Насаждения являются обязательным составляющим современной, культурной урбосреды, но испытывают на себе повышенное антропогенное воздействие. В связи с этим необходимо отслеживания состояния насаждений и окружающий среды. Методы фитоиндикации сочетают мониторинг насаждений и выявление реакции растений на различные загрязнители с отслеживанием экологической обстановки. Фитомониториг в отличие от точечных инструментальных методов позволяет оценивать влияние загрязнителей на сообщества, и давать представление о длительном воздействии загрязнителей, и прогнозировать их дальнейшее влияние. Кроме этого, существующие нормативы ПДК основываются на реакциях животных организмов, в то время как пороговые концентрации ряда растений являются более низкими. Все это позволяет утверждать, что фитомониторинг необходим для объективной оценки экологической ситуации городской среды.

Целью нашей работы явилось изучение методов фитоиндикации, пригодных для использования при оценке экологического состояния городской среды.

Фитомониторинг строится на основе ответных реакций растений на весь комплекс условий местообитания, несводимый непосредственно на влияние техногенного загрязнения. Выявление влияния техногенных условий, производится путем сравнения исследуемых городских сообществ с природными аналогами или внесением растений в загрязненную область. В случае наличия в сообществе видов-интродуцентов, необходимо учитывать уровень отклонения условий в данном климате от оптимума. Так как, ответные реакции на загрязнение наблюдается у всех растений, то необходимо выделить наиболее удобные для индикации виды и признаки. Применение методов фитоиндикации, по сравнению с инструментальными методами имеет ряд недостатков, в частности, в быстро меняющихся условиях - присутствует некоторая необъективность, и отклонение результатов особенно в годы с экстремальными условиями. Ощутимым минусом является, то, что при использовании для анализа урбосреды, нужно следить за всеми компонентами системы, и любое их изменение может привести к сбою системы анализа

При создании системы фитомониторинга нужно использовать ряд принципов позволяющих получать наиболее объективную информацию:

Определение генезиса существующих насаждений.

Составление перечня видов городских насаждений.

Учет различных абиотических факторов, формирование по ним бальных шкал, для систематизации существующих насаждений и выделение групп (например, в пределах одного балла) по которым необходимо вести отдельный учет для выявления влияния фактора загрязнения.

Модельные площадки для сбора информации располагать в соответствии с размещением объектов озеленения и пунктами аналитического контроля за состоянием окружающей среды. Они должны располагаться в различных функциональных зонах города и пригородных насаждениях.

При анализе данных, учитывать весь комплекс условий местообитания.

На основе данных, исследований, должны быть выделены наиболее значимые виды-биоиндикаторы, по реакциям: количественным либо качественным, на загрязнители.

При анализе полученных данных, учитывать особенности вегетационного периода.

Сбор данных осуществлять в одном вегетационном периоде, как для отдельного вида, так и при анализе сообщества в целом.

При использовании методов разработанных на других территориях необходима, их предварительная апробация [1].

Все методы фитоиндикации, можно разделить на две группы:

Выявление наиболее устойчивых к токсикантам видов.
Подбор наиболее чувствительных растений к действию токсикантов и определение степени загрязнения атмосферу по ответным реакциям конкретных видов.

Распространенным методом фитоиндикации является лихеноиндекация. Лишайники используются на основе их высокой чувствительности к загрязнителям, широко известен тот факт, что в загрязненных территориях лишайники отсутствуют. Это связано с тем, что лишайники в отличие от растений поглощают вещества всем талломом без предварительной фильтрации воды почвой. Конкретным методом оценки концентрации диоксида серы в окружающей среде является реакция лишайников. При его концентрации выше 0,3 мг/м3 наблюдается полное отсутствие лишайников - лишайниковая пустыня. При уровне в 0,05 мг/м3 - 0,20 мг/м3 присутствуют ксанории, фисулы, анатихии, леканоры. Богатство лишайниковой флоры свидетельствует о концентрации не более 0,05мг/м3. Наиболее чувствительным к диоксиду серы является эпифитный лишайник Hypogymnia physodes, при концентрации 0,23мг/м3, его полное отмирание происходит в течении двадцати девяти суток, а при 0,08 мг/м3 некроз 60% таллома [2,3]. Индикаторами на диоксид азота, являются лишайники, как эпифитные, так и эпигейные содержащие азотофиксирующие сине-зеленые водоросли, но механизмы определения по ним существенно отличаются. Так при увеличении концентрации диоксида азота его концентрация в эпифитных лишайниках увеличивается, что связано с его поглощением из воздуха и из осадков, а талломе эпигейных способных к азотофиксации, его общая концентрация уменьшается, как предполагается, это связано с нарушением азотистого обмена. Сходный эффект, так же вызывает диоксид серы [4].

Анализом мхов методом масс-спектрометрии можно выявить загрязнение тяжелыми металлами, мхи проявляют наибольшую способность к их накоплению [5].

Удобными объектами для изучения влияния условий обитания являются виды хвойных. Хвойные рассматриваются в связи с возможностью круглогодичных наблюдений. При исследовании хвойных для биоиндикации используют разнообразные параметры (опадаемость хвои, ее пигментация, количество воска кутикулы, содержание фенолов, интенсивность фотосинтеза) [2]. Анализируется окраска хвои (нарушение пигментации), количество воска, содержание фенольных соединений. При превышении предела выносливости листьев, по содержанию диоксида серы, происходит их опадание [2]. Соединения фтора дают специфическую реакцию хвои, побеление листовой пластинки у основания, и последующее потемнение, связанное с некрозом, уменьшается площадь листьев у хвойных и лиственных.

Самым уязвимым процессом в организме растения, является фотосинтез. Наличие загрязнителей вызывает его нарушения. В приделах малых концентраций токсиканта изменения можно обнаружить по снижению активности фотосинтеза [6]. Нарушения происходят также во многих биохимических процессах. О них можно судить по показателям водного режима, количественному составу пигментного аппарата, активности ферментов, состоянию антиоксидантной системы, накоплению фенольных соединений, свободных аминокислот, пролина. Показатели асимметричности листовой пластинки, как критерии нарушения стабильности развития органов растений, связанного с действием поллютанта [6-9]. Уровень транспортного загрязнения атмосферы влияет на такие морфометрические показатели состояния деревьев как высота, средние размеры листовых пластинок, количественный показатель ажурности кроны [9]. Доля жизнеспособной, дефектной пыльцы, показатели метаболизма пыльцевых зерен, являются точным показателем за счет уязвимости мейоза [7, 10]. Морфологические, физиолого-биохимические показатели плодов и семян, онтогенез [10]. Так же могут использоваться специфические параметры: радиальный прирост у древесных растений и микоризация [11, 12].

Чувствительно к соединениям фтора относятся гладиолусы [2]. Тяжелые металлы можно выявить по показателям листьев Avicennia marina (Forsk.) Vierh, в частности по пероксидазной активности, и по соотношению хлорофилла a и b [13].

Таким образом, объекты и методы, описанные в настоящей статье, пригодны для объективной оценки урбанизированной среды. Направленность изучения реакции растений на загрязнение, позволяет более наглядно видеть его последствия. Изучение урбосообществ, дает возможность, наметить общие пути их стабилизации, и возможной замены видов при увеличении антропогенной нагрузки. Фитоиндикацию следует рассматривать, как важное дополнение инструментальных методов, позволяющих оценить перспективу и весь комплекс воздействия техногенеза на окружающую среду.

Литература

Кавеленова Л.М.Экологические основы и принципы построения системы фитомониторинга урбосреды в лесостепи.// Вестник Сам ГУ, 2 спец. выпуск. Самара, 2003. - С. 182-191.
Артамонов В.И. Зеленые оракулы. М.: Мысль, 1989.
Надеин А. Ф., Тарханов С. Н., Лобанова О. А. Сравнительная оценка эпифитных лишайников и мхов как биоиндикаторов аэротехногенного загрязнения // Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения: Международная конференция, Архангельск, 17-22 июня, 2002. Материалы конференции. Архангельск, 2002. Т.1. - С. 699-703.
Домнина Е. А. Содержание азота у лишайников как показатель загрязнения атмосферы. // Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы. Международная конференция, Томск , 14-17 марта 2000. Томск, 2000. Т. 2.- С. 45-46.
Steinnes E. Long-range atmospheric transport to Norway studied by moss analysis using ICP-MS // ICP Inf. Newslett. , 2001. 26, N 12.
Татаринова Т. А. Морфофизиологические особенности состояния древесных растений в городских экосистемах / / Международная межвузовская школа-семинар по экологии, Москва, 17-21 апр., 2000. Материалы семинара.- М., 2000 - С. 38-39.
Макеева Т. И., Никонова Г. Н. Оценка антропогенной нагрузки на территории по показателям стабильности развития растений // Проблемы и пути их решения : научно-практическая конференция, Москва, 30-31 окт., 2002. Материалы конференции. М., 2002. - С. 201-207.
Головинская Т. Я. Особенности экологии липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) примагистральных зон городской среды (на примере Центрального района города Воронежа). Воронеж: Воронеж. гос. лесо-техн. акад.,, 2000г.
Жидкова Е. Н., Родионова С. А. Использование сорных растений в качестве объектов биоиндикации загрязнения среды // Устойчивое развитие административных территорий и лесопарковых хозяйств. Проблемы и пути их решения, Москва, 30-31 окт., 2002. Материалы научно-практической конференции. М., 2002. - С. 74-76.
Неверова О. А. Биоэкологическая оценка загрязнения атмосферного воздуха по состоянию древесных растений. Новосибирск: Наука, 2001.
Митюшина Е.Ю. /Исследования микоризации майника двулистного в условиях антропогенной нагрузки / / Актуальные проблемы биологии и экологии. 9-ая Молодежная научная конференция, посвященная 40-летию Института биологии Коми научного центра УрО РАН, Сыктывкар, 2002. Тезисы докладов. Сыктывкар, 2002. - С. 99-100
MacFarlena G.R. Leaf biochemical parameters in Avicennia marina (Forsk) Vierh as potential biomarkers of heavy metal stress in estuarine ecosystems // Mar. Pollut. Bull., 2002 . 44, N 3 .- С. 244-256.