XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экологический мониторинг на основе лихеноиндикации

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Патракеев М.А. 1

---

1МБОУ ЗАТО Видяево СОШ №1

Глазкова С.А. 1Осипова О.В. 1

---

1МБОУ ЗВТО Видяево СОШ №1

Работа в формате PDF

2.6 MB

ВВЕДЕНИЕ

В 21 веке человек достиг небывалых высот в развитии технологий. Но эти технологии могут являться как экологически чистыми, так и сильными загрязнителями окружающей среды. Многие люди способны закрыть глаза на загрязнение, приносимое всеми сооружениями. Фабрики и электростанции, все они работают на легко сгораемых и очень токсичных ресурсах: каменном угле, мазуте, нефти, горючем сланце, природном газе и его гидратах, торфе и т.д. Все вышеперечисленные энергоресурсы, при сгорании выбрасывают в атмосферу огромное количество озоноразрушающих веществ. Автомобили тоже входят в группу главных загрязнителей природы. Но и это не главная проблема, все эти вещества когда-то упадут на землю и оставят ещё более заметный отпечаток на растительном и животном мирах.

Люди привыкли использовать новые технологии на замену старым, но, на данном этапе развития технологий, не все машины способны соперничать с человеком, и тогда человек вынужден вернуться в прошлое и использовать старые методы изучения окружения. Человек пытается на ряду с прогрессом содержать в порядке и природу, пытается не навредить ей во время своих работ, но это не всегда получается. Человек пытается найти решение или хотя бы приостановить разрушение окружающей местности, он создаёт экологически чистое топливо, проводит акции по высадке новых деревьев, очистки леса от мусора и много чего ещё.

Как оказалось, лучшим индикатором загрязнения окружающей среды, является природа. Почва, растения, вода, воздух – всё это индикаторы. Кольский полуостров – это такое место, где каждый клочок земли имеет свою ценность. Сам полуостров не такой большой, но растительности и живности тут вполне достаточно, но человек способен погубить это всё, и тут на помощь приходят лишайники. Лишайники – это превосходные индикаторы загрязнения воздуха на севере, они растут почти везде, и найти их не составит труда. О них и пойдёт речь.

Актуальность работы: слишком много выбросов с предприятий и автомобилей загрязняют окружающую среду, лишайники наглядно это демонстрируют уменьшением своих популяций, и их постепенным отмиранием на территориях населённых пунктов.

Во время работы были выделены следующие цель и задачи:

Цель: определение уровня загрязнения окружающей среды при помощи лишайников.

Задачи:

1. Определить территории, подверженные загрязнению

2. Найти субстраты с лишайниками

3. Определить уровень загрязнения окружающей среды в посёлке Видяево путём многократных наблюдений

4. Определить источники загрязнения воздуха

Объект исследования:лишайники

Предмет исследования: выявление загрязнения воздуха с помощью лихеноиндикации

План работы:

1. Изучить информацию о лишайниках

2. Изучить методики исследования

3. Провести полевые исследования

4. Провести анализ лишайников

5. Оценить уровень загрязнения в посёлке Видяево и его окрестностях

В ходе выполнения работы были использованы следующие методы исследования:

1. Теоретические (изучение и анализ научной и методической литературы, нормативной документации, постановка целей и задач).

2. Эмпирические (наблюдение, описание и математическая обработка результатов исследования и их объяснение).

В ходе наших наблюдений были определены следующие территории для мониторинга:

Участок главной дороги п. Видяево. Приложение (1)

Участок дороги на озеро Безрыбка. Приложение (2)

Территория вокруг ТЭЦ. Приложение (3)

Аллея военного госпиталя. Приложение (4)

Участок дороги на озеро Питьевое. Приложение (5)

Оборудование и материалы:

Методики определения загрязнения воздуха по лишайникам.

Палетка 10смx10см, линейка, карандаши, блокнот, таблицы, фотоаппарат.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Строение лишайников

Лишайник образован грибом и водорослью. Гриб – сапротроф получает от водоросли органические вещества, которые расходуются на рост его грибницы. Водоросль получает от гриба воду и минеральные вещества, необходимые для фотосинтеза. Такое тесное сожительство, или симбиоз, двух организмов позволяет лишайникам расти там, где гриб и водоросль по отдельности существовать не могут.

В последнее время взаимоотношения в лишайнике гриба и водоросли пересмотрены. Учёные считают, что их отношения основаны на паразитизме, особенно сильном со стороны гриба. Он использует как сапротроф даже отмершие клетки водорослей.

Лишайники – индикаторы загрязнённости воздуха

Лишайники весьма чувствительны к загрязнению воздуха, и поэтому быстро погибают в городах, где уделяется недостаточно внимания чистоте воздуха. По этой причине они могут служить индикаторами загрязненности воздуха вредными веществами. Они представляют собой идеальное средство для контроля за загрязнением среды, так как их численность и видовое разнообразие резко возрастают с увеличением расстояния от источника загрязнения. Поэтому в последние время лишайники широко применяются при оценке загрязнения воздуха.

Наиболее опасны для лишайников окислы азота, угарный газ, соединения фтора. В последнее десятилетие показало, что самое негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно сернистый газ (SO2), который уже в концентрации 0.08-0.1 мг/м угнетает большинство лишайников, а концентрация 0.5 мг/м губителен практически для всех видов.

МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ

Работа над проектом началась в 2022 году.

Для более успешной работы был проведён опрос среди жителей посёлка (165 человек: 78 водителей, 87 пешеходов), имеющих автомобиль и любящих выезжать на природу:

Также у любителей походить по окрестностями вышли такие результаты:

Полевые исследования проводились:

1. ноябрь 2022

2. июнь 2023

3. октябрь 2023

Для проведения исследований понадобились следующие оборудование и материалы:

Методики определения загрязнения воздуха по лишайникам (методика исследования была взята с занятий “Школы юного эколога”).

Палетка 10смx10см, линейка, карандаши, блокнот, таблицы, фотоаппарат.

МЕТОДИКА

1. Оценка чистоты воздуха

В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения ат­мосферы города, районного центра, поселка выбирается/вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой терри­тории. Так, в качестве субстрата может быть использована липа мелколистная, обеспечивающая единство кислотности и буфер­ной реакции коры деревьев. Карту города, поселка делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут на деревьях по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве. Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например, размером 10 х 10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики' по 1 см2. Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каж­дый растущий там вид. Кроме того, указывают жизнеспособ­ность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1,4-1,6 м. Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках, или подсчитать количество всех видов лишайников, взрастающих в районе исследования. Кроме выявления ви­того состава, определяют размеры розеток лишайников и уровень покрытия в процентах. Оценка покрытия дается как по 10 балльной шкале в процентах (1 б. — покрытие 1—10%, 2 6.— покрытие 11-20%, 3 б. - 21-30%, 4 б. - 31-40% и т.д. до 10 баллов)

2. Оценки частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале.

Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников — кустистых, листоватых и накипных — выставляются баллы встречаемости и покрытия.

После проведения исследований на нескольких десятках де­ревьев делается расчет средних баллов встречаемости и покры­тия для каждого типа роста лишайников — накипных (А), листоватых (В) и кустистых (С).

Зная баллы средней встречаемости А, В, С, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по форму­ле:

ОЧА = (А + 2В + ЗС)/ЗО

Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице или к 100%), тем чище воздух местообитания. В зависимости от средней концен­трации диоксида серы имеется прямая связь ОЧА и загрязнения им атмосферы.

3. Оценка эпифитного покрова

Оценку эпифитного лишайникового покрова можно прово­дить и по такой схеме:

Зона неповрежденной лишайниковой растительности, лишайники обильны. Встречаются на высоте более 1 м от земли. Регистрируется разнообразие видов. Проективное покрытие лишайников на стволах деревьев на высоте 1,60 м с северной стороны более 10%.

Зона разрушения лишайникового покрова. Лишайники на высоте 1,4—1,6 м практически отсутствуют. У основания дерева встречаемость лишайников менее 50%, среднее суммарное покрытие лишайников в интервале от 3 до 10%.

Зона полного разрушения лишайникового покрова. Встречаемость деревьев без лишайников у основания более 70%, среднее суммарное проективное покрытие лишайников менее 1%.

4. Определение качества загрязнения воздуха по лишайникам

Класс загрязнения воздуха по лихеноиндикации опреде­ляют по числу видов лишайников. Для этого необходимо: выбрать 3—5 взрослых деревьев (возраст 30—35 лет и более с диаметром ствола свыше 15 см); определить растущие на них лишайники, которые отличаются по цвету и типу роста (накипные — имеют слоевище в виде корочки, сросшейся с корой; листоватые —растут в виде чешуек, отделяющихся от коры; кустистые в виде нитей или кустиков с широким основанием).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В результате мониторинга (Приложение 6) выбранных территорий мы получили следующие данные, которые разместили в таблицах:

Мониторинг ноябрь 2022 года

Мониторинг июнь 2023 года

Мониторинг октябрь 2023 года

(Приложения 1-5)

В ходе обследования изучаемых территорий были выявлены следующие виды лишайников: флавопармелия козлиная, пельтигера собачья, гипогимния вздутая, кладония пальчатая, кладония звёздчатая и другие (Приложение 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Самыми загрязнёнными участками являются те, которые находятся вблизи передвижных и стационарных источников загрязнения

2. Как оказалось, лишайники, в наших краях, растут в основном на берёзах, так как этот вид деревьев наиболее распространён

3. Уровень загрязнения в посёлке, относительно критических значений, очень низкий. Многократные наблюдения показали стабильность состава воздуха и отсутствие основных загрязнителей. Наиболее распространёнными в городской среде являются накипные лишайники, а наименее – кустистые, это показывает их стойкость к загрязнению

4. Основным источником загрязнения в посёлке является автомобильный транспорт, и это подтвердила лихеноиндикация

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Биология. Растения. Бактерии. Грибы и лишайники : учеб. Для уч-ся 7 кл. общеобразоват. Организаций / В.П. Викторов, А.И. Никишов. – М. : Издательство ВЛАДОС, 2020. – 256 с. : ил.

2. http://mospriroda.ru/press_center/otsenka-chistoty-vozdukha-metodom-likhenoindikatsii/

3. https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/metodika_opredelenie_chistoti_vozduha_po_lishajnikam_070422.html

4. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health

5. https://www.pranaair.com/ru/blog/what-is-air-quality-index-aqi-and-its-calculation

6. https://alfabuild.spbstu.ru/userfiles/files/AlfaBuild/AlfaBuild_2017_1/8_1.pdf

7. https://old.bigenc.ru/biology/text/2176725

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Участок главной дороги п. Видяево

Приложение 2. Участок дороги на озеро Безрыбка

Приложение 3. Территория вокруг ТЭЦ

Приложение 4. Аллея военного госпиталя

Приложение 5. Участок дороги на озеро Питьевое

Приложение 6. Мониторинг территорий

Приложение 7. Разнообразие лишайников

Флавопармелия козлиная

Пельтигера собачья

Гипогимния вздутая

Кладония пальчатая

Кладония звёздчатая