Муниципальное бюджетное учреждение «Средняя образовательная школа №19»

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 

 

Выполнила:

Вильчинская Валерия

Руководитель:

Квятковская Надежда Прокофьевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г. НИЖНЕВАРТОВСК

Содержание

 

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

Глава 1. Природно-климатические условия района исследования………………5

1.1.         Рельеф…………………………………………………………………………5

1.2.         Климат ……………………………………………………………………… ..5

1.3.         Почвенный покров……………………………………………………………6

1.4.         Растительный и животный мир ……………………………………………..6

Глава 2. Общая характеристика лишайников……………………………………..8

2.1.    Листоватые лишайники ……………………………………………………..9

2.2.    Кустистые лишайники ……………………………………………………...11

2.3.    Накипные лишайники ………………………………………………………12

Глава 3. Методика исследования………………………………………………….14

Глава 4. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации в городских лесах г. Нижневартовска ………………………………………………………….19

Заключение …………………………………………………………………………25

Литература………………………………………………………………………….27

Ключевые слова …………………………………………………………………....28

Приложения ………………………………………………………………………..29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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. Они 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. В силу чрезвычайного "долголетия" лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

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.[ Ю.А. Буйволов, А.С. Боголюбов]

 

Цель работы:

Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации

Задачи:

1.Изучение литературных источников по теме исследования;

2. Выбор площадок и отбор деревьев для проведения измерений.

3. Изучение состояния эпифитных лишайников на территории лесных насаждений города Нижневартовска.

4. Оценка  данных, представление результатов исследования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Природно-климатические условия района исследования

 

 Ханты-Мансийский автономный округ - Югра – северный регион России. Это уникальный природный комплекс, расположенный в центральной части Западно - Сибирской равнины – одной из крупнейших низменностей земного шара.

 Край рек, озер и болот. Устремились к Северному Ледовитому океану и пересекают его р. Обь и Иртыш – две великие реки Сибири. Густые хвойные леса, покрывающие  территорию, своеобразные легкие Земли, питающие кислородом всю планету.

 

1.1  Рельеф

 

Современные осадочные породы, их физико-механические и химические свойства различного возраста и генезиса отложений, а также связаны с ними формы рельефа дифференцируют почвенно-растительный покров, ландшафты, условия освоения Нижневартовского региона.  В геологическом строении Нижневартовского свода, принимают участие породы  доюрского фундамента, мезо-кайнозойских  терригенных отложений, платформенного чехла.

 

1.2  Климат

 

Нижневартовский район расположен в умеренном климатическом поясе. Климат характеризуется продолжительной зимой, длительным залеганием снежного покрова, короткими переходными сезонами, поздними весенними и ранними осенними заморозками, коротким безморозным периодом, коротким летом. Средняя температура воздуха самого холодного месяца – января варьирует от -22,0⁰С,  до -24,0 ⁰С; средняя температура воздуха самого теплого месяца – июля – от 16,0 ⁰С  до 17,0 ⁰С.

Формирование климата Нижневартовского района происходит при тесном взаимодействии основных климатообразующих факторов – циркуляция атмосферы, солнечной радиации и характера подстилающей поверхности. Циркуляция атмосферы в нашем районе формируется преимущественно под влиянием умеренных и арктических воздушных масс.   Увлажнение территории Нижневартовского района почти целиком зависит от влаги, приносимой с запада. Годовой ход осадков относится к континентальному типу. В холодный период выпадет около 20%  годовой суммы. Большая часть их выпадает в первые месяцы зимы. Максимальное количество осадков выпадает в летние месяцы. Годовой минимум осадков отмечается в феврале. Средние скорости ветра 2-4 м/с, небольшие скорости ветра отмечаются в глубоко таежных районах. Среднегодовая скорость ветра составляет 7м/с.

 

1.3. Почвенный покров

 

Глееземы, глееземы оподзоленные, глееземы оподзоленные торфянистые формируются в пределах всей равнинной территории Нижневартовского района под слабо заболоченными елово-пихтовыми лесами, занимая относительно слабо дренированные поверхности. Почвообразующими породами служат суглинистые отложения.

 

1.4. Растительный и животный мир

Сообщества животных на территории Нижневартовского района приурочены к следующим группам природных комплексов: лесные среднетаежные, болотные среднетаежные, озерно-болотные среднетаежные, лесоболотные среднетаежные, болотные среднетаежные, озеро – болотные северотаежные, озерно-болотные среднетаежные, долинные среднетаежные. Таким образом, можно выделить два основополагающих комплекса животных. Один, связан, прежде всего, с растительными сообществами среднетаежных лесов, другой с болотными, болотно-озерными и пойменными биогеоценозами.  

Для лесных среднетаежных сообществ Нижневартовского района фоновыми видами млекопитающими являются обыкновенная бурозубка,  крошечная бурозубка, сибирский крот, обыкновенная кутора из отряда насекомоядных. Из лесных полевок широко распространен азиатский бурундук и обыкновенные белки. Хищники лесных сообществ представлены семействами куньих (росомаха, горностай, речная выдра) и кошачьих (обыкновенная рысь). Орнитофауна в данных типах сообществ характеризуется большим видовым многообразием. Для  северотаежных болотно-лесных групп характерны: седоголовая гаичка, пеночка - таловка, турухтан, средний и большой кроншнеп, гаршнеп, фифи, большой улит, тетеревятник, перепелятник, желтая и белая трясогузки, бородатая неясыть, обыкновенная чечетка, малая мухоловка, овсянка – ремез и др. Разнообразие земноводных в Нижневартовском районе не велико.  Из них чаще всего встречаются сибирский углозуб, обыкновенная жаба, травяная, остромордая и сибирская лягушки. В Красную книгу ХМАО - Югры внесены 14 видов насекомых,  28 видов птиц, 71 вид млекопитающих обитающих на территории Нижневартовского района.         

Кустарниковый ярус редкий, состоит из шиповника иглистого и рябины сибирской. Травяно-кустарничковый покров слабо сомкнут. Характерные виды таких лесов: кошачья лапка, овсяница овечья, толокнянка, брусника, иван – чай, багульник болотный и  вороника.

Более разнообразен мохово-лишайниковый покров. Преобладают виды лишайников характерные для северной тайги: кладина альпийская, лесная, оленья, кладония стройная, рогатая, бокальчатая  и др.     

Среди лесных формаций по площади доминирует сосняки. Кедровые леса занимают менее четверти покрытой лесом площади. Кедровники в большинстве своем являются смешанными, многовидовыми лесами.  Сопутствующие породы ель, сосна, береза, в меньших количествах – пихта, осина.

 

 

 

Глава 2.   Общая характеристика лишайников

 

Лишайники совсем не родственники мхов, вопреки распространенному мнению. Эти поистине удивительные существа – комплексные организмы, каждый из которых представляет собой взаимовыгодное сожительство (симбиоз) гриба и водорослей.

Внешне лишайники обычно как тонкая сухая сморщенная пластинка обычно серого (иногда коричневого или даже желтого) цвета. Встречаются и так называемые накипные лишайники, представляющие собой нечто вроде сухого налета на коре или камнях. Отличаются лишайники крайне медленным ростом (всего лишь несколько миллиметров в год), способностью расти в очень суровых условиях (на голых скалах) и повышенной чувствительностью к загрязнению природы. Так что обилие лишайников – свидетельство хорошей экологической обстановки. Вот почему в городских парках и скверах их значительно меньше, чем в лесах.

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. [Алексей Сорокин]

    Размножаются лишайники половым путём и вегетативно. При половом размножении на слоевищах в результате полового процесса формируются плодовые тела дисковидной (апотеции),кувшиновидной(перитеции) или удлинённой (гастеротеции) формы. Споры развиваются внутри сумок – особых выростов внутри плодовых тел. У небольшой группы лишайников споры образуются экзогенно, на вершине удлинённо-булавовидных гиф – базидий (базидиальные лишайники). Помимо спор, образующихся половым путём, у лишайников существует бесполое спороношение при помощи конидий, пикноконидий и стилоспор. Плодовые тела, как правило, образуют накипные лишайники, а более высокоорганизованные листоватые и кустистые лишайники чаще размножаются вегетативно – оторвавшимися кусочками слоевищ или особыми вегетативными образованиями – соредиями и изидиями. Соредии – микроскопические клубочки, состоящие из одной или нескольких клеток водоросли, окружённых гифами гриба, образуются под верхней корой слоевища. Изидии – маленькие, разнообразной формы выросты верхней поверхности слоевища, также содержащие клетки водорослей, окружённые гифами гриба. Оторванные от слоевища, они разрастаются в новые слоевища. 
      Лишайники – важнейшие кормовые растения для северных оленей и диких копытных (марала, лося и др.). Издавна используются в медицине (благодаря содержанию т. н. лишайниковых кислот обладают антимикробными свойствами). Из лишайников получают

антибиотики. Некоторые виды (исландский мох,  умбиликария съедобная и др.) используют в пищу. Многие лишайники находят применение как ароматические вещества и фиксаторы запахов, а также как красители шерсти. Лишайники по-разному реагируют на загрязнённость атмосферы (погибают при высоком содержании в воздухе двуокиси серы и других загрязнителей), поэтому служат индикаторами загрязнённости окружающей среды. Наука о лишайниках – лихенология. [Н.А. Лемеза, Л.В.Камлюк, Н.Д. Лисов]

Существует 4 жизненные формы лишайников: кустистые, листоватые, накипные (корковые) и чешуйчатые. Первыми, при загрязнении воздуха исчезают кустистые, затем листоватые и последними – накипные.

 

2.1 Листоватые лишайники.

 

Таллом листоватых лишайников представляет из себя различной формы листочки, прикрепленные к субстрату, на которых они растут.

Верхняя и нижняя поверхности таких лишайников различаются как по цвету, так и по структуре. Таллом листоватых лишайников, как правило, образует розетки различного диаметра: от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Лопасти листочков листоватых лишайников бывают как узкими, так и широкими — соответственно различают мелко- и крупнолистоватые виды. Края лопастей варьируют от

цельных до бахромчатых и курчавых. Верхняя поверхность листоватых лишайников бывает гладкой, морщинистой, сетчатой.

Иногда на верхней поверхности можно заметить маленькие поры псевдоцифеллы, служащие для лучшего газообмена. Часто верхняя поверхность бывает покрыта беловатым или голубоватым налетом. У некоторых видов на верхней поверхности можно видеть цефалодии — зерновидные образования таллома, содержащие сине-зеленые водоросли. Порой такие цефалодии встречаются и в сердцевинном слое.

Цвет нижней поверхности чаще всего бывает темных тонов — различных оттенков коричневого, черного, хотя встречаются виды и с белой нижней поверхностью. У некоторых видов нижняя поверхность войлочно-пушистая.

Способы прикрепления лишайников к субстрату также имеют систематическое значение. 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 (Hypogymnia) (рис.1).

 

Рис.1 Гипогимния

Некоторые виды не прикрепляются к субстрату совсем и образуют свободноживущие формы, как например, Пармелия блуждающая (Parmelia vagans) (рис. 2)

 

Рис. 2  Пармелия блуждающая

Если сделать вертикальный срез таллома листоватого вида лишайника, то под микроскопом можно увидеть верхнюю кору, ниже которой расположен слой водорослей, или альгальный слой, затем идет рыхлая сердцевина, под которой находится нижний коровый слой. Такое строение таллома называют гетеромерным. У некоторых видов водоросли не образуют четкого альгального слоя, а распределены равномерно по таллому — лишайники с таким типом строения называют гомеомерными.

У некоторых видов нижний коровой слой отсутствует — это характерно для видов рода Гетеродермия (Heterodermia) (рис. 3)

 

2.2. Кустистые лишайники.

Таллом кустистых лишайников представляет из себя кустики различной формы: прямостоячие, торчащие или повисающие. Размер кустиков варьирует от нескольких

 Рис. 3 Гетеродермия           миллиметров (у некоторых африканских видов рода Телосхистес (Teloschistes) (рис. 4) до нескольких метров у некоторых представителей рода Уснея (Usnea) (рис. 5).

 

Рис. 4 Телосхистес                                          Рис. 5 Уснея

На горизонтальном срезе через таллом кустистых лишайников можно увидеть коровый слой, слой водорослей, сердцевину. У представителей рода Кладина (Cladina) (рис. 6) коровый слой отсутствует. Кустики могут сильно ветвиться, либо быть шиловидными и ветвление отсутствует. Веточки кустистых лишайников могут быть как округлыми на поперечном срезе, так и плоскими.

 

Рис. 6 Кладина

2.3. Накипные лишайники.

Таллом накипных лишайников образует корочку на поверхности субстрата, имеющую вид розеток правильной формы или бесформенных пятен. Иногда таллом накипных лишайников почти незаметен.

Цвет розеток также зависит от пигментов и бывает белым, черным, зеленоватым, красным, серым, желтым.

Поверхность накипных лишайников бывает гладкой, трещиноватой, ареолированной, бугорчатой, лепрозной и т.д. Несмотря на отсутствие нижнего корового слоя и ризин, накипные лишайники очень плотно прикрепляются к субстрату, настолько, что их невозможно оторвать без повреждения таллома. В то же время некоторые виды образуют свободноживущие формы, например, Аспицилия съедобная (Aspicilia esculenta) (рис. 7).

 

Рис. 7 Аспицилия съедобная

Некоторые виды образуют диморфный таллом, когда в центре розетки лишайник типично накипной, а по краю с небольшими лопастями. Наиболее примитивный тип таллома — лепрозный, состоящий из скопления отдельных клубочков водорослей, окруженных грибными гифами. Очень часто у основания деревьев можно видеть голубовато-зеленоватый налет Лепрарии (Lepraria) (рис. 8) или золотисто-желтый Хризотрикса (Chrysothrix) (рис. 9) — лишайников с лепрозным типом таллома. Более сложно устроен таллом в вид