2.5.6. Біоіндикація грунтів

Рослини – індикатори родючості ґрунтів

Ґрунт – один з головних об’єктів навколишнього середовища, центральна сполучна ланка між біотичним і абіотичним компонентами біосфери. Повний аналіз ґрунту потребує багато часу і праці. Однак багато особливостей ґрунту , у тому числі і родючість, можна визначити по рослинах-індикаторах, що його населяють.

Так, наприклад, про високу родючість свідчать наступні рослини: малина, кропива, іван-чай, таволга, снить, чистотіл, копитень, кислиця, валер’янка, чина лугова.

Індикатори помірної (середньої) родючості: медяниця, дудник, грушанка, гравілат річковий, вівсяниця лугова, купальниця, вероніка довголиста.

Про низьку родючість свідчать сфагнові (торф’яні) мохи, наземні лишайники, котяча лапка, брусниця, журавлина, білоус, ситник нитковидний, духмяний колосок.

Байдужі до ґрунтової родючості: жовтець їдкий, вівчарська сумка, мятлик луговий. Маловимоглива до ґрунтової родючості сосна звичайна.

Крім загального поняття «родючість ґрунту», можна з’ясувати забезпеченість ґрунту певними елементами.

Наприклад, про високий вміст азоту свідчать рослини-нітрофіли - іван-чай, малина, кропива; на лугах і ріллі - розростання пирію, гусячого перстачу, споришу (горця пташиного). При гарному забезпеченні азотом рослини мають інтенсивно-зелене забарвлення.

Навпаки, нестача азоту проявляється блідо-зеленим забарвленням рослин, зменшенням гіллястості й числа листів.

Високу забезпеченість кальцієм показують кальцефіли: багато бобових (наприклад, люцерна серпоподібна), модрина сибірська.

При нестачі кальцію панують кальцефоби - рослини кислих ґрунтів: білоус, щучка (луговик дернистий), щавлів, сфагнум й ін. Ці рослини стійкі до шкідливої дії іонів заліза, марганцю, алюмінію.

Рослини - індикатори водного режиму ґрунтів

Індикаторами різного водного режиму ґрунтів є рослини-гігрофіти, мезофіти, ксерофіти.

Вологолюбні рослини (гігрофіти) - мешканці вологих, іноді заболочених ґрунтів: лохина, багно, морошка, білозір, герань лугова, очерет лісовий, шабельник болотний, горець зміїний, м'ята польова, чистець болотний.

Рослини досить забезпечених вологою місць, але не сирих і не заболочених - мезофіти. Це більша частина лугових трав: тимофіївка, лисохвіст луговий, пирій повзучий, конюшина лугова, горошок мишачий, чина лугова, волошка фригійський. У лісі це брусниця, костяниця, копитень, золота різка, плауни.

Рослини сухих місцеперебувань (ксерофіти): котяча лапка, ковила пір'яста, мучниця, мітлиця біла, наземні лишайники.

Рослині - індикатори глибини заляганні ґрунтових вод

Установлення показників глибини залягання ґрунтових вод має значення для уточнення властивостей ґрунтів і для вироблення рекомендацій з їх меліорації. Для індикації глибини залягання ґрунтових вод можна використати групи видів трав'янистих рослин (індикаторні групи). Для лугових ґрунтів виділяється п’ять груп індикаторних видів (табл. 2.13).

Таблиця 2.13.

Індикаторні групи рослин - покажчики глибини ґрунтових

вод на лугах (за Г.Л. Ремезовіою)

Індикаторна група	Глибина ґрунтових вод
1. Конюшина лугова, подорожник великий,пирій повзучий	Більше 150 см
2. Мітлиця біла, вівсяниця лугова, горошок мишачий, чина лугова	100-150 см
3. Таволга в’язолистна	50-100 см
4. Осока лиса, осока гостра	10-50 см
5. Осока дерниста, осока пухирчаста	0-10 см

Крім названих груп рослин, є перехідні види, які можуть виконувати індикаторні функції, наприклад, мятлик луговий, може бути включений як у першу, так і в другу групи. Він указує залягання води на глибині від 100 до більше 150 см. Хвощ болотний - від 10 до 100 см і калюжниця болотна - від 0 до 50 см.

У якості біоіндикатора може бути використаний й один вид, якщо цей вид має масовий розвиток у конкретному місцеперебуванні.

Глибину ґрунтових вод у лісових екосистемах і характер зволоження ґрунтів можна визначити по табл. 2.14.

Таблиця 2.14.

Рослини-індикатори глибини залягання ґрунтових вод

і характеру зволоження ґрунтів (за С.В. Вікторовим)

Індикатори		Глибина ґрунтових вод (м)
тип лісу	групи рослин
1. Ялинник - кисличник	Кислиця заяча, седмічник європейський, майник двохлистий	3-5
2. Ялинник - чорничник	Чорниця, кислиця заяча, зелені мохи	1-3
3. Ялинники - довгомошники	Чорниця, багно, мох політрихум	до 1 м
4. Ялинники сфагнові	Багно, сфагнові мохи	0-0.5
5. Ялинники дубові	Маренка запашна, медунка неясна, зеленчук	5-10
6. Сосново – ялинник - кисличник	Кислиця заяча, папороті, зелені мохи	3-5
7. Сосново – ялинник - чорничник	Чорниця, брусниця, кислиця, папороті, зелені мохи	3-5
8. Сосник лишайниковий	Котяча лапка, кладонії	більше 10
9. Сосник брусничний	Брусниця, зелені мохи	3-5
10. Сосник - чорничник	Чорниця, кислиця, зелені мохи	до 2 м
11. Сосник орляковий	Орляк, кислиця, майник двохлистий	1-3
12. Сосник довгомошный	Лохина, чорниця	0,5-1
13. Сосник сфагновий	Багно, сфагнум	0-0.2

Рослини - індикатори кислотності ґрунтів.

Кислотність - одне з характерних властивостей ґрунту лісової зони. Підвищена кислотність негативно позначається на рості й розвитку ряду видів рослин. Це відбувається через появу в кислих ґрунтах шкідливих для рослин речовин, наприклад, розчинного алюмінію або надлишку марганцю. Вони порушують вуглеводний і білковий обмін у рослинах, затримують утворення генеративних органів і приводять до порушення насінного розмноження, а іноді викликають загибель рослин.

Підвищена кислотність ґрунтів придушує життєдіяльність ґрунтових бактерій, що беруть участь у розкладанні органіки й вивільненні живильних речовин, необхідних рослинам.

У лабораторних умовах кислотність ґрунтів можна визначити універсальним індикаторним папером, набором Алямовського, pH-метром, а в польових умовах - за допомогою рослин-індикаторів. У процесі еволюції сформувалися три групи рослин: ацидофіли - рослини кислих ґрунтів, нейтрофіли - мешканці нейтральних ґрунтів, базифили - ростуть на лужних ґрунтах. Знаючи рослини кожної групи, у польових умовах можна приблизно визначити кислотність ґрунту (табл.2.15).

Таблиця 2.15.

Рослини-індикатори кислотності ґрунтів (за Л. Г. Раменським)

Група	Біоіндикатор	pH ґрунту
1. Ацидофіли
1.1. Крайні ацидофіли	Сфагнум, зелені мохи: плаун річний, плаун сплюснений, котячі лапки, щучка дерниста, хвощ польовий, щавель малий	3,0 - 4,5
1.2. Помірні ацидофіли	Чорниця, брусниця, багно, сухоцвіт, жовтець отрутний, мучниця, білозір болотний, фіалка собача, сердечник луговий	4,5 - 6,0
1.3. Слабкі ацидофіли	Папороть чоловіча, медунка неясна, зеленчук, дзвіночок широколистий, бор крислатий, малина, смородина чорна, вероніка довголиста, горець зміїний, орляк	5,0 - 6,7
1.4. Ацидофільно - нейтральні	Зелені мохи: верба козяча	4.5 - 7,0
2. Нейтрофільні
2.1.Білянейтральні	Полуниця зелена, лисохвіст луговий, конюшина гірська, конюшина луговий, борщівник сибірський, цикорій	6,0 - 7.3
2.2. Нейтрально - базифільні	Мати-і-мачуха, ромен красильна, осока волохата, гусяча лапка	6,7 - 7,8
2.3. Базифільні	Бузина сибірська, грузнув шорсткий, бересклет бородавчастий	7,8 - 9,0

Біодіагностика ґрунтових мікро і макроелементів.

У результаті глобального й регіонального антропогенного забруднення з повітря й води, а також при скиданні й похованні відходів у ґрунт потрапляють підвищена кількість сполук, що містять катіони металів, що приводить до збільшення їхнього надходження в організм рослин і накопиченню в органах і тканинах. Підвищена кількість мікроелементів і сполук важких металів викликає порушення метаболізму в тканинах рослин й обумовлює відповідні ознаки надлишкового вмісту. Польові дослідження дикоростучих форм можуть виявити надлишок того або іншого елемента в ґрунті.

Ознаки надлишкового вмісту хімічних елементів у ґрунті.

Цинк — знебарвлення й відмирання тканини листків, молоді листки жовтіють, верхівкові бруньки відмирають, більш старі листки можуть опадати не зів'янувши, жилки забарвлюються в червоний або чорний кольори (на ранніх стадіях ушкодження схоже з нестачею заліза). Перші ознаки з'являються на молодих рослинах, при цьому вражається вся рослина.

Мідь — хлороз молодих листків, жилки залишаються зеленими.

Марганець — перші ознаки з'являються на молодих рослинах, ураження місцеве. Тканина некротична, хлороз розвивається між жилками молодих листків, перетворюючи їх у жовті або білуваті з темно-коричневими або майже білими некротичними плямами, листок викривляється й зморщується (у цьому основна відмінність від голодування).

Залізо — тканина не некротична: хлороз розвивається між жилками молодих листків, жилки залишаються зеленими, пізніше весь листок стає жовтим або білуватим, що подібно до голодування.

Кобальт — у деяких рослин уздовж основних зелених жилок листка з'являються прозорі, наповнені водою ділянки; між жилками розвивається також некроз; пізніше листи стають коричневими й обпадають.

Фосфор — перші ознаки проявляються на дорослих рослинах, ушкоджується вся рослина. Тканина некротична, загальне жовтіння листків; жовтуваті або коричневі кінці й краї більш старих, поява яскравих некротичних плям; опадання листків, у деяких рослин схоже на калійне голодування, в інших - на надлишок азоту.

Магній - листи злегка темніють і трохи зменшуються; іноді спостерігається згортання й зморщування молодих листів, на пізніх стадіях росту кінці їх запалі й відмирають.

Калій - тканина не некротична: на ранніх стадіях слабкий ріст рослин, ясно-зелене забарвлення листків; на пізніх стадіях ріст уповільнюється, на листках з'являються плями, листки в'януть й опадають.

Сірка — загальне огрубіння рослин, листки маленькі, тьмяно-зелені, стебла тверді, пізніше листки можуть скручуватися всередину й покриватися наростками, краї їх стають коричневими, потім блідо-жовтими.

Хлор — загальне огрубіння рослин, листки маленькі, тьмяно-зелені, стебла тверді, у деяких рослин на більш старих листах з'являються пурпурно-коричневі плями, після чого листи опадають.

Азот амонійний або нітратний — ушкодження місцеве. Тканина некротична: хлороз розвивається на краях листків і поширюється між жилками, з'являється коричневий некроз, і кінці листів звертаються, потім листки опадають (ушкодження в багатьох рослин подібне до голодування).

Кальцій - хлороз розвивається між жилками з білуватими й некротичними плямами, які можуть бути забарвлені або мати наповнені водою концентричні кільця; у деяких рослин відбувається ріст листкових розеток, відмирання погонів й опадання листків (ушкодження схоже на нестачу магнію й заліза).

Бор — хлороз кінців і країв листків, що поширюється всередину, особливо між жилками, поки весь листок не стає блідо-жовтим або білуватим; опіки країв листків і некроз із закручуванням країв, опадання листів.