IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Г. КАРАЧАЕВСКА МЕТОДОМ ЛИХЕНОИНДЕКАЦИИ
Токова А.З.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы ни присутствовали в той или иной степени загрязняющие вещества. И не случайно, Президентом нашей страны В.В.Путиным 2017 год объявлен годом экологии.

Наиболее острую экологическую проблему в городах представляет загрязнение воздуха, поскольку регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух предприятиями и транспортом.

Атмосферные загрязнения влияют на состояние питьевых источников и состояние растительного и животного мира, на самочувствие и здоровье человека. Таким образом, проблема загрязнения воздуха является актуальной.

Гипотеза: атмосферный воздух вдоль главной улицы города (автотрасса Черкесск-Домбай) является наиболее загрязненным.

Цель: оценка состояния воздушной среды города Карачаевска

Задачи:

  • изучить литературу и собрать информацию о лишайниках;

  • провести с помощью лихеноиндикации обследование состояния воздушной среды города Карачаевска по улицам Ленина, Пушкина (от моста через р. Теберда) и Магомедова к Комсомольской горке;

  • составить описание маршрутов и выявить экологическое состояние воздушной среды.

  • подтвердить или опровергнуть гипотезу;

  • предложить меры по сохранению чистоты воздушной среды г.Карачаевска.

ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ-МЕТОД ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА

Карачаевск– это мой любимый город (рис.1,2).

Рис. 1. г. Карачаевск

Рис.2.Космоснимок г. Карачаевска и его окрестностей

Город Карачаевск – второй в нашей республике по численности населения после Черкесска. В городе ездит много автомобилей, автобусов их выхлопные газы загрязняют воздух, которым мы дышим. Мы должны знать насколько чистые те места где мы живем, и что нужно делать для того, чтобы воздух оставался чистым. Поэтому я решила исследовать состояние воздушной среды тех мест, где я часто бываю.

Существуют различные методики исследования уровня загрязнения воздуха. Есть инструментальные методы определения содержания в воздухе вредных примесей, которые используются государственными природоохранными организациями в целях охраны воздушной среды города, особенно вдоль оживленных автомагистралей. Однако такие методы недоступны. Наиболее доступная методика оценки степени загрязнения воздуха – лихеноиндикация. То есть использование лишайников в качестве индикаторов состояния воздуха. Наилучшими индикаторами состояния окружающей среды являются лишайники, так как они распространены по всему земному шару и их реакция на внешние воздействия очень сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.

ЧТО ТАКОЕ ЛИШАЙНИКИ?

Лишайники (Lichenes) ‑ это очень своеобразные в биологическом отношении растения. Лишайник является сложным организмом, образующимся в результате взаимодействия и сосуществования двух разных видов растений: гриба и водоросли. Основную массу у слоевища лишайника составляет гриб, который своими гифами плотно переплетает клетки водоросли (рис.3). Составные компоненты лишайника — гриб и водоросль — дополняют друг друга.

Рис.3. Составные компоненты лишайника

Можно искусственно разделить лишайник на компоненты — гриб и водоросль — и выращивать каждый компонент отдельно. При этом водоросль обычно способна продолжать самостоятельное существование, а гриб, приспособившийся к выгодному для него сожительству, без водоросли развиваться самостоятельно не может и быстро погибает. Особенности строения лишайников были впервые описаны в 1867 г. русскими учеными А.С.Фаминцыным и О.В. Баранецким.

С тех далеких пор, как человек обратил внимание на лишайники, и до наших дней они продолжают загадывать ему все новые загадки и служат предметом внимательного изучения, а порой и горячих споров. Одна из таких загадок приобретает особенно важное значение сейчас, в век научно-технической революции, когда так остро стоит задача сохранить для потомков в чистоте окружающую нас природу — источник жизни. Дело в том, что скромные лишайники могут оказать ученым неоценимую услугу, как индикаторы загрязнения среды.

ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУХА

Сильнейшее воздействие оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие, как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, а также транспорта, особенно дизельного).

Устойчивость растений к диоксиду серы различна. Даже незначительное наличие диоксида серы в воздухе хорошо диагностируется лишайниками – сначала исчезают кустистые (рис.5), потом листоватые (рис.4) и, наконец, накипные(рис.6) формы.

Рис. 4 Листоватый лишайник

Рис. 5.Кустистый лишайник Рис. 6. Накипной лишайник

ПОЧЕМУ ЛИШАЙНИКИ РЕАГИРУЮТ НА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ?

