Как называется процесс мониторинга окружающей среды с использованием лишайников
Обновлено: 08.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КРАЕВЕДЧЕСКАЯ РАБОТА
Руководитель:
Великий Новгород
Глава I. Литературный обзор по теме……………………………….. 5
Глава II. Методика проведенных исследований……………………. 6
Глава III Основная часть……………………………………………… 7
Характеристика лишайников как биоиндикаторов……..…. . 7
Практическая часть. Мониторинг экологического
состояния воздуха с помощью лишайников…………………. 8
Глава I V . Заключительная часть……………………………………. 12
Список использованной литературы………………………………… 14
Актуальность выбранной темы заключается в том, что лишайники очень чувствительны в отношении загрязнения воздуха и исчезают с мест сильного загрязнения. Известно, что жизнедеятельность живых систем определяется влиянием многих факторов, среди которых выделяют абиотические (факторы неживой природы), биотические (факторы живой природы) и антропогенные (деятельность человека). Поэтому лишайники используют как индикаторы чистого воздуха. Чувствительность лишайников в отношении состава воздуха исходит из особенностей их роста. Лишайники разделяют на:
корковые, которые покрывают деревья и камни коркой;
висящие на ветвях деревьев бородатые лишайники.
По цвету лишайники бывают:
У лишайников нет листьев, корней и стеблей. Они крепятся к камням или деревьям своим нижним слоем и впитывают в себя влагу и воздух. Минералы лишайники получают, растворяя поверхность камней, а также из воздуха. Вместе с воздухом и водой лишайники получают и содержащиеся там загрязняющие вещества. Вбирая в себя загрязнения, лишайники заболевают и исчезают. Следовательно, их можно использовать для оценки чистоты воздуха.
Цель моей исследовательской работы: изучить лишайники как индикаторы состояния окружающей среды; определить уровень загрязнения окружающей среды на территории промышленной зоны (г. Великий Новгород), в отдалённости 25 км от города (с. Бронница), в отдалённости 50 км от города (д.Частова) биоиндикационными методами, сделать выводы.
Методы исследования :
Теоретический - анализ литературы;
Практический – мониторинг загрязнения окружающей среды путём исследования популяций лишайников.
Задачи исследования:
Изучить литературу по данной проблеме;
Изучить лишайники как самостоятельные симбиотические организмы
Рассмотреть влияние различных видов загрязнения на лишайники;
Сформулировать выводы по результатам исследования.
Объекты исследования: популяции лишайников на определённых территориях.
Предмет исследования: изучение загрязнения территории методом биоиндикации.
Гипотеза: главным ограничивающим фактором для постоянного поселения большинства лишайников, а затем их дальнейшего нормального развития является атмосферное загрязнение. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они.
Глава I . Литературный обзор по теме.
Среди многих организмов, сообществ и сельскохозяйственных культур, исследуемых [1] в связи с загрязнением воздуха, лишайники [5] являются организмами, способными колонизироваться там, где другие растения не могут существовать. Они встречаются практически повсеместно [2] и могут расти на субстратах разной природы (почва, камни, ствол дерева, и т. д.). Лишайники обладают способностью выдерживать суровые условия существования, однако в то же время им свойственна высокая чувствительность к загрязнению окружающей среды. И прежде всего атмосферы, поэтому их используют как индикаторы качества воздушной среды. Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха [3] первыми исчезают кустистые [4], затем листоватые, и в последнюю очередь накипные (корковые) морфологические формы лишайников. Это качество и лежит в основе многих методик определения степени загрязнения воздушной среды.
Многие исследователи высказывают мнение, что лишайники [4] являются ценными биоиндикаторами атмосферного загрязнения, и что использование лишайников может дать быстрый, простой и дешевый доступ к информации, характеризующей степень атмосферного загрязнения, особенно в городских и промышленных районах. При этом, для более точного исследования качества воздушной среды, необходимо выбрать стандартные объекты наблюдения на опытных участках : деревья одного вида. Ими могут быть тополь, липа, берёза, вяз , ива[5], поскольку это самые распространенные в Великом Новгороде и Новгородском районе виды древостоев и встречается практически повсеместно.
Глава II . Методика произведённых исследований.
Методика исследований выбиралась с учетом специфики практических работ по изучению и мониторингу лишайников Новгородской земли.
Первый вопрос работы изучался по литературным источникам, специальным сборникам и Интернет-ресурсам.
Второй вопрос изучался путём обследования. Выделены опытные участки для наблюдения :
На территории промышленной зоны – парк имени 30-летия Октября (г.Великий Новгород); (Приложение 1)
В отдалённости 25 км от промышленного города ( село Бронница Новгородского муниципального района) – лесной массив Бронницкой пескобазы; (Приложение 2)
В отдалённости 50 км от Великого Новгорода – лесной массив деревни Частова Новгородского муниципального района (Приложение 2)
4. Глава III . Основная часть.
