«Лихеноиндикация состояния атмосферного воздуха в Лазаревском районе г. Сочи»
XIII городская научно-практическая конференция школьников
«Первые шаги в науку»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 lihenoindikaciya.docx | 54.31 КБ |
Предварительный просмотр:
XIII городская научно-практическая конференция школьников
«Первые шаги в науку»
«Лихеноиндикация состояния атмосферного воздуха
в Лазаревском районе г. Сочи»
Автор: Хасанова ЗаринаАскеровна, ученица 7 «б» класса
МOБУ ООШ №99им. Героя России Д.Д. Тормахова г. Сочи
Руководитель: Куба Ирина Анатольевна, учитель биологии и географии
МOБУ ООШ №99 им. Героя России Д.Д. Тормахова
г. Сочи, 2013
Цель: проведение повторного мониторинга за изменением качественного состояния атмосферного воздуха с помощью биоиндикаторов – лишайников.
Задачи:
- Анализ вторичного этапа мониторинга за видовым составом и состоянием лишайников на экспериментальных площадках.
- Выявить влияние качества окружающей среды на распространение лишайников.
- Обработать результаты. Сделать выводы об изменении степени загрязнения воздуха на изучаемой территории с 2002 по 2012 гг.
- Выявить основной источник загрязнения воздуха.
Гипотеза: концентрация диоксида серы, на исследуемых территориях, стала выше по сравнению с 2002 годом, так как увеличилась антропогенная нагрузка от автотранспорта.
Актуальность темы - очевидна.
Тема исследования является актуальной, т.к. одним из приемов оценки состояния природной среды является лихеноиндикация, которая поможет выявить качественные изменения в атмосфере за 10 лет и основной источник загрязнения.
Предмет исследований: лишайники в поселке и за пределами поселка Лазаревское.
Метод исследования: метод пассивной лихеноиндикации, проективное покрытие лишайников определили методом "палетки".
План
Введение
Ведение | 4 |
| 5 |
| 6 |
| 7 |
| 7 |
| 10 |
| 11 |
| 14 |
| 15 |
Введение
Лазаревский район г. Сочи, да и в целом территория Черноморского побережья Кавказа могли бы считаться удовлетворительными в экологическом плане территориями, но в XXI столетии экологические проблемы приобретают всепроникающий характер и говорить об изолированной территории становится практически бессмысленно. Негативные изменения в природной среде носят поистине лавинообразный характер.
Красная книга Краснодарского края убедительно показывает, что исчезают, или находятся под угрозой исчезновения не только красиво цветущие, обладающие высокой декоративностью или имеющие практическое применение растения, но и растения в первую очередь реагирующие на загрязненность атмосферного воздуха. Именно к таким растениям относятся лишайники - биологические индикаторы загрязненности атмосферного воздуха. В Краснодарском крае произрастает 10 видов лишайников занесенных в Красную книгу Краснодарского края из них 5 видов внесены в Красную книгу России и 1 из этих видов Лобария легочная, произрастающая на территории Лазаревского района недостаточно изучен.
Обеднение видового состава растительности и животного мира стало одним из первых сигналов неблагополучия, который люди восприняли от окружающей среды. Уменьшение биологического разнообразия в первую очередь происходит из-за деятельности человека. «Человек – природа» - это обоюдонаправленный комплекс и изменение среды влечет за собой изменение качества жизни человека. Сохранение видового разнообразия имеет отчетливо выраженный социально-экономический аспект. Деградация окружающей среды лишает человека нормальных условий жизни.
Мониторинг над видовым разнообразием лишайников в курортной зоне позволяет оценить как, опосредованное, так и непосредственное влияние деятельности человека на окружающую среду. Применение метода биоиндикации позволяет визуально наблюдать, что происходит с растениями индикаторами на протяжении определенного времени.
Наука, изучающая лишайники, называется лихенологией. Количество видов лишайников оценивается по числу видов встречающихся в них грибов. Оно составляет приблизительно 18000.
Древняя группа низших растений, имеющая, по самым скромным подсчетам, 200млн. лет эволюционного развития. И вся их эволюция была направлена на взаимное приспособление гриба и водоросли. Следствием этого стала их прекрасная приспособленность к экстремальным проявлениям абиотических факторов среды (резкие перепады температур, низкая влажность, избыток или недостаток света и др.).
Лишайники встречаются во всех ботанико-географических зонах. Наибольшего развития они достигли в умеренных и холодных областях, а также в горах. Такое распространение обусловлено многими факторами, из которых основные – их способность противостоять неблагоприятному воздействию среды, легкость бесполого размножения, дальность и скорость переноса отдельных частей слоевища.
Живут долго – до 80 лет, а некоторые даже до 600 лет.
Лишайники - своеобразная группа симбиотических организмов, морфологическую основу тела которых образует гриб. Эти примитивные растения представляют собой вид сожительства грибов и водорослей. Водоросль или цианобактерия является автотрофным компонентом тела (фикобионт), гриб – гетеротрофным (микобионт). Вместе они образуют единый симбиотический организм.
Впитывая в себя влагу, грибница снабжает водоросли водой с растворенными в ней минеральными веществами. Водоросли в свою очередь снабжают грибницу органическими соединениями. Нередко считают, что гриб паразитирует на водоросли.
Лишайники поглощают воду всей поверхностью тела из атмосферных осадков, отчасти из водяных паров, углекислый газ лишайники усваивают из атмосферы, питательные вещества также поступают через поверхность тела из водных растворов. Источниками этих веществ являются субстрат и атмосферная пыль, оседающая на лишайниках.
Вегетативное тело лишайников представлено слоевищем и в зависимости от образующегося в них пигмента может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, желтым, оранжевым или почти черным.
Жизненные формы лишайников
Жизненная форма | Характерные внешние признаки |
Накипной (корковый) | Слоевище порошкообразное или коркообразное, плотно срастается всей нижней поверхностью с субстратом (без повреждения отделить невозможно), образует разные округлые или неправильной формы пятна. |
Чешуйчатый | Является разновидностью накипной жизненной формы, но выделяется некоторыми лихенологами в самостоятельную. Слоевище в виде округлых или неправильной формы пятен и розеток, в центре накипное, плотно срастающееся с субстратом, по краям приподнято в виде небольших чешуек, через несколько лет все слоевище может состоять из одних чешуек разных размеров. |
Пластинчатый | Является разновидностью накипной жизненной формы, но выделяется некоторыми лихенологами в самостоятельную. Слоевище в виде округлых или неправильной формы пятен и розеток, в центре накипное, плотно срастающееся с субстратом, по краям бородавчатое, образует маленькие лопасти, распростертые и плотно прижатые к поверхности субстрата (но не сросшиеся с ним). |
Листоватый | Таллом имеет плоские лопасти, листообразный, образует плоские округлые или неправильной формы розетки, распростертые по субстрату, прикрепляется ризинами (тонкие щетинкообразные выросты на нижней стороне слоевища) или срастается всей нижней поверхностью с субстратом. |
Кустистый | Таллом имеет плоские или округлые веточки, образует прямостоячие или повисающие кустики, прикрепляется к субстрату с помощью гомфа или срастается с субстратом основанием кустика. |
Экологические группы лишайников
Закономерности географического распространения лишайников изучены еще недостаточно. Географическое распространение многих лишайников прямо связано с их выборочным отношением к субстрату, хотя последний и не является основной причиной, ограничивающей их распространение. Безразличные к субстратам виды лишайников имеют более широкий ареал (область распространения), чем виды, более требовательные к определенному субстрату. Есть лишайники космополиты, распространенные по всему земному шару, но таких относительно немного.
По приуроченности к субстрату лишайники подразделяют на несколько экологических групп.
Напочвенные лишайники. Виды этой группы должны выдерживать сильную конкуренцию со стороны быстрорастущих высших растений, особенно травянистых, особенно травянистых. Поэтому они редко встречаться на плодородных почвах и достигают большего развития в местах, мало пригодных для высших растений из-за незначительной питательности субстрата или неблагоприятных климатических условий, например на песчаных почвах, в тундрах, полупустынях, на торфяниках и т.д.
Напочвенные лишайники могут расти как на открытых местах, так и в лесах. Лишайники открытых пространств произрастают вдоль дорог, на старых пожарищах, на бедных сухих и болотистых лугах, на опушках.
Напочвенные лишайники в лесу, особенно негустом, представлены различными видами кладоний, пельтигер. Особенно большого развития лишайниковый покров достигает в сухих сосняках.
К представителям напочвенных лишайников лесов близко примыкают по своей экологии лишайники, развивающиеся на гниющих пнях и на основаниях стволов деревьев. В большинстве своем они теневыносливы и влаголюбивы. Эти виды являются переходными к следующей экологической группе.
Эпифитные лишайники. Поселяются на деревьях и кустарниках. Среди них также можно выделить несколько подгрупп: эпифильные лишайники, растущие на листьях деревьев и кустарников; настоящие эпифитные лишайники, растущие на коре; эпиксильные лишайники, растущие на обнаженной и обработанной древесине.
Эпифильные лишайники живут в основном на поверхности листа, не проникая внутрь и не причиняя ему вреда.
Эпифитные лишайники на коре деревьев очень многочисленны. Здесь обитают и накипные, и листоватые, и кустистые формы. Нередко они сплошь покрывают ствол дерева на большом протяжении. Существует ли какая-нибудь зависимость флоры лишайников от древесной породы, еще точно не установлено. Расселение лишайников на стволе зависит в основном от освещенности.
Эпилитные лишайники. Поселяются на камнях и скалах и представлены в основном накипными видами. Расселение их по субстрату различно.
Среди эпилитных лишайников различаются кальцеофильные виды, живущие на известковых породах (виды рода веррукария (Verrucaria), колема черная (Collema multifidum), гаспарриния обманчивая (Gasparrinia decipiens), некоторые виды рода биатора (Biatora) и др.), и кальцефобные, живущие на кремнеземных породах (виды родов лецидея (Lecidea), леканора (Lecanora), ризокарпон географический (Rhizocarpon geographycum)). Имеются также индифферентные виды, поселяющиеся и на тех, и на других породах.
Водные лишайники. Постоянно или большую часть года проводят под водой. Эти лишайники биологически мало изучены. Среди них есть виды пресноводные и обитающие в соленой воде, могут быть обитателями стоячих водоемов и быстро текущих рек и ручьев.
Между собственно водными и наземными видами есть ряд переходных по обитанию видов. Они живут под водой, то селятся на периодически омываемых водой местах, то только близ воды, довольствуясь в этом случае испаряющейся влагой, брызгами от водопадов или прибоя. Наконец, есть виды, которые могут выдерживать длительное случайное затопление, но обычно живут вне воды.
Лишайники очень требовательны к чистоте воздуха, не выносят дыма, копоти и особенно сернистых газов. Лишайники указывают на появление в воздухе серы и ее соединений: чем больше серы, тем меньше становится лишайников. Они наиболее пригодны для целей биоиндикации состояния окружающей среды, т.е. лишайники, являются живыми биоиндикаторами качества окружающей среды.
Биоиндикатор - это группа особей одного вида или сообщества (животных, растений, бактерий, вирусов), по наличию, состоянию и поведению которых судят о естественных и антропогенных изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей. Наука об организмах - биоиндикаторах называется биоиндикацией.
Раздел биоиндикации, в котором изучаются лишайники, и определение изменений в окружающей среде с их помощью называется, соответственно, лихеноиндикацией.
Основные причины, обуславливающие малую устойчивость лишайников и их группировок к атмосферному загрязнению следующие:
- высокая чувствительность водорослевого компонента лишайников, пигменты которого под действием веществ-загрязнителей быстро разрушаются;
- отсутствие защитных покровов и связанная этим невозможность контроля за поглощением газов и жидкостей слоевищами лишайников;
- строгие требования к кислотности субстрата, изменение которой приводит к гибели лишайников.
Преимущества лихеноиндикации перед другими методами мониторинга загрязнений среды - малая стоимость исследований, краткосрочность получения результатов и объективные показания, выражающиеся не в сухих цифрах, а в реальных результатах воздействия на живые организмы антропогенных загрязнителей. Недостаток такого исследования - приближённость результатов.
Самое главное свойство лишайников, применимое в лихеноиндикации - последовательность вымирания разных типов лишайников при увеличении загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми веществами. Так, первыми покидают загрязнённые места лишайники кустистые, потом листоватые, затем накипные (но самым устойчивым к загрязнениям воздуха является всё же листоватый лишайник - ксантория постенная (Xantoria parientina)). На основании этого свойства выделяют четыре зоны загрязнённости: незагрязнённую, слабозагрязнённую, среднезагрязнённую и сильнозагрязнённую
Таблица1
Зона | Степень загрязнения | Наличие (+) или отсутствие лишайников (-) | ||
Кустистые | Листоватые | Накипные | ||
1 | Загрязнения нет | + | + | + |
2 | Слабое загрязнение | - | + | + |
3 | Среднее загрязнение | - | - | + |
4 | Сильное загрязнение | - | - | - |
Видовой состав лишайников в разных частях городов (в центре, в индустриальных районах, в парках, на окраинах) оказался настолько различным, что ученые стали в пределах городов выделять так называемые "зоны лишайников". Впервые они были выделены в Стокгольме, где стали различать
лишайниковую "пустыню" (центр города с сильно загрязненным воздухом и фабричные районы) – здесь лишайники почти совсем отсутствуют;
зону "соревнования" (части города со средней загрязненностью воздуха) – флора лишайников бедна, виды с пониженной жизнеспособностью;
"нормальную" зону (периферийные районы города), где встречаются многие виды лишайников.
Теперь уже человек, который хотя бы немного знает лишайники (15-20 видов), прогуливаясь по городу, может сказать, например, что на этой аллее воздух сильно загрязнен, количество двуокиси серы в воздухе превышает 0,3мг/м3 (лишайниковая "пустыня"), в этом парке воздух загрязнен умеренно, количество SO2 колеблется между 0,05 – 0,2мг/м3 (это можно установить по произрастанию на стволах некоторых выносливых по отношению к загрязнителям лишайников – ксантории, фисции, анаптихии, леканоры и др.), а на этом кладбище воздух довольно чистый – SO2 менее 0,05 мг/м3 (на это указывают произрастающие на стволах виды естественной флоры – пармелии, алектории и др.)
Методика проведения исследовательской работы.
Повторные наблюдения проводились в Лазаревском районе, на тех же самых площадках:
Площадка №1. Улица Калараша - промышленная зона с активным движением транспорта как легкового, так и грузового. Территория, прилегающая к железобетонному заводу.
Площадка №2. Переулок Павлова - окраинная территория поселка;
Площадка №3. Район Солониковской щели, в 7км от поселка Мирный, малопосещаемая территория Сочинского национального парка.
В каждом участке был по возможности изучен видовой состав, произрастающих мхов и лишайников.
Были выбраны по 10 отдельно стоящих деревьев.
На каждом дереве было подсчитано количество видов лишайников. При помощи наложения рамки 10х10см (рамка на всех деревьях накладывалась на одной и той же высоте)проведена оценка степени покрытия лишайниками древесного ствола.
Результаты наблюдений
Признаки | Деревья | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
Общее количество видов лишайников, в том числе: | ||||||||||
Первичное исследование | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | 1 |
Вторичное исследование | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
кустистых | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
листоватых | ||||||||||
Первичное исследование | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | - |
Вторичное исследование | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
накипных | ||||||||||
Первичное исследование | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Вторичное исследование | 1 | - | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Степень покрытия древесного ствола лишайниками, на высоте от 30см до 1,5м, в % | ||||||||||
Первичное исследование | 5% | 5% | < 5% | < 5% | 5% | 8% | 10% | < 5% | 10% | < 5% |
Вторичное исследование | 5% | <5% | < 5% | < 5% | <5% | 8% | 8% | < 5% | 10% | < 5% |
Непосредственно возле бетонного завода на стволах деревьев лишайников нет, только небольшое количество накипных лишайников 1 вида и маленькие розетки (от 2 до 20мм в диаметре) листоватого лишайника 1 вида наблюдается на бетонных столбах и плитах.
На противоположной стороне улицы, лишайники встречаются на стволах деревьев ликвидамбра, но не сплошным покровом, а отдельными пятнами, накипные или листоватые очень маленьких размеров. В 150м от автотранспортного предприятия на конском каштане (дерево №7) на высоте от 30см до 250см растет 2-й вид листоватого лишайника ксантория настенная или стенная золотнянка, розетки величиной от2см до 12см правильной и неправильной формы, с яркими до 4мм диаметром дисками апотециев при вторичном исследовании не обнаружен.
Признаки | Деревья | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
Общее количество видов лишайников, в том числе: | ||||||||||
Первичное исследование | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Вторичное исследование | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
кустистых | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
листоватых | ||||||||||
Первичное исследование | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Вторичное исследование | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
накипных | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Первичное исследование | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Вторичное исследование | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Степень покрытия древесного ствола лишайниками, на высоте от 30см до 1,5м, в % | ||||||||||
Первичное исследование | 15% | 15% | 20% | 10% | 15% | 20% | 15% | 10% | 25% | 25% |
Вторичное исследование | 12% | 15% | 15% | 10% | 15% | 20% | 15% | 10% | 20% | 25% |
На переулке Павлова почти каждая липа, растущая вдоль дороги, начиная, примерно, от 40см над землей и до 25м покрыты маленькими накипными и листоватыми лишайниками. В основном большая масса лишайников сосредоточена с северной стороны ствола. Накипные представлены видами рода лецидея (что затрудняет определение числа видов), много представителей вида лецидеи скрученной. Листоватые лишайники представлены в основном 1 видом, в одном месте (дерево №3) представлена ксантория настенная или стенная золотнянка, розетка ярко оранжевого цвета, размером 3см с апотециями, на стволе в 1м от земли.
Результат вторичного мониторинга – неизменность видового состава, уменьшилась степень покрытия ствола лишайникми, что видно из таблицы.
Площадка №3
Признаки | Деревья | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
Общее количество видов лишайников, в том числе: | ||||||||||
Первичное исследование | 4 | 2 | 5 | 4 | 4 | 3 | 3 | 5 | 2 | 2 |
Вторичное исследование | 3 | 2 | 5 | 4 | 4 | 3 | 3 | 4 | 2 | 2 |
кустистых | ||||||||||
Первичное исследование | 2 | 1 | 1 | - | 1 | - | - | 2 | - | - |
Вторичное исследование | 1 | 1 | 1 | - | 1 | - | - | 1 | - | - |
листоватых | ||||||||||
Первичное исследование | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
Вторичное исследование | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
накипных | ||||||||||
Первичное исследование | 1 | - | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 2 | 1 | 1 |
Вторичное исследование | 1 | - | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 2 | 1 | 1 |
Степень покрытия древесного ствола лишайниками, на высоте от 30см до 1,5м, в % | ||||||||||
Первичное исследование | 90% | 60% | 90% | 30% | 30% | 25% | 25% | 60% | 50% | 50% |
Вторичное исследование | 85% | 60% | 90% | 30% | 30% | 25% | 25% | 50% | 50% | 50% |
Площадка в Солониковской щели содержит большое разнообразие лишайников, некоторые деревья почти сплошь покрыты лишайниками, имеются
кустистые лишайники 5 видов: эверния мезоморфная, эверния сливовая, стереокаулон войлочный, кладония палочковидная, уснея хохлатая;
листоватые представлены пелитегорой сбачьей, пельтигерой козьей, пармелией цетрариевидной, гипогимнией трубчатой,но к сожалению, обнаруженная при первом исследовании на одном из деревьев (граб) сплошным покровом лобария легочная, занесенная в Красную книгу Краснодарского края, не обнаружена.
