голубковой (1966, 1983) с использованием монографической работы И.А. Галаниной (2012) и работы Е.С. Корчикова (2011). Учет видового состава эпифитных лишайников и их проективного покрытия, а также приуроченность к определенным видам форофитов проводились по известным методикам (Криворотов, 2001; 2002). Субстратная приуроченность видов была выявлена в результате сбора и учета эпифитных лишайников, обнаруженных на всех деревьях-форофитах, произрастающих на исследуемой территории. Видовая принадлежность форофитов устанавливалась с помощью соответствующих определителей (Косенко, 1970; Литвинская, 1993).

При изучении распространения эпифитных лишайников территория урбоэкосистемы города Кропоткина была условно разделена на четыре зоны:

центральную, периферическую, парковую и пригородную, согласно методике, предложенной С.Б. Криворотовым (2002). Кавказский участок Государственного Опытного Лесоохотничьего Хозяйства «Кубаньохота» был принят за фоновый (эталонный).

Исследования на наличие тяжелых металлов в слоевищах эпифитных лишайников выполнялись на анализаторе вольтамперометрическом ТА-4. По общепринятой методике (Методические указания…, 2004) определялось содержание тяжелых металлов: меди (Cu), свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn).

Группы устойчивости эпифитных лишайников выделялись на основании встречаемости и величин их проективного покрытия в различных зонах урбоэкосистемы (Сионова, Криворотов, 2008).

Для лихеноиндикационного картирования города использовались данные о встречаемости различных видов лишайников на территории урбоэкосистемы, учитывалось общее количество видов на пробных площадях, их проективное покрытие и значения индексов атмосферного загрязнения. На этой основе были построены карты количества видов, карты общего проективного покрытия лишайников, карта на основе индекса полеотолерантности (IP). Для построения лихеноиндикационных картосхем использовалась программа ArcGIS 9.1.

Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программного средства MS Excel, входящего в пакет Microsoft Office.

Выборочные характеристики представлены в виде средней ± стандартная ошибка средней. Колеблемость признака определялась с использованием коэффициента варьирования (Лакин, 1990). Статистическая значимость различия между средними значениями признака оценивали по t-критерию Стьюдента с 95% степенью надежности.

Глава 4. Лихенобиота урбоэкосистемы города Кропоткина и ее анализ 4.1. Таксономическая структура лихенобиоты В результате проведенных лихенологических исследований и обработки литературных данных составлен аннотированный систематический список лишайников урбоэкосистемы города Кропоткина и его окрестностей, в котором приводится 89 видовиз 41 рода и 13 семейств, из них 72 вида эпифитных лишайников указываются впервые.

Выявленные эпифитные лишайники принадлежат к 2 классам:

Arthoniomycetes и Lecanoromycetes. Класс Arthoniomycetes включает в себя порядок и 2 семейства; класс Lecanoromycetes включает в себя 4 порядка и семейств. Класс Lecanoromycetes имеет в своем составе 1 порядок и 1 род неопределенного систематического положения.

Стрруктура эпифит представл Кв ведущим по числу родов с относятся Parme Lecanoraceae (2), Teloschis лишайни иков, обна 86,5 %. О Остальные 7 семейств насчи Вт таблице 1 привед дены наиболее крупные в видовом отношении роды лихенобииоты урбооэкосистеемы.

Табблица 1 – Состав н эпифитно лихено Lecanoraa Pertusar Physcia Ramalinaa Parmotreema Phaeophhyscia Caloplacca Candelarriella Melanohhalea Physconiia Среднее число видов в семействе – 7,4. Четыре семейства имеют уровень видового разнообразия выше среднего значения: Parmeliaceae (25 видов), Physciaceae (19), Lecanoraceae (14), Pertusariaceae (8). Таким образом, указанные семейства являются ведущими, в их состав входит 74,1 % от общего числа видов.

Среднее количество видов в роде 2,2. Таким образом, уровень видового разнообразия выше среднего имеют 10 родов. Они составляют 56,2 % от общего числа видов и играют ведущую роль в формировании эпифитных лихеносинузий урбоэкосистемы.

