XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Лихеноиндикация чистоты воздуха в парках моего города
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Я живу в городе Павлово Нижегородской области. Павлово – промышленный город. На его территории располагаются заводы по производству автобусов, гидроагрегатов для самолетов, садового инвентаря, молочных продуктов, столовых приборов. Много частных производств. Прочитав детскую энциклопедию из моей домашней библиотеки, я узнал, что лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха. Гуляя по сосновому бору, обратил внимание, на каждом дереве много лишайников. Потом я заметил, что в Павлове на деревьях тоже есть лишайники. Мне стало интересно, везде ли в моем городе одинаково чистый воздух? Я решил сравнить чистоту воздуха в парках города лихенометрическим методом.
Цель: оценить качество воздуха в парках моего города методом лихеноиндикации.
Задачи: сравнить распространенность и видовое разнообразие лишайников на деревьях в парках города, проанализировать полученные данные в ходе наблюдения.
Методы изучения: наблюдение за лишайниками в природе на территории парков города Павлова, сравнение и анализ полученных данных, поиск информации в интернете, научной литературе.
Гипотеза: чем больше площадь покрытия лишайниками и их разновидностей, тем чище воздух.
Актуальность: здоровьевсех живых существ напрямую зависитот качества воздуха. Метод лихеноиндикации простой и доступен каждому для определения чистоты воздуха в любом месте нахождения в любое время года.
Что такое лишайник?
Лишайники- сложные организмы, состоящие из гриба и водоросли. Водоросль обычно находится в теле гриба. Так она защищается от сильных ветров, дождей, холода, снега, льда. А гриб питается веществами, которые выделяет водоросль в процессе жизнедеятельности. Лишайник- симбиоз гриба и водоросли. Они вездесущи. Могут жить в сложных условиях: не боятся холода, жары, засушливой местности, заселяют безжизненные места. Попав на горные скалы, лишайники выделяют особые кислоты и растворяют камни, питаясь их солями.1 Лишайники широко распространены в природе. Их можно встретить, начиная от субтропических и тропических областей вплоть до Арктики.
Целая группа лишайников относится к полисубстратным или эврисубстратным организмам, то есть они способны произрастать на нескольких или многих типах субстрата. Но большая часть видов лишайников осваивают один, максимум два субстрата. Субстратами для лишайников могут быть кора деревьев, древесина, камни, почва, торф, мхи, другие лишайники, листья высших растений, а также стекло, металл, пластик, ткань, панцирь черепах, хитин насекомых и пр. Субстрат для лишайников чаще всего является только местом прикрепления, а не источником органических и минеральных веществ.2
В своем исследовании я буду изучать распространенность и видовое разнообразие лишайников на лиственных деревьях.
Лихеноиндикация.
Группу факторов, связанных с влиянием на биоту деятельности людей, называют антропогенными факторами. Человек интенсивно изменяет природные экосистемы, вырубая леса, распахивая степи, осваивая месторождения полезных ископаемых, загрязняя среду выбросами промышленности и транспорта. Вся эта деятельность нарушает природные местообитания и субстраты (не только лишайников, разумеется, но и других организмов). Антропогенное загрязнение среды — один из важнейших антропогенных факторов, влияющих на состояние биоты. Часто для оценки «качества» среды и/или тенденций к изменению компонентов среды используют некоторые объекты биоты. Такой подход называется биоиндикацией. Частным случаем биоиндикации является лихеноиндикация, это метод, при котором именно лишайники служат тест-организмами для биоиндикационных исследований. Для биоиндикационных исследований лишайники используются практически во всем мире. Это обусловлено целым рядом причин:
● Лишайники — отличные биоаккумуляторы. Они поглощают воду осадков, росы, тумана вместе с растворенными в ней веществами и накапливают эти вещества в талломе, содержание элементов в талломах адекватно отражает их содержание в воздухе.
● Симбиотическая природа лишайников не допускает нарушения установившегося между партнерами равновесия: как только один из партнеров повреждается, погибает лишайник, поэтому
лишайники, в целом, весьма чувствительны к различным изменениям среды, в частности, к изменению состава воздуха.
● Собственная изменчивость лишайников достаточно низка, что позволяет выявлять воздействия, связанные именно с изменениями среды.
● Метаболизм лишайников происходит во все сезоны, то есть за состоянием лишайников или их сообществ можно наблюдать круглый год.
● Повсеместное распространение лишайников позволяет проводить лихеноиндикационные работы во всех регионах Земли.3
Методика выполнения исследования.
Для сравнения территорий парков в моем городе по степени загрязнения воздуха я взял карту (схему) города и выделил парки. На территории парков выбрал определенную породу деревьев (береза, липа, тополь). В каждом парке обследовал одинаковое число деревьев без видимых признаков повреждения. Со стволов выбранных деревьев я собрал образцы лишайников до высоты 2 м, поместил их в пакеты, пронумеровал. Дома по атласу-определителю определил виды лишайников. Составил списки видов для каждого участка (парка) и сравнил участки по видовому разнообразию. Полученные результаты отразил на карте города и сравнил их.
Также я использовал метод измерения палеткой размером 10 × 10 см для определения обилия лишайников на стволах деревьев. Определял площадь покрытия, накладывая сеточку на ствол деревьев. Измерения проводил до высоты 2 м, средний обхват деревьев 70 см. Далее оценил площади покрытия на деревьях в разных парках.
«Парк им.40-летия ВЛКСМ».
Парк им. 40-летия ВЛКСМ находится вблизи завода «ПАЗ». На территории парка растут лиственные деревья: березы, тополя, липы. При осмотре 10 деревьев в «парке им. 40-летия ВЛКСМ» я обнаружил пять видов лишайника. Средняя площадь покрытия стволов деревьев примерно 28 дм2.
Пармелия блюдчатая — Parmelia acetabulum (Nесk.) Dubу
(= Melanelia acetabulum, = Pleurosticta acetabulum)
Т аллом. Таллом толстый, в виде почти правильных розеток до 20 см в диаметре, образованных широкими волнисто-складчатыми, приподнимающимися по краям лопастями 5-10 мм шириной. Верхняя сторона оливково-коричневатая, часто с беловатым налетом, без соредий и изидий; нижняя — светло-коричневая, с короткими черными ризоидами.
Таллом от КОН желтеет.
Апотеции. Апотеции многочисленные, до 2 см в диаметре, с красновато-коричневым диском, сидячие или на короткой ножке.
Местообитания. На коре деревьев, главным образом лиственных пород, на обработанной древесине (заборах, крышах), реже на хвойных породах и на камнях.
Распространение. В зонах хвойно-широколиственных и широколиственных лесов, в лесостепной и степной зонах.
Ксантория многоплодная — Xanthoria polycarpa (Ноffm.) Vain.
Таллом. Таллом в виде небольших, около 2 см в диаметре, желтовато-оранжевых подушечек, состоящих из коротких бугорчато-бородавчатых мелкорассеченных лопастей, обычно прижатых, очень редко приподнимающихся.
Апотеции. Апотеции многочисленные, сильно скученные, 1-3 мм в диаметре, с красновато-оранжевым диском, окруженным более светлым краем.
Местообитания. На коре деревьев и обработанной древесине.
Распространение. В северных и умеренных областях.
Калоплакаоранжевая — Caloplaca aurantiaca (Lightf.) Тh. Fr.
(= Placodium aurantium Vain.)
Таллом. Таллом накипный, в виде желтой, лимонно-желтой или реже беловатой корочки, гладкой или чаще мелкобугорчатой. От КОН становится фиолетово-красным.
Апотеции. Апотеции сближенные, чаще в центре таллома, 0,5-2 мм в диаметре, с плоским или слабовыпуклым оранжевым диском.
Местообитания. На коре деревьев, обнаженной древесине, реже на камнях.
Распространение. По всей России.
Пертузария шариконосная — Pertusariaglobulifera (Turn.) Massal.
(= Variolaria globulifera)
Таллом. Таллом в виде светло-серой, зеленовато-серой, реже темно-серой корочки, сначала гладкий, затем морщинисто-бородавчатый, к краю складчато-морщинистый, трещиноватый. На поверхности таллома, особенно в центре, развиваются многочисленные сорали, округлые или слегка деформированные, преимущественно выпуклые, прижатые к таллому, иногда суженные к основанию, до 2 мм в диаметре, со слабозаметным слоевищным краем. Такие сорали очень напоминают по внешнему виду апотеции. У некоторых форм на талломе могут быть зернистые или коралловидные изидии, окрашенные так же, как таллом. Край таллома обычно хорошо развит и состоит из чередующихся темных и светлых концентрических зон.
Апотеции. Настоящих апотециев у этого вида на территории России не отмечено.
Местообитания. На стволах лиственных деревьев в светлых и разреженных равнинных и горных лиственных и смешанных лесах; иногда на мхах, реже на обработанной древесине и каменистом субстрате.
Распространение. Очень широко распространенный и часто встречающийся вид. Европейская часть, Урал, Кавказ, Западная Сибирь.
Фисция сизая — Physcia caesia (Hоffm.) Наmре
Таллом. Таллом в виде листовидных розеток, 2-3 см в диаметре, сверху коричневато-сероватый, снизу светлый, с рассеянными черными ризоидами, которые могут развиваться в виде оторочки по краям лопастей. Лопасти вильчато разветвленные, выпуклые и только на концах плоские, плотно прижатые одна к другой. Таллом от КОН желтеет. На концах боковых отростков лопастей и в центре таллома развиваются крупные головчатые свинцово- или беловато-серые сорали.
Апотеции. Апотеции редки. Диск их красновато-коричневый, с беловатым налетом, окружен толстым слоевищным краем.
Местообитания. На камнях, преимущественно на известняках, реже на обнаженной древесине, на коре лиственных пород и почве.
Распространение. По всей России.
«Зеленый парк».
Рядом с «Зелёным парком» находится завод «Гидроагрегат». В парке растут лиственные деревья: березы, липы, тополя. В «Зеленом парке» я осмотрел 10 деревьев и обнаружил 4 вида лишайника. Средняя площадь покрытия стволов деревьев примерно 22 дм2.
Калоплака оранжевая — Caloplacaaurantiaca (Lightf.) Тh. Fr.
(= Placodium aurantium Vain.)
Таллом. Таллом накипный, в виде желтой, лимонно-желтой или реже беловатой корочки, гладкой или чаще мелкобугорчатой. От КОН становится фиолетово-красным.
Апотеции. Апотеции сближенные, чаще в центре таллома, 0,5-2 мм в диаметре, с плоским или слабовыпуклым оранжевым диском.
Местообитания. На коре деревьев, обнаженной древесине, реже на камнях.
Распространение. По всей России.
Фисция звездчатая — Physciastellaris (L.) Nуl.
(= Parmelia stellaris)
Таллом. Таллом в виде плотно приросших к субстрату розеток, сверху беловатых или сизовато-серых, снизу светлых, с густыми серыми ризоидами. Лопасти узкие, вытянутые, на концах округло-выемчатые. Сверху таллом от КОН желтеет.
Апотеции. Апотеции почти всегда развиваются, с темно-коричневым диском, иногда покрытым беловатым налетом.
Местообитания. На коре лиственных деревьев, особенно часто на тополе, осине, реже на коре хвойных и на камнях.
Распространение. По всей России. Очень распространенный вид.
Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.
Таллом. Таллом свыше 3 см в диаметре, в виде правильных оранжево-желтых розеток, состоящих из крупных, широких, округлых по краю лопастей. На концах лопасти выемчато-изрезанные.
Апотеции. В центре таллома многочисленные апотеции, диск которых обычно окрашен ярче таллома.
Местообитания. Эпифит, обитающий на коре деревьев, растет также на обработанной древесине, особенно часто на заборах и стенах построек.
Распространение. По всей России.
Гипогимния вздутая — Hypogymniaphysodes (L.) Nyl.
(= Parmelia physodes (L.) Ach.)
Таллом. Таллом листоватый, очень разнообразный по форме (розетковидный, полурозетковидный или неопределенной формы), с тесно сближенными или налегающими друг на друга лопастями 1-5 см длиной и 1-6 мм шириной, слегка выпуклыми, разветвленными, слегка расширенными, вздутыми, внутри полыми. По краю лопастей очень часто расположены белые мучнисто-зернистые соредии. Сверху таллом серовато-зеленоватый, желтовато-серовато-зеленоватый или голубовато-зеленовато-серый, гладкий или морщинисто-складчатый, снизу черный или темно-коричневый, морщинистый, без отверстий.
Апотеции. Апотеции сидячие или на коротких ножках, коричневые, встречаются редко.
Местообитания. Преимущественно на стволах и ветвях хвойных и лиственных пород, реже на других субстратах. Часто растет с другими видами гипогимний.
Распространение. Один из самых обычных лесных видов. Почти по всей России, за исключением степной и пустынной зон и Талыша.
Парк «Дальняя круча».
Парк «Дальняя круча» расположен на высоком берегу реки Оки. Вблизи парка заводов нет. На его территории растут лиственные деревья: березы, тополя, липы. В парке «Дальняя круча» я обнаружил 7 видов лишайника, осмотрев 10 деревьев. Средняя площадь покрытия стволов деревьев примерно 37 дм2.
Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.
Таллом. Таллом свыше 3 см в диаметре, в виде правильных оранжево-желтых розеток, состоящих из крупных, широких, округлых по краю лопастей. На концах лопасти выемчато-изрезанные.
Апотеции. В центре таллома многочисленные апотеции, диск которых обычно окрашен ярче таллома.
Местообитания. Эпифит, обитающий на коре деревьев, растет также на обработанной древесине, особенно часто на заборах и стенах построек.
Распространение. По всей России.
Пармелия блюдчатая — Parmelia acetabulum (Nесk.) Dubу
(= Melanelia acetabulum, = Pleurosticta acetabulum)
Т аллом. Таллом толстый, в виде почти правильных розеток до 20 см в диаметре, образованных широкими волнисто-складчатыми, приподнимающимися по краям лопастями 5-10 мм шириной. Верхняя сторона оливково-коричневатая, часто с беловатым налетом, без соредий и изидий; нижняя — светло-коричневая, с короткими черными ризоидами. Таллом от КОН желтеет.
Апотеции. Апотеции многочисленные, до 2 см в диаметре, с красновато-коричневым диском, сидячие или на короткой ножке.
Местообитания. На коре деревьев, главным образом лиственных пород, на обработанной древесине (заборах, крышах), реже на хвойных породах и на камнях.
Распространение. В зонах хвойно-широколиственных и широколиственных лесов, в лесостепной и степной зонах.
Гипогимния вздутая — Hypogymniaphysodes (L.) Nyl.
(= Parmelia physodes (L.) Ach.)
Таллом. Таллом листоватый,очень разнообразный по форме (розетковидный, полурозетковидный или неопределенной формы), с тесно сближенными или налегающими друг на друга лопастями 1-5 см длиной и 1-6 мм шириной, слегка выпуклыми, разветвленными, слегка расширенными, вздутыми, внутри полыми. По краю лопастей очень часто расположены белые мучнисто-зернистые соредии. Сверху таллом серовато-зеленоватый, желтовато-серовато-зеленоватый или голубовато-зеленовато-серый, гладкий или морщинисто-складчатый, снизу черный или темно-коричневый, морщинистый, без отверстий.
Апотеции. Апотеции сидячие или на коротких ножках, коричневые, встречаются редко.
Местообитания. Преимущественно на стволах и ветвях хвойных и лиственных пород, реже на других субстратах. Часто растет с другими видами гипогимний.
Распространение. Один из самых обычных лесных видов. Почти по всей России, за исключением степной и пустынной зон и Талыша.
Фисция, или феофисция черноватая — Physcia nigricans (Flk.) Du Rietz.
Таллом. Таллом мелколистоватый, в виде темно-серой или черной чешуйчатой корочки, при смачивании не изменяющей своей окраски. Лопасти таллома очень мелкие, различимые только в лупу (0,05-0,25 мм шириной), сильноразветвленные, на верхушках соредиозные, плотно прилегающие к субстрату.
Апотеции. Апотеции редки.
Местообитания. На коре лиственных деревьев (липы, осины), на камнях.
Распространение. В средней полосе Европейской части.4
Фисция сомнительная - Physcia dubia .
Таллом. Слоевище неправильной формы, серое с короткими узкими вертикально отстоящими лопастями. Часто вид образует скопления из нескольких слоевищ. Сорали губовидные. Характерной особенностью являются выступающие из-под нижней стороны лопастей черные короткие ризины.
Апотеции обычны.
Местообитания.На различных субстратах.
Распространение. Один из наиболее распространенных видов.
Фискония сердцевинножелтая - Physconia enteroxantha.
Таллом. Слоевище розетковидное или неправильной формы, плотно прилегающее к субстрату. Лопасти от серо-коричневых до темно-коричневых с тонким мучнистым налетом на верхней стороне и волнистыми краями. Нижняя поверхность черная с ершиковидными ризинами. Изидии отсутствуют. Сорали развиваются по краям лопастей. Соредии и сердцевинный слой желтоватые, от KOH желтеют.
Местообитания.На коре лиственных пород и обработанной древесине.
Распространение. Часто встречающийся вид.5
Пертузария шариконосная — Pertusariaglobulifera (Turn.) Massal.
(= Variolaria globulifera)
Таллом. Таллом в виде светло-серой, зеленовато-серой, реже темно-серой корочки, сначала гладкий, затем морщинисто-бородавчатый, к краю складчато-морщинистый, трещиноватый. На поверхности таллома, особенно в центре, развиваются многочисленные сорали, округлые или слегка деформированные, преимущественно выпуклые, прижатые к таллому, иногда суженные к основанию, до 2 мм в диаметре, со слабозаметным слоевищным краем. Такие сорали очень напоминают по внешнему виду апотеции. У некоторых форм на талломе могут быть зернистые или коралловидные изидии, окрашенные так же, как таллом. Край таллома обычно хорошо развит и состоит из чередующихся темных и светлых концентрических зон.
Апотеции. Настоящих апотециев у этого вида на территории России не отмечено.
М естообитания. На стволах лиственных деревьев в светлых и разреженных равнинных и горных лиственных и смешанных лесах; иногда на мхах, реже на обработанной древесине и каменистом субстрате.
Распространение. Очень широко распространенный и часто встречающийся вид. Европейская часть, Урал, Кавказ, Западная Сибирь.6
Анализ полученных данных.
С равнивая различие в биоразнообразии лишайников на разных территориях, можно оценить различия в загрязнении воздуха: на более загрязненном участке растет меньше видов лишайников, меньше площадь покрытия лишайниками. Мною обнаружено на территории парка «им. 40-летия ВЛКСМ» 5 видов лишайников, средняя площадь покрытия (S)-28дм2, в парке «Дальняя круча» 7 видов лишайников, S-37дм2, в «Зеленом парке» 4 вида лишайников, S-22дм2.
- пармелия блюдчатая
- ксантория многоплодная
- калоплатка оранжевая
- петрузария шариконосная
- фисция сизая
- фисция звездчатай
- гипогимния вздутая
- феофисция черноватая
- фисция сомнительная
- ксантория настенная
- фискония сердцевинножелтая
Словарь терминов.
Апотеции – открытые плодовые тела сумчатых грибов и лишайников.
Изидии – небольшие выросты слоевища, покрытые коровым слоем.
Ризины – органы прикрепления листоватых лишайников, образованные коровым и сердцевинным слоями.
Ризоиды – органы прикрепления лишайников, образующиеся из одной клетки корового слоя.
Сорали – образования на лопастях лишайников, в которых образуются соредии (или места выхода соредий).
Соредии – образования, служащие для размножения лишайника, образованные клеткой водоросли, оплетенной гифами гриба.7
Таллом- тело лишайника.
Вывод.
Моя гипотеза подтвердилась. Наличие лишайников на деревьях в парках говорит о том, что в городе Павлово чистый воздух. Наиболее чистый воздух в парке «Дальняя круча», расположенном вдали от заводов. Самый загрязненный воздух в «Зелёном парке», находящемся рядом с заводом «Гидроагрегат».
Список литературных и интернет- источников.
1. Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов [и др.] /А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т. им. Ф.
2. Учебный определитель лишайников Средней России : учебно-методическое пособие / Е.Э. Мучник, И. Д. Инсарова, М.В. Казакова ; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. — Рязань, 2011 — 360 с.; цв. вкл.; с.41.
3. Скорины – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123с. Рис. 138, Библ. 23.
Я познаю мир: Дет. Энцикл.: Растения/Сост. Л.А.Багрова; Под общ. Ред. О.Г.Хинн.-М.:ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1998.-512с.; с.185.
4. http://ecosystema.ru/08nature/lich/index.htm
1Я познаю мир: Дет. Энцикл.: Растения/Сост. Л.А.Багрова; Под общ. Ред. О.Г.Хинн.-М.:ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1998.-512с.; с.185.
2 Учебный определитель лишайников Средней России : учебно-методическое пособие / Е.Э. Мучник, И.Д. Инсарова, М.В. Казакова ; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. — Рязань, 2011 — 360 с.; цв. вкл.; с.41.
3Учебный определитель лишайников Средней России: учебно-методическое пособие / Е.Э. Мучник, И.Д. Инсарова, М.В. Казакова; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. — Рязань, 2011 — 360 с.; цв. вкл.
4 http://ecosystema.ru/08nature/lich/index.htm
5 Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов [и др.] /А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т. им. Ф. Скорины – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123с. Рис. 138, Библ. 23. С.82,88.
6http://ecosystema.ru/08nature/lich/index.htm
7Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов [и др.] /А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т. им. Ф. Скорины – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123с. Рис. 138, Библ. 23.