Учебно-исследовательская работа № 4,11

Биоиндикация загрязнения воздуха: лихеноиндикация

Влияние загрязнение воздуха на состояние лишайника. Методика определения степени загрязнения воздуха по лишайникам. Критерии выбора района и деревьев для закладки пробных площадок. Правила закладки пробных площадок. Определение типы роста лишайников на пробных площадках (накипные, листоватые, кустистые). Определение процентной площади занимаемой лишайниками данных типов на пробных площадках. Расчёт показателя относительной чистоты воздуха района исследования. Оформление результатов.

Методические указания к проведениюУИР №4, 11

Цель: Познакомится с существующими подходами определения степени загрязнения воздуха по лишайникам, закрепить навыки определения типов роста лишайников на пробных площадках (накипные, листоватые, кустистые).

Получить навыки закладки пробных площадок для лихеноиндикации. Произвести расчёты чистоты воздуха района исследования по 4-м показателям.

Оборудование и материалы:

прозрачные палетки для измерения проективного покрытия лишайниками стволов деревьев (рамка, разделенная на квадраты размером 1 х 1 см, общий размер 10 х 10 см), измерительные ленты с миллиметровыми делениями, компас-буссоль, определитель лишайников, полевой дневник, фотоаппарат.

В данной работе приводятся основные правила организации лихеноиндикационных исследований и некоторые простейшие методики использования лишайников для оценки интегрального воздействия неблагоприятных факторов среды на экосистему. Основное внимание уделено методикам количественной оценки лихенофлоры в биологическом мониторинге на основе использования классов полеотолерантности и лихеноиндикационных индексов.

Введение

При изучении степени загрязнения окружающей среды промышленными объектами важна реакция биологических объектов на поллютанты (загрязняющие вещества). Система наблюдений за реакцией биологических объектов на воздействие поллютантов называется биологическим мониторингом.

Биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменений состояния экосистем и их элементов, вызываемых антропогенным воздействием. Одним из основных объектов глобального биологического мониторинга выбраны лишайники. Напомним, что лишайники представляют собой весьма своеобразную группу споровых растений, состоящих из двух компонентов - гриба и одноклеточной, реже нитчатой, водоросли, которые живут совместно как целостный организм. При этом функция основного размножения и питания за счет субстрата принадлежит грибу, а функция фотосинтеза - водоросли.

Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха. Объектом глобального мониторинга лишайники избраны потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедленна по сравнению с другими организмами.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев. Изучение этих видов в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев, тем ниже " жизненность" лишайников.

Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые и последними - накипные (корковые) формы лишайников. Состав флоры лишайников в различных частях городов (в центре, в индустриальных районах, в парках, в периферийных частях) оказался настолько различным, что исследователи стали использовать лишайники в качестве индикаторов загрязнения воздуха.

Одним из первых эту работу провел шведский ученый Р.Сернандер (1926). Он выделил в Стокгольме " лишайниковую пустыню" (центр города и фабричные районы с сильно загрязненным воздухом - лишайники здесь почти отсутствуют); зону " соревнования" (части города со средней загрязненностью воздуха - флора лишайников бедна, виды с пониженной жизненностью) и " нормальную зону" (периферийные части города, где встречаются многие виды лишайников). В последние десятилетия показано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуокись серы (SO₂). Экспериментально установлено, что это вещество в концентрации 0, 03 - 0, 1 мг/м³ (30-100 микрограмм/м³) начинает действовать на многие виды лишайников. В хлоропластах клеток водорослей появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла. Концентрация двуокиси серы в 0, 5 мг/м³ губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. Однако имеется группа полеотолерантных (выносливых по отношению к загрязнениям) видов, которые могут существовать в довольно загрязненном воздухе. Помимо двуокиси серы на лишайники губительно действуют и другие загрязнители - окислы азота (NO, NO₂), окись углерода (СО, СО₂), соединения фтора и другие. Кроме того, в городах сильно изменены и микроклиматические условия: города " суше" по сравнению с естественными ландшафтами (примерно на 5%), теплее на 1-3°, беднее светом.

Таким образом, лишайники являются интегральным индикатором состояния среды и косвенно отражают общую " благоприятность" комплекса абиотических факторов среды на биотические. Кроме того, большинство химических соединений, негативно влияющих на флору лишайников, входят в состав основных химических элементов и соединений, содержащихся в выбросах большинства промышленных производств, что позволяет использовать лишайники именно в качестве индикаторов антропогенной нагрузки.

Все это предопределило использование лишайников и лихеноиндикации в системе глобального мониторинга состояния окружающей среды.

При выполнении данного задания понадобятся: прозрачные палетки для учета лишайников, измерительные ленты с миллиметровыми делениями (1 метр) и компас.

Общий план организации исследования

Самостоятельная исследовательская работа начинается с выбора точек исследования – четырех-пяти площадок, желательно находящихся на одной линии по мере удаления от потенциального источника загрязнения в вашей местности – населенного пункта, промышленного предприятия или автомагистрали. Желательно располагать площадки по линии преобладающих ветров – в ту сторону, куда ветер сносит потенциальные загрязняющие вещества. Дистанция между площадками зависит от мощности источника загрязнения. Если это большой населенный пункт с промышленными предприятиями и многочисленным автотранспортом, то расстояния между площадками могут быть в пределах 1 км (дальняя площадка будет удалена от города на 5 км). Если это, например, небольшая котельная, работающая на угле, то расстояния между площадками могут быть в пределах 400-800 метров. Если это автотрасса – то 20-100 метров (в зависимости от интенсивности потока автотранспорта).

Для выполнения полевой работы студенты разбиваются на бригады по 2-3 человека, каждой из которых дают задание обследовать одну из выбранных на местности площадок. Проведя полевые измерения, бригады возвращаются на базу и под руководством преподавателя начинают обработку собранного материала, обобщая результаты в одну исследовательскую работу (статью или доклад).

Коротко о существующих методах лихеноиндикации

Методы лихеноиндикации подразделяются на две большие группы - активную лихеноиндикацию и пассивную лихеноиндикацию. Под активной лихеноиндикацией понимают так называемые трансплантационные методы. На них мы остановимся очень кратко, так как речь в дальнейшем пойдет о пассивной лихеноиндикации. Трансплантационные методы заключаются в том, что лишайники из незагрязненных районов трансплантируются (пересаживаются) в изучаемый район или же участки коры деревьев, покрытые лишайниками, срезаются и перемещаются на столбы или другие сооружения, расположенные в загрязненных районах. Их реакция исследуется путем периодического измерения или фотографирования.

Другой (чисто экспериментальный) подход включает перенос и исследование лишайников в лаборатории, где на них воздействуют различными концентрациями загрязняющих веществ. Одним из первых симптомов поражения лишайников является уменьшение толщины таллома, а также хлороз из-за разрушения хлоропластов. Репродуктивные структуры лишайников изменяются или прекращают развитие. По скорости отмирания лишайников можно судить о мощности загрязнения. Для трансплантации часто используют лишайники, растущие на засохших ветвях деревьев. При этом ветка из чистого района переносится в исследуемый район и помещается, сохраняя пространственную ориентацию, в условия, максимально близкие по увлажнению и освещенности.

Основным методом пассивной лихеноиндикации является наблюдение за изменениями относительной численности лишайников. Для этого проводят измерения проективного покрытия лишайников на постоянных или переменных пробных площадках и получают средние значения проективного покрытия для исследуемой территории. На других аналогичных площадках или на тех же площадках через определенный промежуток времени также проводят измерения проективного покрытия. По изменению как общего проективного покрытия, так и отдельных видов можно, используя шкалы чувствительности лишайников и специальные индексы, судить об увеличении или уменьшении загрязнения в пространстве или во времени. Пробные площадки могут быть как постоянными и использоваться в течение ряда лет, так и переменными, т.е. " одноразовыми".

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