На основании чего лишайники используют в качестве индикаторов чистоты воздуха кратко

Обновлено: 30.06.2024

Особую известность лишайники приобрели в последнее время, когда их стали использовать в качестве хороших биоиндикаторов загрязнения. То, что лишайники реагируют на загрязнение воздуха, было замечено еще в XIX веке. Видовой состав лишайников в индустриальных и окраинных районах различается настолько сильно, что ученые стали выделять лишайниковые зоны. Впервые такие зоны были выделены в Стокгольме: зона "лишайниковой пустыни", где лишайники почти отсутствуют, "зона соревнования", где видовой состав лишайников беден, а сами они обладают пониженной жизнеспособностью и "нормальная зона".

В Великобритании для изучения распространения лишайников было привлечено 15000 школьников. Для юных исследователей был разработан специальный бланк, который они заполняли. Естественно, что составленная при участии такого большого числа помощников карта оказалась весьма подробной.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают лишайники-эпифиты. Чувствительность лишайников к загрязнению воздуха определяется: — симбиотической природой (напомним, что лишайник — симбиоз гриба и водоросли с сложным метаболическим равновесием между этими двумя организмами) ; — большой абсорбционной поверхностью (все вещества, включая газообразные и растворенные в воде поллютанты, поглощаются всей поверхностью таллома) ; — высокой гидрофильностью; — средой обитания (осадки, стекающие по стволу, содержат значительно более высокие концентрации поллютантов, чем осадки на открытых местах) ; — длительностью жизни.

Поэтому в качестве биоиндикаторов наиболее часто используют эпифитные лишайники. В настоящее время для создания карт загрязнения используют различные синтетическе индексы, один из наиболее распространенных и достаточно удобных в работе — индекс чистоты атмосферы.

Применяемый комбинированный показатель покрытия и встречаемости 5-балльный: 1 — вид встречается очень редко и с очень низким покрытием, 2 — редко или с низким покрытием, 3 — редко или со средним покрытием на некоторых стволах, 4 — часто или с высоким покрытием на некоторых стволах, 5 — очень часто и с очень высоким покрытием на большинстве стволов. Во время исследования следует избегать загущенных лесопосадок, очень тенистых парков, где для лишайников недостаточно света.

Используя индекс чистоты атмосферы легко составить карту зон загрязнения. Для этого участки с одинаковыми значениями индекса соединяют изолиниями.

некоторые лишайники гибнут, если воздух загрязнён, именно они считаются индикаторами чистоты воздуха : уснея, аллектория

Актуальность темы. В наше время окружающая среда находится в состоянии экологического кризиса. Это тесно связано с современной деятельностью человека. В последние годы безопасности человека все больше угрожает загрязнение окружающей среды, в частности, загрязнение атмосферы. Вследствие загрязнения воздуха растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, различные аллергические заболевания и рак легких. Человеку нужен чистый воздух. И наша задача сохранить его. Сделать это можно с помощью биологических индикаторов, в качестве которых можно использовать лишайники - широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды.

Поэтому я задумалась, какая экологическая обстановка в моем родном городе. Гуляя по улицам города я обратила внимание, что на стволах деревьев растут разные виды лишайников (лишайники являются индикатором чистоты воздуха ). Ближе к дороге лишайники не обнаружились, поэтому я решила определить наличие вредных веществ в воздухе своего города с помощью лишайников.М

Цель работы:

Выяснить загрязненность атмосферы по встречаемости лишайников и определить наличие вредных веществ в городе Кулебаки Нижегородской области.

Задачи:

1)Изучить строение лишайников как биоиндикаторов.

2)По видовому составу определить степень загрязнения воздуха.

3)Выявить наличие в слоевищах лишайников свинца, железа и серы.

4)Сделать вывод о благополучии города.

5) Собрать коллекцию лишайников.

Значимость работы:

Данная исследовательская работа дает возможность судить не только об экологической обстановке той местности, где я проживаю, но и возможно облегчит процесс предупреждения заболеваний, и их устранения, так как растительность, окружающая нас, это не только объект изучения науки, но и часть жизни человека.

Основная часть

Объект исследования: эпифитные лишайники, растущие на деревьях.

Предмет исследования: разные районы г.Кулебаки:

Глава 1 Обзор методической литературы

1.1. Влияние загрязнения на состояние лишайников.

