Слайд 2ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ - раздел биоиндикации, который использует лишайники в качестве тест-организмов
ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ
–
оценка состояния загрязнения воздуха или тендеций к изменению этого
состояния с помощью лишайников
БИОИНДИКАЦИЯ –
оценка «качества» среды и/или тенденций к изменению условий среды с помощью объектов биоты
Слайд 3ПОЧЕМУ ЛИШАЙНИКИ?
• распространены повсеместно;
• они обладают высокой чувствительностью к многим
веществам, загрязняющим воздух, потому что:
• их симбиотическая природа не допускает
нарушения равновесия, установившегося
между партнерами;
• сорбируют воду и растворенные в ней вещества
всей поверхностью таллома;
• виды лишайников характеризуются различной
чувствительностью к газовому составу воздуха,
т.е. виды можно ранжировать по этому признаку;
• за ними можно наблюдать круглый год;
• являются мощными биоаккумуляторами частиц
• имеют низкую скорость метаболизма и изменчивости;
Слайд 4Сначала были наблюдения:
1790 г. – Эразмус Дарвин заметил , что
лишайники не
растут вблизи плавилен металлов в Уэльсе;
1859 г. – Гриндон (Grindon) обнаружил обесцвечивание
талломов вблизи Манчестера и соотнес это с
активной промышленностью;
1866 г. – Нюландер (Nylander) предположил, что лишайники
можно использовать как инструмент, позволяющий
определять здоровье воздуха;
1879 г. – Джонсон (Johnson) связал уменьшение видового
разнообразия лишайников в Ньюкасле с выбросами
из каменноугольных шахт
Слайд 51912 г. - Сернандер (Sernander) – первая некалиброванная
система зонирования:
лишайниковая
пустыня;
зона «борьбы» (внутренняя и внешняя)
нормальная зона
КАРТИРОВАНИЕ
Слайд 8 ГРАДИЕНТНЫЙ МЕТОД ПРОФИЛЕЙ
(ТРАНСЕКТ)
Gilbert,
1965
Содержание серы в талломах Parmelia saxatilis и в
воздухе по трансекте от центра Ньюкасл-апон-Тайн
Расстояние от
центра города
(км)
Содержание S в
воздухе
(ppm)
Содержание S в
P. saxatilis
(ppm)
Слайд 9Нидерланды (Barkman, 1969)
ed-лишайниковая пустыня;
tz- переходная зона;
nz- нормальная зона;
rz- зона большого
разнообразия и обилия
Резолюция Конгресса:
« Лишайники эпифиты рекомендованы
для всемерного использования
в качестве
биологических индикаторов загрязнения
воздуха, потому что:
(1) с ними легко работать,
(2) они проявляют большую
чувствительность к загрязнению воздуха,
превышающую чувствительность
большинства высших растений»
Слайд 10ШАГ 1:
На карту территории нужно нанести сетку из горизонтальных линий
(запад – восток) и вертикальных (север – юг) через равные
расстояния
Слайд 11ШАГ 2: Рекогносцировочное обследование пробных
площадей. Нужно найти участки с
доминированием сосны. Следует избегать
опушек, краев дорог, полей, пастбищ, крутых
склонов.
ШАГ 3: В каждом месте наблюдения нужно выбрать
случайным образом 5 стволов живых сосен
диаметром на высоте груди не менее 40 см,
не закрытых кустарником. На участке ствола
на высоте 1.0 м - 1.8 м на каждом из деревьев
отметить встречаемость индикаторных видов
или групп видов и занести их в таблицу
Слайд 12ШАГ 4: Сравнить последний столбец каждой
таблицы и оценить класс состояния
данной пробной площади
N пробной площади_____________________________
Дата описания___________________________
Слайд 14 Картирование
Англии и Уэльса
(Hawksworth &
Rose, 1970)
Слайд 15МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
СОСТОЯНИЯ СРЕДЫ
В их основе заложено определение ИНДЕКСОВ
загрязнения/чистоты воздуха.
Абсолютная величина индекса отражает степень загрязнения воздуха в регионе.
При определении индексов обследуемые участки должны быть сходными по всем параметрам, кроме загрязнения (это относится и к форофитам)
Слайд 17Экологический коэффициент вида (Q) определяется как число видов, сопутствующих данному.
Пример определения Q: например, вид Physcia millegrana
присутствует на 245 из
349 обследованных площадок и имеет, в среднем, 15 «компаньонов» - от 4 (станция 266) до 32 (станция 172).
Т.о., использование Q позволяет описать каждый вид с
применением взвешенного коэффициента, основанного на устойчивости данного вида.
