Влияние аэротехногенного загрязнения на покрытие стволов деревьев эпифитными лишайниками в лесных насаждениях Северодвинского бассейна и Беломорско-кулойского плато

УДК

631.524.6:582.9

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2016.1.37

Аннотация

Анализ состояния лишайникового покрова позволяет выявить влияние техногенного загрязнения на самых начальных стадиях деградации лесных экосистем, когда изменения на уровне фитоценоза в целом еще не регистрируются. Целью исследований является изучение накопления серы и тяжелых металлов в талломе эпифитных лишайников и воздействия аэротехногенного загрязнения на общее проективное покрытие ими стволов деревьев. Исследования проводили общепринятыми методами в лесных насаждениях бассейна Северной Двины и Беломорско-Кулойского плато на пробных площадях, заложенных в ельниках черничного типа и сосняках сфагновой группы. Дана оценка содержания серы и тяжелых металлов (Zn, Cu, Cd, Pb, Hg) в талломе Hypogymnia рhysodes (L.) Nyl. в разных условиях произрастания. Определено общее проективное покрытие стволов деревьев сосны и березы эпифитными лишайниками. Полученные результаты свидетельствуют о региональном (от местных источников эмиссии) аэротехногенном загрязнении серой таллома эпифитных лишайников. Их загрязнение тяжелыми металлами, вследствие отсутствия крупных металлургических и горно-обогатительных комбинатов, незначительно и близко к фоновому уровню. Общей тенденцией аэротехногенной трансформации эпифитных лишайников является уменьшение их проективного покрытия в связи с загрязнением атмосферного воздуха, прежде всего, сернистыми соединениями. Установлены прямые связи общего покрытия эпифитными лишайниками стволов форофитов с расстоянием до Архангельского целлюлозно-бумажного комбината и объектов теплоэнергетики, что свидетельствует о его уменьшении с приближением к источнику выбросов. Это соответствует характеру деградации эпифитного лишайникового покрытия в лесных насаждениях других промышленных регионов.

Сведения об авторах

© С.Н. Тарханов, д-р биол. наук, ст. науч. сотр., зав. лаб.

Институт экологических проблем Севера УрО РАН, наб. Северной Двины, 23, г. Архангельск, Россия, 163000; e-mail: tarkse@yandex.ru

Ключевые слова

эпифитные лишайники, Hypogymnia рhysodes (L.) Nyl., сера, тяжелые металлы, общее проективное покрытие, атмосферное загрязнение

Литература

1. Андерсон Ф.К., Трешоу М. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 295–326.

2. Лобанова О.А., Надеин А.Ф., Тарханов С.Н., Кочерина Е.В. Химический состав осадков и снежного покрова как показатель аэротехногенного загрязнения окружающей среды Архангельской агломерации//Север. экология: сб. науч. тр. ИЭПС: Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2000. С. 40–54.

3. Методические рекомендации по спектральному определению тяжелых металлов в биологических материалах и объектах окружающей среды. М.: Госкомгидромет СССР, 1986. 51 с.

4. Методические указания по обнаружению и определению общей ртути в пищевых продуктах методом беспламенной атомной адсорбции. М.: Центральный НИИ агрохимического обслуживания сельского хозяйства, 1990. 11 с.

5. Методические указания по турбидиметрическому определению серы в растениях. М.: Центральный НИИ агрохимического обслуживания сельского хозяйства, 1986. 9 с.

6. Михайлова И.Н., Воробейчик Е.Л. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимости доза – эффект//Экология. 1995. № 6. С. 455–460.

7. Свирко Е.В., Страховенко В.Д. Тяжелые металлы и радионуклиды в слоевищах лишайников в Новосибирской области, Алтайском крае и Республике Алтай//Сиб. экол. журн. 2006. № 3. С. 385–390.

8. Тарханов С.Н., Прожерина Н.А., Коновалов В.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения. Диагностика состояния. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2004. 333 с.

9. Черненькова Т.В., Бочарников В.Н. Комплексная оценка и организация данных в системе биомониторинга лесных территорий//Лесоведение. 2003. № 1. С. 37–47.

10. Юдахин Ф.Н., Лобанова О.А., Тарханов С.Н. Аэротехногенное загрязнение окружающей среды Архангельской агломерации и прилегающих к ней территорий//Геоэкология, инженерная геология, геогидрология, геокриология. 2001. № 4.
С. 369–375.

11. Dorozhkina M.V., Pavlova Ye.Yu., Budnikova L.L. Heavy metals in lichens and soils of Monchegorsk (Kola Peninsula)//The AMAP Intern. Symp. On environmental pollution of Arctic: Extended abstr. Troms, 1997. Vol. 1. P. 359–362.

12. Le Blanc F., De Sloover J. Relation between industrialization and the distribution and growth of epiphytic lichens and mosses in Montreal//Can. y. Bot., 1970. Vol. 48, N 8. P. 1485–1496.

13. Lippo H., Poikolainen J., Kubin E. The use of moss, lichen and pine bark in the nationwide monitoring of atmospheric heavy metal deposition in Finland//Water, Air and Soil Pollut. 1995. Vol. 85. P. 2241–2246.

14. Melnikov S.A. The state of the Arctic environment: Report on heavy metals. Rovaniemi: Arctic Centre, 1991. Vol. 2. Р. 82–153.

15. Reimann C., Caritat P. de, Halleraker J.H., Finne T.E., Boyd R., Jæger Ø., Volden T., Kashulina G., Bogatyrev I., Chekushin V., Pavlov V., Äyräs M., Räisänen M-L., Niskavaara H. Regional atmospheric deposition patterns of Ag, As, Bi, Cd, Hg, Mo, Sb and Tl in a 188,000 km² area in the European Arctic as displayed by terrestrial moss samples – Long range atmospheric transport versus local impact // Atmospheric Environment. 1997. Vol. 31. Р. 3887–3901.

16. Stringer P.W., Stringer M.H.L. Air pollution and distribution of epiphytic lichens and bryophytes in Winnipeg, Manitoba // Bryologist. 1974. Vol. 77. N 4. P. 405–426.

Поступила 19.12.14

Ссылка на английскую версию:

Influence of Aerotechnogenic Pollution on the Tree Trunks Coverage by Epiphytic Lichens in the Forest Plantations of the Northern Dvina Basin and the White Sea-Kuloi Plateau

UDC 631.524.6:582.9

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.37

Influence of Aerotechnogenic Pollution on the Tree Trunks Coverage by Epiphytic Lichens in the Forest Plantations of the Northern Dvina Basin and the White Sea-Kuloi Plateau

S.N. Tarkhanov, Doctor of Biological Sciences, Senior Research Officer

Institute of Ecological Problems of the North, Ural Branch of the Russian Academy of
Sciences, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 23, Arkhangelks, 163000, Russian Federation;
e-mail: tarkse@yandex.ru

Analysis of the lichen cover reveals the influence of technogenic pollution at the very initial stages of forest ecosystems degradation, when changes at phytocenosis are not yet registered. The purpose of our research is to study the accumulation of sulfur and heavy metals in the thallus of epiphytic lichens and the impact of aerotechnogenic pollution on the total projective cover of the tree trunks. The research was carried out by conventional methods in the sampling areas of the blueberry spruce forests and sphagnum pine forests in the Northern Dvina basin and the White Sea-Kuloi plateau. The estimation of sulfur and heavy metals (Zn, Cu, Cd, Pb, Hg) in thallus of Hypogymnia rhysodes (L.) Nyl. in different growing conditions is given. The total projective cover of tree trunks of pine and birch by the epiphytic lichens is determined. The results demonstrate the regional (from the local emission sources) environmental contamination of thallus of epiphytic lichens by sulfur. Their heavy metal contamination is insignificant due to the absence of major metallurgical and mining and processing plants, and close to the background level. The general trend of aerotechnogenic transformation of epiphytic lichens is to reduce their projective cover because of the air pollution, especially by the sulfur compounds. The direct links of total cover of the phorophit trunks by epiphytic lichens with the distance to the Arkhangelsk pulp and paper mill and heating enterprises are established. The total cover decreases with the approach to the source of emissions. This corresponds to the nature of the degradation of epiphytic lichen cover in the forest plantations of other industrial regions.

Keywords: epiphytic lichens, Hypogymnia рhysodes (L.) Nyl., sulfur, heavy metals, total projective cover, atmospheric pollution.

REFERENCES

1. Anderson F.K., Treshou M. Reaktsiya lishaynikov na atmosfernoe zagryaznenie [Reaction of Lichens on Air Pollution]. Zagryaznenie vozdukha i zhizn' rasteniy [Air Pollution and Plant Life]. Leningrad, 1988, pp. 295–326.

2. Lobanova O.A., Nadein A.F., Tarkhanov S.N., Kocherina E.V. Khimicheskiy sostav osadkov i snezhnogo pokrova kak pokazatel' aerotekhnogennogo zagryazneniya okruzhayushchey sredy Arkhangel'skoy aglomeratsii [Chemical Composition of Precipitation and Snow Cover as an Indicator of Aerotechnogenic Pollution of the Environment of the Arkhangelsk Agglomeration]. Sever. ekologiya: sb. nauch. tr. [The North Ecology: Proc.]. Yekaterinburg, 2000, pp. 40–54.

