Особенности лихенфлоры гранитных и железорудных карьерно-отвальных комплексов Криворожья

Автор: Головенко Евгения Александровна, Коршиков Иван Иванович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 4-5 т.17, 2015 года.

Бесплатный доступ

Проведены исследования лихенофлоры железорудного отвала и гранитных карьера и отвала Криворожья, где выявлено 40 видов лишайников, что заметно меньше в сравнении с природными выходами силикатных пород четырех заповедных территорий степной зоны Украины (198 видов). Наиболее распространенными в техногенных экотопах были эпилитные и эпифитные лишайники, а по жизненным формам - накипные - 27 видов, и листоватые - 10 видов. На отвалах и в карьере поселяются как отдельные виды лишайников, которые описаны для многих местообитаний Евразии, так и виды, не отмеченные на заповедных территориях степной зоны Украины.

Лишайник, лихенофлора, техногенные экотопы, карьер, отвал, гранит, железистый кварцит, горные породы, степная зона

Короткий адрес: https://sciup.org/148203993

IDR: 148203993

Текст научной статьи Особенности лихенфлоры гранитных и железорудных карьерно-отвальных комплексов Криворожья

К числу живых организмов, очень чувствительных к антропогенным изменениям окружающей среды, относятся лишайники, которые используют для биоиндикации её качества. В XX веке лишайники в Средней Европе превратились в наиболее быстро исчезающую группу организмов. В экологии лишайники применяют для оценки современного ландшафтного землепользования [3]. К числу территорий, коренным образом трансформированных человеком, где на больших площадях идет добыча полезных ископаемых открытым способом, относится Криворожье, которое по набору горно-промышленных ландшафтов уникально для всей Европы [9]. Развивающаяся с 1881 года в этом регионе горнодобывающая промышленность приводит к образованию большого количества разнообразных карьеров и отвалов, таких как железорудные, гранитные, известковые и др. При добыче полезных ископаемых из недр земли извлекаются и складируются в отвалы сопутствующие породы, ранее не подвергавшиеся влиянию живых организмов. В числе первых на породных отвалах поселяются лишайники, видовой состав которых практически не изучен в Криворожье. В то же время на заповедных территориях степной зоны Украины исследовано разнообразие лишайников на естественных выходах каменистых пород [14, 23]. В лихеноф-лористических исследованиях, проводимых в преобразованных горнодобывающей промыш-

Головенко Евгения Александровна, аспирант Криворожского ботанического сада НАН Украины.

ленностью ландшафтах, а также на естественных выходах каменистых субстратов, показана видоспецифичность заселения их лишайниками [2, 5, 12, 13]. Промышленные отвалы и карьеры отличаются большим разнообразием экотопов и микрониш, чем природные выходы каменистых пород. Связано это с высоким уровнем гетерогенности физико-химического состава, и особенно механической структуры складируемой в отвалы породы [10]. С эколого-биологических позиций важно выяснить, для каких видов лишайников породные отвалы послужили убежищем, где им приходится приспосабливаться к не типичным для степной зоны эдафотопам и изменившимся из-за глобальных перемен в последние годы климатическим условиям.

Цель нашей работы – определить особенности видового состава лишайников карьерно-отвальных гранитных и железорудных комплексов Криворожья в сравнении с лихенофлорой природных выходов силикатных горных пород степной зоны Украины.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве исследуемых объектов нами были выбраны Октябрьский гранитный карьер с отвалом и железорудный отвал Первомайского карьера ПАО «Северный ГОК». Разработки на территории Октябрьского карьерно-отвального комплекса были прекращены в конце 1990-х годов. В карьере добывались серые граниты. На отвале отсыпана вскрышная порода – глина, песок, суглинки и гранитная галька. Здесь произрастают древесные растения, естественным образом проникшие из сопредельных насаждений. Отвал Первомайского карьера, который называют «Автомобильный», сформирован в 1968–1973 гг. из железистых кварцитов, сланцев, суглинков и ча- стично из глин [19]. На территории отвала в 1975 г. проводились посадки древесных растений сотрудниками Криворожского ботанического сада НАН Украины. Часть насаждений сохранилась до нашего времени.

Полевые образцы лишайников собраны с грубообломочных пород железистых кварцитов (глыбы, валуны), сланцев (валуны) и остатков богатых железных руд (галька) отвала «Автомобильный», с поверхности гранитных обнажений карьера «Октябрьский», с гранитной и известняковой гальки и гравийных зерен Октябрьского отвала. В описании размеров обломочных пород использована шкала Л.Б. Рухина [18]. Эпифитные лишайники собирали с коры древесных и кустарниковых растений, произрастающих на исследуемых участках. Как правило, это самопоселя-ющиеся виды. Для идентификации лишайников использовали бинокуляр МБС-9, микроскоп Primo Star и стандартный набор реактивов. Проводили сравнительный анализ видового состава лишайников исследуемых нами карьерно-отвальных комплексов с ранее описанной лихенофлорой природных заповедных территорий степной зоны Украины, где есть выходы силикатных горных пород [6, 8, 14, 23]. Частоту встречаемости отдельных видов лишайников оценивали по разработанной методике [6, 22] в баллах: 1 балл – очень редко – 1–3 местонахождения; 2 – редко – до 5 местонахождений; 3 – спорадически – 7–15 местонахождений; 4 – часто – 16–50 местонахождений; 5 баллов – обыкновенно – более 50.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Всего на двух исследованных отвалах и в карьере найдено 40 видов лишайников, из которых 22 – эпилитные, 20 – эпифитные и 3 – эпигейные (Табл.1). Четыре вида - Lecanora chlarotera Nyl., L. dispersa (Pers.) Sommerf., Physcia caesia (Hoffm.) Hampe ex Fürnr. и Candelariella aurella (Hoffm.) Zahlbr. встречаются как на камнях, так и на стволах деревьев одного из отвалов. Лишайниковые сообщества на отвалах и в карьере характерны в первую очередь для крупных каменистых глыб. Если возле больших камней произрастает дерево, то нередко лишайники поселяются как на самой глыбе, так и на стволе растения. В ранее проведенных исследованиях на четырех заповедных территориях степной зоны Украины с выходами горных пород описано 198 видов лишайников, из которых наи-больше было эпилитных – 131, или 66,2% от общего их количества, эпифитных – 33 (16,7%), и эпигей-ных 34 (17,1%) [6, 8, 14, 23]. В карьере и на отвалах Криворожья в наличии было только 20% видового разнообразия лишайников от того, что определено на четырех природно-заповедных территориях [6, 8, 14, 23]. Наиболее на отвалах и в карьере по отношению к природному разнообразию представлены эпилитные лишайники – 60,6%.

