Glony środowisk zanieczyszczonych metalami ciężkimi..pdf

Tom 51, 2002

Numer 2 (255)

Strony 165–173

T ADEUSZ S KOWROÑSKI ,R ENATA K ALINOWSKA iB ARBARA P AWLIK -S KOWROÑSKA

Instytut Ekologii PAN w Dziekanowie Leœnym

Zak³ad Ekotoksykologii i Ekologii Mikroorganizmów

Nieca³a 18/3, 20-080 Lublin

e-mail: skowron@golem.umcs.lublin.pl

GLONY ŒRODOWISK ZANIECZYSZCZONYCH METALAMI CIÊ¯KIMI

WPROWADZENIE

Zapo¿yczony z gwary góralskiej i wprowa-

dzony do polskiej terminologii botanicznej

przez prof. J. Rostafiñskiego (1850-1928) ter-

min „glony” (S TARMACH 1963) obejmuje ponad

20 tysiêcy gatunków, nale¿¹cych do rozma-

itych grup systematycznych roœlin plechowych

takich jak zielenice, okrzemki, eugleniny, z³oto-

wiciowce, brunatnice, krasnorosty, etc., które

tworz¹ wspólne, z³o¿one zbiorowiska. V AN

D EN H OEK i wspó³aut. (1995) okreœlaj¹ glony

(ang. algae) jako bardzo zró¿nicowan¹ grupê

fotosyntetyzuj¹cych roœlin, które nie posiadaj¹

zró¿nicowanych korzeni, ³odyg, liœci i tkanek

naczyniowych. Do glonów zaliczaj¹ równie¿ ta-

kie prokariotyczne organizmy jak sinice czyli

cyjanobakterie (Cyanobacteria, Cyanoprokary-

ota, Cyanophyta) oraz Prochlorophyta, wyra-

Ÿnie podkreœlaj¹c, ¿e organizmy te nale¿¹ jed-

noczeœnie do grupy taksonomicznej Eubacte-

ria. Fykolodzy wyró¿niaj¹ wiêc glony prokario-

tyczne i eukariotyczne, mikrobiolodzy nato-

miast za glony uwa¿aj¹ jedynie te, które s¹ or-

ganizmami eukariotycznymi, wy³¹czaj¹c sini-

ce. Glony pe³ni¹ niezmiernie istotn¹ rolê pro-

ducentów pierwotnych i funkcjê tê spe³niaj¹

zarówno prokariotyczne sinice, jak i eukario-

tyczne zielenice. Termin „glony” ma wiêc obec-

nie walor wy³¹cznie ekologiczny, a nie takso-

nomiczny.

Poniewa¿ w niniejszym artykule sinicom

poœwiêcono niewiele uwagi, ze wzglêdów

praktycznych (i licz¹c na wyrozumia³oœæ mi-

krobiologów), termin „glony” zosta³ u¿yty w

tym szerszym ekologicznym znaczeniu, tj. obej-

muj¹cym równie¿ sinice . Wiêkszoœæ gatunków

glonów to organizmy wodne. Zasiedlaj¹ one

jednak równie¿ œrodowiska l¹dowe i znaczna

ich iloœæ bytuje g³ównie w powierzchniowej

warstwie gleb. Wystêpuj¹ tak¿e w œrodowi-

skach ekstremalnych, tam gdzie woda pojawia

siê przejœciowo, zarówno w silnie zasolonych

glebach, jak i na œniegach, lodowcach, a tak¿e

na gor¹cych pustyniach i w gor¹cych Ÿród³ach.

