V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Распространение и состояние лишайников рода Бриория в поселке Раякоски Мурманской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Спицына А.П. 1

---

1МБОУ СОШ №11

Титова Е.А. 1Ушакова М.Б. 1

---

1МБОУ СОШ №11

Работа в формате PDF

359.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Глава I.Введение. Мир лишайников

Поселок Раякоски находится в Печенгском районе Мурманской области. Он основан среди старовозрастного соснового леса, это самые северные хвойные леса Европы. Главной лесообразующей породой является сосна обыкновенная, подвид лапландская Pinussylvestrislapponica или сосна Фриза [9]. На ветвях и стволах этих деревьев можно увидеть большое количество разнообразных лишайников, которые принадлежат к группе эпифитов. Эпифитные лишайники тесно связаны с определенными экологическими условиями и обнаруживают закономерные изменения в ответ на изменения среды, связанные как с естественными нарушениями, так и с воздействием человека. Нас заинтересовали лишайники рода Бриория, многочисленные талломы которых причудливо свисают с веток деревьев в виде бороды. Мы решили узнать об экологии и распространении этих лишайников.

Проблема:ухудшение состояния сосновых лесов в поселке Раякоски ведет к сокращению мест обитания лишайников рода Бриория.

Новизна: на данный момент особенности экологии рода Бриория на территории поселка Раякоски мало изучены.

Актуальность: для человечества важно сохранить сосновые леса. Род Бриория чувствителен к различным видам антропогенной деятельности и может служить индикатором негативного воздействия на сосновый лес. По состоянию и распространению рода мы сможем судить о степени загрязнения окружающей среды.

Гипотеза: с увеличением антропогенной нагрузки на сосновые леса число талломов лишайников рода Бриория снижается.

Цель работы: исследование распространения, экологии и состояния рода Бриория в лесном сообществе на территории поселка Раякоски и за его пределами.

Задачи:

изучить имеющуюся литературу по данной теме;

заложить пробные площадки;

провести полевые исследования на площадках;

собрать лишайники рода Бриория для гербария;

определить возраст деревьев;

изучить распределение видов рода Бриория на сосне обыкновенной;

оценить состояния деревьев и выяснить антропогенное влияние на лес.

Предмет исследования: распространение и состояние лишайников рода Бриория на сосне.

Объект:лишайники рода Бриория.

Методы исследования: теоретический: изучение и анализ литературы; эмпирический: наблюдение, фотографирование, измерение, сравнение; экспериментальный: эксперимент, лабораторный опыт, моделирование; анализ полученных данных.

Распространение и экологические группы лишайников

Лишайники – своеобразная группа живых организмов, произрастающих на всех континентах. Обитают большей частью в условиях хорошего освещения на разнообразных субстратах. Лишайники делят на четыре экологические группы в зависимости от субстрата произрастания: эпифитные (кора деревьев и кустарников), эпиксильные (обнаженная древесина), эпигейные (почва), эпилитные (камни) [12].

Эпифитные лишайники, поселяясь на деревьях, вреда им не приносят, потому что редко углубляются в ткани растений. Однако они закрывают чечевички (это образования на стволе и ветках дерева, служащие для газообмена) и этим затрудняют газообмен растений [10].

Морфологическое и анатомическое строение лишайников

Вегетативное тело лишайника (таллом), очень разнообразно по форме, размерам, окраске и строению. Таллом состоит из двух разных организмов – гриба и водоросли. Их симбиоз (форма взаимоотношений, при которой оба организма получают пользу друг от друга) представляется единым организмом. Таллом - это множество переплетённых грибных нитей (гиф). Между ними расположены клетки зелёных водорослей или цианобактерий [10].

По внешнему виду таллома лишайники делят на три типа: накипные, листоватые и кустистые. Таллом накипных лишайников имеет вид корочки плотно сросшейся с субстратом [4, с. 390], листоватых - листовидной пластинки [4, с. 394], кустистых - прямостоящих или повисающих кустиков [4, с. 396].

Лишайники – самые медленнорастущие организмы на планете. Скорость роста таллома лишайника обычно равна 2 – 3 мм в год. Большинство лишайников имеют таллом размером 3-7 см, но некоторые представители достигают в длину более метра.

Окраска лишайников обусловлена пигментами (зелёные, синие, фиолетовые, красные, коричневые), которые находятся в оболочках гиф гриба [4, с. 390].

По анатомическому строению различают лишайники двух типов.Гомеомерный тип характеризуется тем, что по всему таллому лишайника среди грибных гиф хаотично распределены клетки водорослей. Такое строение характерно для тех лишайников, фикобионтом (водорослевый компонент) которых является сине-зелёная водоросль. Они образуют группу слизистых лишайников [4, с. 400]. В гетеромерном талломе можно выделить четко дифференцированные структуры. Верхняя кора образована плотным переплетением гиф гриба. Дальше идет гонидиальный слой, состоящий из клеток водоросли. Затем расположена сердцевина (слой из рыхло переплетенных гиф гриба). За ней находится нижняя кора из плотно переплетенных гиф гриба. Этот тип таллома хорошо выражен у листоватых и кустистых лишайников [4, с. 402].

Лихенофлора Мурманской области

В лихенофлоре Мурманской области насчитывается около 1180 видов, относящихся к 279 родам и 93 семействам [12]. В работе мы изучаем кустистые лишайники рода Бриория.

Систематика лишайников рода Бриория

Отдел Аскомикота (Ascomycota)

Класс Леканоромицеты (Lecanoromycetes)

Порядок Леканоровые (Lecanorales)

Семейство Пармелиевые (Parmeliaceae)

Род Бриория (Bryoria) [13].

Род насчитывает 46 видов, из которых 8 обитает в области [5, с. 17], в том числе в Красную книгу Мурманской области занесены 4 вида (Бриория блестящая, Бриория двуцветная, Бриория Надворника, Бриория Фремонта) [7, с. 80].

Бриория Фремонта (Bryoria fremontii) - таллом кустистый, повисающий, обычно 20–70 см, с соредиями. Ветви жёсткие, сильно искрученные и ямчатые, в местах ветвления и у основания уплощённые, блестящие, целиком окрашенные — от желтовато-коричневого и оливкового до тёмно-красно-коричневого. Сорали многочисленные, крупные, жёлтые. Произрастает на стволах и ветвях сосен и берёз [5, с.22].

Бриория простая (Bryoria simplicior)- таллом 2 – 4 см дернинковидный, простирающийся, черный однородно окрашенный. Ветви ровные, гладкие, постепенно утончающиеся, обычно прямые, изредка ямчатые. Сорали обильные, щелевидные, более широкие по сравнению с ветвями. Обитает на хорошо освещенных ветвях хвойных деревьев[5, с.28].

Бриория буроватая (Bryoria fuscescens) – таллом 5 – 30 см, свисающий бородовидный, коричневый или коричневато-черный, ветви цилиндрические ровные, обычно прямые. Сорали обильные, белые. Обитает на хвойных деревьях [5, с.23].

Глава II.Основная часть.Практическое исследование

Материалы и методы

Сбор материала проводился с августа по сентябрь 2017 года в лесных сообществах поселка Раякоски, не подверженных прямому воздействию промышленного загрязнения.

Для изучения экологии рода Бриория использовали метод пробных площадок. Площадки размером 20×20 м закладывались в местах обитания рода в сосняках с разной степенью антропогенной нагрузки. Пробной площадкой называется участок территории, на которой проводятся лихенологические исследования и выбор модельных деревьев. Проводили учеты лишайников на площадке №1- лес за поселком (далее П1) и площадке №2 - лес в поселке (далее П2). Модельные деревья выбирались произвольно.

Характеристика сосняков

В местах обитания видов рода Бриория регистрировали характеристики растительного сообщества: тип леса, долю участия сосны в древостое, сомкнутость крон деревьев, жизненное состояние деревьев; параметры деревьев: породу, возраст, высоту, диаметр ствола (на высоте 130 см, сантиметровой лентой), высоту кроны; параметры микроусловий: экспозицию ствола дерева (компасом) [8, с.85]; параметры лишайников: длина, ширина, проективное покрытие, количество талломов.

Измерили величину кислотности водной вытяжки коры сосны [6, с. 145].

Для измерения проективного покрытия лишайников на деревьях пользовались способом линейных пересечений. Таллом бриории представляет собой кустик, веточки которого свисают с субстрата, поэтому при измерении фиксировали количество веточек пересеченных лентой, а оценку суммарного покрытия данного лишайника получили с помощью данных о средней толщине одной веточки [1, с. 8-9].

Произвели сбор лишайников с кусочком коры во влажном состоянии в приготовленные конверты для исследования в лаборатории. На конверте записывали дату сбора, номера образца, дерева и площадки. При определении вида пользовались книгой «Определитель лишайников России».

Оценивали общее состояние сосны, так как она является форофитом бриории. Сосна чутко реагирует на малейшие изменения условий произрастания. При ухудшении условий у сосны наблюдаются: дефолиация – опадение хвои; потеря естественной окраски (пожелтение) кроны. Эти явления, по мере ухудшения жизненного состояния дерева прогрессируют, вплоть до полного отмирания. Выбирали точку с хорошим обзором всего дерева и описывали его. Класс дефолиации и пожелтения определяли визуально при помощи бинокля. Оценивали по четырем основным классам [2, с.5 - 6]. По полученным данным определяли класс ОЖС (общее жизненное состояние) с помощью таблицы.

Возраст деревьев (с длиной окружности ствола более 50 см) определяли с помощью возрастного бура на высоте 130 см. Вынимали цилиндрик древесины (керн) и камерально считали годичные кольца. По кернам выяснили, что сосны находящиеся в условиях оптимальной освещённости (П1) имеют более широкие годичные кольца, нежели деревья, произрастающие в месте с недостаточным освещением (П2). У молодых деревьев возраст определяли по количеству мутовок.

Результаты исследования

В ходе исследований насчитали 4011 талломов видов рода Бриория на 20 соснах. Были обнаружены Бриория простая, Бриория Фремонта (входит в Красную книгу России и Мурманской области), Бриория буроватая.

Согласно литературным данным, таллом бриории Фремонта может иметь длину до 70 см. На территории исследования длина таллома вида варьирует от 15 до 70 см и в среднем составляет 42 ± 1 см. Преобладают талломы длиной 27 - 37см (62,5 %); талломы длиной более 50 см составляют 37,5%. Бриория Фремонта обнаружена на ветвях и стволах сосен на обеих площадках. Возраст деревьев, на которых она обитает, варьирует от 15 до 150 лет.

На тонких ветвях деревьев возрастом от 15 – 22 лет на П1 обитает Бриория простая.

На стволах и ветвях сосен возрастом от 15 до 150 лет обнаружена Бриория буроватая. Длина таллома этого вида варьирует от 0,5 до 25 см. У основания деревьев среднее количество талломов ниже, чем на высоте 130 см от земли (см. Прил. 1). Определили общее проективное покрытие на стволах П1 - от 0 до 26,5 %; П2 - от 0 до 23,5 %. (см. Прил. 2, 3).

Сосчитали талломы Бриории Фремонта на стволах и ветвях сосен:П1 - с увеличением возраста (с 15 до 75 лет), высоты и диаметра деревьев число талломов лишайника увеличивается. На деревьях № 6, 10 меньше талломов по сравнению с другими деревьями, так как мало ветвей в нижней части кроны, которые являются местом прикрепления лишайников (см. Прил. 4).П2 - с увеличением возраста деревьев (с 25 до 69 лет) число талломов лишайника увеличивается, а после 69 лет – снижается. Установленную зависимость между возрастом деревьев и количеством талломов проверили методом статистической обработки [3, с.3].

Зависимость количества талломов от возраста деревьев

Ранжирование ряда данных

Вычислили разности рангов в парах (Х-Y): 0; 0; 1; 2; 2; 2; -4; 3; 0; 0.

Σ δ² = (Х-Y)² = 0+0+1+4+4+4+16+9+0+0=38

Полученное значение поставили в формулу для вычисления ранговой корреляции Спирмена, (1)

где N - объем сравниваемых рядов, δ – разность рангов попарно сопряженных значений.

Проверили значимость показателя корреляции по формуле

, (2)

Так как, критическое значение больше (0,79), чем значение показателя корреляции (0,77), то наличие корреляционной связи можно считать не достоверной. Значит, зависимость количества талломов от возраста не достоверна.

На деревьях П2 1, 2, 7 уменьшение количества талломов связано с сокращением числа нижних ветвей кроны. Таким образом,Бриория Фремонта обнаружена на сосне, начиная с 15-летнего возраста, максимальное количество талломов обнаружено на деревьях возрастом 46 – 75 лет, высотой 7,5 – 20,5 м, с диаметром ствола 9,2 – 27 см; при дальнейшем увеличении значений параметров деревьев число талломов снижается (см. Прил. 4). Предполагаем, что с возрастом дерева высота нижней части кроны увеличивается, и нижние ветви оказываются выше над землей, что приводит к уменьшению количества субстрата для заселения [8, с. 87]. Вид расположен на дереве по всем сторонам света, но больше всего талломов обнаружено на северной стороне (см. Прил. 5). НаП1общее количество талломов больше, чем на П2, так как Бриория Фремонта - светолюбивый лишайник, а сомкнутость крон меньше на П1, следовательно лишайники получают больше света и средняя длина таллома на П1 больше (П1-18 см, П2 – 8 см).

Суточная вытяжка коры (130 см высотой) всех деревьев имеет кислую реакцию (рН = 4-5). Это объясняется присутствием в коре органических кислот. В комлевой части (20 см высотой) средние значения рН вытяжки коры ближе к нейтральному (рН = 6), что связано с вымыванием компонентов коры талыми водами и дождевыми потоками. На высоте 130 см талломов лишайников больше, чем на высоте 20 см.

Из диаграммы ОЖС видно, что на П2, в целом состояние деревьев хуже, чем на П1 (20% деревьев 3 класса - П2, 0% - П1). При этом количество здоровых деревьев на П1 больше (80% 0-1 классов против 50%). П2 характеризуется, тем что расположена близко к жилой застройке, к дороге (30 м), наличием сухостоя, троп, следов рубки. Природное сообщество на П2 нарушено незначительно. Нельзя утверждать, что бриория в данных условиях является строгим индикатором нарушения лесного сообщества. Количество и размеры талломов позволяют установить, что состояние популяции этого вида в незначительно нарушенном сообществе хуже, чем в естественном [8, с. 88].

Глава III. Заключение

На заложенных площадках обнаружили три вида рода Бриория.

В ходе полевых исследований были получены следующие результаты: основным форофитом бриории является сосна; в комлевой части средние значения рН вытяжки коры больше, чем на высоте 130см, лишайников в этой части меньше; на П1 общее количество талломов Бриории Фремонта и буроватой больше, чем на П2, что может быть связано с освещенностью и разным возрастом сосен; количество талломов увеличивается на деревьях возрастом 15 – 75 лет, затем количество снижается; возраст деревьев на площадках составляет от 15 до 150 лет; виды рода Бриория произрастают на ветвях и стволе больше с северной стороны; общее проективное покрытие Бриории буроватой на стволах больше, чем у основания деревьев; состояние сосны лучше на П1 и количество талломов там больше, что говорит о лучших условиях для произрастания лишайников.

Состояние популяций Бриории Фремонта на П1 и П2 можно охарактеризовать как нормальное. Вид на этой территории не является редким. Оформили гербарий лишайников рода Бриория.

Таким образом, гипотеза не подтвердилась. Мы не можем утверждать, что с увеличением антропогенной нагрузки на сосновые леса в Раякоски число талломов лишайников рода Бриория снижается, так как нарушения в природном сообществе П2 незначительны.

Практическая значимость: результаты исследования пополнят знания людей о природе нашего края; их можно использовать на уроках и занятиях экологического кружка; полученные данные можно предложить работникам заповедника «Пасвик» для работы в экологических лагерях и экскурсий в поселке Раякоски.

Список литературы и источников

1.Боголюбов А. С., Кравченко М. В. Оценка состояния воздуха методом лихеноиндикации. М.: Экосистема, 2001. - с. 14

2.Боголюбов А.С., Буйволов Ю.А. Кравченко М.В. Оценка жизненного состояния леса по сосне). М.: Экосистема,1999. - с. 12

3.Боголюбов А.С. Простейшие методы статистической обработки результатов экологических исследований. М.: Экосистема, 1198. - с. 9

4.Жизнь растений. Том 3. Водоросли. Лишайники. М: Просвещение, 1977.- с. 544

5.Голубкова Н.С. (ред. сост.) - Определитель лишайников России. Выпуск 6. Алекториевые, пармелиевые, Стереокаулоновые". М.: Наука, 1996. - с. 191

6.Иржигитова Д.М., Корчиков Е. С. Некоторые химические особенности коры деревьев как субстрата для развития лишайников (на примере Красносамарского лесного массива)//Самара: Вестник Сам Гу Естественнонаучная серия, № 5. 2011. - с. 144 -151

7.Красная книга Мурманской области.- Мурманское книжное изд., 2003.- с. 393;

8.Фенько А. А., Тарасова В. Н. Распространение и состояние охраняемого лишайника Бриория Надворника (Bryorianadvornikiana (Gyeln.) Brodo Et D. Hawksw.) в лесных сообществах Петрозаводского городского округа //Петрозаводск: Труды Карельского научного центра РАН № 4, 2016. - с. 83 – 91

9.http://pasvik51.ru/ (9.10.2017)

10.https://studfiles.net/preview/6059060/page:2/ (9.10.2017)

11.http://www.rus-nature.ru/03lich/i02.htm (9.10.2017)

12.http://lapland-nature.info/ru/32.html (9.10.2017)

13.http://www.turizmvnn.ru/flora_fauna/view/369/ (9.10.2017)

Приложение 1. Параметры деревьев и лишайника Бриории буроватой на площадках (на стволе)

Приложение 2. Характеристика модельных деревьев (сосна) и результаты измерения на площадках

Приложение 3. Бланк описания местообитания эпифитных лишайников

Приложение 4. Параметры деревьев и лишайника Бриории Фремонта на площадках

Рис. 2. Рис.3.

Рис. 2 Количество талломов Бриории Фремонта на ветвях сосны Площадки 1. X- возраст деревьев (лет). Y- количество талломов (штук)

Рис. 3 Количество талломов Бриории Фремонта на ветвях сосны Площадки 2. X- возраст деревьев (лет). Y- количество талломов (штук)

Приложение 5. Размещение лишайника в зависимости от экспозиции дерева (количество талломов) на ветвях; на стволах единичные талломы