11. Porosty jako uniwersalne wskaźniki stanu powietrza
(skala porostowa)
Porosty jest to grupa organizmów roślinnych powstałych jako efekt obligatoryjnej symbiozy grzybów z głównie z prokariotycznymi cyjanobakteriami (Cyanobacteria) lub eukariotycznymi zielenicami (Chlorophyta). W symbiozie tej, komponent grzybowy określany jako mikobiont należy w przeważającej części (ok. 98%) do workowców (Ascomycota), rzadziej grzybów podstawkowych (Basidiomycota) lub grzybów niedoskonałych (Deuteromycota). Komponentami autotroficznymi, określanymi mianem fotobionta są zielenice lub sinice. Najczęściej spotykanym fotobiontem są przedstawiciele rodzajów Trebouxia i Trentepohlia – zielenice oraz Nostoc – sinica. Na świecie znanych jest ok. 13,5 tysiąca gatunków porostów, z czego w Polsce występuje ok. 1600.
Wbrew pozorom znaczenie porostów jest bardzo duże. Są one organizmami pionierskimi, pełnią funkcję glebotwórczą oraz są ważnym składnikiem pokarmowym. Liczne gatunki są wykorzystywane w przemyśle kosmetycznym oraz farmaceutycznym, ale co najważniejsze - są doskonałymi bioindykatorami zanieczyszczeń powietrza.
Bioindykacja to rodzaj badania poziomu zanieczyszczenia środowiska za pomocą organizmów żywych. Oznacza to, że na podstawie gatunków porostów występujących w danym miejscu jesteśmy w stanie określić stopień zanieczyszczenia atmosfery. Oczywiście porosty nie są jedynymi biowskaźnikami zanieczyszczeń atmosfery, lecz mają pewne cechy które decydują o tym, że się nadają do tego celu. Są to m. in. brak tkanki okrywającej - ułatwiający przedostawanie się związków do wnętrza plechy, pobieranie wody bezpośrednio z opadów atmosferycznych, a nie - jak w przypadku roślin - przefiltrowanej przez glebę; oraz bardzo mała zawartość chlorofilu - nawet małe uszkodzenie aparatu asymilacyjnego wpływa na cały organizm. Ze względu na te cechy jesteśmy w stanie ocenić nie tylko skalę zanieczyszczenia, ale także to jakimi związkami chemicznymi zakażona jest atmosfera na danym obszarze.
Ważnym źródłem zanieczyszczenia powietrza jest dwutlenek siarki emitowany do atmosfery, jako produkt spalania węgla, benzyny, ropy. SO2 reaguje z tlenem atmosferycznym i przechodzi w SO3. Ten zaś wraz z cząsteczkami wody tworzy H2SO4 i w ten sposób powstają tzw. kwaśne deszcze, niszcząco działające na roślinność (umieranie lasów). W wyniku obserwacji okazało się, że występowanie porostów jest w znacznym stopniu zależne od stężenia SO2. Substancje toksyczne powodują przy oddziaływaniu bezpośrednim na porosty, że najbardziej wrażliwym jest aparat fotosyntetyczny glonów porostowych, w którym chlorofil ulega degradacji i zostaje unieczynniony. Duże stężenie SO2 w krótkim czasie powoduje obumarcie wszystkich glonów w plesze i śmierć porostu. Przy mniejszych stężeniach SO2 następują zmiany w budowie wewnętrznej komórek i przepuszczalności błon plazmatycznych, co ułatwia wnikanie toksyn do wnętrza. Pyły, jeśli są emitowane w dużych ilościach, niszczą plechy porostów w sposób mechaniczny; okrywając je grubą warstwą uniemożliwiającą wymianę gazową i ograniczają dostęp światła do komórek glonów.
Opracowano specjalną skalę porostową, za pomocą której poprzez obserwacje porostów rosnących na drzewach, można ocenić skalę zanieczyszczenia powietrza na danym terenie. Została ona opracowana przez J. Kiszkę (1990) i U. Bielczyk (1994). Zakłada ona występowanie 7 stref porostowych.
- Strefa 1 (skażenie powietrza przekracza 170 mg SO2/m3) Bezwzględna pustynia bezporostowa – obszar, na którym nie występują porosty listkowate i krzaczkowate, będące dobrymi bioindykatorami czystości powietrza. Brak także porostów nadrzewnych, nawet skorupiastych; co najwyżej występują jednokomórkowe glony tworzące zielone naloty na korze drzew. Najczęściej obejmuje centra miast, tereny wokół ośrodków przemysłowych i przy drogach o intensywnym ruchu samochodowym. Przyczyną jest bardzo duża emisja dwutlenku siarki oraz mała wilgotność względna powietrza.
- Strefa 2 (170-100 mg SO2/m3) Względna pustynia bezporostowa – o bardzo silnym zanieczyszczeniu powietrza. Występują m. in. misecznica proszkowata (Lecanora conizaeoides) oraz liszajec (Lepraria sp.). Gatunki te należą do najbardziej odpornych na zanieczyszczenia.
- Strefa 3 (100-70 mg SO2/m3) Wewnętrzna strefa osłabionej wegetacji – o silnie zanieczyszczonym powietrzu. Występuje m. in. paznokietnik ostrygowy (Hypocenomyce scalaris), obrost wzniesiony (Physcia adscendens), czy złotorost postrzępiony (Xanthoria candelaria). Często są to tereny zadrzewione w obszarach podmiejskich.
- Strefa 4 (70-50 mg SO2/m3) Środkowa strefa osłabionej wegetacji – o średnio zanieczyszczonym powietrzu. Występują porosty listkowate z udziałem krzaczkowatych, m.in. pustułka pęcherzykowata (Hypogymnia physodes) i tarczownica bruzdkowana (Parmelia sulcata).
- Strefa 5 (50-40 mg SO2/m3) - kora pokryta jest w znacznym stopniu porostami listkowatymi z udziałem krzaczkowatych - słabe zanieczyszczenie powietrza. Obejmuje większość dużych obszarów leśnych na niżu i pogórzu. Występują m. in. mąkla tarniowa (Evernia prunastri) oraz mąklik otrębiasty (Pseudevernia furfuracea).
- Strefa 6 (40-30 mg SO2/m3) - występowanie wrażliwych gatunków skorupiastych, listkowatych i krzaczkowatych na pniach i gałęziach, np. włostka brązowa (Bryoria fuscescens), brodaczka kępkowa (Usnea hirta), płucnik modry (Platismatia glauca). Obejmuje naturalne, rozległe obszary leśne w niektórych rejonach Karpat i w północno-wschodniej Polsce, jednak obserwuje się nieznaczny wpływ zanieczyszczeń przemysłowych.
- strefa 7 (poniżej 30 mg SO2/m3) - bogata flora porostów na pniach i gałęziach drzew. Typowa strefa normalnej wegetacji – powietrze czyste lub co najwyżej minimalnie skażone. Są to tereny niezanieczyszczone - nieliczne w Polsce. Występują tam taksony bardzo wrażliwe z rodzajów: włostka (Bryoria), brodaczka (Usnea), pawężniczka (Nephroma), granicznik (Lobaria).
W ostatnim stuleciu zaobserwowano coraz częstsze ograniczanie występowania lub nawet zamieranie różnych gatunków porostów. Wrażliwość porostów na zmiany siedliskowe sprawia, że są one silnie zagrożone. Coraz więcej z nich wpisywanych jest na „Polską Czerwoną Listę Zagrożonych Porostów”, na której znajduje się ponad 50% spośród gatunków znanych z naszego kraju, z czego prawie 150 uznano za wymarłe. Ponad 200 gatunków porostów objęto ochroną prawną. Są to przede wszystkim porosty o plechach listkowatych i krzaczkowatych – najmniej odporne na skażenia.
Niegdyś najbogatszym w porosty terenem w Polsce były Karkonosze. Stwierdzono tam bowiem występowanie ponad 500 gatunków porostów, głównie o plesze listkowatej i krzaczkowatej. Natomiast badania biowskaźnikowe przeprowadzone kilka lat temu na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego w ponad 600 punktach pomiarowych, wykazały zaledwie obecność ok. 70 gatunków.
Dlatego też, porosty, jako stały składnik odgrywający pozytywną rolę w zbiorowiskach leśnych i zwiększający różnorodność biologiczną, powinny być objęte większą ochroną. Ochrona gatunkowa jest formą podstawową, ale za słabą. Porosty wymagają ochrony obszarowej, ponieważ najważniejsze jest zachowanie ich siedlisk.