Слайд 19Покрытие (обилие)
Частота встречаемости
Частота встречаемости вида (встречаемость) - доля квадратов, в
которых встречен данный вид, от общего числа обследованных квадратов (или
стволов, или площадок)
Доля (в %) площади, занимаемой видом или группой видов, от всей обследованной площади
Слайд 23 ВНЕКЛЕТОЧНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ КАТИОНОВ -
обратимый пассивный физико-химический процесс
ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ
СВЯЗЫВАНИЕ КАТИОНОВ –
энергозависимый ферментативный процесс
Слайд 24ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОДЕРЖАНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В
ТАЛЛОМЕ:
• концентрация элементов в воздухе и осадках;
• свойства субстрата;
• вид
лишайника;
• тип таллома;
• морфологические особенности;
• анатомические особенности;
• тип фотобионта
Слайд 25УСТОЙЧИВОСТЬ ВИДОВ К МЕТАЛЛАМ ОБУСЛОВЛЕНА:
● металлсвязывающими лигандами (лишайниковые
вещества, органические кислоты);
● фитохелатинами;
● способностью к детоксификации активных форм
кислорода;
● морфологической адаптивностью
Слайд 27глицин
цистеин
гдютамин
глютатион
ФИТОХЕЛАТИНЫ
(ГЛЮ-ЦИС)n-ГЛИ , где n - число повторов
LeBlanc & Rao, (1966)
Трансплантировали листоватые виды в Sudbury, Ontario
Все образцы живы к моменту окончания эксперимента, т.е. через 1 год 4 месяца.
Обнаружено 5 изменений талломов Parmelia caperata and P. sulcata, трансплантированных в районы с высоким содержанием двуокиси серы:
обесцвечивание;
(б) плазмолиз клеток водоросли;
(в) коричневатая окраска хлорофилла (феофитинизация);
(г) образование маслянистых глобул в хлоропластах;
(д) образование хламидоспороподобных цепочек клеток в гифах нижнего кортекса.
Слайд 31Schonbeck в 1969 г. предложил помещать кусочки
коры на специальные
доски и устанавливать их
на 1 – 1,5 м над
землей. Особенно там, где нет деревьев.
Он поместил доски на различном расстоянии от
источника в Руре и смотрел процент выживания талломов.
Schonbeck, 1969
Слайд 32ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ:
содержание элементов в талломе;
2) степень витальности и фертильности;
3) морфологические
изменения таллома;
4) рост талломов и прирост биомассы;
5) повреждение клеток бионтов;
6)
изменение концентрации вторичных метаболитов
Слайд 33Примеры:
• рост талломов и прирост биомассы:
в
Венеции (Caniglia et al., 1998) пересадили талломы
Flavoparmelia
caperata в промышленную,
урбанизированную и сельскую зоны и регистрировали
изменение площади поверхности талломов. В
промышленной зоне во всех точках поверхность
достоверно уменьшилась; в урбанизированной - не
изменилась; в сельской - увеличилась.
• 5) повреждение клеток бионтов: например: Бязров, 1998
Слайд 34ЛИХЕНОМЕТРИЯ – датировка
геоморфологических событий и исторических
памятников по диаметру, растущих на
них лишайников
Лихенометрия – техника, использующая измерение
диаметра таллома для оценки
времени, необходимого для
колонизации экспонированных поверхностей.
Лихенометрия может работать как самостоятельный метод,
а может дополнять другие методы датировки.
Основатель – R. Beshel, геоморфолог – сформулировал основы
современной лихенометрии: оценка возраста лишайников по
диаметрам их слоевищ с учетом сложной зависимости
«диаметр – возраст» от условий местообитания лишайника.
Слайд 35В основе лихенометрии лежат следующие свойства
лишайников:
• они имеют широкую
экологическую амплитуду,
распространены от экваториальных до арктических
широт, могут переносить
высокие и низкие температуры;
• эпилитные лишайники являются пионерной
растительностью на любых каменистых морфо-
скульптурах;
• имеются космополитные виды из родов Rhizocarpon,
Lecanora, Aspicilia, Xanthoria и др.;
• лишайники медленно растут и отдельные виды живут
несколько тысяч лет;
• особи многих эпилитных видов имеют правильную (или
почти правильную) округлую форму, размер их таллома
является функцией возраста
Слайд 36
ФАЗЫ РОСТА ЛИШАЙНИКОВ:
0)
период колонизации
cубстрата;
фаза экспоненциального
роста;
2) фаза линейного роста;
3) фаза замедляющегося роста
Слайд 37Ростовые кривые получают двумя способами:
Прямыми измерениями радиальной скорости
роста
таллома за определенный период времени
2) Непрямой метод заключается в измерении
диаметров талломов на поверхностях известного
возраста и последующей экстраполяции
Слайд 39• Палеосейсмические реконструкции – Таджикистан;
Новая Зеландия; Северная Калифорния
и т.д.
• Изучение динамики и баланса ледников Канады, Аляски,
Южных Альп, Тянь-Шаня, Камчатки, Гималаев, Чили и
пр.
• Оценка лавинной и селевой опасности в горах на Северо-
Востоке России; в Южной Норвегии и пр.
• Датировка наводнений в Южной Европе
Примеры применения лихенометрии для целей
геоморфологии
Слайд 40 Чуфут-Кале
Lecidea
sp.
Physcia sp.
Хронологический коэффициент равен
2,85 по роду Physcia и 2,58 по
роду Lecidea
Возраст лишайников на мавзолее – 530-540 лет,
значит, по Physcia возраст стены 1370 лет,
а по Lecidea – 1515, т.е. стена построена в 480-630 годах н.э.