4.2. Географический анализ Лихенобиота урбоэкосистемы города Кропоткина представлена географическими элементами: мультирегиональный географический элемент с неморальным (24 вида), голарктическим (14), бореальным (8) и монтанногипоарктическим (2) типами ареала, неморальный географический элемент с голарктическим (10), евразиатско-американским (10), паннеморальным (1), евразиатским (1), евразоафриканским (1) типами ареала, бореальный географический элемент с голарктическим (5) и панбореальным типами ареала (1), эвриголарктический географический элемент с голарктическим типом ареала (1), монтанно-гипоарктический элемент с голарктическим типом ареала (1).

Анализ географических элементов лихенобиоты урбоэкосистемы города Кропоткина показал, что ведущая роль принадлежит мультирегиональному элементу с неморальным типом ареала, который содержит наибольшее количество видов лишайников (27,0 % от общего количества видов). Второе место по количеству видов занимает мультирегиональный элемент с голарктическим типом ареала (15,7 %). Третье место – неморальный географический элемент с голарктическим (11,3 %) и с евразиатско-американским типами ареала (11,3 %).

Мультирегиональному элементу с бореальным типом ареала принадлежит 9,0 % видов от общей численности. Далее следует бореальный элемент с голарктическим типом ареала (5,6 %) и мультирегиональный элемент с монтанногипоарктическим типом ареала (2,2 %).

В формировании лихенобиоты исследуемой территории незначительную роль играют монтанно-гипоарктический элемент с голарктическим типом ареала (1,1 %), бореальный элемент с панбореальным типом ареала (1,1 %), неморальный географический элемент с евразиатским, евразоафриканским, паннеморальным типами ареала (по 1,1 %), эвриголарктический элемент с голарктическим типом ареала (1,1 %), т.к. они представлены минимальным количеством видов относительно общей их численности.

Таким образом, лихенобиота урбоэкосистемы города Кропоткина характеризуется как мультирегиональная с участием неморальных видов.

4.3. Жизненные формы лишайников В таблице 2 приведен спектр жизненных форм эпифитных лишайников города Кропоткина.

Таблица 2 – Жизненные формы эпифитных лишайников урбоэкосистемы города Кропоткина, 2010-2013 гг.

Ортокустистые Первое место по количеству видов в урбоэкосистеме занимают плагиотропные листоватые рассеченнолопастные ризоидальные лишайники (44,9% от общего количества видов). Второе место занимает группа плагиотропных однообразно-накипных зернисто-бородавчатых лишайников (25,8%). Третье – группа плагиотропных однообразно-накипных плотнокорковых лишайников (10,1 %). Ортотропные кустистые повисающие плосколопастные лишайники составляют 9,0 %.

Незначительное количество видов включают жизненные формы:

плагиотропные однообразно-накипные лепрозные (5,6 %), плагиотропные листоватые вздутолопастные неризоидальные (2,3 %), ортотропные чешуйчатокустистые сцифоидные (2,3 %). Все виды лишайников, произрастающие на территории урбоэкосистемы, относятся к отделу эпигенных.

4.4. Основные группы лишайников по субстратной приуроченности Наибольшее количество видов лишайников обнаружено на стволах форофитов: дуба черешчатого (51), гледичии трехколючковой (42), ясеня высокого (33) и других.

К некоторым растениям-форофитам (ива белая, шелковица белая, шелковица черная и др.) приурочено незначительное количество видов лишайников.

Широкой субстратной приуроченностью характеризуются следующие виды лишайников: Physcia adscendens (обнаружен на 21 виде форофитов), Xanthoria parietina (18), Parmelia sulcata (16), Physconia grisea (16) и другие.

Для 26 видов лишайников характерна узкая субстратная приуроченность.

Эти лишайники составляют 29,2 % от общего количества видов лихенобиоты урбоэкосистемы города Кропоткина.

