3. Рослини-індикатори і рослини-монітори

За особливостями реакції на вплив забруднювачів рослини поділяють на рослини-індикатори й рослини-монітори.

Рослина-індикатор – рослина, у якої ознаки ушкодження виявля­ються при впливі фітотоксичної концентрації забруднюючих речо­вин або їх суміші.

Рослина-індикатор є хімічним сенсором, який може виявити в повітрі присутність забруднюючої речовини, але спостереження за нею не дають змоги отримати дані про її кількість.

Індикаторами можуть бути такі рослини, які акуму­люють у тканинах забруднюючу речовину або продукти метаболізму, утворені внаслідок взаємодії рослини із зов­нішніми чинниками: важкими металами (свинець і кад­мій), газоподібними речовинами, такими як фтористий водень (НF) або сульфат (SО₄). Внаслідок їх дії у рослин можуть змінюватись параметри розвитку: швидкість і якість росту і дозрівання, цвітіння, утворення плодів і на­сіння, процесів розмноження; знижуватися продуктив­ність і врожайність. Кожний параметр окремо або їх ком­плекс можна використати, щоб визначити наявність заб­руднюючих речовин у повітрі і (за допомогою проведення дослідів) у контрольованих умовах для того, щоб зістави­ти ознаки ушкодження або зміни у стані рослини з наяв­ністю певної забруднюючої речовини або їх суміші. Такі дослідження засвідчили, наприклад, що тютюн дуже чут­ливий до дії озону і реагує характерними ушкодженнями. Також виявлено, що кількість зав'язі і врожайність помі­дорів значно зменшуються при хронічному впливі на цю рослину озону у низьких концентраціях. У соєвих бобів за дії певних доз SО₂ з'являються небажані ознаки, зміню­ються швидкість росту і врожайність.

Лишайники і мохи відомі як накопичувачі забруд­нюючих речовин, переважно важких металів, які ці рослини можуть акумулювати у кількостях, що значно перевищують їх концентрацію в навколишньому середо­вищі.

Отже, поява у рослин типової ознаки ушкодження вказує на наявність у повітрі забруднюючої речовини або їх суміші.

Зважаючи на важливість кількісної оцінки, особли­во інформативними є організми, які у певний спосіб ре­агують саме на кількість забруднювача у довкіллі, тоб­то рослини-монітори.

Рослина-монітор – рослина, за ознаками ушкодження на якій можна отримати інформацію про кількість забруднюючих речовин або їх суміші у довкіллі.

Звичайно, з цією метою використовують різноманіт­ні прилади. Однак прилади коштують дуже дорого, для їх роботи необхідні живлення, калібрування, спостере­ження за функціонуванням. Іноді вони надто чутливі і непридатні для роботи в умовах суворого клімату. На відміну від них рослини дешеві, легко відновлюються, швидко розмножуються і по-різному реагують на вплив, даючи змогу вибрати одну або кілька найхарак­терніших реакцій для певного дослідження. Можна та­кож використати недовговічні (трав'яні) рослини, які оновлюються кожного сезону чи кілька разів протягом одного вегетаційного періоду, або дерев'янисті рослини (дерева, кущі), котрі можна висадити на потрібних ді­лянках і використовувати як індикатори протягом дов­гого періоду.

Для того щоб індикатор став монітором, тобто міг ін­формувати про якісні і кількісні характеристики за­бруднювача, необхідно визначити і використати залеж­ності між реакцією рослин на забруднення і концентра­цією цієї речовини в навколишньому середовищі. Для цього використовують три основні способи:

1. зіставлення ступеня ушкодження, спричиненого забруднюючою речовиною, із відомою концентрацією забруднюючої речовини у довкіллі;

2. використання рослини як живого колектора (накопичувача забруднюючих речовин);

3. вимірювання кількості забруднюючої речовини або метаболітів (новоутворених речовин), які з'явилися в рослинних тканинах після дії забруднювача, і зістав­лення отриманих значень з концентрацією забруднюю­чої речовини в повітрі.

Оскільки внаслідок притаманної рослинам зміннос­ті види і сорти рослин по-різному реагують на вплив не­гативних факторів, слід відбирати ті рослини, реакція яких передбачувана. Такими є мохи, папороті, голо- і покритонасіннєві, які використовують як біоіндикато­ри і (або) біомонітори.

Отже, моніторинг природних популяцій можна по­єднувати із розведенням та селекцією з метою отриман­ня чутливих до впливу забруднюючих речовин рослин з передбачуваними реакціями. Можливе виведення но­вих видів рослин, придатних для моніторингу забруд­нення повітря.

При проведенні дослідів з метою моніторингу дов­кілля вивчають ознаки ушкодження рослин, зміни їх в рості та розмноженні, зниження врожайності або про­дуктивності, а також зміни ареалів поширення різних видів. Однак такі реакції також значною мірою зале­жать від віку рослини, факторів довкілля та способів об­робітку ґрунту. Тип ґрунту, вміст в ньому мінеральних речовин, відносна вологість, топографічні та метеороло­гічні умови впливають на тип реакції рослини, на дію певної концентрації або дози будь-якої забруднюючої речовини або їх суміші. У зв'язку із змінністю рослин навіть на території певної популяції при здійсненні мо­ніторингу необхідно використовувати багато різних рослин і розміщувати їх у такий спосіб, щоб вони підля­гали максимальному впливу вітрів.