VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Лишайники- чудеса природы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Берлизова Е.Ю. 1

---

1МАОУ СОШ 3 УИОП г.Усинск

Берлизова  Т.М. 1

---

1МАОУ СОШ 3 УИОП г.Усинск

Работа в формате PDF

26.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Я хoрошo знаю свoю рoдoсловную. Все мoи родственники были связаны с землей, так как почти все жили в сельской местности. Женщины в мoей семье хoрoшo знали свoйства растений и умели их испoльзовать. Нет ни одного растения, которого бы они не знали. И я, как и мои родственники, хочу узнать многое о растениях. Пoэтому и выбoр моей темы был такой. И чтoбы удивить их, я решила выбрать для изучения самые незаметные - лишайники, которые являются украшением наших северных лесов и тундры.

Я заинтересoвалась этими организмами и решила узнать, какие лишайники произрастают на территории нашего города, их значение в природе, собрать коллекцию .

Объект исследования: флoра лишайников гoрода Усинска

Предмет исследования: влияние городской среды на флору лишайников

Гипотеза: лишайники - живые организмы, которые использует человек в

различных сферах жизни.

Цель проекта: Собрать коллекцию лишайников нашего города и выяснить

причины различия во флоре в разных частях.

Для достижения цели я поставила перед собой следующие задачи:

Пoзнакомиться с осoбенностями стрoения и жизни лишайников с пoмощью книг и Интернета

Выяснить, какое значение имеют лишайники в природе и жизни человека с помощью книг и Интернета

Провести опыты по изучению свойств лишайников, доказывающие важное значение этих организмов для человека

Сфoрмулировать вывoд о тoм, действительнo лишайники приносят пользу человеку.

Сoбрать кoллекцию лишайников гoрoда Усинска.

Методы:

сoциoлoгический опрос

анализ литературы

сравнительный и сoпoставительный анализ

изучение видового разнoобразия методoм наблюдения, прoводимого с учетом различных показателей и признаков (присутствие-отсутствие видов, покрытие, размеры слоевища, жизненность). 

Новизна работы заключается в том, что в нашей школе и городе исследованием по лишайникам никто не занимался, несмотря на то, что немало интересного и полезного можно узнать, изучая эти организмы.

Практическая значимость заключается в том, что данное исследование может быть применено на уроках биологии и при изучении географии республики Коми. Мне кажется, что всем будет интересно узнать кто такие лишайники и их значении в природе.

Основная часть

Удивительные лишайники

Удивительные создания природы встречаются в лесу! Причем удивительные не только своими биологическими особенностями. Очень часто, гуляя по лесу, я обращала внимание на деревья, стволы которых покрыты разного вида «растениями». Серыми, оранжевыми, коричневыми образованиями на березах, осинах, соснах, на камнях можно полюбоваться. Природа - лучший дизайнер. Поразительно, как ничтожно мало мы о них знаем, хотя видим очень часто. Это всем известные лишайники. Известные? А что нам о них известно? Только то, что они есть… Даже названия знаем далеко не у всех.

В Республике Коми выявлено около 1000 видов лишайников. До последнего времени охране лишайников уделялось необоснованно мало внимания. Причины кроются в слабой изученности региональных лихенобиот, и, как следствие, неполноте знаний о степени редкости и уязвимости некоторых видов, недостатке сведений об их экологической приуроченности. Главным условием охраны лишайников является сохранение естественных местообитаний. В Республике Коми это, прежде всего, леса. Поэтому большую часть списка лишайников, включенных в Красную книгу Республики Коми, составляют виды, обитающие в различных типах таежных лесов. В настоящее время изучение флористического богатства отдельных регионов и выявление редких и стоящих перед угрозой исчезновения видов становятся все более актуальными в связи с проблемой сохранения биологического разнообразия в глобальном масштабе.

Республика Коми является одной из слабо обследованных в лихенологическом отношении территорий России.  На территории республики встречается ряд редких видов, стоящих перед угрозой вымирания во многих странах Северной Европы вследствие интенсивной вырубки коренных бореальных лесов. Три из них занесены в "Красную Книгу РСФСР" (1988), 79 - в "Красную книгу Республики Коми" (1998).

