Porosty

Artykuł Ani Woźniak uczennicy LO w Zawadzkiem

Już od XIX stulecia zachodzą w atmosferze ziemskiej niepokojące zmiany, jednak nie dotyczą one wyłącznie atmosfery, ale również całej biosfery. Niekorzystne zmiany zostały wywołane nagłym rozwojem przemysłu hutniczego, wydobywczego, energetycznego oraz transportu. Wykorzystywanie w przemyśle i transporcie na ogólnoświatową skalę paliw kopalnych (węgla, ropy naftowej) i ich przeróbka doprowadziły do znacznego zanieczyszczenia powietrza. Właściwie główną przyczyną jest emisja gazów i pyłów (m.in. tlenków siarki, azotu, węgla i wielu innych związków) pochodzących z hut, elektrowni, kopalni czy z rosnącej liczby samochodów do atmosfery. Najpoważniejszym skutkiem tego zjawiska jest powolne wymieranie niektórych gatunków roślin i zwierząt, ocieplanie klimatu i dziura ozonowa - to oczywiście niekorzystnie oddziałuje również na człowieka.. 

Wśród wymierających organizmów roślinnych i zwierzęcych znajdują się takie, które nie tolerująwystępujących w nadmiernych ilościach jakiś związków, ale potrafią przeżyć kiedy ich stężenie w powietrzu nie jest za wysokie. Te organizmy są swoistymi wskaźnikami czystości powietrza[1]. 

Do stenobiontów zaliczamy porosty (łac. Lichenes), które mają niezwykle ciekawą budowę wewnętrzną. Są to organizmy zbudowane z dwóch organizmów - GRZYBA i GLONU. Wzajemny stosunek obu komponentów określa się jako symbiozę mutualistyczną. Tak więc grzyb pobiera od glonu węglowodany, które zostały wyprodukowane w procesie fotosyntezy. Natomiast glon oddzielony od otoczenia plechą grzyba pobiera od niego wodę wraz z solami mineralnymi. Tak więc ciało porostów tworzy plechę - są zaliczane więc do plechowców.

POROST[2]

= 

GLON + GRZYB

Warstwa wewnętrzna:Warstwa zewnętrzna:

?glon tworzy warstwę samożywną,w. cudzożywna, pełni rolę 

wytwarza asymilaty;ochronną, usztywniającą i

?są to najczęściej sinice lubutrzymującą (dzięki

zielenicechwytnikom), pobiera wodę

wraz z solami mineralnymi; 

najczęściej podstawczaki lub 

workowce

Niezwykłe właściwości tych drobnych organizmów plechowatych odkryto już w XIX stuleciu. To porosty jako pierwsze zwróciły uwagę biologów na fakt, że rośliny mogą być wskaźnikami niekorzystnych zmian zachodzących w atmosferze w okręgach przemysłowych. Tak więc jeszcze w przeciągu tego wieku rozpoczęto badania naukowe nad zastosowaniem praktycznym odnotowanej wcześniej właściwości. W 1866 roku jeden z twórców lichenologii (nauki o porostach) - Nylander stwierdził, iż zanik tych organizmów w Parku Luksemburskim w Paryżu może być spowodowany przez gazy przemysłowe. Mniej więcej w tym samym okresie prowadzono szereg innych badań dotyczących życia porostów. Stworzono również podstawowe pojęcia z dziedziny lichenologii. Przyczynił się do tego R. Sernander, który wprowadził pojęcie pustyni porostowej, strefy walki i strefy normalnego wzrostu. Jednak początkowy entuzjazm szybko ochłonął, a fakt destrukcji plech porostowych pod wpływem gazów przemysłowych opowiadano jako ciekawostkę. 

Prowadzący te pionierskie badania nie zdawali sobie tak do końca sprawy nad doniosłością wyników tych doświadczeń. Nie przypuszczali również, że staną się twórcami jakże ważnej nauki mówiącej o praktycznym zastosowaniu faktu wrażliwości organizmów żywych na czynniki środowiskowe, tj. tlenki siarki, azotu lub inne. 

Wspomniany na początku przeze mnie biolog: Sernander - prowadził swoje badania za pomocą tradycyjnej metody obserwacji oraz spisywania występujących na danym terenie gatunków porostowych. To on stwierdził wyraźne oddziaływanie przemysłu na epifityczne gatunki. Od tej pory do badania czystości powietrza wykorzystuje się właśnie te gatunki porostów, gdyż są niezwykle wrażliwe na obecność pyłów i gazów przemysłowych.