накипные в основном: графис письменный (на гладкоствольных деревьях) и представители рода лецидея. Вторичный мониторинг показал, что площадь покрытия лишайниками незначительно сократилась.
Заключение
На основании таблицы по степени загрязнения атмосферного воздуха, а также результатов первичного мониторинга были проанализированы полученные результаты для 3 наблюдаемых площадок:
Площадка №1
Расположенные рядом завод железобетонных изделий, а также активная автомобильная трасса создали неблагоприятные условия для роста и развития лишайников. Непосредственно около ЗЖБИ, можно говорить о сильном загрязнении воздуха. Несмотря на то, что степень развития лишайника в основном зависит от наличия в атмосферном воздухе СО2, оксидов серы и оксидов азота, видимо влияние оказывает и загрязнение воздуха пылью. И с течением времени это влияние оказывается сильнее из-за увеличения количества автотранспортных средств.
Площадка №2 слабое загрязнение.
Вторичное исследование показало, на небольшое усиление действия выхлопных газов, данный переулок используется только для проезда личного автотранспорта, выше располагавшаяся лесная зона, частично вырублена, поэтому состояние атмосферного воздуха удовлетворительное, но с не большой отрицательной динамикой.
Площадка №3 загрязнения нет.
Площадка №3 по-прежнему является эталонной, т.к. расположена вдали от мест проживания человека, в смешанном лесу, но при этом идет усиление антропогенного воздействия из-за быстрорастущего поселка.
Данное исследование может являться вторым этапом в долговременном мониторинге за состоянием атмосферного воздуха .
Практические рекомендации:
- Периодически помещать на школьном сайте информацию с пропагандой идей о необходимости выбирать общественный вид транспорта, по мере возможности использовать экологически чистые способы передвижения.
- Выступить в защиту идей о сооружении в городе велосипедных дорожек.
- Создать систему мониторинга, выявляющего какие либо изменения в лихенофлоре.
Литература
- Самознаев Я.А. «Определение видового состава мхов и лишайников, произрастающих в Лазаревском районе, г. Сочи. Лихеноиндикация состояния атмосферного воздуха на данной территории»
- Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие. М.: АГАР. 2000. - 386с
- Боголюбов А.С., Пчелкин А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема,1997.
- Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. – М.: Научный мир, 2002. – 336с.
- Жидков А.Н., Мартынюк А.А. Использование эпифитных лишайников для оценки воздушной среды и состояния лесных насаждений// Лесхоз. инф., 1995, N11
- Кравченко М.В. Лихеноиндикация. Учебное пособие. — Детский Телекоммуникационный Проект "Экологическое содружество". М.:1999, 41с.
- Кравченко М.В., Боголюбов А.С. Методика описания лишайниковых сообществ // Экосистема. М.:1996
- Тихонов А.В. Красная книга России: науч.-поп.издание для детей. М.: ООО "Издательство"РОСМЭН – ПРЕСС", 2002.
Галка в чужих перьях
Мастер-класс "Корзиночка"
В поисках капитана Гранта
Домик зимней ночью
Девятая загадочная планета Солнечной системы