INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH № 12, 2017

302 BIOLOGICAL SCIENCES УДК 33.877.3:504.3.054(574)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОИНДИКАТОРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Бозшатаева Г.Т., Касымбекова А.И., Оспанова Г.С., Турабаева Г.К., Кыдыралиева М.Б. Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Шымкент,

e-mail: bozshataeva69@mail.ru

Многочисленные работы по лихеноиндикации выявили такие закономерности: чем больше загряз-нен городской воздух, тем меньше разновидностей населяющих его лишайников и тем меньше площадь покрытия ими стволов деревьев. Доказано, что хвойные растения обладают высокой чувствительностью к загрязнению окружающей среды. Особенно негативно на них влияет сернистый газ. Обычно продолжи-тельность жизни хвои у сосны обыкновенной составляет от трех до четырех лет. Влияние сернистого газа у сосны обыкновенной вызывает такие изменения: уменьшение срока жизни хвои, отмирание побегов, опад кроны и даже появление некрозов. Опираясь на данные, что лишайники и сосна обыкновенная могут быть использованы как биоиндикаторы окружающей среды, авторы использованы эти растения в качестве объ-ектов исследования. Результаты изучения лишайников и сосны обыкновенной в качестве биоиндикаторов для оценки состояния атмосферного воздуха г. Шымкента показали следующее: 1) биоиндикаторами загряз-нения атмосферного воздуха города могут служить следующие лишайники: пармелия, уснея, анаптихия; 2) биоиндикатором загрязнения атмосферного воздуха города также может служить сосна обыкновенная; 3) вышеуказанные биоиндикаторы могут быть использованы в качестве основы для мониторинга атмосфер-ного воздуха г. Шымкента.

Ключевые слова: атмосферный воздух, биоиндикатор, лихеноиндикация, сосна обыкновенная, хвоя, усыхание, город Шымкент

USE OF BIOINDICATORS FOR ASSESSMENT OF THE CONDITION OF ATMOSPHERIC AIR

Bozshataeva G.T., Kasymbekova A.I., Ospanova G.S., Turabaeva G.K., Kydyralieva M.B. The Southern Kazakhstan State University of M. Auezov, Shymkent, e-mail: bozshataeva69@mail.ru

Numerous works on a likhenoindikation have revealed such regularities: the more city air is polluted, the version is less, the lichens inhabiting it and the area of a covering them is less than trunks of trees. It is proved that coniferous plants have high sensitivity to environmental pollution. Especially sulphurous gas has negative effect on them. Usually life expectancy of needles at a pine ordinary makes from three to four years. Influence of sulphurous gas ordinary causes such changes in a pine: reduction of term of life of needles, dying off of escapes, kroner and even emergence of necroses. Being based on the data that lichens and a pine ordinary can be used as environment bioindicators, these plants by us have been used as research objects. Results of studying of lichens and pine ordinary as bioindicators for assessment of a condition of atmospheric air of Shymkent have shown the following: 1) the fol-lowing lichens can serve as bioindicators of pollution of atmospheric air of the city: Parmeliya, Usney, Anaptikhiya; 2) as the bioindicator of pollution of atmospheric air of the city the pine ordinary can also serve. 3) the above-stated bioindicators can be used as a basis for monitoring of atmospheric air of Shymkent.

Keywords: atmospheric air, bioindicator, likhenoindikation, pine ordinary, needles, usykhaniye, city of Shymkent

Хорошими индикаторами загрязнения атмосферного воздуха являются растения, так как они в большей степени поражаются загрязненным воздухом и сильнее реагиру-ют на те концентрации большинства вред-ных примесей, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравления.

Растения реагируют на концентрацию за-грязняющих веществ, длительность их воз-действия, а также относительная восприим-чивость к загрязнителям зависит от их вида и стадии физиологического развития [1, 2].

Выделяют три стадии повреждений хвои сосны: повреждаются только хлоро-пласты, повреждаются и другие органел-лы, органеллы исчезают или превращаются в бесструктурную массу.

В качестве биоиндикационных призна-ков можно использовать различные призна-

ки. Например, разрушение пигментов в хвое сосны, преждевременное ее старение.

Биоиндикацию можно проводить по различным морфологическим, анатомиче-ским параметрам. Индикаторными призна-ками является наличие хлорозов и некро-зов, изменение размеров листьев, а также преждевременное опадение листвы [3].

Накопление токсических веществ в ат-мосфере вызывает у лишайников изменения формы слоевища и уменьшение образова-ния плодовых тел.

Цель исследования: использование биоиндикаторов для оценки состояния ат-мосферного воздуха г. Шымкента.

Определили следующие задачи иссле-дования:

1) изучение видового состава лишайни-ков г. Шымкента;

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №12,2017

303 БИОЛОГИЧЕСКИЕНАУКИ 2)влияниеатмосферноговоздуханали-

шайникиихвоюсосныобыкновенной,про-израстающихвг.Шымкенте;

3)эффективностьиспользованиялишай-никовихвоисоснывкачествебиоиндикато-роватмосферноговоздухаг.Шымкента.

Материалы и методы исследованияЛишайникиоченьчувствительныксоставусуб-

страта,составувоздухаимикроклиматическимусло-виямпроживания.

В качестве субстрата лишайники используютразличные деревья. Влихеноиндикации для оценкизагрязнениявоздухаокружающейсредывыбираетсявиддерева,которыйдоминируетнаисследуемойтер-ритории.

Методыоценкизагрязненияатмосферыповстре-чаемостилишайниковвокружающейсредеоснованынанижеследующихзакономерностях:

1.Частотавстречаемостивидовлишайниковза-виситотстепенизагрязнениявоздуха.

2.Степень загрязненности воздуха влияет наплощадьпокрытиялишайникамистволовдеревьев.

3.Самыми чувствительными к загрязнению яв-ляютсякустистыелишайники,затемлистовыеиме-неечувствительными–накипные.

Используя эти закономерности, можно оценитьзагрязненнность воздуха на исследуемой террито-рии[4].

Использованиелишайниковкакбиоиндикаторовосновываетсянаследующихфакторах:

1.Встречаемости–степениравномерностирас-пределения лишайников на деревьях. Наличие кон-кретноговидалишайниковнадесятидеревьяхсвиде-тельствуеторавномерномраспространении.

2.Проективном покрытии – площади, занятойпроекциямислоевищлишайников.Визуальноучиты-ваетсяотношениепроекциислоевищакобщейпло-щадиисследования,принимаемойза100%.

3.Обилии вида – количественный показательраспределенияеговфитоценозе,котороеопределяет-сясоотношениемвстречаемостьювидовлишайниковипроективнымпокрытиемимикорыдеревьев.

Затемделаетсярасчетсреднихзначенийпоказа-телей встречаемости и покрытия для каждого типаталломалишайников–накипных(Н),листоватых(Л)икустистых(К).

Наосновесреднихзначенийпоказателейвстре-чаемостиипокрытиярассчитываетсяпоказательот-носительнойчистотывоздуха(ОЧВ)согласнонижес-ледующейформуле:

ОЧВ=(Н+2Л+ЗК)/30,гдеОЧВ–относительнаячистотавоздуха;Н–сред-неезначениепоказателейвстречаемостиипокрытиянакипныхлишайников;Л–среднеезначениепоказа-телейвстречаемостиипокрытиялистоватыхлишай-ников;К–среднеезначениепоказателейвстречаемо-стиипокрытиякустистыхлишайников.

Методикабиоиндикациичистотывоздухапосо-стоянию хвои сосны опиралась на следующее: ма-териал для исследования подготавливался заранее.Срезанныеветвидеревьевсосныобыкновеннойпри-мерноодноговозраста,навысоте2мсосреднейча-стикроны,произрастающихврайонеактивногодви-жениятранспорта.

Контролем служили ветви одновозрастных де-ревьев сосны обыкновенной, отобранных в «чистойзоне»–областномдендропарке.

Классыповрежденияиусыханияхвоиопределя-лисьпостандартнойметодике.

На рисунке показаны повреждения и усыханиехвои сосны обыкновенной. Повреждения хвои со-сныобыкновеннойотмечаютсяпоследующейшкале:1а – хвоинкибез пятен; 2а – с небольшимчисломмелких пятнышек; 3а – с большим числом чёрныхижёлтыхпятен.

Усыханиехвоисосныобыкновеннойтакжеотме-чаютсяпошкале:1б–нетсухихучастков;2б–кон-чикусохна2–5мм;3б–усохлатретьхвоинки;4б–всяхвоинкаусохлаилиболееполовиныеёдлинны.

Для исследования с нескольких боковых по-бегов 10 деревьев сосны обыкновенной отбиралисьпо 200 пар хвоинок второго и третьего годажизни.Отобранная хвоя делилась на три категории: непо-врежденнаяхвоя,хвояспятнамиихвояспризнака-ми усыхания, затем подсчитывалось число хвоинокв каждой категории. Кроме этого измерялась длинапобегов,числопочек.

Сосна обыкновенная особенно чувствительнаксернистомугазу.Обычнопродолжительностьжиз-нихвоиусоснысоставляетдо3–4-хлет.Заэтотпери-одонанакапливаеттакоеколичествосернистогогаза,которое может превысить предельно допустимыенормы[5].

1а 2а 3а

1б 1б 1б 2б 3б 4б

Повреждения и усыхание хвои сосны обыкновенной

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №12,2017

304 BiOLOGiCaLSCiENCES

Сернистый газприводиту соснык следующимизменениям:

1)значительноуменьшаетсяпродолжительностижизнихвои;

2)наблюдаетсяотмираниепобегов;3)существенно уменьшается ширина годичных

колец;4)заметноредееткрона;5)приводиткнекрозутканей.Поражениерастенийотравляющимивещества-

ми зависит от влажности воздуха и насыщенностихвоиводой.Влажныехвоинкисосныобыкновеннойпоглощают сернистый газ в несколько раз больше,чемсухие.Деревьясосныобыкновеннойинтенсив-но накапливают в тканях серу.Как правило, моло-дыехвоинкиактивнеепоглощаютсернистыйгаз,посравнениюсостарыми.Фотосинтезуэтихдеревьевполностью прекращается. Загрязняющие воздухвещества вызывают некроз тканей хвоинок сосныобыкновенной.Некрозыбываютнесколькихвидов:краевой некроз; серединный некроз; при точечномнекрозе происходит отмирание тканей по всей по-верхностихвоинки.

Результаты исследования  и их обсуждение

Изучениевидовогосоставалишайниковг.Шымкента показало, что на территориигорода обитают в основном 5 следующихвидов:

1.Ксантория(Хanthоriа раriеtinа).2.Уснея(Usnеа sр.).3.Леканора(Lесапоrа sр.).4.Пармелия(Раrmеliа sр.).5.Анаптихия реснитчатая (Аnapthychia

siliaris).В табл.1 показана встречаемость ли-

шайников в разных частях города в зави-симости от среднего количества диоксидасерыввоздухе.

В табл.2 иллюстрируется частотавстречаемости лишайников на территорииг.Шымкента.

Оценка загрязнения атмосферного воз-духа г.Шымкента проводилась по состо-янию хвои сосны обыкновенной, произ-растающих на улицах города Шымкента

(Тауке-хана и Желтоксан) и в областномдендропарке.

Таблица 2Частотавстречаемостилишайников

натерриторииг.Шымкента

Названиелишайника ЧастотавстречаемостиКсантория 55%Леканора 30%Пармелия 10%Уснея 3%

Анаптихия 2%

Светвей20деревьевсосныобыкновеннойбылиотобраныпобегиодинаковойдлины.

Снихсобиралихвоюивизуальноана-лизировали ее состояние. Степень по-вреждения хвои определили по наличиюхлоротичных пятен, некротических точек,некрозовит.д.

Вычислялсяпоказательобесхвоенностикроны.Расчетпоказателяпроизводилсяпоформуле

( )B2 2B3 3B4 4B5 5B6 ,

5 B1 B2 B3 B4 B5 B6f + + + +=

+ + + + +

где f – показатель обесхвоенности кроныдеревьев,аВ1,В2,В3,В4,В5,В6–коли-честводеревьевссоответствующимсосто-яниемкроны.

Также определялось состояние генера-тивныхоргановсосныобыкновенной:

а)подсчитывалосьчислосформировав-шихсяпочекна3-хветвяхкаждогоиз20-тидеревьев;

б)измерялисьдлинаитолщинапочек.Результатыизученияповрежденияхвои

сосныобыкновеннойвразныхрайонахго-родаШымкентапоказанывтабл.3.

Результаты исследования усыханияхвои сосны обыкновенной в разных райо-нахг.Шымкентаотраженывтабл.4.

Таблица 1Распространениелишайниковпорайонамг.Шымкента

Распространениелишайников Районгорода Концентрация сернистогогаза

Лишайникипрактическиотсутствуют ул.Тауке-хана(центргородассильнозагрязненнымвоздухом)

Свыше0,3мг/куб.м

Лишайникивстречаютсявнебольшомколичестве–леканоры,ксантории

ул.Желтоксан (район города со сред-нейстепеньюзагрязненностивоздуха)

0,05–0,3мг/куб.м

Лишайники встречаются в разноо-бразномвиде:втомчислеикустистыевиды–уснеи,анаптихии,пармелия)

Областной дендропарк (относительно«чистыйрайон»города)

Менее0,05мг/куб.м

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №12,2017

305 БИОЛОГИЧЕСКИЕНАУКИ Таблица 3

Повреждениехвоисосныобыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкента

Состояниехвои Областнойдендропарк УлицыТауке-ханаиЖелтоксанКоличествохвоинок

%хвоинокотобщегочисла

Количествохвоинок

%хвоинокотобщегочисла

Количествообследованныххвоинок 200 100% 200 100%Поврежденияхвои:

1-гокласса 184 92% 136 68%2-гокласса 16 8% 44 22%3-гокласса – – 20 10%

Таблица 4Усыханиехвоисосныобыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкента

Состояниехвои Областнойдендропарк УлицыТауке-ханаиЖелтоксанКоличествохвоинок

%хвоинокотобщегочисла

Количествохвоинок

%хвоинокотобщегочисла

Усыханиехвои:1-гокласса 200 100% 144 72%2-гокласса – – 40 20%3-гокласса – – 16 8%

Таблица 5Состояниекронысосныобыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкента

Состояниекроны КоличестводеревьевОбластнойдендропарк

УлицыТауке-ханаиЖелтоксан

Обследованодеревьев,вт.ч. 20 20Деревьясгустойзеленойкроной,отмечаетсяотмираниеветвейвнижнейчастикроны(В1)

19 14

Деревья со слабоажурной кроной, отмечается усыхание ветвейвнижнейтретикроны(В2)

1 3

Деревья с ажурной кроной; отмечаются сухие ветки в среднейиверхнейчастяхкроны(В3)

– 2

Деревьяссильноизреженнойкронойилиснебольшимколиче-ствомживыхветвей(В4)

– 1

Деревьясосвежимсухостойем,усыханиеветвейпроизошловте-кущемгоду(В5)

– –

Деревья со старым сухостоем, усыхание деревьев произошловпрошлыегоды(В6)

– –

Таблица 6Состояниегенеративныхоргановсосныобыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкента

Районгорода Количествопочек(шт.) Длинапочек(мм) Толщинапочек(мм)ОбластнойДендропарк 7 5 4

УлицыТауке-ханаиЖелтоксан 4 3 2

Табл.5 отражает результаты изучениясостояния кроны сосны обыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкента.

Данныеосостояниигенеративныхорга-новсосныобыкновеннойвразныхрайонахг.Шымкентаприведенывтабл.6.

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №12,2017

306 BiOLOGiCaLSCiENCES Выводы

Результаты  изучения лишайниковисосныобыкновеннойвкачествебиоин-дикаторов для оценки состояния атмос-ферного воздуха г. Шымкента показалиследующее:

1)биоиндикаторами загрязнения ат-мосферноговоздухагородамогутслужитьследующие лишайники: пармелия, уснея,анаптихия;

2)биоиндикатором загрязнения атмос-ферного воздуха города также может слу-житьсоснаобыкновенная;

3)вышеуказанные биоиндикаторы мо-гут быть использованы в качестве основы

для мониторинга атмосферного воздухаг.Шымкента.

Список литературы1.Ляшенко О.А. Биоиндикация и биотестирование

в охране окружающей среды: учебное пособие/ О.А. Ля-шенко.–СПб.:ГТУРП,2012.–67с.

2.ЧукаеваН.В.Некоторыеаспектыиспользованияме-тодик биоиндикации // Успехи современного естествозна-ния.–2011.–№8.–С.78–79.

3.Биоиндикация, ее уровни [Электронный ресурс]. –Режимдоступа:http://biofile.ru/bio/22458.html.

4.БязровЛ.Г.Лишайникивэкологическоммониторин-ге/Л.Г.Бязров.–М.:Научныймир,2002.–336с.

5.КовылинаО.П.Оценкажизненногосостояниясосныобыкновеннойвзонетехногенногозагрязнения/О.П.Ковы-лина,И.А.Зарубина,А.Н.Ковылин//Хвойныебореальнойзоны.–2008.–№3.–С.284–289.