Наукова робота: "Лишайники як індикатори середовища"

УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ ВИКОНКОМУ КРИВОРІЗЬКОЇ

МІСЬКОЇ РАДИ ВІДДІЛ ОСВІТИ ВИКОНКОМУ ТЕРНІВСЬКОЇ

РАЙОННОЇ У МІСТІ РАДИ КРИВОРІЗЬКА ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА І-ІІІ ст. № 50

 

РАЙОННИЙ КОНКУРС НАУКОВО – ДОСЛІДНИХ РОБІТ

 ЕКОЛОГО – НАТУРАЛІСТИЧНОГО НАПРЯМКУ

“Дослідники рідної землі”

 

 

Лишайники як індикатори стану навколишнього середовища

 

 

Автор: Коляса Катерина

Артурівна

учениця 9 класу

Керівники:

керівник гуртка

«Фотонатуралісти»

Шишова Волошина О.І.

 

 

 

 

 

м. Кривий Ріг

2016

Зміст

 

Вступ………………………………………………………………………………….3

Розділ 1. Загальна характеристика лишайників та  їх види……………………….5

1.           Загальна характеристика лишайників………………….………………5
2.           Класифікація лишайників……………………………………………….7
3.           Характеристика лишайників експериментальних ділянок……..…….8

Розділ 2. Лишайники, як індикатори стану навколишнього середовища………10

2.1.  Вплив двоокису сульфуру (SO₂)  на лишайники……………………….11

2.2. Дослідження чистоти повітря, використовуючи лишайники в якості індикаторів…………………………………………………………………….12

2.3. Метод сіток-квадратів……………………………………………..……..13

2.4. Візуальна оцінка……………………………………………………...…..14

2.5. Шкала вітальності………………………………………………………..14

Висновки……………………………………………………………………………16

Список використаної літератури………………………………………………….17

Додатки…………………………………………………………………………..…18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Найбільш гостру екологічну проблему в містах представляє забруднення повітря, оскільки регулярно відбувається викид забруднюючих речовин в атмосферне повітря.

Основним джерелом надходження забруднюючих речовин в атмосферу міста є автотранспорт і промислові підприємства.

Викиди промислових підприємств, продукти спалювання палива автомобілів, продукти горіння при пожежах і т. д. надходять в найнижчий (приземний) шар атмосфери. Умови їх розсіювання визначаються станом атмосфери. Вирішальну роль при цьому грає вітер: у вітряну погоду місто добре провітрюється і навіть на жвавих автомагістралях концентрації забруднюючих речовин низькі. У безвітряну погоду «чистоту» приземного повітря визначають процеси вертикального перемішування. При сприятливих умовах вони забезпечують винесення домішок у верхні шари атмосфери і надходження звідти ж чистого повітря.

Забруднення повітря призводить до зменшення товщини озонового шару та утворення озонових дір. Крім того, забруднення повітря призводить до підвищення вологості повітря, до збільшення кількості туманів у місті і помутніння атмосфери – утворюється парниковий ефект.

Атмосферні забруднення також впливають на стан питних джерел і стан рослинного і тваринного світу.

Але найголовніше, забруднене повітря має великий вплив на здоров'я і самопочуття людини. При сильно забрудненому повітрі у людей запалюються очі, слизові оболонки носа, горла, з'являються симптоми задухи, загострення легеневих і різних хронічних захворювань, наприклад, хронічний бронхіт, і навіть захворювання раком легенів.

Промислова діяльність людини кардинально змінює стан атмосферного повітря, і далеко не на краще. Саме тому актуальною сьогодні є організація спостереженя та контролю за змінами стану атмосферного повітря під впливом антропогенного фактора як важливого чинника, що попереджає про небезпечні явища, сприяючи їх запобіганню. При цьому перспективним методом оцінки може бути метод ліхеноіндикації.

Лишайники чуйно реагують на характер і склад субстрату, на якому вони ростуть, на мікрокліматичні умови і склад повітря. З усіх екологічних груп лишайників найбільшою чутливістю володіють епіфітні лишайники (або епіфіти), тобто лишайники, що ростуть на корі дерев. Вивчення цих видів у  містах виявило ряд загальних закономірностей: чим більше забруднене повітря, тим менше зустрічається в його межах видів лишайників, тим меншу площу покривають лишайники на стовбурах дерев, тим нижче "життєвість" лишайників.

Метою роботи є встановлення видового складу лишайників в умовах селітебних зон Кривбасу.

Об’єктом дослідження є епіфітні лишайники на корі зелених насаджень вул. Ю. Смірнова та вул. Малиновського Тернівського району м. Кривого Рогу.

Предметом дослідження є видовий склад та екологічні особливості поширення лишайників на корі зелених насаджень вул. Юрія Смірнова та вул. Малиновського (рис..1,2) м. Кривий Ріг.

Дослідження проводилось на протязі двох місяців з жовтня по листопад 2016 року. За основу була взята наукова робота Шишової О.І. та Качинської В.В. «Видовий склад епіфіт них лишайників в умовах селітебних зон Криворіжжя», 2012 року [6].

Завдання:

1.Вивчення літературних джерел за темою дослідження;

2.Аналізвидового складу лишайникових угруповань вул. Юрія Смірнова та вул. Малиновського міста Кривий Ріг.

3. Оцінка даних, представлення результатів дослідження.

 

 

 

    Рис.1 вул. Малиновського                      Рис.2 вул. Юрія Смірнова

 

 

РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИШАЙНИКІВ ТА  ЇХ ВИДИ

1.           Загальна характеристика лишайників.

Лишайники (Lichenes) — це дуже своєрідні в біологічному відношенні нижчі рослини. Лишайник є складним організмом, що утворюється в результаті симбіозу двох рослин: гриба і водорості. Основну масу в слані лишайнику становить гриб, який своїми гіфами щільно переплітає клітини водорості. Складові компоненти лишайника — гриб і водорість — доповнюють один одного (Рис.3). Водорості — автотрофні рослини, що містять хлорофіл а, отже, здатні створювати органічні речовини та забезпечувати ними гриб. Гриб нездатний фото синтезувати, але володіє здатністю добувати воду і мінеральні речовини та забезпечувати ними водорість. Крім того, гриб захищає водорість від яскравого освітлення, сильного нагрівання променями сонця і висихання.

Рис.3 Будова лишайника

Лишайник являє собою не тільки нешкідливий корисний симбіоз двох рослин, а й складну форму паразитизму. Лишайник не можна розглядати як просте поєднання властивостей двох його компонентів – це живий організм, який володіє новими якостями, тому і займає певне місце в рослинному світі.
Можна штучно поділити лишайник на компоненти — гриб і водорість — і вирощувати кожен компонент окремо. При цьому водорість зазвичай здатна продовжувати самостійне існування, а гриб, пристосувався до вигідного для нього співжиття, без водорості розвиватися самостійно не може і швидко гине.

Взаємовідносини лишайників з деревами, на яких вони нерідко селяться, ще до кінця не з'ясовані. Відомо, що лишайники істотно не впливають на життя дерева, хоча їх надмірна кількість може ускладнювати газообмін через кору (Рис. 4). З іншого боку, помічено, що дерева, покриті ними, менше уражуються різними захворюваннями, так як лишайники виділяють антибіотичні речовини. Виявлено також, що багато видів лишайників воліють селитися лише на корі певних видів деревних порід – це свідчить про більш тісні та складні взаємини дерева та лишайнику. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4. Ріст лишайників на корі дерева

 

1.2. Класифікація лишайників.

1. Вегетативне тіло лишайника називається талломом (слоевищем). Талломи різноманітні за формою і забарвленням. За зовнішнім виглядом розрізняють три типи талломів лишайників (Рис.5):

• Накипні - порошкоподібний лишайник, слоєвище у вигляді кірочки, зрощеної з корою дерева або поверхнею каміння;
• Листуваті - лишайник з листовидним слоевищем, з чітко вираженою нижньою кіркою, росте у вигляді лусочок, що відділяються від поверхні субстрату;
• Кущисті – лишайник  кущистої або волосся-видної  форми,  росте у вигляді  ниток або кущиків з широкою плоскою основою.

Класифікація лишайнику за зовнішнім виглядом талому     Кущисті                                         Листуваті                            Накипні               Рис.5. Класифікація за зовнішнім виглядом

 

2.               По відношенню до субстрату лишайники поділяються на декілька екологічних груп:

•     Епілітні лишайники селяться на камінні і скелях, це накіпні види;
•     Наґрунтові лишайники ростуть як на відкритих місцях, так і в лісах;
•     Епіфітні лишайники в якості субстрату використовують дерева і чагарники. Вони представлені накипними, листуватими і кущистими формами.

      З усіх екологічних груп лишайників найбільшу чутливість
мають епіфітні лишайники, що ростуть на корі дерев.

Вивчення цих видів у найбільших містах, виявило ряд загальних закономірностей:

1. Чим більш забруднене повітря міста, тим менше зустрічається у ньому видів лишайників (замість десятків може бути 1-2 види).

2. Чим більше забруднене повітря, тим меншу площу покривають лишайники на стовбурах дерев.

3. При підвищенні забрудненості повітря першими зникають кущисті лишайники, за ними – листуваті і останніми – накипні.

1.3. Характеристика лишайників експериментальних ділянок.

Під час ліхеноіндикаційного обстеження по вулицям Смірнова і Малиновського на стовбурах дерев було виявлено два види епіфітних лишайників:

Рис.6. Зовнішній вигляд фісції висхідної

Physciaadscendens – фісція висхідна (Рис.6). Лишайник листуватий, розсічено лопатний ризоідальний. Належить до родини Physciaceae – Фісциєві.Таллом 2-5 см в діам., іноді округлої форми (сферичний), слабко прирізший до субстрату, лопасті 0,3-2 мм шир., висхідні, білуваті до світло-сірих, або  попелясто-сірі,  з довгими, 0,4–2 мм дл., світлими віями. Нижня сторона білувата,  з коричнуватими кінчиками.

 

Рис.7. Зовнішній вигляд ксанторії настінної

Xanthoriaparietina – ксанторія настінна (Рис.7). Лишайник листуватий, розсічено лопатний різоідальний. Належить до родини Teloschistaceae –Телосхистові.Слоєвище  тонке, розетковидне, до 10 (20) см у діаметрі, у центрі щільно притиснуте до субстрату, на периферії трішки підняте над субстратом, розсічене на лопаті. Верхня поверхня талому жовта або оранжево-жовта. Нижня поверхня білувата.

 

РОЗДІЛ 2. ЛИШАЙНИКИ, ЯК ІНДИКАТОРИ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

1.      Лишайники як індикатори стану навколишнього середовища.

Якість середовища можна оцінювати за станом живих об'єктів, що випробовують на собі вплив факторів цього середовища. Система спостережень за реакцією біологічних об'єктів на вплив забруднюючих речовин називається біологічним моніторингом.

Об'єктом біологічного моніторингу ми обрали лишайники.

Лишайники – широко поширені організми з досить високою витривалістю до кліматичних чинників і чутливістю до забруднювачів навколишнього середовища.

Мінеральні речовини у вигляді водних розчинів надходять у слань епіфітних лишайників з кори дерев. Однак набагато більшу кількість хімічних елементів лишайники отримують з атмосфери з опадами і пилом. Поглинання елементів з дощової води йде дуже швидко і супроводжується їх концентрацією.

За мірою наближення до джерела забруднення, слані лишайників стають товстими, компактними і майже зовсім втрачають плодові тіла. Подальше забруднення атмосфери призводить до того, що лопаті лишайників забарвлюються в білуватий, коричневий або фіолетовий колір, їх тал ломи зморщуються і рослини гинуть.

Важливий і той факт, що лишайники, на відміну від вищих рослин,  не здатні позбавлятися від уражених забрудненнями частин слані і мають здатність рости не тільки влітку, але і в інші періоди при негативних температурах повітря. Тому лишайники реагують на забруднення атмосфери раніше і сильніше, ніж вищі рослини, і за їх видовим складом і зустрічальності можна судити про ступінь забрудненості повітря.

 

 

 

2.1. Вплив двоокису сульфуру (Sна лишайники

 

Оскільки лишайники поглинають мінеральні речовини з опадів і атмосферного пилу, вони дуже чутливі до чистоти повітря. У місцях, де повітря забруднене димом, кіптявою, сірчистим газом вони не ростуть.

Крім двоокису сульфуру на лишайники згубно діють і інші забруднювачі – оксиди нітрогену(NO, NO2), оксиди карбону (CO, CO2), сполуки фтору і інші.

Сірчистий газ – речовина надзвичайно отруйна для лишайника. Його шкідливий вплив проявляється вже при мізерно малому вмісті в повітрі – 1:1000000 і навіть менше.

Зустрічальність лишайників в різних частинах міста залежно від середньої кількості діоксиду сірки в повітрі.

Зони лишайників	Район міста	Концентрація диоксиду сульфуру
«Лишайникова пустеля» (лишайники практично відсутні)	Центр міста і промислові райони із сильно забрудненим повітрям.	більше 0,3 мг/м3
«Зона пригнічення» (флора бідна – фісциї, леканори, ксанторії)	Райони із середнім забрудненням повітря.	0,05-0,3 мг/м3
«Зона нормальної життєдіяльності» (максимально видове різноманіття)	Периферичні райони міста.	Менее 0,05 мг/м3

З аналізу таблиці і видового складу лишайників експериментальних ділянок, можна зробити висновок, що обидві вулиці відносяться до «зони пригнічення», із середнім показником забруднення повітря.

 

2.           Дослідження чистоти повітря, використовуючи лишайники в якості індикаторів

Більшість хімічних сполук, що негативно впливають на флору лишайників,  містяться у викидах промислових виробництв і транспорту, що дозволяє використовувати лишайники як індикатори чистоти повітря.

Нами були обрані епіфітні лишайники, що ростуть на корі дерев, оскільки вони дуже зручні для спостережень, так як доступні в будь-яку пору року і добре помітні на стовбурах дерев.

Свої дослідження ми почали з вибору експериментальних ділянок, обрали дві вулиці в нашому районі:

• вул. Малиновського: розташована вздовж дороги з активним транспортним рухом;
• вул. Юрія Смірнова: розташована далеко від основних транспортних шляхів.

Робочою гіпотезою стало припущення, що повітря по вул. Малиновського сильніше забруднене порівняно з вул. Юрія Смірнова. Для перевірки робочої гіпотези ми провели дослідження цих ділянок методом лихеноіндикації.

Дослідження ділянок проводилось за допомогою керівника у послідовності:

•              Обстеження дерев на ділянках з метою визначення видового складу лишайників;
•              Охарактеризування лишайників: ширина, довжина талома, висота розташування лишайника;
•              Проективне покриття за шкалою Браун-Бланке  і методом сіток- квадратів.
•              Складання таблиць.

 

 

2.3.Метод сіток-квадратів

 

При визначенні проективного покриття лишайників зазвичай користуються сіточками 10 х 10 см, які представляють собою рамки.

Рамку накладають на стовбур дерева і фіксують. Потім визначають число(a) одиничних квадратів, в яких лишайники займають на око більше половини площі квадрата, і їм приписують покриття, що дорівнює 100%; визначають число (b) квадратів, в яких лишайники займають менше половини площі квадрата, та їм приписують покриття, що дорівнює 50%. Загальне покриття у відсотках обчислюють за формулою (c – число досліджуваних квадратів):R = 100 a + 50 b / c.

 

2.4.Візуальна оцінка

Покриття кожного виду на стовбурі дерева може бути представлено у якості візуальної оцінки. Це можна зробити за допомогою невеликих пробних майданчиків, розташованих на стовбурі дерева на певній висоті. Для визначення проективного покриття використовується бальна шкала Браун-Бланке.

«+» – зустрічається рідко, ступінь покриття незначна.

1 – індивідумівбагато, ступінь покриття мала або особини розріджені, але площа покриття велика.

2 – індивідуумів багато, ступінь проективного покриття не менше 10%, але не більше 25%.

3 – будь-яка кількість індивідуумів, ступінь покриття 25-50%.

4 – будь-яка кількість індивідуумів, ступінь покриття 50-75%.

5 – ступінь покриття більше 75%, число особин будь-яка.

2.5.Шкала вітальності

Для оцінки стану індикаторних таломних видів використовується шкала вітальності. Пошкодження зазвичай проявляються у вигляді некротичних плям.

Класи вітальності епіфітних лишайників:

1. Нормальні

2. Злегкаушкоджені

3. Середньопошкоджені

4. Сильно пошкоджені

5. Мертві.

 

 

 

 

Практичні дослідження на ділянці № 1 по вулиці Юрія Смірнова

Вул. Юрія Смірнова
№	Назва дерева		Ширина стовбуру, см	Напрямок нальоту	Вид лишайнику		Шкала покриття
1	В’яз		138	Навколо	Physciaadscendens		4
2	Тополя біла		178	Навколо	Physciaadscendens		4
3	Тополя біла		199	Навколо	Physciaadscendens		4
4	Тополя біла		210	північн.ст.	Physciaadscendens		3
5	Клен гостролистий		59	Навколо	Physciaadscendens		2
6	Акація біла		244	Навколо	Physciaadscendens		4
7	Тополя біла		205	північн.ст.	Physciaadscendens		3
8	Тополя біла		197	північн.ст.	Physciaadscendens		3
9	Тополя біла		90	північн.ст.	Physciaadscendens		2
10	Тополя біла		179	навколо північн.ст.	Physciaadscendens Xanthoriaparietina		5
11	Тополя біла		127	навколо, півн.заході	Physciaadscendens Xanthoriaparietina		5
12	Клен довголистий		71	навколо північн.ст.	Physciaadscendens Xanthoriaparietina		5
13	Тополя біла		107	північна	Physciaadscendens		2
14	Тополя біла		174	навколо	Physciaadscendens		5
15	В’яз		153	навколо	Physciaadscendens		4
16	Тополя біла		213	навколо північн.ст.	Physciaadscendens Xanthoriaparietina		5
Практичні дослідження на ділянці № 2 по вулиці Малиновського
Вулиця Малиновського
№	Назва дерева	Ширина стовбуру, см		Напрямок нальоту		Вид лишайнику	Шкала покриття
1	Каштан	149		північ		Physciaadscendens	2
2	Каштан	138		північ		Physciaadscendens Xanthoriaparietina	1
3	Каштан	131		навколо північ		Physciaadscendens Xanthoriaparietina	2
4	Каштан	141		навколо північ		Physciaadscendens Xanthoriaparietina	2
5	Каштан	148		північ		Physciaadscendens	1
6	Каштан	87		навколо		Physciaadscendens	1
7	Каштан	127		навколо		Physciaadscendens	1
8	Каштан	190		навколо		Physciaadscendens	1
9	Каштан	129		північ		Physciaadscendens	1
10	Каштан	159		навколо		Physciaadscendens	2
11	Каштан	146		навколо		Physciaadscendens	1
12	Каштан	197		північ		Physciaadscendens	1
13	Каштан	136		північ		Physciaadscendens	2
14	В’яз	157		північ		Physciaadscendens	2
15	Каштан	169		північ		Physciaadscendens	2
16	Каштан	178		навколо		Physciaadscendens	3

Висновок

Промислова діяльність людини кардинально змінює стан атмосферного повітря, і далеко не на краще. Саме тому актуальною сьогодні є організація спостережень та контролю за змінами стану атмосферного повітря під впливом антропогенного фактора. При цьому перспективним методом оцінки може бути метод ліхеноіндикації. Використовуючи закономірності видового складу та екологічних особливостей поширення епіфітних лишайників можна розглядати їх як індикатори атмосферного забруднення.

Результати ліхеноіндикаційного обстеження узагальнювались окремо по таких показниках: видове різноманіття епіфітних лишайників; частота трапляння; покриттям; вітальністю.

На вулиці Смірнова  на в’язі граболистому (Ulmuscarpinifolia) відмічено поодиноко Physciaadscendens. При цьому на тополях Болле (Populusbolleana) зустрічаються Physciaadscendens та Xanthoriaparietina дуже часто із дуже високим покриттям на більшості стовбурів – 5, а за шкалою вітальності –середньо пошкоджені 3 бали. На вулиці Малиновського відмічається Physciaadscendens та Xanthoriaparietina з дуже низьким покриттям, що становить 2 бали, а за шкалою вітальності – середньо пошкоджені 3 бали.

Аналізуючи данні таблиці, можна свідчити про більш тісні та складні взаємовідношення дерева і лишайника. (Тополя біла, Клен довголистий – більше покриття лишайниками).

Таким чином, на корі Ulmuscarpinifolia, Populusbolleana зустрічаються 2 види епіфітних лишайників, які використовуються в ліхеноіндикації: Physciaadscendens та  Xanthoriaparietina. Отримані дані свідчать, що ліхенофлора території досліджень не має значної видової різноманітності. Це, насамперед, можна пояснити високим антропогенним та техногенним пресингом. Переважання в лишайниковому покритті листуватого лишайника Xanthoriaparietina, пристосованого до існування в умовах помірно та дуже забрудненого повітря вказує на негативні тенденції в екологічному стані повітря.

Список використаної літератури

 

1.               Аверин Е. Г.Анализ состояния зеленых зон на территории города Донецка / Е. Г. Аверин, А. С. Парфенюк // Экологические проблемы индустриальных мегаполисов : матер. V межнар. науч.-практ. конф., 21–23 мая 2008 г. – Донецк–Авдеевка, 2008. – С. 165–168.
2.               Кондратюк С. Я.Індикація стану навколишнього середовища України за допомогою лишайників / С. Я. Кондратюк. – К. : Наук. думка, 2008. – 336 с.
3.               Мартин Ю. Л.Лихено индикационное картирование загрязнения атмосферного воздуха // Между-нар. школа по лихеноиндикации. – Таллин, 1984. – С. 15-34.
4.               Окснер А. Н.Определитель лишайников СССР. Морфология, систематика и географическое рас-пространение / А. Н. Окснер. – Л. : Наука, 1974. – Вып. 2. – 283 с.
5.               Екологічний паспорт міста Кривого Рогу. – м.Кривий Ріг, 2012. – 60с.
6.               Шишова О.І., Качинська В.В. Видовий склад епіфіт них лишайників в умовах селітебних зон Криворіжжя // Екологічний вісник: збірник наукових праць студентів та викладачів Екологічного наукового та науково-методичного центру Криворізького педагогічного інституту ДВНЗ «Криворізький національний університет» / відп.ред. Я.В. Маленко. – Кривий Ріг: КПІ ДВНЗ «КНУ» 2012. – Вип.8. – 64с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

вул. Малиновського

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 2

вул. Юрія Смірнова