Глава 5. Влияние атмосферного загрязнения на лишайники и лихеносинузии 5.1. Особенности распределения эпифитных лишайников и лихеносинузий в городе Кропоткине под влиянием атмосферного загрязнения В центральной зоне города Кропоткина обнаружено 19 видов лишайников, в периферической – 40, в парковой – 62, в пригородной – 74. В зависимости от значения коэффициента встречаемости выделены три основные группы лишайников: встречающихся часто, редко, единично. К первой группе отнесены 5 видов: Lecidella еuphorea, Physcia adscendens, Physconia grisea, Xanthoria parietina, Caloplaca cerina (5,6 % от общего количества видов). Ко второй группе относятся 26 видов: Candelaria conсolor, Candelariella aurella, Candelariella xanthostigma, Lecanora carpinea, Lecanora sambuci и другие (29,2 %). К третьей группе – 58 видов: Opegrapha rufescens, Opegrapha varia, Candelariella vitellina, Lecanora allophana, Lecanora chlarotera, Evernia prunastri, Flavoparmelia caperata и другие (65,2 %).

В центральной зоне города Кропоткина выявлено 19 видов лишайников, принадлежащих к 14 родам и 8 семействам: Candelaria conсolor, Lecanora allophana, Lecanora sambuci и другие. В лихенобиоте центральной зоны урбоэкосистемы ведущим является семейство Physciaceae, включающее 4 рода и 6 видов (31,5% от общего числа видов).

Семейство Teloschistaceae включает в себя 2 рода и 2 вида (10,5 %), семейство Candelariaceae насчитывает 2 рода и 3 вида (15,8 %), семейство Lecanoraceae – 2 рода и 3 вида (15,8 %), а семейство Pertusariaceae – всего лишь 1 род и 2 вида (10,5 %).

Лишайники, обнаруженные в центральной зоне города Кропоткина, относятся к однообразно-накипным и листоватым рассеченнолопастным ризоидальным группам жизненных форм. В центральной зоне урбоэкосистемы города Кропоткина наиболее распространенными являются три 2-х видовые лихеносинузии: Physcia adscendens + Xanthoria parietina, Xanthoria parietina + Physconia grisea, Xanthoria parietina + Physcia adscendens.

Эпифитная лихенобиота периферической зоны города включает в себя видов, относящиеся к 22 родам и 10 семействам: Lecanora impudens, Parmotrema cetratum, Physciella melanchra, Caloplaca cerina, Xanthoria parietina, Pertusaria albescens и другие. Семейства Physciaceae (9 видов), Lecanoraceae (9), Parmeliaceae (7), Teloschistaceae (5), Candelariaceae (4) являются преобладающими в этой зоне.

В периферической зоне преобладают лишайники, относящиеся к однообразно-накипной жизненной форме (53,6 % от общего числа видов). В этой зоне урбоэкосистемы города Кропоткина преобладают две 2-видовые и одна 3-х видовая лихеносинузии: Xanthoria parietina + Physconia grisea, Xanthoria parietina + Physcia adscendens, Physcia adscendens+ Physconia muscigena + Xanthoria parietina.

В парковой зоне города произрастает 62 вида лишайников, относящихся к 28 родам и 8 семействам. На исследуемой территории были обнаружены лишайники: Opegrapha varia, Lecanora glabrata, Evernia prunastri, Melanohalea exasperatula, Anaptychia ciliaris, Xanthoria polycarpa, Pertusaria amara и другие.

К наиболее многочисленным по видовому составу семействам относятся Parmeliaceae, Physciaceae, Lecanoraceae - на их долю приходится 67,7 % от общего числа видов.

Преобладающей жизненной формой лишайников в парковой зоне урбоэкосистемы является листоватая рассеченнолопастная ризоидальная (43,8 % от общего количества видов).

Доминирующими в парковой зоне урбоэкосистемы города Кропоткина являются три 2-х видовые и одна 3-х видовая лихеносинузии: Physconia grisea + Xanthoria parietina, Physcia adscendens + Xanthoria parietina, Melanelia olivacea + Ramalina fastigiata, Physcia adscendens + Parmelia sulcata + Xanthoria parietina.

