Научно-практическая конференция

«Человек на Земле»

___________________________________

городской экологический марафон – 2010

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА

МЕТОДОМ ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ

(НАПРАВЛЕНИЕ:ЧИСТЫЙ ВОЗДУХ)

Авторы:

Ермакова Дарья,

Гадельшин Владислав, 8 класс

МОУ лицей №102 г. Челябинска

Руководители:

Серебренникова Юлия Александровна,

ассистент кафедры ботаники ЧГПУ,

Баркан О. Ю., учитель биологии МОУ лицея № 102, преподаватель ЦДЭ г.Челябинска

Челябинск

2010

Содержание:

Введение______________________________________________________________3

Основная часть_________________________________________________________4

Выводы_______________________________________________________________9

Список литературы___________________________________________________10

Введение
При изучении степени загрязнения промышленными объектами окружающей среды важна реакция биологических объектов на загрязняющие вещества. Система наблюдения за реакцией биологических объектов на воздействие загрязнителей называется биологическим мониторингом, который включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменения состояния экосистемы и их элементов, вызываемого антропогенным воздействием. Биологическая индикация позволяет оценивать степень загрязнения окружающей среды по существующим биологическим показателям.

Одним из наиболее известных биологических индикаторов являются лишайники, чувствительность которых обусловлена их физиологией и симбиотической природой. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха [4].

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники. Лишайники - эпифиты, т.е. лишайники, обитающие на коре деревьев, являются организмами, чувствительными к изменению содержания в воздухе ряда химических элементов и соединений, входящих в состав выбросов большинства промышленных производств. К числу важнейших по влиянию на окружающую среду химических веществ этого ряда относятся двуокись серы (SO₂), окислы азота (NO, NO₂), тяжёлые металлы, фториды.

Изучение эпифитных лишайников в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше на его территории встречаемость и видовое разнообразие лишайников, ниже их жизненность. При повышении уровня загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые и последними – накипные лишайники.

Все вышеперечисленные особенности лишайников определяют актуальность и практическую значимость нашего исследования.

Целью нашей работы оценка состояния воздуха методом лихеноиндикации на примере двух районов г. Челябинска.

Для достижения цели нами были поставлены следующие задачи:

1. 
   изучить литературу по исследуемой теме;
   
2. 
   собрать и определить виды лишайников, обитающих на исследуемой территории, оценить их численность и проективное покрытие;
   
3. 
   выявить индикаторные виды лишайников;
   
4. 
   с помощью метода лихеноиндикации сделать оценку пространственных различий загрязнения воздуха районов исследования.
   

Основная часть
Для решения поставленных задач мы пользовались следующими методами исследования: литературный, маршрутный, систематический, гербаризации. Основным методом пассивной лихеноиндикации является измерение проективного покрытия лишайников на пробных площадках. При заложении пробной площадки выбирается участок с деревьями одной породы и примерно одного возраста (не менее 10). Для измерения численности лишайников на деревьях пользуются, в основном, двумя приемами – способом «палетки» и способом «линейных пересечений» [4,5]. В нашей работе мы использовали оба способа.

«Способ палетки» является методом непосредственного измерения проективного покрытия лишайников на стволах деревьев, т.е. измерения процентного отношения площади, покрытой лишайниками, к площади, свободной от лишайников. Палетка представляет собой рамку, разделенную на квадраты размером 1 х 1 см. Процедура измерения проста – палетку накладывают на ствол дерева и фиксируют кнопками или булавками. При работе с палетками на каждом стволе измерения производят четыре раза – с четырех сторон света. Подсчет лишайников на каждом участке ствола производят следующим образом. Сначала считают число квадратов, в которых лишайники занимают более половины площади квадрат, условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата, условно приписывая им покрытие, равное 50%. Данные записывали в таблицу.

Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляли по формуле:

_ , где

a – число квадратов, в которых лишайники занимают более половины площади;

b – число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади;

С-общее число квадратов палетки.

Несмотря на свою наглядность и простоту, недостатком этого способа измерений является сложность оценки численности каждого вида лишайников в отдельности. Этого недостатка лишен способ «линейных пересечений», более точный и универсальный.

Метод линейных пересечений заключается в наложении гибкой ленты с мелкими делениями на поверхность ствола и фиксировании всех пересечений со слоевищами лишайников. Измерение лишайников производится следующим образом. Определить на стволе дерева точку, находящуюся на высоте 150 см от комля с северной стороны. Затем на ствол накладывается мерная лента 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 вокруг ствола лента закрепляется на стволе булавкой в нулевой точке. Совмещая последнее деление и ноль ленты, определяют длину окружности ствола. Её при дальнейших расчётах принимают за 100%.

После этого начинают измерения, двигаясь взглядом по ленте и фиксируя начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишайников. Измерения проводят с точностью до одного миллиметра. По данным полевых измерений производят расчет проективного покрытия лишайников, т.е. определяют отношение покрытой лишайниками части ствола в его общей поверхности. Вначале подсчитывается общая длина талломов лишайников. Затем, зная общую длину окружности ствола и принимая ее за 100%, рассчитывается проективное покрытие лишайников. Результаты измерений заносились в таблицу.

Биоиндикация опирается на закон экологической индивидуальности видов. Разные виды реагируют на определенные факторы внешней среды (в том числе и антропогенные) по-разному – каждый вид имеет индивидуальные экологические амплитуды.

Основываясь на этом заключении, в 60-х годах были составлены общие представления о типологии (классификации) лишайников по их выносливости (полеотолерантности, чувствительности) по отношению к загрязнению среды.

При оценке уровня загрязнения той или иной территории методами лихеноиндикации используются два подхода: качественный и количественный [4].

В первом случае «степень загрязненности» той или иной территории определяется на основе тщательного изучения видового состава лишайников. Используя данные о наличии или отсутствии тех или иных видов на изучаемой территории и специальные таблицы классов полетолерантности, составленные лихенологами, можно определить к какой условной категории относится та или иная территория.

Во втором случае для оценки степени загрязненности территории используются специальные лихенологические индексы, учитывающие отношение встреченных видов лишайников к тому или иному классу толерантности, так и данные количественных измерений их численности.

Пробные площадки были заложены на территории Сада Победы (Тракторозаводский район), в окрестностях Лыжной базы (Курчатовский район), в Шершневском бору (Центральный район).

При определении видового состава эпифитных лишайников на пробных площадках было выявлено 11 видов лишайников [1, 2, 3]:

Бацидия желтоватая – Bacidia rubella (Ehrh.)

Псора устричная – Psora ostreata Hoffm.

Гипогимния трубчатая – Hypogymnia tubulosa (Schaer.)Hav.

Гипогимния вздутая – H. physodes (L.) Nyl.

Пармелия бороздчатая – Parmelia sulcata Tail. (P. saxatilis var. sulcata Linds.)

Пармелия козлиная – P. caperata (L.) Ach.

Пармелиопсис сомнительный – Parmeliopsis ambigua (Wulf.) Nyl.

Ксантория постенная (стенная золотнянка) – Xantoria parietina (L.) Belt.

Фисция звездчатая – Physcia stellaris (L.) Nyl.

Фисция щетинистая – Ph. hispida (Schreb.) Frege (Ph. tenella DC.)

Псевдоэверния шелушащаяся – Pseudoevernia furfuracea (Evernia furfuracea) (L.) Mann.

По морфологии талломов преобладают листовато-накипные и накипные лишайники. Нам встретился только один вид лишайника с кустистым типом таллома – эверния шелушащаяся (Курчатовский район, окрестности Лыжной базы). Распределение по районам обнаруженных видов представлено в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика видового состава разных площадок

№	Виды	Сад Победы	Городской бор	Окр. «Лыжной базы»
1	Бацидия желтоватая	+	-	+
2	Псора устричная	+	+	+
3	Гипогимния трубчатая	-	+	+
4	Гипогимния вздутая	+	+	+
5	Пармелия бороздчатая	-	+	+
6	Пармелия козлиная	+	-	-
7	Пармелиопсис сомнительный	-	+	-
8	Ксантория постенная (стенная золотнянка)	+	+	-
9	Фисция звездчатая	-	+	+
10	Фисция щетинистая	-	-	+
11	Эверния шелушащаяся	-	-	+
Итого:		5	7	9

Внешний вид, размеры талломов лишайников одного вида, обитающих на разных площадках заметно отличался (например, вид гипогимния трубчатая, встреченный нами на всех площадках, на территории городского бора и в лесной зоне Лыжной базы имел талломы крупнее, чем в Саду Победы).

В результате многолетних полевых и экспериментальных исследований была проведена работа по объединению видов лишайников в группы или классы полеотолерантности, члены которых более или менее одинаково реагируют на определенные загрязняющие вещества в атмосферном воздухе. Наиболее пригодной для территории России является классификация Х.Х. Трасса (1985).

В классификации выделено 10 классов и проранжированы типы местообитаний по степени влияния антропогенных факторов.

Распределение обнаруженных видов эпифитных лишайников по классам полеотолерантности позволило получить следующие результаты (табл. 2).

Таблица 2

Распределение обнаруженных видов лишайников по классам полеотолерантности

Типы местообитания по степени влияния антропогенных факто- ров и встречаемость видов	Виды лишайников	Классы полеотолерантности
Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные местообитания (часто)	Hypogymnia tubulosa	III
Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно (редко) измененные местообитания	Parmeliopsis ambigua, Pseudoevernia furfuracea	IV
Естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно (часто) измененные местообитания	Hypogymnia physodes	VI
Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно измененные местообитания	Physcia stellaris, Ph. hispida (Ph. tenella)	VII
Сильно антропогенно измененные местообитания (часто)	Xantoria parietina	IX

Из всех обнаруженных видов лишайников самой устойчивой является гипогимния вздутая, которая встречается во всех исследованных районах (класс полеотолерантности VI). Видами, в большей степени чувствительными к содержанию в воздухе различных загрязняющих веществ (диоксид серы, оксид азота, окись углерода и др.), являются Hypogymnia tubulosa (III кл.), Parmeliopsis ambigua,Pseudoevernia furfuracea (IV кл.), обнаруженные в Городском бору и лесном массиве окрестностей Лыжной базы. Виды рода фисция встретились на территории городского бора и в окрестностях Лыжной базы, но по шкале являются достаточно полеотолерантными лишайниками. Ксантория постенная является наиболее устойчивым к загрязняющим веществам видом эпифитных лишайников.

Результаты подсчета численности и проективного покрытия лишайников на пробных площадках (среднее значение) методами «палетки» и «линейных пересечений» отражены в таблице 3.

Таблица 3

Измерение численности и площади проективного покрытия лишайников

Пробные площадки	Проективное покрытие
	метод «палетки»	метод «линейных пересечений»
1.Городской бор	32,4 %	34%
2.Лыжная база	41, 1%	40 %
3. Сад Победы	21,6 %	24,3 %

Большая площадь проективного покрытия лишайниками стволов деревьев на исследуемых пробных площадках отмечена на территории Лыжной базы и в городском бору, меньшая численность и обилие отмечено для площадки в Саду Победы.
Выводы
При анализе литературных источников были выявлены морфологические, физиологические и экологические особенности лишайников, позволяющие использовать их в качестве биоиндикаторов состояния воздуха.

В результате проведенного исследования нами было выявлено 11 видов эпифитных лишайников, обитающих на исследуемой территории.

Встречаемость лишайников на исследуемой территории позволила выявить количество видов в каждом из районов (Сад Победы – 5 видов, Городской бор – 7 видов, Лыжная база – 9).

Из обнаруженных 11 видов эпифитных лишайников 7 могут использоваться в качестве биоиндикаторов оценки степени влияния антропогенных факторов на природные местообитания.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о состоянии атмосферного воздуха на исследуемой территории на основе выявленного видового состава эпифитных лишайников, их числености и степени проективного покрытия.

Планируется продолжить работу в направлении лихеноиндикации, освоить методики проведения количественных исследований, для более точной оценки степени загрязнения атмосферного воздуха.

Список литературы

1. 
   Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. Отв. Ред. М. В. Горленко. М., «Мысль», 1978.
   
2. 
   Голубкова Н.С. Определитель лишайников средней полосы европейской части СССР. – М.-Л., 1966.
   
3. 
   Жизнь растений. Т. 3. Водоросли. Лишайники. Под ред. Проф. М.М. Голлербаха. М., «Просвещение», 1977.
   
4. 
   Кравченко М.В., Боголюбов А.С. Методика описаний лишайниковых сообществ. – М. , Экосистема, 2001.
   
5. 
   Природа Челябинской области. Челябинск, Южно-Уральское кн. изд., 1964.
   
6. 
   Солдатенкова, Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. М., Изд-во Моск. ун-та, 1977.