Что является биоиндикатором чистого воздуха одуванчик грибы береза лишайники

Обновлено: 07.07.2024

Актуальность темы. В наше время окружающая среда находится в состоянии экологического кризиса. Это тесно связано с современной деятельностью человека. В последние годы безопасности человека все больше угрожает загрязнение окружающей среды, в частности, загрязнение атмосферы. Вследствие загрязнения воздуха растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, различные аллергические заболевания и рак легких. Человеку нужен чистый воздух. И наша задача сохранить его. Сделать это можно с помощью биологических индикаторов, в качестве которых можно использовать лишайники - широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды.

Поэтому я задумалась, какая экологическая обстановка в моем родном городе. Гуляя по улицам города я обратила внимание, что на стволах деревьев растут разные виды лишайников (лишайники являются индикатором чистоты воздуха ). Ближе к дороге лишайники не обнаружились, поэтому я решила определить наличие вредных веществ в воздухе своего города с помощью лишайников.М

Цель работы:

Выяснить загрязненность атмосферы по встречаемости лишайников и определить наличие вредных веществ в городе Кулебаки Нижегородской области.

Задачи:

1)Изучить строение лишайников как биоиндикаторов.

2)По видовому составу определить степень загрязнения воздуха.

3)Выявить наличие в слоевищах лишайников свинца, железа и серы.

4)Сделать вывод о благополучии города.

5) Собрать коллекцию лишайников.

Значимость работы:

Данная исследовательская работа дает возможность судить не только об экологической обстановке той местности, где я проживаю, но и возможно облегчит процесс предупреждения заболеваний, и их устранения, так как растительность, окружающая нас, это не только объект изучения науки, но и часть жизни человека.

Основная часть

Объект исследования: эпифитные лишайники, растущие на деревьях.

Предмет исследования: разные районы г.Кулебаки:

Глава 1 Обзор методической литературы

1.1. Влияние загрязнения на состояние лишайников.

Растения способны накапливать загрязняющие вещества и, прежде всего, катионы тяжелых металлов, поглощенные ими из воздуха и атмосферных осадков. Наибольшей металлоаккумулирующей способностью обладают эпифитные лишайники, растущие на деревьях. Быстрая аккумуляция токсичных веществ вызывает отчетливые анатомо-морфологические изменения в талломах. Тщательное наблюдение за лишайниками позволяет узнать, насколько велико давление человека на природу, каким видам деревьев и животных это вредит, сколько загрязнителей концентрируется в воздухе и воде каждого конкретного района. Большое количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Поглощение элементов из дождевой воды идет очень быстро и сопровождается их концентрированием. Изучение лишайниковой флоры показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.

Глава II .Методика и техника исследования.

В г. Кулебаки главным источником загрязнения атмосферы является металлургическая промышленность, затем, в порядке убывания следуют транспорт , жилищно-коммунальное хозяйство, лесхоз.

Для успешного выполнения поставленных задач я воспользовалась такими методами как наблюдение, исследование, сравнение, химический анализ. 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, слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой. Поэтому я решила исследовать слоевище лишайников на содержание некоторых химических элементов (сера, железо и свинец) классическим методом сжигания, а образующую золу подвергнуть химическому анализу. В качестве индикаторов я выбрала эпифитные лишайники, растущие на коре деревьев, поскольку они очень удобны для наблюдений, так как доступны в любое время года и хорошо заметны на стволах деревьев.

1.структура и состав фитоценоза на пробных площадках должны быть примерно схожими;

2.учётные площадки (участки коры дерева, на котором производится непосредственный подсчёт площади покрытия лишайниками), выбираются на высоте от 30 до 150 см от основания ствола дерева;

3.на каждой пробной площадке выбирается 10 отдельно стоящих, здоровых, растущих вертикально деревьев с диаметром ствола 25- 40 см .;

4.на каждом дереве подсчитывается количество видов лишайников. Все обнаруженные виды разделяются на три группы: кустистые, листовые, накипные.

Оценка степени покрытия ствола лишайниками проводится по методике измерения проективного покрытия: для этого на высоте 30 – 150 см на наиболее заросшую лишайниками часть коры накладывается прозрачная палетка размером 10 x 10 см (палетку расчерчивают на квадраты размером 1 x 1 см). Перед началом измерений заготавливаются специальные таблицы, в которые затем заносятся результаты исследований .

Подсчёт лишайников проводится следующим образом:

Считается число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают больше половины площади квадрата (А), условно приписывая им покрытие, равное 100%;
Считается число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (В), условно приписывая им покрытие, равное 50%;
Вычисляется общее проективное покрытие в процентах ( R ) – по формуле: R =(100А+50В):С,

где С – общее число квадратов сеточки (в данном случае при использовании сеточки 10 x 10 см с ячейками 1 x 1 см, С=100).

