Wykorzystanie wiedzy o roślinach do trafnej, wiele wyjaśniającej oceny specyfiki danego środowiska nazywamy fitoindykacją (gr. phyton – roślina, łac. indicare – wskazywać, pokazywać, wyszukać). To zarówno nauka, jak i sztuka: Nauka, gdyż oparta jest na obserwacjach i eksperymentach, rozwijana na uczelniach i w instytutach, w oparciu o recenzowane publikacje. Sztuka, ponieważ wielką rolę wciąż odgrywają tu doświadczenie, intuicja, ocena ekspercka („na oko”, bez użycia instrumentów pomiarowych i odczynników chemicznych), czasem swego rodzaju natchnienie.
Termin „roślina” w fitoindykacji, podobnie jak w ekologii i dawnej, XIX-wiecznej botanice ujmuje się szeroko, zaliczając tu wszystkie samożywne, nieruchliwe organizmy, prócz roślin także glony (przede wszystkim okrzemki) i porosty. Żeby tańczyć trzeba najpierw nauczyć się chodzić, żeby opanować fitoindykację trzeba najpierw poznać wiele gatunków roślin oraz całych ich zbiorowisk. Często gęsto nie wystarczy rozpoznawać do rodzaju. Doskonale widać to na przykładzie pałek: o ile wąskolistna wskazuje dno piaszczyste bądź gliniaste, o tyle szerokolistna dowodzi obecności torfu lub murszu. Równie widowiskowych przykładów przeciwstawnych upodobań glebowych przy zbliżonym wyglądzie dostarczają nam kwiaty gór i skalniaków. Sasanka Hallera musi mieć wapień, sasanka alpejska tylko granit lub kwaśną próchnicę. To samo można powiedzieć o wielu skalnicach, gencjanach, nawet pewnych rododendronach (alpejski jak niemal wszystkie wrzosowate musi mieć bardzo kwaśno, a mylony z nim, nawet przez starych ogrodników i botaników, r. kosmaty urośnie nawet na dolomicie o pH=6, rzecz w tej rodzinie wyjątkowa).
Zielone instrumenty pomiarowe
Idea fitoindykacji zakłada, że wiele gatunków posiada wąską skalę ekologiczną albo tak specyficzne wymagania środowiskowe, że sama ich obecność już nam mówi zadziwiająco wiele o chemizmie gleby, jakości wody, nasłonecznieniu czy średniej temperaturze w miejscach ich występowania. Drugi ważny paradygmat to założenie o bardziej informatywnej roli całego zbiorowiska roślinnego niż stanowiska pojedynczego gatunku: obecność całego ekosystemu mówi więcej od obecności jednego tylko gatunku. Wyniki obserwacji stanowią więc naturalne, zielone instrumenty pomiarowe. Nie trzeba zatem wykonywać kosztownych, czasochłonnych badań– których zresztą często nie ma komu, na czym ani gdzie robić jak to wykazał zakwit „złotych glonów” w Odrze – by z grubsza wiedzieć, czy woda nadaje się do picia? Czy gleba nadaje się pod wrzosowate? Raczej dla buraków czy dla ziemniaków? Czy tuż pod powierzchnią znajdują się pokłady gipsu, saletry bądź soli kuchennej? Jakim presjom poddany był dany las gospodarczy na przestrzeni ostatnich lat? Czy drzewostan dostosowany jest do siedliska?
Czego Jaś się nie nauczy…
Każdy chyba kojarzy ze szkoły skalę porostową do oceny czystości powietrza, a dokładniej obecności dwutlenku siarki, w pewnym stopniu także tlenków azotu i pyłów metali ciężkich. Dla Polski opracował ją w 1990 r. Kiszka, a w 2001 r. unowocześniła Bielczyk. Przy stężeniu powyżej 170 μg SO2/m³ brak jakichkolwiek porostów, nawet proszkowatych i skorupkowych, a zielony nalot na murach i korze drzew to glony, rzadziej pleśń. Najczystsze powietrze poniżej 30 μg SO2/m³ obfituje w rzadko spotykane porosty listkowate i krzaczaste jak granicznik płucnik albo odnożyca jesionowa. Warto nauczyć się rozpoznawania najważniejszych porostów. Pomoże to nie tylko w ocenie jakości powietrza (a w konsekwencji wrażliwości ogrodowych rzeźb i nagrobków na kwaśne deszcze, o ile wykonano je z wapienia, marmuru lub dolomitu) lecz także kondycji drzewek w sadzie lub parku kieszonkowym. Zdecydowana większość „liszajców” porastających to zupełnie niegroźne dla roślin porosty lub mchy, jednak część tych „żywych plam” czy „proszków” to pasożytnicze grzyby, faktycznie niepożądane w sadzie. Warto też nadmienić, że wiele ziół z kosmetyków i lekarstw, tradycyjnie zwanych takim czy innym „mchem” to tak naprawdę właśnie porosty („mech dębowy” z perfum i świec zapachowych to mąkla tarniowa, pozbawiona ochrony gatunkowej w 2014 r.; „mech islandzki” przeżywający renesans popularności w walce z bakteriami odpornymi na antybiotyki to któraś z płucnic, niekoniecznie islandzka), rzadziej glony z pełnosłonych mórz jak „mech irlandzki” z odżywek do włosów czy piw warzonych w domu to krasnorost chrząstnica kędzierzwa.