Wystêpuj¹ na ska³ach i korze drzew. Glony za-

siedlaj¹ równie¿ œrodowiska zdegradowane, w

tym zanieczyszczone metalami ciê¿kimi

(K AWECKA iE LORANTA 1994),

ZABURZENIA RÓ¯NORODNOŒCI GATUNKOWEJ GLONÓW W ZANIECZYSZCZONYCH

METALAMI CIÊ¯KIMI EKOSYSTEMACH WODNYCH

Metale ciê¿kie (takie np. jak kadm, o³ów,

miedŸ, cynk, chrom, etc.) zanieczyszczaj¹ce

œrodowisko, po wnikniêciu do organizmu

ujawniaj¹ swoje toksyczne dzia³anie najpierw

na poziomie biochemicznym i fizjologicznym,

wchodz¹c w interakcje z komórkowymi ma-

krocz¹steczkami i hamuj¹c aktywnoœæ enzy-

mów (S KOWROÑSKI 1988, G ENTER 1996). Zabu-

166

T ADEUSZ S KOWROÑSKI i wspó³aut.

rzenie funkcji katalitycznej enzymów general-

nie wi¹¿e siê z silnym powinowactwem metali

(szczególnie kadmu, o³owiu, rtêci) do grup sul-

fhydrylowych (-SH) (V AN A SSCHE iC LIJSTERS

1990). Ponadto metale, które nie pe³ni¹ roli mi-

kroelementów, np. Cd, mog¹ zastêpowaæ ato-

my metali pe³ni¹ce rolê strukturaln¹ w metalo-

enzymach lub metaloproteinowych komplek-

sach, a tak¿e w przypadku ich wyraŸnego nad-

miaru, wywo³ywaæ niedobór mikroelemen-

tów, w wyniku konkurencji o wspólny system

transportu do komórek. Metale ciê¿kie mog¹

zaburzaæ równowagê jonow¹, procesy trans-

portu komórkowego, powodowaæ degradacjê

barwników fotosyntetycznych oraz w niektó-

rych przypadkach, wystêpowanie stresu oksy-

dacyjnego (R IJSTENBOL i wspó³aut., 1994). Z

tych wzglêdów, po pobraniu przez organizmy,

mog¹ one w ró¿ny sposób hamowaæ normalny

przebieg szeregu komórkowych procesów me-

tabolicznych, w tym procesów fotosyntezy i

oddychania u glonów eukariotycznych i sinic

(P AWLIK i wspó³aut. 1993, P OSKUTA i wspó³aut.

1996). W dodatku obserwuje siê szereg ultra-

strukturalnych i morfologicznych zmian. Mo-

¿na zaobserwowaæ, np. wielowarstwowe œcia-

ny komórkowe, zmiany w organellach komór-

kowych (N ASSIRI i wspó³aut. 1996), zmiany ob-

jêtoœci komórek, liczby i objêtoœci granul poli-

fosforanowych, zaburzenia podzia³u komórek,

w wyniku których tworz¹ siê komórki o nie-

spotykanych w normalnych warunkach roz-

miarach (S KOWROÑSKI iR ZECZYCKA 1980).

Wszystko to prowadzi w efekcie do zahamowa-

nia wzrostu glonów i ich obumierania. Istnieje

obszerna literatura opisuj¹ca toksyczny wp³yw

metali obserwowany w warunkach laborato-

ryjnych (S KOWROÑSKI 1988; G ENTER 1996;

P AWLIK -S KOWROÑSKA iS KOWROÑSKI 1996,

2001). Jednak¿e pomimo to, w warunkach na-

turalnych, w wodach powierzchniowych za-

nieczyszczonych metalami ciê¿kimi stwierdza

siê rozwój glonów, choæ na ogó³ nie tak obfity i

ró¿norodny jak w wodach nieska¿onych. W

wodach o odczynie alkalicznym, zawieraj¹cych

metale, czêsto obficie wystêpuj¹ sinice, np. nit-

kowate z rodzaju Oscillatoria, Phormidium,

Plectonema i Schizothrix (S AY iW HITTON

1980, W HITTON i wspó³aut. 1981). Wystêpowa-

nie sinic stwierdzono w wodach zawieraj¹cych

cynk, nawet w bardzo wysokich stê¿eniach, tj.

