Оценка чистоты воздуха методом лихеноиндикации Исследовательская работа

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Ордынского района Новосибирской области

– Рогалевская средняя общеобразовательная школа

Экологическое объединение «ЮнЭк»

Номинация «Юные исследователи»

 

 

 

Оценка чистоты воздуха методом  

лихеноиндикации

Исследовательская работа

 

 

 

 

 

Автор работы: учащаяся 6 класса  Почтарева Дарья Викторовна Руководители работы: Прачева Валентина Викторовна,

 

 

2019

Содержание

1.     Введение………………………………2

2.     Актуальность…………………………5

3.     Литературный обзор…………………6

4.     Методика исследования………………9

5.      Результаты исследований……………11

6.     Выводы…………………………………14

7.     Источники информации………………15

8.     Приложение……………………………16

Введение

      Роль   атмосферы в природных процессах очень важна. Чистый воздух необходим для жизни человека,  животных и для растений. Последнее время очень многие говорят о загрязнении воздуха, так как это отражается, прежде всего, на нашем здоровье. В любом населенном пункте наблюдается загрязнение атмосферы, связанное с работой предприятий, автотранспорта, сжиганием отходов и другими источниками. Воздух населенного пункта загрязняется твердыми частицами (пылью, золой, сажей, дымом, цветочной пылью), аэрозолями, газами, парами, и т.д. Необходимо иметь в виду, что, попадая в атмосферу различные вещества, взаимодействуют между собой и образуют соединения опасные дня здоровья человека: это соединение серы, углекислый газ, соединение азота, углеводорода, сажа, фенол, тяжелые материалы.

Проанализировав все выше сказанное, можно сказать,  что необходимо вести мониторинг состояния атмосферного воздуха. Задачами  мониторинга являются  наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды.

Можно выделить три  уровня мониторинга: на локальном (в конкретной ограниченной местности) и  региональном (в обширном регионе) и, наконец, глобальном (на всем земном шаре). Проще всего судить о качестве окружающей  среды на локальном уровне.

Один из таких методов мониторинга – биоиндикация, определение степени загрязнения геофизических сред с помощью живых организмов, биоиндикаторов.

Изучив различные методы, я решила, оценить состояние воздуха можно с помощью  метода лихеноиндикации. Лихеноиндикация – это метод биоиндикации, в котором биоиндикаторами являются  живые организмы – лишайники. Лихеноиндикация перед инструментальными методами отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.

 

Лишайники не зря выбраны одними из основных объектов экологического мониторинга. Они чутко реагируют на характер субстрата, на котором растут, на микроклиматические условия  и способны изменять свой внешний вид в зависимости от степени загрязненности воздуха. Лишайники распространены по всему Земному шару, их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна. Некоторые виды лишайников очень чувствительны к загрязнению воздуха и исчезают даже при небольшом загрязнении. Другие, наоборот, появляются и бурно развиваются при повышенном содержании определенных веществ.

Актуальность

      Школа,   в которой я учусь,  отапливается котельной, она работает на каменном угле и расположена от школы на небольшом расстоянии.  Зимой  я  обратила внимание, что в школьном дворе со стороны котельной снег черный от угля, получается, что сажа и пыль от котельной остаются на траве. Весной  после таяния снега,  сажа высыхает,  оседает на траве и деревьях, а когда дует ветер, она разносится по всей территории школьного двора, загрязняя воздух вокруг.

Я решила 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.

Работа проводилась в селе Рогалево Ордынского района, с сентября по октябрь2019 года.

Цель работы: провести оценку загрязнения атмосферного воздуха в районе школы  методом лихеноиндикации.

Задачи:

 

·       оценить степень загрязненности атмосферного воздуха в разных участках исследуемой территории.

·       измерить площади проективных покрытий лишайников;

·       определить виды лишайников на исследуемой территории;

 

 

Методы исследования:

·       наблюдение;

·       статистический;

·       сравнительный;

·       описательный.

 

 

Литературный обзор

Лишайники представляют собой особую группу организмов, состоящих из двух совершенно разных видов. Одна часть лишайника — это зеленая водоросль (относят к растениям) или синезеленая водоросль (относят к бактериям). Другая часть лишайника — это гриб.

Лишайники изучает наука лихенология, которая считается разделом ботаники.

Существует более 25 тысяч видов лишайников.

Лишайники неприхотливы и поэтому широко распространены. Их можно встретить даже в условиях вечной мерзлоты или на голых скалах. Они могут расти на стволах деревьев и земле. Лишайники, обитающие в тундре, стелятся по земле сплошным ковром.

Окраска лишайников бывает разной: от желтой и серой до коричневой и черной.

По форме слоевища выделяют три типа лишайников.

 

Кустистые лишайники соединены с поверхностью, на которой растут, только своим основанием. Лишайник бородач растет в еловых лесах, где свисает с ветвей деревьев. На почве растет ягель (олений мох). Если наступить на него в сухую погоду, то будет слышен характерный треск.

Листоватые лишайники встречаются на стволах деревьев. Они похожи на пластинки разной окраски и формы. Так на осине растет золотисто-желтая ксантория.  Листоватые лишайники соединяются с субстратом ризоидоподобными выростами. Они легко отделяются от поверхности.

Накипные лишайники (корковые лишайники) выглядят как коричневатые и сероватые корки на камнях и скалах. Они плотно прирастают к поверхности, в результате чего их трудно оторвать от нее.

Лишайники чаще всего считаются примером симбиоза, при котором двум разным организмам выгодно сожительство.

Тело лишайника называется слоевищем. Оно состоит из гиф гриба, между которыми находятся одноклеточные зеленые водоросли или синезеленые водоросли.

Подобное сожительство позволяет лишайникам обитать там, где по отдельности ни грибы, ни водоросли жить не могут. Гифы гриба обеспечивают водоросль водой и минеральными веществами. Водоросль дает грибу органические вещества, которые она синтезирует в процессе фотосинтеза.

Поскольку водоросли приходится питать не только себя, но и гриб, то лишайники растут очень медленно. Также, зачастую, произрастая в местах с вечной мерзлотой, лишайники не получают достаточного количества воды. Так прирост кустистых лишайников может составлять несколько миллиметров в год, а накипных — вообще доли миллиметра. Однако лишайники живут достаточно долго (до 100 лет).

Лишайники размножаются бесполым путем. Клетки водорослей делятся на двое, а гриб образует споры. Также в слоевище лишайников могут образовываться специальные группы клеток. Эти группы покидают материнский лишайник и в новом месте дают начало новому организму.

Значение лишайников

Лишайники первыми заселяют места, где нет почвы. Постепенно отмирая, они образуют перегной. Также лишайники выделяют кислоты, что приводит к разрушению горных пород. В результате смешивания разрушенных пород и перегноя образуется почва, на которой могут расти растения.

Ягель служит пищей оленям в тундре. Его также используют как корм для домашних животных.

Исландский мох употребляется в пищу человеком.

Из ряда видов лишайников получают лакмус (химический индикатор) и антибиотики.

Дубовый мох используют в парфюмерии. Он придает стойкость духам.

Лишайники являются экологическими индикаторами. В загрязненном воздухе они погибают. Поэтому по отсутствию или наличию лишайников в определенной местности можно судить об экологической обстановке.[ 5]

 

 

Методика исследования

Для измерения численности лишайников на деревьях, в частности – их проективного покрытия, пользуются, в основном, двумя техническими приемами - способом «линейных пересечений» и способом «палетки». Для своего исследования я выбрала способ «палетки». Палетка представляет собой рамку, разделенную на квадраты размером 1 х 1 см. Это может быть сетчатая проволочная рамка или прозрачная пленка. Наружный размер палетки может быть любым - 10 х 10, 10 х 20, 10 х 40 см и т.д. Прозрачную палетку  изготовила самостоятельно из куска целлофановой пленки, расчертив ее перманентным фломастером на квадраты 1 х 1 см. палетку  накладывала  на ствол дерева и фиксировала  кнопками или булавками. При работе с палеткой на каждом стволе измерения произвела  четыре раза - с четырех сторон света. Подсчет лишайников на каждом участке ствола произвела следующим образом. Сначала посчитала  число квадратов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100 %. Затем подсчитала  число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, равное 50 %. Данные записала  в рабочую таблицу. Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляли  по формуле: R= (100 a + 50 b) / С, где С - общее число квадратов палетки (например, при использовании палетки 10 х 10 см с ячейками 1 х 1 см, С = 100). [6],[3], [2].

Фото№1 Замер проективного покрытия

Замеры проводила  на всех участках и составляла  сравнительную таблицу после подведения итогов.

1.     Зона не поврежденной лишайниковой растительности.  Территория памятника  (200 метров от  котельной), с подветренной стороны.

Лишайники обильны. Встречаются на высоте более 1м, от земли. Проективное покрытие лишайников на стволах на высоте 1,3м. с северной стороны деревьев более 10%.

2.     Зона разрушения лишайникового покрова     Территория  школьного двора    ( 50 метров от котельной);

Лишайники на – высоте более 1,3 м. практически отсутствуют. У основания дерева встречаемость лишайников менее 50%, среднее суммарное покрытие лишайников в интервале от 3 до 10%.

На основании всех расчетов были подведены результаты.

 

 

 

 

 

Результаты исследований

В ходе работы было изучены  два  участка зеленых насаждений, расположенных в различной степени удаленности от источника загрязнения котельная школы:

Территория  школьного двора ( 50 метров от котельной);

Территория памятника  (200 метров от  котельной);

 

Полученные данные обработала ,  составила таблицы, гистограммы, провела их анализ и сделала выводы.

 

Анализируя данные таблицы, можно сказать:

На  исследуемых участках были обнаружены только листоватые и  накипные формы лишайников. Кустистые формы отсутствовали.

На первом  исследуемом участке у  80% деревьев проективное покрытие лишайниками составляет более 10%. – это зона неповрежденной лишайниковой растительности. У 20% деревьев наблюдается незначительная зона разрушения лишайникового покрова. Зоны полного разрушения лишайникового покрова не наблюдалось (см. приложение табл. № 2).

На втором исследуемом участке  у  60% деревьев проективное покрытие лишайниками составляет более 10%. - это зона неповрежденной лишайниковой растительности. У 40% деревьев наблюдается незначительная зона разрушения лишайникового покрова. Зоны полного разрушения лишайникового покрова не наблюдалось (см. приложение табл. № 3).

Первый исследуемый участок  близко расположен к котельной    и поэтому  больше подвержена действию вредных веществ, вследствие чего проектное покрытие деревьев лишайниками значительно меньше и зона разрушения лишайникового покрова больше.

Второй исследуемый участок находится на расстоянии около 100 м от котельной с подветренной стороны и такому  воздействию не подвергается (см. приложение 1,  Гистограмма №1).

Результаты лихеноиндикации на участке № 1

Признаки	Деревья
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Общее количество видов лишайников	3	1	2	3	2	3	1	3	2	3
В том числе - накипных	2	-	1	2	2	2	1	2	1	2
- листоватых	-	-	-	1	-	-	1	-	1	1
- кустистых	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Степень покрытия древесного ствола лишайниками в %	25	10	12	17	20	25	12	16	13	23

 

Результаты лихеноиндикации на участке № 2

 

Признаки	Деревья
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Общее количество видов лишайников	2	1	1	2	1	3	2	1	2	2
В том числе - накипных	2	1	1	1	1	2	1	1	1	1
- листоватых	-	-	-	1	-	1	1	-	1	-
- кустистых	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Степень покрытия древесного ствола лишайниками в %	12	10	8	15	16	18	12	15	9	10

 

На исследуемых участках я обнаружила в основном накипные и листоватые кустарники. Сделала их фотографии и при помощи онлайн определителя узнала  их названия: на березах – лишайник Пармелия бороздчатая. Лишайник пармелия бороздчатая – листовой. Он образует неправильные розетки на живых деревьях – на березе, осине, на стволах и ветвях сосен и елей. Прекрасно растет и на мертвой древесине – на валежнике, сухих ветках. Поселяется на заборах и на стенах деревянных домов.[7],[3].

На  постаменте и на лестнице у памятника  лишайник  Калоплака. Род лишайников семейства Телосхистовые. Виды этого рода распространены по всему миру, простираясь от Антарктиды до высоких широт Арктики.[8],[1].

Фото №2 Пармелия бороздчатая

Фото № 3 Калоплака

 

 

Выводы

 

 Полное отсутствие кустистых и наличие листоватых и накипных лишайников на стволах  деревьев исследуемых участков указывает на  слабое загрязнение атмосферного воздуха в этом районе.

 

Количество видов лишайников и площадь их проективного покрытия прямо пропорциональны расстоянию от предполагаемого загрязнителя (котельная), т.е. чем сильнее загрязнен  воздух на данной территории, тем меньше встречается в нем видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратов, и тем ниже их жизнеспособность.

Во время выполнения работы я определила только некоторые виды лишайников, работу в этом направлении буду продолжать.

 

 Данная методика проста в использовании, не требует больших материальных затрат, дает объективные показания. Недостаток – результаты приблизительные.

С результатами работы я поделилась на занятии кружка и на уроке биологии. Проблема загрязнения воздуха актуальна и требует пристального внимания всех людей, с результатами работы хочу познакомить директора школы и главу администрации сельского совета.

 

Источники информации

1.     Инсарова И.Д., Инсаров Г.Э. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Т. 12.

2.      Методические  материалы к практическим работам. «Биоиндикация уровня загрязненности атмосферного воздуха». А. Ф. Колчанов, г. Белгород 1999г.

3.     Михайлова И.Н. Возможности использования характеристик эпифитных лишайниковых группировок для индикации аэротехногенного загрязнения // Споровые растения Крайнего севера России. Сыктывкар, 1993.

4.     Михайлова И.Н., Воробейник Е.Л. Эпифитные лихеносинузии в условиях химического загрязнения: зависимости доза-эффект // Экология, 1995. № 6. 

5.     https://biology.su/botany/lichen

6.     http://ecosystema.ru/07referats/pchelkin/monitoring.htm

7.     http://ecosystema.ru/08nature/lich/099.htm

8.     http://ecosystema.ru/08nature/lich/147.htm

 

Приложение 

Гистограмма № 1

 Проективное покрытие лишайниками на  исследуемых участках