Эпифитная лихенобиота пригородной зоны города включает в себя вида, относящихся к 36 родам и 11 семействам: Lecanora meridionalis, L.

leptyrodes, L. rugosella, Neofuscelia verruculifera, Ochrolechia parella и другие. К лидирующим по количеству видов семействам относятся Parmeliaceae (21 вид), Physciaceae (15), Lecanoraceae (13).

Доминирующей жизненной формой в пригородной зоне урбоэкосистемы является группа листоватых рассеченнолопастных ризоидальных лишайников, на их долю приходится 43,4 % всего видового состава.

В пригородной зоне урбоэкосистемы города Кропоткина преобладающими являются пять 2-х и одна 3-х компонентная группировки лихеносинузий:

Xanthoria parietina + Physcia adscendens, Physcia adscendens + Ramalina fastigiata, Physcia adscendens + Pleurosticta acetаbulum, Ramalina fastigiata + Melanelixia subargentifera, Physconia grisea + Candelaria concolor, Lecidella euphorеa + Physconia grisea + Parmelia sulcata.

Центральная зона урбоэкосистемы характеризуется минимальным видовым разнообразием лишайников (19 видов), что вероятнее всего, связано с высоким уровнем атмосферного загрязнения.

Максимальное количество видов лишайников было обнаружено в пригородной (74 видов) и парковой зонах (62). На рисунке 2 показано, что по мере удаления от центральной зоны урбоэкоситемы число видов лишайников увеличивается.

Лихенобиота центральной зоны урбоэкосистемы насчитывает 21,3 % от общего числа видов лишайников, произрастающих на исследуемой территории.

Периферическая зона представлена 40 видами (44,9 %).

В парковой зоне видовой состав лихенобиоты представлен 69,7 %, а пригородной зоне – 83,1 % от общего количества видов лишайников урбоэкосистемы. Следовательно, именно последние две зоны характеризуются минимальным з загрязнени урбоэкос Количество видов лишайников Анаализ рас спростран атмосфер рного заггрязнения позвол характерн для у ные урбоэкосиистемы гоорода Кро спределенние эпиф фитных лишайни иков на исследу уемой те ерриториии неравноммерно. Дооминируюющими се емействам лихенобиоты в централ урбоэкоссистемы ггорода яввляется P Lecanoraceae, P Parmeliaceeae, в парково ой – P Parmeliac ceae, Ph hysciaceae Lecanoraceae, в пригоро одной – Parmeli iaceae, PPhysciaceeae, Leca anoraceae Преоблад дающими родами в центральной зон являю Physcia, P – Lecanora, Physc Ramalina, в пр Physcia, P По мере удаления от цент тральной зоны ур рбоэкосис стемы пр роисходи изменени спектр жизнен зоне увелличиваетс до 24 видов, л видов. Д Для пригородной зоны урбоэкос разнообрразие лихеенобиоты На данн терри накипных 35 видов листов на рисунк 3.

Количество видов лишайников на изменнение сп кустисты лишайн удаленно от цент зоне у 5.2. Факто оры, опр ределяющ щие изм менение эпифитн ной лихе енобиотыы урбоэкос системы 5.2.1. Возд действие атмосф ферных загрязн нителей на эп пифитные лишайни и лих Ана ализ сод держания тяжелых мета исследуемой урб боэкосист темы по озволил выделить источн атмосфер ры.

Прееобладаю ющими по численн стволовы эпифи ых итных ли ихеносину узиях в централь ьной зоне урбоэк косистемыы города яявляются: Xanthor pariet перифери ической з зоне – Xaanthoria parietina, Physconia grisea, P Physconia muscige Physcia a P adscenden Melano пригороддной зоне – Xanthoria parie Pleurostic acetаb cta bulum, Meelanelixia subargentifera, Ca grisea, Leecidella e Xanthoria parietina Candela conсo grisea, P distor acetabulu Xantho polyc Данные по количественному содержанию тяжелых металлов, накапливаемых слоевищами лишайников, собранных в различных зонах урбоэкосистемы города Кропоткина, приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Содержание тяжелых металлов в слоевищах лишайников из различных зон урбоэкосистемы города Кропоткина, 2012 г.