10–100 mg Zn/l. Niskie pH (<5) równie¿ znacz-

nie ogranicza rozwój sinic (B ROCK 1973). W

zanieczyszczonych metalami ciê¿kimi wodach

o odczynie neutralnym i alkalicznym mo¿na

tak¿e stwierdziæ wystêpowanie niektórych

okrzemek (Bacillariophyceae). Na przyk³ad, w

planktonie wód wolnop³yn¹cej rzeki zawie-

raj¹cej metale, stwierdzono kilka ich rodzajów,

tj. Eunotia, Pinnularia, Navicula i Synedra

(S AY iW HITTON 1980), a w górskim strumieniu

(pH oko³o 7) zanieczyszczonym przez Zn, Cu i

Cd stwierdzono wystêpowanie takich peryfito-

nowych gatunków jak: Achnanthes minutissi-

ma, Achnanthes microcephala, Synedra fili-

phormis i Nitschia sp. (D ENISEGER i wspó³aut.

1986). Okrzemki: Achnanthes, Nitschia, Syne-

dra, Gomphonema, Navicula, Pinnularia, Eu-

notia i Cymbella izolowane by³y równie¿ z ja-

poñskich rzek, których wody zawiera³y Cu i Zn.

W innym przypadku, w rzece przep³ywaj¹cej

przez rejon kopalni miedzi w Japonii, której

wody zawiera³y 0,07–0,22 mg Cu/l i 0,13–0,55

mg Zn/l (pH oko³o 8), stwierdzono wystêpo-

wanie Achnanthes minutissima, Nitschia pa-

lea i Surirella angustata (T AKAMURA i

wspó³aut. 1990, Y ASUNO iF UKUSHIMA 1987).

Zró¿nicowanie w sk³adzie gatunkowym okrze-

mek zwi¹zane by³o z warunkami œrodowisko-

wymi, g³ównie z pH wody. Na przyk³ad, w stru-

mieniach i rzekach o wodach kwaœnych domi-

nuj¹cym gatunkiem okrzemek by³ Eunotia sp.,

natomiast w wodach o odczynie alkalicznym

wystêpowa³y g³ównie Achnanthes sp., Nit-

schia sp., Navicula sp. i Gomphonema sp.

(C ORING 1996). W wodach zanieczyszczonych

metalami stosunkowo licznie mog¹ byæ repre-

zentowane zielenice (Chlorophyta). Na

przyk³ad, w jednej z rzek Walii zanieczyszczo-

nej przez Zn, Cd, Cu i Pb obserwowano wystê-

powanie nitkowatych zielenic Hormidium

rivulare , Ulothrix sp. i Spirogyra sp. (M CLEAN i

J ONES 1975), natomiast w innych rzekach za-

nieczyszczonych przez Zn stwierdzono wystê-

powanie: Hormidium rivulare (S AY i

wspó³aut. 1977), Stigeoclonium tenue (H AR-

DING iW HITTON 1976), Ulothrix moniliformis

i Mougeotia sp. (S AY iW HITTON 1980). Rów-

nie¿ w rzekach przep³ywaj¹cych przez rejon

kopalñ rud miedzi i o³owiu w Kornwalii, gdzie

metale wydobywano od staro¿ytnoœci, zaob-

serwowano 87 gatunków Chlorophyta

(F OSTER 1982a, b). Zakwalifikowano je do na-

stêpuj¹cych grup systematycznych: Ulotricha-

les ( Microspora stagnorum, M. pachyderma,

M. willeana, M. tumidula, Ulothrix spp., Hor-

midium spp., Cylindrocapsa, Stichococcus

spp.), Chaetophorales (S tigeoclonium tenue) ;