O maku, który nie był makiem
Farmerzy po szkołach zawodowych znają fitoindykacyjne znaczenie różnych zbiorowisk chwastów. Wiedzą, że bławatek urośnie na glebach znacznie kwaśniejszych niż maki, choć maki i chabry jak najbardziej mogą występować razem. Rozpowszechnione wśród miastowych przekonanie, że mak potrzebuje gleb wapiennych bądź gipsowych to półprawda, powstała być może wskutek mylenia prawdziwych maków z drugim, naprawdę czerwonym towarzyszem zbóż: miłkiem letnim, a potem powielana bezrefleksyjnie w skryptach i podręcznikach akademickich. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu w pasie wyżyn od Dolnego Śląska przez Opolskie, Małopolskie po Lubelskie i Podkarpackie spotykało się całe zespoły specyficznych chwastów, przywiązanych do silnie alkalicznych gleb ornych i ciepłego mikroklimatu. Obecnie wiele z nich praktycznie wymarło w Polsce, wskutek doskonalenia technik oczyszczania ziarna i narzędzi rolniczych, ale i konkurencji z gatunkami bardziej żywotnymi. Dziś spotykamy je w nielicznych agrorezerwatach, ogrodach botanicznych jak PAN OB. CZRB i UMCS czy koło muzeów. Zyskują jednak ważne siedlisko zastępcze w postaci miejskich łąk jednorocznych. Prócz wspomnianego miłka letniego warto wymienić: krowizioła zbożowego, gęsiówkę uszkowatą, przewiertnia cienkiego, kiksje: oszczepowatą i zgiętoostrogową, tudzież czechrzycę grzebieniową. Być może za sprawą nowej strategii dla rolnictwa rośliny te zyskają dalsze siedliska w postaci wiejskich ogrodów bioróżnorodności i pasów kwietnych? Należy jednak pamiętać by nie wprowadzać ich w sąsiedztwie łanów zbóż, lnu ani rzepaku! Zapobiegnie to stratom farmerów oraz konfliktom społecznym.
Dobry glon, zły glon
Pracownikom wodociągów, rybakom oraz hydroinżynierom nie trzeba przedstawiać skal (wskaźników) okrzemkowych. Nie jest to bowiem jedna skala jak polska dla porostów, lecz cały zespół skal do szacowania albo jednego parametru (np.: twardości wody, zasolenia, saprobowości czli skażenia materią organiczną), albo całych, niekiedy dość złożonych stanów ekologicznych (żyzności, jakości wód zgodnie z Ramową Dyrektywą Wodną, przy czym opracowano odrębne skale dla: jezior naturalnych, zbiorników przepływowych koło zapór, rzek nizinnych, rzek wyżynnych, wreszcie potoków górskich). Nadzwyczajna trwałość pancerzyków tych glonów sprawia, że skamieniałości okrzemek mówią zadziwiająco wiele o warunkach odległych epok geologicznych. Tym mikroskopijnym, złoto-brązowym glonom o krzemionkowych pancerzykach zawdzięczamy nie tylko mnóstwo danych, lecz także znaczną (może nawet jedną czwartą?) całego węgla organicznego i całego tlenu, produkowanego we Wszechoceanie, do tego dynamit i leki na odchudzanie. Wśród krewniaków okrzemek, zaliczanych obecnie do tzw. chromistów, spotkamy zarówno glony (chociażby nasz chroniony morszczyn) jak i „winowajcę” niezliczonych masowych śnięć ryb: Prymnesium parvum, poza tym sporą grupę pasożytów roślin i zwierząt jak wszelkie mączniaki rzekome, pewne zgorzele korzeni oraz „dżuma racza”.
Lektury o fitoindykacji, które mogą się przydać
Dla użytku naszych czytelników zestawiamy:
- Najważniejsze skale międzynarodowe i polskie;
- Podręczniki ekologii roślin, geografii roślin, ekologii mokradeł, gór, klucze do oznaczania gatunków i zbiorowisk jako podstawy solidnej fitoindykacji;
- Klasyczną monografię Roo-Zielińskiej jako wprowadzenie do fitoindykacji, a zarazem zbiór różnych znanych i mniej znanych wskaźników;
- Wybrane, specjalistyczne opracowania odnośnie mocnych i słabych stron poszczególnych metod, możliwości doprecyzowania poszczególnych skal, uczynienia ich bardziej obiektywnymi, spójniejszymi z metodami analizy chemicznej czy instrumentalnej.
Poniżej lista konkretnych tytułów, które polecamy:
Zestawienia liczb wskaźnikowych
Bielczyk U. 2001. Skala porostowa. Instytut Botaniki im. W. Szafera PAN. Kraków.