города Централь- Xanthoria parietina + ная Physconia grisea, Перифе- Xanthoria parietina + рическая Physcia adscendens, Pleurosticta acetabulum, ПригородRamalina fastigiata + ная subargentifera, Physconia Продолж Слооевища лишайник накапл 5,8 мг/кг сухого в цинка (14 и 16,8 мг/кг). М образцах слоевищ лишайни 5.2.2. Влияяние пар раметров экотоп на эп лихеносиинузии Урббоэкосисттема хаарактеризу воздейств вия, что обусловвлено налличием на ее те точечных и лине х ейных источников загрязнения. Дл опреде экотопа, оказываю городе Кр урбоэкос системы с фоновы участ Опытного Лесоохо отничьего Хозяйст «Куба Анаализ жиззненных форм ли ишайнико произ Кавказского учас стка «Кубаньохотта», покаазывает, ччто проццент одннообразноонакипных жизненных фо территории урбоэк косистем (c 39% в городе до 28,9% – фонов участ закономеерность оочевидно связана с тем, что дан нные лиш шайники являются гелиофиттами, а террито ория фон нового участка характер затененноостью. Количес ство ку устистых повисающих плоскол жизненны форм лишайн возрастае с 10,4 % до 13,3 % по ср Кропоткиина, что х к атмосферным заагрязнителлям.

5.3. Группы уст тойчивос сти лиш шайнико ов в зависимости от атмосфер рного заг В результат изуче геоботаниического анализа (измен приближением к источник загряз исследуемой урб боэкосисттемы ли ишайники подра устойчив к загр вые рязнению (8 видов не переносящие атмосфе (9), чувсствительн иллюстри ирует рис Усттановлено что н терри количест лишай видов, со Рисунок 5 – Группы устойчи На втором месте находитс групп чувств атмосфер видов (13,5 %) Группа лишайни загрязнен предс ния ставлена 9 видами (10,1 %). Минима (9,0 %) вк На террито ории горрода рав вномерно сетью заклад площади 10*10 м. На основ данных о колич площадях постр использовались сппособы зн Рисуно 6 – Кар Рисуно 7 – Кар На пробной площади в пределах урбоэкосистемы среднее количество видов лишайников составляет 2,15±0,07, тем не менее данное значение в различных зонах города варьирует: 1,03±0,08 – для центральной зоны города;

2,01±0,04 – для периферической; 5,11±0,48 – для парковой; 5,41±0,83 – для пригородной.

Следовательно, увеличение количества видов лишайников наблюдается при уменьшении степени антропогенной нагрузки на исследуемые зоны.

Значимость различия среднего количества видов лишайников на пробных площадях в различных зонах города, оценили, сформулировав основную и альтернативную гипотезы:

Н0– различие между выделенными зонами незначимо.

Н1– различие между выделенными зонами значимо.

Для проверки гипотез использовали t- критерий Стьюдента, фактические значения которого приведены в таблице 4. По таблице критических точек распределения Стьюдента при выбранном уровне значимости =0,05 и числе степеней свободы к=n-1 найдено значение tкр=1,962.

В большинстве случаев фактическое значение превышает стандартное значение t- критерия, следовательно, на 5% уровне значимости основная гипотеза Н0 отвергается и принимается альтернативная гипотеза Н1. Это означает, что различие между данными выборками значимо.

Однако, при сравнении парковой и пригородной зон, существенного различия не обнаружено в связи с тем, что фактическое значение критерия Стьюдента не превышает его табличного уровня.

На основе данных о количестве видов лишайников на пробных площадях нами были построены лихеноиндикационные картосхемы. Для этого использовались способы значков и количественного фона. При выявлении интервалов для построения лихеноиндикационной картосхемы были учтены особенности распределения значений в вариационном ряду. Поскольку распределение значений в ряду данных неравномерно, в обоих случаях применялся неравноинтервальный вариационный ряд.

Таблица 4 – Фактические значения t-критерия Стьюдента данных по количеству видов лишайников в различных зонах урбоэкосистемы города Кропоткина Зоны города Центральная Периферическая Парковая Пригородная * – уровень значимости 0, Исследования показывают, что 17,37% площади урбоэкосистемы характеризуются наличием до 2 видов эпифитных лишайников на пробных площадях, в том числе отмечены территории «лишайниковых пустынь», на которых лишайники отсутствуют полностью.

На пробных площадях пригородной зоны, которая составляет 18,53% площади исследуемой территории, отмечено 5-6 видов эпифитных лишайников.

Для данного района урбоэкосистемы города Кропоткина (учитывая данные о количестве видов эпифитных лишайников) характерно снижение уровня антропогенной нагрузки.

Нами установлено, что на незначительной площади урбоэкосистемы обнаружено более 7 видов лишайников (2,12%), кроме того, на городском участке, 0,004 % от общей площади исследуемой территории, встречается более 13 видов. Следовательно, лишь небольшая площадь урбоэкосистемы характеризуется низким уровнем антропогенной нагрузки. Как правило, это парковые зоны и близлежащие районы урбоэкосистемы, а также незначительные по площади участки пригородной зоны города.

6.2. Картосхемы проективного покрытия эпифитных лишайников Исходя из данных о суммарном проективном покрытии видов на каждой пробной площади в пределах территории урбоэкосистемы построены картосхемы проективного покрытия эпифитных лишайников с помощью способа внемасштабных значков и количественного фона.

На территории урбоэкосистемы города Кропоткина среднее проективное покрытие лишайников составляет 3,90±0,120 балла. Для центральной зоны города характерно наименьшее проективное покрытие видов – 1,97±0,130. В периферической зоне значения проективного покрытия увеличиваются до 4,10±0,150. В парковой и пригородной зонах выявлены наибольшие значения проективного покрытия (7,33±1,050 и 7,94±0,560 баллов соответственно).

Интервал или размах вариации, – это разность между максимальными и минимальными вариантами. Чем сильнее вариация признака, тем больше интервал, и чем слабее вариация признака, тем меньше размах вариации. Для территории урбоэкосистемы города Кропоткина максимальный интервал составляет 23,00 балла. В центральной зоне отмечен минимальный интервал (10,00). В парковой зоне его значение увеличивается до 17,00 баллов.

Периферическая и парковая зоны города характеризуются максимальным интервалом – 23,00 балла.

В центральной, периферической и парковой зонах урбоэкосистемы имеются пробные площади, на которых лишайники отсутствуют. Минимальное значение проективного покрытия лишайников для парковой зоны составляет 2, балла. Для периферической, пригородной зон урбоэкосистемы и для территории всего города максимальное значение проективного покрытия видов составляет 23,00 балла. В парковой зоне это значение снижается до 20,00 баллов.

Центральная зона урбоэкосистемы характеризуется минимальным значением проективного покрытия – 10,00 баллов.

6.3. Картосхема на основе индекса атмосферного загрязнения На территории города Кропоткина среднее значение индекса полеотолерантности составляет 8,74±0,02 баллов. Данное значение для центральной и периферической зон города отличается незначительно (8,91±0, и 8,83±0,02 баллов соответственно). Парковая и пригородная зоны урбоэкосистемы характеризуются более низким значением индекса полеотолерантности (7,84±0,14 и 7,65±0,14 баллов соответственно). Таким образом, при удалении от центра города происходит уменьшение среднего значения индекса полеотолерантности. Для урбоэкосистемы города Кропоткина минимальное значение индекса полеотолерантности составляет 4,00. Это же значение индекса было отмечено и в центральной зоне, а в пригородной зоне минимальное значение индекса равно 4,50; в периферической – 5,00; в парковой – 6,50. Для всех выделенных зон города максимальное значение индекса полеотолерантности равно 10,00.

