Экологический проект по экологии Лихеиндикация

Раздел Другое
Класс -
Тип Научные работы
Автор
Дата
Формат doc
Изображения Нет
For-Teacher.ru - все для учителя
Поделитесь с коллегами:

Экологический проект


Лихеиндикация





2016 г.



Содержание

1. Введение 2-5

I. Литературный обзор. 6

1 Историческая справка 7

2. Биологическая характеристика лишайников. 7-9

3. Лишайники - биоиндикаторы состояния атмосферы. 9-10

4. Качественная оценка загрязненности атмосферы посредством 12- 14

лишайников.

II. Экспериментальная часть 15-18

- Подготовка опыта - Практическая часть

- Результаты

III.Заключение 19-20

Литература 21

Приложения




- 2-

Введение.

Общеизвестно, что человек без еды может существовать около месяца, без воды - несколько суток, а без воздуха - несколько минут. Но реалии настоящего времени таковы, что страшиться следует не только нехватки воздуха, а его прогрессирующего загрязнения. Под загрязнением атмосферы понимают присутствие в ней одного или более ингредиентов или их комбинаций в таких количествах и в течение такого времени, что они могут принести вред здоровью или благосостоянию человека, или чрезмерно повлиять на сложившийся уклад жизни. Особенностью загрязнителей атмосферы является их преимущественная локализация в сравнительно небольших географических районах - городах и других промышленных центрах. Загрязнение воздушного бассейна города, связанное с ростом транспорта, работой промышленных и энергетических предприятий, вызывает обоснованную тревогу. Скорость накопления вредных веществ превышает возможности самоочищения атмосферы. Загрязняющее вещество - примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным ценностям. Отрицательное воздействие человечества на природу очевидно. Приземные слои атмосферы промышленных городов загрязнены не только окислами азота, серы, хлороводородом, пылью, но и катионами тяжелых металлов. Источником такого загрязнения являются как различные предприятия, так и автодороги, поскольку выхлопные газы автомобилей содержат много свинца. Количество автомобилей в городе увеличивается ежегодно. Автотранспорт выделяет в атмосферу более 60% смесей оксидов азота и угарного газа. Выбросы вредных веществ не только загрязняют окружающую среду, но и ухудшают экологию города, нанося ущерб

здоровью людей. Многочисленными исследованиями доказана взаимосвязь

-3-

роста числа неэпидемических заболеваний (онкологических, бронхо-

легочных и др.) с прогрессирующим загрязнением природной среды.

Атмосферное загрязнение следует рассматривать как условие, вызывающее изменения в организме, способствующие развитию заболевания, а в некоторых случаях и вызывающее его. Поэтому важно знать масштабы загрязнения атмосферы, его многолетнюю динамику и характер ингредиентов атмосферного загрязнения. Поэтому для поддержания качества жизни сложный комплекс взаимодействий человека и природы требует своевременного анализа, регулирования и оптимизации.

Следовательно, очень важно найти удобный и достаточно чуткий индикатор интоксикации воздушной среды, который можно использовать для общей оценки состояния и динамики развития загрязнения населенной территории. [Одум Ю.Экология - М.: Мир, 1986-740с.]

Оказалось, что самые обычные лишайники отличаются особой чувствительностью к воздушному загрязнению, они - настоящие биоиндикаторы загрязнения воздуха и окружающей среды. Мониторинг загрязнения среды основан на различных методах. Я же решил изучить подробнее лихоиндикацию. [Биоиндикация загрязнений наземных экосистем.-М.: Мир, 1988-350с.]



-4-

Цель работы: определить уровень загрязнения окружающей среды биоиндикационным методом,выявляя анатомо-морфологические изменения в слоевищах отдельных видов придорожных лишайников, что позволяет использовать их в качестве тест-объектов для выявления уровня загрязнения атмосферы

Задачи работы

  • - дать биологическую характеристику лишайникам и выявить их особенности использования в биоиндикации;

  • - выявить присутствующие в парках морфологические типы лишайников и сделать выводы о загрязненности воздуха;

  • -обнаружить наиболее стойкие к загрязнениям лишайники;

  • определить зависимости разнообразия видового состава лишайниковой растительности и площади покрытия талломами форофита от расстояния от автодороги.составить карту -схему

  • рассмотреть процесс изменения лишайников в городских условиях и возможность использования их в мониторинге загрязнения воздушной среды;

  • сделать выводы о степени загрязнения атмосферного воздуха на исследуемых территориях.