Растения способны накапливать загрязняющие вещества и, прежде всего, катионы тяжелых металлов, поглощенные ими из воздуха и атмосферных осадков. Наибольшей металлоаккумулирующей способностью обладают эпифитные лишайники, растущие на деревьях. Быстрая аккумуляция токсичных веществ вызывает отчетливые анатомо-морфологические изменения в талломах. Тщательное наблюдение за лишайниками позволяет узнать, насколько велико давление человека на природу, каким видам деревьев и животных это вредит, сколько загрязнителей концентрируется в воздухе и воде каждого конкретного района. Большое количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Поглощение элементов из дождевой воды идет очень быстро и сопровождается их концентрированием. Изучение лишайниковой флоры показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.

Глава II .Методика и техника исследования.

В г. Кулебаки главным источником загрязнения атмосферы является металлургическая промышленность, затем, в порядке убывания следуют транспорт , жилищно-коммунальное хозяйство, лесхоз.

Для успешного выполнения поставленных задач я воспользовалась такими методами как наблюдение, исследование, сравнение, химический анализ. В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность слоевищ непостоянна и зависит от влажности окружающей среды, слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой. Поэтому я решила исследовать слоевище лишайников на содержание некоторых химических элементов (сера, железо и свинец) классическим методом сжигания, а образующую золу подвергнуть химическому анализу. В качестве индикаторов я выбрала эпифитные лишайники, растущие на коре деревьев, поскольку они очень удобны для наблюдений, так как доступны в любое время года и хорошо заметны на стволах деревьев.

1.структура и состав фитоценоза на пробных площадках должны быть примерно схожими;

2.учётные площадки (участки коры дерева, на котором производится непосредственный подсчёт площади покрытия лишайниками), выбираются на высоте от 30 до 150 см от основания ствола дерева;

3.на каждой пробной площадке выбирается 10 отдельно стоящих, здоровых, растущих вертикально деревьев с диаметром ствола 25- 40 см .;

4.на каждом дереве подсчитывается количество видов лишайников. Все обнаруженные виды разделяются на три группы: кустистые, листовые, накипные.

Оценка степени покрытия ствола лишайниками проводится по методике измерения проективного покрытия: для этого на высоте 30 – 150 см на наиболее заросшую лишайниками часть коры накладывается прозрачная палетка размером 10 x 10 см (палетку расчерчивают на квадраты размером 1 x 1 см). Перед началом измерений заготавливаются специальные таблицы, в которые затем заносятся результаты исследований .

Подсчёт лишайников проводится следующим образом:

Считается число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают больше половины площади квадрата (А), условно приписывая им покрытие, равное 100%;
Считается число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (В), условно приписывая им покрытие, равное 50%;
Вычисляется общее проективное покрытие в процентах ( R ) – по формуле: R =(100А+50В):С,

где С – общее число квадратов сеточки (в данном случае при использовании сеточки 10 x 10 см с ячейками 1 x 1 см, С=100).

4.Рассчитываем показатель относительной чистоты атмосферы(ОЧА) по формуле: ОЧА=(Н +2 х Л + 3 х К) / 30,

где Н- накипные лишайники, Л - листоватые, К- кустистые.

Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания .

Оценка частоты встречаемости и степени покрытия по пятибалльной шкале. Таблица №2

Гуляя после уроков по школьному парку, мы обратили внимание на то, что на некоторых деревьях, стволах, ветках, имеются наросты желтоватого цвета. А совсем недавно, нам привезли дрова из Минусинского района, и я обнаружила, что на коре деревьев тоже были наросты причудливой формы и различного цвета. Меня это очень заинтересовало, и я принесла их в класс. Учительница объяснила, что это лишайники. Оказывается, лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха. По наличию лишайников можно судить о чистоте воздуха. Этот метод называется биоиндикация. Мы с одноклассницей решили оценить качество воздуха в некоторых местах, где растут деревья. Это и стало темой нашего исследования.

Объект исследования –лишайники.

Цель исследования - определение качества воздуха в разных местах на территории аала Райков.

Задачи исследования:

1. Узнать о роли лишайников в природе и жизни человека, вред или пользу приносят они деревьям.

2. Познакомиться с методом биоиндикации.

3. Исследовать наличие лишайников на выделенных участках.

4.Провести качественную оценку степени покрытия древесного ствола лишайниками и проследить зависимость лишайного покрова деревьев от удаленности источника загрязнения.

Гипотеза исследования – предположим, на самом ли деле лишайники являются индикаторами воздуха?

Актуальностью данной темы является то, что состояние окружающей среды влияет на здоровье человека. Также увеличивается экологические последствия выбросов вредных веществ в атмосферу, при увеличении автомобильного транспорта. Нарушается газообмен экологических систем, что неблагоприятно для растительного и животного мира. Наши леса перестанут исчезать, если в большом объеме будет проводиться работа по борьбе с выбросами вредных веществ в атмосферу.

