Porosty (Lichenes)
Biologiczne uwarunkowania wrażliwości porostów na zanieczyszczenia wynika z:
1. Braku tkanki okrywowej
Warstwa korowa słabo chroni wnętrze plech, dlatego zanieczyszczenia w postaci gazów, pyłów i roztworów wodnych bez większych przeszkód mogą je penetrować. Niektóre porosty w ogóle nie mają tkanki okrywowej.
2. Pobierania wody bezpośrednio z odpadów atmosferycznych
Substancje toksyczne rozpuszczone w wodzie opadowej, są wraz z nią wchłaniane przez porosty. Szczególne znaczenie wśród zanieczyszczeń zajmuje SO2, tworzący z wodą H2SO4 i niosący najbardziej negatywne skutki oddziaływania.
3. Niskiej tolerancji glonu na zanieczyszczenia i bardzo małej zawartości chlorofilu na jednostkę suchej masy
Jego rozkład daje tu efekty uszkodzenia wielokrotnie silniejsze niż u roślin wyższych. Porosty nie mają kutikuli ani aparatów szparkowych. Przeprowadzają wymianę gazową całą powierzchnią plechy, więc gazy toksyczne, takie jak SO2, łatwo przedostają się do wnętrza ich komórek.
4. Małej zdolności przystosowania do zmieniających się warunków środowiska
Glonowy komponent porostu jest w stanie syntetyzować tioglukozydy, wbudowując do nich SO2 z zanieczyszczonego powietrza. Substancje te z kolei działają zabójczo na komponent grzybowy.
Stopień reakcji porostów na zanieczyszczenia, najważniejsze to:
1. Morfologia plech
Porosty stanowią grupę bardzo zróżnicowaną pod względem morfologicznym. Wśród plech porostowych wyróżniono trzy podstawowe typy morfologiczne: porosty skorupiaste, listkowate i krzaczkowate.
Porosty skorupiaste przylegają całą dolną powierzchnią do podłoża na którym rosną, a nawet mogą być częściowo lub całkowicie w nie zagłębione.
Porosty listkowate są grzbietobrzusznie spłaszczone, złożone z jednego lub wielu płatków. Przytwierdzają się do podłoża najczęściej za pomocą fałd plechy, bądź chwytników.
Plecha krzaczkowata natomiast składa się z drzewkowato rozgałęzionych odcinków, przy czym może się wznosić, tworzyć murawki lub zwisać, przytwierdzając się do podłoża w jednym punkcie np. brodaczka. Występują jedynie w miejscach ekologicznie czystych.
2. Stan fizjologiczny plech
Zanieczyszczenia najsilniej wpływają na porosty, które są w stanie aktywności fizjologicznej, tzn. są uwodnione. Plechy bardzo szybko nasiąkają wodą i równie prędko wysychają. W naszych warunkach klimatycznych ma to miejsce przede wszystkim w okresie lata. Porosty są praktycznie stale aktywne fizjologicznie zimą, kiedy niskie temperatury ograniczają parowanie i utrzymuje się wysoko wilgotność powietrza.
3. Właściwości podłoża
Największy walor bioindykacyjny mają porosty nadrzewne, natomiast gatunki rosnące na innych podłożach, są podczas badań wykorzystywane najczęściej jako materiał pomocniczy. Wynika to z faktu, że porosty takie są uzależnione od składu chemicznego minerałów, na których rosną i które mogą w znacznym stopniu zmniejszać wpływ zanieczyszczeń. Poza wiekiem drzewa, na występowanie epifitów wpływ mają między innymi takie właściwości podłoża jak odczyn kory, jej urzeźbienie i wysokość od podstawy pnia.
4. Warunki klimatyczne i ukształtowanie terenu
Istotnymi czynnikami klimatycznymi wpływającymi na stopień reakcji porostów na zanieczyszczenia są:
- przeważający kierunek wiatru;
- wilgotność powietrza i podłoża;
- nasłonecznienie.
Najczęściej plechy obrastają pnie drzew od strony północnej i północno-zachodniej, co związane jest z większą wilgotnością i mniejszym nasłonecznieniem, czyli korzystniejszymi warunkami ich rozwoju. W pobliżu emitorów strefa zanieczyszczona jest wyraźnie przesunięta w kierunku przeciwnym do przeważających wiatrów. Zagłębienia terenu są często miejscami, do których spływa skażone powietrze i w których tworzą się zastoiska. Wzniesienia natomiast są zwykle barierami utrudniającymi rozprzestrzenianie się toksykantów.
5. Rodzaj i stężenie zanieczyszczeń
Związkiem toksycznym znajdującym się w powietrzu w największych ilościach jest SO2. Bardzo szkodliwy jest także HF. Niedoceniany jest toksyczny wpływ ozonu. Już przy stężeniu 500-800 ppm obserwowano trwałe uszkodzenia w komórkach komponentu glonowego. Inne związki trujące z reguły potęgują działanie SO2. Na terenach rolniczym istotnym czynnikiem są nawozy sztuczne i pestycydy. Z kolei pył pokrywając plechy, ogranicza dostęp światła do komórek glonów, a przez to fotosyntezę. Porosty są względnie odporne na szkodliwe oddziaływanie metali ciężkich. Głównymi emitorami są zakłady przemysłowe, silniki pojazdów spalinowych, elektrociepłownie i kotłownie.
6. Odległość od źródła emisji
Przy emitorach nisko położonych, liczba gatunków porostowych wzrasta w miarę oddalania się od źródła zanieczyszczenia. Strefa jego wpływu jest znacznie większa od strony przeciwnej do kierunku dominujących wiatrów. W przypadku wysokich emitorów punktowych (kominy), występuje często bardzo duże rozproszenie zanieczyszczeń. Ponadto możliwa jest sytuacja, że przy samym emitorze, gdzie opad związków toksycznych jest niewielki, porosty będą rozwijały się lepiej, niż w dalszej odległości od niego.
Skala porostowa stężeń SO2
Skala porostowa stężeń SO2 wyróżnia 7 stref zanieczyszczenia powietrza:
- Strefa I (> 170 µg SO2/m3)
- Strefa II (150-170 µg SO2/m3)
- Strefa III (100-150 µg SO2/m3)
- Strefa IV (70-100 µg SO2/m3)
- Strefa V (40-70 µg SO2/m3)
- Strefa VI (10-40 µg SO2/m3)
- Strefa VII (<10 µg SO2/m3)
Opis stref
Strefa I - o szczególnie silnie zanieczyszczonym powietrzu (= bezwzględna pustynia porostowa), która charakteryzuj się całkowitym barkiem porostów nadrzewnych.
Strefa II - o bardzo silnie zanieczyszczonym powietrzu (= względna pustynia porostowa), w której występują tylko najbardziej odporne na zanieczyszczenia porosty o plechach skorupiastych
Strefa III - o silnie zanieczyszczonym powietrzu (= wewnętrzna strefa osłabionej wegetacji), w której, poza gatunkami skorupiastymi, rosną również porosty o plechach łuseczkowatych, gatunkami wskaźnikowymi dla tej strefy są: brunatka kropkowata, obrost wzniesiony złotorost postrzępiony.
Strefa IV - o średnio zanieczyszczonym powietrzu (= środkowa strefa osłabionej wegetacji), w której występują już porosty o plechach listkowatych np. pustułka pęcherzykowata, tarczownica bruzdkowana.
Strefa V - o względnie mało zanieczyszczonym powietrzu (= zewnętrzna strefa osłabionej wegetacji), którą charakteryzuje obecność mniej wrażliwych na zanieczyszczenie porostów krzaczkowatych . Są to mąkla tarniowa, mąklik otrębiasty i gatunki z rodzajuRamalina sp.
Strefa VI - o nieznacznie zanieczyszczonym powietrzu (= wewnętrzna strefa normalnej wegetacji), rosną tu porosty listkowate i krzaczkowate wrażliwe na zanieczyszczenia takie jak: włostka brązowa, brodaczka kępkowa, płucnik modry.
Strefa VII - o powietrzu czystym lub ze znikomą zawartością zanieczyszczeń (= typowa strefa normalnej wegetacji), w której czynnikiem ograniczającym są naturalne warunki siedliskowe. Strefę tą wyróżniają bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia gatunki z rodzajów: włostka, granicznik, pawężniczka, brodaczka.
Uwaga! Do wyróżniania powyżej wyliczonych stref wykorzystuj się wyłącznie prosty rosnące na korze drzew, czyli porosty epifityczne.
Metody monitoringu powietrza z wykorzystaniem porostów:
1. Metoda florystyczna
Polega na oznaczaniu wszystkich gatunków badanego obszaru, z możliwie dużej liczby stanowisk i z wszystkich rodzajów podłoży. Analiza rozmieszczenia w połączeniu z informacjami o ich liczebności i zdrowotności plech, pozwala na dokładną ocenę czystości powietrza.
2. Metoda gatunków wskaźnikowych
Jest modyfikacją metody florystycznej. Polega na określeniu rozmieszczenia w badanym terenie wybranych gatunków, wyróżniających strefy o różnym stopniu zanieczyszczenia. Ich liczba jest ograniczona do kilku-kilkunastu najbardziej charakterystycznych i najłatwiejszych do oznaczania. Umożliwia to zastosowanie tej metody przez osoby niedoświadczone.
3. Metoda typów morfologicznych
Jest dalszym uproszczeniem metody florystycznej. Polega na określeniu rozmieszczenia na badanym obszarze 4 podstawowych typów morfologicznych plech porostów epifitycznych.
4. Metoda testu płytkowego
Polega na zebraniu w terenie nie zanieczyszczonych plech porostu pustułka pęcherzykowata oraz wyłożeniu go w pobliżu emitorów punktowych (zakłady przemysłowe) lub linowych (drogi) wzdłuż linii dominujących kierunków wiatrów. W odstępach tygodniowych bada się stopień obumarcia plech, który świadczy o stopniu zanieczyszczenia powietrza.
5. Metoda bioreakcji
Polega na badaniu fotosyntezy i oddychania porostów, których intensywność maleje w wyniku ich kontaktu z zanieczyszczonym powietrzem. Ponadto w wyniku degradacji chlorofilu, zmniejsza się jego zawartość w plechach, natomiast zwiększa się ilość nieaktywnej fotosyntetycznie feofityny, którą także można analizować.
Metoda |
Zalety |
Wady |
florystyczna |
dokładność oceny |
trudności w identyfikacji gatunków |
gatunków wskaźnikowych |
stosunkowa łatwość stosowania |
- |
typów morfologicznych i testu płytkowego |
łatwość stosowania |
mała dokładność |
bioreakcji |
możliwość oznaczania chwilowych stężeń SO2 w powietrzu |
potrzebny jest specjalistyczny sprzęt |
Technika wykonania oceny zanieczyszczenia powietrza przy wykorzystaniu porostów:
Po określeniu granicy terenu objętego badaniami należy wybrać stanowiska, tzn. grupy drzew jednego gatunku rosnące blisko siebie. Jeżeli w obrębie jednego zbiorowiska planowana jest lokalizacja kilku poletek, ich rozmieszczenie powinno być równomierne. Przy wyborze stanowiska należy unikać zagłębień i wzniesień. Podczas określania gatunków drzewa omija się topole i wierzby, a preferuje taksony pospolite w danym zbiorowisku. Dla zwiększenia porównywalności uzyskiwanych danych, należy wybrać, co najmniej jeden gatunek szeroko rozpowszechniony w całym kraju np. sosnę lub dąb. Na każdym stanowisku należy oznaczyć minimum siedem drzew. Ich wybór powinien być losowy, tj. niezależny od występowania porostów i ich składu gatunkowego. Poletka należy lokalizować (w miarę możliwości) na obszarze płaskim. Korony badanych i sąsiadujących drzew nie powinny wpływać w znaczący sposób na warunki świetlne (badany teren nie powinien być ocieniony bardziej niż otoczenie).
Należy unikać nadmiernej ekspozycji na silne wiatry i opady. Wybrane drzewa nie mogą mieć widocznych uszkodzeń korony, gałęzi i pnia (kory), a ich wymiary (wysokość, średnica pnia) powinny być zbliżone. Należy preferować osobniki o pniach prostych.
Badania wykonuje się na korze drzew, na wysokości 50-200 cm ponad gruntem. Unika się analiz podstawy pnia, gdyż tamtejsze warunki siedliskowe są najczęściej specyficzne. Najpierw należy wyszukać gatunki wskaźnikowe. Następnie zaznacza się ich obecność i zapisuje takie dane jak: pokrywanie pnia przez plechy (%), ich usytuowanie względem stron świata oraz rozmieszczanie poszczególnych gatunków na pniu (przedział wysokości na jakiej je znaleziono, licząc od podstawy pnia). Należy zapisywać także uwagi o zdrowotności porostów: nietypowe przebarwienia, plamy i miejsca martwe oraz maksymalną długość gatunków zwisających.
Gatunki charakterystyczne nie wykluczają się wzajemnie. Na jednym stanowisku mogą występować wskaźniki różnych stref.