The role of lichens as the bioindicators of trace metal contamination in Polar Regions

Na podstawie danych literaturowych zostało określone znaczenie porostów, jako organizmów-bioindykatorów w ocenie zanieczyszczenia metalami ciężkimi regionów polarnych Ziemi, jako konsekwencja narastającego w sensie naukowo-technicznym i rozszerzającego się w sensie geograficznym wpływu człowieka na otaczającą przyrodę, a także postępującego globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych. Arktyka i Antarktyka, ze względu na swoje położenie geograficzne i fizyczne na biegunach planety, charakteryzują się nie tylko odmienną florą i fauną, ale także unikalnymi właściwościami ruchu mas powietrza i wody, właściwościami geochemicznymi gleb itp., co stwarza warunki do depozycji i akumulacji zanieczyszczeń powietrza, transportowanych na duże odległości, dlatego ocena zanieczyszczenia środowiska w rejonach polarnych metodami bioindykacji ma także pewne osobliwości. W porostach arktycznych stwierdzono wysoki poziom akumulacji metali ciężkich (Cu, Ni, Fe) w warunkach stresu technogenicznego, podwyższony poziom akumulacji Cr, Pb i Zn, ale niską zawartość Cd w obrębie plechy Cetrariella delisei. Stwierdzono zależność stężenia metali ciężkich w plechach porostów i glebie od odległości do linii brzegowej, jednak wykazano, że różnice gatunkowe w porostach mają większe znaczenie. Najsilniejszym czynnikiem w akumulacji metali ciężkich przez porosty arktyczne jest transgraniczny transport mas powietrza z regionów uprzemysłowionych, czemu sprzyja podział circumpolarny również występowania gradientu szerokości (zmniejszenie osadzania metali ciężkich na dużych szerokościach geograficznych). Należy zauważyć, że flora Antarktydy jest reprezentowana głównie przez porosty. Przeprowadzono analizę porównawczą akumulacji metali ciężkich i wykazano jej różną wydajność dla różnych rodzajów porostów. Transport atmosferyczny znacząco wpływa na akumulację takich pierwiastków jak Zn, Mn, Cu, Pb, Ti, Sr, Rb, Y, Ba. Znaczna akumulacja glinu i żelaza przez porosty związana jest z litogenicznym pochodzeniem tych pierwiastków. Zdolność porostów do akumulacji metali ciężkich została udowodniona w wielu eksperymentach. Ponadto każdy rodzaj porostów jest selektywny w stosunku do poszczególnych elementów. Wszystkie te cechy porostów stanowią unikalną podstawę dla wykorzystania tej grupy roślin do rozwiązywania problemów jakości stanu ekologicznego środowiska przyrodniczego i oceny ładunku technogenicznego w ekosystemach.

Based on the literature data, the importance of lichens as bioindicator organisms in estimating the pollution of polar regions of the Earth with heavy metals, as a consequence of the ever increasing in the scientific and technical sense and expanding in the geographical sense of human influence on the environment nature, as well as the ongoing global warming and climate change, has been determined. The Arctic and Antarctica, due to their geographic and physical position at the poles of the planet, are characterized not only by amazing flora and fauna, but also by unique characteristics of the movement of air and water masses, geochemical properties of soils, etc., creating conditions for the deposition and accumulation of pollutants carried over long distances, therefore, the assessment of environmental pollution in polar regions by bioindication methods also has certain features. In Arctic lichens, a high level of accumulation of heavy metals (Cu, Ni, Fe) was revealed under conditions of technogenic stress, an increased level of accumulation of Cr, Pb, and Zn, but a low content of Cd in the thallus Cetrariella delisei. The dependence of the concentration of heavy metals in the lichen thallus and soil on the distance to the coastline was noted; however, it was shown that the species differences in lichens are of higher significance. The strongest factor in the accumulation of heavy metals by Arctic lichens is the transboundary transport of air masses from industrial regions, which is facilitated by the circumpolar separation and the effect of the latitude gradient (reduced deposition of heavy metals at high latitudes). It is noted that the flora of Antarctica is represented mainly by lichens. A comparative analysis of the accumulation of heavy metals has been carried out and its different efficiency has been shown for different types of lichens. It is noted that atmospheric transport significantly affects the accumulation of such elements as Zn, Mn, Cu, Pb, Ti, Sr, Rb, Y, Ba. The significant accumulation of aluminum and iron by lichens is associated with the lithogenic origin of these elements. In many experiments, it has proven the ability of lichens to accumulate heavy metals. In addition, each type of lichen is selective for individual elements. All these features of lichens constitute a unique basis for the use of this group of plants to solve the problems of the quality of the ecological state of the natural environment and to assess the technogenic load in ecosystems.