Царева Екатерина Александровна (15 лет) - "Лишайники как биоиндикаторы загрязнения атмосферы"

Введение

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.

Метод оценки «проективного покрытия» (метод сеточек-квадратов) («Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды» А.В.Пчелкин, А.С.Боголюбов, М.,Экосистема,1997.) Необходимо разбить площадки на 10 x10 м в разных направлениях друг от друга. При выборе следующих площадок придерживаться 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.;

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 x10 см (палетку расчерчивают на квадраты размером 1 x1 см). Перед началом измерений заготавливаются специальные таблицы, в которые затем заносятся результаты исследований .

Подсчёт лишайников проводится следующим образом:

1. Считается число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают больше половины площади квадрата (А), условно приписывая им покрытие, равное 100%;
2. Считается число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (В), условно приписывая им покрытие, равное 50%;
3. 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 x10 см с ячейками 1x1 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

Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников - кустистых, листоватых и накипных- выставляются баллы встречаемости и покрытия.

Степень загрязнения воздуха оценивается по полученным данным, которые сведены в таблице №3 и №4 .

Исследовательская работа.

На исследуемой территории я разбила две площадки в разных частях города. 1 площадка-район металлургического завода « Русполимет», 2 площадка микрорайон школы №7 (где я учусь) и лесная зона. Для работы мне понадобились: блокнот, полиэтиленовые пакеты для сбора проб, квадрат-сетка(палетка). Палетку я изготовила из полиэтилена размером 10х10 см , расчертила её на квадраты размером 1х1см.С помощью палетки на каждой площадке проводила измерения численности лишайников (10 деревьев), для этого накладывала палетку на ствол дерева в том месте,где слоевища лишайников расположены обильно. Результаты измерения занесла в таблицу, затем рассчитала общее проективное покрытие по формуле :

R=(100A+50B) : С и показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле: ОЧА=(Н+2 х Л+3 х К) : 30

Потом сравнила полученные данные о состоянии воздуха на пробных площадках и сделала выводы о влиянии загрязнений на видовой состав лишайников.

Собранные лишайники я высушивала на воздухе, проводила определение вида лишайника с помощью атласов и определителей.

Глава III. Результаты исследования.

В ходе исследования определено:

1).На изучаемой территории были обнаружены 7 видов эпифитных лишайников .

2).Преобладающими лишайниками являются - оранжевая ксантория пристенная и фисция звездчатая.

3)Установила, что чистота атмосферного воздуха на разных участках моего города различна в зависимости от степени покрытия деревьев эпифитными лишайниками. Зона «угнетения» соответствует территории, расположенной около завода(площадка №1) –лишайники встречаются редко, флора лишайников бедна ,средняя степень покрытия(средний балл- 3 ) деревьев -36 % , ОЧА=0,07). «Зона нормальной жизнедеятельности » с чистым воздухом - это микрорайон школы №7 и лесная зона (площадка№2) где встречаются многие виды лишайников, высокая степень покрытия (средний балл-4) деревьев-50%, ОЧА=0,15).

4) На стволах деревьев на площадке №1 ( район завода) были обнаружены: ксантории, фисции, которые достаточно устойчивы к загрязнителям, это указывает на то, что воздух загрязнен умеренно(содержание двуокиси серы колеблется в пределах 0,05-03 мг/м? ); на стволах деревьев (площадка №2 –микрорайон школы №7 и лесная зона), были обнаружены: пармелия и уснея жесткая и эверния сливовая- это указывает на то, что воздух достаточно чист (содержание двуокиси серы не более 0,05 мг/м?); а полное отсутствие лишайников указывает на сильное загрязнение воздуха (содержание двуокиси серы более 0,3 мг/м?)- такие деревья не были обнаружены в нашем городе.

Заключение

Изучение лишайников данного микрорайона позволяет сделать выводы о перспективности предпринятых исследований. Мной было установлено, что: 1) Лишайники играют важную роль в функционировании экосистем;

2)Лишайники являются достаточно точными и чуткими индикаторами загрязнения атмосферы, особенно резко они реагируют оксид серы( IV), который быстро разрушает небольшое количество хлорофилла.

3)Атмосферный воздух в микрорайоне школы №7 низкой степени загрязненности (концентрация оксида серы ( IV) от 0,05-0,3 мг/м?)- это связано с тем, что район удален от центра города. Причинами небольшого содержания в воздухе оксида серы( IV), я, считаю, являются: дома с печным отоплением, работа котельной(на угле и мазуте) на территории школы, бани, личный автомобильный транспорт.

4)Содержание примесей свинца и железа, серы в районе металлургического завода связано с тем , что завод является основным промышленным объектом , негативно влияющий на окружающую среду.

5)Чем чище воздух, тем более разнообразен видовой состав лишайников, и наоборот, чем сильнее загрязнен воздух , тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.

6)В целом состояние эпифитных лишайников удовлетворительное, что свидетельствует о благополучном состоянии атмосферы в городе Кулебаки. Таким образом, на основе наблюдений проведенных мною, я не только расширила свои знания о лишайниках, но и попыталась провести несложные исследования.

Список использованной литературы

1. Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге / Л.Г. Бязров. – М.: Научный мир, 2002. – 336с.

2.Новиков В.С. Школьный атлас определитель/ В.С. Новиков, И.А. Губанов.- М.: Просвещение 1991.

3. Пчелкин А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды. Методическое пособие/ А.Б.Пчелкин, А.С. Боголюбов. - М.: Экосистема, 1997.

4. Шкараба Е.М. Использование лишайников в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды: учебное пособие/ Е.М. Шкараба, А.Е. Селиванова. - Пермь. Изд. ПГПУ, 2001.

Приложение 1

Фото «Определение проективного покрытия лишайников »

Таблица №1 Вносимые результаты исследования.

Приложение 2

Таблица №3 Оценка степени загрязнения воздуха.

Таблица №4 Встречаемость лишайников в разных частях города в зависимости от среднего количества диоксида серы в воздухе

Результаты исследования.

Таблица № 1.1 Результаты исследования лишайников (пришкольный участок-площадка №1), ОЧА=0,07

Таблица № 1.2 Результаты исследования лишайников (площадка №2), ОЧА= 0,15

Приложение 5

2. Степень загрязнения воздуха (сравнение результатов исследуемых площадок)

3.Видовой состав эпифитных лишайников на изучаемой территории

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.