[ZD07]
Spremljanje onesnaženosti zraka z uporabo epifitskih lišajev
Objave: [ 2009 ]

Kazalec prikazuje pokrovnost ter spremembe v pokrovnosti epifitskih lišajev za vse drevesne vrste po kategorijah, še posebej za bukev in smreko. Kategorija označuje vrsto lišaja (skorjasti, grmičasti, listasti). Podatki temeljijo na stanju popisa gozdov v letu 2007.

Spremljanje stanja onesnaženosti zunanjega zraka z epifitskimi lišaji je ena od najstarejših in v svetu največkrat uporabljenih bioindikacijskih metod, ki se uporabljajo v te namene. Pokrovnost treh osnovnih rastnih tipov epifitskih lišajev (skorjasti, listasti in grmičasti) odraža stanje okolja. Pokrovnost merimo ob rednih popisih stanja gozda v pravilni mreži točk z ločljivostjo 4 x 4 km. Reprezentativna vrednost pokrovnosti vseh treh rastnih tipov steljk epifitskih lišajev na posamezni točki je izračunana kot mediana pokrovnosti na vsaj treh drevesih iz iste drevesne skupine.

Poznavanje ekologije lišajev omogoča enostavno kartiranje epifitskih lišajev ter velikopovršinsko spremljanje stanja okolja na osnovi bioindikacije.

Lišaji so sestavljeni organizmi, katerih telo-steljka je vedno zgrajeno iz ene vrste glive (mikobionta) in ene vrste zelene alge ali cianobakterije (fotobionta). Simbioza je za glive obvezna. Preprosto telo lišaja-steljka ni sposobno uravnavati svojega vodnega stanja tako kot višje rastline. Aktivni so le kadar je steljka namočena. Epifitski lišaji rastejo na lesnatih rastlinah, predvsem na deblu in vejah dreves in grmov. V teh razmerah so še posebej prilagojeni za zbiranje vode in hranil iz zraka, v primeru onesnaženega zraka tudi zračnih onesnažil. Lišaji so počasi rastoče steljčnice, ki kopičijo škodljive snovi v daljših časovnih obdobjih kot višje rastline. Vsi ti dejavniki poleg še nekaterih drugih (razmerje v biomasi med mikobiontom in fikobiontom, način razmnoževanja,..) so vzrok, da lišaji v onesnaženem zraku propadejo prej kot višje rastline. Občutljivost lišajev na onesnažen zrak je povezana z rastno obliko njihove steljke, delno pa tudi z občutljivostjo posameznih vrst gliv, alg in cianobakterij, ki tvorijo lišaj.

V tem pogledu pomeni prisotnost vseh treh lišajskih tipov boljše razmere za njihovo uspevanje in s tem tudi čistejši zrak, odsotnost listastih in grmičastih lišajev pomeni napredujoče onesnaževanje zraka. Popolna odsotnost lišajev, tudi skorjastih, pomeni močno onesnažen zrak. Poleg onesnaženosti zraka (velikosti in vrste onesnažil) vplivajo na uspevanje epifitskih lišajev še lastnosti dreves (fizikalno kemijske in mehanske lastnosti skorje, lastnosti krošnje), starost dreves, gospodarjenje z drevesi /gozdovi in seveda tudi klimatski dejavniki.

Pri pripravi kazalnika smo uporabili podatke popisa pokrovnosti treh lišajskih rastnih tipov steljke - skorjastih, listastih in grmičastih lišajev, na izbranih drevesnih vrstah, ki se v slovenskih gozdovih pojavljajo naravno, klimatozonalno, to je na navadni smreki in navadni bukvi, ki sta v Sloveniji najbolj razširjeni drevesni vrsti. Na celotnem ozemlju Slovenije sta smreka in bukev tudi najpomembnejši sestojetvorni drevesni vrsti. Pri tem se moramo zavedati, da smo spremljali stanje gozdnih ekosistemov, kjer stanje epifitske lišajske vegetacije lahko uporabimo kot diferencialni indikator, ki nam kaže vplive onesnaženega zraka. V urbanem okolju bi bil izbor drevesnih vrst, na katerih bi analizirali stanje lišajev drugačen.

Slika ZD7-1: Karta pokrovnosti epifitskih lišajev na vseh drevesnih vrstah v letu 2007, po kategorijah

Vir: Popis lišajev 2007, Gozdarski inštitut Slovenije


Slika ZD7-2: Karta pokrovnosti epifitskih lišajev na bukvi v letu 2007, po kategorijah

Vir: Popis lišajev 2007, Gozdarski inštitut Slovenije


Slika ZD7-3: Karta pokrovnosti epifitskih lišajev na smreki v letu 2007, po kategorijah

Vir: Popis lišajev 2007, Gozdarski inštitut Slovenije


Slika ZD7-4: Spremembe pokrovnosti epifitskih lišajev na bukvi v obdobju 2000-2007, po kategorijah

Vir: Popis lišajev 2000 in 2007, Gozdarski inštitut Slovenije


Slika ZD7-5: Spremembe pokrovnosti epifitskih lišajev na smreki v obdobju 2000-2007, po kategorijah

Vir: Popis lišajev 2000 in 2007, Gozdarski inštitut Slovenije


Spremljanje in zmanjševanje negativnih vplivov onesnaženega zraka na gozdove.

Epifitska lišajska obrast, ocenjena na osnovi mediane pokrovnosti skorjastih, listastih in grmičastih lišajev odraža stanje gozdov glede na vrstno sestavo, starost in celovitost gozdnih ekosistemov. Stanje je tudi posledica vplivov virov onesnaženega zraka v Sloveniji, delno tudi daljinskega vnosa. Tako prikaz kategorij obrasti kot tudi pokrovnost posameznih rastnih tipov steljk nakazuje boljšo ohranjenost gozdov in bolj čist zrak v gozdovih na višjih nadmorskih višinah v Alpah (Julijske Alpe, Karavanke, Kamniško-Savinjske Alpe, osrednji del Pohorja) in delno na dinarski gorski verigi. V osrednji in vzhodni Sloveniji je obrast lišajev revnejša zaradi lokalnih virov onesnaženja (termoenergetski objekti, industrija, promet, kmetijstvo). Slabša obrast v zahodnem delu Julijskih Alp in na višjih nadmorskih višinah na dinarski gorski verigi je po vsej verjetnosti posledica daljinskega vnosa. V splošnem je stanje relativno slabo, na kar nakazuje odsotnost grmičastih lišajev na večjem delu ozemlja Slovenije in majhna pokrovnost listastih lišajev. Delno je takšno stanje lahko tudi posledica pomanjkljivosti metode popisa. Vse tri rastne tipe steljk in boljšo obrast evidentiramo le v gorskih gozdovih, ki so oddaljeni od večjih virov onesnaženja zraka in imajo tudi sicer bolj primerne mikroklimatske in sestojne razmere za uspevanje epifitskih lišajev. Lokalna odstopanja so posledica lokalnih klimatskih in sestojnih razmer.

Iz popisa gozdov, ki je bil narejen leta 2000 in 2007, je razvidno, da se je stanje lišajev v letu 2007 poslabšalo. Samo na eni tretjini ploskev je stanje ostalo nespremenjeno, na večini ploskev se je stanje poslabšalo in na zelo majhnem številu ploskev izboljšalo. Razlogi za takšno stanje bi lahko bili počasno okrevanje epifitske lišajske vegetacije v gozdovih po zmanjšanju onesnaženja zraka z žveplovimi spojinami, še vedno veliko onesnaženje zraka zaradi naraščajočega prometa, onesnaževanje iz kmetijstva, nekaterih industrijskih dejavnosti in termoenergetskih objektov, delno pa tudi daljinski vnos onesnažil. Nekoliko manjše je poslabšanje in večje izboljšanje stanja na smreki v primerjavi z bukvijo, kar bi lahko razložili s pojavljanjem smrekovih gozdov na večjih nadmorskih višinah, na rastiščih, ki so bolj oddaljena od lokalnih virov onesnaženja zraka.

Podatki za Slovenijo

Cilji so povzeti po: Programu ICP Forest, ki se izvaja v okviru Konvencije o onesnaževanju zraka na velike razdalje preko meja, CLRTAP.
Izvorna baza podatkov oz. vir: Gozdarski inštitut Slovenije
Skrbnik podatkov: Gozdarski inštitut Slovenije
Datum zajema podatkov za kazalec: oktober 2009
Metodologija in pogostnost zbiranja podatkov za kazalec: Metoda, ki je bila poskusno uporabljena v okviru ICP-Forest se razlikuje od metode, ki jo je uporabila Biotehnična fakulteta za potrebe prikaza podatkov v tem kazalcu, saj temelji na popisu vrst.

Metoda popisa lišajev je modifikacija metode, ki jo je za popis stanja lišajev kot indikatorjev stanja okolja razvilo združenje nemških inženirjev (VDI 1995), in sicer v tem, da je prirejena za popis obrasti treh osnovnih rastnih tipov steljk epifitskih lišajev in da je ocena pokrovnosti vseh tipov znotraj popisne mreže natančnejša (Batič in Kastelec, 2007). Meritve pokrovnosti debel dreves z lišaji potekajo po celi Sloveniji v okviru popisa stanja gozdov v pravilni mreži opazovalnih ploskev z ločljivostjo 4 x 4 km. Na vsaki opazovalni ploskvi se izbere najmanj tri drevesa iz iste drevesne skupine. Pri izboru imajo prednost klimatozonalne, sestojetvorne drevesne vrste, ki jih na mestih popisa gozdov lahko dobimo v zadostnem številu, pravi starosti in primernem stanju za popis lišajev. Lišajska obrast gozdnega drevja je najboljša na drevesih, ki rastejo na svojih naravnih rastiščih. V nižinah so najprimernejši hrasti, v gorskem pasu bukev in jelka, v subalpinskem pasu pa smreka in macesen. Na izbrana drevesa se v višini 1 m, na stran debla, ki je najbolj obrasla z lišaji, položi mrežica velikosti 250 cm2 s kvadratki velikosti 2 x 2 cm. Pokrovnost in pojavljanje treh osnovnih rastnih tipov lišajev se oceni s štetjem kvadratkov mreže, ki je nameščena na deblo 1 m nad tlemi, na delu, ki je najbolj obraslo z lišaji. Pogostost zbiranja podatkov je podobna kot popis stanja gozdov, na 5 do 10 let.

Metodologija obravnavanja podatkov: Na osnovi opazovanj na vsaj treh drevesih iste drevesne skupine se za vsak osnovni tip lišajev izračuna mediana pokrovnosti/obrasti debel z lišaji za posamezno drevesno skupino (na eni opazovalni ploskvi lišaje opazujemo na največ dveh drevesnih skupinah). Iz mediane pokrovnosti vseh treh lišajskih tipov se določijo kategorije pokrovnosti/obrasti debel z lišaji.

Informacije o kakovosti:
• Prednosti in slabosti kazalca:
Prednost - s pomočjo epifitskih lišajev lahko ocenimo stanje zraka tudi na območjih, kjer ni ustrezne infrastrukture za fizikalno kemične meritve onesnažil. Zajemanje podatkov je relativno poceni, metoda je enostavna in se je ni težko priučiti. Občutljivost epifitskih lišajev na onesnažen zrak je potrjena tudi s hkratnimi meritvami onesnažil in je bila v številnih državah že preizkušena. Uporaba epifitskih lišajev je poleg uporabe višjih rastlin primer biomonitoringa onesnaženega zraka. Biomonitoring stanja okolja je v Evropi v celoti implementiran pri spremljanju stanja voda. V kopenskih ekosistemih so te aktivnosti šele v razvoju.
• Slabost - metoda temelji na naključnem izboru popisnih ploskev in s tem povezanim naključnim izborom dreves. Pri tem lahko mikroklimatske razmere na ploskvi in stanje sestoja vplivajo bolj na obrast kot na onesnaženje zraka, ker iskanje idealnih dreves na ploskvi za popis lišajev ni dopustno. Druga slabost je popis rastnih tipov lišajev zgolj v okviru 250 cm2 mrežice, ki se namesti s spodnjim robom na višino 1 m na deblu. Svetlobne razmere so v tej plasti gozda velikokrat preslabe za dobro uspevanje lišajev, včasih pa je v zelo starih sestojih na tem delu debla razvita že mahovna epifitska vegetacija, ki izrinja bolj heliofilne lišaje.
• Relevantnost, točnost, robustnost, negotovost :
Metoda je z vidika zbiranja podatkov natančna in ponovljiva. Pri oceni pokrovnosti skorjastih steljk lišajev lahko nastanejo težave z njihovim prepoznavanjem in ločevanjem od epifitskih alg, nekaterih saprofitskih gliv, včasih tudi zaradi barve skorje dreves. Napaka je pri zajemanju podatkov odpravljena s tem, da se epifitskim algam zelo podobne steljke skorjastih lišajev (predvsem indikatorja močno onesnaženega zraka, vrsto Scoliciosporum chlorococcum) pri popisu ne upošteva, s čemer se vsaj delno izognemo napaki v okviru ocenjevanja stanja zraka v zelo onesnaženih območjih.
Zanesljivost kazalca (arhivski podatki): zanesljivi
Negotovost kazalca (za scenarije/projekcije): ni projekcij/scenarijev
• Skupna ocena (1 = brez večjih pripomb, 3 = podatki z zadržkom):
Relevantnost: 1
Točnost: 2
Primerljivost (po času): 2
Primerljivost (glede na prostor): 2

Podatki za druge države

V drugih državah poteka biomonitoring onesnaženosti zunanjega zraka z uporabo epifitskih lišajev v glavnem s kartiranjem vrst, pri čemer je v ospredju način ugotavljanja diverzitete in frekvence posameznih vrst, ne pa ocena obrasti treh rastnih tipov, kot je to v našem primeru. Kartiranja vrst imajo veliko večji razpon vrednosti ocenitve stanja zraka na račun številčnosti vrst, vendar naša metoda to delno kompenzira z natančno oceno pokrovnosti rastnih tipov steljk. Najbolj pogosto so epifitski lišaji uporabljeni kot bioindikatorji stanja okolja in zraka v urbanem in odprtem prostoru, za kar imamo tudi v Sloveniji nekaj podatkov. Na osnovi kartiranja vrst na območju Ljubljane in Maribora in na osnovi tega izračunanih indeksov, smo lahko primerjali preprosto metodo, ki jo uporabljamo v okviru popisa gozdov z vrstnimi kartiranji in ugotovili pričakovane rezultate. Ugotovili smo izboljšanje stanja zaradi zmanjšanja onesnaženja zraka z žveplovimi spojinami in porast nitrofilnih vrst, ki kaže na še vedno veliko onesnaženje zraka z dušikovimi spojinami. Veliko manj je raziskav, ki bi ugotavljale stanje zraka s kartiranjem epifitskih lišajev v gozdovih, za kar je bilo opravljenih največ raziskav v Švici. Ta kartiranja so bila istočasno spremljana z meritvami onesnažil v zraku. Nekaj tovrstnih raziskav je bilo opravljenih še v Italiji, Veliki Britaniji, Nizozemski, Estoniji, Kanadi, skandinavskih državah in še kje. V vseh primerih so se epifitski lišaji izkazali kot dobri indikatorji stanja zraka. Zaradi tega poteka sedaj standardizacija uporabe epifitskih lišajev kot tovrstnih indikatorjev v okviru EU, kjer sodelujemo tudi predstavniki iz Slovenije.

Drugi podatki in literatura
ARNDT, U., NOBEL, W. & B. SCHWEIZER, 1987. Bioindikatoren. Möglichkeiten, Grenzen und neue Erkenntnisse. Ulmer, 388.s.
BATIČ, F. 1991. Bioindikacija onesnaženosti zraka z epifitskimi lišaji. Gozdarski vestnik 49: 248-254.
BATIČ, F. / KRALJ, A. 1995. Bioindikacija onesnaženosti ozračja v gozdovih z epifitskimi lišaji. Zbornik gozdarstva in lesarstva 47: 5-56.
BATIČ, F. / KRALJ, T. 1989. Bioinidkacija onesnžaenosti zraka z epifitsko lišajsko vegetacijo pri inventurah propadanja gozdov. Ljubljana, Zbornik gozdarstva in lesarstva 34: 51-70.
BATIČ, F., MAYRHOFER, H., 1996. Bioindication of air pollution by epiphytic lichens in forest decline studies in Slovenia. Phyton (Horn, Austria), Special Issue: Bioindication,36: 85-90.
BATIČ, F. & KASTELEC, D., 2007. Popis epifitskih lišajev.V: KOVAČ, Marko, ur.:Popis poškodovanosti gozdov in gozdnih ekosistemov : priročnik za terensko snemanje podatkov /Ljubljana : Gozdarski inštitut Slovenije, str.36-42.
FERRY, B. W. / BADDELEY, M. S. / HAWKSWORTH, D. L. 1973. Air pollution and lichens. The Athlone Press, London, 389 str.
HAWKSWORTH, D. L. & ROSE, F. 1976. Lichens as pollution monitors. London, Edward Arnold: 1-60.
NIMIS, P. L., SCHEIDEGGER, C., WOLSELEY, P. (Eds.), 2002. Monitoring with Lichens – Monitoring Lichens, Kluwer Academics, Dordrecht.
STOFER, S. / KELLER, C. / FISCHER, R. / SCHEIDEGGER, C. Lichen monitoring within the EU/ICP Forests Biodiversity Test-Phase on Level II plots.
VDI 3799, 1995. Measurement of Immission Effects. Measurement and Evaluation of Phytotoxic Effects of Ambient Air Pollutants (Immissions) with Lichens. Mapping of Lichens for Assessment of the Air Quality.

1. december 2009; dopolnitve 4. februar 2011
Franc Batič, Damijana Kastelec, Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani