Как определить проективное покрытие лишайников
Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Наиболее острую экологическую проблему в крупных городах представляет загрязнение воздуха, поскольку регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Среди веществ, загрязняющих воздух, наибольшее значение имеет сернистый газ, галогены и их соединения, окись углерода, сероводород, аммиак, этилен, а также копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного угля, металлов и их соединений).
Одним из наиболее вредных выбросов является сернистый газ. Он особенно токсичен для растений. Еще одним серьезным загрязнителем воздуха является автотранспорт. Выбросы промышленных предприятий, продукты сжигания топлива автомобилей, продукты горения при пожарах и т.д. поступают в приземный слой атмосферы. Загрязнение воздуха приводит к уменьшению толщины озонового слоя и образованию озоновых дыр, к повышению влажности воздуха, к увеличению количества туманов в городе и помутнению атмосферы – образуется парниковый эффект. Атмосферные загрязнения влияют на состояние питьевых источников и состояние растительного и животного мира, на здоровье и самочувствие человека. Таким образом, проблема загрязнения воздуха является актуальной.
Существуют различные методики исследования уровня загрязнения воздуха. Есть инструментальные методы определения содержания в воздухе вредных примесей, которые используются государственными природоохранными организациями в целях мониторинга воздушной среды города, особенно вдоль оживленных автомагистралей. Однако такие методы недоступны. Наиболее доступная методика оценки степени загрязнения воздуха – лихеноиндикация. То есть использование лишайников в качестве индикаторов состояния воздуха. Наилучшими индикаторами состояния окружающей среды являются лишайники, так как они распространены по всему земному шару и их реакция на внешние воздействия очень сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.
1 Общая характеристика мхов и лишайников
Лишайники (Lichenes) — это очень своеобразные в биологическом отношении низшие растения. Лишайник является сложным организмом, образующимся в результате симбиоза двух растений: гриба и водоросли. Основную массу у слоевища лишайника составляет гриб, который своими гифами плотно переплетает клетки водоросли. Составные компоненты лишайника — гриб и водоросль — дополняют друг друга. Водоросли — автотрофные растения, содержащие хлорофилл и, следовательно, способные создавать органические вещества и снабжать ими гриб. Гриб же неспособен фотосинтезировать, но обладает способностью добывать воду и минеральные вещества и снабжать ими водоросль. Кроме того, гриб защищает водоросль от яркого освещения, сильного нагревания лучами солнца и высыхания.
Лишайник представляет собой не только безобидный полезный симбиоз двух растений, но и сложную форму паразитизма. Лишайник нельзя рассматривать как простое сочетание свойств двух его компонентов, это живой организм, он обладает новыми качествами, поэтому и занимает определенное место в растительном мире.
Можно искусственно разделить лишайник на компоненты — гриб и водоросль — и выращивать каждый компонент отдельно. При этом водоросль обычно способна продолжать самостоятельное существование, а гриб, приспособившийся к выгодному для него сожительству, без водоросли развиваться самостоятельно не может и быстро погибает.
По внешнему строению лишайники могут быть разделены на 3 группы: корковые (или накипные), листоватые и кустистые. Корковые (или накипные) лишайники представлены наибольшим разнообразием, к ним относится большинство видов лишайников. Они характеризуются простым строением. Представители этой группы лишайников имеют вид корочек или налетов, плотно срастающихся с субстратам, на котором они живут и от которого отделяются с большим трудом. Субстратом для накипных лишайников служат кора деревьев, поверхность камней и скал. Эти лишайники считаются наиболее примитивными, они, по-видимому, дали начало другим лишайникам. Зги лишайники часто встречаются в виде желто-оранжевых пленок, пятен, штрихов на коре деревьев. Из этой группы лишайников часто встречается графис (Graphis sp.).
а) б)
в)
Рисунок 1 – основные типы слоевищ лишайников: а – корковые, б – листоватые, в - кустистые
Листоватые лишайники имеют вид рассеченных пластинок, срастающихся с субстратом не очень плотно при помощи пучков гиф (ризин). К ним относится пармелия (Рагтепа р.) растущая на коре деревьев.
Лишайники насчитывают около 25 тысяч видов и широко распространены по земному шару. Они обладают способностью заселять самые суровые местообитания и часто играют роль первопоселенцев, представляя собой начальную стадию сукцессии (смены растительных сообществ). По приуроченности к субстрату лишайники подразделяют на несколько экологических групп: эпилитные, напочвенные, эпифитные [2].
Виды группы напочвенных, или эпигейных, лишайники должны выдерживать сильную конкуренцию со стороны быстрорастущих высших растений, особенно травянистых. Поэтому они редко встречаются на плодородных почвах и достигают большего развития в местах, мало пригодных для высших растений из-за незначительной питательности субстрата или неблагоприятных климатических условий, например на песчаных почвах, в тундрах, полупустынях, на торфяниках и т.д. Напочвенные лишайники открытых пространств встречаются также в сухих степях и полупустынях, на скалах и каменных россыпях в высокогорных районах.
