4.4 Оценка ответных реакций растений

Использование того или иного метода количественной оценки данных зависит от растительного материала, загрязняющего вещества и измеряемых параметров. Степень поражения листьев травянистых растений, таких, например, как бобы или табак, обычно измеряют визуально путем определения площади (в %) пораженной листовой поверхности (бронзовая окраска, зернистость, пятнистость или другие виды повреждений). Растения фасоли можно использовать до появления трехлопастных листьев третьего порядка, растения табака – до стадии цветения и даже после, при удалении цветков по мере их образования; гладиолусы - только в течение одного сезона, в то время как сосну Веймутова и виноград можно использовать в течение всей их жизни. Типичная система оценок садовой фасоли представлена в табл. 7.

Результаты наблюдений можно объединить по следующим группам: 1) площадь повреждения листовой поверхности (в %); 2) площадь новых повреждений каждого растения за любой определенный период времени или 3) листовой поверхности.

В случае поражения хвойных растений, данные должны включать: 1) длину хвоинок; 2) цвет хвои; 3) форму хвои; 4) возраст хвои и 5) количество поврежденных хвоинок на ветку (в %).

Если ответная реакция определяется по показателям роста и продуктивности, то необходимо измерять:

1) скорость роста;

2) число листьев и/или площадь листовой поверхности;

3) дату формирования почки;

4) дату начала цветения;

5) соотношение числа почек и цветков;

6) соотношение цветков и плодов;

7) количество семян на плод;

8) соотношение побега и корней

9) общий выход

Примечание. Повреждение измеряется визуально путем определения площади (в %) листовой поверхности, занятой зернистостью, или обожженной поверхности. Суммарные подсчеты можно проводить через каждые 3–5 дней до опадения листьев (см. выше приведенные примеры). Растения можно использовать только до появления трехлопастных листьев третьего порядка, поскольку после их появления трудно следить за увеличением листовой поверхности (или биомасса).

Для деревьев необходимо знать следующее:

1) число веток;

2) длина ветки;

3) диаметр ветки;

4) диаметр ствола в данной точке над уровнем земли;

5) скорость роста ствола;

6) размер листьев или хвои и/или поверхности;

7) число плодов или шишек;

8) число семян.

Если уровень загрязнения определяется по поглощению загрязняющего вещества, то следует измерять или количество загрязняющего вещества, или количество метаболита загрязняющего вещества. Содержание сульфата в тканях следует соотносить с концентрацией SO₂ в окружающей среде, фтора – с концентрацией HF. Можно вывести уравнения соотношения уровней загрязняющих веществ в тканях и окружающей среде. Для сопоставления результатов разных исследователей необходима тщательная стандартизация методов сбора и обработки растительного материала и используемых приборов.

Растения, являющиеся живыми коллекторами, могут успешно использоваться для мониторинга тяжелых металлов. Мох Нурпипг Cupressiforme способен поглощать такие тяжелые металлы, как цинк, свинец, кадмий, никель, медь и магний. Металлы не только накапливаются в листьях лишайника, но и поглощаются его телом и аккумулируются в тканях. Путем сбора растений, высушивания, взвешивания и последующего химического анализа высушенных тканей можно подсчитать количество поглощенного металла. Изменяя промежутки времени между сборами, можно соотнести содержание металла в тканях с концентрацией металла или металлов в окружающем воздухе. Мхи могут быть взяты из природных мест обитания или выращены в «чистой среде» и помещены на выбранных опытных площадках для последующего сбора и анализа.

Лишайники можно использовать для контроля содержания SO₂ в окружающей среде. Способность к аккумулированию SO₂ лишайниками зависит от их вида. Сочетание методов приборного мониторинга с наблюдениями за выживанием и видоизменением лишайников позволит установить зависимость между ростом и/или выживаемостью лишайников и концентрацией SO₂ в окружающей среде. Лишайники могут быть взяты из незагрязненных источников, выращены в контролируемых условиях, их части определенного размера могут быть помещены на опытных участках, дающих возможность тщательного наблюдения за их ростом. Это позволит создать широкомасштабные сети контроля за активными источниками SO₂ с помощью лишайников. Скорость роста и цвет лишайника указывают на наличие или отсутствие SO₂ и его приблизительную концентрацию в воздушных массах, проходящих через опытный участок. При наличии запасов неэкспонированного лишайника возможно создание простой и надежной системы мониторинга. Этот метод используется при мониторинге SO₂ в Англии, Ирландии, Канаде, Франции, Швеции, а также в США (Лонг-Айленд).

На основании вышеизложенного можно сказать, что такие растения, как мхи, лишайники, покрыто- и голосеменные, можно использовать в качестве биомониторов для изучения и количественной оценки загрязняющих веществ, находящихся в окружающем воздухе. Сделана попытка, провести различие между биоиндикаторами и биомониторами, приводятся некоторые примеры, иллюстрирующие возможности использования растений для контроля как газообразных, так и твердых загрязняющих веществ. Также приводятся соображения по сбору и обработке соответствующих данных.