Лишайники как биоиндикаторы загрязнения атмосферного воздуха около города Рассказово

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 4
Научно-практическая конференция школьников
«Эрудит»
Направление естественно-научное
«Лишайники как биоиндикаторы загрязнения атмосферного воздуха в
районе Семиверстка города Рассказово»
Автор: Рязанова Мария Анатольевна, 9А класс
Руководитель: Шмакова Екатерина Андреевна,
учитель биологии.
2021 год
1
Оглавление
Введение……………………………………………………………………. 3
Методика сбора и обработки информации……………………………….. 5
Результаты исследований и обсуждение…………………………………. 8
Выводы и заключение..……………………………………………………
9
Список литературы………………………………………………………… 10
Приложения………………………………………………………………… 11
2
Введение
Лишайник – это симбиотическая ассоциация гриба и водоросли. Лишайники являются биоиндикаторами. Биоиндикаторы – организмы, вид или
сообщество, по их наличию, отсутствию или уменьшению численности
можно судить о состоянии окружающей среды. Лишайники бывают различной окраски – это определяется характером пигмента в оболочке гиф. По
форме слоевища лишайники бывают накипные, листовые и кустистые.
Корковые или накипные, имеют слоевище в виде корочки или налета,
которое очень плотно прирастает к субстрату. Нижней корки не имеют и
срастаются с субстратом гифами сердцевины. Растут на разнообразнейших
поверхностях. Представлено наибольшим количеством видов (80 %).
Листоватые – имеют вид пластинок, чешуек, которые горизонтально
расположены на субстрате. Пластинки, чешуйки преимущественно округлые, имеют 10–20 см в диаметре. Являются более высокоорганизованными
по сравнению с корковыми. Прикрепляются к субстрату пучками гифов.
Верхняя часть лишайников отличается строением и окраской от нижней.
Кустистые лишайники имеют вид прямостоячего или поникшего кустика. К субстрату прикрепляются небольшими участками нижней части.
Верхняя часть – ветвистая. Могут свисать с деревьев. Высота – от нескольких миллиметров до 30–50 см. Более высокоорганизованные по сравнению с
накипными и листоватыми.
Особенность физиологии лишайников в том, что водоросль снабжает
гриб органическими продуктами фотосинтеза, а гриб обеспечивает водой и
минеральными солями. Лишайники растут очень медленно и чувствительно
к загрязнению окружающей среды, поэтому они являются идеальным индикатором загрязнения атмосферы, особенно сернистым газом.
Цель исследования: узнать степень загрязненности атмосферы по
встречаемости лишайников в городе Рассказово, оценить чистоту воздуха в
лесной зоне и в зоне лесополосы у автомобильной дороги.
Задачи:
3
1. Изучить биологическую индикацию лишайников в зоне леса и лесополосы.
2.Исследовать с помощью лихенологических наблюдений степень загрязненности воздуха в лесной зоне и зоне защитной лесополосы.
Актуальность темы: тема исследования является актуальной, поскольку лихеноиндикация является одним из приемов оценки состояния
природной среды, которая поможет выявить качественные изменения в атмосфере за несколько лет и найти возможный источник загрязнения.
Место и сроки проведения: лесной массив за городом Рассказово, с
21.09.2020 по 23.09.2020.
4
Методика сбора и обработки информации.
В ряде работ показано, что с помощью лишайников можно получать
вполне достоверные данные об уровне загрязнения воздуха. При этом можно выделить группу химических соединений и элементов, к действию которых лишайники обладают сверхповышенной чувствительностью: оксиды
серы и азота, фторо- и хлороводород, а также тяжелые металлы. Многие
лишайники погибают при малейшем загрязнении атмосферы этими веществами.
Процедура определения качества воздуха с помощью лишайников носит название лихеноиндикации, в котором выделяют несколько методов.
Принцип первого метода основан на использовании соотношения проективного покрытия стола дерева лишайниками, суммарного количества видов
лишайников и лишайников доминантного вида. Принцип второго метода
основан на использовании рабочей шкалы, в которой приведена наиболее
часто встречаемая Последовательность исчезновения индикаторных лишайников по мере увеличения загрязнения.
Для проведения исследования в полевых условиях потребуются увеличительные стекла (или лупы), каталоги-определители лишайников, карандаш, блокнот, компас, коробка с пакетами для сбора лишайников. Для
оценки степени покрытия деревьев лишайниками необходимо изготовить
специальное приспособление – палетку из толстого полиэтилена или целлофана в виде квадрата размером 20 х 20 см, разделив каждую сторону на
10 частей. В результате получается прозрачная сетка, которой покрывают
ствол дерева, и оценивают степень покрытия его поверхности лишайником.
Для определения площади проективного покрытия лишайниками
ствола дерева была использована следующая методика:
1. Выбрать место обследования (в нашем случае – лесной массив около города Рассказово). Очертить эту область на карте (приложение 1).
5
2. Выбрать площадку для исследования, включающую 10 деревьев
одного вида на расстоянии 5-10 м друг от друга. Деревья должны быть примерно одного возраста и размера, не иметь повреждений.
3. Приложить прозрачную сетку плотно к стволу дерева на высоте 0,31,3 м. Подсчитать количество квадратов с лишайниками.
4. Подсчитать количество всех видов лишайников под прозрачной
сеткой и подсчитать количество лишайников доминирующего вида.
5. Пользуясь каталогами-определителями лишайников, дать точное
родовое и видовое название каждого лишайника. Пользуясь таблицами, дать
характеристику качества атмосферного воздуха.
Степень покрытия лишайниками стволов деревьев выражается в процентах. Переместиться на следующую площадку (100 х 100 м) и по аналогичной схеме исследовать еще 10 деревьев на наличие лишайников и степень покрытия ствола.
Для исследования были использованы таблицы «Шкала качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев» и «Журнал оценки качества воздуха по проективному покрытию ствола дерева».
Исследуя лишайники в лесных массивах нашего города Рассказово
нами была выдвинута гипотеза:
В лесной зоне атмосферный воздух наиболее чистый, а в зоне лесополосы у дороги – более загрязненный. В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы выбирается вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории. Область исследования делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади 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 осно6
вания ствола и две на высоте 1,4-1,6 м. 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. После проведения исследований на нескольких десятках деревьев
делается расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждого типа лишайников – накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К). Зная баллы
средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, рассчитываем относительную
чистоту атмосферы (ОЧА) по формуле: ОЧА = (Н + 2 х Л +3 х К)/ 30.
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией
диоксида серы в атмосфере. Определение класса загрязнения определяется
по лишайникам, растущим на стволах взрослых деревьев (30 – 35 летнего
возраста). Молодые деревья для этого не подходят, так как на них кора ежегодно слущивается и лишайники не успевают их заселять.
7
Результаты исследований и обсуждение.
Вдоль трассы произрастает вид сосна обыкновенная на расстоянии 2-5
метров друг от друга. Возраст деревьев в среднем 30-40 лет. Выбрав группу
из 10 деревьев, близко стоящих друг с другом, мы исследовали их с помощью палетки. На данных деревьях доминирующими видами были графис
(Graphis scripta) и леканора (Lecanora sp.) (покрытие накипными лишайниками 20-40%). Редко встречались гипогимнии (Hypogymnia physodes) (покрытие листовыми лишайниками 5-10%), кустистые лишайники не были
встречены. Жизнеспособность каждого образца хорошая, слоевище здорово.
Рассчитаем относительную чистоту атмосферы (ОЧА):
ОЧА(1) = (5 + (2х3)+(3х0))/ 30 = 36%
При исследовании деревьев, произрастающих в дальних рядах от
трассы (около 150 метров), мы обнаружили на их стволах пармелии
(Parmelia sp.) и ксантории (Xanthoria parietina) (покрытие листовыми лишайниками 20-50%), как доминирующие виды. Расположены они по всему
стволу дерева: снизу доверху. Редко встречались эвернии (Evernia prunastri)
(покрытие кустистыми лишайниками менее 20%), повсеместно встречались
графис (Graphis scripta), леканора (Lecanora sp.) и рамалина (Ramalina
pollinaria) (покрытие накипными лишайниками 20-40%).
Зная баллы средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, рассчитаем
показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:
ОЧА(2) = (4 + (2х6) + (3х2))/ 30 = 73%
8
Выводы и заключение.
Исследовав лишайники, обитающие на этих деревьях, можно сделать
следующие выводы:
Зона загрязнения воздуха на территории вблизи трассы – 4.
Воздух относительно чистый. Основным загрязнителем воздуха является автомобильная трасса. Кустистые лишайники не встречаются, что связано с загрязненным воздухом. Листоватые лишайники встречаются редко,
поэтому степень покрытия – низкая, частота встречаемости 20%. Накипные
лишайники встречаются часто, степень покрытия и встречаемости 90%. В
основном встречаются графис (Graphis scripta) и леканора (Lecanora sp.),
редко встречались гипогимнии (Hypogymnia physodes), кустистые лишайники не были встречены.
Зона загрязнения воздуха на территории леса в г. Рассказово – 5. Воздух практически чистый. Основным загрязнителем воздуха является сельскохозяйственная техника, которая работает на полях, расположенных
вдоль леса.
Кустистые лишайники встречаются редко. Листоватые лишайники
встречаются часто, степень покрытия – средняя. Накипные лишайники
встречаются часто, степень покрытия и встречаемости 20-40%. Мы посчитали количество покрытых лишайниками деревьев. В основном встречаются
пармелии (Parmelia sp.) и ксантории (Xanthoria parietina), редко встречались
эвернии (Evernia prunastri, повсеместно встречались графис (Graphis scripta),
леканора (Lecanora sp.) и рамалина (Ramalina pollinaria).
Заключение:
1.Оценка чистоты воздуха показала, что зона леса г. Рассказово относится к «5-й зоне, практически чистый воздух».
2.Зона лесополосы у дороги относится к «4-й зоне, относительно чистый воздух» (флора бедна – фисции, леканоры, ксантории).
3.Чем ближе расположены деревья к проезжей части, тем меньше на
них встречается лишайников, если они и есть, то слоевище их больное.
9
Список литературы
1.
Мелехова, О.П. Биологический контроль окружающей среды.
Биоиндикация и биотестирование / О. П. Мелехова, Е. И. Сарапульцева, Т.
И. Евсеева и др. – Образовательно-издательский центр Академия Москва,
2008. – 288 с.
2.
Боголюбов А.С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации: метод.пособие / А.С. Боголюбов, М.В. Кравченко. –М.: Экосистема, 2001. –15 с.
3.
Ляшенко О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие. – СПб: СПб ГТУРП, 2012. – 67с.
4.
Цуриков А. Г. Листоватые и кустистые городские лишайники:
атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов [и др.] / А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т. им. Ф. Скорины – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123 с.
10
Приложение 1
Картографический материал, 52.666252, 41.844125
Масштаб 200м/см
11
Приложение 2
Шкала качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев.
Степень покрытия
Число видов
Число лишайников Степень загрязнения
доминантного вида
Более 50%
Более 5
Более 5
6-я зона
Чистый воздух
3-5
Более 5
5-я зона
Практически чистый
воздух
20-50%
2-5
Менее 5
4-я зона
Более 5
Более 5
Относительно
чи-
стый воздух
Более 2
Менее 5
3-я зона
Сильное
загрязне-
ние
Менее 20%
3-5
Менее 5
2-я зона
Сильное
загрязне-
ние
0-2
Менее 5
1-я зона
Очень сильное загрязнение
12
Приложение 3
Журнал оценки качества воздуха по проективному покрытию
ствола дерева
Порядковый номер 1
2
3
4
5
дерева на схеме
Степень покрытия
лишайниками, %
Количество видов
лишайников
Количество
ли-
шайников доминирующего вида
13
6
7
8
9
10
Приложение 4
Журнал оценки качества воздуха по проективному покрытию
ствола первого участка (вдоль трассы)
Порядковый номер
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
37,5
39
37,5
30
34
41
35
35
28
43
2
1
1
1
2
2
1
1
2
1
1
1
1
–
1
1
1
1
1
1
дерева на схеме
Степень покрытия
лишайниками, %
Количество видов
лишайников
Количество лишайников доминирующего вида
14
Приложение 5
Журнал оценки качества воздуха по проективному покрытию
ствола второго участка (в глуби лесного массива)
Порядковый номер
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
72,5
74,5
61
71,5
88
62
72,5
71,5
76,5
79
2
3
1
3
3
2
2
2
3
3
1
1
1
2
2
1
2
1
2
2
дерева на схеме
Степень покрытия
лишайниками, %
Количество видов
лишайников
Количество лишайников доминирующего вида
15