Лишайники и высшие растения как индикаторы загрязнений

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Газопоглотительная способность тополя сибирского (Таблица 6)
(по Ю.Кулагину)

Исследования кафедры ботаники Кемеровского госуниверситета по изучению устойчивости растений в условиях промплощадок и жилых районов г.Кемерово показали, что характеристика зелёных насаждений должна входить необходимым компонентом в интегральный показатель экологической ситуации промышленного города.
Мониторинг состояния зелёных насаждений важен для выяснения непосредственной реакции живого организма на изменения качества окружающей среды как в целом городе, так и в любой его точке.
Загрязнения могут оцениваться по общему состоянию и, особенно, по приростам древесных. Но необходимо учитывать, что индикационные возможности одних и тех же видов в разных регионах могут быть различными.
Так дендрофлора озеленительных насаждений в Кемерове составляет 91 вид из них 39 видов деревьев и 52 вида кустарников. Однако следует учесть, что в список видов включены и растения, выращиваемые у частных усадеб (груша уссурийская, вишня обыкновенная, ольха кустарниковая и др.),
Анализ озеленительных насаждений г.Кемерово показывает, что большую часть составляют интродуцированные виды (экзоты -54 вида). Некоторые из них используются в озеленении долгое время (вяз приземистый, клён ясенелистный, тополь бальзамический, сирень обыкновенная и венгерская и др.). Длительное испытание этих видов в городских условиях позволяет исключить из дальнейшего использования в зеленом строительстве клён ясене-листиый (мало декоративен, переходит в группу сорных растений), тополь бальзамический (малоустойчив к вредителям и болезням после 20 лег). Из дендрофлоры Кемеровской области в озеленении используется 37 видов. Широко используется рябина сибирская, липа, лиственница, сосна обыкновенная, берёза повислая, дерен белый. Остальные высаживаются редко или единично. Многие декоративные виды местной флоры не используются. Так в зеленых насаждениях отсутствует тополь белый, можжевельник сибирский и казацкий, ива росистая, спирея зверобоелистная, крушина ломкая, жимолость алтайская.
Многолетний опыт исследования состояния зелёных насаждений в различных районах промышленного города, установление количественно-видового состава и выявление степени поврежденности посадок, изучение способности накапливать тяжелые металлы и серосодержащие соединения, а также сопоставление результатов исследований с уровнем загрязнения позволили сотрудникам лаборатории физиологии растений кафедры ботаники разработать экологическую карту города Кемерова. В карте нашли отражение;
- количественно-видовой состав и плотность деревьев и кустарников;
- степень повреждённости посадок, накопление в них серы и тяжёлых металлов, являющихся отходами энергетики, химических предприятий и автотранспорта;
- рекреационная нагрузка на парки и пригородные зоны;
- основные источники антропогенных загрязнений и распространение выбросов с учетом "розы ветров".
Благодаря данным, полученным при создании карты, можно проводить мониторинг состояния зелёных насаждений в городе и загрязнения окружающей среды, очистку атмосферного воздуха от газоообраэных и пылевидных загрязнителей.
Экологическая карта окажет несомненную пользу службам благоустройства и озеленения города в решении задач оздоровления окружающей среды при:
- планировании аллейных, бульварных и парковых насаждений с учетом ассортимента устойчивого к комплексу антропогенных воздействий;
- создании зелёных санитарно-защитных зон промышленных предприятий;
- уходе за зелёными насаждениями.
Работа промышленных предприятий и транспорта сопровождается поступлением в атмосферу и почву различных веществ и соединений, многие из которых оказывают неблагоприятное влияние на сельскохозяйственные культуры, приводят к снижению урожая и ухудшению качества сельскохозяйственных продуктов и, в конечном итоге, могут оказывать токсическое действие на животных и человека. Проводятся исследования, направленные на выявление источников и зон загрязнения, загрязняющих веществ и механизма их воздействия на различные растения, путей миграции токсичных для животных и человека веществ. Разрабатываются способы контроля загрязнения и меры защиты сельскохозяйственных растений от вредного воздействия загрязнений.
Вблизи промышленных предприятий и вдоль автомагистралей обнаруживают угнетение выращиваемых культур и накопление в них веществ, представляющих угрозу для здоровья людей и животных. Среди разнообразных атмосферных токсикантов наибольшую опасность для растений представляют сернистый ангидрид" фтористый водород, окислы азота, хлористый водород, фотохимические оксиданты и пылевые частицы, содержащие тяжелые металлы. Воздействие их на растения в повышенных концентрациях приводит к ухудшению роста и снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Зона опасного для сельскохозяйственного производства загрязнения, создаваемого промышленными предприятиями, распространяется на 3км от источника эмиссии, автотранспортом - на 50-100м по обе стороны от автомагистрали. При ведении сельского хозяйства в этих зонах необходимо учитывать возможность ухудшения роста растений и снижение качества сельскохозяйственной продукции и принимать меры по снижению ущерба (вводить ограничения на сельскохозяйственное использование этих зон и устанавливать зоны разрывов).
Б результате проведения мер по контролю загрязнения высокие концентрации токсических веществ встречаются реже. Однако, согласно результатам исследований, можно ожидать на больших территориях увеличения стрессового воздействия низких концентраций загрязняющих веществ, создающих опасность снижения продуктивности сельскохозяйственных растений без проявлении видимых симптомов повреждений.
Предотвратить или ослабить повреждающее действие загрязняющих воздух веществ на растения позволяет создание оптимальных условий обеспеченности растений в особых случаях (для защиты высокоценных культур от сильного загрязнения) физиологически активными веществами для нейтрализации поступающих в листья токсинов. Наиболее перспективный путь - подбор невосприимчивых к токсикантам растений и выведение устойчивых сортов.
На рост растений отрицательное влияние оказывает также загрязнение почв токсическими веществами, вызываемое захоронением в почве промышленных отходов, выпадение из атмосферы разных примесей, а в некоторых случаях - использование в качестве удобрений осадков сточных вод, коми остов из городского мусора и прочее. В глобальном масштабе концентрация в почве нежелательных веществ еще не достигла уровней, при которых могут проявляться их токсические свойства. Тем не менее увеличивающееся с каждым годом поступление в окружающую среду входов может создавать в отдельных районах опасные ситуации, "первую очередь это относится к накоплению свинца, кадмия, мышьяка и ртути.
В условиях загрязнения окружающей среды разрабатываемые черы позволяют лишь частично решить проблемы защиты растений от повреждающего действия вредных веществ, содержащихся в воздухе и почве. Радикальное решение заключается в совершенствовании технологических процессов и разработке безотходного или малоотходного производства.

Газопоглотительная способность тополя сибирского (Таблица 6)
(по Ю.Кулагину)

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КРАЕВЕДЧЕСКАЯ РАБОТА

Руководитель:

Великий Новгород

Глава I. Литературный обзор по теме……………………………….. 5

Глава II. Методика проведенных исследований……………………. 6

Глава III Основная часть……………………………………………… 7

Характеристика лишайников как биоиндикаторов……..…. . 7

Практическая часть. Мониторинг экологического

состояния воздуха с помощью лишайников…………………. 8

Глава I V . Заключительная часть……………………………………. 12

Список использованной литературы………………………………… 14

Актуальность выбранной темы заключается в том, что лишайники очень чувствительны в отношении загрязнения воздуха и исчезают с мест сильного загрязнения. Известно, что жизнедеятельность живых систем определяется влиянием многих факторов, среди которых выделяют абиотические (факторы неживой природы), биотические (факторы живой природы) и антропогенные (деятельность человека). Поэтому лишайники используют как индикаторы чистого воздуха. Чувствительность лишайников в отношении состава воздуха исходит из особенностей их роста. Лишайники разделяют на:

корковые, которые покрывают деревья и камни коркой;

висящие на ветвях деревьев бородатые лишайники.

По цвету лишайники бывают:

У лишайников нет листьев, корней и стеблей. Они крепятся к камням или деревьям своим нижним слоем и впитывают в себя влагу и воздух. Минералы лишайники получают, растворяя поверхность камней, а также из воздуха. Вместе с воздухом и водой лишайники получают и содержащиеся там загрязняющие вещества. Вбирая в себя загрязнения, лишайники заболевают и исчезают. Следовательно, их можно использовать для оценки чистоты воздуха.

Цель моей исследовательской работы: изучить лишайники как индикаторы состояния окружающей среды; определить уровень загрязнения окружающей среды на территории промышленной зоны (г. Великий Новгород), в отдалённости 25 км от города (с. Бронница), в отдалённости 50 км от города (д.Частова) биоиндикационными методами, сделать выводы.

Методы исследования :

Теоретический - анализ литературы;

Практический – мониторинг загрязнения окружающей среды путём исследования популяций лишайников.

Задачи исследования:

Изучить литературу по данной проблеме;

Изучить лишайники как самостоятельные симбиотические организмы

Рассмотреть влияние различных видов загрязнения на лишайники;

Сформулировать выводы по результатам исследования.

Объекты исследования: популяции лишайников на определённых территориях.

Предмет исследования: изучение загрязнения территории методом биоиндикации.

Гипотеза: главным ограничивающим фактором для постоянного поселения большинства лишайников, а затем их дальнейшего нормального развития является атмосферное загрязнение. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они.

Глава I . Литературный обзор по теме.

Среди многих организмов, сообществ и сельскохозяйственных культур, исследуемых [1] в связи с загрязнением воздуха, лишайники [5] являются организмами, способными колонизироваться там, где другие растения не могут существовать. Они встречаются практически повсеместно [2] и могут расти на субстратах разной природы (почва, камни, ствол дерева, и т. д.). Лишайники обладают способностью выдерживать суровые условия существования, однако в то же время им свойственна высокая чувствительность к загрязнению окружающей среды. И прежде всего атмосферы, поэтому их используют как индикаторы качества воздушной среды. Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха [3] первыми исчезают кустистые [4], затем листоватые, и в последнюю очередь накипные (корковые) морфологические формы лишайников. Это качество и лежит в основе многих методик определения степени загрязнения воздушной среды.

Многие исследователи высказывают мнение, что лишайники [4] являются ценными биоиндикаторами атмосферного загрязнения, и что использование лишайников может дать быстрый, простой и дешевый доступ к информации, характеризующей степень атмосферного загрязнения, особенно в городских и промышленных районах. При этом, для более точного исследования качества воздушной среды, необходимо выбрать стандартные объекты наблюдения на опытных участках : деревья одного вида. Ими могут быть тополь, липа, берёза, вяз , ива[5], поскольку это самые распространенные в Великом Новгороде и Новгородском районе виды древостоев и встречается практически повсеместно.

Глава II . Методика произведённых исследований.

Методика исследований выбиралась с учетом специфики практических работ по изучению и мониторингу лишайников Новгородской земли.

Первый вопрос работы изучался по литературным источникам, специальным сборникам и Интернет-ресурсам.

Второй вопрос изучался путём обследования. Выделены опытные участки для наблюдения :

На территории промышленной зоны – парк имени 30-летия Октября (г.Великий Новгород); (Приложение 1)

В отдалённости 25 км от промышленного города ( село Бронница Новгородского муниципального района) – лесной массив Бронницкой пескобазы; (Приложение 2)

В отдалённости 50 км от Великого Новгорода – лесной массив деревни Частова Новгородского муниципального района (Приложение 2)

4. Глава III . Основная часть.

4.1 . Характеристика лишайников как биоиндикаторов.

В наши дни, когда проблема загрязнения окружающей среды становится все более актуальной. Индикаторами степени загрязненности среды могут служить живые организмы - ель, береза, фасоль, земляника и другие. Установлено, что лучшими индикаторами степени загрязненности воздуха являются лишайники, которые обладают разной чувствительностью к веществам, загрязняющим воздух.

При углублённом изучении видового разнообразия лишайников мною было выявлено:

чем больше индустриализирована местность, чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников и ниже их жизнеспособность;

при повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними - листоватые и последними - накипные.

Исчезновение лишайников должно быть тревожным симптомом для людей, ведь если лишайники в некоторых районах исчезают совсем, следует ожидать повышенного уровня заболеваний , обусловленных загрязнением окружающей среды.

Практическая часть. Мониторинг экологического состояния воздуха с помощью лишайников.

Сроки проведения : сентябрь- октябрь 2012 года.

Оборудование и материалы : карта г. Великий Новгород, карта Новгородского муниципального района, лупа, сантиметровая линейка.

Сначала я наметила опытные участки, в которых будут проводиться исследования.

На каждом опытном участке я выбрала по 5 взрослых (но здоровых) деревьев наиболее распространенных видов: липа, тополь чёрный, ива белая, вяз мелколистый, берёза.

На каждом дереве я подсчитала количество видов лишайников. Для наиболее лучшего подсчета я использовала лупу. Лишайники исследовались на стволах и ветвях деревьев на доступной (до 2 м) высоте. При анализе образцов были использованы следующие показатели: присутствие-отсутствие видов, комбинированный показатель встречаемости-обилия, размеры лишайников, морфологически выраженные деформации слоевищ.

Все обнаруженные виды лишайников я классифицировала на группы.

Далее я провела оценку степени покрытия древесного ствола.

Полученные результаты я занесла в таблицы.

Результаты исследования.

Таблица 1. Обследование городских деревьев на наличие лишайников.

В настоящее время описано около 26 тыс. видов лишайников, в действительности же их число может достигать 40 тыс. Считается, что они были первыми организмами, которые начали заселять сушу. Изначально именно они сформировали почву на земле.

Лишайники — довольно сложный для исследования объект. Эти древние организмы, появившиеся, как считают учёные, более чем 400 000 000 лет тому назад, невероятно интересны для изучения.

Сложность исследования лишайника заключается в том, что его нельзя даже определить как отдельный организм. Лишайник — это симбиоз — составной организм из двух организмов: гриба и водоросли. Лишайники обладают особыми биологическими свойствами, которые не присущи другим организмам. Своеобразный метаболизм, образование специфических лишайниковых веществ, в синтезе которых принимают участие оба компонента лишайника, способы размножения и так далее.

Строение

То, как устроены лишайники, можно подробно разглядеть под микроскопом. Нити гриба (гифы) оплетают колонии одноклеточных водорослей. Снаружи гифы гриба сплетаются более плотно, образуя так называемую кору, а внутри переплетение не такое плотное — эту часть называют сердцевиной.

Колонии водорослей стараются располагаться максимально близко к верхним и наружным частям. Это объясняется тем, что водоросль нуждается в солнечном свете, ведь она питается с помощью фотосинтеза.

Жизненные формы

В природе лишайники встречаются нам достаточно часто. Просто находясь в лесу, мы можем встретить множество представителей этого вида. В основном можно увидеть три вида:

Питание

Лишайник состоит из:

Автотрофного организма — водоросли.
Гетеротрофного — гриба.

Этот союз только на первый взгляд является симбиозом, так как при более подробном рассмотрении оказывается, что фактически гриб паразитирует на водоросли. Причём гриб не просто поглощает органические соединения, которые вырабатывает водоросль, он способен ещё и контролировать выработку и выделение нужных ему веществ в нужном количестве.

Такое совместное проживание двух организмов правильнее будет назвать симбиозом, выраженным в виде умеренного паразитизма. А тип питания лишайников можно назвать автогетеротрофным.

Если описать коротко, то получится, что нити гриба поглощают воду (вода впитывается всей поверхностью организма, как губкой) и минеральные вещества (причём гриб способен в прямом смысле добывать их из голых скал, выделяя вещества, разрушающие породу), а в клетках водоросли в процессе фотосинтеза образуются органические вещества, которые, в свою очередь, поглощает гриб. Но, как оказывается на самом деле, всё происходит намного сложнее.

Учёным до сих пор не удалось до конца понять, каким же образом гриб способен стимулировать водоросль не только на выработку именно необходимых для его питания веществ, но и на выделение этих веществ в количествах больших, чем это происходит у отдельно существующей водоросли. Отдельно существующая водоросль выделяет в окружающую среду только 10−15% органических веществ, полученных ею в процессе фотосинтеза. Будучи же в составе лишайника, эта же водоросль будет выделять 80−85% синтезируемой органики, которая будет поглощаться грибом.

Предполагают, что гриб влияет на клетки водоросли какими-то химическими веществами, и данное воздействие увеличивает количество органических веществ, выделяемых водорослью. Также возможно и непосредственное физическое воздействие, происходящее путём контакта грибных гиф и клеток водоросли.

Пути передачи органических веществ от одного участника составного организма к другому тоже не до конца ясны. Не так давно учёным удалось узнать, в виде каких веществ происходит обмен органикой. В одном случае это глюкоза, в другом — многоатомные спирты.

Это интересно: клеточный центр — это что такое, его значение в системе деления клеток.

Также важным компонентом является азот. В зависимости от того, какие виды водоросли входят в состав, этот элемент лишайник может добывать из:

Воздуха.
Воды.
Субстрата (камня, почвы, коры растений).

За распределением соединений азота устанавливается строгий контроль, и большинство этих веществ усваивается грибом.

Условия существования

Лишайники являются невероятно неприхотливыми организмами. Они могут расти, например, на голых камнях, многие произрастают в суровых условиях Крайнего Севера или пустынях.

Температурный диапазон жизни у этих организмов невероятно широк: от -70 до +60 градусов цельсия. Они способны существовать и в условиях отсутствия воды, высыхая, а потом возвращаясь к жизни.

Считается, что эти удивительные организмы, которые могут существовать почти что во всём диапазоне природных условий на нашей планете, не способны жить в условиях антропогенного загрязнения окружающей среды. Это относится не ко всем формам, но в целом химические вещества, активно выделяемые в процессе деятельности человека в окружающую среду, являются губительными для лишайников.

Это интересно: сколько глаз у пчелы, строение органов зрения у пчел.

Самыми неприспособленными в этом смысле являются кустистые лишайники. При загрязнении воздуха они быстро погибнут. Чуть менее чувствительны листоватые. А вот накипные являются формой, которой удалось приспособиться и к неблагоприятным условиям. Они способны жить даже в городских условиях.

Читайте также: