Научная работа Сравнительная оценка степени загрязнения атмосферного воздуха села Омары и города Мамадыш с помощью лихеоиндикации.

Республиканская научно-практическая конференция школьников

«БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ»

Исследовательская работа на тему: Сравнительная оценка степени загрязнения атмосферного воздуха села Омары и города Мамадыш с помощью лихеоиндикации.

Секция: «Прикладная экология и биология»

Выполнила:

ученица 7 класса МБОУ «Омарская СОШ»

Кочнева Светлана Алексеевна

Руководитель:

учитель биологии

Филиппов Андрей Александрович

2016

Оглавление

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

Теоретическая часть (изучение темы работы)

1. Биология лишайников………………………………………………….…4

1.1. Анатомия лишайников………………………………………………….4

1.2. Морфология лишайников………………………………………………4

1.3. Размножение лишайников……………………………………………...5

1.4. Экология лишайников…………………………………………………..5

2. Методика исследования чистоты воздуха ……………………………...6

2.1. Наблюдение на пробных площадках…………………………...……...6

2.2. Изучение видового состава лишайников……………………………...7

2.3. Учет встречаемости видов……………………………………………...7

2.4. Проективное покрытие…………………………………………………7

Практическая часть работы

3.1. Характеристика исследуемых районов………………………………..8

3.2 Видовой состав…………………………………………………………..8

3.3. Встречаемость видов……………………………………………………9

3.4. Проективное покрытие………………………………………………..10

Выводы……………………………………………………………………...11

Список используемой литературы………………………………………...12

Приложения ………………………………………………………………..13

Введение

В последнее время основой многих исследований стала проблема изучения экологического состояния окружающей среды. Эта проблема возникла благодаря деятельности человека. Урбанизация территорий сопровождается не только возрастанием антропогенного пресса на окружающую среду, но и формированием особых условий жизнедеятельности организмов в населенном пункте. Одним из важнейших компонентов городской среды

и фактором ее формирования является городская флора. Изучение растительного покрова населенных пунктов, исследование его современного состояния и тенденций изменения - актуальнейшая проблема нашего времени.

Значительный интерес в этом плане представляют собой лишайники - специфическая группа организмов, само присутствие или отсутствие которых в городской флоре является фактом, подлежащим изучению и анализу.

Лишайники являются весьма удобными объектами для изучения: они обладают высокой чувствительностью к атмосферному загрязнению, характеризуются атмосферной стратегией питания, способны накапливать вещества из растворов низкой концентрации, крайне медленно растут, доступны для исследования вне зависимости от сезона.

Цель: с помощью лихеноиндикации сравнить степень загрязнения атмосферного воздуха села Омары и города Мамадыш.

Задачи:

Изучение литературы по данной тематике;

Выявить видовое разнообразие лишайников села Омары и г. Мамадыш;

Определить встречаемость и общее проективное покрытие лишайниками деревьев на высоте 0,5 м и 1,3 м от земли.

Выявить влияние основных загрязнителей на состояние воздушного бассейна и покрытия лишайниками деревьев.

Объект исследования: Для биоиндикационных исследований были выбраны эпифитные лишайники, встречающиеся на территориях села Омары и города Мамадыш.

Теоретическая часть работы

1.Биология лишайников

1.1. Анатомия лишайников

Тело лишайника - таллом (слоевище) - формирует гриб. Он составляет, за редким исключением, 90-95 % массы таллома и создает анатомический тип и жизненную форму таллома. Верхняя поверхность таллома часто покрыта корковым слоем. Корковый слой может содержать пигменты, придающие лишайнику окраску. Этот слой регулирует количество света, проникающего внутрь таллома, обеспечивает газо- и водообмен.

Под верхним корковым слоем лежит слой фотобионта, который оплетен рыхлыми гифами. Этот слой называется водорослевым. Именно здесь происходит синтез органических соединений, необходимых лишайнику для роста, размножения и развития.

Значительное число видов имеет еще и нижний корковый слой, выросты которого служат для прикрепления к субстрату.

1.2 Морфология лишайников

При изучении лишайников обычно обращают внимание на их жизненную форму и цвет, который зависит от различных пигментов и различается у многообразных видов.

Окраска лишайников очень разнообразна. Они бывают желтыми, красными, белыми, серыми, коричневыми, черными и голубоватыми. Насыщенность цвета лишайников зависит от освещенности: чем больше света, тем ярче окраска.

Различают три жизненные формы слоевищ лишайников: накипную, листоватую и кустистую.

Накипные, или корковые, лишайники имеют вид налета или корочки на субстрате произрастания. Как правило, это наиболее просто устроенные виды.

Листоватые лишайники имеют вид листовидной пластинки, горизонтально распростертой по поверхности субстрата.

Кустистые слоевища имеют вид прямостоящих или повисающих кустиков. По уровню организации - это наиболее высокоорганизованные слоевища.

1.3. Размножение лишайников

Для лишайников характерно вегетативное, бесполое и половое размножение.

Вегетативное размножение может осуществляться как простой фрагментацией слоевища, так и при помощи специализированных структур- соредий и изидий.

Соредии представляют собой клетки водорослей, оплетенные гифами гриба.

Изидии - небольшие выросты на поверхности лишайника.

1.4. Экология лишайников

Лишайники распространены практически по всему земному шару, за исключением водных поверхностей и участков Земли, постоянно покрытых льдом. Биологические преимущества лишайников: нетребовательность к содержанию питательных веществ в субстрате, большая продолжительность существования позволяют им расти в таких экстремальных условиях, где другие организмы существовать не могут. Лишайники переносят жестокую стужу, годами мокнут в воде, не боятся огненного солнца, живой и непобедимой пылью летают над пустыней.

Однако ни в жаре, ни в холоде не могут жить без кристально чистого воздуха. Как только атмосфера загрязняется, многие лишайники гибнут.

Главные условия для жизни - свет и влага - позволяют им расселяться на голых скалах, на стволах деревьев, на камнях, на почвах, стекле, линолеуме, железе, цементе и коже. Многие лишайники освоили оригинальные места обитания: оконные стекла и фарфор, стены построек и черепицу крыш, картон и кожу, войлок, даже металлические стволы старых пушек, и многое-многое другое.

2. Методика исследования чистоты воздуха

Методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях:

1. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников.

2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.

3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними - листоватые, последними - накипные.

2.1 Наблюдение на пробных площадках

Для изучения лишайников необходимо выбрать площадки придерживаясь следующих правил:

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.;

2.2. Изучение видового состава лишайников

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

2.3 Учет встречаемости видов

Встречаемостью называют степень вероятности найти тот или иной вид на любой маленькой площадки в изучаемом фитоценозе. Она выражается коэффициентом встречаемости, процентом площадок с данным видом от общего числа исследуемых площадок (R%). Встречаемость видов определяем по методу Раункиера, который состоит в учете флористического состава на маленьких площадках. Проводилась 50 повторностей. Для каждого вида определен коэффициент встречаемости.

100%

2.4 Проективное покрытие

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 10x10 см (палетку расчерчивают на квадраты размером 1x1 см) (Приложение №3).

Практическая часть работы

3.1. Характеристика исследуемых районов

1. Мы выбрали эпифитные лишайники, встречающиеся на березах, произрастающих на территориях с разной антропогенной нагрузкой.

2. Один исследуемый участок находился в селе Омары (Участок №1), другой в городе Мамадыш (Участок №2).

3. На участке №1 мы выбрали улицу Школьная, на участке №2 - улицу Ленина.

4. Каждая изучаемая территория по структуре и составу схожи. На каждой пробной площадке мы выбрали 10 отдельно стоящих, здоровых, растущих вертикально деревьев с диаметром ствола 25-40 см.

5. На участке №2 было выявлено, что лишайники занимают ту сторону ствола дерева, которая наиболее удалена от проезжей части. Талломы лишайников при этом были светлее и меньше в размерах, чем на исследуемом участке№ 1.

6. На участке №1 лишайники произрастают со всех сторон ствола.

7. Размеры таллома лишайников на участке №1 составляют 8 см., на участке №2- 4 см.

3.2 Видовой состав

На каждом дереве мы посчитали количество видов лишайников. Все обнаруженные виды разделили на три группы: кустистые, листоватые и накипные. Результаты отображены на рисунке 1 и в таблице.

Рис.1 Число видов лишайников на изучаемых территориях

Таблица 1. Видовой состав исследуемых участков1. Фисция звездчатая

2. Ксантория постенная

1. Фисция звездчатая

2. Ксантория постенная

Накипные

Леканора

Леканора

3.3 Встречаемость видов

Встречаемость лишайниковых видов характеризует качественное различие сравниваемых фитоценозов и определяется следующим образом.

1.На каждом участке мы выбрали 50 здоровых, растущих вертикально деревьев с диаметром ствола 25-40 см.

2.Определили на каждом участке число встречающихся видов. Полученные данные занесли в таблицу

3.Вычислили в процентах встречаемость изученных видов на исследуемых участках.

4.Результаты сгруппировали в пять классов (I - от 81 до 100%, II - 61-80%, III - 41-60%, IV- 21-40%, V - 20% и меньше) и построили кривую встречаемости. (Рис. 2)

.

Рис.2 Кривая встречаемости лишайников на исследуемых территориях

3.4. Проективное покрытие

Для определения проективного покрытия мы изготовили палетку, расчерченную на квадраты размером 1x1 см., которую накладывали на наиболее заросшую лишайниками часть коры на высоте 30 - 150 см.( Приложение №1)

Подсчет лишайников проводили следующим образом:

1. Сосчитали число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают больше половины площади квадрата (А), условно приписывая им покрытие, равное 100%;

2. Сосчитали число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (В), условно приписывая им покрытие, равное 50%;

3. Вычислили общее проективное покрытие в процентах (R) - по формуле: R=(100А+50В):С,

где С - общее число квадратов сеточки (в данном случае при использовании сеточки 10x10 см с ячейками 1x1 см, С=100).

На исследуемом участке №1 площадь проективного покрытия составила 39,6 %, на участке №2 - 27,25

Выводы

1. Видовой состав лишайников на участке №1 представлен одним видом кустистых лишайников (Эверния сливовая), двумя видами листоватых лишайников (Фисция постенная и Ксантория звездчатая) и одним накипным видом (Леканора).

На участке №2 также присутствуют Фисция постенная и Ксантория звездчатая. Кустистый лишайник на участке №2 не найден.

Мы сделали вывод, что степень загрязненности воздуха в городе Мамадыш больше, чем в селе Омары, так как в городской зоне мы не обнаружили кустистый лишайник.

2. Самый встречаемый вид на участке №1 Леканория (100%), на участке №2 встречамость Леканории составляет 80%.

Встречаемость Фисции звездчатой и Ксантории постенной на участке №1 составляют 82 %, а на участке №2 - 65%.

Встречаемость кустистого лишайника Эверния сливовая на участке №1 составляет 16 %.

3. На исследуемом участке №1 площадь проективного покрытия составила 39,6 %. На участке №2 -27,2 %. Поэтому мы сделали вывод о том, что атмосферный воздух в городе Мамадыш загрязнен сильнее, чем в селе Омары.

4. Основными загрязнителями в городе Мамадыш являются автотранспорт.

5. По результатам исследования мы даем следующие рекомендации:

- Уменьшить загрязнение атмосферы можно путём расширения площадей декоративных насаждений, состоящих из достаточно газоустойчивых растений.

- Применять в автомобилях аппараты-нейтрализаторы, которые уже выпускаются в промышленности, модернизацию двигателей, перевод городского транспорта на экологическое топливо (газ).

Список используемой литературы

1. Андерсон Ф.К., Трешоу М. Реакция лишайников на атмосферное загрязнение // Загрязнение воздуха и жизнь растений. - Л.: Наука, 1998. - с.296 -326.

2. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. Отв. Ред. М. В. Горленко. М., «Мысль», 1978.

3. Воротников В.П., Сидоренко М.В., Широков А.И. Методы фитоиндикации наземных экосистем. Экологический мониторинг - Нижний Новгород, 1995.

4. Кравченко М.В., Боголюбов А.С. Методика описаний лишайниковых сообществ. - Москва, 2001.

5. Кулаков В.Г. Кустистые и листоватые лишайники Нижнего Поволжья - Волгоград, 2002

6. Мучник Е.Э Учебный определитель лишайников средней России - Рязань, 2011

7. Цуриков А.Г. Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас определитель - Гомель, 2009

8. Цуриков А.Г. Альгология и микология: практическое руководство по изучению темы «Лишайники» - Гомель, 2006.

Приложение №1

Определяем проективное покрытие на участке №1

Определяем проективное покрытие на участке №2

Приложение №2

Лишайники на участке №1

Лишайники на участке №2

Приложение №3

Образец палетки