Dzwonko Z., Loster S., 2001, Wskaźnikowe gatunki starych lasów i ich znaczenie dla ochrony przyrody i kartografii roślinności, Prace Geograficzne IG PAN, 178: 119-132.
Ellenberg H. i in. 1991, Zeigewerte von Pflanzen in Mitteleuropa, Scripta Geobotanica, 18: 1-267.
Faliński J.B, 1968, Próba określenia zniekształceń fitocenozy. System faz degeneracyjnych zbiorowisk roślinnych. Dyskusje fitosocjologiczne (3), Ekologia Polska, Seria B, 12.1: 31-41.
Frank D. i in. 1990, Biologische-Okologische Daten zur Flora der DDR, Wissenschaftlische Betraige der Martin-Luther-Universitat, Halle-Wittenberg, Reiche P. 32:1-167.
Landolt, E. et al. 2010. Flora indicativa: Ökologische Zeigerwerte und biologische Kennzeichen zur Flora der Schweiz und der Alpen. – Haupt.
Roo-Zielińska E. 2004. Fitoindykacja jako narzędzie oceny środowiska fizycznogeograficznego. Podstawy teoretyczne i analiza porównawcza stosowanych metod. PAN, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania im. S. Leszczyńskiego. Prace Geograficzne nr 199. Warszawa.
Zarzycki K., Korzeniak U. i in. 2002, Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski, IB PAN, Kraków.
Dla początkujących
Bystrek J. 1997. Podstawy lichenologii. Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie – Skłodowskiej. Lublin.
Kajak Z. 2001. Hydrobiologia wód śródlądowych. Ekosystemy wód śródlądowych. PWN, Warszawa.
Kłosowski S., Kłosowski G. 2001. Rośliny wodne i bagienne. Flora polski. Multico, Warszawa.
Kornaś J., Medwecka-Kornaś A. 2002. Geografia roślin. Wydaw. Nauk. PWN, Warszawa.
Lampert W., Sommer U. 2001. Ekologia wód śródlądowych. PWN, Warszawa.
Matuszkiewicz W., 2001, Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Mikulski J.S. 1982. Biologia wód śródlądowych. PWN, Warszawa.
Mirek Z. i in. 2002. Krytyczna lista roślin naczyniowych Polski Wyd. Inst. Bot. PAN. Kraków.
Podbielkowski Z., Podbielkowska M. 1992. Przystosowania roślin do środowiska. WSiP, Warszawa.
Podbielkowski Z., Sudnik-Wójcikowska B. 2003. Rośliny mięsożerne – zwane też owadożernymi. Multico, Warszawa.
Podbielkowski Z., Tomaszewicz H. 1996. Zarys hydrobotaniki. PWN, Warszawa.
Rutkowski L., 2004. Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski niżowej. PWN, Warszawa.
Szmeja J. 2006. Przewodnik do badań roślinności wodnej. Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk.
Tobolski K., 2000. Przewodnik do oznaczania torfów i osadów jeziornych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Wójciak H. 2003. Flora Polski: porosty, mszaki, paprtniki. Multico Oficyna Wydawnicza. Warszawa.
Wysocki C., Sikorski P. 2002. Fitosocjologia stosowana. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
Zimny H. 2006. Ekologiczna ocena stanu środowiska: bioindykacja i biomonitoring. ARW Grzegorczyk, Warszawa.
Dla średnio zaawansowanych
Diekmann, M. 2003. Species indicator values as an important tool in applied plant ecology–a review. Basic and applied ecology, 4(6), 493-506.
Gardarin, A., Guillemin, J. P., Munier-Jolain, N. M., & Colbach, N. (2010). Estimation of key parameters for weed population dynamics models: base temperature and base water potential for germination. European Journal of Agronomy, 32(2), 162-168.
Grime J.P., 1979, Plant strategies and Vegetation Process, J.Willey and Sons, Chichester.
Körner, C., 2003. Alpine plant life: functional plant ecology of high mountain ecosystems. Springer.
Staniszewski R., Szoszkiewicz K., Zbierska J., Leśny J., Jusik S., Clarke R., 2005. Assessment of sources of uncertainty in macrophyte surveys and the consequences for river classification. Hydrobiologia 566: 235-246.
Ter Braak, C., Barendregt, L. G. 1986. Weighted averaging of species indicator values: its efficiency in environmental calibration. – Math. Biosci. 78: 57–72.
Wamelink, G. W. W. et al. 2002. Validity of Ellenberg indicator values judged from physico-chemical field measurements. – J. Veg. Sci. 13: 269–278.
Wamelink, G. W. W. et al. 2005. Plant species as predictors of soil pH: replacing expert judgement with measurements. – J. Veg. Sci. 16: 461–470.
Dla bardzo zaawansowanych
Scherrer, D., & Guisan, A. 2019. Ecological indicator values reveal missing predictors of species distributions. Scientific Reports, 9(1), 3061.