Эпифитные лишайники поселяются на деревьях и кустарниках. Среди них можно выделить несколько подгрупп: эпифилльные лишайники, растущие на листьях деревьев и кустарников; настоящие эпифитные лишайники, растущие на коре; эпиксильные лишайники, растущие на обнаженной и обработанной древесине. Эпифитные лишайники на коре деревьев очень многочисленны. Здесь обитают и накипные, и листоватые, и кустистые формы. Нередко они сплошь покрывают ствол дерева на большом протяжении. На участке коры величиной не более ладони иногда насчитывали до 38 видов лишайников, которые росли вплотную друг около друга и даже один на другом. Наблюдения показывают, что на отдельных породах деревьев часто наблюдаются определенные группировки лишайников.
Для преобладающего расселения того или иного вида лишайников имеет значение строение коры (ее физические свойства, химический состав, кислотность и т. д.). Приуроченность лишайников к определенным древесным породам в известной степени зависит и от климатических условий, в которых произрастает данная порода. Например, различаются по качественному и количественному составу лишайников сосны Прибалтики, средней полосы Европейской части России и Европейского Севера. Распространено мнение, что эпифитные лишайники поселяются на старых, ослабленных деревьях. Действительно, в ряде случаев это так: на старых экземплярах елей более богатый видовой состав лишайников; старые, ослабленные плохим уходом и нарушением агротехники кусты чая также быстрее заселяются эпифилльными лишайниками. Однако лишайники часто растут и на молодых, хорошо развитых деревьях и кустарниках.
Расселение лишайников на стволе зависит в основном от освещенности. Лишайники, приспособленные к существованию при малой освещенности, поселяются ближе к основанию ствола, а светолюбивые поднимаются по стволу. На основании лишайники конкурируют с мхами. Вероятно, здесь они частично паразитируют на мхах.
Эпилитные лишайники поселяются на камнях и скалах и представлены в основном накипными видами. Расселение их по субстрату различно. Один вид может сплошь покрывать скалу или крупный камень на большой площади, придавая им заметную издали, характерную для определенного вида лишайника желтую, оранжевую, зеленоватую, коричневатую, черную или другую окраску. В другом случае на небольшом участке могут произрастать несколько видов лишайников, образуя на субстрате благодаря своей разнообразной окраске пестрый узорчатый рисунок.
Объектом глобального мониторинга лишайники избраны потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедленна по сравнению с другими организмами. Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники [3].
Моховидные (Bryophyta) имеют некоторые приспособления к наземному образу жизни и в то же время у них сохранились черты водных растений. В большинстве случаев моховидные слабо приспособлены к обитанию на сухих местах, они растут в среде с повышенной влажностью — на болотах, в лесах, на сырых лугах. Существуют виду, которые растут только в воде. Моховидные являются автотрофными растениями.
Среди высших растений моховидные отличаются наиболее простым строением. Тело большинства представителей расчленено только на, стебли и листья, а корней у них нет. Отсутствуют у них сосудисто-проводящие пучки. Всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляется ризоидами — выростами эпидермиса. По своему строению и образу жизни моховидные являются как бы связывающим звеном между низшими и высшими растениями. Моховидные не достигают больших размеров, максимальная высота их 20-40 см.
Моховидные объединяют свыше 22 тыс. видов и подразделяются на 3 класса. Рассмотрим из них 2 класса — печеночные мхи, или печеночники, и листостебельные мхи. Класс печеночник и, или печеночные мхи (Маrсhапtiорsidа, или Нерatic орsida). Для представителей этого класса характерно дорсовентральное строение гаметофита (вегетативного тела), у которого верхняя сторона всегда отличается от нижней. Слоевище чаще имеет форму пластинки, вильчато разветвленной, но не расчлененной на стебель и листья.
Класс листостебельные мхи, и ли собственно мхи, или бриопсиды (Bryopsida, или Musci). Растения этого класса имеют хорошо выраженное расчленение тела на стебель и листья. Яркими представителями данного класса являются: кукушкин лен и торфяной мох (сфагнум) [1].
2 Лихеноиндикация качества воздуха
Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие, как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, а также транспорта, особенно дизельного).
Устойчивость растений к диоксиду серы различна. Даже незначительное наличие диоксида серы в воздухе хорошо диагностируется лишайниками – сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы [4] .
2.1 влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников
Лишайники – широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды.
В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность слоевищ непостоянна и зависит от влажности окружающей среды. Таким образом, поступление воды в лишайники происходит, в отличие от высших растений, по физическим, а не по физиологическим законам. Недаром слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой.
Минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище лишайника из почвы, горных пород, коры деревьев. Однако гораздо большее количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Поглощение элементов из дождевой воды идет очень быстро и сопровождается их концентрированием. При повышении концентрации соединений металлов в воздухе резко возрастает их содержание в слоевищах лишайников, причем в накоплении металлов они далеко опережают сосудистые растения. В лесу, где осадки проходят сквозь кроны деревьев и стекают со стволов, лишайники гораздо богаче минеральными и органическими веществами, чем на открытых местах. Особенно много минеральных и органических веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев.
Эти растения используются для наблюдения за распространением в атмосфере более 30 элементов: лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция, алюминия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, галлия, кадмия, свинца, ртути, иттрия, урана, фтора, иода, серы, мышьяка, селена и др.
Многочисленные исследования в районах промышленных объектов, на заводских и прилегающих к ним территориям показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определенных видов лишайников. Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощенные токсические вещества, которые вызывают физиологические нарушения и морфологические изменения.
По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела, обильно покрываются соредиями. Дальнейшее загрязнение атмосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются и растения погибают. Изучение лишайниковой флоры в населенных пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.
Наиболее резко лишайники реагируют на диоксид серы. Концентрация диоксида серы 0,5 мг/м 3 губительна для всех видов лишайников. На территориях, где средняя концентрация диоксида серы превышает 0,3 мг/м 3 , лишайники практически отсутствуют. В районах со средними концентрациями диоксида серы от 0,3 до 0,05 мг/м 3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, затем листоватые. При концентрации 0,05 мг/м 3 появляются кустистые лишайники и некоторые листоватые.
Лишайники – это симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли. Они очень чутко реагируют на нарушения тонкого баланса между обеими сторонами организма. Лишайники не имеют сосудистых тканей и корней, а все питательные вещества получают из водных растворов. Эти вещества поступают непосредственно в слоевище (таллом) лишайника. Таким же образом эти организмы могут усваивать вещества из воздуха, а значит, накапливать и загрязнения. Газообмен у лишайников проходит свободно через всю поверхность. Большинство токсичных веществ концентрируется из атмосферного воздуха в дождевой воде, которую впитывают лишайники. Этим они отличаются от цветковых растений, поглощающих воду в основном из почвы. Важен и тот факт, что лишайники, в отличие от высших растений, не способны избавляться от пораженных загрязнениями частей слоевища и обладают способностью расти не только летом, но и в другие периоды при отрицательных температурах воздуха. Поэтому лишайники реагируют на загрязнения атмосферы раньше и сильнее, чем высшие растения [2].
2.2 методики определения степени загрязнения воздуха по лишайникам
В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы города, районного центра, поселка выбирается вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории. Например, в качестве субстрата может быть использована липа мелколистная.
Город или поселок делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут на деревьях по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве. Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например, размером 10*10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики по 1 см 2 . Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там вид. Кроме того, указывают жизнеспособность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище.
На каждом дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1,4 – 1,6 м. Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках, или подсчитать количество всех видов лишайников, произрастающих в районе исследования. Кроме выявления видового состава, определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия в процентах. Оценка встречаемости и покрытия дается по 5-балльной шкале.
Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников – кустистых, листоватых и накипных – выставляются баллы встречаемости и покрытия.
Таблица 1 - Оценки частоты встречаемости и степени покрытия по 5-балльной шкале
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ Лишайники.doc
Оглавление стр.
Общая характеристика лишайников. 3
Лишайники – биоиндикаторы воздушной среды. 4
Основные правила организации мониторинга методом
лихеноиндикации. 5
Методика исследования. 6
Результаты исследования. 7-9
Деятельность человека оказывает прямое и косвенное влияние на все природные сообщества. В связи с этим, в последнее время одной из центральных проблем анализа и оценки состояния окружающей среды считается подбор организмов-индикаторов. Одним из таких организмов являются лишайники, которые используются в современной биоиндикации. Они распространены по всему земному шару и могут служить объектом мониторинга на всех уровнях: локальном (в конкретной местности), региональном (в
обширном регионе) и глобальном (на всём земном шаре).
Цель работы: оценить состояние атмосферного воздуха в пределах населённого пункта с помощью метода лихеноиндикации
1. Сформировать представление о лишайниках как об индикаторах состояния атмосферного воздуха.
2.Изучить методы проведения лихеноиндикационных исследований.
3.Провести лихеноиндикационные исследования в населённом пункте.
4.Проанализировать полученные данные.
Объект исследования: лишайниковая флора населённого пункта
Предмет исследования: влияние загрязнения атмосферного воздуха на лишайниковые сообщества.
Эмпирические: изучение и анализ литературы.
Теоретические: метод сравнения, анализа, обобщения, систематизации
Исследовательские: проведение эксперимента.
Актуальность работы заключается в следующем: проведя мониторинговые исследования атмосферного воздуха выяснить степень загрязнения и привлечь внимание населения к проблеме загрязнения.
