ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИШАЙНИКОВ, КАК БИОЛОГИЧЕСКИХ ИНДИКАТОРОВ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1.1 Оценка состояния воздушной среды методами фитоиндикации
1.2 Лишайники, как объект индикации состояния окружающей среды
1.3 Понятие лихеноиндикации, основные методики использования лишайников для оценки загрязненности окружающей среды неблагоприятными факторами
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Место и материалы исследования
2.2 Методы исследования
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования обусловлена важностью проблемы загрязнения природной среды, причем наиболее острую экологическую проблему в крупных городах представляет загрязнение воздуха, поскольку регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Среди веществ, загрязняющих воздух, наибольшее значение имеет сернистый газ, галогены и их соединения, окись углерода, сероводород, аммиак, этилен, а также копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного угля, металлов и их соединений).
Существуют различные методики исследования уровня загрязнения воздуха. Есть инструментальные методы определения содержания в воздухе вредных примесей, которые используются государственными природоохранными организациями в целях мониторинга воздушной среды города, особенно вдоль оживленных автомагистралей. Для исследователей, которые занимаются изучением особенностей биоиндикации качества среды, данные методы недоступны. В данном случае наиболее доступная методика оценки степени загрязнения воздуха – лихеноиндикация, т.е. использование лишайников в качестве индикаторов состояния воздуха. Наилучшими индикаторами состояния окружающей среды являются лишайники, так как они распространены по всему земному шару и их реакция на внешние воздействия очень сильна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.
В настоящее время достаточно большой накоплен материал в сфере изучения возможностей лихеноиндикации. Данной проблемой занимались такие исследователи как Л.Г. Бязрова [2], А.А. Галанина [3], С.Т. Исмаилова [10], А.И. Окснер [11], А.В. Пчелкина [12], Е.А. Удянской [14] и других.
Однако исследований, направленных на изучение состояния атмосферного воздуха в таких городах, как Витебск, нет.
Актуальность темы и недостаточная изученность проблемы способствовали выбору темы исследования: «Оценка окружающей среды методом лихеноиндикации».
Объект исследования – состояние атмосферного воздуха в г.Витебске и Витебском районе.
Предмет исследования – возможности использования лишайников для оценки качества атмосферного воздуха городской среды.
Цель курсовой работы – изучить возможности использования лишайников для оценки качества атмосферного воздуха г. Витебска и Витебского района.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
– провести анализ научной литературы по исследуемой теме;
– раскрыть основные подходы к лихеноиндикации;
– провести лихеноиндикацию качества воздуха на улицах г.Витебска.
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИШАЙНИКОВ, КАК БИОЛОГИЧЕСКИХ ИНДИКАТОРОВ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1.1 Оценка состояния воздушной среды методами фитоиндикации
От загрязнения воздуха страдают биологические системы разного происхождения. Но, следует иметь в виду, что животные и человек адаптированы к постоянному содержанию в воздухе кислорода, в то время как растения с их ассимиляционным аппаратом приспособлены к значительно более низким концентрациям в атмосфере СО2, и поэтому более чувствительны к концентрациям вредных веществ в воздухе [1, с. 27-36].
По этой причине растениям c помощью растений можно проводить биоиндикацию всех природных сред. Индикаторные растения используются при оценке механического и кислотного состава почв, их плодородия, увлажнения и засоления, степени минерализации грунтовых вод и степени загрязнения атмосферного воздуха газообразными соединениями, а также при выявлении трофических свойств водоемов и степени их загрязнения поллютантами. Например, на содержание в почве свинца указывают виды овсяницы (Festuca ovina и др.), полевицы (Agrostis tenuis и др.); цинка - виды фиалки (Viola tricolor и др.), ярутки (TIaspi alpestre и др.); меди и кобальта -смолевки (Silene vulgaris и др.), многие злаки и мхи. Наиболее удобными для целей биоиндикации являются следующие виды растений: травянистые - сныть обыкновенная (Aegopo-dium podagraria); мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara); древесные: тополь бальзамический (Populus balsamifera); клен остролистный (Acer platanoides) и ясенелистный (A. negundo); береза бородавчатая (Betula pendula); водные - рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus); рдест блестящий (P. lusens); рдест плавающий (P. natans).Кроме указанных растений часто для биомониторинга стабильности развития используют: подорожник большой (Plantago major) как наиболее пластичный вид травянистых растений; манжетку обыкновенную (Alchemilla vulgaris) и клевер гибридный (Тг if о Hum hybridum) и ползучий (Т. rep ens) как луговые виды; ячмень (Hordeum sp.), овес (Avenna sp.) и пшеницу (Triticum sp.) как сельскохозяйственные культуры для оценки состояния агроценозов [5, с. 25, 27].
Чувствительные фитоиндикаторы указывают на присутствие загрязняющего вещества в воздухе или почве ранними морфологическими реакциями - изменением окраски листьев (появление хлорозов; желтая, бурая или бронзовая окраска), различной формы некрозами, преждевременным увяданием и опаданием листвы. У многолетних растений загрязняющие вещества вызывают изменение размеров, формы, количества органов, направления роста побегов или изменение плодовитости. Подобные
ГЛАВА 2 МЕСТО, МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Организация и методы исследования
Исследование качества атмосферного воздуха при помощи лишайников проводилось на улицах г. Витебска и Витебского района.
На каждой территории были отобраны по три площадки, одинаковые по размерам, но отличающиеся по уровню антропогенной нагрузки:
Площадка №1. Промышленная зона с активным движением транспорта как легкового, так и грузового.
Площадка №2. Окраинная территория городов.
Площадка №3. Парковая зона.
Материалом для исследования послужили различные жизненные формы лишайников (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Жизненные формы лишайников
| Жизненная форма | Характерные внешние признаки |
| Накипной (корковый) | Слоевище порошкообразное или коркообразное, плотно срастается всей нижней поверхностью с субстратом (без повреждения отделить невозможно), образует разные округлые или неправильной формы пятна. |
| Чешуйчатый | Является разновидностью накипной жизненной формы, но выделяется некоторыми лихенологами в самостоятельную. Слоевище в виде округлых или неправильной формы пятен и розеток, в центре накипное, плотно срастающееся с субстратом, по краям приподнято в виде небольших чешуек, через несколько лет все слоевище может состоять из одних чешуек разных размеров. |
| Пластинчатый | Является разновидностью накипной жизненной формы, но выделяется некоторыми лихенологами в самостоятельную. Слоевище в виде округлых или неправильной формы пятен и розеток, в центре накипное, плотно срастающееся с субстратом, по краям бородавчатое, образует маленькие лопасти, распростертые и плотно прижатые к поверхности субстрата (но не сросшиеся с ним). |
| Листоватый | Таллом имеет плоские лопасти, листообразный, образует плоские округлые или неправильной формы розетки, распростертые по субстрату, прикрепляется |
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты исследования представлены в таблица 3.1-3.3 и на рисунках 3.1-3.3.
Таблица 3.1 – Результаты исследований на Площадке №1
| Признаки | Деревья |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Общее количество видов лишайников, в том числе: |
| г.Витебск | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | 1 |
| Витебский район | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
| кустистых | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| листоватых | | | | | | | | | | |
| г.Витебск | 1 | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | - |
| Витебский район | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
| накипных | | | | | | | | | | |
| г.Витебск | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Витебский район | 1 | - | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Степень покрытия древесного ствола лишайниками, на высоте от 30 см до 1,5 м, в % |
| г.Витебск | 5% | 5% | < 5% | < 5% | 5% | 8% | 10% | < 5% | 10% | < 5% |
| Витебский район | 5% | <5% | < 5% | < 5% | <5% | 8% | 8% | < 5% | 10% | < 5% |
В центре зоны исследования, как правило, на стволах деревьев лишайников нет, только небольшое количество накипных лишайников 1 вида и маленькие розетки (от 2 до 20 мм в диаметре) листоватого лишайника 1 вида наблюдается на бетонных столбах и плитах.
На противоположной стороне улицы, лишайники встречаются на стволах деревьев сосны, но не сплошным покровом, а отдельными пятнами, накипные или листоватые очень маленьких размеров. В 150 м от автотранспортного предприятия на конском каштане на высоте от 30 см до 250 см растет 2-й вид листоватого лишайника ксантория настенная или стенная золотнянка, розетки величиной от 2 см до 12 см правильной и неправильной формы, с яркими до 4 мм диаметром дисками апотециев при вторичном исследовании не обнаружен.
Витебский район.
На протяжении всей зоны исследования встречались некрупные лишайники, в основном в виде листовых.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты проведенного теоретико-экспериментального исследования свидетельствуют о достижении цели и решении поставленных задач:
Лишайники по - разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые не выносят ни малейшего загрязнения и погибают, другие – хорошо приспособились к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии – лихеноиндикация.
При изучении лишайников, как индикаторов качества атмосферного воздуха, были обнаружены общие закономерности:
1. Чем больше индустриализован город, чем сильнее загрязнен его воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратов, и тем ниже их жизнеспособность.
2. При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними – листоватые, и последние – накипные.
На основании исследования степени загрязнения атмосферного воздуха на территории г.Витебска и Витебского района, были получены результаты для 3 наблюдаемых площадок:
Площадка №1. Расположенные в зоне предприятия, а также активная автомобильная трасса создали неблагоприятные условия для роста и развития лишайников. Непосредственно около предприятий, можно говорить о сильном загрязнении воздуха, но в целом по территории наблюдается слабая загрязненность. Несмотря на то, что степень развития лишайника в основном зависит от наличия в атмосферном воздухе СО2, оксидов серы и оксидов азота, видимо влияние оказывает и загрязнение воздуха пылью. И с течением времени это влияние оказывается сильнее из-за увеличения количества автотранспортных средств.
Площадка №2. Исследование показало, на небольшое усиление действия выхлопных газов, данный переулок используется только для проезда личного автотранспорта, выше располагавшаяся лесная зона, частично вырублена, поэтому состояние атмосферного воздуха удовлетворительное, но с не большой отрицательной динамикой.
Площадка №3. Является эталонной, т.к. расположена вдали от мест проживания человека, в смешанном лесу, но при этом идет усиление антропогенного воздействия из-за быстрорастущего поселка.
Данное исследование может являться одним из этапов в долговременном мониторинге за состоянием атмосферного воздуха на территории городов.
1. Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие. – М.: АГАР. 2000. – 386 с.
2. Бязров, Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. – М.: Научный мир, 2002. – 336 с.
3. Галанин, А.А. Лихенометрический метод изучения криогенных процессов // Наука и техника в Якутии: журнал. - 2012. - №1 (22). - С. 9.
4. Гарибова, Н.С., Дундин, Ю.К. Водоросли, лишайники, мохообразные СССР. – М., 1978. – 365 с.
5. Гелашвили, Д.Б. Количественные методы оценки загрязнения атмосферного воздуха // Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга. Часть IV. Учебное пособие. / Под ред. Д.Б. Гелашвили. ННГУ. – Н. Новгород, 2000. – 54 с.
6. Голубкова, Н.С. К вопросу о происхождении и путях эволюции лишайникового симбиоза // Новости систематики низших растений. Т.29. – СПб., 1993. – С. 84-102.
7. Зелтынь, С.А., Пчелкин, A.B. Использование компьютерного определения лишайников в системе фонового экологического мониторинга // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – СПб., 1993. – С. 264-273.
8. Исаин, В.Н., Юрцев, В.Н. Ботаника. - М.: «Колос», 1966. - 242 с.
9. Каплин, В.Г. Биоиндикация состояния экосистем. Учеб. пособие для студентов биол. специальностей ун-тов и с.-х. вузов / Самарская ГСХА. – Самара, 2001. – 143 с.
10. Кравченко, М.В. Лихеноиндикация. Учебное пособие. -Детский Теле-коммуникационный Проект «Экологическое содружество». – М., 1999 – 41 с.
11. Кравченко, М.В., Боголюбов, А.С. Методика описания лишайниковых со-обществ // Экосистема. – М., 1996
12. Крупская, Л.Т., Яковенко Г.П. Мониторинг среды обитания: учебное пособие. Часть 1. Л.Т. Крупская, А.М. Дербенцева, А.Г. Новороцкая, М.Б. Бубнова, Г.П. Яковенко. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2007. – 180 с.
13. Лишайники // Биология / Сост. С. Т. Исмаилова. - 3-е изд. - М.: «Аванта+», 1996. - Т. 2. - 210 с.
14. Лихенология / А.Н. Окснер // Куна - Ломами. - М.: Советская энциклопедия, 1973. — (Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А.М. Прохоров; 1969-1978 – т. 14.
15. Пчелкин, А.В., Боголюбов, А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 1997.
16. Солдатенкова, Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. – М.: издательство МГУ, 1977.
17. Удянская, Е.А. Изучение атмосферного загрязнения городской среды на основе чувствительности лишайников. – Белгород: БелГУ, 2001.
18. Шапиро, И.А. Загадки растения-сфинкса. Лишайники и экологический мониторинг / И.А. Шапиро – Л.: Гидрометеоиздат. 1991 – 80 с.
19. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. под ред. Т. Я. Ашихминой. - М.: Академический проект, 2006. – 416 с.