Лишайники являются неотъемлемым компонентом большинства растительных сообществ, значительную роль они играют и в сложении таежных лесов республики. Однако в связи с возросшим в последние десятилетия уровнем лесоэксплуатации и разработки месторождений полезных ископаемых разрушаются естественные местообитания лишайников. Как наиболее чувствительные индикаторы загрязнения воздушной среды они исчезают вблизи крупных городов и промышленных узлов. Поэтому изучение лихенофлоры приобретает особое значение в связи с решением проблемы охраны растительного мира ( Приложение 1).

Этот странный симбиоз

С давних времен по свету ходит легенда о чудовище с лицом человека, телом льва и крыльями птицы - сфинксе. Это мифологическое существо всегда интриговало человека. Биологу на первый взгляд, такой вопрос должен показаться просто абсурдом. И потому понятно было изумление ботаников, когда такое загадочное существо, подобно сфинксу, нашлось в природе.

Лишайники - растения-сфинксы, состоящие всегда из двух компонентов - водорослей и грибов. Много неизвестного, непонятного в жизни лишайников, в их строении, физиологии, размножении. И прежде всего потому, что наблюдать их непросто. Уж очень медленно растут! Одни увеличиваются в год на доли миллиметра, другие - на 2 - 3 миллиметра (это самые быстрорастущие!). А развести лишайник в лабораторных условиях (то есть взять грибной компонент и добавить нужную водоросль) еще никому не удалось. Интереснейшая особенность лишайников - их способность переносить крайне неблагоприятные условия для жизни.

Лишайники способны выдерживать многомесячную засуху, высыхать при этом практически полностью - и оживать после первого дождя. Легко переносят сильнейшие морозы. Неплохо чувствуют себя на бесплодных почвах, заселяют валуны и скалы.

Что же заставило два разных организма объединиться? И в чем их выигрыш?

Симбиоз - это взаимовыгодное сосуществование двух организмов, что позволяет им выживать в таких условиях, в которых другие не смогли бы выжить. Произошли лишайники в результате перехода некоторых представителей различных групп грибов от гетеротрофного способа питания к использованию продуктов ассимиляции автотрофной водоросли.

В итоге, питание лишайников осуществляется обоими симбионтами. Кроме того, гриб защищает водоросль от высыхания, от перепадов температур, от всяких механических воздействий. Вот такая интересная взаимосвязь и взаимовыручка в природе! Ученым, который в 1867 г. доказал, что лишайники являются комплексными симбиотическими организмами, состоящими всегда из двух компонентов, был швейцарско-немецкий ботаник Симон Швенденер.

Лишайники подразделяют на накипные, листоватые и кустистые (Приложение 2).

Накипные лишайники имеют вид корочки на поверхности субстрата. Часто это лишь своеобразный «налет» на камнях, стенах домов. Иногда же корочка эта становится довольно толстой. Накипные лишайники прирастают к субстрату всей поверхностью слоевища, и часто настолько прочно, что их невозможно отодрать. Накипной лишайник всегда округлой формы, так как разрастается от центра во все стороны (радиально).

В процессе эволюции появились сначала именно накипные лишайники.

А уже от них происходят листоватые лишайники. Края слоевища листоватых лишайников отрываются от поверхности, на которой он растет, и поднимаются вверх. Причем они у большинства листоватых лишайников рассечены на более или менее крупные пластинки, лопасти. Конечно, такая форма имеет больше преимуществ - можно и участки с водорослями подставить солнечному свету, и газообмен с атмосферой улучшить.

От листоватых происходят кустистые лишайники. Их слоевище наиболее рассечено, и чаще всего представляет собой сложный многоэтажный кустик, поднимающийся над землей, как у лишайников рода кладония, либо спускающийся с веток деревьев, как у лишайника уснеи.

А процессы размножения лишайников вообще очень сложны. Существует два способа размножения лишайников - половое и вегетативное. Половое размножение состоит в образовании у лишайников плодовых тел и созревании в них микроскопических спор. Плодовые тела большинства лишайников имеют форму спор процесс крайне медленный и занимает несколько лет (от 4 до 10!). Созревшие споры разносятся ветром, часть из них может прорасти.

