Лишайники индикаторы чистоты воздуха

Обновлено: 12.09.2024

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

Гуляя после уроков по школьному парку, мы обратили внимание на то, что на некоторых деревьях, стволах, ветках, имеются наросты желтоватого цвета. А совсем недавно, нам привезли дрова из Минусинского района, и я обнаружила, что на коре деревьев тоже были наросты причудливой формы и различного цвета. Меня это очень заинтересовало, и я принесла их в класс. Учительница объяснила, что это лишайники. Оказывается, лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха. По наличию лишайников можно судить о чистоте воздуха. Этот метод называется биоиндикация. Мы с одноклассницей решили оценить качество воздуха в некоторых местах, где растут деревья. Это и стало темой нашего исследования.

Объект исследования –лишайники.

Цель исследования - определение качества воздуха в разных местах на территории аала Райков.

Задачи исследования:

1. Узнать о роли лишайников в природе и жизни человека, вред или пользу приносят они деревьям.

2. Познакомиться с методом биоиндикации.

3. Исследовать наличие лишайников на выделенных участках.

4.Провести качественную оценку степени покрытия древесного ствола лишайниками и проследить зависимость лишайного покрова деревьев от удаленности источника загрязнения.

Гипотеза исследования – предположим, на самом ли деле лишайники являются индикаторами воздуха?

Актуальностью данной темы является то, что состояние окружающей среды влияет на здоровье человека. Также увеличивается экологические последствия выбросов вредных веществ в атмосферу, при увеличении автомобильного транспорта. Нарушается газообмен экологических систем, что неблагоприятно для растительного и животного мира. Наши леса перестанут исчезать, если в большом объеме будет проводиться работа по борьбе с выбросами вредных веществ в атмосферу.

Глава №1.Теоретическая часть

1.1 Что такое лишайники?

Растут они очень медленно, но живут очень долго. Лишайник может жить сотни и даже тысячи лет. Встречаются они повсеместно на всех континентах Земли, даже в Антарктиде.

1.2 Виды лишайников.

Выделяют три типа лишайников в зависимости от внешнего вида слоевища. Самые примитивные - накипные лишайники. Они корочкой покрывают деревья, камни, стены и крыши домов. Корочка может быть тонкой в виде еле заметной накипи порошкообразного налета.

Листовые (пармелия). Пармелия достаточно разнообразна. Это листовые лишайники, растущие на деревьях, на камнях, на почве. Лишайники пармелии имеют форму скомканного листа с причудливо изрезанными краями.

1.3 Питание лишайников.

Лишайники отличаются особым способом питания. Воду поглощают всей поверхностью из атмосферных осадков, и водяных паров, углекислый газ из атмосферы. Минералы лишайники получают, растворяя поверхность камней, а также воздуха. Вместе с воздухом и водой лишайники получают и содержащие там загрязняющие вещества. Разные виды лишайников по – разному ,реагируют на загрязнение.

1.4 Лишайники – индикаторы воздуха.

-Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело
которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли.

-Непосредственное влияние на лишайники оказывают освещенность, температура, физические и химические свойства субстрата и особенно состав воздуха.
-У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула и газообмен происходит свободно через всю поверхность. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсичных газов.

Объект изучения – лишайники.

Цель – Определить частоту встречаемости и плотности лишайников на деревьях в разных

местах на территории села Аношкино

Определены следующие задачи:
1.Изучить строение Лишайников и их виды.

2.Узнать о роли лишайников в природе и жизни человека, вред или пользу приносят они деревьям.
3.Познакомиться с методом лихеноиндикации.
4.Собрать объективную информацию о чистоте атмосферного воздуха села.
5.Рассмотреть лишайник под микроскопом для ознакомления с его строением.

Гипотеза - заключается в том, что распространение лишайников, их обилие будет неодинаковым в разных местах нашего села.

В связи со строительством новых энергоблоков на Нововоронежской АЭС через наше село увеличился поток большегрузных и легковых автомобилей. Я решил оценить качество воздуха в селе, при помощи изучения обилия лишайников, растущих на деревьях.Решение проблемы значимо для всех, т.к. состояние окружающей среды влияет на здоровье человека.Лишайники очень чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха. По наличию лишайников, их многообразию и обилию можно судить о чистоте воздуха. Этот метод называется биоиндикация, или лихеноиндикация.
Изучая пришкольный участок, я обратил внимание на то, что на многих деревьях, на стволах и ветках, имеются наросты различной окраски от сизой до зелёной. Я узнал, что это лишайники. Мне стало интересно, везде ли одинаково распространены лишайники и с чем это связано. Для исследования я выбрал три площадки(прил.1,2,3):

1. Вдоль трассы Давыдовка – Нововоронеж,

2. Пришкольный участок (50 метров от трассы),

3. Окраина села (200 метров от трассы).