4.1 . Характеристика лишайников как биоиндикаторов.
В наши дни, когда проблема загрязнения окружающей среды становится все более актуальной. Индикаторами степени загрязненности среды могут служить живые организмы - ель, береза, фасоль, земляника и другие. Установлено, что лучшими индикаторами степени загрязненности воздуха являются лишайники, которые обладают разной чувствительностью к веществам, загрязняющим воздух.
При углублённом изучении видового разнообразия лишайников мною было выявлено:
чем больше индустриализирована местность, чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников и ниже их жизнеспособность;
при повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними - листоватые и последними - накипные.
Исчезновение лишайников должно быть тревожным симптомом для людей, ведь если лишайники в некоторых районах исчезают совсем, следует ожидать повышенного уровня заболеваний , обусловленных загрязнением окружающей среды.
Практическая часть. Мониторинг экологического состояния воздуха с помощью лишайников.
Сроки проведения : сентябрь- октябрь 2012 года.
Оборудование и материалы : карта г. Великий Новгород, карта Новгородского муниципального района, лупа, сантиметровая линейка.
Сначала я наметила опытные участки, в которых будут проводиться исследования.
На каждом опытном участке я выбрала по 5 взрослых (но здоровых) деревьев наиболее распространенных видов: липа, тополь чёрный, ива белая, вяз мелколистый, берёза.
На каждом дереве я подсчитала количество видов лишайников. Для наиболее лучшего подсчета я использовала лупу. Лишайники исследовались на стволах и ветвях деревьев на доступной (до 2 м) высоте. При анализе образцов были использованы следующие показатели: присутствие-отсутствие видов, комбинированный показатель встречаемости-обилия, размеры лишайников, морфологически выраженные деформации слоевищ.
Все обнаруженные виды лишайников я классифицировала на группы.
Далее я провела оценку степени покрытия древесного ствола.
Полученные результаты я занесла в таблицы.
Результаты исследования.
Таблица 1. Обследование городских деревьев на наличие лишайников.
Лихеноиндикация — так называется направление экологии, в котором используют высокую чувствительность лишайников к чистоте окружающего воздуха.
Эти удивительные живые создания выбраны для цели глобального мирового мониторинга по нескольким причинам:
-они широко распространены по всему Земному шару,
-их реакция на внешнее воздействие очень сильна,
-собственная изменчивость лишайников весьма незначительна по сравнению с другими организмами.
Важнейшим свойством лишайников является их чуткая реакция на характер субстрата, к которому они прикреплены, на микроклиматические условия и состав воздуха. Кроме этого, благодаря чрезвычайному долголетию этих живых организмов, их можно использовать для датировки возраста различных предметов в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.
Высокая чувствительность лишайников к загрязнению воздуха связана с их симбиотической природой,
большой площадью абсорбционной поверхности и высокой степенью поглощения влаги. Способствует использованию лишайников в качестве биоиндикаторов и особенность их
среды обитания. При этом наибольшее значение имеют именно эпифитные виды. Дело в том, что атмосферные осадки, стекающие по стволу, содержат значительно более высокие концентрации загрязняющих веществ, чем осадки на открытом месте.
Лихеноиндикация может носить временной и пространственный характер (Бязров, 1991). В первом случае анализируется изменение состояния дихенофлоры на исследуемой территории за определенный период времени. Во втором случае сравнивается состояние лихенофлоры разных участков (например, расположенных на различном расстоянии от источника загрязнения). Для школьного экологического мониторинга скорее приемлем второй вариант, как более простой и показательный.
- Видовое разнообразие.
- Встречаемость.
- Обилие.
В настоящее время одной из основных проблем в биологии является то, что наблюдения вносят в наблюдаемый объект слишком большие изменения. Это в равной степени относится и к приведенным школьным методикам лихеноиндикации. Анализ видового разнообразия лихенофлоры изучаемых участков в этих методиках предполагает сбор и определение образцов лишайников. Следует учесть, что работа будет выполняться на исследуемой территории неоднократно, и систематический сбор образцов лишайников неизбежно нанесет ощутимый ущерб лихенофлоре в районе исследований.
В создаваемой методике мы учли и попытались свести к минимуму такие недостатки.
В связи с указанной проблемой, наиболее прогрессивным введением, на наш взгляд, является широкое использование фотоиллюстраций. Применение фотографий в данном случае полностью отвечает позициям невмешательства в природу, задачам формирования у школьников экологического, природоохранного мировоззрения. Кроме того, применение фотографий повышает наглядность, стимулирует интерес школьников к работе. Использование фототехники и изготовление фотографий сейчас вполне доступно.
Фотоиллюстрации можно использовать как для предварительного ознакомления с лихенофлорой изучаемых территорий, так и для полевого определения непосредственно в процессе работы. Для этого руководитель исследования должен заранее приготовить набор фотографий наиболее распространенных на предполагаемых для анализа участках лишайников. Возможен и такой вариант, когда фотосъемка лишайников производится на начальном этапе работы вместе с первыми исследованиями.
Если качественные фотографии сделать затруднительно, то при проведении работ по лихеноиндикации можно использовать коллекцию лишайников. В таком случае коллекция лишайников собирается один раз заранее или в начале исследования и монтируется таким образом, чтобы она могла использоваться при работе в полевых условиях и экземпляры лишайников при этом не повреждались. Систематического сбора образцов лишайников в районе исследования в этом случае удастся избежать.
Все фотографии и экземпляры в коллекции должны быть снабжены этикетками. На этикетках следует указать условный номер вида и его название (род). Номера одинаковых видов лишайников в коллекции и на фотографиях должны совпадать.
Фотоиллюстрации и коллекция используются в работе для определения видового разнообразия лихенофлоры. При этом отпадает необходимость самостоятельного определения видовой принадлежности лишайника. Надо лишь визуально сравнить интересующий экземпляр не отделяя его от субстрата с уже имеющимся на фотоснимках и в коллекции.
В процессе дальнейших работ при обнаружении новых для коллекции и набора фотографий видов лишайников, эти пособия пополняются очередными экземплярами и снимками.
Кроме изучения видового разнообразия, мы предлагаем использовать иллюстративные ряды фотографий при оценке обилия лихенофлоры изучаемых участков. Для этого на всех участках следует отснять по одному максимально заселенному лишайниками дереву каждой породы, затем сравнить покрытие лишайниками деревьев каждой породы на разных участках. Такой метод оценки обилия значительно более наглядный, чем предлагаемые до этого в школьных методиках.
Как уже упоминалось, рассмотрение лишайников вне связи с субстратом научно некорректно. В существующих школьных методиках этот вопрос упущен. Мы постарались восполнить существующий пробел и построить работу с учетом известных закономерностей.
Мы предлагаем проводить исследование на участках с одинаковым породным составом. Анализ всех критериев состояния лихенофлоры нужно проводить по породным рядам. Количество исследуемых деревьев каждой породы на разных участках должно быть одинаковым. В этом случае результаты сравнения лихенофлоры будут репрезентативны. Такой подход поможет сформировать у учащихся верные представления об экологических связях лишайников с другими компонентами фитоценозов. В процессе работы на этом следует сделать особый акцент.
Немаловажна также роль такого подхода в изучении школьниками древесной растительности.
Кроме того, необходимо учесть, что изучаемые участки должны находиться в приблизительно одинаковых условиях. Особое внимание следует обратить на такие наиболее важные для лишайников абиотические факторы, как освещенность и влажность. Для лихеноиндикации всегда использовать прямостоячие, взрослые, но не больные и не сухостойные деревья.
Описание методики
Цель данного школьного исследования: выявление относительной загрязненности атмосферного воздуха (в разных участках) методом лихеноиндикации.
- знакомство с окружающей природой
- расширение знаний о лишайниках
- развитие навыков визуального определения основных древесных пород
- практические навыки исследовательской работы
- правильная интерпретация полученных данных в соответствии с теоретическими знаниями
- формирование экологического (природоохранного) мировоззрения.
1. Перед началом работы учителю необходимо провести беседу с учениками, в процессе вводится понятие экологического мониторинга. Аргументируется преимущество использования в экологическом мониторинге методов биоиндикации и, в частности, лихеноиндикации. Ученикам вместе с учителем необходимо вспомнить и повторить все известные им из курса биологии сведения о лишайниках. Учителю следует ознакомить учеников с краткой характеристикой лишайников. По набору фотоиллюстраций и коллекции лишайников ученики знакомятся с наиболее распространенными представителями эпифитной лихенофлоры близлежащей местности.
2. Затем следует составить план местности, отметив на нем расположения основных источников загрязнения воздушной среды (ТЭЦ, заводы, дороги и т.п.) и более или менее существенные площади, занятые зелеными насаждениями. Необходимо выбрать и отметить на плане 3-4 участка зеленых насаждений, в различной степени удаленных от источника загрязнения. Желательно, чтобы участки располагались на одной прямой. Роль ветра в распространении загрязнения относительно каждого участка будет в таком случае примерно одинакова. Всем участкам присваиваются условные номера или названия.
3. Для работы в качестве оборудования необходимо иметь: набор фотографий лишайников (лучше несколько экземпляров), коллекцию лишайников, лупы, перочинный нож, формы записи результатов, фотоаппарат с фотопленкой.
4. На исследуемом участке работа начинается с определения, под руководством учителя, произрастающих здесь основных древесных пород. Обследуется 4-5 наиболее распространенных в окружающей местности и самых многочисленных на конкретном участке пород. Важно помнить, что на предмет наличия эпифитных лишайников надо исследовать вертикально растущие, взрослые, но не ослабленные деревья.
5. Деревья разных пород изучаются отдельно! Вполне достаточно изучить по 20-25 деревьев каждой породы. Для определения встречаемости лишайников необходимо отметить число обследованных и заселенных лишайниками деревьев.
6. С помощью фотоиллюстраций и коллекции определяется количество найденных на деревьях одной породы видов лишайников. Все обнаруженные виды фиксируются. Материалы изучения видового разнообразия и встречаемости заносятся в таблицу формы №1.
Форма № 1
Участок: ___________________________
Порода: _____________________________
Всего деревьев, заселенных лишайниками:…
7. В случае обнаружения вида эпифитных лишайников, нового для коллекции и фотоиллюстраций, с помощью учителя делается фотоснимок и отбирается образец этого вида для коллекции. Снимку и экземпляру в коллекции присваивается порядковый номер. Вид фиксируется под этим номером, а позже определяется под руководством учителя.
8. Аналогичным образом исследуются деревья остальных выбранных для изучения пород. Для каждой породы отдельно заполняется форма №1, с указанием номера участка, названия породы, количества изученных деревьев и количества заселенных лишайниками изученных деревьев и количества заселенных лишайниками деревьев каждой породы.
9. Для оценки обилия выбирается и фотографируется по одному дереву каждой изученной породы, максимально заселенному лишайниками.
10. После изучения всех намеченных пород подведите итог исследования эпифитной лихенофлоры данного участка, заполнив таблицу №2. Для этого используйте информацию из формы №1 по данному участку.
Форма № 2
11. Проведите работу, описанную в пунктах 4-10 на остальных участках, выбранных для исследования. При этом следует помнить, что участки должны характеризоваться сходными экологическими условиями, особенно во влажности и освещенности, а древесные насаждения иметь одинаковый породный состав. Количество изучаемых деревьев одной породы на всех участках должно быть одинаковым.
12. Изучив все намеченные участки, заполните итоговую таблицу формы № 3. При этом используйте материалы исследования по всем участкам, отраженные в таблицах формы № 2.
13. Оцените обилие эпифитных лишайников на разных участках по выполненным фотографиям. Покрытие ствола лишайниками следует сравнивать у деревьев одной породы на разных участках.
14. Изучив все три критерия характеристики эпифитной лихенофлоры разных участков, сделайте вывод о степени относительной загрязненности атмосферного воздуха в районе исследованных участков.
Лишайники — своеобразная группа низших растений. В лишайниках сочетаются два организма с противоположными свойствами: водоросль (чаще зеленая), которая в процессе фотосинтеза создает органическое вещество, и гриб, потребляющий это вещество. [2; с. 67].
Стоит ознакомиться с видами лишайников, которые были замечены на изучаемой территории.
Кладония — слоевища делятся на первичные и вторичные. Первичные слоевища чешуйчатые или накипные, существуют постоянно или быстро исчезают. На них развиваются вторичные слоевища полые изнутри, часто покрыты чешуйками.
Рис. 1. Кладония. Фото Зубревой А. И.
Пармелия бороздчатая — слоевища до 15 см диаметром, листоватое, неправильной розетковидной формы, с сетчатоморщинистой поверхностью. Лопасти до 2 см длиной, 2–4 мм шириной, ветвистые, на концах тупые.
Рис. 2. Пармелия Бороздчатая. Фото Гончаровой Е. А.
Эверния — слоевище кустистое, до 10 см длина, с округлыми или плоскими вильчато — ветвящимися лопастями. Основание слоевища прикреплено к субстрату, слоевище прямостоячее или повисающее.
Рис. 3. Эверния. Фото Зубревой А. И.
Разумеется, для более полного анализа состояния окружающей среды необходимо было производить подсчет лишайников в разных зонах, что мы и сделали. Нами были выбраны лесная зона, рекреационная зона и зона рядом с рекреационной.
Изучение лишайников влесной зоне
Был произведен подсчет лишайников на территории удаленной от обитания людей. На площадке 10х10 м нами были выбраны 8 старых, но здоровых деревьев для исследования.
Читайте также: