Биоресурсный потенциал и рациональное использование лишайников юга восточной сибири
На правах рукописи
Вершинина Светлана Эдуардовна БИОРЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛИШАЙНИКОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ Специальность 03.02.14 - Биологические ресурсы
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва – 2013
Работа выполнена в: Федеральном Государственном Бюджетном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Иркутском государственном университете, Федеральном Государственном Бюджетном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Научно-Исследовательском Иркутском государственном техническом университете.
Официальные оппоненты:
Толпышева Татьяна Юрьевна доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, кафедры микологии и альгологии ФГБОУ ВПО «Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова» Пчелкин Алексей Васильевич доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУ "Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН" Горюнова Светлана Васильевна доктор биологических наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ГБОУ ВПО «Московского городского педагогического университета»
Ведущая организация: Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования государственный «Астраханский технический университет»
Защита состоится «25 » апреля 2013 г. в 16часов 00 минут на заседании:
диссертационного совета Д. 212.203.17 при ФГБОУ ВПО Российском университете дружбы народов по адресу: 115093, г. Москва, Подольское шоссе 8/5, Экологический: факультет.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГБОУ ВПО РУДН по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.
Автореферат разослан «» 2013 г.
Учёный секретарь диссертационного совета:
Кандидат биологических наук, доцент Карпухина Е. А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Лишайники природных территорий – источник ценных биологических соединений, имеющих широкое применение в различных областях медицины, биотехнологии и пищевых производствах.
Улучшение структуры и качества питания человека во многом связано с внедрением новых растительных компонентов в технологию продуктов, способствующих повышению их потребительских свойств и обогащению биологически активными веществами. Научные подходы к исследованию объемов возможных заготовок сырья лишайников для территории Восточной Сибири в настоящее время не разработаны. Недостаточно изучены методы учета ресурсов на больших площадях, запасы и особенности восстановление сырьевых видов лишайников, их химический состав в разных регионах России.
Детальное изучение таксономического состава и структуры лихенофлоры важно как для выявления биологического разнообразия любого региона, так и для решения теоретических задач, выходящих за рамки узкорегиональных исследований, связанных с вопросами флорогенетики, географии и экологии видов. Восточная Сибирь по разнообразию природных условий является уникальным объектом. В составе биоты Восточной Сибири лишайники являются неотъемлемым компонентом всех лесных, высокогорных, многих степных и болотных экосистем. Лишайники являются тест-объектами для биомониторинга, естественных биоценозов, а также индикаторами загрязнения урбанизированной территорий.
В связи с актуальностью проблемы, настоящее исследование было направлено на выявление ресурсного потенциала лихенофлоры юга Восточной Сибири и оценке его рационального использования.
Цель работы: Провести комплексную оценку состояния ресурсов и биологической продуктивности лишайников в различных природно территориальных комплексах юга Восточной Сибири.
Задачи исследований:
1. Изучить биологическое разнообразие лишайников на территории юга Восточной Сибири.
2. Определить биологическую продуктивность лишайников в разных природно-территориальных комплексах.
3. Оценить состояние ресурсных запасов лишайников и возможности их эффективного использования.
4. Разработать технологии использования лишайников в пищевых производствах.
5. Исследовать изменение состава и структуры лихенофлоры под воздействием антропогенных факторов.
6. Изучить особенности локализации редких видов лишайников и возможности охраны лишайников юга Восточной Сибири.
7. Рассмотреть перспективы использования лишайников в системе экологического мониторинга.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Биологические параметры лишайниковых сообществ (продуктивность, численность, проективное покрытие) зависят от экологических условий и использования ресурсов лишайников.
2. Лишайники – перспективное сырье в биотехнологии и пищевых производствах. Рекомендации по охране и рациональному использованию биологических ресурсов лишайников должны основываться на данных по величине эксплуатационного запаса, допустимых объемах и периодичности заготовки.
3. Уникальное биологическое разнообразие лишайников юга Восточной Сибири определяется доминированием бореальных видов. Значительное содержание во флоре лишайников неморального, аркто-альпийского и монтанного элементов придают ей черты, характерные для горных лихенофлор.
В антропогенных местообитаниях, производных лесах, развивающихся на месте вырубок и гарей, наблюдается обеднение видового разнообразия лишайников – и напочвенных и эпифитных.
4. Способность к накоплению химических элементов в лишайниках урбанизированных территорий характеризуется видоспецифичностью, анатомо морфологическими особенностями. Объективный количественный показатель состояния талломов лишайников может использоваться для биоиндикации атмосферного загрязнения в целях мониторинга территорий.
Научная новизна. Впервые для юга Восточной Сибири проведены комплексные исследования по изучению современного состояния биологических ресурсов лишайников и дана оценка их потенциала.
Выявлено влияние условий на продуктивность лишайниковых сообществ, эффективность воспроизводства в различных природно-территориальных комплексах юга Восточной Сибири.
Разработана технология производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый», а также мармелада с использованием лишайников в качестве пищевой добавки.
Подготовлена нормативно-техническая документация и зарегистрирована технология получения порошка Исландского мха 26.7-29.1/КТ (ноу-хау) «Способ производства порошка Исландского мха». На основании традиционной технологии был разработан проект нормативно-технической документации мармелада желейного «Исландский». Способ производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый» прошел производственные испытания на базе производства ООО «Профессионал торг» (акт производственных испытаний от 25.05.2009 г.).
По результатам исследования был получен патент РФ № 2362304 «Способ производства хлеба профилактической направленности, композиция для производства хлеба профилактической направленности из пшеничной муки и композиция для производства хлеба профилактической направленности из смеси ржаной и пшеничной муки».
Составлены аннотированные списки лишайников слабоизученных и уникальных в природном отношении территорий юга Восточной Сибири.
Лихенофлора Восточного Присаянья, включает 350 видов и 19 внутривидовых таксонов, относящихся к 117 родам, 51 семейству и 11 порядкам. На этой территории выявлен 1 вид новый для России, 1 – для Азии, 3 вида – новых для Сибири, 1 – для Саян, обнаружено 28 редких, реликтовых видов, в том числе 6, включенных в Красные книги СССР и России. На основе таксономического, географического и экологического анализов выяснены особенности лихенофлоры.
Установлены закономерности распределения лишайников на изученной территории. Для Южной Якутии было выявлено 183 вида лишайников и нелихенизированных грибов. В ходе исследований отмечены редкие для Якутии виды и лишайник, включенный в Красные книги России и республики Саха (Якутия) – Lobaria retigera. Новыми для лихенофлоры Якутии являются 17 видов.
Впервые для Азии выявлен Calicium pinastri.
Впервые проведена оценка антропогенного воздействия на видовой состав лишайников в естественных условиях и на урбанизированных территориях юга Восточной Сибири. Выявлены виды лишайников-индикаторов, обоснован объективный количественный показатель состояния талломов лишайников, разработана методика его оценки и использования в целях биоиндикации атмосферного загрязнения.
Практическая значимость. Полученные результаты многолетних исследований и практическое их внедрение позволили оценить современное состояние потенциала биологического разнообразия лишайников.
Данные, полученные в результате исследований, могут быть использованы в практике природоохранной работы, составлении кадастров пищевых лесных ресурсов и лекарственных растений при организации заготовок сырья, что позволит обеспечить рациональное использование растительных ресурсов без ущерба для возобновления популяций. Определение анатомо-морфологических особенностей и биологической продуктивности лишайниковых сообществ в условиях юга Восточной Сибири позволит установить экологические нормативы качества сырья.
Результаты работы положены в основу технологической документации по производству экологически безопасных продуктов с использованием лишайников.
Материалы диссертации могут быть использованы при составлении региональных флористических сводок и определителей. Аннотированный список лишайников рекомендован администрации Олекминского заповедника в качестве руководства для мониторинговых исследований редких видов и сообществ.
Реализация результатов. Основные результаты исследований представлены в 53 работах, в том числе коллективных монографиях, учебных и справочных пособиях, рекомендациях и методических разработках для студентов ВУЗов биологического и сельскохозяйственного профиля, а также для специалистов лесного хозяйств и природоохранных учреждений.
Отдельные положения диссертационной работы нашли свое отражение в кандидатских диссертациях и многочисленных дипломных работах выпускников Иркутского государственного технического университета и биолого-почвенного факультета Иркутского государственного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждались на 8 международных научно-практических конференциях, 10 всероссийских научно-практических конференциях, 7 ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО ИрГТУ.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 52 научных работах, в том числе двух монографиях, 18 – в ведущих научных журналах, включённых в перечень ВАК, в которых отражены более 75 % основных положений диссертационной работы, выносимых на защиту.
Объем и структура работы. Работа изложена на 257 страницах текста компьютерного набора, состоит из введения и 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа проиллюстрирована 47 таблицами, 36 рисунками.
Библиография включает 451 источник, в том числе 94 на иностранных языках.
Личный вклад. Автором определена проблема и намечено направление исследований, разработана программа и методика работ, выполнена основная часть работ по сбору полевого материала, его камеральной обработке, полностью проведен анализ и обобщение результатов исследований, формулировка научных положений, основных закономерностей и выводов. В работе использованы результаты совместных публикаций, участие автора в которых составляет от 60 до 95 %. Экспериментальные исследования и теоретические обобщения выполнялись лично автором и совместно с другими исследователями:
в ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет в рамках грантов по темам: «Изучение флоры Витимского заповедника» (ФЦП «Интеграция» № С0178).
в ФГБОУ ВПО НИ Иркутский государственный технический университет в рамках грантов по теме: «Проведение лабораторных исследований местного нетрадиционного растительного сырья и разработка технологии изготовления хлеба с добавлением порошка Исландского мха» государственный контракт № 9389 р/ 15186 от 30.05 2011 (Федеральное государственное бюджетное учреждение «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере»).
Автор выражает искреннюю благодарность зав. кафедрой химии и пищевой технологии ИрГТУ, д-ру хим. наук, проф. С.Н. Евстафьеву;
директору «Олекминского» заповедника Э.М. Габышеву;
ст. научн. сотруднику ЦСБС СО РАН, г. Новосибирск, к.б.н. Т.В. Макрый;
зав. кафедрой ботаники ИГУ, к.б.н., доц. А.В. Лиштве;
ст. научн. сотрудникам ЛИН РАН СО РАН, г. Иркутск к.х.н.
Е.П. Чебыкину, к.б.н. К.Е. Вершинину, Е.Н. Водневой;
сотрудникам Санкт Петербургского государственного университета, г. Санкт-Петербург к.б.н. Е.С.
Кузнецовой и Д.Е. Гимельбранту за помощь на разных этапах проведения работы, зав. лабораторией лихенологии и бриологии БИН РАН (г. Санкт Петербург) д.б.н. М.П. Андрееву за консультации и предоставленную возможность работы в лихенологическом гербарии.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ЛИШАЙНИКОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ В главе анализируются литературные источники, посвященные изучению биологического разнообразия и ресурсов лишайников в Восточной Сибири, даются материалы по изученности распространения и урожайности, экологии, биологии и использовании.
Лихенофлора территории Восточной Сибири и сопредельных территорий изучена достаточно полно. Существуют сводки по лишайникам Горного Прибайкалья (Рассадина, 1936, 1950;
Макрый, 2008), Байкальского хребта (Макрый, 1990), Баргузинского (Будаева, 1989), Хамар-Дабана (Урбанавичене, Урбанавичюс, 1998, 2005), Станового и хребта Кодар (Макрый, Лиштва, 2005), Якутии (Порядина, 2005, 2010), также по лихенофлоре Алтае-Саянской горной области – Нагорья Сангилен, Алтая и Кузнецкого нагорья, Западного и Восточного Саян (Седельникова, 1985, 1990, 2001;
Давыдов, 2001).
Лихенофлора южной части Якутии в пределах исследованной территории изучена крайне слабо. Специальных лихенологических исследований не проводилось, хотя в целом флора Якутии выявлена достаточно полно (Порядина, 2005). Существуют сводки по Арктической и Центральной Якутии, а также по Яно-Индигирскому и Колымскому флористическому районам. В результате лихенологических исследований на территории Сибири к настоящему моменту выявлено свыше 1 500 видов лишайников. Отмечены редкие в регионе виды, многие из которых впоследствии были включены в Красные книги Иркутской области, Забайкальского края, республик Бурятия, Саха (Якутия) и Усть-Ордынского Бурятского автономного округа.
Лишайники природных территорий – источник для получения ценных биологических соединений, имеющих широкое применение в биотехнологии, медицине, косметологии и ветеринарии.
Особенности эксплуатации угодий дикорастущих ресурсных растений практически не освещены в современной отечественной литературе. Отдельные сведения о состоянии и восстановлении популяций ресурсных видов растений относятся к Европейской части России (Егошина, 2005, Буданцев, 2005, Косицин, 1994, 2000 и др.). Анализ публикаций показал, что недостаточно изучены следующие аспекты: 1) методы учета ресурсов на больших площадях;
2) объемы заготовок и особенности восстановления сырьевых запасов;
3) влияние антропогенных факторов на состояние и восстановление ресурсов сообществ;
4) оценка антропогенного влияния на качественные и количественные параметры сырья. Отсутствуют данные по всем этим показателям для сырья лишайников не только для изучаемых территорий, но и Восточной Сибири в целом. Таким образом, исследование ресурсов лишайников юга Восточной Сибири проводятся впервые.
В главе приведены сведения об использовании лихеноиндикации в ряду других методов для длительного экологического мониторинга в урбанизированных экосистемах. В отечественной и зарубежной литературе этому посвящено достаточно много работ (Silberstein et al., 1996а;
Nash, 1995;
Kauppi, Mikkonen, 1980;
Бязров, 2005;
Шапиро, 1996;
Трасс, 1987).
Биохимические и физиологические реакции лишайников на влияние токсичных веществ хорошо известны, а также составлены шкалы чувствительности видов к воздействию поллютантов (Бязров, 2002).
Недостаточно сведений о механизмах влияния токсических веществ на процесс развития таллома и об индукции структурных изменений у лишайников. В то же время, обилие сведений об изменениях структуры и видового состава лихеносинузий позволяет на современном этапе развития науки определять и анализировать закономерности процессов, происходящих под воздействием загрязнения на уровне сообществ лишайников (Бязров, 2002;
Михайлова, Воробейчик, 1995;
1999). Проведенный анализ литературных источников выявил необходимость обобщения материалов по использованию лишайников в качестве индикаторов качества окружающей среды, в частности, загрязнения экосистем токсичными веществами.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В основе работы – коллекция лишайников (более 1500 образцов), собранная лично автором на протяжении 1997-2012 гг., а также коллекции, собранные С.Г. Казановским (1996 г.), В.В. Чепиногой (1996 г.), Т.В. Макрый (1996 г.) и А.В. Лиштвой (2009-12 гг.).
Полевые работы проводились маршрутным и полустационарным методами в разных районах исследуемой территории (рис. 1).
Геоботанические описания тундровых сообществ проведены на полигонах в наиболее характерных природных условиях по стандартным методикам (Полевая геоботаника, 1972;
Базилевич, Родин, 1969, 1978). Запас фито- и мортмассы измерялся в воздушно-сухом веществе (г/м). Для сообществ вычислялись среднее арифметическое и стандартное отклонение (Лакин, 1973).
Номенклатура таксонов высших сосудистых растений даны - по С.К.
Черепанову (1995), лишайников - по R. Santesson et al. (2004), T.L. Esslinger et al. (1995), T.L. Esslinger (2011) с учетом современных изменений (http: // www.speiesfungorum.org), мхов – по М.С. Игнатову и О.М. Афониной (1992).
Датировка пожаров выполнялась на основе анализа кернов или спилов, взятых на территории пробной площади с 5-10 поврежденных пожаром живых деревьев в радиусе 50-100 м. Давность пожара определялась как разность между текущим возрастом дерева и его возрастом в момент повреждения камбия. Дополнительно учитывались и другие признаки (наличие прослоек углей в подстилке, максимальный возраст подроста сосны и др.). Степень повреждения древесного яруса последним пожаром определялась по формуле (Горшков, Ставрова, 2002).
Для определения степени сходства видового состава растительных сообществ использовали коэффициент сходства Жаккара.
где а – количество видов на первой пробной площади, b – количество видов на второй пробной площади, с – количество видов, общих для 1 и 2 площади Рис. 1. Физико-географическая карта района исследования Определение лишайников осуществлялось по общепринятой методике (Окснер, 1974) при помощи микроскопов МБС-2 и МБИ-3 с использованием цветных реакций. Изучение анатомического строения проводили при помощи светового микроскопа Olympus CX41 при увеличении 20 40 и 20 10.
Цифровые изображения были получены при помощи камеры Olympus C-7070.
Для диагностики таксонов применялись реактивы едкого калия [10 % раствор КОН];
гипохлорита кальция [Са(CIО)2];
раствор йода в водном растворе йодистого калия [J в KJ];
раствор парафенилендиамина [C6H4(NH2)2] в водном растворе гипосульфита или 5 % спиртовой раствор;
азотная кислота [50 % раствор HNO3];
серная кислота [50 % раствор H2SO4]. Материалы обрабатывались на кафедре ботаники Иркутского государственного университета, лаборатории Лихенологии Ботанического института им. В.Л.
Комарова (БИН РАН), г. Санкт-Петербург, лаборатории Низших растений Центрального сибирского ботанического сада (ЦСБС СО РАН).
Весь комплекс исследований, представлен в структурно-логической схеме работы (рис.2).
Экспериментальные исследования были проведены в лаборатории «Технологии продуктов питания» Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ), Лимнологическом институте СО РАН (УРАН ЛИН СО РАН, г. Иркутск), Институте физиологии и биохимии растений СО РАН (СИФИБР СО РАН, г. Иркутск), Институте биологии Коми НЦ УрО РАН (г.
Сыктывкар), а также апробированы в производственных условиях на базе производства ООО «Профессионал торг» в г. Иркутске (акт производственных испытаний от 25.05.09 г.) В лишайниках Cetraria islandica и C. laevigata определяли содержание общего азота, сырого протеина, аминокислот, макро- и микроэлементов и витаминов.
Содержание общего азота и сырого протеина определяли методом Къельдаля. Содержание аминокислот выполнялось в аккредитованной экоаналитической лаборатории «Экоаналит» согласно методике выполнения измерений МКХА № 88-17641-39-2002 методом жидкостной хроматографии на ионообменных смолах.
Содержание макро- и микроэлементов анализировали методом масс спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500 ce (ЦКП «Ультрамикроанализ»).
Витамины определяли методом ВЭЖХ. Разделение проводили на жидкостном хроматографе «Милихром А-02».
При выполнении работы использовались стандартные, общепринятые методы исследований физико-химических, реологических, биохимических и органолептических показателей хлебобулочных и кондитерских изделий (Скуратовская, 2000;
Пехтерева, 2002;
Пащенко, 2006, Карушева, Лурье, 1990).
Качество сырья используемого для выпечки определяли согласно стандартным методикам, принятым в отрасли: ГОСТ 27558-87, ГОСТ 9404-88, ГОСТ 27493 87, ГОСТ 27494-87, ГОСТ 27839-88, ГОСТ 27495, ГОСТ 7698-93 и др.
Качество хлебобулочных изделий оценивали по изменению органолептических и физико-химических показателей: ГОСТ 5667-65, ГОСТ 21094-75, ГОСТ 5670-96, ГОСТ 5669-96. При разработке технологий и рецептур хлебобулочных изделий с применением лишайников C. islandica и C.
laevigata использовали сборники рецептур и технологических инструкций.
Качество сахарных кондитерских изделий оценивали согласно ГОСТ 6442 89 по изменению органолептических и физико-химических показателей (ГОСТ 5900-73, ГОСТ 5903-83, ГОСТ 5898-87 и др.). При разработке технологий и рецептур мармелада использовали сборники рецептур и технологических инструкций.
Для оценки возможности применения лишайников в экологическом мониторинге урбанизированных территорий использовали методику, предложенную Минобороны России (Бадтиев, Кулемин, 2001).
Для оценки воздействия уровня загрязнения на биологические объекты толерантные к атмосферному загрязнению использовался метод масс спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS). Также было проведено определение зольности, по стандартной методике.
Исследование микрорельефа поверхности и ее локальных свойств слоевища лишайника Hypogymnia physodes проводилось с использованием сканирующего зондового микроскопа СЗМ Solver P47.
Рис. 2. Структурно-логическая схема работы Исследования и наблюдения по изучению биологических особенностей показателей лишайниковых сообществ осуществляли согласно общепринятыми методами и методиками (Миркин, Наумова, 1998, Миркин и др., 1989), а также с использованием современных компьютерных программ MS Excel (2007), Maple-6.0 и др. Цифровой материал обработали статистически с помощью компьютерных программ Micrоsoft Exсel, 2010, Statistica 6.0, используя корреляционный анализ, одно- и двухфакторный диспеpсионный, дискpиминантный анализы (Гельман, 2003;
Лакин, 1980).
ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ Восточная Сибирь занимает огромную территорию, разнообразие природных условий которой обуславливает развитие неоднородного растительного покрова. Наши исследования проводились методом модельных выделов преимущественно в лесной зоне и частично в средне- и высокогорьях на территории Иркутской, Читинской области, Забайкальского края и республик Бурятия и Саха (Якутия).
Принцип выбора территорий для проведения исследований определялся формированием экотонов на изучаемой территории Восточной Сибири. Эти переходные пространства имеют специфическую структуру и служат местом формирования и сохранения видового и биологического разнообразия. Таким образом, местоположение модельных выделов на стыке двух огромных образований: Сибирской древней платформы и области Байкальской складчатости обеспечило изучение наиболее интересных участков с богатейшим биологическим разнообразием.
Изучение лишайников лесов осуществлялись преимущественно в равнинных частях южной части Иркутско-Черемховской равнины с Предсаянским прогибом и южной части Приленского плато. Исследование антропогенно-нарушенных растительных сообществ проводилось на территории Иркутской городской промышленной агломерации. В тектоническом отношении город располагается в южной части древней докембрийской Сибирской платформы и растительные сообщества на территории агломерации являются обедненным вариантом лесных сообществ Присаянья.
Исследование лишайников горных тундр проводилось на хребте Кодар на территории Государственного природного заповедника «Витимский», хребте Хамар-Дабан, и Восточном Саяне (Китойские гольцы).
ГЛАВА 4. БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЛИШАЙНИКОВ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕСТООБИТАНИЙ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ Показателем богатства флоры традиционно служит величина лишайникового коэфффициента (ЛК), определяемая по отношению числа видов лишайников к числу видов сосудистых растений (Mattick, 1953 цит по Окснер, 1974). Величина лишайникового коэффициента для умеренной зоны Голарктики колеблется от 0,35 (Монголия) до 0,6 (хребет Салаир, Западная Сибирь) (Седельникова, 1993, Голубкова, 1983). Для Якутии в целом, коэффициент равен 0,36. (Порядина, 2005). Вероятнее всего, этот параметр занижен вследствии низкой изученности континентальной территории республики. Для Республики Бурятия - 0,41, для наиболее изученного и также наиболее богатого во флористическом отношении Байкальского заповедника 0,83 (Урбанавичюс, 2009). Для Иркутской области на 2008г. приводится видов сосудистых растений (Конспект..., 2008). Сводного списка лишайников области на сегодняшний день не составлено, в связи с этим опираться возможно только на списки локальных флор.
Флора лишайников Восточной Сибири, включая бореальную часть Якутии в настоящее время насчитывает не менее 1500 видов. Таким образом, лишайниковый коэффициент будет составлять не менее 0,65. Следовательно, даже по предварительным данным лихенофлора отличается значительным богатством, сравнимым с Алтае-Саянской горной областью, Западной Сибирью и Европейским Севером. Основу лихенофлоры составляет порядок Leconorales, объединяющий 29 семейств (74 % всего видового состава), что типично для умеренной Голарктики. Наиболее значимый из них по числу видов и родов порядок Peltigerales, представленный в изучаемой флоре 4 семействами, объединяющими 7 родов.
При проведении таксономического анализа локальных флор выявлены общие закономерности структуры, характерные для большинства бореальных лихенофлор Голарктики, но имеющие региональные особенности. Было проведено сравнение с лихенофлорами Байкальского хребта (Макрый, 1990), Хамар-Дабана (в пределах Байкальского заповедника, Урбанавичене, Урбанавичюс, 1998), хребта Кодар и Станового (в пределах Витимского заповедника, Лиштва, 2005), Центральной Якутии (в пределах Алдано Индигирского междуречья, Порядина, 2000), Омской области (Сорокина, 2001) и др. и установлено характерное доминирование четырех семейств:
Parmeliaceae, Lecanoraceae, Cladoniaceae, Physciaceae.
В результате проведения географического анализа установлено, что доминирующую роль в сложении лихенофлоры играют бореальные лишайники.
Значительное содержание во флоре видов неморального, аркто-альпийского и монтанного элементов придает ей черты, характерные для горных флор Сибири, в которых богато представлены лишайники этих элементов. Таким образом, на основании географического анализа можно охарактеризовать флору Восточной Сибири как таежную, обогащенную неморальными видами, с чертами горной.
4.1 Разнообразие лишайников лесных экосистем Леса – преобладающий тип растительности в районе исследования. Они покрывают все водораздельные пространства, надпойменные террасы и частично поймы рек. Лихенофлора лесов наиболее богата и разнообразна.
Другие экотопы – болота, скалы и каменные россыпи – занимают ограниченные участки, лихенофлора их специфична, хотя не отличается богатством.
В лесах выявлено 287 видов лишайников. Семейственный спектр характеризуют флору как бореальную, а именно таежную. Среднее число видов в роде – 3. Наиболее крупные роды: Cladonia (42 видов), Lecanora (10), Peltigera (17), Bryoria (10), Chaenothecopsis (9), Phaeophyscia (10), Usnea (10).
Они объединяют 108 вида (38 % всей флоры). Высокие ранговые места родов Peltigera, Bryoria, Chaenothecopsis, Usnea позволяют судить о локальных лихенофлорах Восточного Присаянья и Южной Якутии как таёжных.
Бореальные лишайники – наиболее широко распространенные и массовые в районе исследования. На долю этого элемента приходится самое большое число видов – 249 или 87 % флоры. Преимущественно бореальными видами представлены семейства: Baeomycetaceae, Icmadophilaceae, Peltigeraceae, Parmeliaceae, Cladoniaceae. Последние относятся к десятке ведущих семейств в лихенофлоре в целом.
Значительное содержание во флоре видов неморального элемента ( видов или 13,2 %) придает лихенофлоре черты, характерные для Южной Сибири. В основном неморальными видами представлены семейства Arthoniaceae, Collemataceae, Ramalinaceae, Teloschistaceae, Physciaceae. Из них Physciaceae и Collemataceae входят в десятку ведущих семейств.
Ареалогический анализ показывает, что большинство видов имеют широкие мультирегиональные ареалы (46,5 % лихенофлоры) и голарктические (38 %) ареалы. Ареал (11 %) охватывает Евразию и Северную Америку. Более узкие евразиатские ареалы у 5 видов (1,5 %), азиатские – у 3 видов (1 %) и азиатско-североамериканские – у 7 видов (2 %). Один вид имеет древнесредеземноморский ареал (0,3 %).
Наиболее многочисленная по числу видов группа в районе исследования – стволовые эпифиты, которая представлена 176 видами (или 62 % всей флоры).
Они представлены кустистыми повисающими и торчащими (25 видов, или %), листоватыми (64 вида или 36 %) и накипными (87 видов или 50 %) жизненными формами. Наибольшее число эпифитов содержится в семействах:
Parmeliaceae, Physciaceae, Ramalinaceae, Nephromataceae.
Эпифиты поселяются практически на всех представителях арбофлоры.
Наибольшее число эпифитов отмечено на пихте – 52 вида. На березе встречается – 35, сосне –24, кедре – 21, ели – 20, осине – 18, иве – 22, рябине, черемухе, тополе – по 14 видов. Меньшее число лишайников поселяется на душекии – 9 видов, ернике – 5 и кустарничках – 4 вида.
Всего в районе исследования отмечено 16 видов (или 5 % всей лихенофлоры) эпибриофитов, относящихся к 7 родам и 5 семействам:
(Physciaceae, Lobariaceae, Collemataceae, Placynthiaceae). Это виды – Lobaria retigera, Pixine sorediata, Phaeophyscia rubropulchra, Physconia detersa, Heterodermia speciosa, Polychidium muscicola, Leptogium burnetiae, L. cyanescens, L. asiaticum и др. Большинство эпибриофитов – листоватые лишайники ( видов или 94 %), только 1 вид – Polychidium muscicola имеет карликово кустистое слоевище.
Эпиксильные лишайники представлены 7 семействами, 7 родами и видами (или 4 % от всей флоры). Кроме того, на колоднике разной степени разложения древесины поселяются эпифитные и напочвенные лишайники (представители семейств Cladoniaceae, Peltigeraceae, Parmeliaceae и др.).
Значительное количество собственно эпиксильных видов содержится в семействах Mycocaliciaceae (4 вида), Caliciaceae (3), Agyriaceae (2), Coniocybaceae (2), Tricholomataceae (2), Micareaceae (1), Icmadophilaceae (3).
Эпиксилы представлены только накипными видами.
Всего отмечено 81 вид напочвенных лишайников, что составляет 28 % от общего числа видов. Преимущественно эпигеидами представлены семейства Cladoniaceae, Stereocaulaceae, Peltigeraceae. Среди них наблюдается значительное преобладание кустистых лишайников – 51 видов (или 63 %), листоватых –22 (27 %), накипных 8 видов (10 % от всего числа видов).
Эколого-субстратная группа видов, паразитирующих на других лишайниках, представлена 4 таксонами (или 1 % всей флоры).
Число видов с листоватым типом слоевища выше всего среди эпифитов – 64 вида, а среди эпигеидов – 22. Листоватые эпифиты включают лишайники с рассеченно- (Physcia, Xanthoria, Parmelia) и крупнолопастным ризоидальным (Lobaria, Sticta, Nephroma) типами слоевища, а также с вздутолопастным неризоидальным типом слоевища (Hypogymnia).
Таким образом, среди эколого-субстратных групп на первом месте по числу видов стоят стволовые эпифиты (62 %), на втором – эпигеиды (28 %).
Эпиксилы, эпибриофиты, эпифитореликвиты и паразиты представлены небольшим числом видов и составляют вместе 10 % флоры (рис. 3).
Рис. 3. Соотношение различных эколого-субстратных групп в лесных лихенофлорах Наибольшее число видов с кустистым типом слоевища наблюдается среди эпигеидов – 51, тогда как среди эпифитов их 25. При этом эпигейные кустистые лишайники представлены плагио-ортотропными шиловидными, сцифовидными и кустисто-разветвленными формами (Сladonia), а также ортотропными кустистыми прямостоячими (Cladоnia, Stereocaulon) жизненными формами, а эпифитные кустистые лишайники представлены преимущественно ортотропными кустистыми повисающими плосколопастными (Evernia, Ramalina), радиально-угловатыми (Evernia divaricata) и радиально- лопастными (Usnea, Bryoria) жизненными формами (Голубкова, 1983;
Голубкова, Бязров, 1989).
Спектр жизненных форм показывает, что, в целом, в изучаемой флоре преобладают лишайники с накипной формой слоевища 125 видов (или 43,5 % всей флоры). Видов с кустистой формой слоевища – 76 (или 26,5 %) и с листоватой – 88 (или 30 %).
Господствующие в изучаемых районах леса, обусловливает значительное преобладание во флоре мезофильных лишайников, которые доминируют во всех эколого-субстратных группах и представлены как кустистыми, так листоватыми и накипными формами.
Лишайники лесных экосистем являются источником ценных для фармацевтики биологически активных веществ, в том числе усниновой кислоты. Промышленные заготовки лишайников повсеместно в России были прекращены ввиду отсутствия сырьевой базы. В Иркутской области заготовка этого сырья возможна, также как и других недревесных ресурсов (хвои, коры, бересты, мха и др.), при лесозаготовках и может в перспективе иметь гораздо большее значение для экономики Сибири, чем она имеет в настоящее время. По данным ряда исследователей (Сухомиров,1990;
2000;
Бардаль, 2002;
Данченко, 2000) полное использование недревесной продукции леса может дать доход, соизмеримый с заготовкой древесины.
4.2 Разнообразие лишайников горных тунд и каменистых россыпей В результате проведенных исследований установлено, что флора лишайников горных тундр и каменистых россыпей под пологом лесов насчитывает 287 видов, относящихся к 101 роду, 39 семействам и 9 порядкам.
Основу лихенофлоры составляет порядок Leconorales, объединяющий семейства, 60 родов и 220 вида (78 % всего видового состава). В составе исследованной лихенофлоры среднее число видов в семействе 7,6. Уровень видового богатства выше этого показателя имеют 12 семейств (207 видов или 71,4 %). Среднее число видов в роде – 2,9. Наиболее крупные роды в лихенофлоре: Cladonia (42 вида), Lecanora (13), Rhizocarpon (19), Peltigera (13), Umbilicaria (10), Porpidia (8). Они объединяют 105 видов (36 % всей флоры).
Таким образом, семейственный и родовой спектры характеризуют флору как горно-тундровую.
На долю бореального элемента приходится – 101 вид, или 35,4 % флоры.
Бореальные лишайники Peltigera и Cladonia – широко распространенные и массовые в районе исследования в напочвенном покрове горных тундр и в скально-каменистых экотопах в окружении леса.
Неморальный элемент лихенофлоры включает 13 видов (4,6 % флоры), относящихся к 7 родам и 3 семействам. В основном неморальными видами представлены семейства Collemataceae, Physciaceae, Lobariaceae.
Лишайники аркто-альпийского элемента составляют 11 % флоры. Только аркто-альпийскими видами представлены в изучаемой флоре следующие роды:
Bellemerea, Bryocaulon, Brynora, Brodoa, Dactylina, Ephebe;
семейства:
Porpidiaceae, Schaereriaceae.
Монтанные лишайники представлены 14 семействами, 23 родами и видами, что составляет 44 % всей флоры. Наибольшее число монтанных видов содержится в семействах: Umbilicariaceae, Lecanoraceae, Rhizocarpaceae ведущих в семейственном спектре лихенофлоры.
К аридному элементу относится 15 видов (или 5 % флоры).
Таким образом, на основании географического анализа можно охарактеризовать флору как высокогорную с чертами горно-таежной, обогащенную неморальными и аридными видами.
Ареалогический анализ показывает, что большинство видов имеют широкие мультирегиональные ареалы (46,5 % лихенофлоры) и голарктические (38 %) ареалы. Распространение многих видов (11 %) охватывает Евразию и Северную Америку.
Наибольшее число эпигеидов содержится в семействах Cladoniaceae, Stereocaulaceae, Peltigeraceae. Среди них наблюдается значительное преобладание кустистых лишайников (59 % флоры), листоватых – (28 %), накипных (13 % от всего числа видов).
Эпилитные лишайники (136 видов или 47,3 % лихенофлоры) относятся к 45 родам 25 семейств. Только эпилитными видами представлены семейства Acarosporaceae, Porpidiaceae, Rhizocarpaceae, Schaereriaceae, Hymeneliaceae, Fuscideaceae и др. Большая часть эпилитных лишайников относится к монтанному (125 видов) и аркто-альпийскому элементу (29 видов). Эпилиты представлены преимущественно накипными лишайниками – (73 % от числа всех эпилитов) с чешуйчатой, корковой и ареолированной формой слоевища, а также листоватыми и кустистыми (27 %).
В районе исследования отмечено 16 видов эпибриофитов (или 5 % всей лихенофлоры) относящихся к 7 родам и 5 семействам: (Physciaceae, Lobariaceae, Collemataceae, Placynthiaceae).
Наибольшее число видов с кустистым типом слоевища наблюдается среди эпигеидов – 55, а в группе эпилитов – 3. Число видов с листоватым типом слоевища выше всего среди эпилитов – 38, а среди эпигеидов – 28. Листоватые лишайники включают виды с рассеченно- (Melanelia, Xanthoparmelia, Phaeophyscia, Xanthoria, Parmelia) и крупнолопастным ризоидальным (Lobaria, Sticta, Nephroma, Nephromopsis, Asachinea) типами слоевища, а также с вздутолопастным неризоидальным типом слоевища (Hypogymnia), а также умбиликатными формами (Umbilicaria, Lasallia, Dermatocarpon).
Наибольшее число видов с накипным типом слоевища отмечено среди эпилитов – 95, среди которых распространены лишайники с мезофильной – лепрозной (Lepraria, Chrysothrix), зернисто-бородавчатой (Lecanora, Lecidea, Candelariella), плотнокорковой (Verrucaria) и ксерофильной ареолированной (Acarospora, Aspicilia, Rhizocarpon), а также с умбиликатной накипной (Rhizoplaca) жизненными формами. Эпигеиды представлены более мезофильными формами – зернисто-бородавчатой и плотнокорковой (Trapeliopsis, Placynthiella,Baeomyces).
Спектр жизненных форм показывает, что, в целом, в изучаемой флоре преобладают лишайники с накипной формой слоевища 163 видов (или 57 % всей флоры). Видов с кустистой формой слоевища – 58 (или 20 %) и с листоватой – 66 (или 23 %) (рис.4).
Рис. 4. Соотношение различных эколого-субстратных групп в лихенофлоре горных тунд и каменистых россыпей Мезофильные лишайники (или 73 % всей флоры) доминируют во всех эколого-субстратных группах и представлены как кустистыми, так листоватыми и накипными формами.
4.3 Редкие и охраняемые виды лишайников Из 1500 лишайников, отмеченных для территории Восточной Сибири, много редких и видов с локальным распространением, приуроченных к определенному типу сообществ или субстрату. Локализация многих видов в пределах исследованной территории связана с рядом факторов, определяемых деятельностью человека. Высокая чувствительность многих видов к качеству атмосферного воздуха и качеству воды в водоемах приводит к сокращению и разрыву ареалов многих видов семейств Caliciaceae, Collemataceae и др.
Сплошные вырубки леса и частые пожары, охватывающие в Восточной Сибири огромные территории сокращают площади таёжных лесов. В составе лесной флоры Восточной Сибири, как и других районов Сибири и бореальной части Монголии значительно участие реликтовых неморальных лишайников.
Список видов лишайников, включенных в «Красную книгу Иркутской области» насчитывает 50 видов, «Красную книгу Республики Бурятия» – 34, «Красную книгу Усть-Ордынского Бурятского автономного округа» – Республики Саха (Якутия) – 7 видов. Большинство редких видов лишайников произрастает в различных типах леса, что характерно и для других бореальных районов. Наибольшее разнообразие редких и реликтовых видов лишайников отмечено в долинных темнохвойных лесах хребта Хамар-Дабан и предгорьях Восточного Саяна. Распространение и лимитирующие факторы редких видов нуждаются в более детальном изучении. Для включения в список редких и реликтовых лишайников Республики Саха (Якутии) могут в категорию 3(R) могут быть рекомендованы следующие виды: Calicium adaequatum Nyl., C.
pinastri Tibell, Collema dichotomum (With.) Coppins et J. R. Laundon.
На территории Восточной Сибири редкие и реликтовые лишайники охраняются на территории Витимского государственного природного заповедника, Байкальского государственного биосферного заповедника, Байкало-Ленского государственного природного заповедника, Олекминского государственного природного заповедника, Прибайкальского национального парка и других. Местонахождения многих видов лишайников находятся на территориях, используемых для активного туризма. Популяциям таких видов угрожает прокладка дорог, строительство, организация туристических стоянок и баз, вырубка лесов и пожары.
Глава 5. РЕСУРСЫ ЛИШАЙНИКОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 5.1Запасы и характеристика сырья на примере Cetraria Ach. в Восточной Сибири Потребность в растительном сырье в последние годы значительно возросла. Это связано с повышением интереса производителей фармацевтической продукции к лекарственным растениям, содержащим биологически активные вещества и имеющим антиоксидантные, противоопухолевые и иммуностимулирующие свойства.
Одной из задач настоящей работы явилась оценка запасов сырья доминирующих в Прибайкальском регионе лишайников Cetraria islandica и C.
laevigata (Исландского мха) на угодьях, в перспективе пригодных для эксплуатации.
Для проведения оценки запасов сырья в качестве модельного был выбран неподверженный рекреационному воздействию участок площадью два га, расположенный на хр. Хамар-Дабан. Слоевища собирали и сортировали согласно ГОСТ 13727-68, влажность готового сырья не превышала 10 %;
допустимых примесей присутствовало: органических – не более 5 %, минеральных – не более 1 %. Для выявления урожайности были заложены учетных площадок при общем проективном покрытии в 85 – 97 % лишайниковый компонент в фитоценозе площадок составлял от 88 до 100 %.
Количество сырьевой фитомассы оценивали в соответствии с требованиями инструкции по сбору и сушке (ГОСТ 13727-68).
Таблица Характеристика запаса надземной фитомассы высокогорных сообществ юга Восточной Сибири Район Сообщество Доминанты ФЛ/ОФ, г/м Кустарниково- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. amaurocraea, 560,5±80,3/ Хр. Хамар-Дабан, северный мохово- Stereocaulon tomentosum, Flavocetraria cucculata, 830,1±40, кладониевая Empterum nigrum, Phyllodoce caerulea, Polytrichum commune макросклон Мохово-дриадово- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. mitis, Cetraria 159,3±77,0/ лишайниковая islandica, Flavocetraria cucculata, Dryas oxydonta 350,1±78, Алекториево- Cladonia stellaris, C. rangiferina, Cetraria islandica, 860,5±80,3/ цетрариевая Flavocetraria cucculata, Alectoria ochroleuca, 730,1±45, Thamnolia vermicularis Лишайниково- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. amaurocraea, 160,5±15,9/ рододендроновая Cetraria islandica, Flavocetraria cucculata, 330,1±29, Rhododendron aureum, Ledum palustre Кустарниково- Cladonia stellaris, C. mitis, C. amaurocraea, 449,5±50,9/ мохово- Stereocaulon sp., Flavocetraria cucculata, 490,7±62, Хр. Восточный Саян, Китойские гольцы кладониевая Polytrichum commune, Pleurozium schreberi, Betula rotundifolia Мохово-дриадово- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. mitis, 960,5±20,2/ кладониевая Dryas oxydonta 1330±20, Злаково-мохово- Cladonia stellaris, C. mitis, Cetraria islandica, Carex 187,3±35,0/ кладониевая stenocarpa, Festuca spagnicola, Bergenia crassifolia, 430,6±72, Lycopodium clavatum Исландско- Cladonia stellaris, C. mitis, Cetraria islandica, 930,5±10,2/ цетрариевые Flavocetraria nivalis, F. cucculata, Carex 105±40, ledeburiana Кустарниково- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. amaurocraea, 960,5±20,2/ мохово- Cetraria islandica, Flavocetraria cucculata, 1040±20, кладониевая Rhododendron aureum, Ledum palustre Хр. Кодар Мохово-дриадово- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. mitis, Cetraria 610,5±90,6/ кладониевая islandica, C. laevigata, Flavocetraria cucculata, 824,1±30, Dryas oxydonta Алекториево- Cladonia stellaris, C. rangiferina, Cetraria islandica, 961,0±10,1/ дриадовая Flavocetraria cucculata, Alectoria ochroleuca, 1040±50, Thamnolia vermicularis, Stereocaulon tomentosum, Dryas oxydonta Лишайниково- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. amaurocraea, 260,6±14,2/ рододендроновая Cetraria islandica, C. laevigata, Flavocetraria 430±63, Хр. Делюн Уранский cucculata, Rhododendron aureum, Ledum palustre, Stereocaulon tomentosum Ерниково-мохово- Cladonia stellaris, C. rangiferina, C. amaurocraea, 560,5±20,2/ кладониевая Cetraria islandica, C. laevigata, Flavocetraria 730±50, cucculata, Stereocaulon tomentosum, Betula rotundifolia Примечание. ФЛ - фитомасса лишайников;
ОФ - общая фитомасса.
Согласно полученным данным, в кустарничково-лишайниковой тундре с га смешанных зарослей сбор составил 0.431 т (43.1 г/м2) лишайникового сырья.
Аналогичные данные были получены при проведении оценки запасов лишайникового сырья на хр. Кодар, которые составили 0.436 т на га (43.6 г/м2), Восточном Саяне 0.611 т на га (61,14 г/м2). Кроме этого были проведены исследования различных сообществ с участием лишайников и определена их роль в сложении общей фитомассы (табл. 1, рис.5).Для определения периода восстановления потенциально эксплуатируемых смешанных зарослей Cetraria islandica и C. laevigata летом 2004 года на хр. Хамар-Дабан на пробной площади были заложены 4 серии по 25 учетных площадок площадью 1м2, а также выделены контрольные площадки. При срезке изымалось 75 % высоты побегов. Полученные результаты были обработаны с использованием параметрического t-критерия Стьюдента.
Показатели проективного покрытия, средней высоты побегов и урожайности надземной фитомассы смешанной заросли C. islandica и C.
laevigata на контрольных площадках в начале опыта (2004 г.) и по настоящее время достоверно не отличались, что подтверждает незначительную погодичную изменчивость лишайниковых ценопопуляций.
Запасы фитомассы по фракциям ц/га мортмасса кустарники кустарнички травы 30 мхи лишайники ан ий ян ар к аб Са од нс р-Д.К. ра.В Хр ма -У Хр н Ха ю ел.
Хр.Д Хр Рис. 5. Запасы фитомассы Исландско-цетрариевых тундр Таким образом, эксплуатация лишайниковых угодий должна производиться с учетом мониторинга состояния популяции и оценки ежегодного прироста лишайников. Необходимо иметь в виду, что лишайники растут крайне медленно: в среднем линейный годовой прирост составляет около 10 %, таков же и прирост фитомассы. Проведенные экспериментальные исследования эксплуатации смешанных зарослей показали, что в условиях Восточной Сибири полного восстановления зарослей при сборе 75 % побегов не происходит даже при заготовке сырья через 3 года. За этот срок достоверно не восстанавливаются проективное покрытие видов, высота побегов и урожайность надземной фитомассы. Учитывая выявленные факты, можно предположить, что восстановление ценопопуляции C. islandica и C. laevigata произойдет не ранее чем через 10-15 лет без учета зарастания эксплуатируемых площадей мхами и высшими растениями. Такой интервал между заготовками обеспечит максимальный выход сырья с единицы площади без деградации зарослей.
5.2 Химический состав лишайников р. Cetraria Ach.
Для проведения химического анализа талломов Cetraria islandica и C.
laevigata были отобраны усредненные образцы с типичных местообитаний различных регионов РФ.
Полученные экспериментальные данные показывают значительные колебания в содержании азота и как следствие сырого протеина (от 4,59 до 12, г/100г) в исследованных образцах. Во всех образцах наблюдается отсутствие цистина, что возможно является либо видовым признаком, либо его содержание настолько мало, что находится вне зоны обнаружения. Суммарное количество аминокислот колеблется от 2,952 г/100 г с.в. Cetraria laevigata (Забайкальский край) до 1,042 г/100 г с.в. (Магаданская область) (рис.6).
Рис.6. Содержание аминокислот в лишайниках р. Cetraria разных регионов России и Восточной Сибири Витамины представлены в основном аскорбиновой кислотой, содержание которой – 4,2-12,2 г/100 г с.в. Наибольшее количество обнаружено в образцах, собранных на территории Читинской и Магаданской областей.
Существуют довольно немногочисленные и разрозненные сведения о содержании тех или иных элементов в составе лишайников р. Cetraria.
Установлено, что накопление и соответственно содержание большинства микроэлементов в лишайниках выше, чем у папоротников, хвойных, кустарников и трав. Было установлено, что все изученные образцы отличаются довольно высоким содержанием калия и кальция (рис. 7).
Na Mg Al Si Fe Na Mg Al Si Fe Элементы, м кг/г Элементы, мкг/г а б 300 100 0 № обр. 2 3 4 5 7 9 10 № обр. 1 6 8 11 12 13 Рис. 7. Содержание Na, Mg, Al, Si, Fe в талломах C. islandica (а) и C.
laevigata (б), ppm 6000 K Ca K Ca а б Элементы, мкг/г Элементы, мкг/г 5000 4000 0 № обр. 1 6 8 11 12 13 № обр. 2 3 4 5 7 9 Рис. 8. Содержание К и Са в талломах C. islandica (а) и C. laevigata (б), ppm Рис. 9. Содержание Zn, Sr, Cd, Ba, Pb в талломах C. islandica (а) и C. laevigata (б), ppm Образцы лишайника C. laevigata, собранные на территории Забайкальского края отличаются самым высоким содержанием следующих элементов: Mg, P, S, Cl, K, Mn и некоторых других. Самое низкое содержание K, Ca, S и Cl наблюдается в образце лишайника C. islаndica, собранного в Республике Карелия (рис. 7, 8, 9). Критерием оценки предельно допустимых концентраций (ПДК) токсичных элементов, содержащихся в исследованных образцах C.
islandica и C. laevigata являлись показатели безопасности согласно ТУ 9377 002-26037302-07 «Биологически активная добавка к пище «Цетрария исландская».Выявлено, что содержание токсичных элементов в исследованных образцах лишайников р. Cetraria из различных регионов России не превышает предельно допустимых концентраций.
5.3 Разработка хлебобулочных изделий с использованием лишайников Влияние лишайников Cetraria islandica и C. laevigata на качество хлеба оценивалось путем проведения лабораторных выпечек с добавлением от 1 до % к массе муки (рис.10). Пшеничное тесто готовилось опарным и безопарным способами, ржано-пшеничное и ржаное тесто – ускоренным способом, с применением подкислителя для ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба.
Было установлено, что степень влияния лишайников C. islandica и C. laevigata на качество хлебобулочных изделий зависит от вида муки, количества внесенной добавки и технологии.
При приготовлении хлебобулочных изделий из пшеничной муки безопарным способом лучшие органолептические показатели качества были получены при внесении добавки в количестве 1 % к массе муки. Увеличение дозировки до 3 % ведет к нежелательному потемнению мякиша хлеба, который становится более плотным и плохо разрыхленным. Органолептическая оценка образцов с внесением 1 % C. islandica и C. laevigata составила 22,7 балла по – балльной шкале, что соответствует хлебу хорошего качества.
В ржано-пшеничном хлебе мякиш приобретает более равномерную пористость, цвет мякиша не изменяется, что позволяет получить продукт с высокими органолептическими и физико-химическими показателями.
Удельный объем у образца с C. islandica увеличивался на 1,2;
3,7 и 9,8 %, у образца C. laevigata – на 1,8;
7,3 и 14,6 % соответственно по сравнению с контролем. Лучшую органолептическую оценку показали образцы с внесением 2 % C. islandica и C. laevigata, которая составила 26,9 балла по 30 – балльной шкале, что соответствует хлебу отличного качества.
Результаты исследования ржаного хлеба с добавкой C. islandica и C.
laevigata практически не показали изменения физико-химических показателей качества изделий по сравнению с контрольными образцами. Исключением является показатель кислотности, который увеличивается у образцов с C.
islandica до 8,7 град., у образцов с C. laevigata – до 8,8 град. Лучшую органолептическую оценку показали образцы с внесением 2 и 3 % C. islandica и C. laevigata, которая составила 27,7 балла, что также соответствует хлебу отличного качества.
Исследования показали изменение кислотности всех видов хлебобулочных изделий с добавлением C. islandica и C. laevigata в зависимости от выбранных способов приготовления теста, что связано с ускорением процесса созревания теста в присутствии C. islandica и C. laevigata за счет содержания лишайниковых и аскорбиновой кислот.
Проведенные исследования показывают, что наилучшими показателями качества отличались образцы хлеба, приготовленные из смеси ржаной и пшеничной муки и ржаной муки, при внесении C. islandica и C. laevigata в количестве 2 % к ржано-пшеничному и 2-3 % к ржаному хлебу.
На основании проведенных исследований разработана технологическая схема приготовления хлеба «Исландский» и «Исландский особый» и проект технических условий (ТУ, ТИ, РЦ 9110 – 001 – 02068249 – 09). (рис. 12).
Способ производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый» прошел производственные испытания на базе производства ООО «Профессионал торг» (акт производственных испытаний от 25.05.2009 г.). По результатам исследования был получен патент РФ № 2362304 «Способ производства хлеба профилактической направленности, композиция для производства хлеба профилактической направленности из пшеничной муки и композиция для производства хлеба профилактической направленности из смеси ржаной и пшеничной муки».
Рис. 10. Технологическая схема приготовления хлеба «Исландский» и «Исландский особый» 5.4 Разработка сахарных кондитерских изделий с использованием лишайников Мармелад фруктово-желейный был приготовлен по ГОСТ 6442-89. Для сравнения использовали контрольный образец из яблочного пюре и пектина в качестве студнеобразователя (рис.11). Затем была проведена оценка качества образцов с различными дозировками смеси лихенина и пектина по основным органолептическим и физико-химическим показателям согласно методикам, принятым в отрасли (табл.2).
Рис. 11. Технологическая схема приготовления мармелада «Исландский».
Таблица Физико-химические показатели качества мармелада по ГОСТ 6442- Наименование показателя Соотношение лихенина и пектина, % Контроль По ГОСТ 40:60 50:50 60:40 70:30 80:20 Влажность, %, 15-26 20 28,1 22,8 20,3 16,2 15,8 не более Массовая доля РВ*, %, не 28 15,4 7,9 8,9 8,6 7,8 6,8 5, более Кислотность, град. 6-22 6,4 23,7 16,1 12,4 8,1 6,4 4, Время студнеобразования, 25-30 25 35 35 40 30 35 мин.
Проведенные исследования показали, что лихенин, полисахарид, полученный из Cеtraria islandica имеет слабые студнеобразующие способности и его рекомендуется использовать в заданных пропорциях с другими студнеобразователями. C увеличением дозы лихенина происходит уменьшение влажности, что сокращает время студнеобразования мармелада и хорошо отражается на качестве – поверхность сухая, прочный студень. Изделие хорошо держит свою форму. Было установлено, что образцы с лихенином и пектином (70:30 и 60:40 соответственно) по органолептическим показателям качества соответствуют контрольному образцу.
Глава 6. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ 6.1 Лишайники производных лесов Уничтожение коренных темнохвойных лесов пожарами и вырубками способствовало развитию лесов устойчиво-производных серий. Большие плошади заняты осиново-берёзовыми орляково-разнотравными, берёзовыми разнотравно-злаковыми и кустарничково-зеленомошными, а также лиственнично-сосновыми чернично-зеленомошными лесами. Состав таких лесов зависит от степени и срока антропогенной нарушенности коренных сообществ.
При значительном обилии эпифитных лишайников в березовых лесах, разнообразие их незначительно и представлено обычными широко распространенными бореальными видами Bryoria furcellata (Fr.) Brodo et D.
Hawskw., B. nadvornikiana (Gyeln) Brodo et D. Hawskw., Evernia mesomorpha Nyl., Hypogymnia physodes (L.) Nyl., H. bitteri (Lynge) Ahti, Parmelia sulcata Taylor, Usnea subfloridana Stirt., Lepthorhaphis epidermidis (Ach.) Th. Fr., Mycomicrothelia wallrothii (Hepp.) D. Hawksw., Melanohalea olivacea (L.) O.
Blanco et al. и др. Более разнообразен комплекс эпифитных лишайников в смешанных осиново-березовых лесах. На осине встречаются виды входящие в эпифитные комплексы ивы и тополя: Collema subnigrescens Degel., Leptogium saturninum (Dicks.) Nyl., L. burnetie C.W.Dodge, Lecanora cateilia (Ach.) A.
Massal., Peltigera collina (Ach.) Schrader, Physcia tenella (Scop.) DC и др.
6.2 Лишайники вырубок Находящиеся на территории Восточной Сибири крупные лесопромышленные комплексы способствуют катастрофическому сокращению площадей кедровых и лиственнично-кедровых лесов. Как следствие, на этих территориях изменяется микроклимат и гидрологический режим почв.
Большинство эпифитов могут существовать лишь в условиях достаточного затенения и повышенной влажности воздуха. Они полностью выпадают из флористических комплексов при смене коренных лесов вторичными – смешанными сосновыми и березово-осиновыми. Из состава эпифитов исчезают виды Bacidia, Arthonia, Pertusaria, Ramalina и др. Во вторичных лесах они заменяются на Usnea subfloridana, Evernia mesomorpha, Parmelia sulcata, Hypogymnia physodes, Lecanora symmicta, виды Parmeliopsis и др. Очень редко на вырубках можно встретить лишайники рода Nephroma, совсем не встречаются виды Leptogium и Collema.
Для изучения восстановления напочвенного покрова на сплошных вырубках в лесах в качестве модельного был выбран участок сосново-кедрово стланникового леса в долине р. Олекма (республика Саха (Якутия). (рис. 12).
Количество видов, шт сосудистые растения и мхи лишайники контроль вырубка повторная вырубка Рис.12. Изменение видового богатства напочвенного яруса на вырубке В результате проведенного исследования было выявлено, что восстановление напочвенного покрова после сплошной рубки на 2011 г.
произошло за счет видов лишайников характерных для промежуточных стадий:
Baeomyces carneus, Dibaeis baeomyces и Trapeliopsis granulosa, а также Arctous erythrocarpa (Small) M. Ivanova, Chamaenerion angustifolium (L.) Scop., Calamagrostis obtusata Trin, Сarex spp., злаков и зеленых мхов. В целом, видовой состав лишайников здесь довольно беден (9 видов) и представлен, небольшим числом трубчатых и шиловидных видов Cladonia. Таким образом, повышенная рекреационная нагрузка в лесах способствуют деградации напочвенного покрова, особенно это становиться актуальным в условиях мерзлотных грунтов.
Восстановление напочвенного мохово-лишайникового и лишайникового покровов в таких условиях требует значительного времени и происходит только на бедных супесчаных и песчаных почвах.
6.3 Лишайники гарей Для изучения восстановления напочвенного покрова в сосновых лесах после пожаров в качестве модельного был выбран участок соснового беломошного леса в Тайшетском районе Иркутской области.
Зарастание гарей лишайниками в изучаемом районе идет довольно медленно, даже на старых, 30-40-летних гарях, лишайники отмечены в основном на колоднике и очень редко с небольшим проективным покрытием в покрове (10-15 %). Они представлены видами родов Peltigera (P. didactyla (With.) J. R. Loundon, P. leucophlebia (Nyl.) Gyeln. и др.), Baeomyces, Cladonia (C. coccifera (L.) Willd., C. cornuta (L.) Hoffm., C. crispata (Ach.) Flotow, C.
deformis (L.) Hoffm., C. fimbriata (L.) Fr., C. stellaris (Opiz) Pouzar et Vezda и др.
(рис.13).
сосудистые Количество видов, шт растения и мхи лишайники До 3 лет Более 5-10 30-40 60- Стадии сукцессии, лет Рис.13. Изменение видового богатства на гарях К возрасту 60-70 лет восстановление проективного покрытия лишайниками составляет не более 30 %. Видовой состав довольно беден (10- видов) и представлен, преимущественно: C. arbuscula ssp. mitis (Sandst.) Ruoss., C. rangiferina (L.) Weber. et Wigg., Peltigera malacea (Ach.) Funck., P.
leucophlebia и небольшим числом трубчатых и шиловидных видов Cladonia (C.
coccifera, C. botrites (Hagen.) Willd., C. phyllophora Hoffm., C. cornuta, C. gracilis (L.) Willd.). Примерно к 100 летнему возрасту наблюдается полная стабилизация видового состава как мохово-лишайникового (Cladonia arbuscula ssp. mitis (Sandst.) Ruoss., C. rangiferina (L.) Weber. et Wigg., C. stellaris (Opiz) Pouzar et Vezda.) так и травяно-кустарничкового ярусов.
Таблица Сходство видового состава на гарях по коэффициенту Жаккара Возраст гари, лет Более 5-10 30-40 60- До 3 лет 0,28 0,30 0,25 0, 5-10 - 0,35 0,41 0, 30-40 - - 0,65 0, 60-70 - - - 0, Пожары и масштабные рубки коренных лесов приводят к изменению флористического состава, таксономической структуры бореальных лихеносинузий, вызывают общее обеднение флористических комплексов в нарушенных экотопах во многих регионах России (Истомина, 1989;
1993;
Смирнов, Буркова, 1969;
Новикова, 2000 и др.). Сравнивая описанные выше наблюдения с данными по восстановительной динамике в Западной Сибири и Европейской России (Горшков, 1995;
Горшков, Ставрова, 2002;
Новикова, 2000;
Магомедова, 1994, 2000 и др.), можно предположить, что восстановление лишайникового покрова в лесах северной части Тайшетского р-на относится ко второй стадии (табл. 3). Для нее характерно доминирование Cladonia arbuscula ssp. mitis и C. rangiferina. Видовая насыщенность лихеносинузий этой стадии достигает максимума (Дударева, Вершинина, 2005). Анализ степени сходства и различия видового состава показал наименьшее сходство между гарями ранней и более поздней сукцессии, что говорит о присутствии специфического пирогенного комплекса видов. Наибольшее сходство имеют комплексы видов более поздних стадий восстановления и коренных сообществ.
6.4 Лишайники урбанизированных территорий Иркутской городской агломерации Иркутская городская агломерация включает крупные промышленные и административные центры юга Восточной Сибири – гг. Иркутск, Ангарск, Шелехов и Усолье-Сибирское, суммарное население которых превышает 1. млн. чел. Антропогенный прессинг исследуемой территории имеет временные рамки от 300 лет (Иркутск, Усолье-Сибирское) до 50 (Ангарск и Шелехов).
Лихенофлора агломерации вполне сформирована и включает виды, способные адаптироваться к сложившимся условиям. Всего был выявлен 61 вид эпифитных лишайников из 32 родов, что в численном отношении составляет примерно половину от общего числа эпифитных видов в регионе.
Наибольшим видовым разнообразием эпифитных лишайников отличается город Ангарск – 48 видов, в Иркутске выявлено 44 вида, в Шелехове – 43 и в Усолье-Сибирском – 28 видов. Скорее всего, среднее число видов эпифитных лишайников в городах агломерации приближается к 50, а эпифитная лихенофлора г. Усолье-Сибирска недовыявлена. Среди всех обнаруженных эпифитных лишайников – 20 видов произрастают во всех обследованных городских поселениях и являются наиболее устойчивыми к действию поллютантов, что подтверждает их участие в сложении городских лихенофлор Сибири и Европы (Баумгентнер, 2011;
Романова, 2010;
Страховенко, 2005 и др.).
Среди всех обследованных древесных пород наибольшее число видов эпифитных лишайников выявлено на березе – 37, на тополе – 25, иве – 16, на прочих существенно меньше: на сосне – 12, рябине и черемухе – по 9, клене – 6, на осине и лиственнице – по 5 соответственно. Видовое разнообразие эпифитных лишайников на березе и тополе, по-видимому, объясняется их широким распространением в городских посадках.
Анализ жизненных форм обнаруженных эпифитных лишайников демонстрирует типичные для урбанофлор закономерности: кустистых видов – 4 (они наиболее чувствительны к загрязнению), листоватых – 22, накипных – видов.
Процедура ранжирования видов по степени чувствительности к загрязнению заключается в распределении выявленного множества видов на то или иное число классов, различающихся реакциями на загрязнение. На основе исследованного материала, мы предлагаем выделять три класса чувствительности (табл.4).
Таблица Ранжирование видов по степени чувствительности к загрязнению 1 класс 2 класс 3 класс Bryoria furcellata Candelaria concolor Amandinea punctata Evernia mesomorpha Vulpicida pinastri Buellia disciformis E. esorediosa Physcia adscendens Melanelia olivace Usnea subfloridana P. stellaris Hypocenomyce scalaris P. aipolia Parmelia sulcata Xanthoria candelaria Physcia vitti X. fallax Rinodina archae Hypogymnia physodes Scoliciosporum chlorococcum Полученные данные показывают возможность использования относительно богатой эпифитной лихенофлоры Иркутской агломерации в целях мониторинга экологической обстановки.
6.5 Лишайники в экологическом мониторинге урбанизированных территорий Высокая чувствительность лишайников к качеству атмосферного воздуха позволяет использовать их в качестве биоиндикаторов загрязнения окружающей среды. Изменения лишайниковых сообществ под влиянием атмосферного загрязнения проявляются в виде обеднения видового состава синузий, изменение спектра жизненных форм (уменьшение доли кустистых и, в меньшей степени, листоватых лишайников), сокращение числа напочвенных видов и увеличение доли эпифитов, мультизональных и нитрофильных токсикотолерантных видов.
Исследования проводились на территории г. Усолье-Сибирское (Иркутская область). Город отличается стабильно высоким уровнем загрязнения воздушного бассейна. В его атмосфере отмечается повышенное содержание бенз(а)пирена, формальдегида, диоксида азота и взвешенных веществ. При биоиндикационной оценке состояния атмосферного воздуха г. Усолье Сибирского были обследованы насаждения центральной его части и территории лесопарковой зоны, примыкающей к городу. В результате исследования было выявлено, что плотности популяций эпифитных лишайников на исследованных площадях г. Усолье-Сибирское и его окрестностей значительно различаются. Наибольшее видовое разнообразие лишайников в черте города были отмечено на территории парка (точка 5).
Показатель G составляет 24,5 %, что соответствует напряженной степени экологического неблагополучия (рис. 16). В черте города только на этой территории отмечены Evernia esorediosa, E. mesomorpha и Usnea subfloridana.
На буферных территориях (2) показатель жизненности лишайников-эпифитов не превышает 0,14. Среднее значение G составляет 45,75 %, что соответствует кризисной степени экологического неблагополучия.
На территории Нижнего парка (3), находящегося в центре города, показатель G характеризует состояние среды как критическое (29,1 %);
деревья ослаблены. Здесь же отмечено и значительное количество и наибольшее разнообразие пород деревьев (клен ясенелистный, тополь, ясень, береза, сосна, вяз мелколистный и др.), подходящих для обитания лишайников, что при снижении антропогенного воздействия должно будет способствовать развитию лишайниковых сообществ.
Усредненное значение показателя G для территории г. Усолье-Сибирское составляет 26,14 %, что соответствует критической степени экологического неблагополучия территории.
Рис. 14. Значения показателя G в разных точках исследуемой территории Биоиндикационная оценка чистоты атмосферного воздуха промышленного города на примере г. Усолье-Сибирское с использованием лишайников эпифитов в Прибайкалье была проведена впервые. Результаты исследования могут стать основой для выявления зон влияния промышленных объектов и начальным этапом для проведения последующих долговременных мониторинговых исследований (рис.14).
Для проведения дальнейших исследований в качестве тест-объектов были выбраны и использованы толерантные к атмосферному загрязнению эврисубстратные и широко распространенные в регионе (в том числе в населенных пунктах) виды Parmelia sulcata Tayl. (сем. Parmeliaceae) и Physcia vitii Ndv. (сем. Physciaceae) (3 класс чувствительности) (рис. 15).
Наивысшие показатели зольности и макроэлементного состава характерны для образцов, собранных в центре города. Большинство элементов группы А превышает значения, полученные с фоновой территории, в среднем в 1,5-2, раза. Содержание же Mg и Al в лишайниках более чем в 4-5 раз превышает значения, полученные нами ранее для лишайников природных местообитаний Байкальской Сибири и других регионов Российской Федерации. Поллютантами со значительными концентрациями являются: Ca, Al, Si, S, P, Zn, Mn, Cl (862, и 820, 83 и 73,5, 77 и 60,5 ppm соответственно).
Parmelia sulcata Physcia tribacia 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Mg Al Si K Ca Fe Mg Al Si K Ca Fe 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Cr Co Cu As Rb Cr Co Cu As Rb 1400 400 0 Na P S Cl Na P S Cl 20 0 Zn Pb Mn Sr Zn Pb Mn Sr 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,2 0, 0 U Cd Hg U Cd Hg Рис. 15. Содержание некоторых поллютантов (ppm) в талломах эпифитных лишайников Их содержание в черте города и пригороде значительно превышает данные, полученные на контрольной (фоновой) территории: для Са разница составляет более чем 2 раза (7925 и 3275 ppm соответственно), Al более чем 5 раз (7000 и 1311 ppm), Si, S и Р более чем 2 раза (2667 и 1132, 885 и 420, 2023,5 и 1076,5 ppm соответственно). Превышение зафиксировано и для ряда других элементов – Cl, Mn, Zn. Так, среднее содержание Mn в талломах (78,25 ppm) превышает показатели, полученные для Прибайкалья, Республики Карелия (18-58 ppm и фоновых арктических районов (47,7 ppm), однако ниже, чем на Алтае и в Новосибирской области (114-158 ppm). Содержание же цинка (среднее значение 76,65 ppm) в 2-2,5 раза превышает данные, полученные для вышеназванных территорий.
Содержание в талломах лишайников некоторых металлов (классов А, Б), промежуточных элементов и неметаллов значительно превышает значения, полученные для ряда фоновых территорий регионов северного полушария. Так, среднее количество Ni (9,53 ppm), превышает значения на указанных территориях в 4-18 раз, Сu (14,474 ppm) – в 1,7-14 раз, приближаясь к величинам, полученным вблизи никелевого производства, Ni – в 3-12 раз, Cd – в 1,5-25 раз, Hg – в 1,5- раз.
Исследования морфологических изменений у лишайников городских территорий выявили, снижение репродуктивного потенциала. У многих образцов импактной зоны (74%) отмечены некротические поражения талломов, площадь которых может достигать 50% слоевища. Исследование микрорельефа поверхности и ее локальных свойств слоевищ Hypogymnia physodes, проведенное с использованием сканирующего зондового микроскопа СЗМ Solver P47 показало, что увеличение степени атмосферного загрязнения приводит к уменьшению размеров талломов и усложнению микрорельефа поверхности.
ВЫВОДЫ 1. Разнообразие природно-территориальных комплексов юга Восточной Сибири способствовали дифференциации лишайниковых сообществ.
Лихенофлора лесов наиболее богата и разнообразна, особенно в закрытых долинах рек, где развиваются влажные пихтовые леса, имеются каменистые субстраты – скалы и каменные россыпи.
2. Биоресурсы лишайников юга Восточной Сибири представлены преимущественно бореальными видам (249 видов или 87 % флоры). Лишайники неморального, аркто-альпийского и монтанного элементов придают лихенофлоре черты, характерные для горных регионов. Ареалогический анализ показывает, что большинство видов имеют широкие мультирегиональные ареалы (46,5 % лихенофлоры) и голарктические (38 %) ареалы. Высокие ранговые места родов Peltigera, Bryoria, Chaenothecopsis, Usnea позволяют судить о локальных лихенофлорах Восточного Присаянья и Южной Якутии как таёжных.
3. Рациональное использование биологических ресурсов лишайников юга Восточной Сибири требует разработки и совершенствования комплекса специальных теоретических подходов, проведения экспериментальных и технологических мероприятий. Исследования, проведенные в различных сообществах с участием лишайников свидетельствуют о неравномерной продуктивности сообществ. Большая вариабельность фитомассы и проективного покрытия связаны с условиями увлажнения, структурой подстилающих грунтов, крутизной склонов. Величина запаса надземной фитомассы лишайниковых тундровых сообществ изменяется от 82,3 до 1350, г/м воздушно-сухого веса и зависит от жизненных форм доминирующих и содоминирующих видов, а также от степени увлажнения 4. Исследование химического состава, проведенное на сертифицированном оборудовании, с использованием современных методов показали, что Исландский мох содержит ряд важных для человека элементов, протеин, содержание которого больше чем в большинстве овощей и некоторых грибах, а также незаменимые аминокислоты, витамины и биологически активные полисахариды. На основании данных о химическом составе лишайников, разработаны технологические схемы производства хлебобулочных изделий. Характеристики полученного ржано пшеничного хлеба свидетельствуют, что при внесении добавки из порошка Исландского мха наблюдается стабильное улучшение технологических показателей. Образцы хлеба, приготовленные из смеси ржаной и пшеничной муки, при внесении Исландского мха в количестве 2% отличались наилучшими органолептическими и физико-химическими показателями.
5. В результате проведенного исследования была разработана технология и предложено нетрадиционное использование лихенина в производстве фруктово желейного мармелада. Показано, что лихенан, полученный из Исландского мха имеет слабые студнеобразующие способности и его рекомендуется использовать в заданных пропорциях с другими студнеобразователями. Оптимальным соотношением лихенина и пектина для приготовления мармелада можно считать образец 70:30 с физико-химическими показателями качества – влажностью (16,2%), кислотностью, (8,1 град), массовой долей редуцирующих веществ (7,8%), а также временем студнеобразования (30 мин). Изделия имеют плотный студень, с ровной сухой поверхностью, однородной консистенцией, что соответствует требованиям ГОСТ.
6. На Иркутской-Черемховской равнине разнообразие лишайников весьма незначительно, что объясняется помимо однообразных природных условий, еще и высокой антропогенной нарушенностью естественных экотопов – отсутствием нетронутых первичных лесов. Влияние антропогенных факторов (в первую очередь, пожаров), а также масштабных рубок коренных лесов ведет к перестройке флористического состава, вызывает общее обеднение флористических комплексов в нарушенных экотопах и изменение их таксономической структуры. На урбанизированных территориях, наблюдается обеднение видового разнообразия лишайников и заселение токсикотолерантных нитрофильных видов.
7. На основании данных биомониторинга атмосферного воздуха на территории Иркутской агломерации отмечено значительное превышение содержание в талломах лишайников некоторых металлов (классов А, Б), промежуточных элементов и неметаллов, по сравнению с данными полученными для ряда фоновых территорий регионов северного полушария. В результате исследования отмечено, что в условиях урбанизированных территорий снижается общее проективное покрытие эпифитных лишайников, уменьшаются размеры талломов, отмечается потемнение окраски верхнего корового слоя. В условиях антропогенного стресса у лишайников наблюдается повышенное соредиобразование в буферной зоне и снижение репродуктивной способности в импактной.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 1. Для получения высокой продуктивности лишайниковых угодий рекомендуется эксплуатация с учетом мониторинга состояния популяции и оценки ежегодного прироста лишайников. Известно, что при срезке 35 % высоты побегов ягельных лишайников р. Cladina (Nyl.) Nyl. прирост повышается в 1,5-2 раза (Полежаев, 2005). Для ягельных лишайников характерно также вегетативное размножение участками слоевища, которые вследствие механических повреждений могут разноситься ветром на значительные расстояния. В связи с этой особенностью лишайников известен способ культивирования, который состоит в рассеивании по использованному участку небольших кусочков талломов. Это позволяет сократить период восстановления угодий в 2,5-3 раза (Александрова, 1940). Эта же особенность характерна и для р. Cetraria. Проведенные экспериментальные исследования эксплуатации смешанных зарослей показали, что в условиях юга Восточной Сибири полного восстановления при сборе 75 % побегов не происходит. Таким образом, рекомендуемый интервал 10 - 15 лет между заготовками и сбор не более 30 % побегов обеспечит максимальный выход сырья с единицы площади без деградации зарослей. Предложенная система практических рекомендаций может служить основой для определения эксплуатационного запаса сырья Юга Восточной Сибири.
2. Результаты работы положены в основу технологической документации по производству экологически безопасных продуктов с использованием лишайников. Разработана нормативно-техническая документация и зарегистрирована технология получения порошка Исландского мха 26.7 29.1/КТ (ноу-хау) 73 «Способ производства порошка Исландского мха».
Разработан способ производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый».
На основании полученных данных был разработан проект технических условий (ТУ, ТИ, РЦ 9110 – 001 – 02068249 – 09). На основании традиционной технологии мармелада желейного был разработан проект нормативно технической документации мармелада желейного «Исландский» с частичной заменой пектина лихенаном, полученным из Исландского мха. Положительные результаты производственных испытаний новых продуктов на базе производства ООО «Профессионал торг» (акт производственных испытаний от 25.05.2009 г.), позволяют рекомендовать их для широкого использования в пищевых производствах.