Geum.ru

Литература

Вид материалаЛитература
Подобный материал:

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Большеясырская основная общеобразовательная школа

Воронежская область

Аннинский район

село Большие Ясырки

Детское объединение «Экос»


Изучение степени

загрязнения окружающей среды

по лишайникам




Автор: Голева Алина Юрьевна

ученица 8 класса

Руководитель: Карташова Галина

Анатольевна


2011 год.

СОДЕРЖАНИЕ


Ведение…………………………………………………………………………..3
  1. Теоретическая часть…………………………………………………….6
    1. 1.1. Строение лишайников………………………………………………….6
    2. 1.2. Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников……………7
  2. Исследовательская часть……………………………………………….11

Выводы…………………………………………………………………………..15

Заключение………………………………………………………………………16

Литература………………………………………………………………………..18


Введение

Лишайники – это широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и с чувствительностью к загрязнителям окружающей среды. В условиях экологического кризиса эти растения могут оказать неоценимую услугу, как показатели загрязнения окружающей среды.
Цель работы: по количеству лишайников определить чистоту атмосферного воздуха в окрестностях МОУ Большеясырской ООШ.
Задачи:
1. Произвести оценку численности лишайников методом линейных пересечений.
2. Проанализировать численность лишайников в окрестностях школы.
3. Выявить степень загрязнения воздуха.
Новизна работы заключается в том, что в нашей школе исследованием лишайников никто не занимался. Из курса ботаники я помню, что лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, это меня заинтересовало, и я решила начать исследование.
Исследование я начала проводить с сентября 2011 года, это только первый часть моей работы, в дальнейшей работе я планирую расширить методику исследования и провести более глубокий сравнительный анализ распространения лишайников по территории села Большие Ясырки и близь лежащих населённых пунктов.
Довольно интересно узнать по количеству лишайников, в каком состоянии находиться воздушная среда. Поэтому данная тема является актуальной.
Лишайники – симбиотические организмы, образованные в результате совместного существования двух разных организмов – гриба и водоросли. Большинство лишайников не требовательно к условиям почвы и влажности, они поселяются на непригодных для других растений субстратах (глинистой сухой почве, камнях). Однако обладают рядом биологических способностей: повышенной чувствительностью к различным загрязняющим веществам, таким как газообразные SO2,HF, HCl, NO, NO2.
Наиболее опасные для лишайников загрязнители воздушного бассейна – оксиды азота, угарный газ, соединения фтора. Особо негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно сернистый газ, который уже в концентрации 0,08 – 0,1 мг/ м3 угнетает большинство лишайников, а в концентрации 0,5 мг/ м3 губителен практически для всех видов. Сернистый газ в нашей местности выделяется в атмосферу в результате сжигания органических веществ (уголь, древесина).
У лишайников нет непроницаемой кутикулы, благодаря чему газообмен происходит свободно через всю поверхность. Большинство токсичных газов концентрируется в дождевой воде, а лишайники впитывают ее всей поверхностью в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду из почвы. Большинство цветковых растений активны только летом, когда уровень загрязнения среды обычно ниже, а некоторые лишайники обладают способностью к росту при температуре ниже 0. Именно поэтому лишайники используют в качестве индикаторов загрязнения, в первую очередь воздуха.
Было установлено, что при повышении уровня загрязнённости воздуха первыми исчезают кустистые формы лишайников, затем листоватые и, наконец, наиболее устойчивые – накипные.
На основании исследований выделены зоны лишайников, которые позволяют судить о степени загрязнённости атмосферного воздуха: лишайниковая пустыня - полное отсутствие лишайников, самые неблагополучные районы; зона соревнования – лишайниковая флора бедна; нормальная зона – здесь встречаются многие виды лишайников. Опираясь на эти данные, мы попытались определить чистоту атмосферного воздуха около школы.
При выборе методики исследования я пользовалась книгами М. В. Кравченко «Лихеноиндикация», М. В. Кравченко «Экологические аспекты изучения лишайников», А. С. Боголюбов, А. В. Пчелкин «Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей», Л. Г. Бязров «Лишайники в экологическом мониторинге»; что бы уточнить особенности строения лишайников я взяла материал из следующих книг:   Жизнь растений. Т. 3. Водоросли. Лишайники; Биология. 6 кл. Бактерии, грибы, растения; М. В. Кравченко. «Анатомия, морфология и систематика лишайников». Для определения видовой принадлежности мне помогла книга Н. С. Голубкова «Определитель лишайников средней полосы европейской части СССР».


