В.В. Куриленко, Н.Г. Осмоловская

(Россия)

Рассмотрена биоиндикаторная роль макрофитов при оценке экологического состояния водных эко¬систем малых водоемов в условиях мегаполиса. Дана сравнительная характеристика значимости макрофитов разных экологических групп - гигрофитов (рогоз, тростник), гидрофитов (рдест) и ги-датофитов (элодея, роголистник), произрастающих в малых водоемах г. Санкт-Петербурга, для биогеохимической индикации загрязнения среды микроэлементами (Fе, Mn, Zn, Сu, Сr, Ni, Рb, Сd) и биогенными элементами (К, Са, Na, Р, S). Обсуждены возможные механизмы детоксикации ионов тяжелых металлов в организме макрофитов и их значение для поддержания стабильности функци¬онирования водных объектов на территории города в условиях техногенного загрязнения. Проана¬лизирована перспективность использования групп макрофитов для биоиндикации загрязнения и фиторемедиации водных экосистем.
Объектами исследования явились пять видов макрофитов, произрастающих во внутренних водоемах Санкт-Петербурга и относящихся к экологическим группам прибрежно-водных укореняющихся гигрофитов (тростник Phragmites communis Trin. и рогоз. Typha latifplia L.), погруженных укореняющихся гидрофитов (рдест Potamogeton natans L) и полностью погруженных неукореняющихся гидатофитов (элодея Elodea canadensis Rich. Et Michx. роголистник Ceratophyllum demersum L.). Выбор растений определялся их распространенностью и высокой численностью в пределах исследуемых водных объектов, длительностью обитания на данной территории: наличием корреляций в содержании тяжелых металлов в водных растениях и среде (ДО - водная растительность - вода); высокой толерантностью к большому количеству токсичных веществ. Преимущество выбранных макрофитов по сравнению с другими водными растениями заключалось в том, что они легко идентифицируются, а также встречаются в соответствующих частях водоема в течение ряда лет.
Анализ содержания важнейших 3В в ДО исследованных городских водоемов показал, что диапазоны их концентраций многократно превышали концентрации этих металлов в водной среде и составили для Fе 10000-34000 мг/кг, Мn 61-609, Zn 42-180, Сu 13-200, Сг 17-60, Ni 9-40, Со 60-120, Рb 9-120 мг/кг. Эти данные, с одной стороны, указывают на значительный привнос в водоемы названных металлов, а с другой - на весьма эффективное выведение их из водной среды путем перевода в ДО.
Применение метода биогеохимической индикации загрязнений с использованием высшей водной растительности (макрофитов), как важной структурно-функциональной биотической компоненты водных экосистем, представляет значи¬тельный интерес для диагностики загрязнения водных экосистем малых водоемов урбанизированных территорий.
Химический анализ макрофитов, отобранных из внутренних водоемов Санкт-Петербурга, показал, что концентрации ТМ в их листьях варьируют в достаточно широких пределах в зависимости как от видовой принадлежности растений, так и от места их произрастания. Установлено, что макрофиты, произрастающие в малых водоемах г. Санкт-Петербурга, участвуют в связывании металлов, поступающих в водные объекты, и тем самым, наряду с ДО и взвешенными осадками, вносят определенный вклад в поддержание их геоэкологического равновесия.
Полученные результаты свидетельствуют о наличии различных механизмов детоксикации ТМ в организме водных растений, которые определяются либо преимущественным связыванием металлов клеточными стенками корней, либо комплексированием при участии различных соединений, синтезируемых в клетках листа.
Более низкие концентрации ТМ в надводных органах гигрофитов (тростник, рогоз) по сравнению с другими макрофитами городских водоемов обусловлены способностью этих "барьерных" видов удерживать избыток поступающих металлов корнями. Присутствие значительно больших концентраций ТМ в листьях "безбарьерных" гидатофитов (элодея, роголистник) в условиях города позволяет предположить функционирование у этой группы макрофитов механизмов комплексирования и детоксикации ионов металлов в листьях, например, внутриклеточного хелатирования металлов, либо образования их нерастворимых минеральных солей (полифосфаты, сульфиды).
Сравнительный анализ содержания ТМ у исследованных групп макрофитов в условиях малых водоемов Санкт-Петербурга дает основание говорить о приоритетности использования гидатофитов для целей биогеохимической индикации текущего загрязнения водных экосистем. Гигрофиты, с учетом значимости их роли в формировании сезонной биомассы и органического материала для ДО, функционально лучше удовлетворяют требованиям самовосстановления и саморегуляции водных экосистем в условиях антропогенной нагрузки и представляются перспективным объектом для целей фиторемедиации.