Лихеноиндикационная картосхема количества видов лишайников и картосхема на основе индекса полеотолерантности, построенные с использованием метода количественного фона, являются наиболее показательными и информативными.

ВЫВОДЫ

1. Эпифитная лихенобиота урбоэкосистемы города Кропоткина включает 89 видов из 41 рода, 13 семейств и 2 классов. Для города Кропоткина впервые выявлены 72 вида эпифитных лишайников. Ведущими по количеству видов являются семейства: Parmeliaceae (25 видов), Physciaceae (19), Lecanoraceae (14), Pertusariaceae (8), Candelariaceae (6), Teloschistaceae (5), Ramalinaceae (5).

2. Экобиоморфологический анализ показал наличие 5 групп жизненных форм лишайников, среди которых преобладающими являются плагиотропные листоватые рассеченнолопастные ризоидальные (40 видов) и плагиотропные однообразно-накипные зернисто-бородавчатые (23). Меньшее количество видов включают группы: плагиотропные листоватые вздутолопастные неризоидальные ( вида) и ортотропные чешуйчато-кустистые сцифоидные (2). В результате географического анализа на территории урбоэкосистемы города Кропоткина выявлено 5 географических элементов. Лихенобиота исследуемой территории является мультирегиональной (48 видов) с участием неморального типа ареала (23).

3. Наибольшее количество видов эпифитных лишайников обнаружено на форофитах: дубе черешчатом (51 вид), гледичии трехколючковой (42), ясене высоком (33) и других. Широкой субстратной приуроченностью характеризуются лишайники: Physcia adscendens (обнаружен на 21 виде форофитов), Xanthoria Parietina (18), Parmelia sulcata (16), Physconia grisea (15), Lecidella euphorеa (14), Physcia tenella (14), Pleurosticta acetabulum (11), Evernia prunastri (10). Для 26 видов лишайников характерна узкая субстратная приуроченность.

4. В центральной зоне города Кропоткина выявлено 19 видов лишайников, в периферической – 40, в парковой – 62, в пригородной – 74.

Впервые для урбоэкоситемы выявлено и описано 24 эпифитных лихеносинузий, из них шестнадцать 2-х видовых, пять 3-х видовых, три 4-х видовых, 3 вида эпифитных лишайников образуют три двухвидовые лихеносинузии, произрастающие во всех зонах урбоэкосистемы. Остальные лихеносинузии (21) встречаются только в конкретных зонах, что обуславливает их биоиндикаторную роль. Центральная и периферическая зоны характеризуются двухвидовыми лихеносинузиями, а для парковой и пригородной зон характерны трех- и четырехвидовые синузии. По мере удаления от центральной зоны урбоэкосистемы, характеризующейся высоким уровнем загрязнения, проективное покрытие эпифитных лишайников увеличивается.

5. Выделено 4 группы устойчивости лишайников к атмосферному загрязнению: группа лишайников, устойчивых к атмосферному загрязнению ( видов); группа лишайников чувствительных к атмосферному загрязнению (12);

группа лишайников, очень чувствительных к атмосферному загрязнению (60);

группа лишайников, не переносящих загрязнения (9). В зависимости от значения коэффициента встречаемости выделены три основные группы лишайников:

встречающихся часто (5 видов), редко (26), единично (58).

6. Концентрация катионов тяжелых металлов в слоевищах эпифитных лишайников в значительной степени зависит от их содержания в атмосферном воздухе. Слоевища лишайников накапливают наибольшее количество свинца (8, и 5,8 мг/кг сухого веса в центральной и периферической зонах соответственно), цинка (14,8 и 16,8 мг/кг). Меньше всего обнаружено кадмия в слоевищах лишайников. Выявлена зависимость накопления слоевищами лишайников тяжелых металлов от условий их местообитания и физиологических особенностей каждого вида. Эти данные можно использовать для лихеноиндикации атмосферного загрязнения урбоэкосистемы города Кропоткина.

7. Лихеноиндикационная картосхема количества видов лишайников и картосхема на основе индекса полеотолерантности, построенные с использованием количественного фона, являются наиболее показательными и информативными, позволяющими выявить мозаичность антропогенного загрязнения атмосферного воздуха на территории урбоэкосистемы. Значительная территория урбоэкосистемы города Кропоткина (до 66,73 % площади) характеризуется высоким уровнем атмосферного загрязнения, где встречается не более 3-4 видов эпифитных лишайников, а индекс полеотолерантности превышает 9 баллов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Криворотов, С.Б. Жизненные формы и географическое распространение лишайников урбоэкосистемы города Кропоткина Краснодарского края / С.Б. Криворотов, Н.А. Сионова, О.Ю. Манилова, М.Ю. Беликов // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2011. – Вып. 5 (32). – С. 109 – 114.

2. Криворотов, С.Б. Особенности распределения эпифитных лишайников и лихеносинузий в городе Кропоткине под влиянием атмосферного загрязнения / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2012. – Вып. 1 – (40). – С. 61 – 65.

Статьи и тезисы в других изданиях:

3. Криворотов, С.Б. Влияние атмосферного загрязнения на распределение эпифитных лишайников и лихеносинузий по территории урбоэкосистемы г. Кропоткина / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: материалы XXV Межреспублик. науч.-практ. конф. с междунар.

участием. – Краснодар: Изд-во КубГУ, 2012. – С. 79 – 82.

4. Криворотов, С.Б. Эпифитные лишайники и лихеносинузии как индикаторы загрязнения атмосферной среды урбоэкосистемы тяжелыми металлами / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Научная дискуссия: вопросы физики, химии, биологии: материалы II междунар. заоч. науч.-практ. конф. – М.:

Международный центр науки и образования, 2012. – С. 101– 105.

5. Криворотов, С.Б. Проективное покрытие эпифитных лишайников в разных зонах урбоэкосистемы города Кропоткина / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук: материалы XIIIмеждунар. науч.-практ.конф. [21– 22 декабря 2012 года]. Т. 1. – М.:

Спецкнига, 2013.–С. 74 – 77.

6. Манилова, О.Ю. Жизненные формы лишайников урбоэкосистемы города Кропоткина / О.Ю. Манилова, С.Б. Криворотов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: V Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых. – Краснодар: Изд-во КубГАУ, 2011. – С. 763 – 765.

7. Криворотов, С.Б. Основные группы лишайников по субстратной приуроченности урбоэкосистемы города Кропоткина / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Проблемы современной биологии: материалы VII Международной науч.- практ. конф. – М.: Спутник+, 2013. – С. 73 – 75.

8. Криворотов, С.Б. Анализ географических элементов лихенобиоты урбоэкосистемыгорода Кропоткина / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Проблемы современной биологии: материалы VII Международной науч.-практ.

конф. – М.: Спутник+, 2013. – С. 69 – 72.

9. Криворотов, С.Б. Группы эпифитных лишайников по устойчивости к атмосферному загрязнению урбоэкосистемы города / С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: материалы XXV Межреспублик. науч.-практ. конф. с междунар. участием. – Краснодар: Изд-во КубГУ, 2013. – С. 79 – 82.

10. Нагалевский, М.В. Влияние урбоэкосистемы города Кропоткина на эпифитную лихенобиоту / М.В. Нагалевский, С.Б. Криворотов, О.Ю. Манилова // Современная ботаника в России: XIII Делегатский съезд РБО. – Тольятти, 2013. – С. 204 – 205.

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

АТМОСФЕРНОЙ СРЕДЫ ГОРОДА КРОПОТКИНА

С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ

Подписано в печать 10.10.2013 г. Формат 60.84 1/16.

Печать цифровая. Уч. – изд.л.1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 1563. Издательско-полиграфический центр КубГУ.

350040 г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149.