Лишайники СУМЗ
Снятие токсической нагрузки на природные сообщества, обусловленное снижением промышленных выбросов, предоставляет исследователям уникальную возможность исследовать феномен эластичности экосистем, т.е. их способности возвращаться в исходное состояние после прекращения воздействия нарушающего фактора. Эпифитные лишайники – один из наиболее уязвимых компонентов наземной биоты, остро реагирующий на изменение химического состава среды. Последствия увеличения содержания токсикантов в среде для лишайников подробно исследованы на всех уровнях организации – от субталломного до ценотического. Закономерности реакции на улучшение качества местообитаний менее изучены, а работы по восстановлению лишайниковых сообществ в районах воздействия крупных промышленных предприятий единичны.
Исследования проведены в елово–пихтовых лесах Среднего Урала, которые более 70 лет подвергались воздействию выбросов крупного медеплавильного завода. Первая оценка состояния сообществ эпифитных лишайников на указанном полигоне была выполнена в 1990–1992 гг., в период высоких выбросов. С начала 2000-х гг. объем выбросов предприятия постепенно снижался, и с 2010 г. поступление токсикантов в экосистемы практически прекратилось. Для анализа динамики лишайниковых сообществ в условиях улучшающегося качества среды с 2014 г. проводится ежегодная регистрация состояния сообществ на стволах пихты сибирской на постоянных пробных площадях (5 удалений от завода, 22 пробные площади, 110 стволов пихты).
В 1990–1992 гг. территория в непосредственной близости от завода (1–2 км) представляла собой «лишайниковую пустыню», где на стволах пихты лишь изредка встречались два высокотолерантных вида лишайников (Scoliciosporumchlorococcum (Graewe ex Stenh.) Vezda и Placynthiellauliginosa(Schrad.) Coppins & P. James). К 2014 г. на этой территории уже начался активный процесс восстановления сообществ: на пробных площадях было зарегистрировано от 5 до 8 видов лишайников, и их число возрастало на протяжении всего 5-летнего периода наблюдений (рисунок).
Отличительной чертой сообществ сильно загрязненной территории можно считать участие в них видов, не характерных для стволов пихты в фоновых местообитаниях. Это токситолерантные эпиксильные виды, которые в условиях промышленных пустошей переходят на основания стволов деревьев (P. uliginosa и Micareadenigrata (Fr.) Hedl.), а также виды осветленных местообитаний (Tuckermanopsis sepincola (Ehrh.) Hale). Необычно высока доля в сообществах вида–эксплерента Hypocenomyce caradocensis (Leight. ex Nyl.) P. James & Gotth. Schneid., занимающего большие площади на стволах в отсутствие межвидовой конкуренции. В то же время в сообществах отсутствуют или редки типичные для ненарушенных елово–пихтовых лесов виды, прежде всего представители семейства Калициевых (Caliciaceae). Эти виды чувствительны не только к прямому воздействию поллютантов, но и к их последствиям для лесных фитоценозов – фрагментации местообитаний и изменениям микроклимата вследствие разрушения древостоя и травяно-кустарничкового яруса.
Впервые показано формирование своеобразного “техногенного экотона”: на удалении 2 км от завода представлены как высокотолерантные виды, специфичные для территории бывшей лишайниковой пустыни, так и чувствительные, отмеченные ранее только на фоновых участках. Этим объясняется максимальное видовое богатство на этом участке по сравнению с остальной загрязненной территорией (рисунок). Вполне вероятно, что это временное явление – виды загрязненных участков в дальнейшем будут вытеснены из сообществ в результате межвидовой конкуренции с видами–виолентами ненарушенных и слабонарушенных территорий.
Стремительное увеличение числа видов лишайников в наиболее загрязненной части градиента контрастирует со стабильностью низкого разнообразия травяно-кустарничкового яруса на тех же участках. Основным фактором, тормозящим восстановление травяно–кустарничкового яруса, считают сохранение токсичности среды из-за низкой скорости очищения почвы от тяжелых металлов. Эпифитные лишайники напрямую не связаны с пулом токсикантов в почве, но на них оказывает существенное влияние химический состав их субстрата, т.е. коры форофитов. Показано, что рН коры пихты в зоне бывшей лишайниковой пустыни в настоящее время понижен на 0.3 ед. по сравнению с фоновой территорией. Сохраняется повышенное содержание металлов в коре: так, содержание Cu в коре в 7.5 раз превышает фоновый уровень. Это свидетельствует о частичном сохранении токсической нагрузки на эпифитные лишайниковые сообщества, несмотря на полное прекращение атмосферного поступления токсикантов.
Результаты наших исследований показали, что успешность реколонизации загрязненных территорий зависит от многих как внутренних (биологические и экологические особенности видов), так и внешних (состояние местообитаний, остаточное загрязнение субстратов) факторов. Несомненно, для перехода в фоновое состояние эпифитным лишайниковым сообществам в окрестностях завода потребуется еще достаточно много времени, причем, необходимо не только полное исключение фактора загрязнения, но и восстановление микроклимата, типичного для ненарушенных лесов.
Михайлова И.Н. Динамика сообществ эпифитных лишайников в начальный период после снижения выбросов медеплавильного завода // Экология. 2020. №1. С. 43–50. DOI: 10.31857/S0367059720010072