Определение чистоты воздуха по лишайникам
творческая работа учащихся по географии (6 класс) на тему

Раменский муниципальный район

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа

№11 п. Дружба

Определение чистоты воздуха по  лишайникам

( Секция Экология)

Работу выполнили: Котова Анна,

                                                         Абасова Яна, Шалимов Леонид

                                                                      учащиеся  6 «Б»  класса.

Руководитель работы: Букатина Е.С.

учитель географии

2013 год

Содержание

1.Введение…………………………………………………………………………………3                                                                                    

2. Обзор литературы …………………………………………………………………4

2.1. Растения сфинксы……………………………………………………………..  4

2.2.Внешнее строение лишайников...………………………………………..5

2.3.Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников….. 5

3. Материал и методика     исследований…………………………………. 6

3.1.Методика……………………………………………………………………………. 7

3.2.Визуальная оценка…………………………………………………………….  8

3.3.Методы определения лишайников………………………………….  9

4. Результаты и обсуждение…………………………………………………… 9

5.Заключение…………………………………………………………………………. 11

6. Список литературы…………………………………………………………….   13

7.Приложения………………………………………………………………………    14

1. Введение

        Рядом с нашей школой в поселке Дружба Раменского муниципального района расположено много древесных насаждений.

        Занимаясь благоустройством и исследованием поселка, мы обратили внимание на большое разнообразие лишайников, произрастающих на деревьях в поселке. Здесь можно было увидеть лишайники различной формы, окраски и размеров.

Лишайники – удивительные организмы. Они чрезвычайно широко распространены на земном шаре, они встречаются почти во всех  наземных и даже водных экосистемах. Лишайники находятся практически везде: растут на земле и коре деревьев, на камушках, камнях, валунах, на соломенных крышах, черепице, стенах домов, бетонных столбах и столбиках. Решительно, легче было бы перечислить, где они не растут.  А также лишайники играют значительную роль в природе  и жизни человека. И хотя на свете лишайников насчитывается около 20 тысяч, и они всегда присутствуют в нашем окружении, мало кто обращает на них внимание.

Цель нашей работы: изучить взаимосвязь разнообразия лишайников в поселке Дружба и чистоты воздуха. Для достижения данной цели мы поставили перед собой следующие задачи:

1. Изучить строение и морфологические формы лишайников по литературным источникам.

2. Выявить видовой состав лишайников .

3. Определить морфологические формы обнаруженных лишайников.

4.  Определить влияние загрязнения воздуха на состояние и видовое разнообразие лишайников.

Гипотеза: поскольку поселок  находится  вблизи автотрасс, и рядом с ним имеются источников загрязнения, можно предположить, что лишайниковая флора будет представлена довольно слабо и однообразно.

2. Обзор литературы.

2.1. Растения – сфинксы

2.          Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли. В основе биологии лишайников лежит явление симбиоза – сожительства двух различных организмов. Более ста лет назад лишайники были для ученых великой загадкой, и открытие немецким ученым Симоном Швенденером в 1867 году их сущности оценивалось как одно из наиболее удивительных открытий того времени.
3.         Двойственность природы лишайников позволяет расти им в самых разнообразных условиях среды, легко переносить длительные периоды засухи, резкие колебания температуры, а также большие дозы ультрафиолетовой радиации. За лишайниками давно закрепилось название «пионеры растительности». Связано это с тем, что они первые поселяются там, где не выживает никакое другое растение. Растут лишайники на скалах, горных породах, застывшей вулканической лаве, коре деревьев и даже на таких малопригодных для жизни предметах, как кирпичи, бронзовые памятники, железо, стекло.
4.         Всего на Земном шаре насчитывается более 20 000 видов лишайников, и ежегодно лихенологи (ученые, изучающие эти организмы) вновь открывают неизвестные ранее виды.
5. Вегетативное тело лишайника - его слоевище (таллом) – очень разнообразно по форме, размерам, окраске и строению. Лишайники окрашены в самые различные цвета: белый, оранжевый, ярко-желтый, желтый, зеленовато-желтый, серый, зеленовато-серый, коричневый, черный. Окраска лишайников зависит от пигментов и от лишайниковых кислот, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме. Важнейшим фактором, влияющим на процесс образования пигментов и лишайниковых кислот, является свет. Чем ярче освещение в местах произрастания  лишайников, тем ярче они окрашены.
6. По внешнему строению лишайники делятся на три основные группы: накипные, листовые и кустистые.  Если слоевище плотно прилегает к субстрату в виде зернистого или пылистого налета либо в виде чешуек и корочек разной формы, то такие лишайники называются накипными. Если слоевища лишайников  имеют вид более или менее расчлененных пластинок (лопастей), они называются листоватыми.

Лишайники, которые имеют кустистое слоевище, состоящее из прямостоячихв разноц степени разветвленных столбиков (подециев) или повисающих кустиков, называются кустистыми.

7. Размер накипных слоевищ, как правило, небольшой – несколько сантиметров или миллиметров, но бывает, что они достигают 20-30 см, а наибольших размеров – 7-8 м – повисающие, или так называемые «бородатые», лишайники.
8.         Лишайники чрезвычайно широко распространены на земном шаре, они встречаются почти во всех  наземных и даже водных экосистемах. Особенно велика их роль в тундровых, лесотундровых и лесных биоценозах, где они составляют заметную часть растительного покрова.

2.2.Внешнее строение лишайников.

Вегетативное тело лишайника - таллом, или слоевище. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листоватые и кустистые. Слоевище накипного лишайника представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом - корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отделить от субстрата без повреждения.

Листоватые лишайники имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к субстрату с помощью пучков грибных нитей (гиф) - ризин или отдельных тонких гиф - ризоидов. Лишь у немногих лишайников, таллом срастается с субстратом только в одном месте с помощью мощного пучка грибных гиф, такой пучок называется гомфом.

У кустистых лишайников таллом состоит из ветвей или более толстых, чаще  ветвящихся стволиков.

Кустистый лишайник соединяется с субстратом гомфом и растет вертикально или свисает вниз.

2.3.Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников

Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2 до 10% сухой массы. При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такой «анабиоз», лишайники могут выдерживать сильное солнечное облучение, сильное нагревание и охлаждение. Минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище лишайника из почвы, горных пород, коры деревьев (хотя роль последней не доказана). Однако гораздо большее количество химически элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Особенно много минеральных и органических веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев. Эти растения 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, галлия, кадмия, свинца, ртути, иттрия, урана, фтора, йода, серы, мышьяка, селена и других. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми и компактными.        Таким образом, методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях.

1. Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше встречается в нем видов лишайников (вместо десятков может быть один-два вида).

2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.
3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники (растения в виде кустиков с широким плоским основанием); за ними - листоватые (растут в виде чешуек, отделяющихся от коры); последними - накипные (имеют слоевище в виде корочки, сросшейся с корой).

3.Материал и методика исследований

Объектом исследования являлись лишайники, растущие в  поселке  Дружба Раменского муниципального района.

Предмет исследования: изучение видового многообразия и морфологических форм лишайников. Исследования проводились в ноябре - феврале. Лишайники фотографировались и собирались.

Для исследований использовалось следующее оборудование:

1. лупа с 7-10-кратным увеличением,
2. бумажные пакеты или конверты,
3.  нож,
4.  фотоаппарат.

      Данные заносились в полевой дневник.

      Видовой состав лишайников определялся с помощью специальных видовых определителей. В стационарных условиях использовались электронные определители лишайников.

3.1.Методика

Для оценки загрязнения атмосферы города, района, поселка выбираем вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории. Например, в качестве субстрата может быть использована береза. Поселок делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве.

Указывают жизнеспособность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище.

 Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках, или подсчитать количество всех видов лишайников, произрастающих в районе исследования.

 Кроме выявления видового состава, определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия в процентах. Оценка встречаемости и покрытия дается по 5-ти балльной шкале (табл.1).

Таблица 1.

Оценка частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале

После проведения исследований на нескольких десятках деревьев делается расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждого типа роста лишайников - накипных (Н), листовых (Л) и кустистых (К).

 Зная баллы средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:

ОЧА=(Н+2Л+3К) / 30

Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере (табл.2).

Таблица 2.

3.2.Визуальная оценка

Покрытие каждого вида на стволе дерева может быть так же представлено в качестве визуальной оценки. Это можно сделать с помощью небольших пробных площадок, расположенных на стволе дерева на определенной высоте. Для определения проективного покрытия используется балльная шкала Браун-Бланке, объединяющая покрытие и обилие:

+ - встречается редко, степень покрытия ничтожна.
1 - индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены, но площадь покрытия большая.
2 - индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее 10%, но не более 25%.
3 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 25-50%.
4 - любое количество индивидуумов, степень покрытия 50-75%.
5 - степень покрытия более 75%, число особей любое.

3.3.Методы определения лишайников

Определение лишайников следует начинать с установления субстрата, на котором они собраны. Затем следует установить тип таллома и, пользуясь ключом, определить род, а затем и вид лишайника.

В отдельных случаях для более точного определения можно воспользоваться простыми реактивами, широко применяемыми для определения лишайников. Их индикаторное действие объясняется наличием или отсутствием в лишайниках тех или иных специфических кислот или других химических веществ ( Приложение п.1.).

4. Результаты и обсуждение

В результате исследований нами было обнаружено 22  вида  лишайников, относящихся к 4 семействам 9 родам класса Сумчатые лишайники.  Наиболее широко было представлено семейство пармелиевые – 7 видов лишайников, относящихся к 3 родам данного семейства. Семейства фисциевых-7, телошистовых-5 и леканоровых-3  ( Приложение: табл.3, рис. 1).

Рис. 1. Процентное соотношение лишайников по семействам

        Из обнаруженных 22 видов лишайников 20 имеют листоватый тип слоевища (90%), –остальные 2 – накипной (10%) (Приложение: табл. 4, рис. 2).

