XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Лишайники- индикаторы чистоты воздуха

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гордейчик Д. 1Морозов М. 1

---

1ГБОУ Школа 554

Жарова Д.А. 1

---

1ГБОУ Школа 554, 5

Работа в формате PDF

180.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Тема лихеноиндикации выбрана из-за высокой актуальности проблем с экологической обстановкой в мегаполисах. С каждым днем в городе увеличивается количество жилых комплексов, населения и автомобилей- эти факторы негативно влияют на качество воздуха.

Проблема проекта заключается в том, что люди не обладают достаточным количеством знаний для определения загрязненности воздуха по доступным данным, одними из которых являются лишайники. Для определения экологической обстановки территории часто используют метод биоиндикации, который основан на том, что многие живые организмы могут реагировать на избыточное содержание или недостаток в воде, почве, тех или иных веществ. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния окружающей нас среды. По их наличию и количеству, а также по изменению их формы и цвета можно говорить о степени загрязнения окружающей среды.

Цель исследования — определение качества воздуха в разных местах на территории лесопарка юго-западного округа Москвы «Битцевский лес».

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по теме проекта.

2. Узнать о роли лишайников в природе и жизни человека, вред или пользу приносят они деревьям.

3. Познакомиться с методом биоиндикации.

4. Исследовать наличие лишайников на выделенных участках.

5. Провести качественную оценку степени покрытия древесного ствола лишайниками и проследить зависимость лишайного покрова деревьев от удаленности источника загрязнения.

Гипотеза исследования— предположим, что лишайники являются индикаторами чистоты воздуха.

Объект изучения: эпифитные лишайники.

Предмет исследования: деревья-форофиты битцевского лесопарка г. Москвы, юго-западного округа.

Методы исследования:

1. Изучение информационных источников и литературы.

2. Экскурсия в лесопарковую зону

3. Фотофиксация и определение видов и групп лишайников.

4. Определение состояния лишайникового покрова деревьев.

5. Анализ собранного материала.

Глава 1. Теоретические основы лихеноиндикации

1. 1. Сущность лихеноиндикации

Оценка качества окружающей природной среды производится с целью определения состояния окружающей среды; выявления источников загрязнения; разработки мер по улучшению экологической ситуации; принятия решений о мерах ответственности за нарушение экологических норм; информирования населения о состоянии окружающей среды. При изучении степени загрязнения промышленными объектами окружающей среды важна реакция биологических объектов на загрязняющие вещества. В настоящее время существуют физико-химические и биологические методы контроля.

Система наблюдения за реакцией биологических объектов на воздействие загрязнителей называется биологическим мониторингом. Биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменения состояния экосистем и их элементов, вызываемого антропогенным воздействием. Идеальная система мониторинга дает возможность количественно оценить состояние среды и ее изменения. Биологическая индикация позволяет оценивать степень загрязнения окружающей среды по существующим биологическим показателям.

Биологические индикаторы не должны быть слишком чувствительными и слишком устойчивыми к загрязнению, так как необходим достаточно продолжительный жизненный цикл. Важно, чтобы такие организмы имели широкую распространенность, при этом каждый вид должен быть приурочен к определенному местообитанию. Лишайники вполне отвечают всем этим требованиям. Они реагируют на загрязнение иначе, чем высшие растения. Долговременное воздействие низких концентраций загрязняющих веществ вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ. Это связано с тем, что лишайники возобновляют свои клетки очень медленно, в то время как у высших растений поврежденные ткани заменяются новыми достаточно быстро. Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами. Она отличается высокой эффективностью, не требует больших затрат и дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени.

Лишайник — это симбиотический организм, состоящий из гриба и водоросли. Лишайники играют важную роль в экосистемах, так как они являются пищей для многих животных и участвуют в процессе почвообразования [4].

Лихеноиндикация — это метод оценки состояния окружающей среды, основанный на изучении лишайников. Лишайники являются очень чувствительными организмами, которые могут реагировать на изменение качества воздуха, влажности и других факторов [3].

1. 2. Анатомо-морфологические и экологические особенности лишайников

Лишайники высокочувствительны к загрязнению среды обитания. На них избирательно действуют прежде всего вещества, увеличивающие кислотность среды (S02, НР, НС1, 03). Для лишайников сравнительно безвредны тяжелые металлы, накапливающиеся в слоевище, а также радиоактивные изотопы [6]. Причина избирательной чувствительности лишайников к воздушному загрязнению заключается в особенностях строения и жизнедеятельности лишайников. Лишайники состоят из двух компонентов: гриба и водоросли или цианобактерии. Гриб обеспечивает защиту и прикрепление к субстрату, а водоросль или цианобактерия - фотосинтез. Таким образом, лишайник представляет собой симбиотическую ассоциацию двух организмов вследствие этого процессы регуляции взаимоотношений между компонентами более уязвимые.

По анатомическому строению различают лишайники двух типов. У одного из них водоросли разбросаны по всей толще слоевища и погружены в слизь, которую выделяет водоросль (гомеомерный тип). Это наиболее примитивный тип. Такое строение характерно для тех лишайников, фикобионтом которых являются сине-зелёные водоросли. Они образуют группу слизистых лишайников. У других (гетеромерный тип) на поперечном срезе можно под микроскопом различать несколько слоёв.

По строению слоевища лишайники делятся на 3 группы: накипные, плотно срастающиеся с корой, камнями, почвой, они трудно отделяются, на ощупь бархатистые, влажноватые; листоватые (листовидные) имеют форму мелких пластинок, чешуек: прикрепляются к поверхности тонкими нитями гриба и довольно легко отделяются от нее; кустистые, которые либо растут вверх как маленькие кустики, либо свисают с дерева вниз [4].

Лишайники не имеют плотной поверхностной кутикулы, которая защищает снаружи листья и стебли высших растений от вредных внешних воздействий.  Также у них на поверхности таллома отсутствуют устьица, служащие для дыхания и транспирации. Лишайники лишены корней и проводящей системы, по которым происходит транспорт воды и миниральных веществ, в связи с этим во влажную погоду они дышат и впитывают воду всей своей поверхностью, а вместе с водой и воздухом проникают растворенные в воде и содержащиеся в воздухе токсичные соединения, которые распространяются по всему слоевищу. В сухую погоду вода быстро испаряется из слоевища, а токсины остаются, накапливаясь внутри лишайников, мешая процессам жизнедеятельности и убивая клетки водорослей. Часть токсинов вымывается следующими дождями, но большее количество остается [3].

Лишайники играют важную роль в экосистемах, так как они являются пищей для многих видов животных, участвуют в процессе почвообразования, разрушая горные породы и обогащая почву минеральными веществами. Непосредственно деревьям, на которых они поселяются, лишайники вреда не приносят, потому что редко углубляются в живые ткани растений. Известно, что дерево, покрытое лишайниками, менее подвержено разрушительной деятельности грибов, повреждающих древесину (ряд лишайниковых кислот подавляет рост грибов-разрушителей древесины). Однако они закрывают чечевички и этим затрудняют газообмен растений. Кроме того, под покровом лишайников на стволах деревьев находят убежище вредные насекомые, легче развиваются паразитные грибы [2]. Наличие и разнообразие лишайников зависят от качества воздуха, воды и субстрата. По отношению к субстрату и другим условиям местообитания среди лишайников различают несколько крупных основных экологических групп:

• Эпилитные лишайники – живущие на поверхности горных пород.

• Эпифитные лишайники – растущие на коре деревьев и кустарников.

• Эпигейные лишайники – растущие на поверхности почвы.

• Эпифильные лишайники – развивающиеся на хвое и листьях вечнозеленых растений.

• Эпибриофитные лишайники – обитающие на дерновинках мхов, и другие [1].

Выводы

1. Лишайники являются перспективным объектом для изучения в рамках лихеноиндикации.

2. Они обладают высокой чувствительностью к различным загрязнителям и могут быть использованы для мониторинга состояния окружающей среды.

3. Результаты лихеноиндикационных исследований могут быть полезны для принятия решений о природоохранных мероприятиях и оценке их эффективности.

4. Для проведения лихеноиндикационных исследований необходимо учитывать различные факторы, такие как тип лишайника, географическое положение, климатические условия и т.д.

Глава 2. Лихеноиндикация в экологическом мониторинге

2.1 Характеристика пробных площадок и методы исследования

Все исследования проводились на трех пробных участках битцевского лесопарка - особо охраняемой природной территории, располагающейся в границах Юго-Западного административного округа города Москвы, и близлежащих территориях, пробные участки отмечены красными точками на карте (Рисунок 1).

Рисунок 1- карта пробных участков для лихеноиндикации

Битцевский лес имеет природоохранное, рекреационное, эколого-просветительское и историко-культурное значение как особо ценный, крупный и целостный природно-территориальный комплекс, отличающийся высоким природным разнообразием, наличием редких и уязвимых в условиях города видов растений и животных и благоприятными условиями для отдыха в природном окружении. Главная ценность природно-исторического парка «Битцевский лес» в расположении крупного лесного массива
Протяжённость парка с севера на юг — 10 км, с запада на восток — 1,5—4 км [6].

2.2 Качественная оценка загрязнения воздуха с помощьюлишайников (лихеноиндикация)

Пробные площадки представлены: дворовой территорией на ул. Керчинская, располагающейся на противоположенной стороне от леса - пробная площадка № 1 (Таблица 1);

Таблица 1. Результаты лихеноиндикации 1 участка

участком рядом с крупной улицей, по которой осуществляется активное транспортное движение- пробная площадка № 2 Балаклавский проспект Таблица 2);

Таблица 2. Результаты лихеноиндикации 2 участка

лесопарковая зона «Битцевский лес» - пробная площадка № 3(Таблица 3).

Таблица 3. Результаты лихеноиндикации 3 участка

В исследуемом районе наиболее распространены листоватые и накипные лишайники, кустистые отсутствуют. Наблюдение показало, чем ближе лишайники произрастают к источникам загрязнения, например, к дороге тем, их количество меньше и слоевища имеют повреждения, исходя из этого возможно подтвердить гипотезу: лишайники являются биологическими индикаторами чистоты воздуха.

Заключение

В заключении можно сказать, что лишайники являются уникальными организмами, способными реагировать на изменения окружающей среды. Они могут быть использованы в качестве индикаторов состояния окружающей среды, особенно в отношении качества воздуха и уровня загрязнения. В рамках данного проекта были рассмотрены теоретические основы лихеноиндикации и практические примеры ее использования. Результаты исследований могут быть полезными для принятия решений о природоохранных мерах, оценке их эффективности и для повышения уровня информированности местных жителей об экологической обстановке в их районе проживания.

Список литературы

1. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. - М.: Мир, 1989. - Т. 1. - 667 с.

2. Биоуроки. Ру. Раздел: Растения. [Электронный ресурс] // Статья: Лишайники. URL: https://biouroki.ru/material/plants/lishainiki.html (дата обращения: 19.02.2023)

3. Бродский А.К. Общая экология. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. - 189 с.

4. Гиляров М.С. Экология и экономика природопользования. - М.: ЮНИТИ, 2013. - 455 с.

5. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т. Мониторинг антропических воздействий на биотические комплексы // Экология, 1996. - № 6. - С. 3-8.

6. Интерактивный городской гид. [Электронный ресурс] // Узнай Москву URL: https://um.mos.ru/places/prirodno-istoricheskiy-park-bittsevskiy-les/ (дата обращения: 19.02.2023)