Zygnematales ( Mougeotia, Spirogyra ), Volvo-

cales i Tetrasporales ( Chlamydomonas, Gle-

Glony œrodowisk zanieczyszczonych metalami ciê¿kimi

167

ococcus, Chlamydocapsa, Asterococcus ), Chlo-

rococcaceae ( Chlorella, Hypnomonas, Pleuro-

coccus, Trochiscia ); Oocystaceae ( Oocystis,

Pseudococcomyxa ) i Scenedesmaceae ( Anki-

strodesmus, Selenastrum, Scenedesmus ). Jest

charakterystyczne, ¿e w wodach zawieraj¹cych

metale ciê¿kie i pierwiastki biogenne w wyso-

kich stê¿eniach, obficie wystêpuje nitkowata

zielenica z rodzaju Stigeoclonium , przy ca³ko-

witej nieobecnoœci Cladophora (W HITTON

1985). Obfity wzrost Cladophora stwierdzono

jedynie w wodach o niskim stê¿eniu metali ciê-

¿kich (W HITTON i wspó³aut. 1989). W rzekach

Japonii, zanieczyszczonych przez Cu i Zn,

stwierdzono wystêpowanie zielenic na-

le¿¹cych do rodzajów Chlorella, Oocystis, Sce-

nedesmus, Chlamydomonas, Ulothrix, Kleb-

sormidium, Stigeoclonium, Stichococcus i Co-

smarium (T AKAMURA i wspó³aut. 1989). W rze-

ce Miyata liczba gatunków glonów peryfitono-

wych by³a bardzo zredukowana przez miedŸ i

cynk, ale wœród tych nielicznych glonów pora-

staj¹cych dno rzeki wystêpowa³y takie gatunki

zielenic, jak: Stigeoclonium aestivale i Oocystis

lacustris (T AKAMURA i wspó³aut. 1990). Ziele-

nice, takie jak: Chlorella fusca var. vacuolata i

Scenedesmus acutiformis izolowano równie¿

w Kanadzie z jeziora zanieczyszczonego przez

CuiNi(S TOKES i wspó³aut. 1973), natomiast

obecnoœæ Chlorella sp ., Chlamydocapsa bacil-

lus i Chlamydocapsa cf. petrify stwierdzono w

jeziorze zanieczyszczonym przez arsen

(K NAUER i wspó³aut. 1999).

Mikroflora œrodowisk zanieczyszczonych

metalami ciê¿kimi ró¿ni siê od tej, która zasie-

dla œrodowiska nieska¿one. Z porównawczych

badañ fykologicznych wynika, ¿e w œrodowi-

skach o du¿ym stopniu zanieczyszczenia meta-

lami obserwuje siê mniejsz¹ ró¿norodnoœæ ga-

tunkow¹ glonów i na ogó³, choæ nie zawsze

mniejsz¹ ich biomasê. Zanieczyszczenie meta-

lami mo¿e zmieniaæ strukturê zbiorowisk glo-

nów. Inne gatunki staj¹ siê dominuj¹cymi. Cha-

rakterystyczne dla tych œrodowisk jest równie¿

to, ¿e s¹ one zasiedlane przez gatunki lub popu-

lacje (ekotypy) odporne na toksyczne metale

ciê¿kie, gatunki wra¿liwe natomiast s¹ elimino-

wane ze œrodowiska. Metale ciê¿kie, pe³ni¹

wiêc rolê czynnika dokonuj¹cego selekcji w

kierunku organizmów najlepiej przystosowa-

nych. Zjawiska, o których mowa, w ekosyste-

mach wodnych maj¹ miejsce, np. przy ujœciach

rzek lub w zanieczyszczonych metalami stru-

mieniach, rzekach i jeziorach znajduj¹cych siê

w pobli¿u kopalñ i zak³adów wzbogacania rud

metali nie¿elaznych (np. Cu, Pb, Zn) lub na te-

renach silnie zurbanizowanych. Na przyk³ad w

jeziorze, do którego w latach 1941–1949 do-

prowadzano œcieki kopalniane, po up³ywie bli-

sko 30 lat od zaniechania tego procesu, w od-

leg³oœci 1 km od miejsca zrzutu tych œcieków

identyfikowano tylko 63 taksony glonów ben-

tosowych, podczas gdy w miejscu oddalonym

o 2 km — prawie dwukrotnie wiêcej. Zauwa-

¿ono te¿, ¿e gêstoœæ biomasy glonów w epilim-

nionie strefy silnie zanieczyszczonej metalami

by³a o 50% mniejsza od tej, któr¹ obserwowano

w miejscach od niej odleg³ych. Pamiêtaæ jed-

nak nale¿y, ¿e obecnoœæ metali nie jest jedy-

nym czynnikiem selekcyjnym, gdy¿ inne para-

metry œrodowiskowe, takie jak odczyn wody,

zasobnoœæ w substancje od¿ywcze, oœwietle-

nie, temperatura, etc., mog¹ tak¿e znacz¹co

wp³ywaæ na sk³ad gatunkowy zbiorowisk glo-

nów.

W rzeczywistoœci przewidywania co do re-

akcji poszczególnych gatunków glonów na

ska¿enie œrodowiska metalami i co do struktu-

ry zbiorowisk glonów w warunkach natural-

nych s¹ bardzo trudne. Reakcja naturalnych

zbiorowisk glonów na zanieczyszczenie meta-

lami, zw³aszcza przy ma³ych stê¿eniach metali i

d³ugim czasie dzia³ania mo¿e byæ ró¿na w ró¿-

nych zbiornikach wodnych i zale¿na od ju¿ ist-

niej¹cej struktury biocenozy oraz lokalnych

warunków fizycznych i chemicznych. Reakcja

ta zale¿eæ bêdzie od wielkiej liczby rozmaitych

œrodowiskowych interakcji. Nale¿y uwzglêd-

niæ fakt, i¿ w warunkach naturalnych mo¿e wy-

stêpowaæ kilka czynników toksycznych jedno-

czeœnie (np. mieszanina ró¿nych metali

ciê¿kich). W takiej sytuacji efekty toksyczne

mog¹ siê sumowaæ, wzajemnie znosiæ lub potê-

gowaæ, w zale¿noœci od iloœciowego i jakoœcio-

wego sk³adu chemicznego toksykantów. Na

oddzia³ywanie metali nak³adaj¹ siê lokalne wa-

runki œrodowiskowe, które mog¹ sprzyjaæ lub

utrudniaæ rozwój okreœlonych gatunków glo-

nów, a ponadto wp³ywaæ na formy chemiczne

metali (ró¿ni¹ce siê toksycznoœci¹) oraz na

proces ich pobieranie przez komórki glonów,

etc. Biologiczna dostêpnoœæ metali i toksycz-

noœæ, przy tym samym ich ogólnym stê¿eniu

mo¿e byæ wiêc ró¿na w ró¿nych œrodowiskach,

takich jak wody s³odkie i s³one (S KOWROÑSKI i

wspó³aut. 1992).

168

T ADEUSZ S KOWROÑSKI i wspó³aut.

CO TO S¥ MIKRO- I MEZOSYSTEMY?

W celu dok³adniejszego zbadania skompli-

kowanego zjawiska interakcji potencjalnie tok-

sycznych metali z organizmami zasiedlaj¹cymi

okreœlone ekosystemy przeprowadza siê nie-

kiedy eksperymenty w mikrosystemach (ang.

