Накопление и локализация металлов в слоевищах лишайников в условиях пылевого загрязнения при открытой разработке месторождения бокситов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовали накопление и локализацию металлов в листоватых лишайниках Lobaria pulmonaria, Hypogymnia physodes и Peltigera aphthosa, обитающих в импактной зоне Средне-Тиманского бокситового рудника. Выявлено значительное накопление талломами Al (16–19 г/кг), Fe (16–20 г/кг) и Ti (0.3–0.7 г/кг). От 29 до 82% от общего содержания этих металлов локализовано в слабо закрепленных на поверхности слоевищ пылевых частицах. Суммарная доля интра- и экстрацеллюлярно связанных Al, Fe и Ti не превышала 11%. В остаточной фракции обнаруживалось 15–56% данных металлов. В талломах, отобранных на импактной территории, выявлено увеличение содержания Cu, Pb, Co и Ni. Показано, что локализация металлов в талломах зависит как от рассматриваемого элемента, так и от морфолого-анатомических характеристик слоевищ: у L. pulmonaria мелкодисперсные минеральные частицы были локализованы на поверхности талломов, в талломах P. aphthosa, не имеющих нижнего корового слоя, минеральные включения обнаружены по всей толще слоевищ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Г. Захожий

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zakhozhiy@ib.komisc.ru
Россия, 167982, Сыктывкар

М. А. Шелякин

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

Email: zakhozhiy@ib.komisc.ru
Россия, 167982, Сыктывкар

Список литературы

  1. 1 Garty J. Biomonitoring atmospheric heavy metals with lichens: Theory and application // Crit. Rev. Plant. Sci. 2001. V. 20. № 4. P. 309–371. https://doi.org/10.1080/20013591099254
  2. Bačkor M., Loppi S. Interactions of lichens with heavy metals // Biol. Plant. 2009. V. 53. № 2. P. 214–222. https://doi.org/10.1007/s10535-009-0042-y
  3. Rola K. Insight into the pattern of heavy-metal accumulation in lichen thalli // J. Trace Elem. Med. Biol. 2020. V. 61. P. 126512. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126512
  4. Bačkor M., Kováčik J., Dzubaj A., Bačkorová M. Physiological comparison of copper toxicity in the lichens Peltigera rufescens (Weis) Humb. and Cladina arbuscula subsp. mitis (Sandst.) Ruoss // Plant Growth Regul. 2009. V. 58. № 3. P. 279–286. https://doi.org/10.1007/s10725-009-9376-x
  5. Bačkor M., Kováčik J, Piovár J. et al. Physiological aspects of cadmium and nickel toxicity in the lichens Peltigera rufescens and Cladina arbuscula Subsp. mitis // Water Air Soil Pollut. 2010. V. 207. № 1–4. P. 253–262. https://doi.org/10.1007/s11270-009-0133-6
  6. Parviainen A., Casares-Porcel M., Marchesi C., Garrido C. J. Lichens as a spatial record of metal air pollution in the industrialized city of Huelva (SW Spain) // Environ. Pollut. 2019. V. 253. P. 918–929. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.07.086
  7. Mikhailova I. N., Sharunova I. P. Dynamics of heavy metal accumulation in thalli of the epiphytic lichen Hypogymnia physodes // Russ. J. Ecol. 2008. V. 39. № 5. P. 346–352. https://doi.org/10.1134/S1067413608050068
  8. Beckett R. P., Brown D. H. The control of cadmium uptake in the lichen genus Peltigera // J. Exp. Bot. 1984. V. 35. № 7. P. 1071–1082. https://doi.org/10.1093/jxb/35.7.1071
  9. Budka D., Przybyłowicz W. J., Mesjasz-Przybyłowicz J., Sawicka-Kapusta K. Elemental distribution in lichens transplanted to polluted forest sites near Kraków (Poland) // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2002. V. 189. № 1–4. P. 499–505. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(01)01131-4
  10. Purvis O.W., Pawlik-Skowrońska B. Lichens and metals // British Mycological Society Symposia Series. Amsterdam: Elsevier, 2008. V. 27. P. 175–200. https://doi.org/10.1016/S0275-0287(08)80054-9
  11. Degtjarenko P., Matos P., Marmor L. et al. Functional traits of epiphytic lichens respond to alkaline dust pollution // Fungal Ecol. 2018. V. 36. P. 81–88. https://doi.org/10.1016/j.funeco.2018.08.006
  12. Pystina T.N., Kuznetsova E.G., Novakovskiy A.B. Reaction of the lichen Hypogymnia physodes to dust pollution in the influence zone of the middle timan bauxite mine // Contemp. Probl. Ecol. 2023. V. 16. № 3. P. 379–389. https://doi.org/10.1134/S1995425523030101
  13. Grantz D., Garner J. H., Johnson D. Ecological effects of particulate matter // Environ. Int. 2003. V. 29. № 2–3. P. 213–239. https://doi.org/10.1016/S0160-4120(02)00181-2
  14. Афанасенко О.В., Бармин А.В., Потапова М.А. Землянский В. Н. Исследования экологической безопасности и мониторинг воздействия источников загрязнения на территории Средне-Тиманского бокситового рудника ОАО «Боксит Тимана» // Изв. Коми научного центра УрО РАН. 2010. Т. 2. № 2. С. 44–47.
  15. Branquinho C., Brown D.H. A method for studying the cellular location of lead in lichens // Lichenologist. 1994. V. 26. № 1. P. 83–90. https://doi.org/10.1006/lich.1994.1007
  16. Головко Т.К., Шелякин М.А., Захожий И.Г. и др. Реакция лишайников на загрязнение среды при добыче бокситовой руды в таежной зоне // Теоретическая и прикладная экология. 2018. № 2. С. 44–53. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-2-044/ 2–053/1
  17. Wolterbeek H. T., Garty J., Reis M. A., Freitas M. C. Biomonitors in use: lichens and metal air pollution // Trace Metals and Other Contaminants in the Environment. Elsevier. 2003. V. 6. P. 377–419. https://doi.org/10.1016/S0927-5215(03)80141-8
  18. Василевич М. И., Василевич Р. С. Особенности накопления тяжелых металлов эпифитными лишайниками в таежной зоне фоновых территорий Европейского Северо-Востока России // Экология. 2018. № 1. С. 17–23. https://doi.org/10.7868/S036705971801002X
  19. Табаленкова Г.Н., Далькэ И.В., Головко Т.К. Элементный состав некоторых видов лишайников бореальной зоны на Европейском Северо-Востоке // Изв. Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2. С. 221–225.
  20. Вахрушев А.В., Лютоев В.П., Силаев В.И. Кристаллохимические особенности железистых минералов в бокситах Вежаю-Ворыквинского месторождения (Средний Тиман) // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2012. № 10. С. 14–18.
  21. Seaward M.R.D. Lichen ecology of the Scunthorpe Heathlands. I. Mineral accumulation // Lichenologist. 1973. V. 5. № 5–6. P. 423–433. https://doi.org/10.1017/S0024282973000472
  22. Пауков А.Г., Круглова Е.П., Пряхина В.И. и др. Накопление элементов в талломах представителей рода Circinaria link (лихенизированные аскомицеты) в аридных местообитаниях // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2021. Т. 20. № 1. С. 341–342. https://doi.org/10.14258/pbssm.2021068
  23. Clark B.M., Mangelson N.F., St. Clair L.L. et al. Analysis of rocky mountain lichens using PIXE: Characteristics of iron and titanium // AIP Conference Proceedings – American Institute of Physics. 1997. P. 559–562. https://doi.org/10.1063/1.52702
  24. Ohnuki T., Sakamoto F., Kozai N. et al. Micro-pixe study on sorption behaviors of cobalt by lichen biomass // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2003. V. 210. P. 407–411. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)01048-6
  25. Puckett K. J., Finegan E. J. An analysis of the element content of lichens from the Northwest Territories, Canada // Can. J. Bot. 1980. V. 58. № 19. P. 2073–2089. https://doi.org/10.1139/b80-240
  26. Chiarenzelli J.R., Aspler L.B., Ozarko D.L. et al. Heavy metals in lichens, southern district of keewatin, Northwest Territories, Canada // Chemosphere. 1997. V. 35. № 6. P. 1329–1341. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(97)00168-9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение поперечного среза таллома Lobaria pulmonaria, полученное в режиме детектирования обратно рассеянных электронов (а) и карты распределения элементов: б – Al, в – Fe, г – Si. Областям с яркой окраской соответствует максимальное содержание элемента; ВК – верхний коровый слой, НК – нижний коровый слой; элементный состав минеральных частиц (L1–L5) приведен в табл. 2.

Скачать (506KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображение поперечного среза таллома Peltigera aphthosa, полученное в режиме детектирования обратно рассеянных электронов (а) и карты распределения элементов: б – Al, в – Fe, г – Si. Областям с яркой окраской соответствует максимальное содержание элемента; ВК – верхний коровый слой, МС – медуллярный слой; элементный состав минеральных частиц (P1–P5) приведен в табл. 2.

Скачать (629KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Анализ главных компонент распределения относительной доли металлов в разных фракциях из талломов лишайников Hypogymnia physodes (а), Lobaria pulmonaria (б) и Peltigera aphthosa (в): cверху представлены результаты для талломов из условно-фоновой территории, снизу – для отобранных в импактной зоне. Сплошной линией объединены металлы, вносящие основную нагрузку в Фактор 1 (горизонтальная ось) и/или Фактор 2 (вертикальная ось); 1, 2 и 3 – пылевая, ЭДТА-Na2-экстрагируемая и остаточная фракции металлов соответственно.

Скачать (363KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024