J. A. Lis, M. A. Mazur (red.), 2007: Przyrodnicze wartości polsko-czeskiego pogranicza jako wspólne dziedzictwo Unii Europejskiej. Centrum Studiów nad BioróŜnorodnością, Uniwersytet Opolski, ss. 139-145.
ROZŠÍŘENÍ EPIFITYCKÝ MECHOROSTŬ NA OSTRAVSKU VZHLEDEM K ZLEPŠUJÍMU SE STAVU OVZDUŠÍ
DISTRIBUTION OF EPIPHYT MOSS IN OSTRAVA REGION IN RELATION TO THE IMPROVING AIR QUALITY
MARIE VALOVÁ VŠB- Technical University of Ostrava, Institute of Environmental Engineering, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava
[email protected]
ABSTRACT: Northern Moravia has always belonged to the regions with highly developed mining, metallurgical, engineering and chemical industries. Due to the intensive human activities there has been air pollution for many years. The most common bioindicators for the process of air pollution biomonitoring due to the different elements are mosses which can absorb numerous chemicals from the air very effectively. The epifytic mosses from the genus Orthotrichum are extra sensitive to the air pollution. Because of the improving status in last ten years the epifytic mosses start to resettle and spread in the region of Ostrava. KEY WORDS: atmosphereair pollution, biomonitoring, epiphytic bryophytes
Vývoj znečištění ovzduší na Ostravsku Severní Morava patřila vždy k oblastem s vysoce rozvinutým těžebním, hutnickým, strojírenským a chemickým průmyslem. Díky intenzivní činnosti člověka zde docházelo v minulosti po řadu let ke znečišťování ovzduší. Mezi hlavní polutanty v ovzduší v oblasti ostravské aglomerace patří zejména oxid siřičitý, oxidy dusíku a tuhé částice. Od roku 1988 můžeme pozorovat postupné klesající trendy ve znečištění ovzduší České republiky jak oxidem siřičitým tak prašným aerosolem. Na konci 90. let bylo již zastoupení těchto látek zásluhou masivní ekologizace či útlumu nejvíce znečišťujících
výrob
(elektrárny,
výroba
tepla,
chemické
provozy,
uhelný
průmysl
atd.)
2
minimalizováno (roční průměrné koncentrace SO poklesly na 15 až 30 % hodnot z přelomu 80. a 90. let, koncentrace polétavého prachu poklesly na 20 až 50 %). Tento pokles je zvláště výrazný republiky
a
na
po roce 1996. Po roce 1996 je v severozápadní oblasti
Ostravsku
zřetelný
i
pokles
koncentrací
oxidů
dusíku
(http://www.env.cz). Posledním desetiletí směřovaly aktivity v ochraně ovzduší zejména na tvorbu nové legislativy, plně slučitelné s příslušnými právními předpisy Evropských společenství a která zároveň zajistí plnění závazků vyplývajících z dalších mezinárodních smluv a závazků v této oblasti.Všechny velké průmyslové podniky přijaly zákony a právní předpisy z oblasti ochrany ovzduší v ČR (Obroučka 2001). U velkých zdrojů byly realizovány programy snižování znečišťování ovzduší a to snižování emisní zátěže tuhými látkami a významné omezování plynných emisí (odsiřování, denitrifikace). Dále nastala rozsáhlá plynofikace středních a malých zdrojů (Kříž 1998). Mezi hlavní polutanty v ovzduší v oblasti ostravské aglomerace patří zejména oxid siřičitý, jakožto
nejvýznamnější fytotoxický polutant, který má prokazatelný
fyziologický účinek a to zejména v rozkladu chlorofylu. Oxid siřičitý a jeho vliv na vegetaci
Oxid siřičitý je bezbarvý plyn, který reaguje na povrchu různých tuhých suspendovaných částic. Snadno se rozpouští ve vodě a může být oxidován uvnitř vodních kapiček rozptýlených v ovzduší. Oxid siřičitý vzniká spalováním fosilních paliv obsahujících síru, dále tavením nerostných surovin obsahujících síru a při dalších průmyslových procesech. Zdrojem emisí oxidu siřičitého může být rovněž vytápění domácností. Oxidované sloučeny síry mohou působit na vegetaci jednak přímo prostřednictvím příjmu nadzemními částmi rostlin, jednak nepřímo okyselováním půd. Přímé účinky na listy rostlin jsou určovány zejména suchou depozicí oxidu siřičitého. Podobně jako ostatní plyny proniká oxid siřičitý do mezofylu listů primárně stomaty. Velikost otevření stomat je řízena převažujícími podmínkami, jako je např. vlhkost, rychlost větru, světlo a teplota. Tyto vnější faktory ovlivňují příjem znečištění, a tím i stupeň poškození plynoucí ze zátěže oxidem siřičitým. Absorpce plynů je důsledkem rozdílu chemických
potenciálů v ovzduší a uvnitř listu. Tok (hmotnostní tok plynu pronikajícího do listu) je úměrný permeabilitě a nepřímo úměrný odporu vůči přestupu hmoty podél difuzní dráhy, po které polutant difunduje mezní vrstvou vzduchu, stomaty, mezibuněčným prostorem a kapalnou fází. Z důvodů zlepšujícího se stavu ovzduší je výzkum zaměřen právě na rozšíření epifytických mechorostů, které byly v minulosti vlivem znečištění ovzduší na ústupu a které se nyní postupně vracejí na původní lokality a dochází tak k jejich opětovné rekolonizaci.
Mechorosty jako předmět výzkumu – Biomonitoring Mechorosty jsou nejstarší skupinou z dnes existujících vyšších rostlin. Druhy mechorostů tedy existují mnohem déle než druhy jiných vyšších rostlin. Mechy nedisponují řádným kořenovým systémem, mají však velký povrch, který není téměř pokryt kutikulou. Význam mechorostů jako indikační skupiny je dán zejména velmi úzkou vazbou na abiotické podmínky prostředí (Plášek 2005). Tato vazba je způsobena ekofyziologickými vlastnostmi těchto organismů, kdy právě povrch stélky je vzhledem k celkové velikosti mechorostů obrovský a neexistují prakticky bariéry, bránící průniku roztoků do fyziologicky aktivních center (Shaw, Goffinet 2000). Díky
těmto
morfologickým znakům probíhá příjem vzdušných polutantů téměř výhradně depozicí částic.
Vzhledem k relativně velkému povrchu stélky a malým bariérám je pro
mechorosty typická snadná a poměrně rozsáhlá komunikace s okolím spojená s velkou citlivostí mechorostů na substrát i kvalitu ovzduší. Obecně se uvádí vyšší citlivost mechorostů k toxickým látkám v substrátu a v ovzduší než u cévnatých rostlin. Ke zvláště citlivým druhům na znečištění ovzduší patří epifytické mechy rodu Orthotrichum, jejichž mikrostanoviště je na borce stromů. Význam biologického monitorování spočívá v pochopení změn v populacích epifytů, v našem případě rekolonizaci na svá původní stanoviště. V minulosti byly tyto druhy na ústupu z důvodu silného znečištění ovzduší v oblasti jejich výskytu, což vedlo zákonitě ke snížení početnosti populací ( způsobeno znečištěním, ztrátou stanovišť, narušením nebo i změnami ve využívání krajiny). Ale bez údajů získaných monitorováním či sledováním není snadné tyto spojitosti prokázat (Kocourek et al. 2003). V tomto ohledu budeme považovat epifytní mechorosty (zejména rod
Orthotrichum), které jsou citlivé na znečištění ovzduší, jako bioindikátory, jelikož jejich výskyt na daném stanovišti bude vypovídat o zlepšené kvalitě ovzduší v dané oblasti. Metodika výzkumu
Ostravská aglomerace se převážně rozkládá v Ostravské pánvi, Podbeskydské pahorkatině, severní části Moravské brány a zasahuje i do Opavské pahorkatiny. Dominujícím jádrem je Ostrava, k níž se připojují jádra svým způsobem satelitního charakterů v kooperujících vazbách – Frýdek-Místek, Třinec, Český Těšín, Karviná. Po studiu vývoje znečištění ovzduší na Ostravsku bylo v prvé řadě nutné přesné vytýčení daného území na mapě a upřesnit tak lokality pro sběr vzorků. Podíváme-li se na ostravskou aglomeraci do mapy, zjistíme že dominující města (Ostrava, Frýdek-Místek, Třinec, Český Těšín, Karviná) tvoří pomyslný kruh, v jehož středu leží město Havířov. Toto město bylo dáno jako výchozí bod, jelikož leží v blízkosti (v centru) v okolí velkých zdrojů znečištění. Pro podrobnější účely biomonitoringu bylo vybráno 8 liniových transektů paprskovitě vybíhajících od města Havířov v okruhu 32km. -
Směr jednotlivých transektů je dán orientací světových stran (S, Z, J, V, SZ, JZ, SV, JV).
-
Na jednotlivých transektech jsou odběrové intervaly : 4km, 8km, 16km, 32km .
-
Plocha lokalit určená pro odběr vzorků na jednotlivých intervalech : cca 4 km
2
Celkem se jedná o 32 odběrových lokalit. Pro samotný výzkum budou vybrány jak lesní, tak nelesní rostlinné formace z důvodu rozdílné charakteristiky jednotlivých mikrostanovišť (výskyty mechorostů v lesních porostech a na kmenech rozptýlené, nebo liniové zeleně v zemědělských segmentech krajiny). Po mapovém vytýčení zájmové oblasti budou následovat dvoudenní až třídenní výjezdy vhodné pro intenzivní sběr materiálů na daném území a s tím související určení přesné lokalizace vzorků, geografický popis stanoviště včetně nadmořské výšky v geocentrických souřadnicích s použitím GPS přístroje.
Závěr
První část výzkumu byla zaměřena právě na transektní linie zasahující do oblasti v okolí Frýdku – Místku a to konkrétně: okolí těžební šachty Důl Stařič III, okolí obce Chlebovice, okolí řeky Morávky mezi obcí Vyšní Lhoty a Raškovice, okolí obce Pazderna a Podgruň. Orientační směry od FM byly přibližně JZ, J, JV,V. Při bázi stromu byly nalezeny druhy které se běžně vyskytuji také na půdách a zdech, což mohlo být způsobeno usazením prachu na borce právě při samotné bázi stromu. Jedná se o druhy: Tortula muralis, Ceratodon purpureus, Bryum argenteum, Brachythecium velutinum, Brachythecium salebrosum. Z nalezených mechorostů byl na borce stromu nalezen velmi běžně se vyskytující druh Hypnum cupressiforme, který patří mezi nejběžnější mechorosty a jeho výskyt není vázán na specifický substrát, ale můžeme ho najít téměř na všech typech substátu a řadíme ho tedy mezi fakultativní epifyty. Z běžně se vyskytujících fakultativních epifytů byly nalezeny druhy: Amblystegium serpens, Dicranum montanum. Dále byly nalezeny druhy, které řadíme mezi obligátně se vyskytující epifyty, tedy mechorosty vyskytující se výhradně na kmenech stromů: Platygyrium repens, Pterigynandrum filiforme a Pylaisia polyantha. Vzhledem k charakterickému zaměření výzkumu na rozšíření epifytních mechorostu ve vztahu k zlepšujícímu se ovzduší, jsou nejdůležitější nálezy mechorostů z rodu Orthotrichum a Ulota. Byly nalezeny druhy: Orthotrichum pumilum, Orthotrichum pallens, Orthothotrichum
speciosum, Otrhotrichum obtusifolium, Orthotrichum
diaphanum, Orthotrichum affine, Orthotrichum striatum a Ulota bruchii. Z hlediska hodnocení stavu ovzduší jsou velmi významné právě druhy rodu Orthotrichuma Ulota, které jsou zvlášť citlivé na znečištění ovzduší. Jsou to obligátní epifyty, jejichž mikrostanovištěm je borka listnatých stromů (nejčastěj:. Fraxinus excelsior, Tilia cordata, Ulmus glabra, Quercus petraea, Aesculus hippocastanum, Acer sp., a ovocné stromy). Všechny epifytní mechorosty byly nalezeny na stromech rostoucích jako liniová nebo rozptýlená zeleň, tedy v přímém kontaktu s proudícím vzduchem. Naopak v žádné ze zkoumaných oblastí se nevyskytovaly přimo uprostřed zalesněných porostech. Rozšíření mechorostu je dlouhodobá záležitost, tudíž nemůžeme hodnotit aktuální stav znečištění ovzduší v závislosti na výskytu daných mechorostů, ale můžeme usuzovat na dlouhodobé zlepšování kvality ovzduší v posledních letech v oblasti Frýdecko - Místecka. Z hlediska komplexnosti je důležité
provést další výzkumy a to západně a severně od města FM a dále v okolí města Třinec, Český Těšín, Karviná a Havířov.
Literatura
Znečištění ovzduší: Informace MŽP, [citováno 2006- 11- 20] dostupné z URL
OBROUČKA, K. 2001. Látky znečišťující ovzduší. 1. vyd. Ostrava: VŠB-Technická univerzita Ostrava, 73 pp. KŘÍŽ,V.1998. Ekologické činnosti významných průmyslových podniků Ostravsko Karvinské aglomerace. In Sborník prací z 6. konference nadace Beskydy, Ostravská univerzita, Ostrava, 73 pp. Směrnice pro kvalitu ovzduší. Praha: Ministerstvo pro životní prostředí, 1996. 444 ss. PLÁŠEK V. 2005. Základy bryologie (Systém, fylogeneze a ekologie mechorostů), Ostravská univerzita v Ostravě, 79 pp. SHAW A.J., GOFFINET B., (eds). 2000. Bryophyte Biology, Cambridge University Press 2000. KOCOUREK,V., HAJŠLOVÁ, J., TOMANIOVÁ, M. 2003. Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha.
