Bioindikatoriniai augalai

Turinys

Įvadas..............................2
1. Augalų bioindikacinių savybių panaudojimas aplinkos užterštumo tyrimuose...........3
2. Antropogeniniai aplinkos veiksniai ir į jų poveikio dendroindikacija...............8

2.1 Oro užterštumas ir ji lemiantys veiksniai.............................8

2.2 Lokalioji oro tarša..............................9

2.3Oro užterštumo poveikis medžiams..............................9
3. Samanos – atmosferos teršalų bioabsorbentas............................11

3.1. Samanų panaudojimas biomonitoringui............................12

3.2. Samanų panaudojimas dirbtinių bioabsorbentų gamybai....................13
4. Komeleksinio aplinkos užterštumo biotestavimo metodika.....................13

Išvados..............................15

Literatūros sąrašas..............................16

Į V A D A S

Mus supanti aplinka yra nuolat teršiama. Į atmosferą patenkantys teršalai tarpusavyje sudaro įvairius junginius, kurių veikimo pobūdis kartais iš esmės skiriasi nuo junginį sudarančių teršalų poveikio. Todėl dažnai yra netikslinga nustatinėti kiekvieno teršalo koncentraciją ir tirti tiesioginį to teršalo poveikį gyviems orrganizmams. Apie teršalų perteklių ir neigiamą įtaką tikslingiau spręsti iš gyvų organizmų – bioindikatorių – reakcijos į teršalus. Bioindikatoriai – tai gyvi organizmai ar organizmų bendrijos, kurių gyvybinė funkcija yra glaudžiai susijusi su aplinkos sąlygomis ir gali būti tų sąlygų kokybės rodikliu .[1.p.3]

Labai geri užterštos aplinkos bioindikatoriai yra augalai. Augalai gali absorbuoti teršalus iš aplinkos (kaupimosi indikacija) arba atitinkamai reaguoti į juos (reakcijos indikacija. Be to, skiriama dar aktyvi ir pasyvi bioindikacija. Atskirų medžių ar ištisų želdinių būklės vertinimas pagal lajos spyglių ar lapų netekimo laaipsnį (defoliaciją) yra geras pasyvios bioindikacijos pavyzdys. Esant aktyviai bioindikacijai į tiriama aplinką yra patalpinami jautrūs oro užterštumui augalai, gyvūnai ar dirbtiniai bioabsornentai. Aplinkos kokybė gali būti vertinama pagal bioabsorbente susikaupusių teršalų kiekį arba pagal gyvo organizmo-biotesto – reakciją į tuos teršalus.
Pirmosios žinios ap

pie žalingą poveikį miškams paskelbtos dar praėjusiame šimtmetyje. Šiuo metu yra žinomos kelios dešimtys hipotezių, aiškinančių miškų būklės blogėjimo pastaruoju dešimtmečiu priežastis. Tačiau aiškaus vienareikšmio atsakymo nėra.

1. AUGALŲ BIOINDIKACINIŲ SAVYBIŲ PANAUDOJIMAS
APLINKOS UŽTERŠTUMO TYRIMUOSE

Bioindikacijos mokslas yra labai senas. Pirmieji tyrimai šioje srityje buvo atlikti dar antikiniais laikais. Buvo atkreiptas dėmesys į ryšį tarp augalų išvaizdos ir aplinkos sąlygų kokybės. Pagal medžių lapų, žolių, vaisių išvaizdą buvo sprendžiama apie dirvožemių savybes, jų derlingumą, aplinką. Pirmieji apie “nematomus pažeidimus”, kaip aplinkos užterštumo pasekmę, prašneko miškininkai. Dar 1886 metais R.Hartigas rašė, kad tiriant išoriškai sveikų eglių spyglius su mikroskopu pastebimi ryškūs eglių apnuodijimo SO2 požymiai.
Pagrindinis bioindikacijos privalumas prieš aplinkos kokybės (užterštumo) vertinimą matuojant ne visada tobulais ir patikimais prietaisais yra tas, kad gyvo organizmo reakcija į antropogeninį poveikį (ttarp jų ir aplinkos taršą) vertinama rodikliais, turinčiais biologinę prasme, ir tuos rodiklius galima pritaikyti žmogaus aplinkos vertinimui. Į atmosferą patenkantys teršalai tarpusavyje sudaro įvairius junginius, kurių veikimo pobūdis kartais iš esmės skiriasi nuo junginį sudarančių atskirų teršalų poveikio. Todėl dažnai yra netikslinga nustatinėti kiekvieno teršalo koncentraciją ir ieškoti tiesioginio to teršalo poveikio gyviems organizmams. Apie teršalų perteklių ir neigiamą įtaką tikslingiau spręsti iš gyvų organizmų reakcijos į teršalus. Bioindikatoriai parodo gana tikslų, integralinį vaizdą apie teršalus bei jų poveiki gyvybei (augalams, gy

yvūnams, žmogui). Be to, bioindikatoriai reaguoja ir į tokį aplinkos užterštumą, į kurį gali nereaguoti net aplinkos užterštumo lygį matuojančios tarnybos.
Bioindikatoriai – tai gyvi organizmai ar organizmu bendrijos, kuriu gyvybinė funkcija yra glaudžiai susijusi su aplinkos sąlygomis ir gali būti tų sąlygų kokybės rodikliu. Labai geri užterštos aplinkos bioindikatoriai yra augalai. .Bioindikatoriais galima vadinti tokius augalus, kuriu pagalba vienokiu ar kitokiu būdu galima aptikti aplinkoje esančius teršalus. Tačiau monitoringui labiau būdingas ne kokybinis, o kiekybinis vertinimas. Norint iš augalu-indikatorių gauti ne tik kokybinę, bet ir kiekybinę informaciją apie aplinkos teršimą, reikia nustatyti ryšius tarp teršalų koncentracijos ore ir augalų reakcijos į tuos teršalus. Tokius ryšius galima nustatyti 3 būdais. Pirmas – augalų pažeidimo laipsnio palyginimas su teršalų koncentracija ore. Antras – augalų, kaip teršalų absorbentų, panaudojimas. Trečias – teršalų koncentracijos augaluose palyginimas su tų pačių teršalų koncentracija aplinkoje .
Augalų genetinio įvairumo dėka įvairios augalų rūšys į teršalus reaguoja labai skirtingai. Dėl teršalų poveikio gali keistis augalų augimo greitis, brendimo (senėjimo) tempas, atsirasti dauginimosi proceso (žydėjimo, sėklų, vaisių brandinimo) pakitimai, o galų gale sumažėti produktyvumas. Kiekvieną šių, parametrų ar visus drauge galima naudoti teršalų aplinkoje nustatymui ir, palyginus juos su kontroliniais dydžiais, gauti kiekybinius aplinkos užterštumo rodiklius.
Kaip jau minėjome, augalai gali absorbuoti teršalus iš aplinkos (absorbcijos indikacija) arba atitinkamai reaguoti į
jų koncentraciją (reakcijos indikacija). Be to dar skiriama aktyvi ir pasyvi indikacija.
Atskirų medžių ar ištisų želdinių būklės vertinimas pagal lajos spyglių ar lapų netekimo laipsnį yra pasyvios bioindikacijos pavyzdys. Medžiai tokiu būdu reaguoja į oro ir dirvožemio užterštumą. Esant pasyviai bioindikacijai, užterštumo poveikio tyrimui panaudojamos laisvai tiriamoje aplinkoje augančių augalų ar gyvūnų bioindikacinės savybės. Yra vertinama reakcija į visą kompleksą teršalų. Kompleksinio poveikio vertinimas leidžia padaryti svarbias išvadas apie teršalų poveikį žmogui, kadangi augalai bei gyvūnai, kaip ir žmogus, yra vienodai veikiami to paties teršalų komplekso. Morfometrinių bioindikacijos metodų privalumas yra tas, kad stebimieji augalai nepažeidžiami. Šiuos stebėjimus galima tęsti neribotą laiką.
Esant aktyviai bioindikacijai, plačiai yra naudojami organizmų- gaudytojų metodai. Šiuo tikslu į tiriamą aplinką (miestas, gamyklos teritorija, pakelė, miškas ir pan.) yra patalpinami jautrūs oro užterštumui augalai, gyvūnai ar dirbtiniai bioabsorbentai. Tokių bioabsorbentų gamybai labai plačiai yra naudojamos samanos, o ypač kiminai. Samanos pasižymi savybe sugerti iš aplinkos įvairius teršalus. Minėtuose augaluose gali susikaupti žymiai didesni teršalų kiekiai, negu jų yra supančioje aplinkoje.
Bioindikatoriais geriausia yra parinkti tokias augalų rūšis, kurios reaguoja tik į vienos rūšies teršalus. Klasikiniu pavyzdžiu čia yra tam tikrų veislių tabakas. T.Maningas ir V.Iederis (1985) ozono (O3) bioindikatoriumi siūlo naudoti BEL W3 veislės tabaką. Ši tabako veislė buvo išvesta specialiai bioindikacijai. BS
SL W3 veislės tabakas yra toks jautrus ozonui ore, kad jo auginimas pramoninėse šalyse yra absoliučiai neracionalus. Netgi esant nedideliam ozono kiekiui ore, po kelių dienų ant viso lapo paviršiaus susidaro tankios sidabrinės spalvos dėmės. Palyginimui sodinamas atsparus ozonui BEL 3 veislės tabakas. Nekrozių kiekis ant tabako lapų vertinamas kiekvieną savaitę. Nekrozių dydis nustatomas procentais nuo lapo paviršiaus ploto. Nežiūrint sudėtingos metodikos, BEL W3 veislės tabakas rekomenduojamas kaip geras ozono bioindikatorius ir šiuo metu yra gana plačiai naudojamas daugelyje šalių, išstumdamas kitus ozono bioindikatorius. Pagal BEL W3 veislės tabako stebėjimo rezultatus sudaryta Didžiosios Britanijos salų užterštumo ozonu kartoschema. Norvegijos gamtos apsaugos draugija siūlo daugeliui Centrinės ir Rytų Europos šalių, tarp jų ir Lietuvai,, dalyvauti Europos oro teršimo projekto įgyvendinime, kurio vienas svarbiausiu klausimų yra ozono kiekio ore nustatymas BEL W3- veislės tabaku.
Vykdant pasyvų SO2 monitoringą buvo atliekama visa eilė bioindikacinių tyrimų su paprastąja pušimi. Kartu su pušų ūglių prieaugiu svarbiais bioindikaciniais požymiais pripažinti spyglių viršūnių nekrozė ir spyglių amžius. Tiriamoje teritorijoje, artėjant prie pagrindinių teršalų išmetimo šaltinių, paprastosios pušies spyglių amžius mažėja nuo ketverių iki vienų metų. Pagal spyglių amžių ir spyglių viršūnių nekrozę buvo nustatomas aplinkos užterštumas Suomijoje, atliktas pietinės buvusios Rytų Vokietijos dalies zonavimas pagal aplinkos užterštumą .[1.p.7-10]
B.Fimušin nustatė, kad pramoniniai teršalai labiausiai veikia medžių prieaugį pirmaisiais dešimt metų. Sumažėjus prieaugiui 50proc. jis į pirmykštę padėtį nebegrįžta ir silpnai reaguoja į klimato svyravimus.
Dėl nepalankių klimatinių ar kt. sąlygų sumažėjus medžių gyvybingumui, ypač padidėja spygliuočių medžių jautrumas teršalams. Nors sausros Europoje nėra labai retas reiškinys, bet 1976 metų sausra nebūdama pagrindine miškų džiūvimo priežastimi, vis dėlto labai sustiprino ir taip žalingą teršalų poveikį .
Daugelis tyrinėtojų medynų prieaugį laiko geru aplinkos užterštumo indikatoriumi. Tačiau, kaip minėjome, prieaugį kompleksiškai veikia daugelis vidinių ir išorinių veiksnių ir nurodyti pirmines medynų pažeidimo ir prieaugio sumažėjimo priežastis yra sunku. Labai mažai yra darbų, kuriuose prieaugio nuostoliai būtų siejami su teršalų koncentracija ore, dirvožemyje ar spygliuose. Neturėdami tokių duomenų, daugelis tyrinėtojų prieaugio nuostolius sieja su atstumu iki teršimo šaltinio. Dėl teršalų poveikio keičiasi ne tik metinių rievių plotis, ir medienos techninės savybės. Įrodyta, kad medienos tanku-priklauso nuo atstumo iki teršimo šaltinio.
Kadangi spyglių kaita yra natūralus procesas, nustatyti medžių pažeidimo pradžią pagal spyglių netekimo laipsnį yra labai sunku. Galima tiriamą medį lyginti su idealiu, turinčiu visus spyglius, medžiu. Gali būti skaičiuojami pažeisti ar iškritę spygliai ūglyje. G.Venko nuomone, net vizualiai sveikų medžių prieaugis gali būti sumažėjęs. Todėl reikia įvertinti šį reiškinį nustatant prieaugio nuostolius.
Daugelis tyrinėtojų nurodo glaudų ryšį tarp prieaugio nuostolių ir lajos pažeidimo laipsnio, tačiau šis ryšys priklauso nuo daugelio veiksnių (medyno rūšinės sudėties, amžiaus ir t.t.) W.Schopfer mano, kad medžiai, praradę 0-25 proc. spyglių, turi labai nežymiai sumažėjusį prieaugį. Tuo tarpu kiti autoriai teigia, kad netgi 10-15proc. spyglių netekimas sukelia žymų prieaugio sumažėjimą.
Daugumos tyrinėtojų nuomone į oro užterštumą labiau reaguoja užstelbti, prastai augantys medžiai. Tačiau, spyglių netekus vienoda prastai augančių medžių prieaugio nuostoliai mažesni negu geresnių medžių.
Kai kurie medžiai gali labai skirtingai reaguoti į aplinkos užterštumą, todėl turi būti tiriamas ne pavienių medžių, o medynų prieaugis. Remiantis atskirų medžių prieaugiu galima padaryti labai klaidingas išvadas.[1.p.31-32]

2. ANTROPOGENINIAI APLINKOS VEIKSNIAI IR Į JŲ POVEIKIO DENDROINDIKACIJA
2.1 Oro užterštumas ir ji lemiantys veiksniai. Oro užterštumas apibrėžiamas kaip tam tikra atmosferos būklė, kuriai esant kai kurių medžiagų koncentracijos yra didesnės nei neužterštoje aplinkoje. Oro tarša yra įvairių antropogeninės kilmės cheminių medžiagų (SO2, NO2, NO, CO ir kt.), galinčių turėti kenksmingą poveikį augalams, gyvūnams ir žmogui, sankaupa ore. Praeidamos taršos šaltinius (pramoninius rajonus ir miestus) oro masės savo kelyje “praturtėja” teršalais. Teršalų pernešimas, sklaida, buvimo laikas atmosferoje vyksta pagal judėjimo bei turbulencinės difuzijos dėsnius priklausomai nuo daugelio veiksnių, pirmiausiai nuo meteorologinių sąlygų. Atmosferoje vyksta gravitacinis stambių dalelių nusėdimas, cheminės ir fotocheminės reakcijos tarp įvairių medžiagų, jų pernešimas ilgomis distancijomis ir išplovimas iš atmosferos su krituliais. Net esant pastovioms teršalų emisijoms į atmosferą, priežemio oro sluoksnio užterštumas gali labai kisti.

Dabartiniu metu Lietuva tarp Vakarų ir Vidurio Europos valstybių išsiskiria mažu teršalų kiekiu (1,7 t/km2 SO2 ir 0,8 l/km2 NO2), tenkančiu teritorijos ploto vienetui. Azoto oksidų koncentracijų didėjimas pereinamuoju laikotarpiu sietinas su staigia autotransporto plėtra. Oro būklę Lietuvoje dabar lemia tolimosios pernašos ir oro priemaišų transformacija tų pernašų metu. Vyraujantys pietvakarių vėjai daugiausia teršalų į Lietuvą atneša iš Centrinės ir Vakarų Europos. Vietinė visų antropogeninės taršos šaltinių emisija visų rūšių teršalais Lietuvoje sudaro 20-25%, o 75-80% sudaro iš kaimyninių valstybių atnešti teršalai. Metiniame emisijų sraute sieros sausasis srautas sudaro 40-50%, o azoto – 30%. Tolstant nuo stacionarių taršos šaltinių, mažėja sausųjų srautų dalis, o šlapiųjų dalis -didėja. Miškingose Lietuvos vietovėse su krituliais iškrintančių teršalų dabartiniu metu mažėja .
2.2 Lokalioji oro tarša. Lietuvos vietiniai (mobilūs ir stacionarūs) taršos šaltiniai išmeta tik apie 25% visų šalies teritorijai tenkančių teršalų; jų emisijos formuoja lokaliąją oro taršą. Išskiriami trys pagrindiniai lokaliosios taršos regionai: Vilnius – Elektrėnai, Kaunas – Jonava – Kėdainiai ir Mažeikiai – Naujoji Akmenė – Šiauliai. Likusioje (70%) šalies teritorijos dalyje dominuoja tolimųjų pernašų atneštos emisijos.
Transporto taršos indėlis į aplinkos taršą iš vietinių antropogeninių šaltinių paskutiniu metu. Degant kurui, į aplinką išsiskiria anglies viendeginis (80%), angliavandeniliai (15%), azoto oksidai (5%), nedideli kiekiai švino, benz(a)pireno ir kitų nuodingų medžiagų. Lietuvoje didžiąją metinių transporto emisijų dalį sudaro anglies viendeginis – 258 tūkst. tonų, angliavandeniliai – 60 tūkst. tonų, azoto oksidai – 36 tūkst. tonų ir sieros dvideginis – 5,5 tūkst. tonų. Prognozuojama, kad transporto tarša Lietuvoje didės .
Dideliuose miestuose vyrauja mobilių taršos šaltinių emisijos. Dėl intensyvus autotransporto eismo, energetikos ir pramonės įmonių emisijų miestų oras užterštas azoto ir sieros dioksidais. Jie neilgai išsilaiko atmosferos ore; tai lemia didelę sezoninę jų kaitą – vasarą teršalų koncentracijos paprastai 3-5 kartus mažesnės negu žiemą. Pagrindiniai stacionarūs miestų oro teršėjai yra energetika (27,4%), chemijos (23,9%) bei statybinių medžiagų (23,8%) pramonė. Lietuvos urbanizuotų teritorijų oro kokybę lemia vietinių transporto ir pramonės šaltinių emisijos. Nepastovūs Lietuvos orai yra palankūs teršalų sklaidai. Viena didžiausių Lietuvos miestų problemų – oro užterštumas benz(a)pirenu dėl autotransporto emisijų. Kauno oro užterštumas yra didesnis negu kituose Lietuvos miestuose. Didžiausias oro užterštumas Kauno mieste yra Centro, Petrašiūnų, Kalniečių mikrorajonuose, kur dulkės, anglies monoksidas ir azoto dioksidas viršija DLK.
Dabartiniu metu visuose Lietuvos miestuose ir pramonės rajonuose vietinių emisijų kiekiai yra sumažėję. Sieros dioksido vietinės emisijos Lietuvoje mažėja nuo 1990 metų dėl sumažėjusių pramonės ir energetikos gamybos apimčių . Vertinant sieros, azoto, benz(a)pireno ir sunkiųjų metalų emisijas Lietuvos teritorijoje pasakytina, kad šių teršalų kiek daugiau dar esama tik didžiųjų miestų bei pramonės objektų poveikio zonose bei prie pagrindinių kelių. Tarša nemaža dalimi sumažėjo dėl išplėtotos branduolinės energetikos .
2.3 Oro užterštumo poveikis medžiams. Oro tarša priskiriama prie prebdisponuojančių ir medžių būklės blogėjimą skatinančių veiksnių. Vieni autoriai nurodo, kad oro taršos poveikis miškams atsiranda tik esant labai aukštoms teršalų koncentracijoms ir pasireiškia lokaliu mastu , kiti ilgalaikę taršą nurodo kaip medžių gyvybingumą silpninantį ir jų atsparumą mažinantį veiksnį. Užterštame ore blogiau auga arba visai negali augti spygliuočiai, šiek tiek geriau auga lapus metantys medžiai . Vis daugiau mokslininkų mano, kad miškų defoliaciją ir ankstyvą jų žūtį sukelia ne dirvožemių rūgštėjimas ar aliuminio jonų padaugėjimas rizosferoje, bet padidėjęs sausųjų teršalų srautas .
Kadangi medžių metinis radialusis prieaugis ir lajos morfologiniai rodikliai, ypač defoliaciją yra aplinkos būklės indikatoriai, tikslu patikimiau indikuoti aplinkos būklę medžių rievių analizės metodais svarbu nustatyti koreliacinį ryšį tarp šių rodiklių. Nėra vieningos nuomonės apie medžių prieaugio kitimą, didėjant jų lajos defoliacijai. Vieni autoriai mano, kad iki 25% spyglių praradę medžiai turi nežymius prieaugio nuostolius arba jų neturi , o staigus prieaugio mažėjimas prasideda, kai defoliaciją viršija 40% . Kitų nuomone, prieaugio sumažėjimą sukelia net nežymiai padidėjusi defoliaciją , o esant didesnei defoliacijai, jos ryšys su prieaugio nuostoliais tampa glaudesnis . Esant tai pačiai defoliacijai, prieaugio nuostoliai didesni vyresnio amžiaus medynuose Medžių metinių rievių, lajų defoliacijos bei kitų morfologinių rodiklių indikatorinė informacija padeda objektyviau vertinti aplinkoje vykstančius ekoklimatinius bei antropogeninius pokyčius ir jų poveikį medžiams. Morfologiniai medžių lajų indikatoriniai rodikliai (lajų defoliaciją, lapijos dechromacija, sausų šakų kiekis, viršūnių būklė, spyglių išsilaikymo amžius ir kt.) atspindi konkrečių kalendorinių metų medžių būklę ir papildo medžių rievių teikiamą informaciją, ypač urbanizuotos aplinkos vertinimui.[2.p.8-10]

3. SAMANOS – ATMOSFEROS TERŠALŲ BIOABSORBENTAS

Augalus veikia tiek nuodingos dujos, tokios kaip S02, NOx ,HF, O3, tiek ore esančios kietos dalelės. Šių dalelių sudėtis gali būti labai įvairi. Iš cemento fabrikų ar kalkių karjerų į aplinką patenka daug šarminių dulkių. Vystantis pramonei, transportui, deginant kurą, į aplinką viena ar kita forma daug išmetama sunkiųjų metalų, tokių kaip Cd, Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, Zn ir kt,. Sunkiosios dalelės nuo augalų paviršiaus daugiausia nupučiamos ar nuplaunamos, tačiau dalis jų lieka lapų paviršiuje ir gali pro žioteles prasiskverbti į lapų vidų ir pažeisti audinius. Sunkieji metalai į aukštesnių augalų audinius gali patekti ir per šaknų sistemą iš dirvožemio arba netiesiogiai iš atmosferos kritulių. Šiuo atveju remiantis vien tik lapų ar spyglių cheminės sudėties analize, neatsižvelgiant į sunkiųjų metalų koncentraciją dirvožemyje ir šių elementų paėmimo iš dirvožemio intensyvumą, galima padaryti klaidingas išvadas apie atmosferos teršimą sunkiaisiais metalais.
Atmosferos teršalų biomonitoringui kai kuriais atvejais plačiai naudojamos samanos. Jų, kaip atmosferos teršalų bioabsorbento, privalumas prieš kitas augalų rūšis toks, kad jie neišvystytos šaknų sistemos, o tuo pačiu ir tiesioginio ryšio su dirvožemiu. Visi cheminiai elementai, randami samanose ir jų dalyse, yra tiesiogiai paimti iš oro, daugiausia su atmosferos krituliais. Tai leidžia rasti gerą priklausomybę tarp atmosferos teršalų kiekio samanose ir šių teršalų koncentracijos atmosferos ore .
Kerpių ir samanų biomasė miškų ekosistemose nėra didelė, tačiau, nežiūrint į jų nedidelę masę, jos funkcionuoja kaip aktyvus sluoksnis, perleidžiantis per save didelį kiekį dujų, skysčių, mineralinių medžiagų. J.Martin (1984) teigia, kad kerpių epifitinio paviršiaus aktyvus plotas gali susilyginti su bendrų miško plotu, o kai kuriais atvejais, priklausomai nuo miško tipo, kerpių rūšinės sudėties, priartėja prie medyno lapijos paviršiaus.
Samanos, kaip sunkiųjų metalų bioindikatoriai, be anksčiau išvardintų privalumų, yra visad žaliuojantys, daugiamečiai augalai. Joms būdingas lėtas biomasės apmirimas. Visos šios savybės daro samanas nepakeičiamais atmosferos užterštumo bioindikatoriais.
Kerpės ir samanos absorbuoja sunkiuosius metalus skirtingai. Samanos absorbuoja sunkiuosius metalus jonų apykaitos procese. Sunkieji metalai dalyvauja samanų medžiagų apykaitoje. Į kerpes sunkieji metalai patenka difuzinio proceso metu. Šio proceso dėka įvairių rūšių kerpės skirtingai absorbuoja sunkiuosius metalus. Sunkieji metalai nusėda arba ant augalų paviršiaus, arba ląstelių sienelėse, ir tol, kol jų koncentracija nėra labai didelė, jie nedaro žymios įtakos pačiam augalui .
Jei nėra žinoma, kaip reaguoja atskiri augalai į konkrečią teršiančią medžiagą, atskirti sunkiųjų metalų ir kitų teršalų (SO2) poveikį yra labai sunku. Pvz., kerpė Lecanora conizaeoides labai gerai akumuliuoja sunkiuosius metalus, tuo tarpu silpnai reaguoja į SO2 kiekį atmosferoje. Tokiu atveju ši kerpė yra labai geras sunkiųjų metalų ore nustatymo bioindikatorius .[1.p.92-93]
3.1. SAMANŲ PANAUDOJIMAS BIOMONITORINGUI

Sunkiųjų metalų siurbimo ir kaupimo požiūriu samanos yra aktyvesnės už kerpes. Samanos suformuoja tankią kiliminę dangą dideliuose plotuose, tuo pačiu susidaro didelis sunkiųjų metalų dalelių ir atmosferos kritulių veikiamas paviršius W.J.Manning, W.A.Feder (1985), išnagrinėjo nemaža literatūros šaltinių, nustatė, kad biomonitoringo tikslams sunkiųjų metalų nustatymui ore dažniausiai naudojamos tokios samanos : Diertanum polysetum, Dicranum scoparium, Pleurozium Schreberi ir k t. Padidėjes sunkiųjų metalų kiekis samanose nustatytas arti pramoninių centrų. Išaiškinta glaudi priklausomybė tarp metinių kritulių sumos ir sunkiųjų metalų koncentracijos samanose. Kadangi šie elementai patenka į samanas iš atmosferos, galima daryti išvadą, kad samanos yra labai tikslus ir efektyvus sunkiųjų metalų bioindikatorius.
Sunkiųjų metalų biomonitoringo sistemoje labai plačiai naudojama samana Hypnum cupressiforme. Minėta samana tiriama tiek natūraliose augimvietėse, tiek dirbtinai perkeliant į kitas vietas ir naudojant kaip absorbentą. B. Leharne ir kt. (1990) nagrinėjo samanos Hypnum cupressiforme, augančios miško masyve šalia automobilinio kelio, užterštumą sunkiaisiais metalais. Samanų pavyzdžiai buvo imti pakraštyje ir viduryje miško masyvo, esančio į pietryčius nuo Londono. Tyrimais nustatyta, kad miško masyvo viduryje kai kurių metalų samanose yra mažiau negu masyvo pakraščiuose.
Vienas iš pavojingiausių sunkiųjų metalų yra gyvsidabris. W. Huckabee (1973) tyrė jo kiekį samanose Dicranum scoparium ir Polytrichum commune, augančiose įvairiu atstumu nuo teršimo šaltinio JAV ir nustatė glaudų ryšį tarp gyvsidabrio kiekio samanose ir atstumo iki teršimo šaltinio. Koncentracija skyrėsi daug kartų. Be to, buvo nustatyta, kad Dicranum scoparium sugeria ir kaupia sunkiųjų metalų daugiau negu Polytrichum comune. Dicranum suformuoja tankų kilimą, tuo tarpu Polytrichum fauga daugiau pavieniui, todėl mažiau sulaiko kietųjų dalelių.[3.p.200]
Labai įdomų eksperimentą Danijoje atliko L.Rasmussen (1977). Sunkiųjų metalų koncentraciją kai kurių rūšių samanose jis lygino su koncentracija samanose iš herbaro, surinkto 1951 metais, nustatė, kad sunkiųjų metalų koncentracija samanose per paskutiniuosius 25 metus padidėjo dešimtis kartų.
Samanos ir kerpės absorbuoja įvairius metalus nevienodai intensyviai, todėl bandymai nustatyti sunkiųjų metalų kiekį tiriant vieną samanų ar kerpių rūšį negali būti sėkmingi. Samanos žymiai intensyviau absorbuoja sunkiuosius metalus negu kerpės. Didžiausi kiekiai geležies, kaip nikelio, švino susikaupė samanose Hypnum, mažiausi – kerpėje Cladonia. Didžiausios kadmio koncentracijos nustatytos samanose Pholia, o kadmio, nikelio, švino minimalios koncentracijos – Didraum ir Pleurozium.
Geriausiais sunkiųjų metalų bioindikatoriais pripažintos šios augalų rūšys: Sphagnum magellanicum, Sphagnum rubellum, Polytrichum strictum, Taccinium oxycoccus. Iš paminėtų kiminų rūšių daugiausia sunkiųjų metalų absorbavo magelaninis kiminas. Kaip tik ši kiminų rūšis ir naudojama bioabsorbentų gamybai.[1.p.96]

3.2. SAMANŲ PANAUDOJIMAS DIRBTINIŲ BIOABSORBENTŲ GAMYBAI

Esant aktyviai bioinaikacijai plačiai yra naudojamas organizmų gaudytojų metodas. Šiam tikslui į tiriamą aplinką (miestas, gamyklos teritorija, pakelė, miškas ir pan.) yra patalpinami jautrūs oro užterštumui augalai, gyvūnai ar dirbtiniai bioabsorbentai. Tokių dirbtinių bioabsorbentų gamybai labai plačiai yra naudojamos samanos, ypač kiminai.
Samanų sugebėjimas siurbti ir sulaikyti savyje drėgnus ir sausus teršalus bei jų elementus aprašytas jau seniai. Ypatingai geromis teršalų absorbcinėmis savybėmis pasižymi kiminų genties samanos .
Samanų sugebėjimas kaupti teršalų kationus buvo panaudotas daugelyje tyrimų, kuriais buvo bandyta įvertinti užterštumą sunkiaisiais metalais ar kitais teršalais ir zonuoti šias teritorijas, tolstant nuo oro taršos šaltinių. Krepšeliai su samanomis šiuose tyrimuose buvo panaudoti kaip oro teršalų absorbentai. [1.p.90]
Kiminus, kaip dirbtinį bioabsorbentą, naudojo Latvijos biologijos instituto bioindikacijos laboratorijos mokslininkai. Šį metodą jie naudojo, tirdami autotransporto teršalų pasiskirstymą pakelės zonoje. Skirtingai nuo kitų autorių, latvių mokslininkai atliko ne tik šių samanų cheminę analizę, bet ir naudojo samanas kaip terpę biologinio testo auginimui. Tokiu būdu jie nustatė suminį transporto teršalų neigiamą poveikį augalų augimui. Tyrimu buvo nustatyta, kad automobilių transporto teršalai, tarp jų ir sunkieji metalai, sukelia žymius augalų augimo pakitimus 25-30 m pakelės juostoje.[1.p.101]

4. KOMELEKSINIO APLINKOS UŽTERŠTUMO BIOTESTAVIMO METODIKA

Greta bioindikacinių metodų pasaulyje vis plačiau taikomi biotestavimo metodai. Dažniausiai naudojami užterštumui jautrūs augalai ar vandens organizmai. Aplinkos sąlygų kokybė vertinama (testuojama) pagal gyvo organizmo reakciją į vandenyje ištirpusius arba bioabsorbente sukauptus teršalus. Reakcija įvertinama matuojant augalo ar vandens organizmo parametrus, augimo greitį., produktyvumą, stebint jų būklę, gyvybingumą (jautrumą), senėjimą ir kitas nespecifines reakcijas. Šiuo metodu įvertinamas konkrečiai vietovei (miestui, laukui, miškui, pake-ės ruožui, vandens telkiniui) būdingas kompleksinis užterštumas.
Kitas biotestavimo metodo privalumas yra tas, kad nereikia sudėtingos įrangos ir brangių cheminių analizių. Šis metodas pakankamai pigus ir paprastas. Stebėjimų skaičius čia gali būti labai didelis ir tik labiausiai užterštuose taškuose tyrimus galima papildyti detalia chemine analize. Kaip rodo rezultatyvūs olandų ichtiologų tyrimai, naudojant žuvis kaip biotestą, latvių biologų tyrimai, naudojant augalus kaip biotesą, šis metodas padeda atrinkti vietas stacionariems atmosferos, dirvožemio ir vandens užterštumo stebėjimo punktams. Biotestavimo metodas vis plačiau pritaikomas kuriant šiuolaikinę atmosferos, dirvožemio ir vandens užterštumo biomonitoringo sistemą.
Biotestu naudojama ir sėjamoji pipirnė. Tai greitai augantis ir beveik šimtaprocentinio daigumo augalas. Sėjamosios pipirnės panaudojamos dirvožemio ir oro užterštumo vertinimui. Siūloma, tiriant dirvožemio ir oro užterštumą kenksmingomis medžiagomis sėti pipirnę į Petri lėkšteles.
Petri lėkštelėje ant filtrinio popieriaus arba ant tiriamo dirvožemio siūloma daiginti ir auginti 50 pipirnės sėklų, o augimą stebėti 10 dienų. Jei yra kenksmingų medžiagų, mažėja sėklų daigumas ir lėtėja daigelių augimas. Augalus galima sodinti ir į atvirą gruntą. Miesto centre, kur intensyvus judėjimas, kur daug transporto išmetamų dujų, pastebimas augalų daigelių ilgio sumažėjimas. Buvo ištirta įvairių auginimo sąlygų (dirvožemio, temperatūros, drėgmės) įtaka pipirnės indikacinėms savybėms. Išmetamų dujų įtaka augalo kiekybiniams rodikliams (augalų aukščiui, sėklų daigumui, bendrai biomasei) buvo akivaizdi. Biotestavimas panaudojant sėjamąją pipirnę – tai praktinis bioindikacijos pritaikymas morfologiniu lygiu.
Vertindami kompleksinį oro užterštumą biotestavimo metodu, kaip bioabsorbentą naudojame magelaninį kiminą. Ši kiminų rūšis turi gerų absorbcinių savybių, todėl yra plačiai naudojama kaip žaliava dirbtinių bioabsorbentų gamybai.
Magelaninis kiminas (Sphagnum magellanicum Brid.) – tai stambi samana, auganti vejomis, kurios gali būti įvairių spalvų. Savo išvaizda jis panašus į kitus kiminus, tačiau skiriasi kad beveik visada turi raudoną atspalvį arba būna ištisai rausvas, raudonas ar violetinis. [1.p.102-103]
Lyginant tarpusavyje oro užterštumą skirtingais laikotarpiais, lyginame tik santykinio oro užterštumo pasiskirstymą atskiruose miesto rajonuose, ir šie santykiniai dydžiai neparodo konkretaus oro užterštumo atskirais teršalais tiriamuoju laikotarpiu.
Apibendrinant galima pasakyti, kad miesto oro kompleksinio užterštumo vertinimui sėkmingai gali būti naudojamas biotestavimo metodas, kuriuo aplinkos kokybė vertinama pagal biotesto- sėjamosios pipirnės – reakciją į bioabsorbente sukauptus teršalus. Šis metodas turi daug privalumų prieš aplinkos užterštumo vertinimą techniniais matavimo prietaisais. Biotestavimo metodas yra pigus ir paprastas, nereikia sudėtingos įrangos. Stebėjimų skaičius gali būti labai didelis. Biotestavimo metodu nustatytose labiausiai užterštose vietose tyrimus galima papildyti brangia chemine analize.
Aplinkos užterštumo biotestavimo rezultatai gali būti panaudojami miesto teritorijos zonavimui pagal užterštumo lygį, atskirų miesto rajonų ekologinės būklės vertinimui, jų tolimesnio vystymosi planavimui, vietų detaliems atmosferos tyrimams parinkimui, stacionarių atmosferos tyrimo postų optimalaus išdėstymo mieste pagrindimui, žmonių sveikatingumo tyrimų planavimui ir vykdymui, ir pan. Biotestavimo rezultatai gali būtį naudojami ir kitiems tikslams, pavyzdžiui, nustatant žemės kainą ir pan.[1.p.173]

Išvados:

1. Augalai gali absorbuoti teršalus iš aplinkos (kaupimosi indikacija) arba atitinkamai reaguoti į jų koncentraciją( reakcijos indikacija).
2. Esant aktyviai bioindikacijai į tiriamą aplinką yra patalpinami jautrūs aplinkos užterštumui augalai. Aplinkos sąlygų kokybė vertinama pagal bioabsorbentuose sukauptą teršalų kiekį arba pagal gyvo organizmo- biotesto reakciją į tuos teršalus.
3. Aplinkos užterštumo vertinimui sėkmingai gali naudojamas biotestavimo metodas. Šis metodas nereikalauja brangios įrangos ir sudėtingų cheminių analizių.
4. Biotestuojant technogeninius teršalus geriausias bioabsorbentas yra magelaninis kiminas, o testinis augalas- sėjamoji pipirnė.
5. Miškas yra efektyvi teršalų sulaikymo priemonė.
6. Biotestavimo metodas sėkmingai gali būti panaudotas miestų oro kompleksinio užterštumo vertinimui. Aplinkos užterštumo biotestavimo rezultatai gali būti panaudojami miesto teritorijos zonavimui pagal užterštumo lygį, atskirų miestų rajonų ekologinės būklės vertinimui, vietų detaliems atmosferos tyrimams parinkimui, stacionarių tyrimo postų optimalaus išdėstymo mieste pagrindimui.

Literatūros sąrašas:

1. Bartkevičius E. „Bioindikacinių ir biotestavimo metodų panaudojimas aplinkos užterštumo bei pakenktų medynų būklės produktyvumo vertinimui“ K.- 1993.
2. Stravinskienė V. „Klimato veiksnių ir antropogeninių aplinkos pokyčių dendrochronologinė indikacija Lietuvoje“.K.-2000.-41p.
3. Ozolinius R. „ Lietuvos spygliuočiai: morfologinės struktūros transformacijos bei jas indukuojantys veiksniai“ .K.- 1998.
4. „Monitoringas. Lietuvos miškų būklė ir ją sąlygojantys veiksniai“. K.-1999.
5. Karazija S. „Lietuvos Ąžuolynai: išsaugojimo ir atkūrimo problemos“ .K.-1997.
6. Dagys J. „Augalai ir jų aplinka“.V.-1970.
7. Žeimavičius K. ‚Klimato veiksnių įtaka melsvosios pocūgės radialiniam prieaugiui“. LŽŪA.-1995.
8. Schulce E.D. „Air pollution and forest decline in a spruce forest“ Science 244.,P. 776-783.
9. http//www.Aplinkos monitoringo sistema.lt

Leave a Comment