microcosm), w których do du¿ych naczyñ eks-

perymentalnych wprowadza siê zespo³y orga-

nizmów. Jeszcze rzadziej wp³yw metali na zbio-

rowiska glonów, ich strukturê i funkcjonowa-

nie bada siê w kosztownych mezosystemach —

izolowanych wycinkach jeziora lub sztucznych

strumieniach (ang. mesocosm), do których w

sposób kontrolowany doprowadza siê metale

ciê¿kie. Uk³ady te poddawane s¹ naturalnej

zmiennoœci warunków œrodowiskowych (wia-

trów, temperatury, nas³onecznienia). Mikro-

systemy zastosowano np. w celu badania chro-

nicznego oddzia³ywania cynku (uwzglêdniaj¹c

stê¿enia spotykane w œrodowisku, tj. 0,12–0,42

M) na zbiorowiska bakterii i glonów peryfito-

nu rzeki Göta Älv (Szwecja) (P AULSSON i

wspó³aut. 2000). Po 4-tygodniowej ekspozycji

stwierdzono, ¿e spadek wartoœci wskaŸników

charakteryzuj¹cych wielkoœæ biomasy (w tym

chlorofilu a) wyst¹pi³ ju¿ przy 1 M Zn, nato-

miast zmiany w sk³adzie gatunkowym obser-

wowano przy wy¿szych stê¿eniach, tj. powy¿ej

9,7 M. Zmianê struktury zbiorowisk glonów

stwierdzono równie¿ w eksperymencie z me-

zosystemem wydzielonym z jednej z rzek w

USA ju¿ pod wp³ywem bardzo niskiej dawki

Zn, tj. 0,05 mg/l, podczas gdy dawka 0,047 mg

Zn/l by³a graniczn¹ dawk¹ dopuszczaln¹ przez

US EPA (Urz¹d Ochrony Œrodowiska USA)

(G ENTER i wspó³aut. 1987). Zmiany w sk³adzie

gatunkowym peryfitonu zaobserwowano rów-

nie¿ w oligotroficznym strumieniu w górach

Sierra Nevada, do którego w sposób ci¹g³y

przez rok dodawano miedŸ w stê¿eniu do 10

g/l (L ELAND iC ARTER 1984). W sztucznym

strumieniu zbudowanym na jednej z rzek USA,

do którego wprowadzano Zn w stê¿eniach

0,005i1mgZn/l, zaobserwowano zastêpowa-

nie pierwotnej mikroflory porastaj¹cej ska³y i

kamienie przez organizmy odporne na metale

przy wiêkszym ze stosowanych stê¿eñ Zn

(C OLWELL i wspó³aut. 1989).

Glin (Al), który zasadniczo nie jest, ze

wzglêdu na mniejsz¹ gêstoœæ, zaliczany do me-

tali ciê¿kich, jednak jest toksyczny i mo¿e wy-

wieraæ istotny wp³yw na ekosystemy wodne.

