XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Особенности произрастания накипных лишайников Рода Леканора на бетонном заборе возле школы с. Афанасьево Измалковского района

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лобастова Т.А. 1

---

1МБОУ СОШ с. Афанасьево Измалковского района

Подколзина О.Н. 1

---

1МБОУ СОШ с. Афанасьево Измалковского района

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

Цель работы: выяснить особенности произрастания лишайников на бетонном заборе возле МБОУ СОШ с. Афанасьево Измалковского района.

Задачи работы:

1) Охарактеризовать бетонный забор как субстрат для обитания лишайников.

2) Выяснить какие лишайники первыми поселились на заборе.

3) Проанализировать особенности произрастания лишайников на разных частях секций забора, связав их с условиями обитания.

Объект исследования: лишайники.

Предмет исследования: особенности произрастания лишайников на бетонном заборе.

Гипотеза: Если лишайники присутствуют на заборе, следовательно, условия среды благоприятны для их произрастания.

Методы исследования: наблюдение, описание, сравнение, анализ, изучение литературы и интернет-ресурсов, микроскопия, метод определения проективного покрытия с помощью “сеточек-квадратов”, метод визуальной оценки, химический анализ с помощью 10% раствора KOH (K).

Новизна: Довольно часто при проведении исследований рассматривают лишайники, растущие на деревьях, доказывая, по их наличию или отсутствию, видовому разнообразию характер состояния окружающей среды, т. е. метод лихеноиндикации используют для определения состояния окружающей среды, где лишайники выступают в роли индикатора загрязнения.

Я же решила использовать эти, много раз доказанные и проверенные факты, т. е. если лишайники есть, следовательно, среда позволяет им расти как отправную точку своего исследования с целью выяснения наиболее благоприятных условий для их роста на бетонном заборе.

2. Основная часть

2.1. Накипные лишайники

Из курса биологии 5 класса известно, что лишайники - это симбиотический организм, чаще всего образованный грибом и водорослью. Гриб в составе лишайника называется микобионт, а водоросль — фитобионт. Вегетативное тело лишайника —таллом, или слоевище, очень разнообразно по форме и окраске. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные (или корковые), листоватые и кустистые; эти типы связаны между собой переходными формами.

Слоевище накипных лишайников представляет собой корочку, очень прочно срастающуюся с субстратом — корой деревьев, обнаженной древесиной, поверхностью скал и камней. У некоторых накипных лишайников почти весь таллом врастает в субстрат и на поверхности видны только плодовые тела лишайникового гриба; чаще это блюдцевидные апотеции. Часто такие лишайники небольших размеров, их диаметр составляет всего несколько миллиметров или сантиметров, но иногда может достигать и 20-30см. Накипные слоевища плотно срастаются с субстратом сердцевинными гифами.

В зависимости от субстрата, на котором произрастают накипные лишайники, среди них различают несколько экологических групп: эпилитные, развивающиеся на поверхности горных пород; эпифлеодные - на коре деревьев и кустарников; эпигейные - на поверхности почвы; эпиксильные - на обнаженной гниющей древесине.

У подавляющего большинства накипных лишайников слоевище развивается на поверхности субстрата. Однако существует еще одна сравнительно небольшая, но интересная группа лишайников, слоевище которых целиком растет внутри камня или коры дерева. Если такое слоевище развивается внутри камня, его называют эндолитным; если внутри коры дерева – эндофлеодным или гипофлеодным. Эти лишайники можно разделить на две группы. У представителей одной из них слоевище полностью погружено в субстрат и никогда не выступает на его поверхность, изредка выступают лишь плодовые тела лишайника; у лишайников второй группы слоевище на поверхности субстрата развивает коровой слой и зону водорослей, а в субстрате - сердцевину и зону с прикрепляющими гифами.

Эндолитные лишайники чаще всего развиваются внутри известковых пород, но могут встречаться и внутри силикатных скал, хотя в таком случае видов, полностью погруженных в субстрат, известно немного. Слоевищные гифы эндолитных лишайников способны проникать внутрь камня на значительную глубину, от 1 до 3см. Чаще всего гифы и водоросли лишайника при своем продвижении вглубь камня используют мелкие трещинки, щели, но они обладают способностью проникать и внутрь горных пород, совершенно не тронутых разрушением. Оказывается, гифы эндолитных лишайников выделяют кислоты, растворяющие горные скалы. Благодаря этому они могут разрушить даже такие твердые породы, как гранит, который в этих случаях довольно быстро превращается в тонкозернистую массу, напоминающую глину. Медленный рост слоевища не дает возможности лишайникам в более или менее благоприятных местообитаниях конкурировать с быстрорастущими цветковыми растениями или мхами. Поэтому обычно лишайники заселяют такие экологические ниши, где условия существования слишком суровы для других растений. Так, они обладают удивительной способностью расти на самых разнообразных субстратах: каменистых породах (известняках, гранитах, гнейсах, кварцах и др.), почве, коре деревьев, на хвое, листьях вечнозеленых растений, на мхах, гниющей древесине, на гниющих растительных остатках. Лишайники поселяются также на стекле, костях, коже, железе, тряпках и других предметах, при этом важно лишь одно - чтобы эти предметы пролежали неподвижно довольно длительное время [1].

3. Проведение исследования. Описание результатов исследования.

3.1. Характеристика субстрата (забора), местоположение.

Школьный бетонный забор выступил в роли своеобразной Дарвиновской площадки, изначально безжизненный, дающий возможность предположить, как шло его заселение лишайниками, проследить в каких условиях произрастают эти «пионеры» живой природы.

Забор был поставлен в 2004 году, покрашен год спустя, внешняя сторона фасадной водно-дисперсионной краской с добавлением фисташкового колера, внутренняя водно-дисперсионной краской с добавлением терракотового колера. Основой для забора является бетон, который приготавливается из смеси цемента, песка и наполнителя (щебня) с водой. Проанализировав состав краски и колера пришла к выводу, что она экологически безопасна, и может применяться для проведения не только наружных, но и внутренних работ. (Приложение №2).

Бетонный забор состоит из сборных секций двух типов, одна секция фигурная, пористая по своей структуре с периодически повторяющимися отверстиями, хорошо проветриваемая и со всех сторон проницаемая для осадков и солнечного света, вторая секция монолитная, в течение дня неравномерно попадающая под солнечные лучи. Таких секций 74.

Забор располагается в северо-западном направлении относительно сторон горизонта, его внешняя сторона направлена в сторону проезжей части и параллельна ей, в течение дня больше получает солнечного света (Приложение №1).

Исходя из данных научных исследований, такой субстрат (бетонные сооружения) может заселяться лишайниками спустя 2-3 года (Приложение №3).

3.2. Определение видового состава лихенофлоры забора.

Используя определитель [3], провела химический анализ слоевищ при помощи 10% гидроксида калия, при этом жёлтая форма приобрела малиново-красную окраску, серая форма приобрела желто-зелёную окраску. Рассмотрела кусочки таллома под микроскопом. После пребывания в воде в течение суток рассмотрела гифы гриба и слоевище, выяснила, что гифы лишайников, очень тонкие, нежные, с длинными клетками. Часто они не растут прямо, а сгибаются на концах в сторону в виде крючков. У некоторых на конце этих гиф образуются разветвления, произвела макросъёмку и съёмку кусочков слоевищ под микроскопом (Приложение №7, №8). Проконсультировалась с Усачёвой И. Н., кандидатом педагогических наук, доцентом ЕГУ им. Бунина и Захаровым В. Л. кандидатом сельскохозяйственных наук, доцентом ЕГУ им. Бунина.

Выяснила, что на заборе произрастает лишайник Рода Леканора, вид Леканора разнообразная (Приложение №5)

Леканора разнообразная — Lecanoraallophana (Асh.) Rоhl.
(= Lecanorasubfuscavar. allophana, = Lecanorasubfuscavar. Mesophana)

Таллом 4-6, реже до 10 см в диаметре, довольно толстый, особенно в центральной части, морщинистый или морщинисто-бородавчатый до крупнобугорчатого, матовый (иногда в коровом слое возникают разрывы, где образуются соредии), светло-серый, серовато-белый до грязно-белого, иногда с желтоватым оттенком, особенно при хранении в гербарии.

Апотеции многочисленные, крупные, 1-3 мм в диаметре, равномерно рассеянные или скученные, особенно в центральной части таллома, округлые или несколько деформированные от взаимного сдавливания. Диски апотециев плоские до выпуклых, блестящие, от каштановых до темно-коричневых или черновато-бурых, с довольно толстым слоевищным краем, более светлым, чем сам таллом.Растет на коре лиственных деревьев, камнях, заброшенных зданиях.

Очень распространенный и часто встречающийся лишайник. В зонах хвойно-широколиственных и широколиственных лесов, местами довольно далеко проникает на север (Мурманская область, Карелия).

Полное систематическое положение лишайника Леканоры разнообразной (Lecanoraallophana) следующее: Phylum ASCOMYCOTA

SubphylumPezizomycotina

ClassLecanoromycetes

OrderLecanoralesNannf.

SuborderLecanorineae

LecanoraceaeKörb.

LecanoraAch.

LecanoraallophanaNyl. [2]

3.3. Скорость роста лишайников

Лишайники из Рода Леканора являются неприхотливыми, поэтому первыми появляются в биоценозах и являются одними из устойчивых к загрязнению окружающей среды, т. е. исчезают последними.

Используя метод сеточек я выбрала несколько самых крупных лишайников, рассчитала их средний размер, он оказался равным в диаметре 4, 5 см.

Рассчитала, что возраст забора 17 лет с момента установки, с момента покраски 16 лет. Лишайники на нём могли, предположительно, начать развиваться 13-14 лет назад.

Произвела расчёт примерной скорости нарастания слоевища накипного лишайника, учитывая, то что на заборе представлены симбионты, относящиеся к Роду Леканора 3, 5 (1,7 мм., если брать радиус) или 3,2(1,6 мм., если брать радиус) в год. Такая скорость прироста характерна жёлтоокрашенной форме Леканоры разнообразной. Серая форма меньше в диаметре. Примерно 3, 5 см в диаметре, что соответствует 2,7 (1,35) мм, или 2,5(1,25) мм в год.

Погрешность в расчётах может быть связана с тем, что свои исследования япроводила в декабре 2020-январе 2021 года, в это время была относительно влажная и тёплая (+0 градусов Цельсия) погода, лишайники были влажными и набухшими, что могло увеличить на несколько мм их диаметр, и точного начала заселения забора лишайниками неизвестно.

Этот лишайник немногий из тех, который вегетирует даже в зимнее время, вот почему на фоне снега меня привлёк разноцветный, заселенный лишайниками забор. Серые и жёлтые формы стали яркими и хорошо просматриваемыми, летом серый цвет становится белёсым, а жёлтый не так заметен на фоне окружающей растительности.

Когда я искала крупные лишайники для измерения, я обратила внимание на то, что внутренняя, гладкая, сторона, окрашенная в терракотовый цвет, практически не имеет пор, на ней не задерживается снег и лишайники на ней очень мелкие и представлены в основном серой формой и их мало (Приложение №6) Методами проективного покрытия (Приложение №4) определила примерную площадь заселения причём все секции с этой стороны скудно заселены лишайниками.

3.4. Условия, влияющие на рост лишайников школьного забора.

Основные факторы, воздействующие на лишайники — влажность, освещенность, температура; кроме того, они очень чувствительны к загрязнению воздуха.

Проанализировав условия произрастания пришла к выводу что ограничивающими рост факторами являются недостаточная освещённость в течение дня, относительная сухость и гладкая структура субстрата в которой плохо задерживаются вода и пыль., этому ещё способствуют и преобладающие западные ветра т. к. быстро высушивают забор. Летом забор сильно затенён кустарниками и деревьями, или самим зданием школы, лучи на эту сторону попадают, в основном на закате., поэтому попадают в тень от зданий и растений.

Наружная сторона, окрашенная в фисташковый цвет, наиболее благоприятна для роста лишайников, именно на ней, в особенности на фигурной части секции, они находятся в большом количестве и крупные по размерам. Фигурная часть секции более пористая, в ней хорошо задерживаются пыль и вода, зимой она густо покрыта снегом (Приложение №5). Условно я выделила 3 группы секций наружной части забора: секции на открытом пространстве (30 секций), секции возле автостоянки (16 секций), 28секций под нависающими с внутренней стороны кустами сирени, возраст которых примерно 30 лет (таблица 1).

Таблица 1. Подсчёт бетонных секций забора

Для определения проективного покрытия использовала метод сеточек и визуальную оценку по балльной шкале Браун-Бланке, объединяющие покрытие и обилие лишайников.

Таблица 2. Проективное покрытие лишайниками бетонного забора.

Результаты исследования: На секциях под кустарниками сирени лишайники представлены в большом количестве, особенно жёлтая форма, преимущественно на горизонтальных частях фигурной секции. Так как на эти секции имеют пористую структуру, позволяющую задерживаться влаге после дождя, после снегопада секции обильно покрыты снегом, в результате таяния которого влага используется как грибом, так и водорослью. Летом в них забиваются частицы пыли, она приносит с собой дополнительные минеральные вещества, которые используются слоевищем, в процессе роста лишайник выделяет кислоты, которые способствуют разрушению бетона, и возникновению ещё большей пористости субстрата. Кроме всего вышесказанного в жаркие летние дни кустарники способствуют более долгому сохранению влаги, создавая полутень.

В районе автостоянки примерно одинаковое количество жёлтых и серых организмов лишайников, они относительно небольшие по размерам. С подветренной стороны забор продувается хорошо и быстро высыхает, поэтому несмотря на хорошую освещённость рост лишайников замедлен. Автомобилей на стоянке ежедневно находится немного: от трёх до шести, там они стоят с неработающим двигателем, следовательно, небольшое количество выхлопных газов поступает в атмосферу и существенно не влияет на рост и развитие лишайников.

На секциях, находящихся на открытом пространстве, преобладают серые лишайники, они некрупные, но обильно располагаются в фигурной части секции. На таких секциях в летнее время страдают от недостатка влаги, так как со всех сторон обдуваются ветром, летом находятся практически в течение всего дня под солнечными лучами, а зимой быстрее охлаждаются, думаю, что серая окраска слоевища позволяет им лучше прогреваться зимой.

3.5. Вывод: В ходе исследования выяснила, что особенности произрастания накипных лишайников вида Леканора разнообразная зависят от условий сложившихся на разных сторонах забора, или в пределах одной секции забора возле школы с. Афанасьево Измалковского района, и связаны в большей степени с неоднородной влажностью и освещённостью местообитания.

4. Литература

1. Жизнь растений, т.3. /Ред. М.М.Голлербах/, М., Просвещение, 1977

http://ashipunov.info/shipunov/school/b … _ras3.djvu

2. Пчелкин А. В. Популярная лихенология. — М. МГСЮН, 36 с.

http://ecosystema.ru/08nature/lich/006.htm

3. Практикум по накипным лишайникам Беларуси: пособие / А.П. Яцына, Л.М. Мержвинский. – Витебск: ВГУ имени П.М. Машерова, 2019. – 276 с.: ил.

5. Приложение

Приложение №1 Территория школы и расположение бетонного забора

Секции под кустарниками

Секции возле автостоянки

Секции на открытом пространстве

Приложение №2

Краска и колер, использованные для покраски забора.

Водно- дисперсионная акриловая краска для наружных и внутренних работ (белая) Оптимист. Применяется для окрашивания фасадов, цоколей, стен, потолков и других фрагментов интерьера, в том числе в помещениях с повышенной влажностью. Для окраски цементной и цементно-известковой штукатурки, бетона, кирпича, асбестоцементных и гипсокартонных плит, зашпатлеванных поверхностей, ДСП, ДВП, стекловолокнистых обоев, обоев под покраску и других подобных поверхностей.

Колер универсальный Лакра №14 Фисташковый применяется для ручной колеровки алкидных, масляных, воднодисперсионных красок и составов. Самостоятельного применения не имеет. Состав: пигменты, наполнитель, зтиленгликоль, технологические добавки. Экологически безопасен.

Краситель Оптимист Е 308 цвет терракотовый №154 Состав: состоит из акрилового пигмента, технологичных добавок, нетоксичный, безопасен экологически, применим внутри и снаружи.

Приложение №3 Приуроченность лишайников к различным субстратам.

Таблица. Приуроченность лишайников к различным субстратам

http://ecosystema.ru/08nature/lich/006.htm

Приложение №4

Методы оценки проективного покрытия поверхности забора лишайниками

МЕТОД СЕТОЧЕК-КВАДРАТОВ

В настоящее время для количественного описания эпифитной лихенофлоры в основном используется метод сеточек-квадратов с соотношением сторон 1:1 или 1:2. Такие сеточки представляют собой жесткий контур прямоугольной или квадратной формы, разделенный на квадраты размером 1 х 1 см тонкими проволочками, натянутыми параллельно сторонам контура. Этот метод является разновидностью метода, широко применяемого в геоботанике, обладает такими преимуществами, как наглядность результатов и простота. Он общепринят в лихенологии.

При определении проективного покрытия лишайников обычно пользуются сеточками 10 х 10 см, представляющие собой рамки, на которые через каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки. Рамку накладывают на ствол дерева и фиксируют. Затем определяют число (a) единичных квадратов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата, и им приписывают покрытие, равное 100 %; определяют число (b) квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата, и им приписывают покрытие, равное 50 %. Общее покрытие в процентах вычисляют по формуле (c - число исследованных площадок):

R = 100 a + 50 b / c.

Более точно площадь покрытия определяют путем калькирования. В отдельных случаях достаточно установить лишь, содержит ли данный единичный квадрат лишайник или нет. Иногда используют сеточки размером 10 х 5, 20 х 20, 10 х 40 см или круглые площадки площадью 0,1 м. Метод сеточек-квадратов используют как при биоиндикационных обследованиях, например, при картировании зон загрязнения, так и при исследованиях по системе мониторинга. Метод удобен, если в качестве объектов выбраны не эпифиты, а другие экологические группы лишайников, например, эпигейные в тундре.

ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА

Для определения проективного покрытия используется балльная шкала Браун-Бланке, объединяющая покрытие и обилие:

+ - встречается редко, степень покрытия ничтожна.
1 - индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены, но площадь покрытия большая.
2 - индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее 10%, но не более 25%.
3 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 25-50%.
4 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 50-75%.
5 - степень покрытия более 75%, число особей любое.

http://ecosystema.ru/08nature/lich/006.htm

Приложение № 5 Фото секций школьного внешней стороны забора (Все фото авторские) Лишайники получают большое количество влаги, хорошо развиты.

Приложение № 6. Фото секций с внутренней стороны забора

На фото хорошо просматривается структура забора, и то, что секции забора редко заселены накипными лишайниками, цвет их преимущественно серый, что свидетельствует о менее благоприятных условиях на внутренней стороне забора, а именно недостатке влаги.

Приложение №7 Изучение слоевища лишайника под микроскопом Все фото авторские увеличение в 40 раз)

На фото хорошо видны кусочки слоевища и гифы гриба, после нахождения в течение суток лишайника в воде. При наличии влаги гриб начинает активно занимать новые пространства, серая окраска сменяется на зелёную.

Приложение №8 Исследование лишайников вида Леканора разнообразная в лаборатории (Все фото авторские)

Фото 1. Макросъёмка. Хорошо видны гифы гриба (черные нитевидные), после пребывания кусочка таллома в течение суток в водопроводной воде. Серый таллом приобрёл зеленоватый оттенок.

Ф ото 2. Исследование слоевища лишайника 10 % раствором KOH, жёлтая форма приобрела малиново-красную окраску, серая форма приобрела желто-зелёную окраску.