Голосование завершено
Гаращенко Дмитрий (7 «А» класс) - Определение загрязнения воздуха с помощью метода лихеноиндикации.
Введение
Проблема загрязнения атмосферного воздуха – одна из серьезнейших глобальных проблем, с которыми столкнулось человечество. Опасность загрязнения атмосферы – не только в том, что в чистый воздух попадают вредные вещества, губительные для живых организмов, но и в вызываемом загрязнениями изменении экосистем и климата.
Существует много методов и приборов для измерения уровня загрязнения воздуха, а так же естественных индикаторов состояния окружающей среды. Одним из эффективных методов оценки качества воздуха является индикация при помощи лишайников – лихеноиндикация.
Цель исследования: Оценить уровень загрязнения воздуха в разных участках Сковородино с помощью метода лихеноиндикации.
Задачи исследования:
1. Изучить и освоить методы проективного покрытия стволов деревьев лишайниками и лихеноиндикационных индексов для оценки уровня загрязнения воздуха.
2. Определить видовой состав и систематическое положение лишайников.
3. Оценить степень загрязнения воздуха в разных участках города Сковородино с помощью разных методов лихеноиндикации.
Объект исследования: лишайники.
Предмет исследования: лишайники как метод биоиндикации.
Гипотеза: Если воздух загрязнен, то количество лишайников, их видовое разнообразие и проективное покрытие ствола дерева будет меньше.
1.Этапы реализации проекта
1. Подготовительный:
Определение цели и задач;
Составление плана исследования;
Определение сроков исследования;
Изучение литературных источников по теме исследования;
Знакомство с методикой.
2.Практический:
Осуществление исследований по методике.
3.Обобщение результатов:
Обобщение полученных результатов;
Формулирование выводов.
4.Информационно-просветительский:
Выступление на школьной научно-практической конференции.
Ожидаемые результаты
Качественные: овладеть методикой лихеноиндикации.
Количественные: узнать большее количество лишайников.
Риски проекта:
|
№ п/п |
Риски |
Пути снижения рисков |
|
1. |
Неверно определены виды лишайников. |
Использовать разные определители. |
|
2. |
Не достаточная точность используемого метода |
Продолжить исследование с использованием методики линейных пересечений |
2. Экспериментальная часть.
2.1 Материалы и методика.
Теоретические: работа с литературными источниками, статистическая обработка и анализ полученных данных. Эмпирические: определение систематического положения лишайников, использование метода «палетки» для оценки проективного покрытия лишайников и индекса полеотолерантности. Для измерения численности лишайников на деревьях, в частности – их проективного покрытия, использовали способ «палетки». Прозрачную палетку изготовили самостоятельно из куска полиэтиленовой пленки, расчертив её ручкой на квадраты 1 х 1 см.
«Способ палетки» является методом непосредственного измерения проективного покрытия лишайников на стволах деревьев, т.е. измерения процентного отношения площади, покрытой лишайниками, к площади, свободной от лишайников. Палетку накладывали на ствол дерева. Подсчет лишайников на каждом участке ствола производили следующим образом: сначала считали число квадратов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100 %. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, равное 50 %. Данные записывали в рабочую таблицу.
Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляли по формуле: R= (100 a +50 b)/ С, где С - общее число квадратов палетки (при использовании палетки 10 х 10 см с ячейками 1 х 1 см, С = 100). При наличии на обследуемом участке коры дерева нескольких видов лишайников каждый вид считали в отдельности.
Более точно и, главное, количественно, определить
уровень нарушенности местообитания помогают так называемые лихеноиндикационные
индексы, учитывающие, в основном, видовое разнообразие, т.е. видовое богатство
(число видов) и численность разных видов лишайников. На сегодняшний день
существует несколько десятков лихеноиндикационных индексов, как тех, которые
учитывают видовой состав лишайников, так и тех, при расчете которых нужно знать
только видовое богатство (число видов). Мы
использовали наиболее простой –индекс полеотолерантности (
IP), который учитывает видовой
состав лишайников и вычисляется по формуле:
Индекс полеотолерантности вычисляется для всех обследованных модельных деревьев на площадке в среднем. Общая площадь поверхности стволов при использовании палеток должна быть не менее 0,7 м 2.