Объект нашего исследования - определенные районы города

Предмет - изучение загрязнения территории методом лихеиндикации.

Теоретическая значимость работы определяется тем, что в ней на основе биологического анализа лишайников обосновывается преимущество использования данного растения в мониторинге загрязнения воздушной среды.

-5-

-5-

Практическая значимость работы обусловлена возможностью использования полученных результатов на уроках биологии в процессе изучения симбиотических организмов, без использования дорогостоящего оборудования

В работе были использованы такие методы исследования, как анализ литературы, сравнительный и сопоставительный анализ, изучение видового разнообразия лишайников.

Новизна:

  1. Объективность результатов достигается исследованием с двух сторон:

- на основе литературных источников

- на основе экспериментальных наблюдении с учетом морфологических и анатомических показателей и признаков

  1. Проводится статистическая обработка.

  2. Методом лихоиндекации осуществляем мониторинг окружающей среды, тем самым вносим свой посильный вклад в решение этой проблемы.






-6

Обзор литературы:

Самостоятельными объектами исследования лишайники избраны не случайно. Это уникальные симбиотические организмы, существующие «на грани двух миров» - грибов и водорослей. Лишайники обладают весьма специфичными свойствами: обладают свойственной только им биохимией, широко распространены, независимо от типа субстрата, от голых скал и коре деревьев, чутко реагируют на изменение состава атмосферы. Главным лимитирующим фактором для жизнедеятельности лишайников, а затем их дальнейшего существования является атмосферное загрязнение. Чем больше загрязнение воздуха, тем меньше видов лишайников, тем меньшую площадь они занимают.

На примере изучения симбионтов разработаны интересные исследования, как по биологии этих организмов, так и по проблемам биологического мониторинга состояния окружающей среды. Кроме того, по этой теме много проблемных вопросов в информационных источниках. Все эти особенности лишайников предопределяют большой интерес к их изучению [1],[2], [3], [4],[5], [6],[7], [8].





-7-

Биологическая характеристика лишайников.

В настоящее время лихенология (от лат. Lichen - лишайник) - наука о лишайниках - изучает сложный комплекс проблем, связанных с возникновением, филогенией, строением, систематикой, биохимией, физиологией, распространением и экологией лишайников.

Специфичный признак лишайников - симбиотическое сожительство двух разных организмов - гетеротрофного гриба (микобионт) и автотрофной водоросли или цианобактерии (фотобионт).

В основе биологии лишайников лежит явление симбиоза - сожительства двух различных организмов. Вытекающие из специфической двойной природы лишайников преимущества позволяют им расти в таких условиях, где не могут существовать другие организмы.

Лишайники были известны еще задолго до открытия их сущности. Еще Теофраст (371-286 до н. э.), дал описание двух лишайников - уснеи (Usnea) и рочеллы (Roccella). Правда, в те времена их именовали то мхами, то водорослями, то даже «хаосом природы» и «убогой нищетой растительности». Еще 100 лет назад лишайники были для ученых великой загадкой, и открытие Симоном Швенденером в 1867 г. их сущности оценивалось как одно из наиболее удивительных открытий того времени.

В настоящее время классифицировано более 20 000 лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки новых неизвестных науке видов.

Лишайники - очень интересные по своему строению и свойствам комплексные организмы, тело которых всегда образовано двумя компонентами - грибом и водорослью.

-8-

Тело лишайника - слоевище или талл , не расчленено на органы и ткани. По строению слоевища лишайники делятся на 3 группы:

-Накипные (коркоподобные), похожие на плоские корки, плотно срастающиеся с корой, камнями, почвой; их трудно отделить, они влажные, на ощупь бархатистые.

-Листоватые в форме мелких пластинок, чешуек, прикреплены к поверхности тонкими нитями гриба. Их легко можно отделить от субстрата

-Кустистые, которые либо растут как маленькие кустики, либо свисают с дерева вниз, подобно бороде.

Лишайники, в связи с отсутствием корней, прочно прикрепляются к субстрату, ризоидами или ризинами,

выростами нижней стороны таллома. Клетки водорослей распределяются между нитями гриба (гифами) своеобразно. Например, у наиболее примитивных накипных лишайников, равномерно расположены всему слоевищу. Это гомеомерные лишайники.

У более высокоорганизованных лишайников в слоевище имеют несколько клеточных слоев, функции которых дифференцированы. Это гетеромерные талломы.

Между верхним и нижним защитными корковыми слоями, имеющими серую, коричневую, бурую, желто- оранжевую окраскукоторый находится слой водорослей,окруженных тончайшим грибным мицелием. Все водоросли получают достаточное количество солнечных лучей, необходимых для фотосинтеза через корковый слой. За зоной водорослей - самый толстый слой, сердцевина. Между грибными гифами, которые лежат рыхло остается воздушное пространство для газообмена. На поверхности талломов много округлых дисков с узкой каемкой, похожих на блюдца. Это апотеции, внутри которых происходит формирование спор.


-9-

Лишайники существенно отличаясь от других групп организмов, размножения, медленным ростом, отношением к экологическим условиям подразделяются в зависимости от типа предпочитаемого ими субстрата:

на 4 основные экологические группы -

эпифитные - растут на коре деревьев и кустарников;

эпиксильные - растут на обнаженной древесине (стволах без коры, деревянных строениях и т.д.);

эпигейные - растут на земле;

эпилитные - растут на скалах и камнях.

-переходные -растут между почвой и стволом дерева.

Лишайники - индикаторы загрязненности воздуха.

С учетом этих специфических особенностей, лишайником можно дать следующее определение: лишайники - организмы, тело (слоевище) которых постоянно состоит двух компонентов - автотрофного фотобионта и гетеротрофного микобионта, образующих единое симбиотичсское сожительство, отличающееся особыми морфологическими типами и особыми физиолого-биохимическими процессами [Курс низших растений - М.: Высшая школа, 1981-504с.]

Лишайники очень чувствительны к воздушному загрязнению, они - настоящие индикаторы загрязнения воздуха и окружающей среды. При изменении состава атмосферного воздуха, его загрязнении, фиксируют их, меняя качественный и количественный состав, а иногда и вымирают, т.е они -биоиндикаторы.

Биоиндикаторы- это группа особей одного вида или сообщества, по

-10-

наличию, состоянию и поведению которых судят о естественных и

антропогенных изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей Наука об организмах - биоиндикаторах называется биоиндикацией. Основные причины, обуславливающие малую устойчивость лишайников к атмосферному загрязнению следующие:

- высокая чувствительность водорослей лишайников, хроматофор которых под действием веществ-загрязнителей быстро разрушаются;

-отсутсвие защитных покровов и неограниченное поглощение газов и жидкостей слоевищами лишайников;

-невысокая экологическая пластичность к кислотности субстрата. Ее смещение приводит к гибели лишайников.

Раздел биоиндикации, в котором изучаются лишайники и определение изменений в окружающей среде с их помощью называется, соответственно, лихеноиндикацией.

Преимущества лихеноиндикации среди других методов мониторинга - недорогая стоимость исследований, быстрое получение результатов и объективность показаний. Налицо реальные результаты воздействия антропогенных загрязнителей. Недостатком таких исследований является приближённость результатов.

В лихеноиндикации используют свойства лишайников, основанных на впитывание их талломом оксидов азота, серы , осаждение на них пыли, тяжёлых металлов и их массовая гибель при высокой концентрации загрязнителей или образования смога в воздухе. В течение последних десятилетий было доказано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывают двуокись серы, а также

-11-

другие кислотные оксиды азота, фториды. Концентрация SO3, равная 0,5 мг/м3, губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах [Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П.. Экология: Учебное пособие - М.: МГУИЭ, 2000-504с.]

Некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения и погибают, обитатели городов и населенных пунктов, адаптировались к антропогенному фактору. Изучая лишайники, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. Именно на этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии - лихеноиндикация. [Викторов С.В., Ремезова Г.Л. Индикационная геоботаника - М.: Изд. Московского университета, 1988-168с.]

Качественная оценка загрязненности воздуха с помощью лишайников.

Различные виды лишайников обладают разной чувствительностью. Одни растут только в естественных, не тронутых культурой ландшафтах, другие переносят умеренное влияние цивилизации, сохраняясь в небольших поселках, селах и пр., а третьи способны расти и в крупных городах, по крайней мере, на их окраинах. [Малый практикум по физиологии растений / Сост. С. Н. Гудкова, Л. М.: Кудикова.- М., Высшая школа, 1998.-69 с.] Интересные данные были получены также методом пересадки

Пересаживая некоторые лишайники из природных условий в городские, выявляется различная реакция на изменение условий: одни быстро вымирают, другие приспосабливаются даже к отравленной среде.

Главной особенностью лишайников, учитываемая в лихеноиндикации - последовательность вымирания разных типов лишайников при увеличении загрязнения атмосферного воздуха загрязнителями. Так, первыми погибают кустистые лишайн

-12-

ики, затем листоватые, потом накипные. Самым устойчивым к загрязнениям воздуха является лишайник - ксантория постенная или стенная золотянка (Xantoria parientina). Поэтому видовой состав лишайников в разных частях городов (в центре, в индустриальных районах, в парках, на окраинах) оказался настолько различным,что ученые стали в пределах городов выделять так называемые «лишайниковые зоны». Выделяют 4зоны загрязнённости:

- незагрязнённую или «нормальную» зону (периферийные районы города) с разнообразными видами лишайников ,

-слабозагрязнённую- зону города со средней загрязненностью воздуха. Видов лишайников мало, у них низкая жизнеспособность.

-среднезагрязнённую и сильнозагрязнённую - лишайниковую «пустыню» - центр города с сильно загрязненным воздухом и промышленной инфраструктурой. лишайники правктически отсутствуют. Конечно, в городах на лишайники пагубное влияние оказывают не только химические реагенты. Там сильно изменены параметры влажности, температуры и освещенности: здесь «суше», чем в естественных ландшафтах (примерно на 5%), теплее (в различных городах на 1-3 °С), недостаток света. Абиотические природные факторы оказывают на них определенное влияние. И все же первый их «враг» в городах - загрязненный воздух [Малый практикум по физиологии растений / Сост. С. Н. Гудкова, Л. М.: Кудикова.- М., Высшая школа, 1998.-69 с.]


-13-
Таблица 1.Определение степени загрязненности воздуха по наличию или отсутствию различных морфологических типов лишайников.

Зона

Степень загрязненности

Наличие (+) или отсутсвие (-) лишайников

кустистые

листоватые

накипные

1

Загрязнения нет

+

+

+

2

Слабое загрязнение

-

+

+

3

Среднее загрязнение

-

-

+

4

Сильное загрязнение (лишайниковая пустыня)

-

-

-

II. Экспериментальная часть


Цель работы:

Проведение качественной оценки загрязненности воздуха с помощью лишайников

Оборудование:

Лупа, рамка для определения степени покрытия лишайниками стволов деревьев.

Ход работы:

1. I этап - выбор территории, на которых проводяся исследования.

2. II этап - нахождение и классификация лишайников по форме таллома и субстрату посредством определителя «Водоросли, лишайники и мохообразные СССР: Справочники-определители географа и путешественника. Отв. Ред. М.В. Горленко. М.: "Мысль", 1978. ]

-15-

-15-

Ход работы:

1. Выбираю 3 участка обследования :

1. ул Кабардинская, близ МКОУ СОШ № 2,

2. Микрорайон, ул.Красная

3. Ул Пролетарская-«спальный» район г. Нарткала»

На каждом дереве посчитываю количество видов лишайников. Лишайники выбираю на стволах и ветвях деревьев на доступной (до 2 м) высоте. При анализе образцов обращаю внимание и фиксирую присутствие или отсутствие видов, встречаемость, обилие, размеры лишайников, деформацию слоевища.

3. Отмечаю наличие или отсутствие видов лишайников, сравнениваю результаты с данными таблицы 1 и анализируя данные, определяю степень загрязнённости.( Приложение 2)
Таблица 2. Изменение морфологических признаков у Phiscia apolia и Parmelia

местонахождение

Phiscia apolia

Parmelia

Ул.Красная

2,2,5

3,3,3

Ул.Кабардинская

3,3

3,4,4

Ул.

1,1,1

1,1,1

Примечание : 1 - слоевища нормально развито

2 - на слоевищах единичные повреждения

3 - д

-16-

о -половины слоевища повреждено

4 - слоевище погибло

5 - не обнаружено

3. Выявляю зависимость видового разнообразия от местообитания и наиболее стойкие к загрязнению.

4. Формулирую вывод о о зависимости площади покрытия от расстояния от загрязнителя и полученные результаты заношу в таблицу. (Таблица 3)

Часть ствола,

Особенности

верхняя редкокроновая

Все лишайники имеют морфологически выраженные деформации слоевищ. Многие виды отсутствуют.

средняя густокроновая

Свыше 50% имеют морфологически выраженные деформации слоевищ.

нижняя внекроновая.

Минимальная морфологически выраженная деформация слоевищ.

Результаты.

Результаты практического исследования представлены в Приложении 3

Проведенные исследования доказали дифференциацию видового состава, а также изменение морфологического состояния лишайников в зависимости от их произрастания в трех различных районах города

Деформация слоевищ неоднородная и зависит от локализации лишайников на различных частях дерева. (Приложение 4)

В верхней части ствола виды относятся либо к наиболее чувствительным к

-17-

неблагоприятному воздействию, либо к видам с ограниченным распространением вверх по стволу дерева.

Наблюдение за состоянием лишайников показывают, в городах лишайниковый покров обогащается за счет размножения уже существующих здесь видов. Морфология многих лишайников изменена, со временем под влиянием загрязненителей некоторые гинут, а в условиях сильного загрязнения могут произрастать и размножаться только наиболее устойчивые виды.

Размеры лишайников изменялись от 65,0 мкм в исходных естественных условиях до 27,2 мкм. Загрязненные участки характеризуются средним размером тела 45 мкм и менее. Размер лишайников уменьшается с увеличением загрязнения воздуха на территории ул. Красной, при этом новообразованные лишайники реагируют более чутко, уменьшаясь в размерах, или погибают.

Содержание хлорофилла в лишайниках оценивалось визуально по преобладанию зеленых пигментов в клетках. С увеличением концентрации выбросов вредных веществ в атмосферу показатель снижается, так как в хроматофорах клеток водорослей появляются коричнево-бурые пятна, клетки болеют и отмирают. Следовательно, количество лишайников, их внешний вид зависит от степени загрязненности атмосферного воздуха ( приложение3) В результате 1 этапа исследования выявлено наличие листоватых и накипных и отсутствие кустистых морфологических типов лишайников на исследуемых участках - ул. Пролетарская. В соответствии с таблицей 1 определения степени загрязнённости воздуха, отсутствие кустистых, но наличие листовых и накипных типов лишайников говорит о слабой загрязнённости воздуха на исследуемой территории .В результате определения видов лишайников выяснено, на ул. Пролетарскроой произрастали вздутая (Hypogimnia physodes), а также небольшое количество накипных лишайников, такие виды лишайников как ксантория постен ная (Xantoria parientina), гипогимния такие, как лецидея(Lecidea glomerurosa) и леканора разнообразная (Lecanora allophana), фисция аиполия (Physcia aipolia), гипогимния вздутая,лецидея скученная, лецидея соредизная (Lecidea sorediza),

На основании проведённой работы можно сформулировать вывод: Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. Улица л. Пролетарская имеет степень малой загрязнённости; самыми стойкими к загрязнению воздуха являются такие лишайники, как лецидея скученная, леканора разнообразная, охролехия обоеполая, ксантория постенная;количество видов лишайников и площадь их талломов прямо пропорциональны расстоянию от предпологаемого загрязнителя (автодороги).

Таблица 4.Встречаемость лишайников

Расположение

Ценотические показатели

общее

кустистых

листоватых

накипных

Общее число видов на ул. Пролетарской

на стволе

5

-

-

5

на высоте 1,3 м

3

-

-

3

на основании стволов

5

-

-

5

Число видов на ул Кабардинской

на высоте 1,3 м

3

-

-

3

на основании стволов

4

-

-

4

Число видов на ул. красной

на высоте 1,3 м

-

-

-

1

на основании стволов

1

-

-

1

Встречаемость лишайников. На основании стволов лишайники



Около Комсомольского парка степень загрязненности 3 класс (относительно чистый воздух), рядом находится автомобильная трасса и жилые дома, а в центре парка воздух 2 - ого и 1 - ого класса загрязненности, то есть чистый и идеально чистый [Водоросли, лишайники и мохообразные СССР:

-18-

Справочники-определители географа и путешественника. Отв. Ред. М.В. Горленко. М.: "Мысль", 1978.]

Таблица 5. Встречаемость лишайников в разных частях города в зависимости от загрязнителей

Зоны лишайников

Район города

Концентрация SО2

Ул. Красная

«Лишайниковая пустыня» (лишайников мало)

Центр города и промышленный районы с сильно загрязненным воздухом, автозаправка

Свыше 0.3 мг/м3

ул. Кабардинская

«Зона угнетения» (флора бедна - фисции, леканоры, ксантории)

Район города со средней загрязненностью

0.05-0,3 мг/м3

Ул. Пролетарская

«Зона нормальной жизнедеятельности» (максимальное видовое разнообразие; встречаются в том числе и кустистые виды - уснеи, анаптихии,алектории)

Периферийный район мало машин и промышленных предприятий, аграрный сектор

Менее 0,05 мг/м3













-19-

Заключение

  1. Чем сильнее загрязнен воздух на определенной территории, тем меньше на ней встречаются различные виды лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратах и тем ниже их жизнеспособность.

  2. С увеличением загрязнения резко уменьшаются размеры лишайников. На загрязненных участках средний диаметр не превышает 50 мкм.

  3. Первыми при повышении загрязненности воздуха исчезают кустистые лишайники, затем листоватые и последними накипные.

  4. На территории ул.Кабардинской не встречаются совсем кустистые и листоватые, чаще - накипные. Большая часть лишайников находится в угнетенном и деформированном состоянии. Степень загрязнения атмосферного воздуха по состоянию лишайников на этом участке средняя. Степень загрязнения атмосферного воздуха по состоянию лишайников на территории экологически благополучными, являются ул. Пролетарской - так как загрязнение воздушной среды не практически выявлено.(приложение 1)

  5. На территории ул. Красной не встречаются кустистые и листоватые лишайники, редко - накипные. Большая часть лишайников находится в угнетенном и деформированном состоянии. средняя.

  6. Проанализировав полученные данные по этим площадкам, можно сделать вывод, что загрязнение атмосферы в окрестностях территории и парка среднее.

Таким образом, разные стадии загрязненности атмосферного воздуха могут


-20-

быть оценены по видовому составу лишайников, изменению проективного покрытия видов, по морфологическому состоянию лишайников При некотором усовершенствовании методов, лихеноиндикация имеет перспективы развития с дальнейшим её использованием в нетрадиционном мониторинге чистоты атмосферного воздуха.


-21-

Литература

  1. Викторов С.В., Ремезова Г.Л. Индикационная геоботаника - М.: Изд. Московского университета, 1988.

  2. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие под ред. С.В. Алексеева. - М.: АО МДС, 1996.

  3. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П.. Экология: Учебное пособие - М.: МГУИЭ, 2000.

  4. Курс низших растений - М.: Высшая школа, 2000.


  1. Малый практикум по физиологии растений / Сост. С. Н. Гудкова, Л. М.: Кудикова.- М., Высшая школа, 2005

6. Одум Ю.Экология - М.: Мир, 1986.











© 2010-2022