Литературный обзор.
Если бы учёные устроили соревнование на выносливость среди растений, то лишайники, несомненно, стали бы первыми претендентами на победу. Ведь где они только ни живут! В арктических тундрах, на холодных скалах высочайших вершин мира, вблизи антарктических ледников, среди раскалённых камней и песков пустынь. Они выдерживают самые суровые условия, в которых никакие другие растения не выживают.

1.Определение состояния лишайникового покрова деревьев;
2.Наблюдение;
3.Визуальная оценка покрытия;
4.Сравнение.

Сбор материала проводился в 2016 году на территории села Аношкино. В ходе сбора материала было выявлено, что субстратом для поселения лишайников были придорожные камни, крыши домов покрытых черепицей, а так же различные породы деревьев. Они и стали объектами моих наблюдений. На каждой пробной площадке, которые я отметил, осмотрел каждый ствол дереваустановил состояние на данный момент, сделал фото. Для выяснения зависимости расселения лишайников от различных экологических факторов была проведена статистическая обработка материала.(прил.4,5)

3. Изучение видового разнообразия лишайников в селе Аношкино

На территории села было обнаружено 4 вида лишайников: Кладонии, Гипогимния вздутая, Пармелия бороздчатая, Стенная золотянка [2]

На фотографии фиксировал площадь занятую лишайниками на коре дерева.

Представители семейства Кладониевых встретились мне только на краю села и то только в одном месте –в 15 метрах от реки, на сырой почве. Тело их образовано двумя типами слоевищ: первым появляется чешуйчатое горизонтальное тело светло-зеленого цвета, затем по краям этих чешуек появляются вертикальные выросты разнообразной формы.

Гипогимния вздутая и пармёлия бороздчатая. Они встречаются очень часто. Веточки гипогимнии действительно выглядят вздутыми. У пармелии они плоские, с бороздками и немного похожи на смятую серую бумагу.

Чаще всего встречаются лишайники на тополе и ясене, так как их кора не гладкая и поселяться на них очень удобно. Так же в разломах коры скапливается влага, там и поселяются лишайники.

• Собирал лишайники в заранее приготовленные конверты.

• Перед закладкой образца в конверт, написать дату, время, место, погоду

• Не следует собирать их в сухом виде, лучше их смочить водой

• Собирать лишайники лучше всего с субстратом – куском коры, древесины, горной породы, на котором, они растут.

• Нередко в дерновинке лишайников можно встретить два и более видов. Для определения надо брать индикаторный вид.

• При наличии плодоношений брали слоевище с апотециями, что часто позволяет более быстро и более точно определить лишайник. Выбранное растение нужно отделить пинцетом от дерновинки и размочить в воде, т.к. зачастую только при этом условии оно приобретает естественные формы и цвет. Необходимо помнить, что плодоносящие растения часто не относится к виду, преобладающему на дерновинке, поэтому нельзя без проверки распространять определение, сделанное по растению с плодоношением, на всю дерновинку.

Вред от лишайников:
-Появление лишайников связано с неблагоприятными для деревьев факторами:
-с сильными морозами (происходит растрескивание коры и подмерзание древесины),
-с недостаточным уходом (загущение кроны усложняет её проветривание)и другими факторами, ведущими к ухудшению условий роста деревьев. В результате деревья ослабляются, снижается их сопротивление возбудителям болезней и заселению лишайниками.

4. Вывод.
Таким образом, в результате проведенных исследований в черте села установлено, что самый чистый воздух по определению с помощью лишайниковв районе удалённой от трасы. А самой грязной воздушной средой обладает центральная часть села, где проходит трасса Давыдовка – Нововоронеж. Выявлено, что большая часть лишайников обитает на деревьях. На территории села обнаружено 4 вида лишайников, которые хорошо произрастаю, так как воздух не содержит вредных примесей.Чем ближе расположены деревья к проезжей части, тем меньше на них встречается лишайников, если они и есть, то слоевище их больное.(прил.5)

Работа будет продолжена. Определить лишайники довольно сложно, Те виды, которые не определил, оставил для дальнейшего изучения. У некоторых деревьев лишайники встречались на высоте 1,5- 3 метров значит ли это, что на такой высоте у нас чистый воздух?.

