к.б.н., доцент кафедры экологии ГОУ ВПО «Нижневартовский государственный гуманитарный университет»
студентка кафедры экологии ГОУ ВПО «Нижневартовский государственный гуманитарный университет»
СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛОВ В ТАЛЛОМАХ ЛИШАЙНИКОВ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ
Аннотация
В работе представлены сведения по содержанию хлорофиллов в талломах лишайников, имеющих наибольшее распространение на территории Среднего Приобья. Показатель содержания хлорофиллов – это критерий, позволяющий оперативно провести оценку состояния окружающей среды, когда реакция других компонентов еще не выражена.
Установлены виды лишайников, которые могут быть использованы в биоиндикационных работах.
Keywords: biomonitoring, chlorophyll, the pigment, pollutants
В настоящее время география использования биомониторинга с помощью лишайников для оценки загрязнения воздуха довольна обширна. Исследования по биомониторингу (с использованием в качестве объекта - лишайников) загрязнения атмосферного воздуха осуществлялись в 21 стране [1, 336; 2, 515; 8, 190; 9,158; 10, 1568].
Оценка качества воздуха по морфологическому состоянию талломов отдельных видов лишайников, как правило, базируется на субъективном визуальном подходе. Несмотря на перспективность данных методов, существует ограничение использования морфологических изменений талломов лишайников, т.к. подобные изменения вызываются длительным и сильным (по концентрации) действием газообразных загрязнителей [3, 6]. В начальных стадиях загрязнений в первую очередь меняются такие основные функции лишайников, как фотосинтез, дыхание и другие метаболические процессы [2,523]. Воздействие поллютантов проявляется в разрушении клеточных структур, в изменении ферментативной активности и деградации пигмента. Следовательно, изменение содержания хлорофиллов и фотосинтетической активности лишайников, служит перспективным и оперативным методом оценки состояния окружающей среды для ранней диагностики, когда реакция других компонентов еще не выражена.
Материалы и методы исследования. Объектами исследования стали 8 видов лишайников, наиболее распространенных в биотопах Нижневартовского района: Physcia stellaris и Ph. aipolia, Cladoniarangiferina, Hypogymniaphysodes, Parmeliopsisambigua, Collemanigrescens, Thamnolia vermicularis, Parmelia sulcata.
Работа по сбору и обработке материала производилась в летний период 2005-2010 гг. на территории Нижневартовского района на 5 пробных площадях. На каждом участке было выбрано по пять точек, с которых производился сбор лишайников. Эпифитные лишайники на каждой площадке брали вместе с субстратом с нескольких деревьев на высоте 1-1,5 м, а эпигейные - из нескольких мест в пределах пробной площади. Пробы отбирались весом 4-6 г, на пяти равноудаленных точках одного участка.
Поскольку природный материал неоднороден и очень вариабелен, обращали особое внимание на его усреднение. Для анализа отбирались преимущественно наиболее крупные слоевища. Такие талломы считаются условно взрослыми.
Определение видов лишайников проводилось по стандартным методикам с использованием ряда определителей [7].
Определение количества пигментов в талломах лишайников проводилась на сканирующем УФ-ВИД спектрофотометре Specord-30, с использованием 80% ацетона. Для исследования брали свежий материал талломов лишайников.
Расчет показателей содержания хлорофиллов был сделан по формуле Лихтенталера). Количество повторов для каждой пробы - не менее 3, затем проводился расчет средних показателей для каждой точки.
Для сравнительного анализа использовались следующие признаки: условия обитания (освещенность); расположение на субстрате (высота над уровнем земли или жизненная форма); вид лишайника.
Всего было выполнено 256 спектрофотометрических анализа.
Результаты исследования. При проведении анализа полученных данных на содержание хлорофиллов в талломах лишайников разных видов были установлены следующие закономерности:
Количество хлорофилла b значительно превышает содержание хлорофилла а в талломах всех исследованных образцов лишайников. Средние показатели хлорофилла b составили: Physciastellaris - 82%, Hypogimniaphysodes - 84%, Cladoniarangiferina - 90%, Parmeliopsisambigua-90%, Physciaaipolia- 67%, Collemanigrescens - 74%, Thamnoliavermicularis- 76%, Parmeliasulcata- 84%.
Максимальные значения содержания хлорофиллов отмечено у Physciastellaris (1,047 мг/г сырой массы), что на 19% больше подобных значений у Hypogimniaphysodes (0,844 мг/г сырой массы)и на 14% больше значений у Cladonia rangiferina (0,898 мг/г сырой массы). Различия суммарного содержания хлорофиллов в талломах лишайников Hypogimniaphysodes и Cladonia rangiferina незначительны - 6% (0,054 мг/г сырой массы).
Внутривидовая изменчивость содержания хлорофиллов отдельных видов достаточно высока. У представителей Physciastellaris максимальные значения содержания хлорофиллов а (0,261 мг/г сырой массы) и b (1,362 мг/г сырой массы) в 5 раз превышают минимальные значения (0,051 и 0,287 мг/г сырой массы), что в свою очередь доказывает изменение содержания хлорофиллов в зависимости от условий местообитания.
Вариабельность признака у представителей Physciastellaris составляет по хлорофиллу а - 15%, хлорофиллу b - 13%, а+b - 13% (рис.1).
Рис. 1. Содержание хлорофиллов в таллломах лишайников Physciastellaris на разных площадках сбора* (по Лихтенталеру), мг/г сырой массы. Площадки: 1- лесная зона в 10 км от города; 3 - 16-й км Самотлорской дороги; 4 - лесная зона в 25 км от города, 5- территория городского парка
Содержание хлорофиллов в талломах Hypogimniaphysodes также различается в зависимости от места сбора образцов. Максимальное значение хлорофилла а (0,155 мг/г сырой массы) в 3 раза превышает минимальное (0,048 мг/г сырой массы), максимальное значения хлорофилла b (1,216 мг/г сырой массы) в 4 раза превышает минимальное (0,338 мг/г сырой массы) (рис. 2). Разница между максимальным и минимальным значением содержания хлорофилла а составила 0,107 мг/г; разница между максимальным и минимальным значением содержания хлорофилла b - 0,878 мг/г.
Вариабельность признака у представителей данного вида лишайников: по хлорофиллу а - 14%, хлорофиллу b - 16%, а+b - 15%.
Рис. 2. Содержание хлорофиллов в таллломах лишайников Hypogimniaphysodes на разных площадках сбора* (по Лихтенталеру), мг/г сырой массы. Площадки: 1- лесная зона в 10 км от города; 3 - 16-й км Самотлорской дороги; 4 - лесная зона в 25 км от города; 2-.район «Церковной гривы»
Анализ содержания хлорофиллов в талломах Cladonia rangiferina показывает, что максимальное значение хлорофилла а (0,100 мг/г сырой массы) в 2 раза выше минимального (0,056 мг/г сырой массы), а максимальное значение хлорофилла b (1,266 мг/г сырой массы) в 3,4 раза выше минимального (0,368 мг/г сырой массы) (рис. 2). Разница между максимальным и минимальным значением содержания хлорофилла а равняется 0,044 г/мл; разница между максимальным и минимальным значением содержания хлорофилла b - 0,898 г/мл сырой массы.
Вариабельность признака в данном случае составляет: по хлорофиллу а - 19%, хлорофиллу b - 18%, а+b - 17%.
Колебания внутривидовых значений содержания хлорофиллов обусловлены, по-видимому, биологическими и экологическими особенностями каждого вида и не выходят за рамки нормальной реакции.
К
67 %
оэффициент экологического соответствия содержания хлорофиллов в талломах Physciastellaris составляет 59%,Hypogimniaphysodes - 67% и Cladoniarangiferina- 66%, то есть потенциальные значения количества хлорофиллов могут быть на 33-41% выше представленных.
Рис. 3. Содержание хлорофиллов в таллломах лишайников Cladonia rangiferina на разных площадках сбора* (по Лихтенталеру), г/мл сырой массы.
Площадки: 3 - 16-й км Самотлорской дороги; 4 - лесная зона в 25 км от города; 2-район «Церковной гривы»
Таким образом, все показатели по содержанию хлорофиллов в талломах лишайников соответствуют экологическим параметрам местообитаний и отражают состояние этого местообитания; видовая изменчивость содержания хлорофиллов отражает состояние среды и может служить критерием экологической оценки местообитаний; хлорофилл b - более информативный показатель индикации; все полученные данные являются основой для дальнейших исследований по видовой изменчивости содержания хлорофиллов в лишайниках Нижневартовского района.
На основании проведенных исследований и анализа полученных результатов были сделаны следующие выводы:
Основными экологическими группами видов лихенофлоры района являются эпифитные (31 вид) и эпигейные (28) лишайники.
В эпифитной лихенофлоре доминируют семейства Parmeliaceae, Physciaceaeи роды Bryoria, Evernia, Parmelia, Hypogymnia, Parmeliopsis, Usnea, Physcia. В эпигейной лихенофлоре доминируют семейства Cladoniaceae, Peltigeraceae и роды Cladonia, Peltigera, Cetraria.
Вариабельность количества хлорофилла у всех исследованных видов достаточно низкая и находится в пределах нормы и доказывает достоверность полученных данных. Вариабельность признака Physciastellaris составила по хлорофиллу а - 15%, хлорофиллу b - 13%, а+b - 13%; Hypogimniaphysodes -по хлорофиллу а - 14%, хлорофиллу b - 16%, а+b - 15%; Cladonia rangiferina - по хлорофиллу а - 19%, хлорофиллу b - 19%, а+b - 17%.
Литература
Л. Г. Бязров - Лишайники в экологическом мониторинге / Л. Г. Бязров. - М.: Научный мир, 2002. - 336 с.
Е. А.Домнина, И. А. Шапиро, О.Д.Быков - Изменение фотосинтеза и дыхания лишайников в районе Кирово-Чепецкого химического комбината // Ботанический журнал. - 2007. - Т.92. - №4. - С. 515-523.
В.Ф. Кузнецова - Эпифитные лишайники как индикаторы загрязнения атмосферного воздуха газообразными поллютантами, тяжелыми металлами и радионуклидами: дис. … канд. биол. наук: 03.00.16: защищена 02.06.04: утв. 16.08.04 / Кузнецова Валентина Федоровна. - Н. Новгород, 2004. - 160 с.
Н.В. Малышева - Лишайники Санкт-Петербурга / Под ред. Т.К.Юрковской; С.-Петерб. ун-т. - Санкт-Пб. - 2003. - 100 с.
Н.В. Малышева - Лишайники Москвы и Санкт-Петербурга: сравнительный анализ лихенофлор // Материалы научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века». - Петрозаводск, 2008. - Ч. 2. - С. 204-205.
Г.Р. Миннуллина - Совершенствование методов лихеноиндикации для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированной территории: дис. … канд. биол. наук: 03.00.16: защищена 01.09.06: утв. 16.11.06 / Гульназ Раисовна Миннуллина. – Уфа. - 2006. - 178 с.
Н.В. Седельникова - Лишайники Западного и Восточного Саяна. -Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2001. - 190 с.
И. А. Шапиро Физиолого-биохимические изменения у лишайников под влиянием атмосферного загрязнения // Успехи современной биологии. - 1996.-Т.116. - №2.-С 158-171.
И.А. Шапиро - Влияние температуры на дыхание некоторых лишайников, содержащих зеленый или цианобактериальный фотобионт // Ботанический журнал. - 2007. - Т.92. - №10. - С. 1568-1574.
8
Библиографическая ссылка
Овечкина Е.С., Гасанова И.К. СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛОВ В ТАЛЛОМАХ ЛИШАЙНИКОВ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/5989 (дата обращения: 24.04.2024).
Прочитать публикацию в формате PDF