Jednak dopiero w latach sześćdziesiątych XX wieku ponownie zaczęto interesować się fenomenem tych organizmów. Udoskonalano metody badawcze. Najbardziej znane były badania prowadzone przez F. Le Blanca i J. de Sloovera.Były one poświęcone relacjom, jakie występowały między stopniem uprzemysłowienia a liczebnością różnych gatunków mniej i bardziej odpornych na zanieczyszczenia atmosfery. Po raz pierwszy w celach badawczych został użyty współczynnik ekologiczny zwany także współczynnikiem czystości powietrza. Oblicza się go ze wzoru uwzględniającego liczebność gatunkową oraz ich wartość diagnotyczną. 

Najnowocześniejszą metodą obserwacji czynności życiowych porostów jest metoda transplantacyjna. Jako pierwszy zastosował ją I. M. Brodo, później posługiwał się nią także H. Schoenbeck. Istotą tej metody jest to, że z drzew rosnących na nieskażonym terenie z wysokości 1,5-2m pobiera się fragmenty porostu wraz z korą. Następnie przyczepia się dany fragm. specjalnym lepiszczem do desek. Tak przygotowane tablice umieszcza się na drzewach lub słupkach na tej samej wysokości i w tym samym kierunku, w którym żyły pierwotnie. Ilość rozmieszczonych stanowisk jest ściśle uzależniona od rozległości obserwowanego terenu. Zazwyczaj wybiera się dwa odcinki - transekty. Kolejnym etapem jest poddanie porostów działaniu gazów w ściśle określonym czasie. Ostatnim etapem jest poddanie porostów z danego terenu badaniom laboratoryjnym. Dokładnej analizie podlegają zmiany w budowie morfologicznej, obserwuje się również reakcje biochemiczne, zmiany fizjologiczne oraz anatomiczne badanych organizmów. Wszystkie badania (prowadzone przez wielu lichenologów na całym świecie) pozwoliły na sformułowanie pewnych hipotez dotyczących powodów zamierania plech porostowych na terenach uprzemysłowionych oraz zabudowanych. 

Ja również postanowiłam przeprowadzić badania dotyczące życia porostów. Oczywiście nie były one prowadzone na tak ogromną skalę, na jaką prowadzą swoje obserwacje lichenolodzy. Wszystkie doświadczenia prowadziłam wyłącznie w najbliższej okolicy wokół miejscowości, w której mieszkam. Musiałam ograniczyć się do prowadzenia swoich badań za pomocą metody, którą wcześniej posłużył się słynny biolog Sernander - po prostu obserwowałam występujące gatunki porostów. 

Zaobserwowałam, że w najbliższej okolicy występują co najmniej dwa rodzaje porostów. Stwierdziłam występowanie pustułki pęcherzykowatej (Hypogymnia physodes) oraz w znacznie mniejszym stopniu mąkli tarniowej (Evernia prunastrii). Odnalazłam również dwa stanowiska zupełnie mi dotąd nieznanych porostów, których nie jestem w stanie nazwać. Jeden z nich przypomina raczej plechę typu krzaczastego. Sprawdziłam te dwa rodzaje porostów, jednym z nich okazał się jeden z gatunków chrobotka, drugim natomiast jest porostnica. Oprócz tego występują dość licznie porosty o plechach proszkowych i skorupiastych.

Na prawie wszystkich drzewach objętych obserwacją występują te najprostsze porosty proszkowe i skorupiaste. Jednak drzewa położone najbliżej gospodarstw ludzkich oraz znajdujące się w pobliżu szosy lub parkingu pozbawione są nawet tych organizmów epifitycznych. W miarę oddalania się od tych obszarów pojawiają się na korze drzew porosty. Odchodząc kilka bądź kilkanaście kroków, można już napotkać drzewa pokryte plechowcami. Z początku jednak organizmy epifityczne rzadko są rozmieszczone, wręcz pojedynczo. Porosty nie preferują więc bliskości siedzib ludzkich i związanych z nimi udogodnień technicznych. 

Spacerując, można zaobserwować jak w miarę oddalania się od siedzib ludzkich następuje rozwój plech porostowych. Wygląda to następująco: pierwsze pojawiają się plechowce o budowie proszkowej i skorupiastej, następnie liściastej. Ciekawie też następuje rozwój tych organizmów. Otóż zajmują one drzewo począwszy od dołu, a dopiero później rozprzestrzeniają się na dostępnej przestrzeni. To jednak nie wszystko, ponieważ porosty rozszerzają swój zasięg (w większości przypadków) od strony, z której mają większy dopływ światła i większy obszar wolny przed drzewem (tzn. gdzie dane drzewo nie jest otoczone krzewami). Zauważyłam, że zajmują na początku stronę zachodnią, niekiedy północno-zachodnią lub południowo-zachodnią. Prawie nigdy nie zaczynają się rozprzestrzeniać od strony wschodniej. Prawdopodobnie jest to związane z ułożeniem równoległym do kierunku zachodniego dróg i ścieżek oraz z tym, że właśnie od tej strony drzewa są luźniej rozmieszczone. Następnym powodem przemawiającym za takim rozłożeniem plechowców jest to, iż dłużej opiera się na nich słońce. Niezwykłym natomiast zjawiskiem jest fakt występowania porostów od strony północno-zachodniej. Przeważnie nie zdarza się, aby organizmy roślinne zasiedlały jakiś obszar od tej strony. 

Porosty wykazują właściwości, dzięki którym mogą przystosować się do życia wróżnych warunkach środowiskowych, np. do zasiedlania drzewa od strony zwróconej w północno-zachodnim kierunku. Pod tym względem można porosty nazwać organizmami pionierskimi, gdyż zajmują tereny dotąd nie zajęte przez inne organizmy, a także mają małe wymagania środowiskowe i ekologiczne. Są to jednak organizmy plechowe, więc nie posiadają tkanki okrywającej. Dodatkowo zawierają małą ilość chlorofilu (na jednostkę suchej masy), a to sprawia, iż rozkład chlorofilu pod wpływem toksyn daje efekty uszkodzenia wielokrotnie silniejsze niż u roślin wyższych. 

Pisałam już wcześniej, jakie gatunki porostów występują na obszarze objętym obserwacją. Wśród wymienionych gatunków najczęściej spotykanym porostem jest: pustułka pęcherzykowata. Występuje na całym obserwowanym terenie z niewielkimi wyjątkami. Najczęściej rośnie na sosnach i brzozach. Na innych drzewach (tj. lipy, trzmieliny, dęby czy klony) występują jedynie gatunki o plesze proszkowej bądź skorupiastej. Miejscowość, w której mieszkam, jest otoczona lasami z przewagą drzew iglastych. Jednak najokazalsze plechy porostowe występują na rzadko rozmieszczonych na tym terenie brzozach. Na tych drzewach odnalazłam właśnie stanowiska dwóch niespotykanych, gdzie indziej porostów (porostnicy, chrobotka). 

Rozłożenie przestrzenne pustułki pęcherzykowatej jest niezwykle ciekawe z tego względu, iż jest to rozmieszczenie losowe. Nie ma ściśle określonej reguły dotyczącej kolejności zajmowania stanowisk. Zdarza się, że występują obok siebie dwa drzewa, gdzie na jednym jest bardzo pięknie rozwinięta plecha pustułki, natomiast na drugim w ogóle nie ma tego porostu. Brak reguły dotyczy również faktu, że niektóre stanowiska zajmowane są w zupełnie inny sposób niż pozostałe. Tak na przykład zauważyłam miejsca, w których pustułka rozpoczynała zajmowanie danego drzewa od wysokości około 1m, a nie jak gdzie indziej od dołu. Dotyczy to również strony, od której porost zaczyna zajmować nowe siedlisko. Spotkałam kilka stanowisk, gdzie pustułka rozpoczynała zasiedlanie danego drzewa od strony wschodniej, co na obserwowanym przeze mnie obszarze jest ciekawostką. 

Na terenie objętym obserwacją drzewa iglaste są porośnięte porostami przeważnie do wysokości 3-3,5m. Natomiast na drzewach liściastych - szczególnie nabrzozach plechy porostowe można jedynie odnaleźć na wiele mniejszej, na maksymalnej wysokości 1,5m. Właśnie na rzadko rozmieszczonych brzozach znajdują się stanowiska trzech pozostałych gatunków porostów, tj. mąkli tarniowej, chrobotka oraz porostnicy. Jednak ze względu na stosunkowo rzadkie rozmieszczenie tych plechowców nie można określić typowych ich zachowań. Spośród nich najczęściej występuje mąkla tarniowa, którą można łatwo odróżnić od innych porostów ze względu na jej barwę ( znacznie odbiega zabarwieniem od szarozielonej pustułki). Natomiast te dwa pozostałe gatunki mają barwę niezwykle podobną do barwy najczęściej występującego na terenie objętym obserwacją porostu. 

Podsumowując, nie można ostatecznie ustalić reguł, którymi można by się posługiwać przy opisie porostów. Zakładając jednak, iż moje obserwacje nie były prowadzone na dużą skalę, mogę zastosować pewne uogólnienie. W większości przypadków plechowce zajmowały kolejne stanowiska, poczynając od dołu drzewa. Następnie ,przesuwają" się w górę aż do wysokości 3-3,5m - nie dotyczy to jedynie porostów występujących na drzewach liściastych (brzozach). Rozprzestrzeniają się od strony, od której mają zapewniony większy dopływ światła oraz gdzie mają większą wolną przestrzeń. Zdecydowanie mniej jest ich, gdzie drzewa rosną bliżej siebie. Dotyczy to sytuacji, w której sosna jest otoczona przez mniejsze drzewa bądź krzewy liściaste. Zajmowanie nowego miejsca zaczyna się od strony zachodniej, północno-zachodniej bądź południowo-zachodniej. Zdarza się, że na jednym drzewie występują jedynie niewielkie kępki porostu, a na drugim znajduje się pięknie rozwinięta plecha porostowa (jest to związane z rozmieszczeniem losowym). Najczęściej występującym plechowcem jest pustułka pęcherzykowata. Można ją odnaleźć zarówno na drzewach iglastych jak i na brzozie (drzewie liściastym). Następnym występującym porostem jest mąkla tarniowa - mająca oliwkową barwę plechy. Występują jeszcze dwa stanowiska innych porostów epifitycznych: porostnicy i chrobotka - oba gatunki barwą przypominają szarozieloną pustułkę.

O porostach mówimy, że są to organizmy pionierskie oraz organizmy wskaźnikowe. Zasłużyły sobie na takie miano, gdyż zasiedlają miejsca, w których nie występują żadne inne organizmy, przy tym mają małe wymagania życiowe. Do przetrwania potrzebują głównie czystego oraz zawierającego odpowiednią wilgotność powietrza. Tutaj ujawnia się druga bardzo ważna właściwość porostów. Są zaliczane do stenobiontów ze względu na swoją wąską tolerancję ekologiczną. 

W okolicy, w której prowadziłam obserwacje, nie ma wielkich terenów przemysłowych, najbliższe zaś znajdują się w odległości kilkunastu kilometrów. Duże zalesienie oraz brak wielkich obszarów rolniczych i przemysłowych sprawia, że jest dużo wilgoci w powietrzu. Ten specyficzny mikroklimat okolicy ułatwia rozwój plechowców. Mimo tego, że występuje mała ilość porostów epifitycznych, można dokonać klasyfikacji terenu pod względem czystości powietrza, posługując się skalami porostowymi. Tak więc występowanie w okolicy pustułki pęcherzykowatej świadczy, że powietrze jest średnio zanieczyszczone. Natomiast występowanie mąkli tarniowej, chrybotka oraz porostnicy przyporządkowują ją do strefy o względnie małym zanieczyszczeniu atmosfery, czyli tzw. zewnętrznej strefy osłabionej wegetacji. Tak klasyfikuje się obserwowany przeze mnie obszar w oparciu o skalę Hawkswortha i Rose`a. Korzystając z innej skali, dowiedziałam się, że dany teren jest zaliczany do strefy zewnętrznej walki ze względu na występowanie mąkli. Zaś ze względu na obecność pustułki do strefy normalnego wzrostu.

W latach sześćdziesiątych XX wieku niemiecki lichenolog R. Doll wyodrębnił kilka powodów zanikania plech porostowych. W swojej teorii podsumował wcześniejsze osiągnięcia w tej dziedzinie. Uwzględnił więc spostrzeżenia polskiego lichenologa - Rydzaka, który oparł swoje hipotezy na tzw. ,teorii suszy". Skorzystał również z wniosków wysuniętych przez innych lichenologów. Problem zanikania plechowców jest związany (wg Dolla) ze zwiększoną zawartością dwutlenku siarki w powietrzu, innych związków toksycznych - choć w mniejszym stopniu - oraz związków chemicznych, tj. środki ochrony roślin, nawozy sztuczne, metale ciężkie i pyły. Takim powodem może być również zachwiana gospodarka wodna oraz zmiany klimatyczne, stan fizjologiczny plech i ich odległość od źródła zanieczyszczenia i jego stężenia. 

Przeprowadzone badania przekonały lichenologów, iż Sernander miał rację, co do przydatności porostów dla celów diagnostyki jakości środowiska. Zaczęto tworzyć skale porostowe, według których można określić czystość powietrza na jakimś obszarze. W 1970 r. W angielskim czasopiśmie ,Nature" pojawił się artykuł dotyczący wyników badań prowadzonych przez D. L. Hawkswortha i F. Rose`a. W tym samym czasie swoje badania prowadził M. Ehrendorfer wraz ze współpracownikami. Postanowiłam zamieścić wyniki ich obserwacji, aby uwidocznić jakie są różnice pomiędzy poszczególnymi strefami różnych skal porostowych. W tych skalach wykorzystywana jest wrażliwość porostów na obecność dwutlenku siarki w powietrzu.

Duże stężenie SO₂ w krótkim czasie powoduje obumarcie wszystkich glonów w plesze porostu, a tym samym jego śmierć. Przy mniejszym stężeniu tego związku następują zmiany w budowie wewnętrznej komórek oraz przepuszczalności błon cytoplazmatycznych, co ułatwia wnikanie toksyn do wnętrza. Pyły emitowane w dużej ilości niszczą plechy porostowe w sposób mechaniczny, okrywając je grubą warstwą uniemożliwiającą wymianę gazową i ograniczają w ten sposób dostęp światła do komórek glonu. 

 

Skala i jej twórcy	Ilość stref	Występujące strefy skażeń powietrza	Występujące porosty
Skala Hawkswortha i Rose`a	11	Strefa ,zerowa"- powyżej 170mg SO2/m3	Brak jakichkolwiek porostów (odpowiednik pustyni porostowej)
		Strefa II - 170mg SO2/m3 - szczególnie silnie zanieczyszczone powietrze	Całkowity brak porostów nadrzewnych
		Strefa III - 150-170 mg SO2/m3 - bardzo silnie zanieczyszczone powietrze	Występują porosty o plechach skorupiastych, np. Lecanora conizaeoides, Lepraria incana
		Strefa IV - 100-150 mg SO2/m3 - silnie zanieczyszczone pow. (=wew. strefie osłabionej wegetacji)	Występują: gatunki skorupiaste, łuseczkowate. Organizmy wskaźnikowe: brunatka kropkowata, obrost wzniesiony, złotorost postrzępiony
		Strefa V - 70-100 mg SO2/m3 - średnio zanieczyszczone pow., tzw. środkowa strefa osłabionej wegetacji	Są obecne porosty listkowate, np. pustułka pęcherzykowata, tarczownica bruzdkowana
		Strefa VI - 40-70 mg SO2/m3 - względnie mało zanieczyszczone pow. (zew. strefa osłabionej wegetacji)	Pojawiają się mniej wrażliwe porosty krzaczkowate, np. mąkla tarniowa, mąklik otrębiasty i gat. z rodz. Ramalina
		Strefa VII - 10-40 mg SO2/m3 - nieznacznie zanieczyszczone pow. (wew. strefa normalnej wegetacji)	Występują porosty bardziej wrażliwe na zanieczyszczenia, tj. włostka brązowa, brodaczka kępkowa czy płucnik modry
		Strefa VIII - poniżej 10mg SO2/m3 - pow. czyste lub ze znikomą zawartością zanieczyszczeń(typowa strefa normalnej wegetacji)	Czynnikiem ograniczającym są naturalne warunki siedliskowe; występują: włostka, granicznik, pawężniczka, brodaczka
Skala Ehrendorfera	5	Pustynia porostowa - powyżej 100mg SO2/100cm2 - rozciąga się w centrum miasta oraz na terenach przemysłowych	Występują tam: misecznica hagena (w Polsce proszkowata lub zmienna), liszajec zwyczajny. Charakteryzuje się całkowitym zdewastowaniem plech porostowych
		Wew. strefa walki - ponad 75 mg SO2/100cm2 - obręb szczelnej zabudowy miasta i na zew. zakładów przemysłowych	Charakteryzuje się silnym uszkodzeniem obecnych niekiedy porostów liściastych; występują: obrost kolisty, tarczownica bruzdkowana oraz gat. skorupiaste w liczbie 3-5
		Środkowa strefa walki - ponad 60 mg SO2/cm2 - tereny rolniczo użytkowane i obręb luźnej zabudowy miasta	Optymalny zasięg azotolubnych porostów, tj. tarczownica, obrost; występuje także: rozproszony złotorost ścienny, obrost gwiazdkowaty
		Zew. strefa walki - niewielki wpływ zanieczyszczeń - teren wilgotnych lasów, rolniczych, znacznie oddalonych od centrów przemysłowych	Osiedlają się takie gat. jak: płucnica żółta, płaskotka rozlana, krążniczka ostrygowa, a również rozproszone: tarczownica skórzasta, chropowata czy mąkla tarniowa
		Strefa normalna - lasy wilgotne, wyżej położone, znacznie oddalone od strefy działania przemysłu	Występują: płucnica modra, mąklik otrębiasty, pustułka pęcherzykowata, włostka grzywiasta