[1] Энциклопедия для детей. Т.2. Биология – 5-е изд, перераб. и доп/глав. Ред. М.Д.Аксёнова – М.:Аванта+,2003. С.310-313

[2] От земли до неба: атлас-определитель: пособие для учащихся/А.А. Плешаков-13-е изд. – М.: Просвещение,2012г. с. 117

Сегодня продолжим знакомство с интересными созданиями природы в наших лесах — лишайниками.

Удивительные лишайники

Удивительные создания природы встречаются в лесу! Причем удивительные не только своими биологическими особенностями. Поразительно, как ничтожно мало мы о них знаем, хотя видим очень часто. Это всем известные лишайники .

Разные виды лишайников из рода Кладония в сосновом бору

Известные? А что нам о них известно? Только то, что они есть… Даже названия знаем далеко не у всех. Нет, конечно, ученые-лихнологи о лишайниках знают больше. (Лихнология – раздел биологии, изучающий лишайники). Но, оказывается, и им далеко не все известно и понятно.

Наземный лишайник пельтигера пупырчатая

Мало того, в процессе длительной эволюции гриб и водоросль настолько приспособились друг к другу, что один без другого и существовать-то в большинстве случаев не могут! Проросший из споры гриб, образующий слоевище будущего лишайника, должен найти нужную водоросль. Найдет – вырастет новый лишайник. Не найдет – погибнет и гриб. Водоросли, конечно, не зависят от гриба так сильно. Но некоторые из них (например, требуксия) в свободном состоянии, не в составе лишайника, до сих пор не найдены!

Этот странный симбиоз

Не все так идеально и идиллично, конечно. По современным представлениям, симбиоз гриба и водоросли в лишайнике – это взаимный паразитизм. Гриб паразитирует на водоросли, забирая себе часть произведенных ею в процессе фотосинтеза веществ. И даже убивает в итоге часть клеток , а затем поглощает останки.

Но и водоросль, хоть и в меньшей степени, паразитирует на грибе. И тоже забирает от него долю нужных ей веществ, прежде всего – воду и минеральные соли. А гриб еще и создает водоросли условия, при которых она дольше живет, да еще в местах, где в свободном состоянии вряд ли смогла бы существовать. Например, лишайники спокойно переносят многомесячные засухи и сильнейшие морозы. Но паразитизм все же остается паразитизмом. Так что идиллией тут и не пахнет.

А вот число водорослей, составляющих лишайниковые фикобионты, очень невелико. Потому. Прежде всего, что очень уж нетребовательной к условиям жизни, особенно к недостатку освещения, должна быть такая водоросль. Более половины видов лишайников имеют в своем составе одноклеточную зеленую водоросль требуксию. Встречаются в фикобионтах лишайников и другие зеленые, бурые, а также синезеленые водоросли (которые, впрочем, ближе к бактериям, чем к настоящим водорослям).

Лишайники гипогимния вздутая и пармелия бороздчатая на стволе березы

Жизнь потребует – изменишься!

Сильно изменены оба компонента лишайника – и грибной, и водорослевый – если сравнивать со свободноживущими водорослями и грибами. Но особенно изменяется грибной! Условия жизни лишайника далеко не те, что у гриба. У гриба-то большая часть тела (грибница, или мицелий) находится обычно внутри субстрата. У наиболее известных лесных грибов – внутри почвы или внутри древесины живых или погибших деревьев. У лишайника жизнь в иных условиях протекает – на поверхности. И мороз, и жара, и засуха, и дождь на его тело воздействуют.

А ведь слоевище лишайника образовано такими же грибными гифами, что и грибница грибов. (Гифа – тонкая ветвящаяся нить; из гиф состоит вегетативное тело гриба). Такими, да не совсем! И стенки гиф толще, и строение их меняется. А еще у лишайников для совместной с водорослями жизни появляются совершенно новые, для грибов несвойственные, гифы.

Прежде всего ищущие и охватывающие. Это гифы, чья задача – найти нужную водоросль и захватить ее! А еще есть двигающие гифы. Эти захватывают группу клеток водоросли, находящуюся внутри слоевища лишайника и переносят ее ближе к поверхности, где больше света. Да еще раздвигают по пути другие гифы. Никому сей сюжет не напоминает эпизод из фантастического фильма?!

Но особенно значительные изменения происходят в химическом составе лишайника, если сравнивать его со свободноживущими грибами и водорослями. Уже известно более сотни веществ, которые только в лишайниках и образуются, и нигде больше! Их так и называют лишайниковыми веществами. Поскольку большинство из этих веществ – органические кислоты, часто говорят о лишайниковых кислотах.

Есть, например, усниновая кислота, леканоровая кислота и другие. Понятно, что создает исходные компоненты для их синтеза водоросль, а гриб так их изменяет, что получается вещество, только в лишайниках и существующее. Какую роль в жизни самих лишайников эти лишайниковые вещества выполняют – неизвестно до сих пор!

Лишайник уснея бородатая очень богат усниновой кислотой

Удивительное, интересное, непонятное…

Много неизвестного, непонятного в жизни лишайников, в их строении, физиологии, размножении. И прежде всего потому, что наблюдать их непросто. Уж очень медленно растут! Одни увеличиваются в год на доли миллиметра, другие – на 2 – 3 миллиметра (это самые быстрорастущие!). А развести лишайник в лабораторных условиях (то есть взять грибной компонент и добавить нужную водоросль) еще никому не удалось.

Интереснейшая особенность лишайников – их способность переносить крайне неблагоприятные условия для жизни. Способны выдерживать многомесячную засуху, высыхать при этом практически полностью – и оживать после первого дождя. Легко переносят сильнейшие морозы. Неплохо чувствуют себя на бесплодных почвах. Да что там почвы – способны расти на голом камне, заселяют валуны и скалы!

А процессы размножения лишайников вообще очень сложны. Достаточно сказать, что существует аж три (!) способа размножения лишайников – половое, бесполое и вегетативное. Очень и очень упрощая, можно сказать, что половое размножение состоит в образовании у лишайников плодовых тел и созревании в них микроскопических спор.

Плодовые тела большинства лишайников имеют форму блюдец, развивающихся на поверхности – их называют апотециями. Споры же обычно образуются в специальных образованиях – сумках. Напомню, что большинство грибов, образующих лишайники, принадлежит к классу сумчатых грибов аскомицетов. Созревание плодовых тел и спор в них у лишайников – процесс крайне медленный и занимает несколько лет (от 4 до 10!).

Апотеции на краю слоевища лишайника пельтигеры собачьей

Созревшие споры разносятся ветром, часть из них может прорасти. А дальше уже судьба новорожденного лишайника зависит от того, найдут ли его ищущие гифы нужную водоросль.

Особые, иные по строению споры образуются у лишайников вне плодовых тел, просто вблизи поверхности слоевища. Это тоже мелкие одноклеточные споры, которые разносятся ветром. В лабораторных условиях удавалось наблюдать их прорастание и образование слоевища. Поэтому такой процесс тоже считают способом размножения лишайников – это бесполое размножение . Хотя единодушия у ученых в этом отношении нет. Размножения таким способом в природе никому пока наблюдать не удавалось! Вообще же нужно подчеркнуть, что и в знаниях о размножении лишайников очень много неизвестного, неизученного и непонятного.

Вегетативное размножение лишайников – самый надежный способ. При этом отделяется часть слоевища лишайника и, переместившись на другое место, начинает новую жизнь. Иногда это отделение происходит чисто механически, под действие сильного ветра или животных. А переносит кусочки слоевища чаще всего ветер. Но и здесь тоже не все так просто! Многие лишайники этот важный процесс на волю случая не пускают. Они образуют под наружным слоем специальные тельца, состоящие из коротких гиф и клеток водорослей. Когда эти клубочки окончательно сформировались, они выбрасываются наружу и разносятся ветром.

Но это все способы размножения грибного компонента лишайника! Водоросли же тоже должны размножаться. Они, как и положено одноклеточным , размножаются делением. Но гифы лишайника часто воздействуют на клетки водорослей, заставляя их делиться.

Лишайники – индикаторы чистоты воздуха

Лишайники растут в очень неблагоприятных для жизни условиях. Вот только переносить загрязнение воздуха большинство лишайников оказались неспособны!

Роль лишайников в природе

И эта сторона жизни лишайников тоже остается кладезем для исследователей! Известно, конечно, что они являются пищей для многих беспозвоночных, а также некоторых позвоночных животных. К примеру, в рационе северного оленя кустистые лишайники кладония составляют очень весомую долю. А зимой северные олени ею в основном и питаются.

Поселяясь в крайне неблагоприятных для жизни условиях, лишайники участвуют в образовании здесь природных комплексов. Отмирая, они дают начало почве, на которой уже смогут жить отдельные растения. Но вот о воздействии лишайников на субстрат, на котором они растут, известно до сих пор мало.

Дерево, камень, почва, на которых поселяются лишайники – это просто место их прикрепления? или какие-то питательные вещества они все же извлекают? Неизвестно! Зато заметили, что поросшие лишайниками деревья меньше повреждаются паразитическими грибами. Видимо, лишайники их подавляют. Как? Неизвестно!

Если статья Вам понравилась – поделитесь ею со своими друзьями в соцсетях. Автор будет Вам благодарен. Не забывайте комментировать статью – блог для того и существует.

Читайте также: