Розробка "Ліхенометричні спостереження під час туристичних походів"

ЛІХЕНОМЕТРИЧНІ СПОСТЕРЕЖЕННЯ

ПІД ЧАС  ТУРИСТИЧНИХ ПОХОДІВ

      У запропонованій розробці подані методичні рекомендації щодо організації ліхенометричних спостережень у місцевих умовах. Наведені приклади практичних вправ для дітей різного віку. У додатках вміщено матеріали для підготовки учнями повідомлень та доповідей.

        При підготовці розробки використано матеріали спеціалізованої літератури, мережі Інтернет. Вона рекомендована вчителям географії, керівникам туристсько-краєзнавчих гуртків і клубів.

                                                                    ВСТУП

   У даній роботі зібрані  методичні рекомендації щодо проведення природодослідницької роботи у походах щодо вивчення лишайників.  Лишайники — це особлива біологічна група організмів, яка включає до 20 тис. видів, поширених на всій земній кулі, особливо в місцевостях з помірним кліматом. Ростуть лишайники у найрізноманітніших, часто зовсім несприятливих умовах: на деревах, парканах, каменях, склі, на залізних гратах, на поверхні грунту. Лишайники — це комплексні симбіотичні організми, до складу яких входять сумчасті гриби, рідко базидійні гриби, зелені та синьо-зелені водорості. Слань лишайника може мати різну форму і забарвлення — сіре, буре, зелене, оранжеве, яскраво-жовте, майже чорне і т. д Забарвлення слані залежить від специфічних пігментів, солей заліза, складу і концентрації різноманітних кислот.

    Цікавими є біологічні особливості лишайників. Вони дуже чутливі до чистоти повітря, характеризуються надзвичайно повільний ростом (у середньому 1-3 мм за рік), лишайники невибагливі до води і субстрату і легко переходять від стану спокою до життєдіяльності. Саме тому, на мою думку, лишайники можуть бути дуже цікавим об’єктом дослідження у туристичних походах.

ПІДГОТОВЧИЙ ЕТАП

Запитання для контролю знань учнів

1. Що таке лишайники?

2. Де поширені лишайники?

3. Які форми слані лишайників вам відомі?

4. Що вам відомо про способи розмноження, швидкість росту та тривалість життя лишайників?

5. У чому полягає роль лишайників у природі?

6. Які речовини добувають із лишайників?

7. Чому наявність лишайників є показником чистого повітря?

8. Яка роль лишайників у ґрунтоутворенні?

9. Чи ростуть лишайники поблизу вашої оселі? Про що це може свідчити?

Найпоширеніші лишайники України

 Рід ксанторія - Xanthoria. Слань листувата, дорзовентральна, вкрита коровим шаром з обох боків, прикріплюється до субстрату ризоїдами. Апотеції розташовані на поверхні лопатей, рідше по їх краях, сидячі. Сумки з 8-ма спорами. Спори біполярні, безбарвні. На території України одним з найпоширеніших лишайників є Xanthoria parietina - ксанторія настінна, або золотянка настінна.  Слань золотянки настінної має вигляд правильних округлих розеток жовтогарячого кольору, складається з великих, широких лопатей. Краї лопатей виїмчасто-порізані. Апотеції леканорового типу, нагадують дрібні жовті або жовтогарячі тарілочки, зосереджені в центральній частині слані. Поверхня слані від КОН миттєво забарвлюється у винно-червоний колір. Фікобіонтами золотянки є різні види роду Trebouxia. Золотянка настінна повсюдно зустрічається на корі дерев, але може зростати й на обробленій деревині (особливо часто на парканах) та стінах будівель. Поширена по всій земній кулі.

Рід леканора - Lecanora. Слань однорідна, накипна, гладенька, зерниста або бородавчаста, іноді у вигляді окремих горбиків або лусочок, часто малопомітна, прикріплена до субстрату. Зростає на різноманітних субстратах. Апотеції сидячі, з плоским або випуклим, рідко увігнутим диском, зазвичай оточені сланевим краєм (леканоровий тип). Сумки з 8-ма спорами, рідко 16-32-ма. Спори одноклітинні, безбарвні, здебільшого еліптичні, важко піддаються визначенню. Дуже поширеним видом, що часто зустрічається на корі листяних дерев, є Lecanora ailophana - леканора різноманітна.

Рід фісція, або стрільчатка - Physcia. Слань листувата, у вигляді правильних розеток, рідше - листуватих кірок, що щільно приростають до субстрату за допомогою чисельних ризоїдів. Якщо розглядати слань зверху, ризоїди помітні у вигляді дрібних війок по краю лопатей. Поверхня слані зазвичай щільна, рівна, гладенька, без зморшок та нерівностей, сіра або коричнева, часто з білуватим або сизим нальотом. Апотеції леканорового типу. Спори двоклітинні коричневі або сіро-коричневі, з нерівномірно потовщеною оболонкою, еліптичні або бобовидні.

Одним із найпоширеніших видів є Physcia stellaris (фісція зірчаста), яка має слань у вигляді щільно прирослих до субстрату розеток. Зверху розетки сірі, а знизу - світлі, з густим шаром сірих ризоїдів. Лопаті слані вузькі, витягнуті. Зверху слань від КОН жовтіє. Апотеції численні, з темно-коричневим диском. Часто зустрічається на корі листяних, рідше - хвойних порід, а також на камінні.

   Рід пармелія Parmelia. Слань листувата, розрізано-лопатева, у вигляді великих розеток, прикріплена до субстрату ризи-нами, рідше вільна. Лопаті різноманітні: вузькі або широкі, сильно або слабо розгалужені, плоскі або випуклі, щільно зімкнуті або розділені. Верхня сторона від білувато-сіруватої та жовтуватої до коричневої та чорної, матова або блискуча; нижня – від білуватої або світло-коричневої до чорної. Ризини добре розвинені, прості або розгалужені. Часто розвиваються соредії та ізидії різної форми. Апотеції леканорового типу, сидячі або на ніжках. Спори одноклітинні, безбарвні, від еліптичних до кулястих, по 8 у сумці. Часто види роду розвиваються як епіфіти на корі дерев, рідше на ґрунті, скелях. В Україні найпоширенішим видом роду є пармелія борозенчаста (P. sulcata). Характерною ознакою цього виду є розтріскані вузькими щілинами сітчасті зморшки верхнього корового шару (боріздчасті соралі), в яких виступають соредії.

Рід евернія - Evernia. Одні з найбільш розповсюджених на земній кулі лишайників. Мають м'яку кущисту дорзовентральну слань, яка прикріплюється до субстрату гомфом або (дуже рідко) ризинами. Апотеції леканорового типу, трапляються рідко. Спори одноклітинні, еліптичні, безбарвні, по 8 у сумках. Зустрічаються на корі дерев, оголеній деревині, ґрунті. На території України заготовляють евернію сливову (дубовий мох) (Е. prunastri) (рис.), екстракти з якої використовують у парфумерній промисловості. Для цього лишайника характерна кущиста, прямостояча або звисаюча, щільно прикріплена до субстрату гомфом м'яка слань, до 10 см довжиною, з плоскими або трохи жолобчастими неширокими дихотомічно розгалуженими лопатями. Зверху слань зеленувата, а знизу білувата.

ЕТАП ПОЛЬОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. ЛІХЕНОМЕТРИЧНЕ ДАТУВАННЯ АНТРОПОГЕННИХ ТА ПРИРОДНИХ ОБ’ЄКТІВ

    Швидкість приросту лишайників залежить від загальних екологічних умов. Найінтенсивніший приріст на початкових стадіях розвитку, коли органічні речовини, які синтезуються фікобіонтом, надходять досить рівномірно в усі частини слані. Коли слань набуває відносно великих розмірів і стає товщою, її ріст уповільнюється. Інколи слань всередині відмирає, а наростає лише по периферії. Тривалість життя лишайників та їхній більш-менш постійний приріст у межах певної кліматичної області привів вчених до думки, що можна визначати вік субстратів, на яких вони поселяються.

  Під час туристичних походів (залежно від можливостей території, що вивчається) можна проводити дослідження археологічних та природних об’єктів. При цьому важливо врахувати наступні моменти:

1. Оскільки часто  буває важко визначити у польових умовах різновид лишайнику,  доцільно ознайомити школярів лише з найпоширенішими місцевими видами.
2. На субстраті вимірюють діаметр найбільших сланей і, знаючи їхній середньорічний приріст у даній місцевості, обчислюють мінімальний вік цього субстрату.
3.  Вимірювання проводять креслярським вимірювачем з точністю до 0,5 мм або палеткою.
4.  Швидкість росту лишайників неоднакова:

Ксенторія – 1 мм/рік

Пармелія – 12 мм/ 100 років

Леканора – 60 мм/100 років

ПРАКТИЧНЕ ЗАВДАННЯ

1. Проаналізуйте поширення лишайників у районі дослідження.
2. Використовуючи креслярський вимірювач, визначте діаметр найбільшого зразка.
3. Висловіть припущення про можливий вік природного чи антропогенного об’єкта.

       ЛИШАЙНИКИ – ІНДИКАТОРИ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ

  Лишайники по-різному реагують на забруднення повітря: деякі з них не витримують навіть  найменшого забруднення та гинуть, інші, навпаки, живуть лише у містах чи інших населених пунктах з відповідними антропогенними умовами. У зв’язку із цим з’явився напрямок індикаційної екології – ліхеноіндикація. Ще у середині XIX століття класик ліхенології В.Нюландер, швед за походженням, що довгий час працював у Франції, звернув увагу на поступове зникнення лишайників з Люксембурзького саду через використання нового вигляду палива - газу для освітлення паризьких вулиць.

Це дало йому підставу назвати лишайники гігієнометрами, видовий склад і стан яких на даній території відображають якість повітря і комфортність умов мешкання для самої людини.

      Прогулюючись лісом можна побачити різні лишайники, які ростуть на стовбурах дерев: великі плямисті листуваті, великі накипні, звисаючі з гілок «бородаті»… Всі вони живі, красиві, інколи покривають більше половини поверхні стовбура. Але, якщо пройти по міському парку, такого вже не побачити: лишайників можна знайти у вигляді маленьких плямочок у тріщинах кори.  Таку відмінність між природною зоною та культурними ландшафтами помітили ще у ХІХ ст.. і стало зрозуміло, що частина лишайників дуже чутлива до міських умов, а саме до стану повітря. Вченими були зроблені висновки про те, що одні з них ростуть тільки у природних умовах незайманих культурою, інші переносять незначний вплив цивілізації, а треті можуть спокійно існувати і у великих містах, звичайно більше на їхній периферії.

      При вивченні лишайників, які ростуть у містах були виявлені загальні закономірності:

- чим більше індустрії в місті, тим більше забруднене повітря, і тим менше зустрічається в таких місцях лишайників, вони менше покривають стовбури дерев і мають низьку життєздатність;

- при підвищенні ступеня забруднення повітря першими зникають кущисті лишайники, за ними – листуваті, а вже потім накипні.

     Видовий склад лишайників у різних частинах міста (у центрі, на околицях, в індустріальних районах, у парках) виявляється настільки різноманітним, що вчені стали у межах міст виділяти так звані «зони лишайників». Вперше вони були виділені у Стокгольмі, де:

- фабричний район назвали «лишайниковою пустелею», бо повітря було досить забрудненим і лишайників майже не було;

- «зоною змагання» називали частину міста із середнім забруднення повітря, де лишайників було зовсім мало;

- «нормальна зона» - периферійні райони, де зустрічається велика кількість видів лишайників. Пізніше такі області стали виділяти і в інших великих індустріальних містах. Цікаво, що з кожним десятиріччям «лишайникова пустеля» збільшується за площею.

   За останні сто років було з’ясовано, що із компонентів забрудненого повітря на лишайники негативно впливає діоксид сірки. Ця речовина у концентрації до сотих міліграма на 1 м3 повітря починає свою негативну дію: у хлоропластах з’являються бурі плями, починається деградація хлорофілу і плодові тіла стають кволими. Концентрація до десятих міліграма згубно діє на всі види лишайників. Штучним шляхом було перенесено природні лишайники у хімічно забруднені місця, і лише незначна їхня частина змогла пристосуватися до отруєного середовища, а всі інші загинули.

     Звичайно, в містах на лишайники згубно впливає не тільки двоокис сірки, але й інші забруднювачі - оксиди азоту, оксид вуглецю, сполуки фтору та ін. Крім того, в містах сильно змінені мікрокліматичні умови - тут сухіше, ніж в природних ландшафтах (приблизно на 5%), тепліше (у різних містах на 1-3С°), менше світла. Лишайники віддають перевагу вологим місцям проживання, і ці умови, звичайно, здійснюють на них несприятливий вплив. Та все ж перший їх ворог в містах - забруднене повітря. Тепер уже людина, яка хоч трохи знає лишайники (15-20 видів), прогулюючись по місту, може сказати, наприклад, що на цій алеї повітря сильно забруднене - кількість двоокису сірки в повітрі перевищує 0,3 мг/м3 (лишайникова пустеля); в цьому парку повітря забруднене помірно, кількість SO2 коливається між 0,05—0,2 мг/м3 (це можна встановися по зростанню на стовбурах деяких витривалих по відношенню до забруднювачів лишайників - ксанторії (Xanthoria ), фісції (Physcia )та ін.

  Таким чином, прогулюючись по парках, скверах, лісах за допомогою лишайників, а саме їхньої кількості та розмірів, ми можемо визначити у якому місці повітря більш забруднене, а де чистіше.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ

1.Описати поширення лишайників у різних частинах населеного пункту та поза ним.

2. Зробити висновки про ступінь забруднення території на підставі ліхеноіндикаційних досліджень.

3. З’ясувати можливі джерела забруднення

4. Запропонувати заходи щодо покращення екологічної ситуації в досліджуваному районі.

ЛІТЕРАТУРА

1.Журнал «Геоморфология», №3, 1992

2. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие / под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: Агар, 2000. – 387 с.

3.www.lesovod.org.ua

4. www. Botany.kiev.ua

Додаток 1

Повідомлення учня (6-7 кл.)

      Те, що тривалість життя багатьох видів лишайників велика, а приріст їх в межах певної кліматичної області більш менш постійний, привело до ідеї використовувати їх для визначення віку субстратів, що населяються ними. Так було визначено вік багатьох льодовикових морен в Арктичній Канаді і Гренландії, встановлена динаміка руху льодовиків.

    Цікава історія ліхенометричного датування гігантських статуй на острові Паски, про які так захоплююче писав Тур Хейердал в своїй книзі «Аку-Аку». Вік цих статуй (їх понад 600) був для вчених загадкою. Чітке радіовуглецеве датування не вдавалося, оскільки всі статуї витесані з вулканічного туфу. Тоді німецький ліхенолог Г.Фолльманн застосував ліхенометричний метод. В основу були покладені детальні фотознімки, зроблені з 1914 по 1961 р. На них було добре видно розетки трьох видів лишайників — діплошистеси (Diploschistes), фісції (Physcia) і лецидії (Lecidea). Порівняння площ однієї і тої ж слані на фотознімках, зроблених в 1914 і 1961рр., показало, що річний приріст цих лишайників рівний відповідно 8, 12 і 17мм в рік. На основі цього встановили, що мінімальний вік статуй 430 років. Ці результати співпали з археологічними даними.

    Додаток 2

Повідомлення учня (9-11 кл.)

   Лишайники – симбіотичні організми, які є складними об’єктами для фізіологічних досліджень, тому що складаються із двох протилежних компонентів – гетеротрофного гриба та автотрофної водорості. Вчені вважають, що у них ще досить багато таємниць.     Інтенсивність фотосинтезу у лишайників набагато нижча, ніж у вищих рослин. Спостереження та вимірювання відношення продуктивності асиміляції у листуватих лишайників та картоплі складає 1 : 16. Вчені пояснюють це тим явищем, що у лишайників наявні часті періоди екологічної депресії – висихання та повернення до нормального життєдіяльності, навіть, в умовах низьких температур та незначного вмісту вуглекислого газу, де інші рослини там гинуть. Цим же можна пояснити і їх повільний ріст.

   Процес фотосинтезу у лишайників залежить від багатьох екологічних факторів. Хлоропласти клітин у слані під шаром із гіфів одержують значно менше світла, ніж хлоропласти під епідермою у листках вищих рослин. Температурний оптимум фотосинтезу для більшості лишайників знаходиться у межах від +10 до +250С, хоча поглинати вуглекислоту можуть і до +350С, і до -250С.

 Для нормальної фотосинтетичної діяльності слані лишайників повинні містити певну кількість води. Але, на жаль, більшість лишайників дуже нерегулярно постачаються оптимальною кількістю вологи. Зате при надмірній кількості води у навколишньому середовищі, вони поглинають її у великій кількості. Але віддача води відбувається також досить швидко. Наприклад, при освітленні лишайників сонцем, вони втрачають вологу уже через 30-60 хвилин і стають крихкими. Існують дослідження, що лишайники найактивніше фотосинтезують вранці і ввечері.