Общая характеристика лишайников
За многие тысячелетия природа создала немало диковинных растений. Одни из них – лишайники. Сейчас известно более 25000 лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают новые неизвестные виды. Наука, изучающая лишайники называется лихенология (от лат. lichen – лишайник, греч. logos – учение).
Предполагают, что лишайники являются одними из древнейших растений планеты, они появились еще в те далекие времена, когда водоросли и грибы только начали осваивать сушу. Лишайники – совершенно неповторимая и очень своеобразная группа совместно живущих организмов, основу тела которых образует гриб. Сожителем гриба является водоросль. Водоросль снабжает себя и своего напарника органическими веществами. Вероятно, водоросль обеспечивает гриб также витаминами, тем самым, ускоряя рост лишайника. Гриб, в свою очередь, поглощает водяной пар и защищает водоросль от неблагоприятных условий среды.
Благодаря тесному сотрудничеству двух организмов, лишайники долго живут и широко распространены в природе. Они обитают по всему миру – от пустынь до Арктики и Антарктики.
Вегетативное тело не дифференцированно на стебель, листья и корень и называется слоевищем. Слоевище развивается обычно на поверхности субстрата, реже оно полностью или частично погружено в субстрат.
По форме и величине лишайники разнообразны – их размеры от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Окраска тела зависит от пигмента (красящего вещества) и может быть серой, буро-коричневой, желтой, оранжевой или почти черной.
По форме слоевища различают 3 основные морфологические группы лишайников:
1) накипные (тело имеет вид корочек) – например, леканора смешанная;
2) листоватые (тело имеет вид пластинок, чешуек) – например, пельтигира собачья, гипогимния вздутая, вульпицида сосновая, пармелия козлиная, пармелия борозчатая, ксантория элегантная;
3) кустистые (тело имеет вид кустиков или свисающих бород, иногда до 1-2 м длиной) – например, кладония порошистая, кладония шероховатая, кладония желто-зеленая, эверния мезоморфная, уснея жестковолосатая.
Активная жизнь лишайников возможна, лишь при достаточном увлажнении. Во время засухи жизнь их словно замирает, лишайники переходят в состояние покоя: сжимаются, сморщиваются, тускнеют, становятся хрупкими и ломаются от малейшего прикосновения.
Интересно, что некоторые лишайники тяготеют к воде, притом к кристально чистой. Поэтому, водоемы, где встречаются лишайники, вполне могут считаться источниками чистой питьевой воды.
Лишайники – биоиндикаторы воздушной среды
Большинство лишайников довольно требовательны к составу воздуха, так как минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище из почвы, горных пород, коры деревьев, но больше всего из атмосферы с осадками и пылью,
поэтому они служат отличными биоиндикаторами состояния окружающей среды. Особенно они чувствительны к сернистому газу.
Сернистый газ (оксид серы) — одно из наиболее вредных загрязнений. Он накапливается в воздухе как продукт переработки и горения органических веществ (каменного угля, нефти, нефтепродуктов, древесины). Его активно выделяют ТЭС, предприятия черной и цветной металлургии, цементные заводы и многие другие предприятия.
Ученые отметили, что при росте загрязненности воздуха первыми исчезают из местности кустистые лишайники, затем листовые и, наконец, корковые. Человек, знакомый с лишайниками, по обилию различных видов может определить степень загрязнения воздуха сернистым газом даже без соответствующей аппаратуры.
Условно выделяют 4 зоны загрязнения:
1 зона загрязнения. Лишайники отсутствуют. Загрязнение воздуха сернистым газом – 0,3-0,5 мг/м3. Оценка загрязнения – сильное загрязнение.
2 зона загрязнения. Появление на стволах и у основания серо-зеленоватых твёрдых накипных лишайников. Загрязнение воздуха сернистым газом – от 0,05 до 0,21 мг/м3. Оценка загрязнения – среднее загрязнение.
3 зона загрязнения. Развитие накипных и листоватых лишайников. Загрязнение воздуха сернистым газом – не превышает 0,05 мг/м3. Оценка загрязнения – слабое.
4 зона загрязнения. Появление и развитие кустистых лишайников. Загрязнение воздуха сернистым газом меньше 0,05 мг/м3. Оценка загрязнения – воздух очень чистый (табл. 1).
Оценка степени загрязнения воздуха с помощью
лишайников-индикаторов (по: С.Е. Марсунова, Г.Н. Кокуева, 2001)
Основные правила организации мониторинга методом лихеноиндикации .
Мониторинг – система регулярных, длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающая информацию о состоянии окружающей среды с целью оценки прошлого, настоящего и прогнозов на будущее окружающей среды, имеющих значение для человека. (Программа ЮНЕСКО, 1974 год). Другими словами, мониторинг – это оценка, анализ, сбор информации и прогноз на будущее. Существует некоторые основные правила организации мониторинга методом лихеноиндикации.
Предпочтительное изучение лишайником на постоянных пробных и учётных площадках в течение длительного времени, а не разовое обследование серии пробных площадей.
Пробные площадки должны закладываться в однородных по составу и возрасту фитоценозах.
Модельные деревья на пробных площадях должны быть всегда одинаковы.
На сравнительных площадках деревья должны быть приблизительно одного возраста, без видимых повреждений, и они должны принадлежать к одной из основных растений фитоценоза.
При одноразовом исследовании количество пробных площадей должно быть как можно больше, а именно, не менее 10 штук.
На исследуемой площадке абиотические (неживой природы) и биотические (живой природы) факторы должны быть одинаковые.
Методика исследования
В качестве методики исследования была принята методика определения степени загрязнения воздуха по лишайникам (Алексеев С. В., Груздева Н. В., Муравьёв А. Г., Гущина Э. В., 1996), которая включала:
1.Выбор района, в котором будут проводиться наблюдения.
2.Составление картосхемы района (см. Приложение 1)
3.Нанесение на картосхему близлежащих сельскохозяйственных объектов, предприятий, дорог с интенсивным транспортным движением.
4.Разбивку выбранной территории на квадраты (5 квадратов)(см. Приложение 1) размер которых зависит от площади изучаемой территории (например, 10х10 метров.).
5.Выбор в каждом квадрате 10 (5) отдельно стоящих старых, но здоровых, растущих вертикально деревьев.
6.Подсчет количества видов лишайников.
7.Деление всех обнаруженных видов на 3 группы: кустистые,
листоватые, накипные.
8. Проведение оценки степени покрытия древесного ствола лишайниками.
Для этого на высоте 30 - 150 см. на наиболее заросшую лишайниками часть коры накладывали рамку или сеточку, которая представляет собой жёсткий контур прямоугольной или квадратной формы с соотношением стороны 1/1 или 2/2, разделенные на квадраты размером 1х1 см. (См. приложение 2).
Этот метод является разновидностью метода, широко применяемого в геоботанике, и обладает такими преимуществами, как наглядность материалов и простота. Он общепринят в лихенологии. В простейшем варианте сеточка - это металлическая или деревянная рамка размером 10 на 10 см., внутри которой через каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные проволочки или леска так же может быть использован и пластик. Рамку накладывают на ствол и фиксируют (кнопками, булавками). Сначала считают число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площадки квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площадки квадрата (Ь), условно приписывая им покрытие, равное 50%. Общее проективное покрытие в процентах (Н) вычисляется по формуле: Н=(100а + 50Ь)/с, где с - общее число квадратов сеточки (например, при использовании сеточки 10x10 см с ячейками 1x1 см, с = 100).
9. Занесение полученных результатов в таблицы (см. Таблицы 1,2, Приложения 3).
Кроме выявления состава лихенофлоры и степени покрытия лишайниками деревьев по квадратам, производилась оценка встречаемости и покрытия по 5-балльной шкале (см. Таблицу 4 Приложения 4). Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников – кустистых, листоватых и накипных – выставляются баллы встречаемости и покрытия.
Результаты исследования, занесённые в таблицы полевых дневников, затем подвергались обработке по методикам, описанным Ашихминой Т. Я.(2000), Алексеевым С.В. и др. (1996).
На основе анализа полученных данных, была определена степень загрязнения воздуха, в том числе рассчитывался показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА). Зная баллы средней встречаемости и покрытия для каждого типа роста лишайников - накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К), легко рассчитать ОЧА по формуле:
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания лишайников. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере.
Результаты исследования.
В результате исследования видового состава лихенофлоры, оценки степени проективного покрытия лишайниками деревьев и расчета показателя относительной чистоты атмосферы нами были получены следующие данные:
Наиболее часто встречающиеся роды лишайников на исследуемой территории: Пармелия, Ксантория, Пармелеоксис . Преобладают листовые лишайники. Встречаются на всех участках. Что говорит о слабом загрязнении воздуха.
2. Данные приведенных ниже таблиц, показывают, что на территории исследуемого района можно выделить 2 зоны (см. Приложение 3)
Наиболее загрязнённым из данной зоны оказался квадрат №3. Предположительно в результате того, что он расположен вдоль автомобильной дороги.
Таким образом, проведенное лихеноиндикационное исследование состояния атмосферного воздуха показало, что в целом результаты оценки площади проективного покрытия лишайниками деревьев и показателя ОЧА говорят о не значительном загрязнении. Настораживает только то- явление, что беден видовой состав лишайниковых сообществ
В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы города, районного центра, поселка выбирается/вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории. Так, в качестве субстрата может быть использована липа мелколистная, обеспечивающая единство кислотности и буферной реакции коры деревьев. Карту города, поселка делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут на деревьях по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве. Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например, размером 10 х 10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики' по 1 см2. Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там вид. Кроме того, указывают жизнеспособность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1,4-1,6 м. Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках , или подсчитать количество всех видов лишайников, взрастающих в районе исследования. Кроме выявления витого состава, определяют размеры розеток лишайников и д0 еНЬ покрытия в процентах. Оценка покрытия дается как по Ш балльной шкале в процентах (1 б. — покрытие 1—10%, 2 6.— покрытие 11-20%, 3 б. - 21-30%, 4 б. - 31-40% и т.д. до 10 баллов), так и по 5-балльной системе.
1.Оценки частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале.
Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников — кустистых, листоватых и накипных — выставляются баллы встречаемости и покрытия.
После проведения исследований на нескольких десятках деревьев делается расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждого типа роста лишайников — накипных (А), листоватых (В) и кустистых (С).
Зная баллы средней встречаемости А, В, С, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:
ОЧА = (А + 2В + ЗС)/ЗО
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице или к 100%), тем чище воздух местообитания. В зависимости от средней концентрации диоксида серы имеется прямая связь ОЧА и загрязнения им атмосферы.
2. Оценка эпифитного покрова
Оценку эпифитного лишайникового покрова можно проводить и по такой схеме:
Зона неповрежденной лишайниковой растительности, лишайники обильны. Встречаются на высоте более 1 м от земли. Регистрируется разнообразие видов. Проективное покрытие лишайников на стволах деревьев на высоте 1,60 м с северной стороны более 10%.
Зона разрушения лишайникового покрова. Лишайники
на высоте 1,4—1,6 м практически отсутствуют. У основания
дерева встречаемость лишайников менее 50%, среднее суммарное
покрытие лишайников в интервале от 3 до 10%.
Зона полного разрушения лишайникового покрова. Встре
чаемость деревьев без лишайников у основания более 70%,
среднее суммарное проективное покрытие лишайников менее
1%.
Исследовательский проект посвящен изучению состояния воздуха в различных участках города. Проводится исследование загазованности воздушной среды и влияние её на рост и развитие лишайников.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| lihenoindikaciya.doc | 130 КБ |
Предварительный просмотр:
МОУ Средняя общеобразовательная школа № 4
г. Железногорск, Курской области
Исследовательская работа на тему:
«Исследование чистоты воздуха в районе школы № 4 г.Железногорска методом лихеноиндикации.
Выполнили: Шепырева Ольга
Консультант-педагог: Бирюкова С.Е.
О Г Л А В Л Е Н И Е
III. Материалы и методика работы ………………………………………
Роль атмосферы в природных процессах очень важна. Чистый воздух необходим для жизни человека, других животных и для растений. Последнее время очень многие говорят о загрязнении воздуха, так как это отражается, прежде всего, на нашем здоровье. В любом населенном пункте наблюдается загрязнение атмосферы, связанное с работой предприятий, автотранспорта, сжиганием отходов и другими источниками. Воздух населенного пункта загрязняется твердыми частицами (пылью, золой, сажей, дымом, цветочной пылью), аэрозолями, газами, парами, и т.д. Необходимо иметь в виду, что, попадая в атмосферу различные вещества, взаимодействуют между собой и образуют соединения опасные дня здоровья человека: это соединение серы, углекислый газ, соединение азота, углеводорода, сажа, фенол, тяжелые материалы.
Исходя из вышеперечисленного необходимо вести мониторинг состояния атмосферного воздуха. В задачи мониторинга входит наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды.
Мониторинг должен проводиться на всех уровнях: локальном (в конкретной ограниченной местности), региональном (в обширном регионе) и, наконец, глобальном (на всем земном шаре). Проще всего судить о качестве природной среды на локальном уровне.
Один из специфических методов мониторинга – биоиндикация, определение степени загрязнения геофизических сред с помощью живых организмов, биоиндикаторов.
Оценить состояние воздуха можно с помощью метода лихеноиндикации. Лихеноиндикация – это метод биоиндикации, в котором биоиндикаторами являются живые организмы - лишайники .
Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами. Она отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.
Лишайники не зря выбраны одними из основных объектов экологического мониторинга. Они чутко реагируют на характер субстрата, на котором растут, на микроклиматические условия и способны изменять свой внешний вид в зависимости от степени загрязненности воздуха. Лишайники распространены по всему Земному шару, их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна. Некоторые виды лишайников очень чувствительны к загрязнению воздуха и исчезают даже при небольшом загрязнении. Другие, наоборот, появляются и бурно развиваются при повышенном содержании определенных веществ.
Преимущества лихеноиндикации перед другими методами мониторинга загрязнений среды - малая стоимость исследований, краткосрочность получения результатов и объективные показания, выражающиеся не в сухих цифрах, а в реальных результатах воздействия на живые организмы антропогенных загрязнителей. Недостаток такого исследования - приближённость результатов.
В своей исследовательской работе в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха мы решили использовать лишайники (лихеноиндикация), как показатели чистоты воздуха.
Цель работы: провести оценку загрязнения атмосферного воздуха в районе школы № 4 методом лихеноиндикации.
- определить виды лишайников на исследуемой территории;
- измерить площади проективных покрытий лишайников;
- оценить степень загрязненности атмосферного воздуха в разных участках исследуемой территории.
II. Обзор литературы
Наука, изучающая лишайники, называется лихенологией. Всего на земном шаре насчитывается 20000 видов лишайников, и ежегодно лихенологии вновь открывают ранее неизвестные виды.
Лишайники можно встретить повсеместно: в лесу, на деревянном заборе, старой крыше сарая. Настоящее царство лишайников – полярная тундра, в горах преобладают накипные лишайники. Они встречаются в Арктике и Антарктиде, в жарких пустынях и тропических лесах.
В отличие от других растений, тело лишайника, которое называется слоевищем, или талломом не имеет корня, стебля и листьев. Лишайники - своеобразная группа симбиотических организмов, в которых совместно живут организмы, принадлежащие к разным типам (грибы и водоросли) и снабжающие друг друга необходимыми для жизнедеятельности веществами. Гриб, нуждающийся в готовых органических веществах, получает их от водоросли, способной к фотосинтезу органических веществ из минеральных с помощью солнечной энергии. В свою очередь гриб поставляет водоросли необходимые ей минеральные вещества и хорошо удерживает воду, причем не только дождевую, но и содержащуюся во влажном воздухе в форме пара или тумана.
Такие особенности биологии позволяют лишайникам поселяться на поверхности камней, на стволах деревьев, на других голых поверхностях. Значительную часть необходимых для их жизни минеральных веществ лишайники получают из поглощаемой их поверхностью пыли, оседающей из воздуха. Это делает их весьма чувствительными к химическому составу пыли и к содержанию в воздухе загрязняющих веществ. Лишайники первыми из живых существ страдают от загрязнения воздуха. На этой реакции основана методика лихеноиндикации (определения по лишайникам) - оценки степени загрязненности воздуха в городах и в лесных массивах.
На территории России встречается около 25 тысяч видов лишайников. Их точное определение требует профессиональных знаний и опыта. Однако, отличить разные виды лишайников друг от друга не так трудно, даже не зная их видовых названий.
По внешнему строению лишайники делятся на три основные группы:
1. - накипные (состоят из тонких корочек; плотно сросшихся с той поверхностью, на которой разместился лишайник) – обитают на коре деревьях, почве, камнях;
2. - листоватые (похожи на листья, их тело плоское, стелется по камням, деревьям, прикрепляясь особыми нитями, напоминающие маленькие корешки) – листоватый лишайник обычно можно отделить от поверхности;
На обрабатываемых землях лишайники не встречаются вследствие их очень медленного роста(1 – 8 мм в год). Живут они долго – до 80 лет, а некоторые даже до 600 лет.
Способность лишайников быстро поглощать и испарять влагу в наши дни обернулись против них. Ведь вместе с водой слоевище растения всей своей поверхностью впитывает растворенные в воде соединения, в том числе и загрязняющие вещества. Например, сернистый газ (в больших количествах выделяющийся в атмосферу при переработке сернистых руд, сжигании нефти и угля), при кратковременном воздействии для лишайники не вреден, но длительное поглощение этого соединения и накапливание его в слоевище оказывается для них пагубным. На территории, где средняя концентрация SO 2 превышает 0,3 мг/м 3 , лишайники практически отсутствуют. В районах со средними концентрациями диоксида серы от 0,3 до 0.05 мг/м 3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, а затем листовые. При концентрации менее 0,05 мг/м 3 появляются кустистые лишайники.
Лишайники, растущие среди источников атмосферного загрязнения, если не исчезают совсем, то чаще всего теряют свой нарядный, привлекательный вид. На краях лопастей появляется беловатый налет, уменьшается размер слоевищ. Лишайники выглядят больными. Лишайники могут накапливать в своем теле самые разнообразные химические элементы. Эти растения используются дня наблюдения за распространением в атмосфере более тридцати элементов.
По отношению к загрязнению воздуха виды лишайников можно разделить на три категории.
1. Самые чувствительные, исчезающие при первых симптомах загрязнения ( уснея хохлатая пышная, цетрария сизая ) - кустистые.
2. Среднечувствительные, приходящие на смену погибшим чувствительным видам, с которыми они не могли конкурировать, пока воздух был совсем чистым; ( пармелия бороздчатая, скальная кладония порошистая, бахромчатая ) - листоватые.
3. Самые выносливые, толерантные к загрязнению.
Большинство лишайников легко переносят полное высыхание. Обезвоженное тело лишайника пересыхает, и организм впадает в полубезжизненное состояние анабиоза. Спящий в анабиозе лишайник гораздо более устойчив к облучению, перегреванию и переохлаждению. Происходит так из-за того, что внутренняя кора лишайника, высыхая, становится толстой и непрозрачной, преграждая путь солнечному свету.
Большую часть своей жизни лишайники пребывают в почти обезвоженном состоянии. В таких условиях фотосинтез в клетках водорослей полностью прекращается, а значит, прекращается и рост всего лишайника.
Слишком медленный рост слоевища, не дает возможности лишайникам расти, в более или менее благоприятных местообитаниях, поэтому любые мало пригодные для жизни растений почвы для лишайников заказаны. Остаются голые скалы и валуны, поваленные стволы, кора деревьев и бросовые, бедные питательными веществами почвы. При таком медленном росте лишайников им требуется совсем немного минеральных веществ, поэтому даже на самых бедных почвах они чувствуют себя прекрасно.
Совсем другое дело – голые скалы, где растворенных минеральных веществ нет вовсе. Лишайники образуют кислоты. Эти кислоты вымываются из слоевища с водой и растворяют каменный субстрат, на котором поселился лишайник. Они впитываются, восполняют недостаток минеральных веществ.
Таким образом, поколение за поколением лишайники постепенно разрушают твердую каменную породу. Без помощи лишайников было бы невозможно начальное накопление перегноя. Остатки слоевищ разлагаются с помощью бактерий, становясь основой для формирования тонкого слоя почвы, где позже поселятся мхи, а затем другие растения.
Размножаются лишайники вегетативным, бесполым и половым путем. При этом размножается либо собственно лишайник, либо микобионт. Вегетативное размножение наблюдается наиболее часто, и основано на способности слоевища лишайников регенерировать из отдельных участков. Оно осуществляется путем фрагментации - отделения участков слоевища. Фрагментация происходит механически, так как хрупкие в сухую погоду лишайники легко ломаются от прикосновения животных или людей. Попав в соответствующие условия, отдельные участки лишайников развиваются в новое слоевище.
Значение лишайников в современных биоценозах незначительно. Однако, в зарождающихся биоценозах, они могут играть значительную роль. Как автогетеротрофные компоненты, они одновременно аккумулируют солнечную энергию, образуя определенную фитомассу, и в то же время разлагают органические и минеральные вещества. Лишайники играют роль настоящих пионеров-первопроходцев: именно с лишайников начинается многотысячелетний процесс образования почв. В результате их жизнедеятельности создаются условия для поселения сосудистых растений. Наибольшей биомассы лишайники достигают в тундре. Они используются как индикаторы чистоты воздуха, т.к. их распределение на территориях зависит и от степени загрязнения воздуха. Также лишайники служат прибежищем для множества животных: гусениц, клещей, тараканов, цикад, жужелиц и т.д.
III. Материалы и методика работы
Оборудование: рамка дня подсчета проективного покрытия лишайниками деревьев, лупа, стремянка, определитель растений, бумага, ручка.
Методика определение проектного покрытия лишайников на стволах лиственных деревьев.
Для сравнения были выбраны два пробных участка зеленых насаждений, расположенных в различной степени удаленности от источника загрязнения (автодороги) в районе СОШ №4:
- первый участок со стороны автодороги по улице Курской;
- второй с противоположной стороны, между жилыми домами, расположенный на расстоянии 200 м от автодороги.
1. На двух пробных участках выбираем по 10 лиственных деревьев 30-40 летнего возраста, растущие вертикально.
2. На каждом дереве регистрируем наличие лишайников.
3.Определяем видовой состав лишайников на обследуемом дереве.
4. Определяем на высоте 1.4- 1.6м над землей, и с какой стороны по отношению к источнику воздушного загрязнения расположены лишайники.
5. При помощи рамки из прозрачного материала с внутренним размером 10 х 20 см. разделенную на 50 квадратов 2 х 2 см. (один квадрат составляет 2% площади пленки) определяем проективное покрытие лишайниками стволов деревьев.
6. Проводим оценку эпифитного лишайникового покрова по следующей шкале:
А . Зона не поврежденной лишайниковой растительности.
Лишайники обильны. Встречаются на высоте более 1м, от земли. Проективное покрытие лишайников на стволах на высоте 1,3м. с северной стороны деревьев более 10%.
Б . Зона разрушения лишайникового покрова.
Лишайники на – высоте более 1,3 м. практически отсутствуют. У основания
дерева встречаемость лишайников менее 50%, среднее суммарное покрытие лишайников в интервале от 3 до 10%.
В. Зона полного разрушения лишайникового покрова .
Встречаемость деревьев без лишайников у основания более 70%; среднее проективное покрытие лишайников менее 0,1 %.
Читайте также: