Проект «Определение чистоты воздуха окружающей среды через использование лишайников»

МОУ Второвская основная общеобразовательная школа

Проект

«Определение чистоты воздуха окружающей среды через использование  лишайников»

Работу выполнила:

Дудина Елизавета

учащаяся  6 класса.

Руководитель работы: Сагдиева Г.Н

учитель биологии

Содержание

1.Введение…………………………………………………………………………3

2. Обзор литературы……………………………………………………………...4

2.1. Растения сфинксы…………………………………………………………...  4

2.2.Внешнее строение лишайников...……………………………………………5

2.3.Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников….. ……………..7

3. Материал и методика     исследований…………………………………. … 6

3.1.Методика………………………………………………………………..…….8

3.2.Визуальная оценка…………………………………………………………... 8

3.3.Методы определения лишайников…………………………………. ……... 9

4. Результаты и обсуждение…………………………………………………… 10

5. Практические рекомендации по результатам исследования………………11

6. Список литературы………………………………………………………….   11

Введение

             Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта, в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы ни присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Наиболее острую экологическую проблему   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. Загрязняют атмосферу также копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного угля, металлов и их соединений).
Одним из наиболее вредных выбросов является сернистый газ. Он особенно токсичен для растений. Еще одним серьезным загрязнителем воздуха является автотранспорт, заполняющий с огромной скоростью улицы наших городов и деревень. Выбросы промышленных предприятий, продукты сжигания топлива автомобилей, продукты горения при пожарах и т.д. поступают в приземный слой атмосферы. Загрязнение воздуха приводит к уменьшению толщины озонового слоя и образованию озоновых дыр, к повышению влажности воздуха, к увеличению количества туманов в населенных пунктах и помутнению атмосферы. Все это приводит к парниковому эффекту.  Атмосферные загрязнения влияют на состояние питьевых источников и состояние растительного и животного мира, на здоровье и самочувствие человека. Таким образом, проблема загрязнения воздуха является актуальной. 
         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. Однако такие методы очень дорогостоящи и не всегда  доступны. Наиболее доступная методика оценки степени загрязнения воздуха – лихеноиндикация. То есть 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.

            Отмеченные обстоятельства определили тему работы: «Лишайники – индикаторы чистоты атмосферы ».

        Занимаясь благоустройством и исследованием села, мы обратили внимание на большое разнообразие лишайников, произрастающих на деревьях . Здесь можно было увидеть лишайники различной формы, окраски и размеров.

Цель нашей работы: изучить взаимосвязь разнообразия лишайников в селе Второво и чистоты воздуха. Для достижения данной цели мы поставили перед собой следующие задачи:

1. Изучить строение и морфологические формы лишайников по литературным источникам.

2. Выявить видовой состав лишайников .

3. Определить морфологические формы обнаруженных лишайников.

4.  Определить влияние загрязнения воздуха на состояние и видовое разнообразие лишайников.

Гипотеза: поскольку через село Второво проходит железная и автомобильные дороги, можно предположить, что лишайниковая флора будет представлена довольно слабо и однообразно.

2. Обзор литературы.

2.1. Растения – сфинксы

         Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли. В основе биологии лишайников лежит явление симбиоза – сожительства двух различных организмов. Более ста лет назад лишайники были для ученых великой загадкой, и открытие немецким ученым Симоном Швенденером в 1867 году их сущности оценивалось как одно из наиболее удивительных открытий того времени.

        Двойственность природы лишайников позволяет расти им в самых разнообразных условиях среды, легко переносить длительные периоды засухи, резкие колебания температуры, а также большие дозы ультрафиолетовой радиации. За лишайниками давно закрепилось название «пионеры растительности». Связано это с тем, что они первые поселяются там, где не выживает никакое другое растение. Растут лишайники на скалах, горных породах, застывшей вулканической лаве, коре деревьев и даже на таких малопригодных для жизни предметах, как кирпичи, бронзовые памятники, железо, стекло.

        Всего на Земном шаре насчитывается более 20 000 видов лишайников, и ежегодно лихенологи (ученые, изучающие эти организмы) вновь открывают неизвестные ранее виды.

Вегетативное тело лишайника - его слоевище (таллом) – очень разнообразно по форме, размерам, окраске и строению. Лишайники окрашены в самые различные цвета: белый, оранжевый, ярко-желтый, желтый, зеленовато-желтый, серый, зеленовато-серый, коричневый, черный. Окраска лишайников зависит от пигментов и от лишайниковых кислот, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме. Важнейшим фактором, влияющим на процесс образования пигментов и лишайниковых кислот, является свет. Чем ярче освещение в местах произрастания  лишайников, тем ярче они окрашены.

По внешнему строению лишайники делятся на три основные группы: накипные, листовые и кустистые.  Если слоевище плотно прилегает к субстрату в виде зернистого или пылистого налета либо в виде чешуек и корочек разной формы, то такие лишайники называются накипными. Если слоевища лишайников  имеют вид более или менее расчлененных пластинок (лопастей), они называются листоватыми.

Лишайники, которые имеют кустистое слоевище, состоящее из прямостоячих в разной степени разветвленных столбиков (подециев) или повисающих кустиков, называются кустистыми.

Размер накипных слоевищ, как правило, небольшой – несколько сантиметров или миллиметров, но бывает, что они достигают 20-30 см, а наибольших размеров – 7-8 м – повисающие, или так называемые «бородатые», лишайники.

        Лишайники чрезвычайно широко распространены на земном шаре, они встречаются почти во всех  наземных и даже водных экосистемах. Особенно велика их роль в тундровых, лесотундровых и лесных биоценозах, где они составляют заметную часть растительного покрова.

2.2.Внешнее строение лишайников.

Вегетативное тело лишайника - таллом, или слоевище.

По внешнему виду различают три типа талломов лишайников:

Накипные,

А

Б - листоватые

.Б

В - кустистые

В

Слоевище накипного лишайника представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом - корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отделить от субстрата без повреждения.

Листоватые лишайники имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к субстрату с помощью пучков грибных нитей (гиф) - ризин или отдельных тонких гиф - ризоидов. Лишь у немногих лишайников, таллом срастается с субстратом только в одном месте с помощью мощного пучка грибных гиф, такой пучок называется гомфом.

У кустистых лишайников таллом состоит из ветвей или более толстых, чаще  ветвящихся стволиков.

Кустистый лишайник соединяется с субстратом гомфом и растет вертикально или свисает вниз.

2.3.Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников

Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2 до 10% сухой массы. При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такой «анабиоз», лишайники могут выдерживать сильное солнечное облучение, сильное нагревание и охлаждение. Минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище лишайника из почвы, горных пород, коры деревьев (хотя роль последней не доказана). Однако гораздо большее количество химически элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Особенно много минеральных и органических веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев.

Эти растения используются для наблюдения за распространением в атмосфере более 30 элементов: лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция, алюминия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, галлия, кадмия, свинца, ртути, иттрия, урана, фтора, йода, серы, мышьяка, селена и других. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми и компактными.

Таким образом, методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях.

1. Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше встречается в нем видов лишайников (вместо десятков может быть один-два вида).

Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев.

При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники (растения в виде кустиков с широким плоским основанием); за ними - листоватые (растут в виде чешуек, отделяющихся от коры); последними - накипные (имеют слоевище в виде корочки, сросшейся с корой).

3.Материал и методика исследований

Объектом исследования являлись лишайники, растущие в   селе Второво Камешковского района.

Предмет исследования: изучение видового многообразия и морфологических форм лишайников. Исследования проводились в сентябре-октябре.

Для исследований использовалось следующее оборудование:

лупа с 7-10-кратным увеличением,

бумажные пакеты или конверты,

 нож,

 фотоаппарат.

      Данные заносились в полевой дневник.

      Видовой состав лишайников определялся с помощью специальных видовых определителей. В стационарных условиях использовались электронные определители лишайников.

3.1.Методика

Для измерения собственно численности лишайников на деревьях используются, в основном, две методики - методика оценки проективного покрытия, и методика линейных пересечений (Боголюбов, 2000).

Мы использовали метод измерений проективного покрытия. Одним из наиболее распространенных способов оценки относительной численности лишайников на стволах деревьев является определение показателей проективного покрытия, т.е. процентного соотношения площадей, покрытых лишайниками, и площадей, свободных от лишайников.

Подсчёт лишайников производят следующим образом.

Сначала считают число квадратов палетки, 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 записывают в рабочую таблицу.

Общеепроективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле: R = (100 a + 50 b) / C, где С - общее число квадратов сеточки (например, при использовании сеточки 10 х 10 см. с ячейками 1 х 1 см., С = 100).

Оценка проективного покрытия даётся по 10-балльной шкале:

При использовании методики сеточек-квадратов измерения на одном стволе производят с четырёх сторон света: рамку прикладывают и производят подсчёта четыре раза - с севера, востока, юга, запада.

Затем производят расчеты с использованием лихеноиндикационных индексов(IP)

Расчет индекса полеотолерантности (IP) по формуле:

IP = S [ (A_i × C_i) / C_n]

где n – количество видов на описанной пробной площадке;

Аi – класс полеотолерантности каждого вида;

Ci – проективное покрытие каждого отдельного вида в баллах;

Cn – сумма значений покрытия всех видов в баллах, что для пробной площадки №1 составляет 4+1+1+0 = 6 баллов.

Например, для площадки №1 индекс полеотолерантности будет равен:

IР = (6×4) / 6 + (6×1) / 6 + (6×1) / 6 + (6×0) / 6 = 6

Значения ИП скоррелированы со среднегодовым содержанием SO₂ в воздухе.

Таблица индексов палеотолерантности (ИП) и годовые концентрации SO₂:

Характеристика района исследования.

Мы исследовали разные районы села с целью оценки качества воздуха методом лихеноиндикации. Согласно методике, на сравниваемых площадях модельные деревья должны быть приблизительно одновозрастными, принадлежать к одной из основных пород, образующих фитоценоз. Поэтому в качестве объекта исследования мы выбрали одновозрастные посадки берез и лип в различных частях села и обследовали лихенофлору данных деревьев.

Площадка №1: Расположена на территории МОУ « Второвская ООШ». Эта зона находится на окраине села. Непосредственно около неё проходит дорога с интенсивным транспортным потоком.

Площадка №2: Расположена вдоль ж/ дорожного пути. Вблизи с площадкой наблюдается интенсивное транспортное движение».

Площадка №3: Расположена на территории детского сада. Вблизи нет автомагистралей, транспортный поток небольшой. Предприятия, загрязняющие воздух отсутствуют.

Результаты работы.

1. При проведении исследований мы обнаружили в селе четыре вида эпифитных лишайников:

Фисция звездчатая (Phiscia stellaris)

Ксантория настенная (Xanthoria parietina)

Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata)

Пармелиопсис сомнительный (Parmeliopsis ambigua).

2. Индексы палеотолерантности на исследуемых площадках равны:

Площадка №1 – 6,0

Площадка №2 – 9,3

Площадка №3 – 1,4

Выводы. По результатам работы мы выяснили, что:

площадки №1 находится в смешанной зоне, т.е. годовая концентрация SO₂ составляет 0,03-0,08мг/м²

площадка №2 также находится в зоне борьбы, концентрация SO₂ составляет - 0,08 – 0,10 мг/м²

площадка №3 находится внормальной зоне, концентрация SO₂ составляет -0, 0 мг/м²

Практические рекомендации по результатам исследований.

Проблемы экологии – это в первую очередь проблемы уменьшения выбросов в окружающую среду различных загрязнителей. Их необходимо решать путем создания новых малоотходных технологий производственных процессов и эффективных очистных сооружений.
Необходимо вести регулярные наблюдения за состоянием экосистем и их элементов – экологический мониторинг.
Регулярно (один раз в два года) проводить оценку чистоты воздуха методом лихеноиндикации, изучать разнообразие лишайников и состояние их покрова.
В целях регуляции газового состава воздуха и степени его загрязнения необходимо высаживать деревья, где наблюдается высокая антропогенная нагрузка (вдоль крупных автомагистралей, около промышленных предприятий, котельных и пр.).
Использовать для озеленения наиболее устойчивые к воздействию пыли, дыма и газа виды древесных пород: тополь, липу, вяз, клен ясенелистный, акацию белую, боярышник обыкновенный, шиповник, бересклет, барбарис обыкновенный, бузину красную. Проводить целенаправленную и планомерную работу по обновлению зеленого фонда, привлекая к этой работе учащихся школы.

6. Список литературы

1. Алекссев С.В. , Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника: Учебное пособие для учащихся. – Самара: Корпорация «Федоров», Издательство «Учебная литература», 2005. – 304 с.

2.Жизнь растений. В 6 томах. Водоросли. Лишайники. 3 т. – М.: Просвещение, 1997. – 487 с.

3. Пчелкин А.В. Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 1997. – 25 с.

4. Савичев А.С. Лишайники в экологическом образовании. Методическое пособие по выполнению исследовательской работы. Москва, 1995 -16 с.

5.. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие./Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000. – 386.

6. http://ru/. wikipedia.org/wiki

7. www.ecosystema.ru/08nature/lich/i02

8. www. ecocoop.ru/ed-vop4.htm

9. www. nature-archive.ru/lichens

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/22133-proekt-opredelenie-chistoty-vozduha-okruzhaju