Оценка проективного покрытия дается по 10-балльной шкале:
|
Балл |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Покрытие,% |
1-3 |
3-5 |
5-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
40-50 |
50-60 |
60-80 |
80-100 |
Значения IP колеблются между 1 и 10. Чем больше значение IP, тем более загрязнен воздух в соответствующем местообитании. Нулевое значение IP может быть только в случае полного отсутствия лишайников (Боголюбов А.С., 2001).
Для определения видового состава использовали атлас-определитель (Цуриков А.Г., 2009).
2.2Результаты исследования.
Лишайники были обнаружены на иве, берёзе, тополе и яблоне. На сосне, черёмухе лишайники не росли (приложение 1, таблица 1). Это возможно, обусловлено молодым возрастом деревьев или, что наиболее вероятнее, выделением сосной и черёмухой фитонцидов, которые отрицательно влияют на жизнедеятельность гриба, входящего в состав лишайника. Лишайники чаще всего поселяются на ильме и тополе, чем на других деревьях (приложение 1, таблица 2).
Все тополя, произрастающие на улице Вокзальная, покрыты лишайниками. Это наиболее чистая улица в городе. Она менее загружена транспортом. По ней перемещаются в основном легковые автомобили. На улице Красноармейская 87 % деревьев, представленных тополями и ильмом, покрыты лишайниками. На улице Калинина 60 % тополей, на школьном дворе 61 % деревьев (тополей и ильм) покрыты лишайниками. Наименьшее количество лишайников поселилось на деревьях, произрастающих на улице Дзержинского - 29 % яблонь и на улице 60 лет СССР – 29 % тополей. Однако, данные улицы не являются самыми запылёнными, так как на них произрастают сосна и черёмуха, на которые лишайники не отмечены в целом ввиду выработки фитонцидов. Самой загрязнённой улицей является улица Победы, на которой произрастает наименьшее количество деревьев, покрытых лишайниками (30 % тополей и 24% ильмов). Причиной может быть большой поток машин, в том числе и грузовых, работающих на дизельном топливе. К тому же, улица является транзитной для совершения поездок как на запад, так и на восток (приложение 1, таблица 3). Это результаты простого подсчета количества деревьев с лишайниками без учета их количества и площади проективного покрытия. Для того, чтобы уточнить полученные результаты, мы использовали метод измерения относительной численности лишайников с помощью палетки и математический метод расчета лихеноиндикационных индексов.
Для того, чтобы узнать проективное покрытие ствола лишайниками мы использовали метод «палетки» (см. Приложение 5 Рис. 1-3). Результаты, полученные во время исследования, мы занесли в таблицы 3 - 9 (см. Приложение 1).
В качестве модельного дерева был выбран тополь. Однако на улице Дзержинского покрыты лишайником 2 яблони, поэтому данные измерения не проводили.
На основании данных таблиц мы составили диаграмму (см. Приложение 2 Рис. 1), в которую занесли средний результат проективного покрытия стволов деревьев лишайниками в % на обследованных улицах. На диаграмме видно, что с наименьшим уровнем загрязнения воздуха улица Калинина, а с наибольшим загрязнением воздуха улица Победы.
Изученные лишайники относятся к 2 видам: Фискония сердцевинножёлтая (Physconia enteroxantha) род Physconia и Ксантория восковидная (Xanthoria candelaria ) род, Xanthoria. Данные виды относятся к семейству Телохистовые, Physciaceae, класс – Леканоромицеты ( Lecanoromycetes); отдел – Аскомицеты ( Ascomycota); царство – Грибы (Mycota). Оба вида относятся к 8 группе полеотолерантности, то есть приурочены к умеренно и сильно антропогенно измененным местообитаниям (с равной встречаемостью).
Классы полеотолерантности - это группы, члены которых более или менее одинаково реагируют на определенные загрязняющие вещества и их концентрации в атмосферном воздухе.
На основе полученных данных мы провели вычисления, которые отобразили в таблице 9 (см. Приложение 1), данные из таблицы 2 (см. Приложение 3) мы использовали для определения загрязнения воздуха. К сожалению, мы не смогли провести корреляцию данных с учетом наличия в воздухе сернистого газа ( SO2), т.к. не нашли статистических данных по нашему населенному пункту. На исследуемых участках города уровень загрязнения воздуха соответствует зоне сильного загрязнения (таблица 9).
С помощью атласа-определителя мы определили видовой состав лишайников на исследуемых участках города.
Чаще всего на деревьях встречался только один вид лишайника (см. Приложение 5 Рис.5-6) или два вида (см. Приложение 5 Рис 7-8.)
Эти данные свидетельствуют о том, что на обследованных улицах бедное видовое разнообразие лишайников, и наша гипотеза подтвердилась.
Перспективы дальнейшей работы:
1. Использование метода линейных пересечений
2. Использования метода индекс чистоты атмосферы, IAQ.
Выводы:
1. Лишайники покрывают преимущественно стволы ильма и тополя, реже берёзы, яблони. На стволах черёмухи и сосны лишайники не обнаружены.
2. С помощью метода проективного покрытия стволов лишайниками установлено, что наиболее высокий уровень загрязнения воздуха на улице Победы, а самый низкий уровень загрязнения воздуха – на улице Калинина.
3. Изученные лишайники относятся к 2 видам: Фискония сердцевинножёлтая (Physconia enteroxantha) род Physconia и Ксантория восковидная (Xanthoria candelaria ) род, Xanthoria. Данные виды относятся к семейству Телохистовые, Physciaceae, класс – Леканоромицеты ( Lecanoromycetes); отдел – Аскомицеты ( Ascomycota); царство – Грибы (Mycota). Оба вида относятся к 8 группе полеотолерантности, то есть приурочены к умеренно и сильно антропогенно измененным местообитаниям (с равной встречаемостью).
4. Индекс полеотолерантности лишайников, произрастающих на улице Победы и Калинина - 8, что соответствует зоне сильного загрязнения.
Список использованной литературы:
1. Боголюбов А.С, Кравченко М.В. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации: методическое пособие/А.С. Боголюбов, М.В Кравченко,-М.: Экосистема, 2001. – 15 с. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.twirpx.com/file/768861/ (дата обращения 8.07.2016)
2. Зенова Г.М. Лишайники: Соросовский образовательный журнал, №8 / Г.М Зенова – М.: Московский государственный университет. М.В. Ломоносова, 1999. – 5 с.
3. Лиштва А. В. Лихенология: учебно-методическое пособие/А.В Лиштва. – Иркутск: Иркутский государственный университет, 2007. - 124 с.
4. Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие для студ. высш. учеб. Заведений/ О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева, Т.И. Евсеева и др; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. - 2-е издание, испр. - М.:Издательский центр «Академия», 2008. – 232 с.
5. Пчелкин А.В. Популярная лихенология: учебное пособие/ А.В. Пчелкин, Д.В Моргун.- М.: МГСЮН, 2006. - 36 с. Электронный ресурс. Режим доступа http://www.ecosystema.ru/07referats/pchelkin/monit... (дата обращения 12.12.2016)
6. Цуриков А. Г. Листоватые и кустистые городские лишайники: атлас-определитель: учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов [и др.] / А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова– Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. – 123 с.
Приложение 1
Таблица 1
Видовой состав деревьев, на которых произрастают лишайники.
|
№ п/п |
Видовой состав деревьев |
Наличие лишайников |
|
1 |
Ильм |
+ |
|
2 |
Береза |
+ |
|
3 |
Сосна |
- |
|
4 |
Черемуха |
- |
|
5 |
Яблоня |
+ |
|
7 |
Тополь |
+ |
Таблица2
Количество деревьев, покрытых лишайниками
|
№ п/п |
Улица |
Вид дерева |
Общее количество деревьев, шт |
Количество деревьев, покрытых лишайниками, шт. |
Количество деревьев, покрытых лишайниками, % |
|
1. |
Красноармейская |
Тополь |
200 |
58 |
29% |
|
Черемуха |
38 |
0 |
0% |
||
|
Ильм |
38 |
22 |
58% |
||
|
Яблоня |
10 |
0 |
0% |
||
|
2 |
Школьный двор |
Береза |
6 |
0 |
0% |
|
Ильм |
7 |
4 |
57% |
||
|
Тополь |
198 |
8 |
4% |
||
|
Сосна |
4 |
0 |
0% |
||
|
Черемуха |
300 |
0 |
0% |
||
|
3 |
Дзержинского |
Яблонь |
7 |
2 |
29% |
|
Береза |
6 |
0 |
0% |
||
|
Черемуха |
65 |
0 |
0% |
||
|
4 |
60 лет СССР |
Яблоня |
2 |
0 |
0% |
|
Тополь |
66 |
20 |
30% |
||
|
Черемуха |
125 |
0 |
0% |
||
|
Яблоня |
2 |
0 |
0% |
||
|
5 |
Победы |
Тополь |
57 |
14 |
24% |
|
Сосна |
34 |
0 |
0% |
||
|
Ильм |
18 |
5 |
27% |
||
|
Черемуха |
7 |
0 |
0% |
||
|
6 |
Вокзальная |
Тополь |
65 |
65 |
100% |
|
7 |
Калинина |
Тополь |
250 |
150 |
60% |
Таблица 3
Проективное покрытие стволов деревьев по ул. Красноармейская
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников |
3% |
1,3% |
1% |
2,5% |
7% |
4% |
1% |
2% |
1% |
1% |
|
Баллы |
1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Количество видов лишайника |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 4
Проективное покрытие стволов деревьев по Школьному двору
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников |
3% |
2% |
4% |
10% |
10% |
3% |
2% |
1% |
3% |
5% |
|
Баллы |
1 |
1 |
2 |
3 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
|
Количество видов лишайника |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 5
Проективное покрытие стволов деревьев ул. СССР
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников |
3,8% |
2% |
2% |
2% |
1% |
2% |
6% |
10% |
5% |
7% |
|
Баллы |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
3 |
2 |
3 |
|
Количество видов лишайника |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 6
Проективное покрытие стволов деревьев ул. Победы
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников |
1% |
6% |
1% |
2% |
3% |
4% |
1% |
2% |
1% |
2% |
|
Баллы |
1 |
3 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Количество видов лишайника |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 7
Проективное покрытие стволов деревьев ул. Вокзальная
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников |
5% |
3% |
4% |
10% |
7% |
1% |
6% |
4% |
7% |
2% |
|
Баллы |
2 |
1 |
2 |
3 |
3 |
1 |
2 |
2 |
3 |
1 |
|
Количество видов лишайника |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 8
Проективное покрытие стволов деревьев ул. Калинина
|
Порядковый номер дерева |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Степень по-крытия ли-шайников 1 вида |
40% |
7,5% |
2% |
5% |
1,5% |
3% |
2% |
1,3% |
100%
|
|
|
Баллы |
6 |
3 |
1 |
3 |
1 |
2 |
1 |
1 |
10 |
|
|
Степень по-крытия ли-шайников 2 вида |
20% |
11% |
1% |
3% |
1% |
|||||
|
Баллы |
4 |
4 |
1 |
2 |
1 |
Таблица 9
Индекс полеотолерантности
|
Улица |
IP |
Условная зона |
|
Красноармейская |
8 |
Сильного загрязнения |
|
Школьный двор |
8 |
Сильного загрязнения |
|
СССР |
8 |
Сильного загрязнения |
|
Победа |
8 |
Сильного загрязнения |
|
Вокзальная |
8 |
Сильного загрязнения |
|
Вокзальная |
8 |
Сильного загрязнения |
|
Калинина |
8 |
Сильного загрязнения |
Приложение 2
Рис. 1 Оценка качества воздуха по проективному покрытию ствола
пробных площадок.
Приложение 3
Таблица 1
Классы полеотолерантности лишайников
|
Типы местообитаний по степени влияния антропогенных факто- ров и встречаемость в них видов |
Виды лишайников |
Классы полеото-лерант-ности |
|
Естественные местообитания (ландшафты) без ощутимого антропогенного влияния |
Lecanactis abietina, Lobaria scrobiculata, Menegzzia terebrata, Mycoblastus sanguinarius, виды родов Pannaria, Parmeliella, самые чувствительные виды рода Usnea |
I |
|
Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные местообитания (редко |
Bryoria chalybeiformis, Evernia divaricata, Cyalecta ulmi,Lecanora coilocarpa, Ochrolechia androgyna, Parmeliopsis aleurites, Ramalina calicaris |
II |
|
Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные место- обитания (часто) |
Bryoria fuscescens, Cetraria chlorophylla, Hypogymnia tubulosa,Lecidea tenebricosa, Opegrapha pulicaris, Pertusaria pertusa, Usnea subfloridana |
III |
|
Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно (редко) измененные местообитания |
Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opegrapha diaphora, Parmelia subaurifera, Parmeliops ambigua, Pertusaria coccodes Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendula |
IV |
|
Естественные, антропогенно слабо- и умеренно измененные местообитания (с равной встречаемостью) |
Caloplaca pyracea, Lecania cyrtella, Lecanora chlarotera, L.rugosa, L.subfuscata, L.subrugosa, Lecidea glomerulosa, Parmelia exasperata, P.olivacea, Physcia aipolia, Ramalina farinacea |
V |
|
Естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно (часто) измененные местообита- ния |
Arthonia radiata, Caloplaca aurantiaca, Evernia prunastri, Hypogymnia physodes, Lecanora allophana,L.carpinea, L.chlarona, L.pallida, L.symmictera, Parmelia acetabulum,P.subargentifera, P.exasperatula, Pertusaria discoidea, Hypocenomyce scalaris, Ramalina fraxinea, Rinodina exigua, Usnea hirta |
VI |
|
Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно измененные местообитания |
Caloplaca vitellina, Candelariella vitellina, C.xanthostigma,Lecanora varia, Parmelia conspurcata, P.sulcata,P.verruculifera, Pertusaria amara, Phaeophyscia nigricans, Phlyctis agelaea, Physcia ascendens, Ph.stellaris, Ph.tenella, Physconia pulverulacea, Xanthoria polycarpa |
VII |
|
Умеренно и сильно антропоген- но измененные местообитания (с равной встречаемостью) |
Caloplaca cerina, Candelaria concolor, Phlyctis argena, Physconia grisea, Ph.enteroxantha, Ramalina pollinaria, Xanthoria candelaria |
VIII |
|
Сильно антропогенно измененные местообитания (часто) |
Buellia punctata, Lecanora expallens, Phaeophyscia orbicularis, Xanthoria parietina |
IX |
|
Очень сильно антропогенно измененные местообитания (встре- чаемость и жизненность видов низкие) |
Lecanora conizaeoides, L.hageni, Lepraria incana, Scoliciosporum chlorococcum |
X |
Таблица 2
Уровни загрязнения воздуха
|
IP |
Концентрация SO2 (мг/м3) |
Условная зона |
|
1-2 |
Менее 0,01 |
Нормальная |
|
2-5 |
0,01-0,03 |
Малого загрязнения |
|
5-7 |
0,03-0,08 |
Среднего загрязнения |
|
7-10 |
0,08- 0,10 |
Сильного загрязнения |
|
10 |
0,30-0,30 |
Критического загрязнения |
|
0 |
более 0,3 |
Лишайниковая пустыня |
Приложение 4
Таблица 1
Систематическое положение лишайников
Приложение 5
Использование метода «палетки»
для изучения проективного покрытия стволов лишайниками
Изучить и освоить методы проективного покрытия стволов деревьев лишайниками и лихеноиндикационных индексов для оценки уровня загрязнения воздуха. 2. Определить видовой состав и систематическое положение лишайников. 3. Оценить степень загрязнения воздуха в разных участках города Сковородино с помощью разных методов лихеноиндикации.
Отправлен сертификат:Конкурс экологических проектов «Экология глазами детей»