3. Metodicheskie rekomendatsii po spektral'nomu opredeleniyu tyazhelykh metallov v biologicheskikh materialakh i ob"ektakh okruzhayushchey sredy [Guidelines for the Spectral Determination of Heavy Metals in Biological Materials and Environmental Samples]. Moscow, 1986. 51 p.

4. Metodicheskie ukazaniya po obnaruzheniyu i opredeleniyu obshchey rtuti v pishchevykh produktakh metodom besplamennoy atomnoy adsorbtsi [Guidelines for the Detection and Determination of Total Mercury in Food by Flameless Atomic Absorption Method]. Moscow, 1990. 11 p.

5. Metodicheskie ukazaniya po turbidimetricheskomu opredeleniyu sery v rasteniyakh [Guidelines for the Turbidimetric Determination of Sulfur in Plants]. Moscow, 1986. 9 p.

6. Mikhaylova I.N., Vorobeychik E.L. Epifitnye likhenosinuzii v usloviyakh khimicheskogo zagryazneniya: zavisimosti doza – effect [Epiphytic Lichenosynusia in Conditions of Chemical Pollution: the Dose–Effect Dependency]. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 1995, no. 6, pp. 455–460.

7. Svirko E.V., Strakhovenko V.D. Tyazhelye metally i radionuklidy v sloevishchakh lishaynikov v Novosibirskoy oblasti, Altayskom krae i Respublike Altay [Heavy Metals and Radionuclides in Lichen Thalli in the Novosibirsk Region, Altai Territory and Republic of Altai]. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal, 2006, no. 3, pp. 385–390.

8. Tarkhanov S.N., Prozherina N.A., Konovalov V.N. Lesnye ekosistemy basseyna Severnoy Dviny v usloviyakh atmosfernogo zagryazneniya. Diagnostika sostoyaniya [Forest Ecosystems of the Northern Dvina Basin in Terms of Air Pollution. The Diagnostics]. Yekaterinburg, 2004. 333 p.

9. Chernen'kova T.V., Bocharnikov V.N. Kompleksnaya otsenka i organizatsiya dannykh v sisteme biomonitoringa lesnykh territoriy [Comprehensive Assessment and Data Management in the Biomonitoring System of Forest Areas]. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2003, no. 1, pp. 37–47.

10. Yudakhin F.N., Lobanova O.A., Tarkhanov S.N. Aerotekhnogennoe zagryaznenie okruzhayushchey sredy Arkhangel'skoy aglomeratsii i prilegayushchikh k ney territoriy [Aerotechnogenic Pollution of the Environment of the Arkhangelsk Agglomeration and Adjacent Territories]. Geoekologiya. Inzhenernaya geologiya. Gidrogeologiya. Geokriologiya [Environmental Geoscience], 2001, no. 4, pp. 369–375.

11. Dorozhkina M.V., Pavlova Ye.Yu., Budnikova L.L. Heavy Metals in Lichens and Soils of Monchegorsk (Kola Peninsula). The AMAP Intern. Symp. on Environmental Pollution of Arctic: Extended Abs. Troms, 1997, vol. 1, pp. 359–362.

12. Le Blanc F., De Sloover J. Relation Between Industrialization and the Distribution and Growth of Epiphytic Lichens and Mosses in Montreal. Can. J. Bot., 1970, vol. 48, no. 8, pp. 1485–1496.

13. Lippo H., Poikolainen J., Kubin E. The Use of Moss, Lichen and Pine Bark in the Nationwide Monitoring of Atmospheric Heavy Metal Deposition in Finland. Water, Air and Soil Pollut., 1995, vol. 85, pp. 2241–2246.

14. Melnikov S.A. The State of the Arctic Environment: Report on Heavy Metals. Rovaniemi, 1991, vol. 2, pp. 82–153.

15. Reimann C., de Caritat P., Halleraker J.H., Finne T.E., Boyd R., Jæger Ø., Volden T., Kashulina G., Bogatyrev I., Chekushin V., Pavlov V., Äyräs M., Räisänen M.L., Niskavaara H. Regional Atmospheric Deposition Patterns of Ag, As, Bi, Cd, Hg, Mo, Sb and Tl in a 188,000 km2 Area in the European Arctic as Displayed by Terrestrial Moss Samples – Long Range Atmospheric Transport Versus Local Impact. Atmospheric Environment, 1997, vol. 31, pp. 3887–3901.

16. Stringer P.W., Stringer M.H.L. Air Pollution and Distribution of Epiphytic Lichens and Bryophytes in Winnipeg, Manitoba. Bryologist, 1974, vol. 77, no. 4, pp. 405–426.

Received on December 19, 2014