Лишайники – широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды

Лишайники могут усваивать вещества из воздуха, а значит, накапливать и загрязнения. Газообмен у лишайников проходит свободно через всю поверхность. Большинство вредных веществ концентрируется из атмосферного воздуха в дождевой воде, которую впитывают лишайники. Этим они отличаются от цветковых растений, поглощающих воду в основном из почвы. Важен и тот факт, что лишайники, в отличие от высших растений, не способны избавляться от пораженных загрязнениями частей и обладают способностью расти не только летом, но и в другие периоды при отрицательных температурах воздуха. Поэтому лишайники реагируют на загрязнения атмосферы раньше и сильнее, чем высшие растения.

МАРШРУТЫ МОЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Мое исследование проходило в северо-восточной части г. Карачаевска (ул. Пушкина, ул. Ленина, ул. Магомедова и Комсомольская горка) в период с 10сентября 2016 г. по 15 января 2017. Всего было проведено 4 маршрута. На данной территории распространены два вида лишайников: пармелия (рис.7) и ксантория (рис.8).

Рис. 7. Пармелия Рис.8. Ксантория

Ниже приведено описание маршрутов.

Маршрут № 1(10. 09. 12 )проходил по ул Пушкина (от моего дома) до пересечения с ул. Ленина (перекресток).

Было замерено 4 дерева - два тополя, ясень и клен расположенные у дороги. В нижней части ствола до высоты 1- 1.5 м лишайники полностью отсутствуют, что связано с ежегодной побелкой деревьев. Далее вверх по стволу располагается зона максимального развития лишайников. Она занимает интервал 1,5-4 м. Выше лишайники практически отсутствуют. На соснах лишайников нет. В этом маршруте были выявлены лишайники двух видов -ксантории настенной (или золотянка) и пармелии борозчатой (рис. 9,10). Покрытие - ксантории превышает покрытие пармелии. Мхи почти отсутствуют.

Маршрут № 2 (11. 09. 12 )проходил по ул. Ленина от кафе «Империя» до района Брацигово (мост).

Здесь было замерено 4 дерева: три тополя и акация. Они располагаются 5-6 м от дороги. Как и в первом маршруте, было выделено два вида тех же лишайников. На стволах деревьев ксантория и пармелия встречаются крайне разреженно, и выглядят потускневшими и унылыми, в связи с близким расположением к автомобильной дороге (рис. 11,12).

Маршрут № 3(15. 09. 12 ) проходил по ул. Магомедова. На площади 10 кв. м. растут липа, сосна и три ясеня. Ясень суховершинный с обильным покрытием двух видов лишайников: пармелии и ксантории. Сосна лишайников не имеет, а на липе произрастают мхи до высоты 3 м. с отдельными пятнами пармелии (рис. 13).

Также были замерены два дерева акации белой, на коре которых располагаются лишайники пармелии и ксантории. В 10 м. на восток произрастает высыхающее дерево ясеня, кора которого покрыта мхом и древесным грибом (рис.14) до высоты 3 м., а мхи - до 6 м. Там же наверху появляются пятна пармелии.

Рис. 11.Тополь пирамидальный. Рис.12. Акация белая. Разреженное

покрытие преимущественно пармелией.

Рис. 13. Липа. Единичные пятна Рис. 14. Ясень. На коре мхи

пармелии и мха. и древесный гриб

На данном маршруте наблюдается более обильное покрытие ксантории настенной. Вероятно, это объясняется тем, что дерево расположено в тени здания больницы, и здесь небольшое автомобильное движение.

Маршрут № 4 проходил в 2 этапа: 1) за больницей в начале склона Комсомольской горки (15.01.13); 2) на восточном скальном склоне юрского возраста (16.01.13).

У склона Комсомольской горки расположена группа старых диких груш. На коре преобладают мхи и лишайники типа пармелии. На коре крайней к востоку груше на высоте 0,5-1,5 м. наблюдается обильная пармелия в сочетании со мхом (рис. 15).

Рис. 15. Дикая груша. Обильная пармелия

Далее на крутом скалистом склоне произрастает грабовый лес. Для граба характерна гладкая кора без лишайников. В прикорневой части имеются мхи, а в нижней части стволов - скопления накипных серых лишайников (рис. 16).

Рис. 16. Граб. Накипные лишайники в нижней части ствола

На восточном скальном склоне юрского возраста произрастает группа деревьев клена канадского. Кора сплошь покрыта зелеными мхами, черными отмершими лишайниками. На их фоне резко выделяются пластинчатые зеленые и белые лишайники неизвестного вида.

Таким образом, на западном склоне Комсомольской горки наблюдается четкая зависимость в распределении лишайников на коре различных деревьев. На восточной стороне стволов диких груш и кленов наблюдались обильные лишайники в сочетании со мхом (рис. 17). На коре граба присутствуют лишь накипные серые лишайники.

Рис 17. Сосна. Обильная пармелия

Рис. 18. Замер накипных лишайников. Комсомольская горка

Рис. 19. В тетради ведутся записи наблюдений

Рис. 20. Работа подходит к концу...

Рядом расположены скалы с обильным покрытием мхов и эпифитных лишайников Мелколистоватые лишайники присутствуют почти по всей территории города (рис. 18-20). В итоге исследования была составлена схема маршрутов исследования Аисэль и оценка экологического состояния воздушной среды (рис. 21).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ

  • Крупнолистоватые лишайники встречаются лишь на водоразделе Комсомольской горки, что указывает на отсутствие там загрязнения окружающей среды.

  • Площадь лишайникового покрытия постепенно увеличивается от автомобильной дороги до Комсомольской горки.

  • На территории города наибольшее распространение имеют лишайники вида пармелии и ксантории настенной. Последняя встречается повсюду: даже там, где другие виды лишайников поселяются неохотно. Особенно большую приспособляемость ксантории настенной можно наблюдать вблизи автомобильной дороги, где площадь ее покрытия значительно превышает площадь пармелии.

  • Ближе к лесу Комсомольской горки площадное соотношение пармелии и ксантории выравнивается, а на Комсомольской горке ксантория значительно уступает по распространению другим видам лишайников. Возрастает площадное покрытие пармелии и появляются накипной серый лишайник, не встречавшийся на улицах города. Этот лишайник развит на стволах коры граба, преобладающего в естественном лесу.

  • Площадные и линейные участки «лишайниковых пустынь» нигде не наблюдаются, что говорит о небольшом загрязнении воздуха на территории г. Карачаевска.

Проведенное исследование с использованием метода лихеноиндикации подтверждает гипотезу о том, атмосферный воздух вдоль главной улицы города (автотрасса Черкесск-Домбай) является наиболее загрязненным.

Рис. 21. Космоснимок г. Карачаевска (фрагмент). Схема маршрутов исследования Аисэль и

оценка экологического состояния воздушной среды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перспективы дальнейшего исследования. Исследования по оценке состояния воздушной среды г. Карачаевска методом лихеноиндикации интересно было бы продолжить. Например, в результате проведенного исследования по оценке экологического состояния воздушной среды г. Карачаевска методом лихеноиндикации выявлены участки незагрязненные, сильно-, и средне загрязненные (карта).. В перспективе возможно дальнейшее изучение этой проблемы.

Назначение работы. Проведенное исследование может быть полезно и интересно учащимся школ, которые увлекаются биологией, экологией, а также всем, кто интересуется естественно-испытательской деятельностью.

Для улучшения экологической ситуации в городе я предлагаю следующее:

1. Каждому школьнику (и жителю города) посадить дерево (листва деревьев способствует очищению атмосферы от вредных выбросов).

2. Водителям необходимо перейти на более экологичное топливо – газ.

3.Один день в неделю (м.б. пятница) объявить днем «Чистого города» и в этот день владельцам автомобилей не пользоваться личным транспортом и ходить пешком.

4. Основным видом транспорта в городе должен быть велосипед, как во многих европейских странах.

5. Предложение мэру г. Карачаевска: для разгрузки ул. Ленина от автотранспортных выбросов и во избежание дорожно-транспортных происшествий, так как здесь расположены учебные заведения (университет, школы №1,4, 6,) необходимо восстановить старую объездную дорогу.

6. Важная задача современных школьников в перспективе ‑ изобрести более экологичное топливо, не загрязняющее окружающую среду

Что дала работа самому исследователю. В процессе написания работы я открыла для себя много интересного о лишайниках, об их удивительных свойствах усваивать вещества из воздуха, а значит, накапливать и загрязнения. Это дает возможность людям использовать лишайники в качестве индикаторов состояния воздуха, а метод лихеноиникации, является этому ярким подтверждением.

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. Боголюбов А.С., Пчелкин А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема,1997.

4. Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. – М.: Научный мир, 2002. – 336с.

5. Космоснимки. http:https://maps.google.com/maps.