                                                     


1. Теоретическая часть.
1.1. Строение лишайников.

Лишайники — широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды.
Вегетативное тело лишайника — таллом, или слоевище. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листоватые и кустистые.
Слоевище накипного лишайника (Фото 1.) представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом — корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отделить от субстрата без повреждения.



Фото 1. Накипной лишайник.

Листоватые лишайники (Фото 2.) имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к субстрату с помощью пучков грибных нитей гиф или отдельных тонких гиф — ризоидов. Лишь у немногих лишайников таллом срастается с субстратом только в одном месте с помощью мощного пучка грибных гиф.



Фото 2. Листовой лишайник.

У кустистых лишайников (Фото 3) таллом состоит из ветвей или более толстых, чаще ветвящихся стволиков. Кустистый лишайник соединяется с субстратом и растет вертикально или свисает вниз.


Фото 3. Кустистый лишайник.

Размножаются лишайники вегетативно, отламывающимися участками таллома или специальными образованиями (клубочками гиф с одной или несколькими клетками водоросли). Также лишайники способны образовывать споры, которые в благоприятных условиях прорастают и формируют новый организм (половой процесс).



Рисунок 1. Вегетативное размножение лишайника

1.2 Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников

Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2% до 10% сухой массы. При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такой «анабиоз», лишайники могут выдержать сильное солнечное облучение, сильное нагревание и охлаждение.
В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность слоевищ непостоянна и зависит от влажности окружающей среды. Таким образом, поступление воды в лишайники происходит, в отличие от высших растений, по физическим, а не по физиологическим законам. Недаром слоевище лишайников сравнивают с фильтрованной бумагой.
Минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище лишайника из почвы, горных пород, коры деревьев. Однако гораздо большее количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Поглощение элементов из дождевой воды идёт очень быстро и сопровождается их концентрированием. При повышении концентрации соединений металлов в воздухе резко возрастает их содержание в слоевищах лишайников, причём в накопление металлов они далеко опережают сосудистые растения. В лесу, где осадки сквозь кроны деревьев и стекают со стволов, лишайники гораздо богаче минеральными и органическими веществами, чем в открытых местах. Особенно много органических и минеральных веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев. Эти растения используются для наблюдений за распространением в атмосфере более 30 элементов: лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция, алюминия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, галлия, кадмия, свинца, ртути, иттрия, урана, фтора, йода, серы, мышьяка, селена и др.
Состав минеральных элементов в лишайниковом слоевище определяют классическим методом сжигания, образующаяся зола подвергается химическому анализу того или иного элемента.
Многочисленные исследования в районах промышленных объектов, на заводских и прилагающих к ним территориях показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определённых видов лишайников. Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощенные токсические вещества, которые вызывают физиологические и морфологические изменения.
По мере приближения к источнику загрязнению становится толстым, компактным почти совсем утрачивают плодовые тела, обильно покрываются соредиями. Дальнейшее загрязнение атмосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневатый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются и растения погибает. Изучение лишайниковой флорой в населённых пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнении воздуха.
Наиболее сильно лишайники реагируют на диоксид серы. Концентрация диоксида серы 0,5 мг/м3 губительная для всех лишайников. На территориях, где средняя концентрация SO2 превышает 0,3 мг/м3 , лишайники практически отсутствуют. В районах со средними диоксида серы от 0,3 до 0,05 мг/м3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, затем листовые. При концентрации менее 0,05 мг/м3 появляются кустистые лишайники и некоторые листоватые. На городской территории выделяют три уровня зоны лишайников.
Таким образом, методы оценки загрязнённости атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях.
1. Чем сильнее загрязнён воздух, тем меньше встречается в нём видов лишайника.
2. Чем сильнее загрязнён воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.

3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними – листоватые, последние исчезает накипные.
На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха, в конкретном месте микрорайона школы.


  1. Исследовательская часть

В основу методики оценки относительной численности лишайников был положен метод линейных пересечений, который заключается в наложении гибкой ленты с миллиметровыми делениями на поверхность ствола дерева с фиксированием всех пересечений её со слоевищами лишайников. В качестве ленты использовался «портняжный метр» с миллиметровыми делениями. (Фото 4)



Фото 4. Метод линейных пересечений.
Для исследования использовались деревья в школьном саду (яблони, берёза, черёмуха). После выбора дерева определили на стволе точку, находящуюся на высоте 1,5 метра от основания ствола с северной стороны. Затем на ствол наложили мерную ленту с делениями таким образом, чтобы ноль шкалы ленты совпадал с выбранной точкой, а возрастание чисел на шкале соответствовало движению по часовой стрелке (с севера на восток). После полного оборота ствола лента закрепляется на стволе булавкой в нулевой точке. Совмещая последнее деление и ноль ленты, определили длину окружности ствола.

При измерении отмечали начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишайников. Измерения проводили с точностью до 1 мм.

По завершении измерений провели расчёт проективного покрытия лишайников на основе линейных пересечений, который определяет отношение «заросшей» лишайниками части ствола к общей поверхности. Зная общую длину окружности ствола и принимая её за 100%, рассчитали проективное покрытие лишайников.
Проективное покрытие определяется для всех видов лишайников в сумме.
  1. Длина окружности ствола первой яблони – 110 см.

Пересечение ленты с талломами наблюдались на отметках: 1,2 – 6,8; 8,9 – 12,3; 26,7 – 28,9; 30,1 – 32,7; 48,7 – 50,8; 73,5 - 75,1; 102,5 – 103,7.
  1. Длина окружности ствола второй яблони – 48 см.

Пересечение ленты с талломами наблюдались на отметках: 2,5 – 9,7; 10,3 – 17,4; 18,1 – 24,3; 27,1 – 28,1; 34,2 – 34,8; 40,7 – 41,4.
  1. Длина окружности ствола берёзы – 150 см.

Пересечение ленты с талломами наблюдались на отметках: 3,0 – 15,7; 17,8 – 27,6; 35,1 – 43,2; 65,1 – 72,8; 90,7 – 96,8; 124,6 – 126,9; 143,1 – 144,0.
  1. Длина окружности ствола черёмухи – 31 см.

Пересечение ленты с талломами наблюдались на отметках: 2,4 – 9,7; 17,7 – 20,2; 28,4 – 29,1.

Общая сумма «протяжённости» лишайников составила:
1 дерево: 18,7 см (5,6+3,4+2,2+2,6+2,1+1,6+1,2)
2 дерево: 22,8 см (7,2+7,1+6,2+1,0+0,6+0,7)
3 дерево: 47,6 см (12,7+9,8+8,1+7,7+6,1+2,3+0,9)

4 дерево: 10,5 см (7,3+2,5+0,7)

Находим величину проективного покрытия лишайников
1. 18,7/ 110 *100 = 17%
2. 22,8/ 48 * 100 = 47,5%
3. 47,6/ 150 * 100 = 31,73%

4. 10,5/31*100=34%

По чувствительности к атмосферным загрязнителям лишайники делят на среднечувствительные и высокочувствительные. К первой группе относят, например, некоторые виды пармелий (бороздчатую, скальную) и кладоний (порошистую, бахромчатую).

Высокой чувствительностью отличаются уснеи (хохлатая, пышная), цетрария сизая, кладония неприглаженная, ксантория настенная (золотянка).

При больших концентрациях часто встречающегося загрязнителя – двуокиси серы – лишайники преждевременно стареют. Так называют состояние организма, когда слоевище нарастает по краям, а сердцевинные его части отстают от субстрата и выпадают. И тогда колонии листоватых или кустистых лишайников приобретают очертания полумесяца.
Есть и другой, не менее заметный показатель качества окружающей среды. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища становятся более толстыми, компактными.

Проанализировав видовую принадлежность встретившихся лишайников, я сделала вывод, что в основном встречаются пармелия вздутая, которая образует на стволах сплошной налёт в виде чешуйчатых корочек серовато-бирюзового или беловатого цвета. (Фото 5).



Фото 5. Пармелия вздутая.

А также встречается ксантория настенная, или золотянка. (Фото 6). Наличие этого лишайника означает полное отсутствие загрязняющих атмосферный воздух примесей.



Фото 6.

Ксантория настенная, или золотянка

Изучив видовое разнообразия лишайников на территории школьного сада, было обнаружено 2 вида лишайников: Ксантория настенная, или золотянка и пармелия вздутая. Процент проективного покрытии лишайников достаточно высокий (47,5%), что говорит о незначительном загрязнении атмосферного воздуха.


Выводы
  • в школьном саду лишайниковая флора представлена только двумя видами, что соответствует зоне соревнования и говорит о присутствии загрязнителей в атмосферном воздухе;
  • определено два вида лишайников – оранжевая золотянка, или ксантория и пармелия вздутая; наиболее распространена пармелия, слоевища которой покрывают даже тонкие побеги яблони и черёмухи;
  • основным загрязнителями атмосферного воздуха являются продукты сгорания каменного угля, на котором работает школьная котельная.
  • загрязнение атмосферного воздуха незначительное.



Заключение

Большинство лишайников – медленнорастущие организмы, эффективно колонизирующие трудные места обитания: они могут жить на открытых незащищенных поверхностях (камни, крыши, стволы и ветви деревьев), в пустынных и арктических областях. Лишайники выделяют кислоты, способствующие растворению субстрата, и тем самым участвуют в процессах выветривания, вносят существенный вклад в процессы почвообразования. Лишайники – одни из «пионеров» биосферы, они являются, как правило, первыми организмами, заселяющими субстрат.
Лихеноиндикация – один из важнейших и доступных методов экологического мониторинга. Однако, используя этот метод, следует учитывать то, что лишайники. Как и любые живые организмы, откликаются на всякое изменение среды. Поэтому в природе часто невозможно установить конкретную причину тех или иных повреждений лишайников, порой простое воздействие температуры или влажности может перекрыть влияние загрязнения.
Следует иметь в виду и то, что исчезновение большинства видов лишайников обусловлено не только загрязнением и низкой влажностью, существенную роль в этом играет уничтожение лесов с последующей заменой их новыми посадками. На коре саженцев, привезённых из питомника, как правило, мало или совсем нет лишайниковых слоевищ, которые в изобилии покрывают старые деревья в лесу и рассеивают множество спор. Поэтому вторичные леса, посадки намного беднее лишайниковой флорой, чем первичные.
Оценка чистоты воздуха показала, что микрорайон школы находится в зоне незначительного загрязнения, это объясняется тем, что вблизи школы нет ни одного промышленного предприятия, единственным источником загрязнения воздуха может служить школьная котельная, работающая на твёрдом топливе и частные домовладения.

Изучена методика проведения лихеноиндикационные исследования в своём микрорайоне, весной мною будет апробирован метод пересадки лишайников из ближайшей лесопосадки на территории школы, для продолжения экомониторинга. Выступление на школьной конференции перед ребятами пробудили у них большой интерес, и я думаю, что весной у меня появятся помощники, так как эта работа действительно очень интересна и полезна.


Литература
1.  Определитель лишайников средней полосы европейской части СССР; Н. С. Голубкова; Л.-254с, ил.; 1966 г.
2. Лихеноиндикация. Учебное пособие; М.В. Кравченко; М- 41с. 1999 г.
3. Жизнь растений. В 6-ти т. Гл. ред. чл.-кор. АН СССР, проф. Ал. А. Федоров. Т. 3. Водоросли. Лишайники. Под ред. проф. М. М. Голлербаха. - М., «Просвещение», 1977г.
4. Биология. 6 кл. Бактерии, грибы, растения; Пасечник В. В; Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - 3-е изд. - М., «Дрофа»- 272 с, ил.; 1999г.
5. Анатомия, морфология и систематика лишайников. Учебное пособие.; М. В. Кравченко. - М, 1999г.
6. Экологические аспекты изучения лишайников. Учебное пособие.; М. В. Кравченко. -М., 1998г.
7. Боголюбов А.С., Пчелкин А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема,1997.
8. Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. – М.: Научный мир,   2002. – 336с.