Рис. 2. Соотношение форм обнаруженных лишайников

5.Заключение

В ходе проведенного исследования выявлен видовой состав лишайников для поселка Дружба. Ранее лихенологические данные для этих территорий отсутствовали.  Возможным объяснением  бедной лихенофлоры служит тот факт, что на исследуемых территориях практически не сохранились ненарушенные участки естественных сообществ, которые являются своеобразными «убежищами» для наиболее чувствительных к антропогенному воздействию видов лишайников. Чрезвычайно низкое видовое разнообразие лишайников для поселка, их отсутствие на большей части территории, вероятно объясняется влиянием загрязнения от проходящих рядом транспортных магистралей (автомобильной и железнодорожной).

Анализируя сравнительно невысокое видовое разнообразие лишайников в березовом и сосновом лесу на территории поселка, а также отсутствие лишайников во внутриквартальных посадках данного населенного пункта, сложно сделать однозначный вывод о причинах наблюдаемого факта. Возможно, это является следствием атмосферного загрязнения данной территории (источниками которого могут выступать выхлопы автотранспорта и предприятий расположенных в  поселке и прилегающей территории).

   Второй вероятной причиной отсутствия лишайников во внутриквартальных посадках поселка Дружба являться то, что зачастую насаждения были представлены довольно молодыми деревьями и кустарниками, для которых характерно невысокое видовое разнообразие даже в естественных сообществах. Очевидно, для ответа на данный вопрос необходимо дальнейшее изучение лишайников на территории поселка.

      1. В результате исследований нами было обнаружено 22 вида лишайников, относящихся к 4 семействам 9 родам класса сумчатые лишайники.  Наиболее широко было представлено  семейство пармелиевые – 7 видов лишайников, относящихся к 3 родам данного семейства. Семейства фисциевых-7, телошистовых-5 и леканоровых-3.  

Таким образом, по результатам исследований можно сказать, что видовой состав лишайников представлен довольно однообразно.

2. Из обнаруженных 22 видов лишайников - 20 имеют листоватый тип слоевища (90 %),остальные 2 – накипной (10%).

На основании это можно сделать следующие выводы:

1. 1.Происходит сокращение видового состава.
2. 2.Основная территория пос.Дружба  относится к районам со средней степенью загрязнённости воздуха.

Практические рекомендации по результатам исследований.

Проблемы экологии городов – это в первую очередь проблемы уменьшения выбросов в окружающую среду различных загрязнителей. Их необходимо решать путем создания новых малоотходных технологий производственных процессов и эффективных очистных сооружений.
Необходимо вести регулярные наблюдения за состоянием экосистем и их элементов – экологический мониторинг.
Регулярно (один раз в два года) проводить оценку чистоты воздуха методом лихеноиндикации, изучать разнообразие лишайников и состояние их покрова.
В целях регуляции газового состава воздуха и степени его загрязнения необходимо высаживать деревья, разбивать скверы, газоны, парки в микрорайонах с высокой антропогенной нагрузкой (вдоль крупных автомагистралей, около промышленных предприятий, котельных и пр.).
Использовать для озеленения наиболее устойчивые к воздействию пыли, дыма и газа виды древесных пород: тополь, липу, клен, вяз, клен ясенелистный, акацию белую, боярышник обыкновенный, шиповник, бересклет, барбарис обыкновенный, бузину красную. Проводить целенаправленную и планомерную работу по обновлению зеленого фонда.
Установить контроль за строительством АЗС и предприятий автосервиса в черте города с целью улучшения экологической ситуации и возможности создания мест интенсивной рекреаци, устройство и оборудование площадок и мест отдыха, питьевых источников по санитарным нормам.
Результаты исследований и практические рекомендации направлены в администрацию сельского поселения Кузнецовское

6. Список литературы

1. Алекссев С.В. , Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника: Учебное пособие для учащихся. – Самара: Корпорация «Федоров», Издательство «Учебная литература», 2005. – 304 с.

2.Жизнь растений. В 6 томах. Водоросли. Лишайники. 3 т. – М.: Просвещение, 1997. – 487 с.

3. Пчелкин А.В. Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 1997. – 25 с.

4. Савичев А.С. Лишайники в экологическом образовании. Методическое пособие по выполнению исследовательской работы. Москва, 1995 -16 с.

5.. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие/Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000. – 386.

6. http://ru/. wikipedia.org/wiki

7. www.ecosystema.ru/08nature/lich/i02

8. www. ecocoop.ru/ed-vop4.htm

9. www. nature-archive.ru/lichens

7.Приложение

1. Основные реактивы

Гидрооксид калий -5 или 10% - ный раствор КОН в воде. Действует на корковой слой, сердцевину таллома и на срезы или диск апотеция. При положительной реакции они могут краснеть, желтеть или буреть, при отрицательной – не изменяются.

Белильная (хлорная) известь – концентрированный раствор – взвесь СаCI2O  в воде.

Йод – 10% -ный раствор йода в йодистом калии (J2+KJ) или спиртовой раствор йода. Обычно этот реактив используют для срезов. Он придает им синюю окраску, в последующем  переходящую в винно-красную.

2. Таблицы

Таблица3.

Таксономический состав лишайников

Таблица. 4.

Видовой состав и тип слоевища лишайников