Введение к работе
Актуальность проблемы. Лишайники природных территорий – источник ценных биологических соединений, имеющих широкое применение в различных областях медицины, биотехнологии и пищевых производствах. Улучшение структуры и качества питания человека во многом связано с внедрением новых растительных компонентов в технологию продуктов, способствующих повышению их потребительских свойств и обогащению биологически активными веществами. Научные подходы к исследованию объемов возможных заготовок сырья лишайников для территории Восточной Сибири в настоящее время не разработаны. Недостаточно изучены методы учета ресурсов на больших площадях, запасы и особенности восстановление сырьевых видов лишайников, их химический состав в разных регионах России.
Детальное изучение таксономического состава и структуры лихенофлоры важно как для выявления биологического разнообразия любого региона, так и для решения теоретических задач, выходящих за рамки узкорегиональных исследований, связанных с вопросами флорогенетики, географии и экологии видов. Восточная Сибирь по разнообразию природных условий является уникальным объектом. В составе биоты Восточной Сибири лишайники являются неотъемлемым компонентом всех лесных, высокогорных, многих степных и болотных экосистем. Лишайники являются тест-объектами для биомониторинга, естественных биоценозов, а также индикаторами загрязнения урбанизированной территорий.
В связи с актуальностью проблемы, настоящее исследование было направлено на выявление ресурсного потенциала лихенофлоры юга Восточной Сибири и оценке его рационального использования.
Цель работы: Провести комплексную оценку состояния ресурсов и биологической продуктивности лишайников в различных природно-территориальных комплексах юга Восточной Сибири.
Задачи исследований:
1. Изучить биологическое разнообразие лишайников на территории юга Восточной Сибири.
2. Определить биологическую продуктивность лишайников в разных природно-территориальных комплексах.
-
Оценить состояние ресурсных запасов лишайников и возможности их эффективного использования.
-
Разработать технологии использования лишайников в пищевых производствах.
-
Исследовать изменение состава и структуры лихенофлоры под воздействием антропогенных факторов.
-
Изучить особенности локализации редких видов лишайников и возможности охраны лишайников юга Восточной Сибири.
-
Рассмотреть перспективы использования лишайников в системе экологического мониторинга.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Биологические параметры лишайниковых сообществ (продуктивность, численность, проективное покрытие) зависят от экологических условий и использования ресурсов лишайников.
-
Лишайники – перспективное сырье в биотехнологии и пищевых производствах. Рекомендации по охране и рациональному использованию биологических ресурсов лишайников должны основываться на данных по величине эксплуатационного запаса, допустимых объемах и периодичности заготовки.
-
Уникальное биологическое разнообразие лишайников юга Восточной Сибири определяется доминированием бореальных видов. Значительное содержание во флоре лишайников неморального, аркто-альпийского и монтанного элементов придают ей черты, характерные для горных лихенофлор. В антропогенных местообитаниях, производных лесах, развивающихся на месте вырубок и гарей, наблюдается обеднение видового разнообразия лишайников – и напочвенных и эпифитных.
-
Способность к накоплению химических элементов в лишайниках урбанизированных территорий характеризуется видоспецифичностью, анатомо-морфологическими особенностями. Объективный количественный показатель состояния талломов лишайников может использоваться для биоиндикации атмосферного загрязнения в целях мониторинга территорий.
Научная новизна. Впервые для юга Восточной Сибири проведены комплексные исследования по изучению современного состояния биологических ресурсов лишайников и дана оценка их потенциала.
Выявлено влияние условий на продуктивность лишайниковых сообществ, эффективность воспроизводства в различных природно-территориальных комплексах юга Восточной Сибири.
Разработана технология производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый», а также мармелада с использованием лишайников в качестве пищевой добавки.
Подготовлена нормативно-техническая документация и зарегистрирована технология получения порошка Исландского мха 26.7-29.1/КТ (ноу-хау) 73 «Способ производства порошка Исландского мха». На основании традиционной технологии был разработан проект нормативно-технической документации мармелада желейного «Исландский». Способ производства хлеба «Исландский» и «Исландский особый» прошел производственные испытания на базе производства ООО «Профессионал торг» (акт производственных испытаний от 25.05.2009 г.). По результатам исследования был получен патент РФ № 2362304 «Способ производства хлеба профилактической направленности, композиция для производства хлеба профилактической направленности из пшеничной муки и композиция для производства хлеба профилактической направленности из смеси ржаной и пшеничной муки».
Составлены аннотированные списки лишайников слабоизученных и уникальных в природном отношении территорий юга Восточной Сибири. Лихенофлора Восточного Присаянья, включает 350 видов и 19 внутривидовых таксонов, относящихся к 117 родам, 51 семейству и 11 порядкам. На этой территории выявлен 1 вид новый для России, 1 – для Азии, 3 вида – новых для Сибири, 1 – для Саян, обнаружено 28 редких, реликтовых видов, в том числе 6, включенных в Красные книги СССР и России. На основе таксономического, географического и экологического анализов выяснены особенности лихенофлоры. Установлены закономерности распределения лишайников на изученной территории. Для Южной Якутии было выявлено 183 вида лишайников и нелихенизированных грибов. В ходе исследований отмечены редкие для Якутии виды и лишайник, включенный в Красные книги России и республики Саха (Якутия) – Lobaria retigera. Новыми для лихенофлоры Якутии являются 17 видов. Впервые для Азии выявлен Calicium pinastri.
Впервые проведена оценка антропогенного воздействия на видовой состав лишайников в естественных условиях и на урбанизированных территориях юга Восточной Сибири. Выявлены виды лишайников-индикаторов, обоснован объективный количественный показатель состояния талломов лишайников, разработана методика его оценки и использования в целях биоиндикации атмосферного загрязнения.
Практическая значимость. Полученные результаты многолетних исследований и практическое их внедрение позволили оценить современное состояние потенциала биологического разнообразия лишайников.
Данные, полученные в результате исследований, могут быть использованы в практике природоохранной работы, составлении кадастров пищевых лесных ресурсов и лекарственных растений при организации заготовок сырья, что позволит обеспечить рациональное использование растительных ресурсов без ущерба для возобновления популяций. Определение анатомо-морфологических особенностей и биологической продуктивности лишайниковых сообществ в условиях юга Восточной Сибири позволит установить экологические нормативы качества сырья.
Результаты работы положены в основу технологической документации по производству экологически безопасных продуктов с использованием лишайников.
Материалы диссертации могут быть использованы при составлении региональных флористических сводок и определителей. Аннотированный список лишайников рекомендован администрации Олекминского заповедника в качестве руководства для мониторинговых исследований редких видов и сообществ.
Реализация результатов. Основные результаты исследований представлены в 53 работах, в том числе коллективных монографиях, учебных и справочных пособиях, рекомендациях и методических разработках для студентов ВУЗов биологического и сельскохозяйственного профиля, а также для специалистов лесного хозяйств и природоохранных учреждений.
Отдельные положения диссертационной работы нашли свое отражение в кандидатских диссертациях и многочисленных дипломных работах выпускников Иркутского государственного технического университета и биолого-почвенного факультета Иркутского государственного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждались на 8 международных научно-практических конференциях, 10 всероссийских научно-практических конференциях, 7 ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО ИрГТУ.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 52 научных работах, в том числе двух монографиях, 18 – в ведущих научных журналах, включённых в перечень ВАК, в которых отражены более 75 % основных положений диссертационной работы, выносимых на защиту.
Объем и структура работы. Работа изложена на 257 страницах текста компьютерного набора, состоит из введения и 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа проиллюстрирована 47 таблицами, 36 рисунками. Библиография включает 451 источник, в том числе 94 на иностранных языках.