На территории гранитного карьера «Октябрьский» найдено 16 видов лишайников из 12 родов, 10 семейств (Табл.1), из которых 11 представлены накипными жизненными формами, что ≈ 69% от общего числа видов, и 5 – листоватыми (≈ 31%). Из 16 найденных видов 8 выявлено на каменистых обнажениях, один из которых – Candelariella aurella – также местами встречается на покрытой пылью коре древесных растений, и 8 – на коре лиственных пород. Доля видов эпилитных лишайников, найденных на территории карьера, составляет 6% от общего числа видов, которые обнаружены на естественных выходах силикатных пород заповедных территорий степной зоны Украины [6, 8, 14, 23]. При этом 3 вида лишайников (1 эпилитный и 2 эпифитных), обнаруженных нами в карьере, не были найдены ни на одной из описанных заповедных территорий [6, 8, 14, 23]. На отвале «Октябрьский» выявлено 18 видов лишайников из 10 родов, 8 семейств. Семь видов лишайников было найдено на каменистом субстрате, три из которых – Lecanora crenulata , L. dispersa и Physcia caesia – были также обнаружены на коре лиственных пород. Таким образом, эпилитная лихенофлора отвала составляет ~ 7% от общего числа видов, найденных на выходах каменистых пород заповедных территорий [6, 8, 14, 23]. Эпифитная лихенофлора была несколько богаче – 11 видов, что составляет ~ 33% от описанных ранее для древесных растений заповедников. Надо отметить, что девять видов (4 эпилитных и 5 эпифитных), встречающихся на отвале, не были обнаружены исследователями при описании лишайников заповедных территорий [6, 8, 14, 23]. Среди жизненных форм лишайников на отвалах гранитного карьера накипная представлена 13 видами (≈72%), а листоватая – 5 видами (≈28%). Несколько большее представительство лишайников отмечено на железорудном отвале «Автомобильный» – 27 видов из 17 родов и 11 семейств, что составляет 13,1% от видового состава заповедных территорий [6, 8, 14, 23]. Эпилитная лихенофлора представлена 13 видами, а также выявлены три вида эпигейных лишайников. На коре древесных растений, произрастающих на отвале «Автомобильный», обнаружено 11 видов лишайников. Двенадцать видов лишайников, найденных на железорудном отвале (6 эпилитных, 5 эпифитных и 1 эпигейный), не описаны при исследовании лихенофлоры каменистых выходов заповедных территорий степной зоны Украины [6, 8, 14, 23]. Из этих лишайников два вида – Chrysothrix candelaris и Rinodina pyrina – были также выявлены на территории карьерно-отвального комплекса «Октябрьский». Относительно жизненных форм лишайников железорудного отвала, накипная форма представлена 15 видами (≈56%), листоватая – 9 видами (≈33%), кустистая – 3 видами (≈11%). Всего на двух отвалах и в карьере Криворожья из 40

Таблица 1. Сравнительная характеристика видового состава лишайников природных и техногенных экотопов степной зоны Украины

* X Sih

| g >s pg

x я ° я a S s W 6 S k Я 5 | 5 5 o^2 в vo a 8 о о Щ У С ^н с

2 « н й й й El El я s 5 у

* *

«МОЛ иннЛэяээ»

OVII вЛэчЛвя ojoNDHBwogdan Ei?giQ

ЬП

св

«HnNDgtigKiNO» BdaqdBM ojoHiHHBdj nrgiQ

«HnNDgtigKiNO» daqdBM HiqHi.HHBdj

N⁴

8 к х _и у

6 5 5 2 5 д я s' SSsSgSo^S оррорв

К о | X ^s W § ⁴

И в

(600Z ‘ьидоиАвц) «BdUOW NlfBND» iqiz'odndn влдкивп

КЕЯланилшоад

2 о

5 " s

й в

5 а й

§ д Я

у и я 5

ч ^w У л

5 R El Й

а й о

я | £

(t⁷! OK ‘NAiDoredgy) линИэдопнЕ иияллХикдирх

(OlOK ‘омиод) «HHNDqifAjHnndn» Ndnn иншфвш'п'нв]/

(£IOK ‘дэйдоэоИох) «iqirnjow эиннэивх» линИэдоивд

еи^оф кеннэнЕиж

a c s a rt X

a a s

и 2¹

a a s

S ч

cd s

< .и и

to > s о Poo О

2 E X u

S К Ph О o

о к

C 3 P3 to

•S "S

2 E cd N

Й* cd >

•S

2 6

о PLh O<5

s О

2 2 g

^P.

Й ^

о z

2 'о

oo и

2 E cd tsi

К 2

s .a

•E

Й 0 T5

C 5 cd

•52

2 "3

0 в 6

E cd >

E 2 2

•2

’E

"3 Q G

сл

E U

s' '0 X

a a *a X a U

bz) E T5

и 3 p-

8“ Q

О "3

H 2 2 E

00 •2

p00

Q 1 "3 0 §

"3 Q

•2

E ^ a

ьп

-Н

ЬП

ьп

-н

кп

LT)

кп

N⁴

X tsF

-Н

КГ)

-Н

кп

х~

ьп

кп

к с

S X ПЗ К

к с

S X ПЗ К

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

ВЭ О

вэ о

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

к с

S X

вэ о

S X

Z а

Ф р -5

S О К О

^Ф

щ О У "5

си

ф S S о C/D

ф a

CD a .to 2

ozd

a СП

.СЗ

ДР

др

ДР

.со a о

2 о g

н ,ц Е 5

S ^ a

ДР ф 5

ф СП

.со g

ДР а CD К

S у

ьо ф

ДР :О

X ф

X 5 О a

и СЗ Е о со

ДР

Q О

со ^ СЗ CD

ДР

^ф

СЗ

•2

СЗ

2 8

*3 со

•2

’ф

В? ф ДР о S 'а?

fc со

•8 о ф а §

в? ф ДР

ф ф

.со

со

•ХЗ

•8

g :5 a

X ф ф a 8

•8

ф 8

a о ф

СЛ

-5

"ф о a

S л

Q Ф .со

• 2

ф g и

Е а

Е ф со о g-Q О §

Др Н

ДР ф 2

.К

.с о 5

2 2

•Е о! с<

ф a

со

со ф

•2

a со

•Е

ДР Н

•Е

.ф

•Е

.03

<ё 2 и

8" g

И'

Субстpатные группы лишайников: «x» – эпифитные, «y» – эпигейные, «z» – эпилитные 1–5 – баллы встречаемости вида

описанных видов лишайников 27 – накипные, 10 – листоватые и 3 – кустистые. В исследованиях эпифитной лихенофлоры г. Йошкар-Ола наиболее устойчивыми к антропогенному загрязнению были лишайники из класса накипных [21]. В субарктических тундрах полуострова Ямал лишайники накипных жизненных форм встречаются в основном в экотопах с наиболее экстремальными условиями среды [17].

Разнообразие эпифитных лишайников зависит от видовой принадлежности древесных растений, а также от сохранности старой и отмершей древесины в насаждениях [1]. Определяющими факторами устойчивости лишайников в нарушенных местообитаниях в городских условиях является фертильность и высокая соредиозность в сочетании с повышенной скоростью прорастания соредий и спор, а так же быстрым образованием слоевищ из пропагул [15].

Наиболее типичными видами лишайников как для природных, так и для техногенных обнажений силикатных горных пород Криворожья являются Candelariella vitellina , Lecanora dispersa и Acarospora veronensis . Из этих трех видов лишайников только Lecanora dispersa отличается высокой степенью встречаемости на каменистых субстратах отвалов и карьера. Ряд эпилитных видов лишайников, как, например, Caloplaca saxicola , Endocarpon pusillum , Lecidea fuscoatra , и Verrucaria nigrescens , встречаются на камнях двух-четырех сравниваемых нами объектов, один-два из которых техногенного происхождения. Пять видов эпилитных лишайников, а именно Lecanora muralis , L. straminea , L. xanthostoma , Rinodina milvina и Rhizocarpon subgeminatum обнаружены только на железорудном отвале «Автомобильный», а Lecanora helicopis , Physcia caesia и Verrucaria sp. – на отвале гранитного карьера. Эпилитные лишайники в промышленно развитом Екатеринбурге встречались даже в тех условиях, когда эпифитная лихенофлора практически отсутствовала. Более высокую устойчивость эпилитных лишайников предположительно объясняют постоянным контактом с тяжелыми металлами субстрата, что обеспечивает им большую развитость механизмов инактивации металлов по сравнению с эпифитными лишайниками [16]. Из трех эпигейных видов лишайников, выявленных на железорудном отвале, два вида отмечены на выходах гранитов заповедников степной зоны Украины. Распространенными эпифитными лишайниками, встречающимися в 5–6 сравниваемых нами объектах, были Phaeophyscia orbicularis , Physcia adscendens , Xanthoria parietina и X. polycarpa. Для всех этих видов характерна высокая степень встречаемости на стволах и скелетных ветвях древесных растений, поселяющихся в исследуемых техногенных экотопах. Среди эпифитных лишайников два вида – Lecanora chlarotera и Heterodermia speciosa

– выявлены в одном из этих экотопов при отсутствии этих видов на древесных растениях заповедных территорий.

Для индикации влияния городской среды на лишайники используют устойчивый вид Xanthoria parietina, у которого отмечен неполный онтогенез, сокращение размеров талломов, количества и размеров апотециев, а также уменьшение связи с субстратом на завершающих этапах онтогенеза [20]. Этот эпифитный вид – один из самых распространенных как в природных, так и в техногенно нарушенных экотопах степной зоны Украины, и по изменению его онтогенетических состояний и морфологических признаков можно, вероятно, как рекомендует Ю.Г. Суетина (2001), судить о стрессовости условий существования. Lecanora muralis , выявленный лишь на железорудном отвале «Автомобильный», встречается на гранитах при всех уровнях антропогенного воздействия в г. Екатеринбурге [16]. Hypogymnia physodes , присутствующий на двух заповедных территориях и железорудном отвале, применяли для трансплантационной лихеноиндикации загрязненности атмосферы г. Красноярска [11]. Этот вид, относящийся к 6 классу полеотолерантности, встречается и на полуострове Ямал, где поселяется на естественных и умеренно антропогенно нарушенных местообитаниях [7]. Physcia adscendens , активно поселяющаяся на древесных растениях природных и техногенно нарушенных территорий степной зоны Украины, успешно обитает на стволах Populus balsamifera в парках и зеленых насаждениях Санкт-Петербурга [4].

Таким образом, видовой состав лишайников природных каменистых обнажений заповедных территорий степной зоны Украины и техногенных вывалов гранитов, сланцев и железистых кварцитов Криворожья заметно отличается. На породе отвалов и в гранитном карьере Криворожья поселяется как ряд широкоареальных видов лишайников, распространенных по территории Евразии, так и виды, которые не описаны в цитируемой литературе [6, 8, 14, 23] для природных каменистых обнажений степной зоны Украины. Прослеживается определенная специфика расселения лишайников на железорудном и гранитном отвале.

Список литературы Особенности лихенфлоры гранитных и железорудных карьерно-отвальных комплексов Криворожья

Eckhardt M. Welche Faktoren beeinflussen die Artenvielfalt baumbewohnender Flechten in Laubwaldern/M. Eckhardt, B. Gunzl, M. Schmidt, W.-U. Kriebitzch//AFZ/Wald. 2003. Vol.58, №21. P. 1083-1085.
Purvis O.W. Lichens of the Coniston copper mines/O.W. Purvis, P.W. James//Lichenologist. 1985. №3. P. 221-237.
Scholler H. Flechten (Lichens) als Indikatoren zur Bewertung von Okosystemen und ihre Bedeutung fur den Naturschutz/H. Scholler, H. Thus, M. Böttner//Kleine Senckenberg-R, 1999. №32. S.121-134.
Алексеева Н.М. Лишайники тополей Петроградского района Санкт-Петербурга и их использование для оценки качества окружающей среды/Н.М. Алексеева, Д.В. Усталь, А.А. Заварзин//Вестник С-Петербург. ун-та. 1999. Сер. 3, №3. С. 22-26, 93-94.
Антонова И.М. Эпилитные лишайники Полярно-альпийского ботанического сада (Хибины, Кольский полуостров)//Ботан. ж. 1998. Т. 83, №4. С. 79-91.
Бойко Т.О. Першi вiдомостi про лiхенобiоту регiонального ландшафтного парку «Приiнгульський» (Миколаївська область)//Вiсник Львiв. ун-ту. Серiя бiологiчна. 2010. Вип. 54. С. 165-171.
Валеева Э.И. Микроэлементный состав лишайников как индикатор загрязнения атмосферы на севере Западной Сибири/Э.И. Валеева, Д.В. Московченко//Исследование эколого-географических проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивости развития нефтегазовых регионов России: Теория, методы и практика. 2000. С. 128-130.
Дармостук В.В. Лишайники та лiхенофiльнi гриби Кальмiуського вiддiлення Українського степового заповiдника/В.В. Дармостук, О.Е. Ходосовцев//Чорноморськ. бот. ж. 2014. Т.10, №3. С. 322.
Денисик Г.I. Кривбас -унiкальний полiгон для вивчення промислових ландшафтiв України//Теоретичнi, регiональнi, прикладнi напрями розвитку антропогенної географiї та ландшафтознавства. Матер. II мiжнар. наук. конф. Кривий Рiг: Видавничий дiм, 2005. С. 89-91.
Коршиков И.И., Красноштан О.В. Жизнеспособность древесных растений на железорудных отвалах Криворожья. Донецк, 2012. 280 с.
Крючкова О.Е. Видовая специфичность в реакции лишайниковых трансплантантов на загрязнения атмосферы/О.Е. Крючкова, Ю.С. Григорьев//Международная конференция «Мониторинг состояния лесных и урбо-экосистем»: М., 2002. С. 53-54.
Малышева Н.В. Лишайники дендрологического парка «Отрадное» ботанического института им. В.М. Комарова РАН (Карельский перешеек, Ленинградская область)/Н.В. Малышева, Ю.А. Лукс, Т.М. Латманизова//Новости сист. низ. раст. 2002. Т.36. С. 169-181.
Мучник Е.Э. Эпилитные лишайники Центрального Черноземья//Ботан. ж. 1997. Т.82, №4. С. 46-53.
Наумович Г.О. Лишайники геологiчної пам’ятки природи «Скелi МОДРу» (м. Кривий Рiг)//Чорноморськ. бот. ж. 2009. Т.5, №3. С. 442.
Пауков А.Г. Соредиеобразование у лишайников в условиях антропогенного стресса//Соврем. пробл. популяц., ист. и прикл. экол. 1998. С. 116-124.
Пауков А.Г. Эпилитные лишайники как индикаторы техногенного загрязнения/А.Г. Пауков, С.Н. Трапезникова//Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий. 2002. С. 27-28.
Присяжнюк С.А. Жизненные формы лишайников субарктических тундр полуострова Ямал. II. Связь с экологическими факторами//Бот. журн., 1996. Т. 81, №4. С. 48-55.
Рухин Л.Б. Основы литологии/Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы: Л., 1961. 779 с.
Сметана О.М. Обґрунтування створення техногенного заказника “Першотравневий”/О.М. Сметана, О.О. Красова, О.О. Долина, Ю.В. Ярощук, Я.В. Таран, Е.О. Головенко//Вiсник Днiпропетровського державного аграрно-економiчного унiверситету. 2014. №1. С. 93.
Суетина Ю.Г. Онтогенез и структура популяции Xanthoria parietina (L.) Th. Er. в различных экологических условиях//Экология. 2001. №3. С. 203-208.
Суетина Ю.Г. Флористический состав эпифитных лишайников при атмосферных загрязнениях//Соврем. пробл. популяц., ист. и прикл. экол. 1998. С. 271-275.
Ходосовцев О.Е. Анотований список лишайникiв Карадазького природного заповiдника//Вiстi Бiосферного заповiдника “Асканiя-Нова”. 2003. Т.5. С. 33-45.
Ходосовцев О.Е. Анотований список лiхенiзованих та лiхенофiльних грибiв заповiдника «Кам’янi Могили» (Україна)/О.Е. Ходосовцев, О.В. Надєiна, А.Б. Громакова//Чорноморськ. бот. ж. 2013. Т.9, №4. С. 542.

Еще

Статья научная