Обработка результатов полевых измерений

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 15Следующая ⇒

Как было сказано выше, биоиндикация опирается на закон экологической индивидуальности видов. Разные виды реагируют на определенные факторы внешней среды (в том числе и антропогенные) по-разному - каждый вид имеет индивидуальные экологические амплитуды, оптимальные, пессимальные и летальные условия среды. Основываясь на этом заключении, в 60-х годах были составлены общие представления о типологии (классификации) лишайников по их выносливости (полеотолерантности, чувствительности, сенсибильности - все эти термины являются синонимами и встречаются в литературе) по отношению к загрязнениям среды.

При оценке уровня загрязнения той или иной территории методами лихеноиндикации используется два подхода: качественный и количественный. В первом случае " степень загрязненности" территории определяется на основе тщательного изучения видового состава лишайников. Используя данные о наличии или отсутствии тех или иных видов на изучаемой территории и специальные таблицы классов полеотолерантности, составленные лихенологами (см. ниже), можно определить, к какой условной категории относится та или иная изученная территория.

Во втором случае для оценки степени загрязненности территории используются специальные лихеноиндикационные индексы, учитывающие как отношение встреченных видов лишайников к тому или иному классу полеотолерантности, так и данные количественных измерений их численности.

Использование классов полеотолерантности лишайников. В результате многолетних полевых и экспериментальных исследований была проведена работа по объединению видов лишайников в классы полеотолерантности, т.е. в группы, члены которых более или менее одинаково реагируют на определенные загрязняющие вещества и их концентрации в атмосферном воздухе. Наиболее пригодной для большей территории России является классификация Х.Х.Трасса (1985), составленная им на примере лишайниковых сообществ фитоценозов Прибалтики, Кавказа и Дальнего Востока (Табл.2).

Таблица 2. Классы полеотолерантности лишайников (по Х.Х. Трассу, 1985)

Типы местообитаний по степени влияния антропогенных факторов и встречаемость в них видов	Виды лишайников	Классы полеотолерантности
Естественные местообитания (ландшафты) без ощутимого антропогенного влияния	Lecanactis abietina, Lobaria scrobiculata, Menegzzia terebrata, Mycoblastus sanguinarius, виды родов Pannaria, Parmeliella, самые чувствительные виды рода Usnea	I
Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные местообитания (редко)	Bryoria chalybeiformis, Evernia divaricata, Cyalecta ulmi, Lecanora coilocarpa, Ochrolechia androgyna, Parmeliopsis aleurites, Ramalina calicaris	II
Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные местообитания (часто)	Bryoria fuscescens, Cetraria chlorophylla, Hypogymnia tubulosa, Lecidea tenebricosa, Opegrapha pulicaris, Pertusaria pertusa, Usnea subfloridana	III
Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно (редко) измененные местообитания	Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opegrapha diaphora, Parmelia subaurifera, Parmeliopsis ambigua, Pertusaria coccodes, Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendula	IV
Естественные, антропо-генно слабо- и умеренно измененные местообита-ния (с равной встречаемостью)	Caloplaca pyrace L.rugosa, L.subfuscata, L.subrugosa, Lecidea glomerulosa, Parmelia exasperata, P.olivacea, Physcia aipolia, Ramalina farinacea	V
Естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно (часто) измененные местообитания	Arthonia radiata, Caloplaca aurantiaca, Evernia prunastri, Hypogymnia physodes, Lecanora allophana, L.carpinea, L.chlarona, L.pallida, L.symmictera, Parmelia acetabulum, P.subargentifera, P.exasperatula, Pertusaria discoidea, Hypocenomyce scalaris, Ramalina fraxinea, Rinodina exigua, Usnea hirta	VI
Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно измененные местообитания	Caloplaca vitellina, Candelariella vitellina, C.xanthostigma, Lecanora varia, Parmelia conspurcata, P.sulcata, P.verruculifera, Pertusaria amara, Phaeophyscia nigricans, Phlyctis agelaea, Physcia ascendens, Ph.stellaris, Ph.tenella, Physconia pulverulacea, Xanthoria polycarpa	VII
Умеренно и сильно ан-тропогенно измененные местообитания (с равной встречаемостью)	Caloplaca cerina, Candelaria concolor, Phlyctis argena, Physconia grisea, Ph.enteroxantha, Ramalina pollinaria, Xanthoria candelaria	VIII
Сильно антропогенно измененные местообитания (часто)	Buellia punctata, Lecanora expallens, Phaeophyscia orbicularis, Xanthoria parietina	IX
Очень сильно антропо-генно измененные мес-тообитания (встреча-емость и жизненность видов низкие)	Lecanora conizaeoides, L.hageni, Lepraria incana, Scoliciosporum chlorococcum	X

Сравнение видового состава найденных в той или иной местности лишайников с данными этой таблицы поможет определить (весьма условно) уровень общей, интегральной, «нарушенности» местности, в том числе в результате загрязнения воздуха. Использование лихеноиндикационных индексов. Более точно и, главное, количественно, определить уровень нарушенности местообитания помогут так называемые лихеноиндикационные индексы, учитывающие, в основном, видовое разнообразие, т.е. видовое богатство (число видов) и численность разных видов лишайников.

На сегодняшний день существует несколько десятков лихеноиндикационных индексов, как тех, которые учитывают видовой состав лишайников, так и тех, при расчете которых нужно знать только видовое богатство (число видов). Для целей данного учебного задания приведем два наиболее простых индекса – по одному из этих двух типов.

Индекс полеотолерантности (IP) учитывает видовой состав лишайников (т.е. для его использования нужно определять виды) и вычисляется по формуле:

IP = Σ AiCi

_i=1 Cn

где n - количество видов на описанной пробной площадке, Аi - класс полеотолерантности i-того вида (от 1 до 10, см. правый столбец таблицы), Ci - проективное покрытие i- того вида в баллах, Cn - сумма значений покрытия всех видов (в баллах). Индекс полеотолерантности вычисляется для всех обследованных модельных деревьев на площадке в среднем. Общая обследованная площадь поверхности стволов при использовании палеток должна быть не менее 0, 7 м², а при использовании мерной ленты – не менее 20 метров длины окружностей.

Оценка проективного покрытия дается по 10-балльной шкале:

Балл 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Покрытие, % 1-3 3-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-80 80-100

Значения IP колеблются между 1 и 10. Чем больше значение IP, тем более загрязнен воздух в соответствующем местообитании. Нулевое значение IP может быть только в случае полного отсутствия лишайников.

Пример:

По результатам исследований проективного покрытия в пределах одной пробной площади на 20 модельных деревьях мерной лентой получены следующие данные:

Вид " 1-й" - среднее значение проективного покрытия - 15%, вид " 2-й" - 10 %, вид " 3-й" - 3%, вид " 4-й" - 1%. По таблице находим значения покрытия в баллах Сi: для вида " 1" - 4 балла, для вида " 2" - 3 балла, для вида " 3" - 2 балла и для вида " 4" - 1 балл. Сумма значений покрытия Сn: 4+3+2+1 = 10 баллов.

Предположим, что в таблице 2 " первый" вид имеет 6-й класс полеотолерантности, " 2-й" вид - 7-й, " 3-й" вид - 7-й и " 4-й" вид - 8-й класс.

Полученные значения подставляем в формулу и получаем:

IP = ((4х6)/10) + ((3х7)/10) + ((2х7)/10) + ((1х8)/10) = 6, 7

Теперь этот показатель можно сравнивать с аналогичными показателями, полученными для других пробных площадок.

IP	Концентрация SO2 (мг/м³)	Условная зона
1 – 2	Менее 0, 01	Нормальная
2 – 5	0, 01 - 0, 03	Малого загрязнения
5 – 7	0, 03 - 0, 08	Среднего загрязнения
7 – 10	0, 08 - 0, 10	Сильного загрязнения
	0, 10 - 0, 30	Критического загрязнения
	более 0, 3	Лишайниковая пустыня

Другим способом расчетов, не требующим знаний о видовом составе лишайников, является индекс чистоты атмосферы, IAQ (Index of Atmosphere Quality, IAQ):

IAQ = Σ Qi Ci

_i=1 10

где Qi - экологический индекс определенного i-того вида (или индекс ассоциированности), Сi – показатель обилия i-того вида, а n - количество видов.

Вначале IAQ рассчитывается для каждого модельного дерева в отдельности, затем находится среднее значение для всей площадки в целом.

Экологический индекс (индекс ассоциированности) Q характеризует количество видов, сопутствующих данному виду на всей пробной площадке, плюс сам описываемый вид. Фактически – это общее число видов, обнаруженных на данной площадке. Оценка проективного покрытия вида дается по такой же 10-балльной шкале, что и при расчете индекса полеотолерантности. Таким образом, чем больше проективное покрытие лишайников, и чем больше видов обитает на данном участке местности, тем выше показатель IAQ и, соответственно, тем чище воздух местообитания. Значения IAQ могут располагаться в диапазоне от 0 до бесконечности (теоретически). Такой расчет, повторим, производится вначале для каждого модельного дерева на площадке. Затем находится среднее значение IAQ для всей площадки в целом (значения IAQ для каждого дерева складываются и полученная сумма делится на число модельных деревьев).

Пример:

Предположим, что на дереве 1 встречены три разных вида с показателями покрытия 5, 15 и 25 %. А всего на площадке (на всех деревьях) зарегистрировано 12 видов. Показатель ассоциированности Q для каждого из них составляет, таким образом, 12. Оцениваем покрытие видов в баллах: первый вид – 3, второй – 4, третий – 5 баллов.

Полученные значения подставляем в формулу и получаем:

IAQ = ((12х3)/10) + ((12х4)/10) + ((12х5)/10) = 19, 7

Аналогичную операцию проводим для всех модельных деревьев, а затем находим среднее значение для всей изученной площадки. После этого полученный средний для площадки показатель мы можем сравнивать с аналогичными показателями, полученными для других площадок.

Также, как и индекс полеотолерантности, индекс чистоты атмосферы IAQ коррелирует с концентрацией SO2 в воздухе (по Трассу, 1985):

IAQ	Концентрация SO₂, мг/м³
0 – 9	более 0, 086
10 – 24	0, 086 - 0, 057
25 – 39	0, 057 - 0, 028
40 – 54	0, 028 - 0, 014
более 55	менее 0, 014

Оформить полученные результаты нужно в виде графика, на который по горизонтальной оси нанесены в масштабе точки расположения пробных площадок (по мере удаления от источника загрязнения), а по вертикальной – показатели загрязнения воздуха (IP и IAQ) на данных площадках:

Заключительные рекомендации

Успешность проведения лихеноиндикационных исследований зависит, в первую очередь, от четкости постановки эксперимента (размещения пробных площадей), объема собранного материала и достоверности измерений. Повторим основные правила организации такого лихенологического исследования в рамках данного учебного задания.

1) В окрестностях стационара, руководствуясь картой, следует заложить несколько площадок для изучения лишайников. Площадки следует располагать по линии удаления от потенциального источника загрязнения на расстоянии от 300 до 1000 метров друг от друга (в зависимости от масштабов источника). Желательно заложить не менее 4-5 площадок.

2) Для исследования лишайников следует выбирать по возможности одновозрастные однопородные леса (например, посадки) с примерно одинаковыми условиями физической среды (экспозиции склона, освещенности, влажности и т.п.).

3) В качестве модельных деревьев при измерениях численности лишайников на разных площадках всегда использовать один и тот же вид дерева.

4) Измерения численности проводить везде одинаковым способом – мерной лентой на высоте 150 см.

5) Во время измерений численности по возможности определять виды лишайников, а если это невозможно – подсчитывать хотя бы число разных видов, встречающихся на данной площадке, а при подсчете численности на каждом конкретном дереве различать виды.

6) По данным полевых измерений рассчитать показатели загрязненности воздуха – индекс полеотолерантности (IP) (только если проводилось определение видов) и индекс чистоты атмосферы (IAQ) – для всех обследованных площадок. Проанализировать различия между площадками.

7) В случае, если рассчитывались оба показателя загрязненности воздуха (IP и IAQ), сравнить полученные разными способами результаты – как данные индексы отражают различия между площадками и совпадают ли значения концентрации SO2 в воздухе на разных площадках.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