Podwy¿szonemu poziomowi glinu towarzyszy

czêsto kwaœny odczyn wód. Trudno jest osza-

cowaæ, w jakim stopniu ka¿dy z tych czynni-

ków odpowiedzialny jest za zmiany w zbioro-

wiskach glonów. Eksperyment przeprowadzo-

ny w sztucznym strumieniu wykaza³ (G ENTER

1995), ¿e samo zakwaszenie (pH 4,8) powodo-

wa³o spadek liczebnoœci jednych taksonów

(np. okrzemek Rhopalodia sp., Synedra rum-

pens oraz zielenic kokkoidalnych i nitkowatej

zielenicy M ougeotia sp.) oraz wzrost liczebno-

œci innych gatunków – szczególnie okrzemek i

sinic). Glin w stê¿eniu 500 g/l w stosunku do

wiekszoœci gatunków okaza³ siê ma³o szkodli-

wy, a jego dodatek powodowa³ nawet wzrost

gêstoœci biomasy niektórych gatunków okrze-

mek, zielenic i sinic (np. okrzemki Achnanthes

minutissima , zielenicy Cosmarium melano-

sporum , sinicy Schizothrix calcicola ). Jednak-

¿e oba czynniki dzia³aj¹ce jednoczeœnie powo-

dowa³y spadek liczebnoœci komórek kilku tak-

sonów zielenic i sinic oraz ogólnego stê¿enia

chlorofilu a, poni¿ej poziomu wystêpuj¹cego

przy samym zakwaszeniu wód. Wydaje siê

wiêc, ¿e glin w zakwaszonych wodach mo¿e

stwarzaæ wiêksze zagro¿enie dla szeregu ga-

tunków zielenic i sinic, i spowodowaæ znaczne

zmniejszenie biomasy peryfitonu, co z kolei

mo¿e mieæ negatywny wp³yw na grupê konsu-

mentów. Ciekawe obserwacje poczyniono

podczas du¿ego kompleksowego limnologicz-

nego eksperymentu trwaj¹cego blisko 2 lata,

przeprowadzonego na jeziorze Baldagg (Szwaj-

caria) (G ÄCHTER iM ARES 1979). Stwierdzono

miêdzy innymi, ¿e niskie stê¿enia Hg, Cu, Cd,

Zn i Pb w wodzie, pocz¹tkowo powodowa³y

spadek biomasy fitoplanktonu i jego ogólnej

aktywnoœci, fotosyntetycznej oraz wyraŸny

spadek liczby taksonów. Jednak¿e w czasie

trwania doœwiadczenia, pod wp³ywem metali

nastêpowa³a przebudowa struktury gatunko-

wej fitoplanktonu, w którym zaczê³y domino-

waæ gatunki mniej wra¿liwe na metale. Po d³u¿-

szym czasie okaza³o siê, ¿e wskutek toksyczne-

go oddzia³ywania metali na zooplankton, jego

presja na fitoplankton znacznie siê zmniej-

szy³a. Z tych wzglêdów nast¹pi³ wzrost bioma-

sy fitoplanktonu, którego gêstoœæ pod koniec

doœwiadczenia by³a nawet wiêksza ni¿ w wa-

runkach kontrolnych (bez metali). W tym

d³ugotrwa³ym eksperymencie wykazano, ¿e

uznawane za dopuszczalne dawki metali w wo-

dzie, powodowa³y jednak w danych warun-

kach œrodowiskowych zmianê struktury fito-

planktonu, chocia¿ nie zmniejszy³y produkcji

Glony œrodowisk zanieczyszczonych metalami ciê¿kimi

169

pierwotnej, co sugerowa³y testy krótkotrwa³e.

(G ÄCHTER iM ARES 1979).

Podobne zjawisko zaobserwowano w wa-

runkach naturalnych w rzece przep³ywaj¹cej

przez rejon kopalni miedzi w Japonii. Liczba

gatunków peryfitonowych glonów w tej rzece

wynosi³a jedynie 7–10, jednak¿e produkcja

pierwotna by³a stosunkowo wysoka ze wzglê-

du na nisk¹ presjê konsumentów (T AKAMURA i

wspó³aut. 1990).

GLONY W ŒRODOWISKACH L¥DOWYCH ZANIECZYSZCZONYCH METALAMI

Glony eukariotyczne i sinice stanowi¹ rów-

nie¿ istotn¹ czêœæ glebowej mikroflory, cho-

cia¿ s¹ prawie niedostrzegalne dla przeciêtne-

go obserwatora. Ich znaczenie polega g³ównie

na tym, ¿e przyczyniaj¹ siê do poprawy struktu-

ry gleby, zmniejszaj¹ erozjê gleb i powoduj¹

wzrost ich ¿yznoœci (S TARKS i wspó³aut. 1981,

M ETTING 1981). W ubogich i zdegradowanych

œrodowiskach s¹ to czêsto organizmy pionier-

skie. Mog¹ wystêpowaæ nawet tam, gdzie brak

wody jest czynnikiem ograniczaj¹cym rozwój

roœlin wy¿szych. Wœród ró¿nych grup taksono-

micznych w glebie dominuj¹ sinice i zielenice.

Istotnym czynnikiem wp³ywaj¹cym na struktu-

rê gatunkow¹ zbiorowisk glonów jest odczyn

gleby (L UKESOWA iH OFFMANN 1995). Sinice

dominuj¹ w glebach obojêtnych i alkalicznych,

natomiast na ogó³ nie wystêpuj¹ w glebach

kwaœnych (pH < 4), w których liczne glony eu-

kariotyczne mog¹ rozwijaæ siê obficie.

Pomimo wa¿nej ekologicznej roli eukario-

tycznych glonów i sinic w œrodowiskach l¹do-

wych, bada siê je stosunkowo rzadko. Niezwy-

kle sk¹pe s¹ informacje na temat wystêpowa-

nia tych mikroorganizmów, ich biologii i funk-

cji na zdegradowanych terenach w pobli¿u hut

i kopalñ metali nie¿elaznych, jakimi s¹ zwa³o-

wiska odpadów poprzemys³owych, ha³dy,

osadniki poflotacyjne. Niekiedy miejsca te s¹

okreœlane jako „pustynie biologiczne”. Na pod-

stawie nielicznych doniesieñ mo¿na stwier-

dziæ, ¿e podobnie jak w œrodowisku wodnym,

równie¿ w ska¿onych glebach metale ciê¿kie

s¹ czynnikiem w istotny sposób ograni-

czaj¹cym ró¿norodnoœæ gatunkow¹ eukario-

tycznych glonów i sinic. Na ja³owych, zdegra-

dowanych i zakwaszonych glebach ska¿onych

miedzi¹ i niklem, w pobli¿u hut w Sudbury (Ka-

nada) stwierdzono obecnoœæ zaledwie kilku

gatunków zielenic, dwa gatunki okrzemek i

zupe³ny brak sinic (M AXWELL 1991). Mikroor-

ganizmy fototroficzne takich zdegradowanych

œrodowisk w Polsce sta³y siê w ostatnich latach

obiektem zainteresowania Stacji Badawczej In-

stytutu Ekologii PAN w Lublinie (obecnie

Zak³adu Ekotoksykologii i Ekologii Mikroorga-

nizmów IE PAN). Badany jest sk³ad gatunkowy

tej mikroflory i jej w³aœciwoœci adaptacyjne do

œrodowisk ska¿onych metalami. Problem adap-

tacji jest ciekawy i wa¿ny z tego wzglêdu, ¿e po-

dejmowane s¹ próby rekultywacji zdegrado-

wanych przez przemys³ terenów z udzia³em

zbiorowisk mikroglonów (L UKESOWA 1996).

Obiektem badañ jest mikroflora wystê-

puj¹ca w osadnikach rud cynkowo-o³owiowych

w ZGH „Boles³aw” w Bukownie i ZGH „Orze³

Bia³y” w Brzezinach Œl¹skich, w osadniku poflo-

tacyjnym rud miedzi w KGHM w Lubinie, a ta-

k¿e na ha³dzie pocynkowej w Katowicach –

We³nowcu i „pustyni biologicznej” w pobli¿u

HMN „Szopienice” w Katowicach (Ryc. 1–3).

Stê¿enia metali ciê¿kich w wy¿ej wymienio-

nych miejscach s¹ bardzo wysokie, np. w osad-

niku poflotacyjnym w Bukownie ca³kowita za-

wartoœæ cynku wynosi³a 18400 ppm, a o³owiu

6566 ppm, osadniki w Lubinie zawiera³y blisko

1500 ppm miedzi. Miejsca, z których pobrano

próbki gruntów zasiedlone by³y przez specy-

ficzn¹ roœlinnoœæ lub zgo³a jej pozbawione. Wy-

izolowano z nich szereg taksonów nale¿¹cych

do ró¿nych grup systematycznych, wymienio-

nych w Tabeli 1. Okazuje siê, ¿e nawet na tzw.

„pustyni biologicznej” w okolicach huty „Szo-

pienice” wystêpuj¹ zielenice i eugleniny, a ta-

k¿e sinice ( Oscillatoria sp., Pseudoanabaena

catenata ). We wszystkich badanych œrodowi-

skach stwierdzono najliczniejsze wystêpowa-

nie przedstawicieli Chlorophyta.

Fakt wystêpowania glonów eukariotycz-

nych i sinic w tak niesprzyjaj¹cych wegetacji

œrodowiskach, jakimi s¹ ha³dy i osadniki poflo-

tacyjne zanieczyszczone w wysokim stopniu

metalami ciê¿kimi, potwierdza tezê, ¿e mog¹

one pe³niæ rolê organizmów pionierskich i

przyczyniaæ siê do poprawy w³aœciwoœci grun-

tów, które zasiedlaj¹. Jakkolwiek biologiczna

dostêpnoœæ metali w tych gruntach jest znacz-

nie mniejsza ni¿ ich stê¿enie ogólne, to jednak

wydaje siê, i¿ aby prze¿yæ w tak ekstremalnych

warunkach, zaadaptowane do nich ekotypy i

gatunki musz¹ posiadaæ specyficzne mechani-

zmy detoksykacji i tolerancji.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: