Растения — индикаторы

При экологическом мониторинге загрязнений использование растений-индикаторов часто даёт более ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами, так как первые реагируют сразу на весь комплекс загрязнений. Кроме того, растения своими реакциями отражают загрязнения за длительный период, и их использование является менее трудоёмким, чем измерение физических и химических параметров загрязнённости природной среды. На листьях деревьев при загрязнении атмосферы появляются хорошо заметные некрозы. По присутствию некоторых устойчивых к загрязнению видов и отсутствию неустойчивых видов (например лишайников) определяется уровень загрязнения атмосферы городов. Поэтому исследователи рассматривают растения как наиболее чувствительные и надёжные индикаторы загрязнённости атмосферы и гидросферы.

Городские растения страдают от выхлопных газов автомобилей, трубного дыма и пыли. Деревья и кустарники рано стареют, изреживается их крона, преждевременно желтеют и опадают листья. Если в нормальных условиях хвоя сосны опадает через 3-4года, то в загрязнённой атмосфере значительно раньше, поэтому хвойные растения являются чуткими индикаторами загрязнённости атмосферы.

Индикаторные растения используют как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего состояния природной среды. Фитотоксическое действие атмосферных загрязнителей обнаруживается путём наблюдения за дикорастущими и культурными растениями в зоне загрязнения. Мониторинг осуществляется путём наблюдения как за отдельными растениями, так и за состоянием растительных сообществ — фитоценозов. С помощью мониторинга на уровне вида обычно производят специфическую индикацию какого-то одного загрязнителя, а на уровне фитоценозов — общего состояния природной среды. Измерение ширины годичных колец и площади повреждённой поверхности листьев, определение содержания хлорофилла, активности некоторых ферментов и продуктивности, выявление аномалий роста позволяют выявить негативное воздействие загрязнителей.

Обнаружив по состоянию дикорастущих и культурных растений присутствие в воздухе специфических загрязнителей, приступают к измерению количества этих веществ путём стандартной экспозиции некоторых растений в обследуемом районе. Это можно делать как в лабораторных условиях на специальном оборудовании, так и экспонированием растений в контейнерах или на делянках. Живыми приборами служат растения-индикаторы, которые высаживают на грядки, в вегетационные сосуды или в специальные коробочки. Например, в компактные контейнеры с мхами — бриометры. Их легко переносить и устанавливать в любых местах, которые необходимо проконтролировать.

Иногда по внешнему виду растения-индикатора невозможно определить степень загрязнённости, потому что прямой зависимости между количеством поглощённого загрязнителя и интенсивностью проявления анатомо-морфологических и физиолого-биохимических признаков может и не быть. В таком случае измеряют содержание загрязнителей непосредственно в растительном материале. Для этого используют растения, которые обладают устойчивостью к загрязнителям, и в то же время избирательно аккумулируют их. Таким индикатором содержания в воздухе соединений фтора являются плевелы многоцветковый и многолетний (Lolium multiflorum, Lolium perenne). По величине накопления фитотоксиканта в листьях за определённый период можно с достаточной точностью определить среднее его содержание в окружающем воздухе.

Мониторинг на уровне фитоценозов предполагает учёт различных показателей разнообразия видов. Удобным объектом оказались диатомовые водоросли. Диатомовые водоросли — это одноклеточные организмы, большинство которых можно разглядеть только под микроскопом, хотя имеются виды, различимые невооружённым глазом. Особенностью их строения является наличие крепкого кремнезёмного панциря, красота форм и структур которого вызывает восхищение. Диатомеи являются чуткими индикаторами на солёность, температуру и другие показатели среды обитания. На протяжении веков они формировали донные осадки, анализ которых позволяет судить о климате далёких эпох.

Способность диатомовых водорослей успешно расти на стёклах позволила разработать простой и дешёвый метод контроля. Он даёт возможность фиксировать изменения в структуре сообществ диатомовых водорослей, которая при естественных условиях остаётся довольно постоянной во времени. Однако, если в водную среду поступают загрязнения, богатые биогенными элементами (азотом, фосфором, углеродом), некоторые виды становятся очень многочисленными. При поступлении токсических веществ число видов и величина популяций снижаются, хотя иногда некоторые виды, устойчивые к токсикантам, становятся очень многочисленными из-за отсутствия конкуренции за пищу. С помощью диатомовых водорослей могут быть обнаружены самые незначительные концентрации тяжёлых металлов или радиоактивных элементов, поскольку водоросли способны аккумулировать эти вещества до количеств, в тысячи раз превышающих их содержание в окружающей среде.