Вегетативное размножение лишайников - самый надежный способ. При этом отделяется часть слоевища лишайника и, переместившись на другое место, начинает новую жизнь. Они образуют под наружным слоем специальные тельца, состоящие из коротких гиф и клеток водорослей. Когда эти клубочки окончательно сформировались, они выбрасываются наружу и разносятся ветром.

Лишайники – индикаторы чистоты воздуха

Лишайники растут в очень неблагоприятных для жизни условиях, но переносить загрязнение воздуха большинство лишайников оказались неспособны!

Лишайники на деревьях свидетельствуют именно о здоровье леса! Это своеобразные датчики, индикаторы чистоты воздуха. Если их много, экологическая обстановка нормальная, и растениям здесь хорошо. А вот если из леса лишайники исчезли - значит и лесу грозит беда, и сюда добралось влияние «царя природы». В загрязненном отходами человеческой деятельности воздухе лишайники не растут!

Лишайники по-разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения и погибают; другие, наоборот, живут только в городах и прочих населенных пунктах, хорошо приспособившись к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление экологии - лихеноиндикация (Приложение 3)

Гуляя в лесу, внимательный человек непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев. Они живые и нередко покрывают более половины поверхности ствола. Если пройти через городскую зеленую зону, то едва ли удастся обнаружить лишайники, разве только маленькие пятнышки хилых фрагментов слоевищ в трещинах коры.

Высокая чувствительность лишайников связана с содержанием в атмосферном воздухе оксида серы (IV)-сернистого газа, именно к этому загрязнению чувствительны лишайники. Поступая в тело лишайника диоксид серы нарушает процессы обмена веществ и превращение энергии, тормозит рост лишайника.

При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними - листоватые. Накипные лишайники наиболее устойчивы к атмосферному загрязнению. Учёные научились определять состояние воздуха в городах и их окрестностях по лишайникам. В тех местах, где растут, например, ксантории, загрязнённость средняя. А если на деревьях встречаются пармелия и уснея, воздух чистый. Там, где загрязнение велико, лишайники не растут, а их место занимают зеленые водоросли.

Роль лишайников в природе и жизни человека

И эта сторона жизни лишайников тоже остается кладезем для исследователей! Известно, конечно, что они являются пищей для многих беспозвоночных, а также некоторых позвоночных животных. На просторах тундры можно найти особую разновидность лишайника, которая называется «ягель» или « олений мох», именно это растение считается основным провиантом для местных оленей. К примеру, в рационе северного оленя кустистые лишайники кладония составляют очень весомую долю. А зимой северные олени ею в основном и питаются.В ягеле содержится природный антибиотик, который препятствует росту гнилостных бактерий. Это свойство оленьего мха используется в народной медицине.

На севере некоторых стран Европы, Азии и Америки местное население употребляет некоторые виды лишайников в пищу, примешивая их к муке и к некоторым другим пищевым продуктам. В пищу лишайники использует не только население северных народов, но и жители более юных регионов. В Японии также существует несколько видов съедобных лишайников, которые используют в пищу, например, довольно редко встречающийся лишайник умбеликария съедобная из которого готовят деликатесное блюдо - «иватаке». (Приложение 4).

В некоторых лишайниках содержатся ярко окрашенные, желтые или красные вещества, которые с успехом используются жителями Севера для окраски шерстяной или хлопчатобумажной пряжи. Красящими веществами в этих лишайниках являются эритрин и леконоровая кислота. При покраске ткани помещались вместе с лишайниками в большие чаны, заливались водой и кипятились на огне несколько часов. Окраска шерсти получалась очень прочная и не выцветала. Кроме того, лишайниковая краска придавала шерсти приятный запах и отпугивала моль.

Мне стало интересно, в какие цвета могут окрасить шерстяные нити лишайники, растущие в окрестностях Усинска. Чтобы это выяснить, я собрала в лесу несколько самых распространенных видов лишайников - алекторию перепутанную, кладонию приальпийскую и гипогимнию вздутую. Затем нашла информацию о том, что красить шерсть с помощью лишайников можно несколькими способами:

1.Кипячение лишайника и ниток в воде в течение нескольких часов;

2.Настаивание лишайника и ниток в горячей воде в течение суток;

3.Настаивание лишайника и ниток в горячем растворе соды в течение суток;

4.Настаивание лишайника и ниток в горячем растворе уксусной кислоты в течение суток

Каждый из этих лишайников я поместила в стеклянные емкости с обычной водой, с раствором соды (четвертая часть чайной ложки на 30 мл воды); с раствором уксусной кислоты (9%)¸ затем опустили в емкости белые шерстяные нитки и поставили все это на горячую плиту. Через сутки оценила результат. Самое яркое окрашивание в водном растворе дали кладония приальпийская и гипогимния вздутая. В растворе соды - самое яркое окрашивание - алектория перепутанная, а в растворе уксусной кислоты (9%) - алектория перепутанная и гипогимния вздутая. (Приложение 5)

Одно из важных значений лишайники имеют в парфюмерной промышленности, где из них получают резиноиды - вещества, являющиеся фиксаторами запахов для духов, а также самостоятельным ароматическим началом. Экстракт (резиноид) использовали вдухах и одеколонах, таких, как «Янтарь», «Папоротник», «Клевер», «Лавандовая вода», «Кармен», «Бахчисарайский фонтан», «Красная Москва». Особенно большой процент резиноида содержится в одеколоне «Шипр». Кроме того, лишайники используются для получения лакмуса, например, цетрария исландская (Приложение 6).

Поселяясь в крайне неблагоприятных для жизни условиях, лишайники участвуют в образовании здесь природных комплексов. Отмирая, они дают начало почве, на которой уже смогут жить отдельные растения. Но вот о воздействии лишайников на субстрат, на котором они растут, известно до сих пор мало. Дерево, камень, почва, на которых поселяются лишайники - это просто место их прикрепления? Или какие-то питательные вещества они все же извлекают? Неизвестно! Зато заметили, что поросшие лишайниками деревья меньше повреждаются паразитическими грибами. Видимо, лишайники их подавляют. Как? Неизвестно! (Приложение 7)

Сколько же еще неизвестного, непонятного, таинственного таят в себе «известные» лишайники!

Самые распространенные лишайники нашего леса это:

Лишайник уснея

Уснеи (бородатая, длиннейшая, нитчатая, жесткая и пр.) - одни из самых полезных лишайников нашего леса. Причина этого - прежде всего, высокое содержание в них своеобразного лишайникового вещества, усниновой кислоты. Вещество это обладает свойствами сильного природного антибиотика, оказывает также антивирусное действие. Препараты на ее основе, в частности, бинан, применяются в медицине. Но используются только для наружного употребления, для лечения различных кожных заболеваний. Был разработан еще один препарат - на основе уснината натрия и пихтового бальзама. Он мог бы найти применение в хирургии - для заживления ран, в гинекологической практике (это то, что известно по результатам испытаний). Но … не используется.

Несомненно, применение «лесных бород» в лечебных целях насчитывает уже много веков. Издавна были замечены антисептические и антимикробные свойства лишайника. Им лечили и лечат гнойные раны, нарывы, фурункулы. Хорошо помогает уснея при бронхо-легочных заболеваниях (бронхиты, астма, туберкулез). Препараты из уснеи прекрасно лечат и заболевания желудочно-кишечного тракта - гастриты, язвы, колиты. Способствует употребление уснеи и укреплению иммунитета. Есть сведения об использовании ее при лечении заболеваний щитовидной железы (присутствует в сборах). Применяют обычно настои лишайника (Приложение 8).

Один из рецептов таков.

Чайную ложку толченого сухого лишайника заливают стаканом кипятка и настаивают в течение часа. Приготовленный раствор выпивают в течение дня по ⅓ стакана.Применяют при лечении бронхо- легочных заболеваний. Можно также залить столовую ложку уснеи кипящим молоком, настоять в течение 15 минут и выпить горячим.

Лишайник пармелия

Один из самых распространенных лишайников наших лесов - лишайник пармелия. Это листоватые, иногда кустистые лишайники, растущие на деревьях (эпифиты), на камнях (эпилиты) и на почве. Но все же самое распространенное в лесной зоне растение этого семейства - пармелия бороздчатая. Лишайник этот очень нетребователен к чистоте воздуха, и может встречаться даже в крупных городах (Приложение 9).

Лишайник кладония

Кладонии красивы. Пусть красота их своеобразна, порой несколько непривычна. Но присмотритесь - для этих кустиков присуща немалая грация, своеобразие форм. Да и расцветок тоже. Кладонии - лишайники кустистые, беловатого, пепельно-серого, зеленовато-серого цвета. Для жизни кладонии не важны ни качество почвы, ни особо благоприятные погодные условия. Как и любому лишайнику, почва служит кладониям лишь в качестве места прикрепления (субстрата). Именно поэтому кладонии заселяют бесплодные почвы сухих сосновых боров. Лишайники рода кладония известны также под названием «ягель».

Ведь именно лишайники, прежде всего кладония оленья, служат едва ли не основным кормом северных оленей. Эти лишайники животные добывают, раскапывая ногами снег. Долгой северной зимой лишайник кладония служит для них, по сути, единственной доступной пищей. Правда, к концу зимы на такой «диете» животные сильно худеют. Но и жить без лишайников северный олень не может! Видимо, причиной тому служит своеобразный химический состав лишайников. Ведь в их составе содержатся уникальные вещества, которые производятся только лишайниками. Это лишайниковые кислоты.

Кладония оленья съедобна не только для оленей. Для нас тоже. Правда, для этого лишайник нужно сначала переработать, удалить горечь кислот. А так что ж - по калорийности не уступит картошке! Плюс содержит многие важные витамины. (Приложение 10).

Заключение

Для подтверждения гипотезы и уточнения полученных выводов я провела практическое исследование. Время проведения эксперимента: сентябрь 2016- сентябрь 2018г.

В ходе работы я познакомилась с удивительными организмами - лишайниками. Я узнала, что лишайник - это сложный организм, состоящий из нитей гриба и одноклеточных водорослей, он может расти везде и иметь различную окраску и форму. Лишайники играют большую роль в природе, а также очень полезны для человека. Практическая значимость работы обусловлена возможностью использования полученных результатов на уроках биологии в процессе изучения симбиотических организмов, а также для решения экологических проблем города.

Изучение литературы по лихенологии доказало, что лишайники это растительные организмы, которые можно использовать в качестве индикаторов загрязнения воздуха. Это связано с особенностями их симбиотического строения. Проведенное исследование показало, что лихенофлора города Усинска насчитывает 10 родов лишайников ( Пельтигера Peltigera Pers; Кладония - Cladonia Web. , Род Стереокаулон - Stereocaulon; Гипогимния - Hypogymnia Nyl., Пармелия - Parmelia Ach.; Род Цетрария -Cetraria; Уснея - Usnea Wigg. emend. Ach; Род Эверния - Evernia; Ксантория- Xanthoria Th. Fr.; Род Алектория - Alectoria

В результате практического исследования я пришла к следующим выводам:

1. Чем сильнее загрязнен воздух на определенной территории, тем меньше на ней встречаются различные виды лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратах и тем ниже их жизнеспособность. Интересным фактом является тот, что листоватых и кустистых лишайников очень мало, особенно на улице Молодежной, Строителей и Пионерской вблизи проезжей части. В этой части города встречается только пармелия бороздчатая, ксантория настенная. Значит, интенсивность движения сказывается на численности лишайников.

2. С увеличением загрязнения резко уменьшаются размеры лишайников. В лесной зоне их слоевища крупных размеров, а в черте города, более мелкие.

3. На территории тропы здоровья города Усинска встречаются листовые, накипные и кустистые лишайники, причем их состояние отличное: они крупные. Воздух здесь чист.

4. При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними листоватые, и последними накипные.

Таким образом, разные стадии загрязненности атмосферного воздуха могут быть оценены по видовому составу лишайников, изменению проективного покрытия видов, по морфологическому состоянию лишайников. По результатам проведённых биоиндикационных исследований можно сделать вывод, о том, что состояние воздушной среды в лесной зоне гораздо лучше, чем в городе.

Я подтвердила свою гипотезу: лишайники действительно полезные для человека живые организмы, они - наши друзья. А еще я увидели, как они красивы! Без них наша северная природа была бы не такой прекрасной и привлекательной.

Очень радует, что в нашем северном лесу живут на деревьях лишайники. Есть маленькая надежда, что люди, живущие на прекрасной усинской земле, станут бережно относиться к природе, перестанут бесконтрольно вырубать лес, устраивать вдоль лесных дорог свалки...И это будет не только в Год Экологии и во время проведения различных экологических акций, а войдет в привычку у каждого жителя города. Лесу нужна реальная помощь... Живи, лес!

А чтобы мои одноклассники знали больше о лишайниках, я сделала наглядное пособие « Лишайники города Усинска». ( Приложение 11)

ЛИТЕРАТУРА

Алексеев С. В. Груздева Н. В., Муравьёв А. Г., Гущина Э. В. Практикум по экологии: Учебное пособие под ред. С. В.Алексеева - М.: АО МДС, 1996.

Андерсон Ф.К., Трешоу М. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение. Загрязнение воздуха и жизнь растений. -Л.: Наука, 1998.

Большой Энциклопедический Словарь. Биология. М.: БРЭ, 1998.

Бородина Е. А., Дзюба Л. В. Экскурсии по паркам и скверам как средство экологического воспитания: учебное пособие. Комсомольск - на - Амуре: изд-во Комсомольского - на - Амуре Госпед. ун-та, 2000.

Ван В. М., Бабкина С. В. Определитель древесных растений города Комсомольск - на - Амуре - изд-во Горкомприроде, 1997

Воротников В. П., Сидоренко М. В., Широков А. И. Метод фитоиндикации наземных экосистем Экологический мониторинг. Ч. 1 Методы биомониторинга. Н.Н., Изд. ННГУ, 1995.

Гарибова Л.В. и др. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. - М.-: Мысль, 1978.

Жизнь растений. Под ред. М. М. Голлербаха. Т. 3. М.: Просвещение, 1977.

Мэннинг У., Федер У. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. - Л.: Гидрометиздат, 1985

Петров В. В., Абрамова Л. И. Общая ботаника с основами геоботаники. М.: Высшая школа, 1994.

Развитие исследовательской деятельности учащихся: Методический сборник. - Сост. Обухов А. С., М.: Народное образование, 2001.

Чхобадзе А.Б. Лихеноиндикация состояния окружающей среды // Методы изучения состояния окружающей среды. Практикум по экологии. Ч.2 - Вологда: Русь, 1996.

Шапиро И.С. Растение-сфинкс. Лишайники и биомониторинг. - М.: Гидрометиздат, 1991.

Шкараба Е. М., Селиванов А. Е. Использование лишайников в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды: Учебное пособие. - Пермь. Изд. ПГПУ, 2001

Энциклопедический словарь юного биолога. Сост. М. Е. Аспиз - М.: Педагогика, 1986

Удивительные лишайники Приложение 1

Кладония приальпийская

Пармелия бороздчатая

Типы слоевищ Приложение 2

Листоватый Кустистый

Накипной Листоватый

Лихеноиндикация Приложение 3

ул. Молодежная

ул. Строителей

Японское блюдо - ИВАТАКЕ Приложение 4

Умбиликария съедобная

Результаты окрашивания шерстяных ниток Приложение 5

Кипячение лишайника

Растворы для окрашивания

Применение лишайников Приложение 6

Деревья, поросшие лишайниками Приложение 7

РодУснея — Usnea Wigg. emend. Ach. Приложение 8

Род Алектория - Alectoria

Род Пармелия — Parmelia Ach. Приложение 9

Род Кладония — Cladonia Web. Приложение 10

Кладония палочковая Кладония приальпийская

Наглядный материал Приложение 1131