VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение уровня загрязнения воздушной среды г. Никольска лихеноиндикационным методом

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Синюкова Е.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №4 г. Никольска Пензенской области

Чернова Н.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №4 г. Никольска Пензенской области

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. Среди разнообразных актуальных вопросов по изучению состояния окружающей среды особое место занимает ее оценка методом биоиндикации (оценка состояния среды с помощью живых объектов). Именно живые организмы несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания. Реакция живого организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл.

Цель работы: определение уровня загрязнения воздушной среды г. Никольска биоиндикационными методами, изучение и описание флоры лишайников в окрестностях школы №4 г. Никольска, а также сравнение многообразия лишайников на территории лесного массива, прилегающего к школе с другими территориями Никольского района (смешанный лес возле Никольского маслозавода и территория автомобильных дорог).

Задачи:

Изучить и проанализировать литературу по данной теме.

Выявить наличие лишайников различных видов в районах г. Никольска

Провести исследование и описание лишайников на территории лесного массива, прилегающего к школе с другими территориями Никольского района (смешанный лес возле Никольского маслозавода и территория автомобильных дорог)

1

Составить список лишайников окрестностей.

Выявить пораженность заболеваниями стволов деревьев, на которых произрастают лишайники.

Определить качество чистоты воздуха методом лихеноиндикации.

Предмет исследования: распространенность лишайников

Место проведения исследования: смешанный лес в районе МБОУ СОШ №4 Никольского района, смешанный лес, прилегающий к Никольскому маслозаводу и район автомобильных дорог.

Новизна исследования: в нашей школе изучением распространенности лишайников в прилегающих территориях школы никто не занимался.

Актуальность исследования: на земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Наиболее острую экологическую проблему в индустриализованных городах представляет загрязнение воздуха, поскольку регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферу. В связи с этим определение степени загрязнённости воздуха своего населённого пункта является важной и актуальной в современном мире задачей как для общества в целом, так и для отдельного гражданина.

Объект исследования и его общая характеристика

Объект нашего исследования- лишайники. Лишайник является сложным организмом, образующимся в результате симбиоза гриба и водоросли. Основную массу у слоевища лишайника составляет гриб, который своими гифами плотно переплетает клетки водоросли. Составные компоненты лишайника — гриб и водоросль — дополняют друг друга. Водоросли — автотрофные растения,

2

содержащие хлорофилл и, следовательно, способные создавать органические вещества и снабжать ими гриб. Гриб же не способен фотосинтезировать, но обладает способностью добывать воду и минеральные вещества и снабжать ими водоросль.

Существуют следующие жизненные формы лишайников:

Листоватые лишайники.

Таллом листоватых лишайников представляет собой различной формы листочки, прикрепленные к субстрату, на которых они растут. Не имея корней, лишайники довольно прочно прикрепляются к субстрату особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома. В основном талломы листоватых лишайников прикрепляются к субстрату особыми выростами нижней поверхности: ризинами, ризоидами, гомфом, хотя иногда такие выросты отсутствуют и тогда лишайники прикрепляются к субстрату всей нижней поверхностью, как например, виды рода Гипогимния. Некоторые виды не прикрепляются к субстрату совсем и образуют свободноживущие формы, как например, Пармелия блуждающая (Parmeliavagans).

2. Кустистые лишайники.

Таллом кустистых лишайников представляет из себя кустики различной формы: прямостоячие, торчащие или повисающие.

3. Накипные лишайники.

Таллом накипных лишайников образует корочку на поверхности субстрата. Накипные лишайники очень плотно прикрепляются к субстрату, настолько, что их

3

невозможно оторвать без повреждения таллома.

Значение лишайников в природе достаточно велико, поскольку они способны расти даже там, где не могут жить растения. Первыми заселяя безжизненные субстраты, они участвуют в процессах почвообразования, что делает возможным дальнейшее поселение растений. Лишайники поглощают минеральные вещества из каменистого субстрата, включая их тем самым в биологический круговорот. Талломы лишайников создают условия для формирования сообществ различных организмов (среди них находят себе убежища различные беспозвоночные).

Взаимоотношения лишайников с деревьями, на которых они нередко селятся, еще до конца не выяснены. Известно, что лишайники существенно не влияют на жизнь дерева, хотя их чрезмерное количество может затруднять газообмен через кору. С другой стороны, замечено, что деревья, покрытые ими, меньше поражаются различными заболеваниями, так как лишайники выделяют антибиотические вещества. Обнаружено также, что многие виды лишайников предпочитают селиться лишь на коре определенных видов древесных пород – это свидетельствует о более тесных и сложных взаимоотношениях дерева и лишайника.

Способы исследования уровня загрязнения воздуха

Существуют различные способы исследования уровня загрязнения воздуха. Есть инструментальные методы определения содержания в воздухе вредных примесей, которые используются государственными природоохранными организациями в целях мониторинга воздушной среды города. Наиболее доступная методика оценки степени загрязнения воздуха – лихеноиндикация. То есть использование лишайников в качестве

4

индикаторов состояния воздуха. Лишайники очень хорошо реагируют на загрязнение окружающей среды и поэтому используются для выявления уровня загрязненности по видовому распространению, по степени возобновления клеток, по проявлению характерных для каждого вида внешних признаков. Лишайники являются наилучшими индикаторами состояния окружающей, так как они распространены по всему земному шару и их реакция на внешние воздействия очень сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.

Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников

Лишайники – широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды. Большое количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. При повышении концентрации соединений металлов в воздухе резко возрастает их содержание в слоевищах лишайников, причем в накоплении металлов они далеко опережают сосудистые растения.

Лишайники используются для наблюдения за распространением в атмосфере более 30 элементов: лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция, алюминия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, свинца, ртути, урана и др.

Многочисленные исследования в районах промышленных объектов, на заводских и прилегающих к ним территориям показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определенных видов лишайников. Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не

5

могут выделять в среду поглощенные токсические вещества.

Изучение лишайниковой флоры в населенных пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.

Изучив литературу по экологии и распространенности лишайников, было выяснено, что из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники, т.е. лишайники, обитающие на коре деревьев. Ксантория настенная является наиболее устойчивым к загрязняющим веществам видом эпифитных лишайников.

При повышении уровня загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые и последними – накипные лишайники.

Вдали от источников загрязнения многие лишайники ярко окрашены. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела, обильно покрываются соредиями. Дальнейшее загрязнение атмосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются и растения погибают. Вблизи «лишайниковой пустыни» у листоватых лишайников по краям лопастей появляются каемки беловатого налета. В промышленных зонах слоевища имеют более плотную структуру плодовых тел. Вместо округлой слоевище приобретает форму полумесяца, т.к. центральные части отмирают и уже не восстанавливаются.

Все вышеперечисленные особенности лишайников определяют актуальность и практическую значимость нашего исследования. Мы решили проверить это,

6

исследовав окрестности школы №4 Никольского района, а также некоторые

другие территории на наличие лишайников.

Методика определения степени загрязнения воздуха по лишайникам

В нашем исследовании в качестве субстрата мы использовали различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной территории мы описывали лишайники, которые растут на деревьях. Отмечали, какие виды лишайников встретились на площадке, указывали особенности слоевища.

Проводили обследование по наличию лишайников на данной территории, выявили видовой состав, определили степень покрытия в процентах и оценивали частоту встречаемости в баллах. Оценка встречаемости и покрытия давалась по 5-балльной шкале.

Таким образом, для каждой площадки описания были выставлены баллы встречаемости и покрытия.

Результаты исследований

На основе собранной информации и по результатам исследований были составлены таблицы, отмечены морфологические особенности слоевищ лишайников и виды деревьев, на которых они произрастают.

Оценки частоты встречаемости и степени покрытия по 5-балльной шкале

Смешанный лес в районе МБОУ СОШ №4: 3 балла

Смешанный лес около Никольского маслозавода: 1 балл

Территории у автомобильных дорог: 2 балла

7

Изменения видового состава

9

На территории смешанного леса в районе МБОУ СОШ №4 были определены на обследуемых стволах следующие виды: Ксантория настенная (Xanthoria parietina) (Приложение стр. 18), Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcfta) (Приложение стр. 19), виды Кладонии: Кладония рогатая(Cladonia ceraspora) и Кладония бахромчатая (Cladonia fimbriata) (Приложение стр. 20).

Все обнаруженные лишайники имели целостный внешний вид и характерный для каждого цвет, что говорит о благополучном экологическом состоянии данного района.

На территории смешанного леса около Никольского маслозавода выявлены следующие виды лишайников: Пармелия бороздчатая, представители семейства Кладониевые, Ксантория настенная. По экологическому состоянию степень загрязнённости воздуха низкая, о чём свидетельствует видовое разнообразие лишайников.

В районе автомобильной дороги с невысокой оживлённостью движения обнаружен лишайник Ксантория настенная. Следовательно, сравнивая экологическое состояние одного из вышеперечисленных районов и данной территории, можно прийти к выводу, что выбрасываемые в воздух автомобилями вещества негативно сказываются на состоянии воздуха и окружающей среды. Но в данном случае содержание подобных веществ допустимо.

Заключение

Таким образом, лихеноиндикация – один из важнейших и доступных методов экологического мониторинга. Изучение эпифитных лишайников в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше на его

10

территории встречаемость и видовое разнообразие лишайников, ниже их жизнеспособность.

В ходе нашего исследования:

мы определили степень загрязненности воздуха по встречаемости лишайников.

Оценили чистоту воздуха на различных территориях и сравнили между собой.

Было доказано, что видовое разнообразие и обилие лишайников находится в прямой зависимости от загрязнённости воздуха

Выяснили, что экологическое состояние на рассмотренных территориях можно считать удовлетворительным.

Было выявлено, что лишайники ярко окрашены.

В ходе работы установлено, что деревья, покрытые лишайниками, меньше поражаются различными заболеваниями.

11

Список литературы

Бязров Л.Г. Лишайники - индикаторы радиоактивного загрязнения.

Тарасова, В.Н. Лишайники: физиология, экология, лихеноиндикация

Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге

Боголюбов А.С., Пчелкин А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды

12

Приложение

Ксантория настенная.

Слоевище довольно тонкое, розетковидное или неопределенной формы, в центре тесно прижатое к субстрату, рассеченное на хорошо выраженные лопасти. Верхняя поверхность слоевища желтая до оранжево-желтой (сероватая в затененных условиях). Нижняя поверхность беловатая. Апотеции обычно многочисленные, иногда полностью покрывающие центральную часть, с оранжево-желтым диском. Встречается на коре лиственных и хвойных деревьев, на обработанной древесине, на стенах, крышах, на известняковых и силикатных породах.

13

Пармелия бороздчатая

П армелия бороздчатая растёт на стволах и ветвях лиственных и хвойных деревьев, а также на обработанной древесине и каменистом субстрате, как правило, в хорошо освещённых местах. Этот вид может терпеть загрязнение воздуха и расти в городах.

Слоевище неправильно-розетковидное, 5—15 см диаметром. Сверху слоевище голубовато-серое или зеленовато-серое, сетчато-морщинистое, с соредиями; снизу чёрное, густо покрытое до концов лопастей чёрными, простыми или ветвящимися ризинами.

14

В иды Кладонии

Кладония рогатая

П ервичный таллом состоит из крупных разрозненных чешуек. Обладает палочковидными не разветвленными или слаборазветвленными подециями. Подеции до 8 см высотой и 1-1,5 мм толщиной, часто изогнутые, слабокустистые или простые, беловато-серые или серо-коричневые, покрытые чешуйками. Произрастает на земле и замшелых скалах.

Кладония бахромчатая

Первичный таллом из некрупных, сильно изрезанных чешуек Подеции имеют вид правильных простых сциф, серовато-зеленоватых, 1-3 см высотой. Апотеции темно- или светло-коричневые. Произрастает на замшелых пнях, поваленных стволах деревьев, реже на почве.

15