Глава №1.Теоретическая часть

1.1 Что такое лишайники?

Растут они очень медленно, но живут очень долго. Лишайник может жить сотни и даже тысячи лет. Встречаются они повсеместно на всех континентах Земли, даже в Антарктиде.

1.2 Виды лишайников.

Выделяют три типа лишайников в зависимости от внешнего вида слоевища. Самые примитивные - накипные лишайники. Они корочкой покрывают деревья, камни, стены и крыши домов. Корочка может быть тонкой в виде еле заметной накипи порошкообразного налета.

Листовые (пармелия). Пармелия достаточно разнообразна. Это листовые лишайники, растущие на деревьях, на камнях, на почве. Лишайники пармелии имеют форму скомканного листа с причудливо изрезанными краями.

1.3 Питание лишайников.

Лишайники отличаются особым способом питания. Воду поглощают всей поверхностью из атмосферных осадков, и водяных паров, углекислый газ из атмосферы. Минералы лишайники получают, растворяя поверхность камней, а также воздуха. Вместе с воздухом и водой лишайники получают и содержащие там загрязняющие вещества. Разные виды лишайников по – разному ,реагируют на загрязнение.

1.4 Лишайники – индикаторы воздуха.

Данное исследование проводилось в 2008г в п. Каменка Мезенского района.

Вложение	Размер
lishayniki.doc	195.5 КБ

Предварительный просмотр:

Районная учебно-исследовательская конференция

Лишайники – индикаторы чистоты воздуха

Шаврина Ксения Александровна

МОУ «Каменская общеобразовательная

Лихачева Наталья Степановна,

учитель биологии МОУ «Каменская

общеобразовательная средняя школа

1. Морфофизиологические особенности лишайников 3

1.1. Общая характеристика класса лишайники 3

1.2. Строение лишайников 4

1.3. Размножение 5

1.4. Значение лишайников в биосфере и народном хозяйстве 6

2. Лишайники и загрязненность атмосферного воздуха 6

3. Экспериментальная часть 8

3.1. Методика исследования 8

3.2. Загрязненность воздуха на территории, прилегающей к Каменской

средней школе 9

3.3. Результаты исследования 10

Список литературы 12

Экологическая ситуация в наше время вызывает серьезную озабоченность общественности. Одна из задач современной экологии – это разработка систем естественных биологических индикаторов, позволяющих оперативно следить за состоянием экосистем и их динамикой.

Первыми на загрязнение окружающей среды реагируют живые организмы, например, лишайники (биологические индикаторы). [2,С.7]

Организмы биоиндикаторы должны обладать следующими признаками

Высокой чувствительностью к действию определенного фактора;
Организм должен обладать простотой определения;
Специфичностью - многие биологические индикаторы реагируют на какой-либо фактор;
Способностью накапливать в своем теле токсичные вещества (комулятивность);

Поэтому для проведения исследования были выбраны лишайники, которые обладают всеми выше перечисленными признаками.

Лишайники - это симбиотические организмы, не имеющие защитных наружных покровов, обладающие низкой способностью к авторегуляции процессов жизнедеятельности.[9, С.10]

Раздел биоиндикации, который рассматривает лишайники в виде чувствительных организмов, называется лихеноиндикация.

Объект исследования: атмосферный воздух.

Предмет исследования: влияние загрязненного воздуха на развитие лишайников.

Цель работы: определение загрязнения воздуха на территории, прилегающей к Каменской средней школе.

Задачи: 1)На основании анализа литературных данных познакомиться с

морфофизиологическими особенностями лишайников;

2) Изучить наиболее часто встречающиеся виды лишайников;

3) Используя метод лихеноиндикации, определить чистоту атмосферного

4) Получить экспериментальные данные и сделать выводы;

5) Собрать коллекцию лишайников.

Методы исследования: анализ литературных источников и метод линейных пересечений.

Глава 1. Морфофизиологические особенности лишайников

1.1. Общая характеристика класса лишайники

Лишайники – это единые организмы, состоящие из гриба и водоросли, связанных

симбиозом (симбиотическими отношениями). [1,C.26] Симбиоз - это взаимовыгодное сожительство двух организмов. Лишайники в равной мере можно отнести, как к царству грибов, так и к царству растений. Слоевище лишайников состоит из двух компонентов – автотрофного (сине-зеленые, зеленые, желто-зеленые и бурые водоросли) и гетеротрофного (гриба).[6,С.140] Не всякое сожительство гриба и водоросли образует лишайник. Лишайниковое сожительство должно быть постоянным и исторически выработавшимся, а не случайным, кратковременным. В настоящем лишайнике гриб и водоросль вступают в тесные взаимоотношения, грибной компонент окружает водоросли и может даже проникнуть в их клетки.

По форме и величине лишайники разнообразны, их размер варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Вегетативное тело лишайников представлено слоевищем, или талломом. В зависимости от образующегося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, оранжевым или почти черным. Пигментация способствует защите от чрезмерного освещения или, наоборот, помогает поглощать больше света (черный пигмент лишайников Антарктиды).

1.2. Строение лишайников

Известно более двадцати тысяч видов лишайников. В зависимости от строения слоевища выделяют накипные (корковые), листоватые и кустистые лишайники. Слоевище накипных (около 80%) лишайников имеет вид корочки, плотно сросшейся с субстратом, толщиной от 1 до 5 мм. Они встречаются на коре деревьев и кустарников, на поверхности почвы, на камнях. Накипные лишайники, поселяющиеся на поверхности горных пород, постепенно разрушают их благодаря выделению кислот.[7,С.57] Листоватые лишайники имеют округлую форму, часто с изрезанными краями или расчлененными на мелкие лопасти. Диаметр этих лишайников 10-20 см. Листоватые лишайники – более организованные формы по сравнению с накипными, у них существует четкая дифференциация слоев. Наиболее высоко организованы кустистые лишайники. Их слоевище представляет собой прямостоячий или повисающий кустик. Они имеют разную высоту, некоторые достигают несколько миллиметров, а некоторые 30-50 см.

По анатомическому строению лишайники делятся на гомео - и гетеромерные (рис. 1).

У гомеомерных лишайников слоевище представляет собой рыхлое сплетение гиф гриба, среди которых более или менее равномерно располагаются клетки или нити фикобионта. [3,С.26] Гетеромерное строение характеризуется наличием в слоевище дифференцированных слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию: верхняя и нижняя кора – защитную, фотосинтезирующий слой участвует в процессе фотосинтеза и накапливает продукты ассимиляции, а сердцевина - в прикреплении таллома к субстрату и обеспечении аэрации фикобионта. Такой морфологический тип лишайника представляет собой наиболее высокоорганизованную форму слоевища и характерен для большинства листоватых и кустистых лишайников.[5,С.103]

Рис.1 Формы слоевища лишайников: а – корковая Рис 2. Вегетативное размножение лишайников: (накипная); б - листоватая; в, г, д - кустистая; а- разрез таллома с соредиями, б- разрез

е- разрез гетеромерного слоевища; таллома с изидиями; 1- соредий, 2 – изидий

1- верхняя корка, 2 – слой водорослей,

3 – сердцевина, 4- нижняя кора,

Лишайники широко распространены. Наряду с сине-зелеными водорослями они являются пионерами в освоении безжизненных и скудных местообитаний. Разрушая и разрыхляя каменистый грунт, обогащая его органическими веществами, лишайники создают условия для поселения высших растений.

Скорость роста лишайников невелика, 1-3 мм. в год. Медленный рост обуславливает и высокую продолжительность их жизни до 50-100 лет.[2,С.7]

Размножаются лишайники спорами, которые образует гриб, либо вегетативно - отламыванием кусочков слоевищ, затем прорастающих на новом месте.

Размножаются лишайники с помощью особых образований, возникающих под верхней корой слоевища и состоящих из клеток изидий и соредий водоросли, окруженных гифами гриба (рис.2).

Соредии формируются под верхней корой в фотосинтезирующем слое и состоят из одной или нескольких клеток фикобионта, оплетенных гифами гриба. Под давлением разросшейся массы многочисленных соредий корковый слой таллома разрывается, и соредии выходят на поверхность, откуда разносятся ветром, водой и в благоприятных условиях прорастают в новые талломы лишайников.[4.С.407]

Изидии представляют собой мелкие выросты слоевища в виде палочек, бугорков, покрытых снаружи корой. Состоят они из нескольких клеток фикобионта, оплетенных гифами грибов. Изидии отламываются и формируют новые слоевища.

Половое размножение обеспечивают специальные участки слоевища, формирующие споры. Спора прорастает в гифу, и при встрече с подходящей водорослью формируется новый лишайник.[9,С.33]

1.4.Значение лишайников в биосфере и народном хозяйстве

Лишайники играют важную роль в биоценозах. Разлагаясь после отмирания, лишайники создают необходимые условия для образования почвенного гумуса.

Из лишайников получают лишайниковые кислоты (известно около 250), обладающие антибиотическими свойствами.

Антибиотические свойства лишайников находят применение в парфюмерной промышленности - для получения ароматических веществ, в фармацевтической - для изготовления препаратов против туберкулеза, фурункулеза, кишечных заболеваний, эпилепсии.[4,С.432]

В хозяйственной деятельности человека важную роль играют, прежде всего, кормовые лишайники, такие как олений мох, или ягель, исландский мох и другие, которые поедаются не только северными оленями но и маралами, косулями, лосями.

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, особенно соединениями серы, и степень их развития может служить индикатором экологической обстановки в городах.[4,С.433]

Глава 2. Лишайники и загрязненность атмосферного воздуха

Лишайники по-разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения и погибают; другие, наоборот, живут только в городах и прочих населенных пунктах, хорошо приспособившись к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии – лихеноиндикация. [6,С.141]

Гуляя в лесу, внимательный человек непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев. Они живые и нередко покрывают более половины поверхности ствола. Если пройти через какой-нибудь городской парк, то едва ли удастся обнаружить лишайники, разве только маленькие пятнышки хилых фрагментов слоевищ в трещинах коры.

Различие между лишайниковыми флорами естественных и культурных ландшафтов

были замечены уже лихенологами прошлого столетия. Не имея точных данных относительно экологических условий (климат, состав воздуха) городов, они могли только предполагать, что часть лишайников чувствительна к каким-то городским условиям, по всей вероятности к составу воздуха. В дальнейшем было установлено, что различные виды лишайников обладают разной чувствительностью.

Высокая чувствительность лишайников связана с содержанием в атмосферном воздухе оксида серы (IV)-сернистого газа, именно к этому загрязнению чувствительны лишайники. Поступая в тело лишайника диоксид серы нарушает процессы обмена веществ и превращение энергии, тормозит рост лишайника.

При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники (бриория, уснея, алектория), за ними – листоватые (лабария легочная, ксантория постенная, фисция). Накипные лишайники наиболее устойчивы к атмосферному загрязнению (лекопора разнообразная, лецидея, биотора).[8,С.132]

Таким образом, при анализе видового состава лишайников можно учитывать их видовую принадлежность (таксономический подход), анализ жизненных форм (биоморфологический подход) и анализ экологических групп (экологический подход).

Долгое время не могли объяснить, какие именно факторы приводят к обеднению и даже исчезновению флоры лишайников в городах. В течение последних десятилетий было показано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуоксид серы. Экспериментально установлено, что это вещество уже в концентрации 0,080-0,10 мг на 1м. куб. воздуха начинает вредно действовать на многие лишайники: в хлоропластах водорослевых клеток появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла, плодовые тела лишайников хиреют. Концентрация SO 2 , равная 0,5 мг/м.куб., губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах.

На лишайники пагубно влияет не только двуоксид серы, но и другие загрязнители – оксиды азота, оксиды углерода, соединения фтора и другие.[9,С.12]

Дальнейшие исследования с долговременно газацией очень низкими концентрациями сернистого газа, а также полевые наблюдения показали, что гипогимния погибает при концентрациях, которые вызываю повреждение лишь у самых чувствительных высших растений. Поэтому гипогимнию вздутую можно считать хорошим индикатором для регистрации низких концентраций загрязнителей в атмосфере. Скорость отмирания листоватых лишайников может служить показателем потенциального влияния атмосферных загрязнителей на высшие растения.[8,С.142]

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1. Методика исследования

Для исследования используют достаточно старые прямостоящие деревья. После выбора модельного дерева определяют на стволе точку, находящуюся на высоте 1,5 метра от основания ствола с северной стороны. Затем на ствол накладывают мерную ленту с делениями таким образом, чтобы ноль шкалы ленты совпадал с выбранной точкой, а возрастание чисел на шкале соответствовало движению по часовой стрелке (с севера на восток). После полного оборота ствола лента закрепляется на стволе булавкой в нулевой точке. Совмещая последние деления и ноль ленты, определяют длину окружности ствола. Её при дальнейших измерениях принимают за 100%. При измерении фиксируют начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишайников. Измерения проводятся с точностью до 1 мм. [Приложение1, фото 1]

Проективное покрытие определяется для всех видов лишайников в сумме. С каждого

дерева лишайники собираются отдельно, и каждый образец упаковывается в отдельный конверт. Видовая принадлежность лишайников определяется в лабораторных условиях

3.2. Загрязненность воздуха на территории, прилегающей к Каменской средней школе

Перед началом работы мы поставили перед собой цель: определить загрязнения воздуха

Данные биологического эксперимента по определению величины проективного покрытия

Читайте также: