Регистрация / Вход
Прислать материал

Лишайники карбонатных каменистых субстратов Санкт-Петербурга и их роль в биодеструкции

Сведения об участнике
ФИО
Кузнецова Оксана Андреевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Лишайники карбонатных каменистых субстратов Санкт-Петербурга и их роль в биодеструкции
Резюме
Проект направлен на сравнение лишайниковых сообществ на разных типах каменистого субстрата в административных пределах города Санкт-Петербурга и в карьере в Сланцевском р-не ЛО, а также изучение взаимодействия лишайников с субстратом.
В ходе проекта выявлено 23 таксона лишайников. Проведено сравнение списков таксонов, отмеченных на разных известняках. Для анализа сходства и различия пробных площадей и территорий был применен компонентный анализ (метод главных компонент),который показал, что видовое разнообразие лишайников мало зависит от типа известняка; территории исследования сходны по видовому составу. Основные формы воздействия лишайников на субстрат - питтинг и пилинг.
Ключевые слова
биодеструкция, карбонатный субстрат, лишайники
Цели и задачи
Целью нашей работы является сравнение лишайниковых сообществ на разных типах известнякового субстрата в административных пределах города Санкт-Петербурга и в карьере в Сланцевском районе Ленинградской области и изучение взаимодействия лишайников с субстратом.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценить видовое разнообразие и встречаемость лишайников карбонатных каменистых субстратов города Санкт-Петербурга на основе данных литературы;
2. Оценить приуроченность таксонов лишайников к определенным видам карбонатного субстрата на территории Санкт-Петербурга на основе данных литературы;
3. Провести сравнение видовых списков лишайников изученных территорий;
4. Выявить видовое разнообразие и оценить встречаемость и обилие лишайников на карбонатных субстратах исследуемых территорий;
5. Провести сравнение видовых списков двух типов известняков и оценить приуроченность таксонов лишайников к определенным видам карбонатного субстрата на основе собранного материала;
6. Оценить формы воздействия лишайников на карбонатные породы на основе собранного материала.
Введение

Памятники историко-культурного наследия являются одним из наиболее ценных элементов среды любого города, имеющего длительную историю развития. Материалы, из которых выполнены памятники, как и любые породы, подвержены выветриванию и биоразрушению. Одним из активных агентов биоразрушения каменистых пород являются лишайники. Специальное изучение лишайников, участвующих в процессах биоразрушения памятников Санкт-Петербурга, ранее не проводилось.

Методы и материалы

Обзорная часть работы основана на анализе около 70 источников литературы. Эти источники использованы как для определения видового состава лишайников карбонатных субстратов, так и для анализа их условной встречаемости. При этом за одну находку принято указание на нахождение таксона на одном из видов карбонатных субстратов в каждой анализируемой публикации. Сбор материала проведен с мая 2014 г. по май 2015 г. на архитектурных памятниках, расположенных в музейном Некрополе XVIII века на территории Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге, в Музеях-заповедниках «Гатчина» и «Павловск», в парке «Сергиевка» и в карьере по добыче известняка в Сланцевском районе Ленинградской области (далее ― карьер). Для оценки обилия использовался метод пробных площадок (20 × 20 см). На каждой территории учитывалось видовое разнообразие и обилие видов на 10 площадках. Идентификация лишайников проведена по общепринятой методике. Сканирующая (растровая) электронная микроскопия проводилась на настольном сканирующем электронном микроскопе Jeol JCM-5000 Neoscope и на сканирующем электронном микроскопе Tescan MIRA3 LMU с возможностью работы в низком вакууме. Статистическая обработка данных произведена на основе программ Statistica 7.0 и Statistica 8.0 (компонентный анализ по методу главных компонент). Номенклатура названий лишайников приведена в соответствие со сводкой лишайников Скандинавии (Nordin et al., 2011). 

Описание и обсуждение результатов

Всего к настоящему времени по данным более 60 источников литературы известно 66 видов лихенизированных грибов, обитающих на карбонатных субстратах Санкт-Петербурга, относящихся к 35 родам и 16 семействам. Наибольшее число видов, приуроченных к карбонатным субстратам, относится к родам Verrucaria (13 видов), Physcia (5) и Lecanora (4).

На карбонатных субстратах пяти изученных территорий нами выявлено 23 таксона лишайников (34.3% от числа ранее известных видов карбонатных субстратов Санкт-Петербурга). В Сергиевке на бетоне единично был обнаружен Lecania erysibe ― вид, ранее не встреченный на территории Санкт-Петербурга, но известный из западной части Ленинградской области.

 Сравнение списков таксонов, отмеченных на путиловском и пудостском известняках, показало их высокое сходство (коэффициент сходства Сёренсена-Чекановского ICs = 0.70). Это указывает на близость характеристик двух типов известняков и позволяет проводить совокупный анализ их лихенофлоры. Следовательно, можно заключить, что тип известняка не является определяющим фактором распределения лишайников.

Оценивая ранжированные списки видов по обследованным территориям, мы выделили как самые часто встречаемые таксоны, так и самые обильные. Чаще других встречаются Verrucaria spp., Lecanora dispersa, Candelariella aurella, Lecidella stigmatea, Phaeophyscia orbicularis и Flavoplaca citrina, эти же таксоны являются и наиболее обильными.

Для выявления наиболее важных взаимосвязей в лишайниковых сообществах и анализа сходства и различия пробных площадей и территорий был применен компонентный анализ (метод главных компонент). В качестве объектов были выбраны пробные площади, а в качестве признаков ― обилие таксонов на площадке, ее экспозиция, освещенность, ориентация в пространстве, а также тип известняка. Результаты анализа показывают, что вся выборка является практически однородной. Первые две компоненты отражают в сумме всего немногим более 21% объясненной изменчивости. Первая компонента, скорее всего, связана с характеристикой поверхности субстрата, а вторая ― с плотностью. Таким образом, видовое разнообразие лишайников мало зависит от типа известняка; территории исследования сходны по видовому составу, но имеют различное распределение видов по обилию и встречаемости. Распределение сравниваемых объектов (пробных площадей) в пространстве I и II главных компонент показывает, что в практически однородной выборке прослеживается слабая тенденция к группировке пробных площадей по территориальному признаку.

Основными формами воздействия лишайников на субстрат в черте Санкт- Петербурга являются питтинг и пилинг. Таксонами, вызывающими питтинг (точечное разрушение), являются Verrucaria spp. и Hymenelia epulotica. Phaeophyscia orbicularis и Physcia adscendens отмечены нами как виды, вызывающие пилинг (отслаивание частичек) поверхности субстрата.

Используемые источники
1. Гимельбрант Д. Е., Степанчикова И. С., Конорева Л. А. Лихенофлора парка Сергиевка и ее особенности // Мониторинг живой природы парка «Сергиевка». Ред. Д. Ю. Власов. Труды биологического научно-исследовательского института СПбГУ. 2006. Вып. 52. С. 58–89.
2. Гимельбрант Д.Е. Лишайники // Парк «Сергиевка» – комплексный памятник природы / Ред. Д. Ю. Власов. СПб., 2005. С. 54–66.
3. Власов Д. Ю., Паутова З. А., Сафронова Е. В., Франк-Каменецкая О. В., Архипова М. А., Есипова И. В. Биологические факторы разрушения известняков в месторождениях Ленинградской области, памятниках архитектуры Санкт-Петербурга и пригородов // Геология и эволюционная география. СПб.: РГПУ им. А. И. Герцена, 2005. С. 16–25.
4. Biodeterioration of stone surfaces. Lichens and biofilms as weathering agents of rocks and cultural heritage / L. St. Clair, M. Seaward (eds). 2004. 292 p.
Information about the project
Surname Name
Kuznetsova Oxana
Project title
Lichens of carbonate stone substrates in Saint Petersburg and their contribution to biodeterioration
Summary of the project
A large number of St. Petersburg monuments are made of two types of limestones: putilovskiy and pudostskiy. Lichens are active agents of biodeterioration of stones.
The aim of our work is to compare lichen communities on different types of limestone substrate in St. Petersburg and in a quarry in Slantsy district in Leningrad region and studying of the lichens interaction with the substrate.
Altogether, 66 species of lichens from 35 genera and 16 families have been found in more than 60 papers. The most diverse genera are Verrucaria, Physcia, and Lecanora.
We have identified 23 taxa of lichens (34.3% of the number of previously known species of carbonate substrates in St. Petersburg) on calcareous substrates. Lecania erysibe has been sporadically detected on concrete in Sergievka (this species not previously met in St. Petersburg, but known in the western part of the Leningrad region.
Comparing lists of taxa registered at the putilovskiy and pudostskiy limestone, showed their high similarity (Sorensen-Czekanowski similarity coefficient - ICs 0.70). This indicates the proximity of the characteristics of the two types of limestone and enables comprehensive analysis of their lichen flora. Therefore, we can conclude that the type of limestone is not a determining factor in the distribution of lichens. We have identified the most frequently encountered and the most abundant taxa in study region, assessing the ranked lists of taxa. The most common and abundant taxa are Verrucaria spp., Lecanora dispersa, Candelariella aurella, Lecidella stigmatea, Phaeophyscia orbicularis and Flavoplaca citrine.
Component analysis (by the method of principal component analysis) was used to identify the most important relationships in lichen communities and analyze the similarities and differences in test areas and territories. Test areas were selected as the objects, as features - an abundance of taxa at the site, its exposure, lighting, location in space and the type of limestone. The analysis results show that the whole sample is substantially homogeneous. The first two components are reflected in the amount of just over 21% of the explained variation. The first component is likely associated with the characteristic of the substrate surface, and the second - a density. Thus, the species diversity of lichens little depends on the type of limestone; the study areas are similar in species composition, but have a different distribution of species abundance and occurrence. Distribution of the compared objects (plots) in the space of I and II components shows that virtually homogeneous sample can be traced to weak tendency group of plots on a territorial basis.
Most of the lichen species on carbonate stone materials in Saint Petersburg form episubstratic thalli (epilithic lichens). Only the species of genus Verrucaria (e.g., Verrucaria pilosoides) often have endolithic or mostly endolithic thalli and could cause pitting of carbonate materials. Other lichen inhabitants of these substrates could be agents of substrate piling.
Keywords
Lichens, biodeterioration of stones, limestones, carbonate substrates, St. Petersburg