4.Рассчитываем показатель относительной чистоты атмосферы(ОЧА) по формуле: ОЧА=(Н +2 х Л + 3 х К) / 30,

где Н- накипные лишайники, Л - листоватые, К- кустистые.

Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания .

Оценка частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале. Таблица №2

Растения - индикатры. На примере растения лишайника судят о чистоте воздуха.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА С. ГАСТЕЛЛО

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КРАЕВЕДЧЕСКАЯ РАБОТА

учащаяся 9 класса

МОУ СОШ с.Гастелло

ГЛАВА 1. Загрязнение воздушной среды ……………………….2-3

Материалы и оборудование…………………………………. 4

ГЛАВА 2. Растения- индикаторы…………………………………5

2.1. Грибы как биоиндикаторы…………………………………….6

2.2. Биология лишайников…………………………………………6-8

ГЛАВА 3. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ – РЕСУРСОВ….…… 10

Загрязнение окружающей среды - это нежелательное изменение ее свойств, которое приводит или может привести к вредному воздействию на человека или природные комплексы. Оно подавляет способность природы к самовосстановлению своих свойств.

Большей частью загрязнение окружающей среды связано с деятельностью человека.

Воздух- важнейшее условие жизни на Земле. Воздух влияет на человека, на растения. на животных, на здания, сооружения, памятники и др. Поэтому загрязнение атмосферы. неблагоприятно влияет на окружающую среду. Все источники загрязнения атмосферы подразделяют на естественные и антропогенные. Естественное загрязнение атмосферы происходит в результате извержения вулканов, пыльных бурь. Антропогенное загрязнение атмосферы имеет очень много источников и наносит более ощутимый вред. Главными источниками загрязнения атмосферы являются: ТЭС, металлургия, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная отрасли промышленности, автомобильный транспорт.

Автомобильный транспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах.

Медицина установила, что преждевременное старение начинается в значительной мере из-за недостатка кислорода в организме. А между тем наш воздух содержит большое количество вредных газов, которые поступают в атмосферу в результате работы промышленности, транспорта, отопительных предприятий. Очень сильно отравляют воздух неотработанные

газы автомобилей, проезжающих по территории населенного пункта.

В связи с этим особое значение имеет изучение чистоты воздуха, которым

Целями исследовательской работы являются:

Изучить биологию грибов и лишайников как индикаторов чистоты

Определить степень загрязнения атмосферного воздуха сернистым газом. выделяющего при сжигании минерального сырья (каменного и бурого угля), оксидами азота выделяюшие при работе транспорта.

Выявить связь распространения лишайников от количества содержащих в воздухе вредных веществ.

Для наблюдения определен участок местности длиной 3 км, размещенный вдоль насыщенной автотранспортом сельской дороги, примыкающей к лесному массиву, состоящему из небольшого разнообразия древесных видов.

- территория исследования

Материалами для работы послужили коллекция и фотографии грибов и лишайников, определитель грибов и лишайников и лупа.

Наблюдения за состоянием окружающей среды своей местности помогают определиться в выборе профессии эколога.

Иногда визуально можно определить загрязнение окружающей среды –

по запаху, налету, изменению цвета растений. Уже стало прописной

истиной, что около дорог на расстоянии 1,5 км собирать дары природы нельзя, в связи с загрязнением.

Последнее время – около 5 лет - используются биоиндикаторы. В связи с

загрязнением окружающей среды происходит отравление людей съедобными грибами. Грибы - одни из наиболее знакомых и вместе с тем таинственных и загадочных организмов в природе. Роль грибов в истории народов Сахалина – страны лесов и болот- трудно переоценить. Как в древности, так и в сегодняшние непростые дни, они дают весомый вклад в рацион питания горожан и особенно сельских жителей. Моя работа посвящена изучению грибов как биоиндикаторов. Наука, изучающая грибы, называется микологией.

Биоиндикаторы - это организмы. которые служат показателем какого-

либо процесса (естественного, искусственного) или наличия некоторых

Земля – это не просто какая-то смесь мелких и крупных частиц, мине-

рального или органического происхождения: это дом, напичканный

вширь и вглубь разными организмами. которые живут и развиваются.

Немалое место в этом доме занимает мицелий. Он выполняет двоякую роль: способствует бесполому размножению грибов и одновременно питает их. К явным биоиндикаторам можно отнести чешуйчатку

угольную, которая растет строго на старых кострищах и пожарищах.

Этот гриб является показателем негативной деятельности человека, т.к.

количество крупных пожаров от естественных причин очень мало В

основном это непотушенные костры, брошенные бутылки, которые при

солнечных днях служат как увеличительные стекла. что способствует

Типичным биоиндикатором являются почти все виды навозников,

которые растут вблизи выпаса скота и скотных дворов. Трутовики (см.Приложение 1 Рис.4,5) являются грибами-паразитами, но чаще всего появляются на живых деревьях: в трещины, в разломы попадают их споры и развиваются в мицелий. Чаще всего это показатель губительной деятельности человека:

втыкание ножей в стволы деревьев, ломание веток и деревьев, именно

Трутовики-дереворазрушающие грибы.

Некоторые виды грибов уживаются только с одним или двумя-тремя

разными деревьями: рыжик еловый- с елью, сосновый с сосной, маслята

с определенными хвойными породами. Однолюбом считается и подберезовик. (см. Приложение 1 рис. 1,2)

Большая часть территории лесного массива несомненно принадлежит к экологически чистой и здесь не возникает вопроса об экологической чистоте грибов как пищевого продукта. Иное дело в случае экологически

неблагополучных территорий. К ним относятся участки транспортных

коммуникаций: автомобильных дорог, трубопроводов. линий

электропередач, крупных населенных пунктов. где хозяйственная

деятельность сопряжена с выбросами в окружающую среду загрязнителей.

Накапливаясь в почвах, они в дальнейшем аккумулируются в грибах, а затем вместе с ними попадают в организм человека.

Можно ли по внешнему виду определить, заражен или отравлен

тот или иной съедобный гриб. Маслята в этом отношении очень чувствительны. Нижняя часть шляпки этого гриба ярко-желтая, желтая,

но если почва загрязнена, то она приобретает цвет грязно-серо-желтова-тый. Кожица на шляпке имеет сморщенный вид.

Вдоль автомобильной трассы, проходящей в черте нашего населен-ного пункта растут такие грибы, как шампиньоны, навозники, сыроежки, подосиновики.

Внешне они очень красивы, но принимать их в пищу нельзя, т.к. много в них вредных примесей. Червяки, которые очень любят

грибы, далеко ,не дураки, и они обходят такие грибы стороной.

По краям дороги на ивах буйствует чешуйчатка золотистая и вешенка (см. приложение 1 рис.3), красивые и чистые от червей грибы, в чистых с точки зрения экологии районах.

Эти грибы очень любят черви, найти нечервивый гриб- это где-то 1:5 или 1610 случаев. Даже в отваренном и приготовлено в виде грибы имели горьковатый вкус.

Таким образом по грибам можно определить загрязнение окружающей среды.

Грибы очищают почву, всасывая все нечистоты, которые при распаде плодового тела остаются в мицелии, и в почву поступает только 10% поглощенного грибами.

Очень информативными биоиндикаторами состояния воздушной среды и ее изменения являются низшие растения: лишайники, которые накапливают в своем слоевище (талломе) многие загрязняющие вещества (серу,фтор, радиоактивные вещества, тяжелые металлы). Лишайники очень нетребовательны к факторам внешней среды, они поселяются на голых скалах, бедной почве, стволах деревьев, мертвой древесине, однако для своего нормального функционирования они нуждаются в чистом воздухе, Особенно они чувствительны к сернистому газу, окислам азота. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на большинство растений, вызывает массовую гибель чувствительных видов лишайников. Не удивительно поэтому, что большинство лишайников уже исчезло из окрестностей села.

Научное направление биомониторинга( т.е. слежения) за состоянием воздушной среды при помощи лишайников называется лихеноиндикацией

Лишайники - это симбиотические организмы, в сложении которых участвуют водоросли и грибы. Они чувствительны к загрязнению среды в силу следующих причин:

У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула, благодаря чему обмен газов происходит свободно через всю поверхность;

большинство токсических газов концентрируется в дождевой воде, а лишайники впитывают воду всем слоевищем, в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду преимущественно корнями;

большинство цветковых растений в наших широтах активны только летом, когда уровень загрязнения сернистым газом намного ниже (вследствие уменьшения сжигания угля в топках основного источника сернистого газа), в то же время как лишайники сохраняют процессы жизнедеятельности и при температурах ниже 0 С.

В отличие от цветковых растений лишайники способны избавляться от пораженных токсическими веществами частей своего таллома каждый год. Главный враг лишайников – сернистый газ. Установлено, что чем выше уровень загрязнения природной среды сернистым газом, тем больше серы накапливается в слоевище лишайников, причем живое слоевище аккумулирует серу из среды интенсивнее, чем мертвое.

Особенно удобны лишайники в качестве индикаторов небольшого загрязнения окружающей среды. Наиболее чувствительным симбионтом в талломе лишайников является водоросль.

Лишайники различаются по зонам произрастания (тундра, лесная зона и т.д.), видам субстрата (камни, скалы, стволы и ветви деревьев, почва).

У лишайников, растущих на деревьях, видовой состав различается в зависимости от толщины коры. Лишайники исчезают в первую очередь с деревьев, имеющих кислую кору (береза, хвойные), затем с нейтральных (дуб, клен) и позже всего – с деревьев, имеющих слабощелочную кору (вяз, акация желтая). В лишайниковых типах леса доминируют кустистые лишайники (кладония (см. Приложение 2 рис.1), цетрария), длинными бородами с ветвей деревьев свисает уснея, которая является наиболее чувствительным видом и растет в лесах с чистой атмосферой.

Среди жизненных форм лишайников различают

накипные (см.Приложение 2 Рис.2)(слоевище имеет вид корочек) например, бацидиум, фисция;

листоватые (слоевище имеет вид пластинок)- например, пармелия, гипогимния;

Наиболее чувствительны к загрязнению воздушной среды кустистые и листоватые лишайники (исчезают полностью, наименее-накипные.

Лишайники (особенно бриория, пармелия, уснея, кладония) являются пищей северного оленя, Разрушение и исчезновение лишайникового покрова в связи с загрязнением территории нарушает основные пищевые цепи и приводит к исчезновению ряда животных (особенно оленей), которые являются источником пищи и одежды ряда северных народов.

Перечень некоторых лишайников- индикаторов загрязнения воздуха сернистым газом, окислами азота.

Ксантория. Ксантория настенная распространена на коре лиственных пород (осин, тополей). Часто встречается на обработанной древесине (заборы, крыши, стены). Слоевища имеют вид почти правильных желто-оранжевых розеток, диаметром больше 3 см. Яркость окраски зависит от освещенности. На солнце слоевище оранжевое, при затенении становится серовато-зеленым.

Уснея. Виды уснеи свешиваются с ветвей деревьев как длинные сероватые, серовато-зеленые или коричневатые пряди, состоящие из тонких ветвящих нитей и напоминающие бороду.

Алектория Таллом кустистый , прямостоячий или повисающий; с волосовидными или иногда сплюснутыми главными веточками. Прикрепляется к субстрату центральным гифом, который с возрастом отмирает, и тогда таллом становится свободным. Обитает в основном на стволах деревьев, реже на мшистой почве и замшелых скалах.

Каноплака. Таллом накипной, всегда однородный по краю.Окраска оранжевая, желтовато-оранжевая, реже темно-коричневая. Кора таллома развита плохо. Края не бывают листоватыми. Слоевище всегда в виде зернисто-бугорчатой корочки. Обитает на древесине, коре, камнях ( особенно содержащих известь), реже на почве.

Бесплатные экскурсии в музей Пиявки!
Международный Центр Медицинской Пиявки приглашает посетить музей и узнать о пользе и вреде пиявок, их выращивании, гирудотерапии, лечебной косметике и многом другом. Подробнее >>>

Зимние учеты птиц России!
Приглашаем биологические кружки, профессиональных орнитологов и просто любителей птиц принять участие в программах зимних учетов птиц "Parus" и "Евроазиатские Рождественские учеты" в зимний сезон 2020-2021 годов. Подробнее >>>

Биологический кружок ВООП приглашает!
Биологический кружок при Государственном Дарвиновском музее г.Москвы (м.Академическая) приглашает школьников 5-10 классов на занятия в музее, экскурсии по вечерам, учебные выезды в природу по выходным и дальние полевые экспедиции в каникулы! Подробнее >>>

Соревнования по полевой ботанике "ВЕСЕННЯЯ ФЛОРА" пройдут в мае-июне 2020 года в онлайн-формате (определение растений по фотографиям). К участию в соревновании приглашаются школьники и взрослые любители природы, проживающие в средней полосе Европейской части России. Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

Примечания: 1) нижеследующая работа (исследовательский проект) выполнена школьниками на основе собственных полевых исследований под руководством своего научного руководителя и размещена на сайте в оригинальном виде (обработка иллюстраций, техническая правка, верстка - А.С. Боголюбов); 2) автор сайта не несет ответственности за достоверность сведений, изложенных в работе; 3) данный проект является авторским и его перепечатка возможна только с указанием авторов и научных руководителей и активной гиперссылкой на наш сайт.

Использование простейших методов биоиндикации в изучении загрязнений воздушной среды

Научный руководитель: учитель Федорова Любовь Борисовна
(заслуженный учитель Читинской области, преподаватель биологии и экологии высшей категории, победитель НПО)

Актуальность выбранной темы связана с тем, что виды-индикаторы позволяют выявить специфические особенности среды в связи с антропогенной нагрузкой, что сказывается на условиях обитания организмов и приводит к сокращению биоразнообразия. Данные процессы приводят к разрушению экосистемы реки Кайдаловки.

Объект изучения: загрязнение воздушной среды экосистемы реки Кайдаловки.

Предмет исследования: простейшие методы биоиндикации, позволяющие установить изменения загрязнения воздушной среды экосистемы реки Кайдаловки.

Цель: Определить с помощью биоиндикаторов степень загрязнения экосистемы реки Кайдаловки в разных точках по руслу реки.

Проанализировать научные данные об индикационных способностях мхов, лишайников, сосны обыкновенной
Провести исследования растений – индикаторов в трёх точках экосистемы реки Кайдаловки с целью выявления изменений, произошедших в течение трёх лет
Подвести итоги исследований и сделать выводы об уровне загрязнения экосистемы реки Кайдаловки

Эмпирический: наблюдение – целенаправленное систематическое наблюдение биоиндикаторов экосистемы реки Кайдаловки в естественных условиях.
Теоретический.

Механизм реализации: Сбор, определение и гербаризация материала. Качественная оценка загрязнения воздуха с помощью лишайников, методом проективного покрытия, а также визуальная оценка состояния хвои сосны.

Изучение видового состава и определение видов мхов. Составление их классификации по месту обитания (2006-2007г.)
Изучение, определение видового состава лишайников и степень загрязнения атмосферного воздуха по Х.Х. Трассу и шкале Браун-Бланке. (2006-2007г.)
Определение степени загрязнения атмосферного воздуха с помощью количественного метода по лишайникам. (2008г.)
Визуальное определение загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны и описанию древостоя. (2008г.)
Анализ и общие выводы.

Глава I. Теоретическое обоснование

Биоиндикация – это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов (растения, животные). Сущность биоиндикации в том, что определенные факторы среды создают возможность существования того или иного вида. Виды, которые позволяют выявить специфические особенности среды, называют индикаторами. Биоиндикация дает возможность судить об изменениях состояния среды и прогнозировать направление этих изменений.

При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители. Систему наблюдений за этой реакцией называют биологическим мониторингом.

Мохообразные, или мхи подобно лишайникам, чутко реагируют на присутствие в атмосферном воздухе вредных веществ. Они способны к накоплению тяжелых металлов. Вероятно, это связано с отсутствием у мхов высокоспециализированных покровных тканей и неспособностью большинства мохообразных ежегодно обновлять свой фотосинтезирующий аппарат, подобно тому, как делают это цветковые растения, сбрасывая листву осенью. Возможно, острота реакции мхов связана с небольшой массой их тела. Но главную роль в их чувствительности к вредным веществам играют свойства протоплазмы мохообразных. Об этом говорит тот факт, что некоторые мхи могут жить в черте довольно крупных городов и поселков, атмосфера которых все-таки загрязнена различными вредными примесями. Например, мхи можно встретить на крышах и стенах старых домов.

Хвойные растения также чувствительны к загрязнению среды. Они особенно сильно страдают от сернистого газа. Продолжительность жизни хвои у сосны составляет 3-4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое может существенно превысить пороговые значения.

уменьшение продолжительности жизни хвои
отмирание побегов
появление некрозов (омертвление тканей)
изреживание кроны
уменьшение ширины годичных колец

Остановимся на этих признаках.

Хвоепад (листопад) у сосны происходит осенью. Зеленые хвоинки располагаются на прошлогодних и побегах этого года, а желтые на более старых, которым уже более 3 лет. Также у сосны происходит изреживание кроны, появляется много сухих веток, покрытых редкой короткой хвоей. Сернистый газ поглощается растением через устьица, растворяется в жидкой фазе клеток (цитоплазме) и вызывает отравление живых тканей (схема №1).

Схема №1. Влияние кислотных дождей на хвойные растения

Скорость поступления фитотоксиканта сильно зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Увлажненные хвоинки поглощают сернистый газ в несколько раз больше, чем сухие. Растение интенсивно накапливает в тканях серу. Молодые хвоинки (молодые деревья) активнее поглощают сернистый газ, чем старые. Поэтому возраст сосновой хвои указывает на степень загрязнения. При концентрации сернистого газа 1:1000000 хвоя сосны опадает. Фотосинтез полностью прекращается.

краевой некроз (по краям хвоинки);
срединный некроз;
точечный – отмирание тканей листа в виде пятен, рассыпанных по всей поверхности хвоинки (схема№2)

Схема №2. Класс повреждения и усыхания хвои

Изреживание кроны происходит в результате обесхвоенности (дефолиации), когда воздействие загрязняющих веществ (в том числе и сернистый газ) приводит к разрушению верхней части дерева.

Существует удобный способ определения возраста хвои с помощью мутовок (схема №3).

Схема №3. Схема определения продолжительности жизни хвои сосны

Глава II. Практические исследования

1-ая – на северной стороне склона, в лесу;
2-ая – ближе к автостраде;
3-я – в вершине реки Кайдаловки.

В этих точках мы сделали описание древостоя (см. таблицу №6).

Таблица №6. Описание древостоя

Исходя из целей исследования, мы опирались на качественный анализ, проведённый в 2006 году ученицей нашей школы Токаревой Марией. Её работа была посвящена определению и сравнению видового состава лишайников в сосновом лесу и у истока реки Кайдаловки. Мы продолжили эту работу и использовали рамку для определения степени проективного покрытия стволов деревьев и камней.

Результаты изучения лишайников.

В таблице № 1 представлены результаты наших исследований по лишайникам. Используя определитель при камеральной обработке собранных нами во время экскурсии 30 сентября, 2 ноября и 25 декабря лишайников, мы определили всего 18 видов.

Таблица №1. Видовой состав и характеристики встречаемости лишайников

Из них к накипным относятся 5 видов: псора лестничная, бацидия желтоватая, гематома ветровая, веррукария чернеющая, пертузария шариконосная.

Листоватые – 7 видов: цетрария золотистая и цетрария черноватая, пельтигера собачья, гипогимния взудатая, коллема черноватая, фисция черноватая, пармелия скальная.

Кустистые – 6 видов, преимущественно Кладонии (бахромчатая, бесформенная, курчавая, мутовчатая, жёлто-зелённая, шишконосая) и Рамалина мучнистая.

Частота встречаемости видов в точке 1 (сосновый лес) – 8; в точке 3 (курумы) соответственно 11 видов. Из лишайников соснового леса наиболее интересна Пельтигера собачья, которая хоть и встречается редко, но все же была обнаружена на влажной песчаной почве среди кустарников Рододендрона даурского, на северном склоне соснового леса.

Псора лестничная (устричная) встречается часто на стволах обгоревших 2-3 года назад деревьев.

Разные виды Кладоний встречаются на почве, и их количество невелико.

Для определения относительной численности лишайников используются разные методики. Мы использовали методику глазомерной оценки проективного покрытия. Для этого используется шкала Браун-Бланке, объединяющая покрытие и обилие. (См. таблицу № 2.)

Таблица №2. Шкала Браун-Бланке

Для соснового леса показатель 1, так как площадь покрытия большая (Псора лестничная встречается на слегка обгорелых деревьях), индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены (Кладонии).

Для вершины Кайдаловки соответствует индекс 4. Практически все валуны там покрыты разнообразными лишайниками. С северной стороны степень покрытия составляет 10-25% - Цетрария чернеющая. С южной стороны (на солнце) – 50-75 % (Гипогимния и пармелия).

Также мы попытались определить степень загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников. Для этого мы использовали таблицу 3, где было найдено, что такие виды лишайников, как Пармелии, Гипогимния, Ромалина указывают на третью степень загрязнения, то есть виды обитают в умеренно загрязненных условиях.

Таблица № 3. Индикационные группы наиболее распространенных и многочисленных видов лишайников на территории бывшего СССР (по Трассу 1985 г).

Результаты изучения мохообразных.

Во время экскурсий мы обследовали северный склон леса по направлению к истоку реки и дошли до вершины реки Кайдаловки, то есть до родников. На северном склоне 3,5 года назад был низовый пожар. На этом участке мы нашли следующие мхи: политрих можжевельниковый, высотой до 1 см и погонат урновидный, высотой 0,5 см, который был в фазе спороношения. В 2007 г. вторично обследовав участок 30 сентября, мы отметили, что погонат урновидный встречается довольно часто. Известно, что эти мхи поселяются первыми после пожарищ. Значит, происходит процесс восстановления экосистемы.

Далее по склону сосновый лес сменяется смешанным, а затем идет вырубленный участок леса и автострада. Здесь мы обнаружили мох дикран многоножковый. Он широко распространен в наших лесах и является устойчивым к загрязнению. В целом же северная сторона леса страдает от недостатка солнца. Здесь более влажно и тенисто. Следовательно, абиотические факторы способствуют распространению мхов. Еще один мох мы определили как тамний лисохвостный. Но это требует уточнения.

Затем наш маршрут пролегал вверх по течению реки Кайдаловки, до Курумов. Местами были довольно густые заросли таких растений, как ольха серая, береза, ива козья. На камнях, почве, опавших ветках деревьев мы нашли еще несколько видов мхов. Они были приспособлены жить в среде, насыщенной влагой, то есть возле воды. Мы сделали гербарий найденных видов мхов и рисунки, которые помогли нам в определении мхов.

Мы определили их как представителей бриевых мхов (брий волосовидный, брий ложнотрехгранный, брий бледный). Также мы нашли блестящий шелковистый с нежными листочками леукодон беличий (или повислый) и коврики тортеллы кудрявой.

Чтобы точно определить мох, где не было видно спороносных колосков, накрыли сверху целлофановым пакетом. В комнатных условиях при повышенной влажности через несколько дней мы увидели на мхе редкие коробочки со спорами. Так как мхи определяются по спороносным колоскам, то этот метод нам помог в их определении. Мы подробно описали и зарисовали внешний вид коробочек.

Так как мхи являются фитоиндикаторами, то для них большое значение имеет химический состав и кислотность почвы. Например, кратонеур переменчивый предпочитает известковый субстрат. Многие мхи обитают при РН близкой к нейтральной. Тортеллу кудрявую мы нашли на валунах, где было много гумуса от опавшей листвы и гниющей древесины. Значит, для жизни мхов важны нитраты (азотосодержащие субстраты).

В таблицах, представленных ниже, мы указали, на каких субстратах они обитают. Мохообразные хорошо себя чувствуют под пологом хвойного леса (рядом с автотрассой их нет). Имея небольшие размеры, они экологически пластичны и могут занимать в экосистеме разные микрониши.

Таблица № 4. Мхи, обитающие в сосновом лесу.

Таблица №5. Мхи, обитающие возле ручья, в сыром лесу, на валунах.

Результаты изучения хвойных деревьев.

Перейдем к практическим результатам исследования для растения сосна обыкновенная.

Для определения некрозов хвои мы обследовали в тех же точках на пробных площадях по 5 деревьев, у которых из средней части кроны вырезают по одной ветви. Некрозы мы оценивали по шкале (см. схему № 2). В лесу мы обследовали визуально. Для этого брали хвою второго или третьего года жизни (определяли по мутовкам).

Определяли присутствие некрозов. По результатам исследований получили, что у деревьев сосны высотой 1,5 м и выше хвоинки участка центрального побега предыдущего года (второй сверху) расположены густо. Изредка, до 10%, встречаются усыхания. Значит продолжительность жизни хвои не менее трех лет (2,5 года), что говорит о средней степени загрязнения воздуха (относительно чист).

Глава III Выводы

1. Проанализировав научные данные о лишайниках, мхах и сосне обыкновенной, мы изучили их индикационные способности.

2. По итогам нашей работы можно сказать, что, несмотря на усиливающуюся антропогенную нагрузку, сохраняется устойчивость данной экосистемы. На участке, где был низовой пожар, происходит восстановление (появление пионерных видов).

в точке 1 не наблюдается каких-либо повреждений хвои сосен, присутствовало несколько видов мхов и лишайников (кладонии). Следовательно, данный участок имеет слабую степень загрязнения, повреждения хвои менее 10%.
в точке 2, у дороги, присутствие мхов и лишайников не было, хвоя повреждена более 10%. Данный участок имеет значительное загрязнение выхлопными газами автомобилей, что вызывает некроз и хлороз у хвои.
в точке 3, в вершине реки Кайдаловки, много мхов и особенно лишайников, сосновый лес повреждений не имел. И по сравнению с другими участками, это самый экологически чистый участок данной экосистемы.

При изучении данного вопроса, мы обратили внимание на то, что мхи и лишайники нашего края практически являются мало изученной группой организмов. Все литературные данные даются для Европы. Поэтому мы, не имея практически никаких консультаций специалистов (их просто нет в Чите), провели огромную работу с литературой и определителями. Возможно, где-то есть неточности в определении видов.

И главное, что антропогенная нагрузка на экосистему реки Кайдаловки все более усиливается. Пока экосистема выдерживает эту нагрузку. Но что будет дальше?

Если у Вас есть детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевых исследованиях (исследованиях в природе) и уже набранные на компьютере (в электронном виде) - пишите нам, мы обсудим возможность и варианты их размещения на нашем сайте!

Список детских исследовательских (проектных) работ,
размещенных на нашем сайте (по тематикам):
(см. также детские исследовательские работы и проекты, опубликованные в журнале "Исследовательская работа школьников", а также работы, выполненные в биологическом кружке ВООП)

Многочисленные работы по лихеноиндикации выявили такие закономерности: чем больше загрязнен городской воздух, тем меньше разновидностей населяющих его лишайников и тем меньше площадь покрытия ими стволов деревьев. Доказано, что хвойные растения обладают высокой чувствительностью к загрязнению окружающей среды. Особенно негативно на них влияет сернистый газ. Обычно продолжительность жизни хвои у сосны обыкновенной составляет от трех до четырех лет. Влияние сернистого газа у сосны обыкновенной вызывает такие изменения: уменьшение срока жизни хвои, отмирание побегов, опад кроны и даже появление некрозов. Опираясь на данные, что лишайники и сосна обыкновенная могут быть использованы как биоиндикаторы окружающей среды, авторы использованы эти растения в качестве объектов исследования. Результаты изучения лишайников и сосны обыкновенной в качестве биоиндикаторов для оценки состояния атмосферного воздуха г. Шымкента показали следующее: 1) биоиндикаторами загрязнения атмосферного воздуха города могут служить следующие лишайники: пармелия, уснея, анаптихия; 2) биоиндикатором загрязнения атмосферного воздуха города также может служить сосна обыкновенная; 3) вышеуказанные биоиндикаторы могут быть использованы в качестве основы для мониторинга атмосферного воздуха г. Шымкента.

1. Ляшенко О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие / О.А. Ляшенко. – СПб.: ГТУРП, 2012. – 67 с.

2. Чукаева Н.В. Некоторые аспекты использования методик биоиндикации // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 8. – С. 78–79.

4. Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге / Л.Г. Бязров. – М.: Научный мир, 2002. – 336 с.

5. Ковылина О.П. Оценка жизненного состояния сосны обыкновенной в зоне техногенного загрязнения / О.П. Ковылина, И.А. Зарубина, А.Н. Ковылин // Хвойные бореальной зоны. – 2008. – № 3. – С. 284–289.

Хорошими индикаторами загрязнения атмосферного воздуха являются растения, так как они в большей степени поражаются загрязненным воздухом и сильнее реагируют на те концентрации большинства вредных примесей, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравления.

Растения реагируют на концентрацию загрязняющих веществ, длительность их воздействия, а также относительная восприимчивость к загрязнителям зависит от их вида и стадии физиологического развития [1, 2].

Выделяют три стадии повреждений хвои сосны: повреждаются только хлоропласты, повреждаются и другие органеллы, органеллы исчезают или превращаются в бесструктурную массу.

В качестве биоиндикационных признаков можно использовать различные признаки. Например, разрушение пигментов в хвое сосны, преждевременное ее старение.

Биоиндикацию можно проводить по различным морфологическим, анатомическим параметрам. Индикаторными признаками является наличие хлорозов и некрозов, изменение размеров листьев, а также преждевременное опадение листвы [3].

Накопление токсических веществ в атмосфере вызывает у лишайников изменения формы слоевища и уменьшение образования плодовых тел.

Цель исследования: использование биоиндикаторов для оценки состояния атмосферного воздуха г. Шымкента.

Определили следующие задачи исследования:

1) изучение видового состава лишайников г. Шымкента;

2) влияние атмосферного воздуха на лишайники и хвою сосны обыкновенной, произрастающих в г. Шымкенте;

3) эффективность использования лишайников и хвои сосны в качестве биоиндикаторов атмосферного воздуха г. Шымкента.

Материалы и методы исследования

Лишайники очень чувствительны к составу субстрата, составу воздуха и микроклиматическим условиям проживания.

В качестве субстрата лишайники используют различные деревья. В лихеноиндикации для оценки загрязнения воздуха окружающей среды выбирается вид дерева, который доминирует на исследуемой территории.

Методы оценки загрязнения атмосферы по встречаемости лишайников в окружающей среде основаны на нижеследующих закономерностях:

1. Частота встречаемости видов лишайников зависит от степени загрязнения воздуха.

2. Степень загрязненности воздуха влияет на площадь покрытия лишайниками стволов деревьев.

3. Самыми чувствительными к загрязнению являются кустистые лишайники, затем листовые и менее чувствительными – накипные.

Используя эти закономерности, можно оценить загрязненнность воздуха на исследуемой территории [4].

Использование лишайников как биоиндикаторов основывается на следующих факторах:

1. Встречаемости – степени равномерности распределения лишайников на деревьях. Наличие конкретного вида лишайников на десяти деревьях свидетельствует о равномерном распространении.

2. Проективном покрытии – площади, занятой проекциями слоевищ лишайников. Визуально учитывается отношение проекции слоевища к общей площади исследования, принимаемой за 100 %.

3. Обилии вида – количественный показатель распределения его в фитоценозе, которое определяется соотношением встречаемостью видов лишайников и проективным покрытием ими коры деревьев.

Затем делается расчет средних значений показателей встречаемости и покрытия для каждого типа таллома лишайников – накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К).

На основе средних значений показателей встречаемости и покрытия рассчитывается показатель относительной чистоты воздуха (ОЧВ) согласно нижеследующей формуле:

ОЧВ = (Н + 2Л + ЗК)/30,

где ОЧВ – относительная чистота воздуха; Н – среднее значение показателей встречаемости и покрытия накипных лишайников; Л – среднее значение показателей встречаемости и покрытия листоватых лишайников; К – среднее значение показателей встречаемости и покрытия кустистых лишайников.

Методика биоиндикации чистоты воздуха по состоянию хвои сосны опиралась на следующее: материал для исследования подготавливался заранее. Срезанные ветви деревьев сосны обыкновенной примерно одного возраста, на высоте 2 м со средней части кроны, произрастающих в районе активного движения транспорта.

Классы повреждения и усыхания хвои определялись по стандартной методике.

На рисунке показаны повреждения и усыхание хвои сосны обыкновенной. Повреждения хвои сосны обыкновенной отмечаются по следующей шкале: 1 а – хвоинки без пятен; 2 а – с небольшим числом мелких пятнышек; 3 а – с большим числом чёрных и жёлтых пятен.

Усыхание хвои сосны обыкновенной также отмечаются по шкале: 1 б – нет сухих участков; 2 б – кончик усох на 2–5 мм; 3 б – усохла треть хвоинки; 4 б – вся хвоинка усохла или более половины её длинны.

Для исследования с нескольких боковых побегов 10 деревьев сосны обыкновенной отбирались по 200 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Отобранная хвоя делилась на три категории: неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания, затем подсчитывалось число хвоинок в каждой категории. Кроме этого измерялась длина побегов, число почек.

Сосна обыкновенная особенно чувствительна к сернистому газу. Обычно продолжительность жизни хвои у сосны составляет до 3–4-х лет. За этот период она накапливает такое количество сернистого газа, которое может превысить предельно допустимые нормы [5].

Читайте также: