Древнейшие на суше - [37]

Будучи чувствительными к нарушениям газового состава, мохообразные быстро вымирают при высоких содержаниях в атмосфере сернистого газа, углекислого газа, ионов тяжелых металлов, фтористых соединений. Особенно чувствительны к таким загрязнителям окружающей среды эпифиты. Вокруг промышленных центров наблюдается обычно распределение эпифитных мхов в виде полос-зон: по мере удаления от источника загрязнения меняется флористический их состав и обилие. Зоны располагаются концентрически, но не имеют вид правильных окружностей: форма и размеры их меняются в зависимости от силы и направления господствующих ветров.

Уже отмечалось, что мхи способны извлекать ионы различных элементов прямо из атмосферы, если этих элементов нет в субстрате. Связано это с тем, что мохообразные лишены покровных тканей и влагу впитывают всей поверхностью тела. Совсем не обязательно, что это должен быть дождь. Достаточно росы или тумана, капельки воды конденсируются на поверхности листьев и стеблей. И если в этой влаге содержатся ионы тех или иных элементов, они неизбежно оказываются в теле мха. Это же относится и к переносимым по воздуху мелким твердым частичкам металлов.

Быстрое и в значительных количествах поглощение элементов существенно облегчается тем, что у мохообразных очень велика поверхность тела (по отношению к объему). Накапливая в себе различные элементы, мохообразные являются их концентраторами. Разные виды проявляют, естественно, различную активность в этом отношении. Важно отметить, что в целом бриофиты концентрируют элементы в гораздо бо́льших количествах (в процентах на сухой вес), чем остальные высшие растения. Спектральный анализ позволяет быстро и точно определить, какие элементы содержатся в теле мохообразного и в каком количестве, что позволяет судить о степени и характере загрязненности атмосферы.

А если иметь образцы одних и тех же видов мхов, собранных с одних и тех же мест в разные годы, можно получить картину изменений загрязнения атмосферы во времени. Так, есть данные о том, что содержание свинца во мхах, собранных на территории Швеции, за последние 100 лет возросло более чем в 4 раза. Содержание цинка во мхах, собранных в Канаде возле Монреаля, увеличилось с начала века (в некоторых видах) до 5 раз. Несомненно, возрастание содержания металлов в теле мхов отражает такое же или почти такое повышение содержания их в атмосфере тех районов. Тревожный сигнал!

Накапливая в себе различные элементы, мохообразные не только показывают степень загрязненности атмосферы. Они служат также великолепными индикаторами наличия или отсутствия их в субстрате. Это открывает широкие возможности использования их в биогеохимических исследованиях.

Советский геолог Г. П. Лапаев разработал метод использования водных мхов для поисков полезных ископаемых. Он назвал этот метод бриогеохимическим. При этом Г. П. Лапаев исходил из следующего. Сухопутный, наземный мох (как и любое другое наземное растение) характеризует условия лишь очень небольшого по площади участка. Соответственно и отрицательный результат исследования образца растения характеризует такую же территорию. И чтобы наверняка знать, есть или нет в данном районе интересующий нам элемент, нужна серия образцов, взятых с определенной степенью частоты. Естественно, чем чаще будут браться образцы, тем надежнее результаты. Дело оказывается, таким образом, довольно трудоемким.

Иное дело — водный мох. В какой бы части водосборного бассейна ни содержался тот или иной элемент, его ионы течением реки или ручья будут вынесены далеко за пределы местонахождения элемента. И будут накапливаться мхами, растущими ниже по течению. Если мы получим отрицательный результат на образце мха, взятого из нижней части какого-то водосборного бассейна, то сразу станет ясно, что данный элемент отсутствует во всем бассейне. В случае положительного результата исследуемый район делится на серию более мелких участков. В каждом из них образцы отбираются в низовьях его основного водотока. Так постепенно исследователь и выходит на тот конкретный участок, в пределах которого содержится данный элемент. Таким образом, поиски значительно удешевляются и упрощаются по сравнению с войсками, основанными на изучении наземных растений.

Как и в других случаях, связанных с использованием мхов, определять видовую принадлежность подвергаемых спектральному анализу водных мхов особой необходимости нет; большинство их концентрирует находящиеся в воде химические элементы практически в одинаковой степени.

Бриогеохимический метод имеет ряд преимуществ и перед гидрохимическим, основанным на анализе воды, точнее сухого остатка. Содержание элементов в воде может сильно колебаться в разное время. А так как пробы для анализа берутся, как правило, лишь однократно, это может повести к неверным выводам (например, если в момент отбора пробы содержание анализируемого элемента было низким). Бриогеохимический метод даст среднее значение количества элементов. А поскольку элементы в теле мхов концентрируются, то количество любого элемента на единицу сухого веса в теле мха всегда значительно больше, чем в сухом остатке. Значит, элемент легче определить, больше гарантии, что он не будет пропущен при поисках.