Егор ОСТАПОВИЧ, учащийся 9-го класса,
Оксана АНДРУКОНИС, учитель химии и биологии
ГУО «Дотишская средняя школа»
Вороновского района,
Гродненская область

Введение

В последние годы через агрогородок Дотишки увеличилось количество проезжающих машин, в том числе и большегрузных, так как агрогородок является центром КСУП «Дотишки». Следовательно, увеличилось и количество выхлопных газов, загрязняющих воздух.

Факт, который я узнал лишь недавно: лишайники являются отличными индикаторами загрязнения воздуха. По наличию лишайников, их многообразию и обилию можно судить и о чистоте окружающего воздуха. Почему важно знать чистый ли воздух – вопрос риторический, ведь здоровье человека находится в прямой зависимости от многих факторов, и исследуемый мной – один из главных.

Таким образом, я получу полную картину, по которой смогу изучить со всех сторон зависимость роста лишайников от уровня загрязнения воздуха. В дальнейшем, на основе полученных мной данных, я смогу изучить тенденцию их развития, то есть станет ли лишайников, например, через год больше или наоборот. [1]

Актуальность исследования заключается в том, что атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных экологических факторов окружающей природной среды. Его состояние зависит, в основном, от выбросов выхлопных газов автотранспорта в атмосферу. Поэтому так важны лабораторные исследования атмосферного воздуха. Одна из задач современной экологии – это разработка систем естественных биологических индикаторов, которые позволяют следить за состоянием экосистем.

Я считаю, что организмы-биондикаторы должны обладать следующими признаками:

1) высокой чувствительностью к действию определённого фактора;
2) организм должен обладать простотой определения;
3) специфичностью – многие биологические индикаторы реагируют на какой-либо фактор;
4) способностью накапливать в своём теле токсичные вещества.

Первыми на загрязнение окружающей среды реагируют лишайники. Поэтому для определения состояния воздушной среды в агрогородке Дотишки были выбраны именно они.

Цель исследования: определить степень загрязнённости воздуха в агрогородке Дотишки методом лихеноиндикации.

Задачи:

1) охарактеризовать лишайники, их строение и многообразие в исследуемом регионе;
2) проанализировать экологические особенности и субстратное распределение лишайников;
3) исследовать, от чего зависит распространение лишайников в агрогородке Дотишки.
4) разработать практические рекомендации по результатам проведённого исследования.

Объект исследования: образцы лишайников на различных пробных участках.

Предмет исследования: распространённость лишайников.

Гипотеза: мы предположили, что распространение лишайников, их обилие будет неоднородным в разных местах нашей местности.

Практическая значимость заключается в том, что результаты исследования могут быть применены на внеурочных занятиях по биологии и в проведении весенней акции «Посади дерево!».

Для достижения поставленной цели были использованы следующие методы исследования: поисковый, аналитический, сравнительный, визуальные наблюдения, оценка.

Материалы исследовательской работы используются в образовательном процессе Дотишской средней школы при проведении уроков биологии.

Качествення оценка загрязнения воздуха. Приложения

ГЛАВА 1. Исследование теоретической части по теме

1.1 Лишайники, общий обзор

Растения – крайне важный и интересный объект для характеристики состояния окружающей природной среды. Важность оценки состояния природных популяций растений состоит в том, что именно растения являются основными продуцентами, их роль в экосистемах трудно переоценить.

Одним из перспективных объектов биоиндикации являются лишайники. Лишайники высокочувствительны к загрязнению среды обитания. Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощённые токсические вещества, которые вызывают физиологические нарушения и морфологические изменения.

За неблагозвучным названием этих растений скрывается удивительный по своеобразию мир. Если бы учёные устроили соревнование на выносливость среди растений, то лишайники, несомненно, стали бы первыми претендентами на победу. Ведь где они только не живут! В арктических тундрах, на холодных скалах высочайших вершин мира, вблизи антарктических ледников, среди раскалённых камней и песков пустынь… Они выдерживают самые суровые условия, в которых никакие другие растения не выживают.

Начиная изучать тот факт, что лишайники – индикаторы загрязнённости воздуха, следует разобраться, чем же они так полезны и важны в экосистеме? Поселяясь на поверхности скал, лишайники ускоряют процессы выветривания, тем самым ускоряя процессы почвообразования, открывая дорогу другим видам растений. Являются практически единственным кормом для некоторых видов животных, таких как северные олени (90 % рациона), некоторые их виды, например, кладонии на Севере, так и называют, «олений мох». Лишайники могут быть основой для развития почв, что так же немаловажно. Они являются единственным источником пищи и для различного вида бабочек, служат жилищем для некоторых беспозвоночных, таких как тихоходки, улитки, насекомые. Применение им нашёл и человек. Лишайники используются в лекарственных целях. В ветеринарном деле и медицине «лишайниковые кислоты» могут быть использованы как антибиотики. Один из видов лишайников использовался в средние века как средство от лёгочных болезней. Так же некоторое время иные виды использовались как красители. Велика роль лишайников и в парфюмерии. Из них добывают фиксаторы запахов и ароматические вещества. Но самое главное для нас – они являются биоиндикаторами условий окружающей среды, и лучше всего подходят для оценки уровня загрязнённости воздуха. Чтобы лучше понять, почему же они так подвержены влиянию условий среды, следует изучить строение лишайников.

1.2 Строение лишайников

Лишайник – совершенно особый организм, потому что состоит из других двух видов живых организмов. Это гетеротрофный гриб и автотрофная водоросль. Накипные лишайники наиболее выносливые, они произрастают в местах со средним загрязнением воздуха и отсутствуют только на сильно загрязненных участках городов. Листоватые лишайники обитают в зонах слабого загрязнения. Они имеют форму мелких чешуек и пластинок. Листоватые лишайники похожи на листья. Тело как бы состоит из множества листочков. Оно плоское, стелется по камням, деревьям, по какой-нибудь другой поверхности, прикрепляясь особыми нитями, напоминающими маленькие корешки. Кустистые лишайники не выдерживают даже слабого загрязнения. Они напоминают маленькие кустики, растущие на ветвях вверх или свисающие вниз, наподобие бороды.

Слоевище любых организмов царства грибов и лишайников образовано нитями грибницы (Приложение 1) которые называются гифами. Между гифами в лишайнике находятся клетки водорослей. Чаще это одноклеточные зелёные водоросли, но у некоторых лишайников – нитчатые многоклеточные, те, что в свободном виде образуют тину в водоёмах.

Гриб и водоросль в лишайнике живут в симбиозе. Очень многие организмы живут симбиозом. По факту, они растут не в почве, а на корнях определённых видов деревьев. В лишайнике симбиоз протекает так: гриб всасывает воду из окружающей среды с помощью гиф, создавая благоприятные влажные условия для водоросли. Она же, в процессе фотосинтеза вырабатывает органические вещества, которые потребляет гриб.

Главным условием для развития лишайников является достаточная освещённость и влажность.

1.3 Значение лишайников в определении чистоты воздуха

Гуляя в лесу, внимательный человек непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев. Они живые и нередко покрывают более половины поверхности ствола. Но, если пройти через какой-нибудь городской парк, то едва ли удастся обнаружить лишайники, разве только маленькие пятнышки хилых фрагментов слоевищ в трещинах коры.

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нём угарного газа, соединений серы, азота и фтора. Степень чувствительности у разных видов не одинакова, поэтому их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Такой метод был назван лихеноиндикацией (от греч. «лихен» – «лишайник»). По составу лишайников с помощью разработанных шкал и формул определяют концентрацию в воздухе различных загрязняющих веществ [3].

В настоящее время известно: первыми покидают населённые пункты лишайники кустистые, потом листоватые, затем накипные. Очень боятся загрязнения уснеи, пармелии. А вот ксантория довольно стойко переносит отравление воздуха. Однако очень сильного загрязнения не выдерживает и она.

Изучение лишайниковой флоры в населённых пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу можно судить о степени загрязнения воздуха. В тех местах, где растут, например, ксантории, загрязнённость средняя. А если на деревьях встречаются пармелия и уснея, воздух чистый. Там, где загрязнение велико, лишайники не растут, а их место занимают зеленые водоросли.

1.4 Многообразие лишайников в окрестностях агрогородка Дотишки

Как уже раньше было изложено, по своему внешнему виду лишайники разделяют на три группы: [2]

1) Накипные, или корковые (Приложение 2), прикрепляющиеся к субстрату очень плотно, образуя корку. Накипные лишайники редко растут более чем на 1 мм в год, другие могут подрастать за год на 5 мм. Эта группа составляет около 80 % всех лишайников.

2) Более развиты листоватые лишайники (Приложение 3), имеющие вид более или менее рассеченных пластинок.

3) Кустистые (Приложение 4) представляют собой свободные маленькие кустики.

На территории посёлка я обнаружил все три группы лишайников. Далее выяснил, что они относились к родам Ксантория (накипные), Пармелия и Гипогимния (листоватые), Кладония (кустистые).

ГЛАВА 2. Объект и методы исследования

2.1 Объект и методики исследования лишайников

В качестве объекта исследований я выбрал лишайники, так как они распространены повсеместно, очень чувствительны к изменениям условий окружающей среды, что связано с их физиологией. Особая чувствительность лишайников так же связана и с тем, что они не могут обратно выделять в среду поглощённые вредные вещества, накапливая их в своём талломе.

Я выбрал деревья, произрастающие примерно в трёх разных местах: на территории школы, вдоль главной улицы посёлка, и во дворах в отдалении от дорог. Я выбрал по пять деревьев в каждой локации. На момент исследования я не знаю, влияет ли вид деревьев на произрастание лишайника на нём, поэтому видовое разнообразие указывать не считаю целесообразным.

При оценке уровня загрязнения воздуха используются следующие закономерности:

1) чем более велик уровень загрязнения воздуха, тем меньше видов лишайников встречается в окрестностях;
2) чем более велик уровень загрязнения воздуха, тем меньшую поверхность ствола лишайники занимают;
3) при повышении уровня загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, затем листоватые, и последними – накипные.

На основании этих трёх закономерностей и можно оценить уровень загрязнения воздуха.

Для оценки уровня загрязнения чаще всего используется два метода. Это метод сеточек-квадратов и визуальная оценка. Они довольно просты и наглядны.

На каждом участке было выбрано дерево с учётом того, что деревья на всех участках должны быть примерно одного возраста и не иметь повреждений.

К стволу каждого из них плотно приставлялась палетка, разделённая на квадраты, примерно на одинаковой высоте с соотношением сторон 1:1 либо 1:2, то есть, например, 10 см : 10 см с натянутыми параллельно краям сторон проволокой.

Такую рамку накладывают на исследуемое место, крепко фиксируют. Затем определяют количество квадратиков:

1) занятых лишайником более чем на 50 %.
2) занятых лишайником на 50 % и менее.

Покрытие лишайника области высчитывают по формуле

R = 100 a + 50 b/c,

где, a – число единичных квадратиков, занятых лишайником более чем на 50 %, b – число единичных квадратиков, занятых лишайником на 50 % и менее, c – число исследуемых площадок.

Степень покрытия изучаемой площадки может быть исследована на основе визуальной оценки. Можно сделать это при помощи площадок, расположенных на определённой высоте. Для оценки используется шкала Браун-Бланке, имеющая такие пункты:

+ – встречается редко, степень покрытия ничтожна;

1 – индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены, но площадь покрытия большая;

2 – индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее 10 %, но не более 25 %;

3 – любое количество индивидуумов, степень покрытия 25 – 50 %;

4 – любое количество индивидуумов, степень покрытия 50 – 75 %;

5 – степень покрытия более 75 %, число особей любое.

ГЛАВА 3. Результаты и их обсуждение

3.1 Исследование лишайников на площадках

Начать своё исследование я решил с территории школы и выбрал одно дерево перед входом в школу и четыре возле забора школы.

№	Фото исследуемой области	Описание
1		Возможно, на фотографии не видно, но степень покрытия лишайниками составляет около 80 % процентов. Встречается отдельными группами ксантория настенная, остальная площадь исследуемой области покрыта накипным лишайником рода Ксантория. Дерево покрыто побелкой, и на той части лишайника нет
2		Эти деревья располагаются во дворе школы. Процент покрытия намного ниже, чем у первого дерева, и составляет примерно 40 %, но кроме ксантории настенной присутствует так же лишайник рода Гипогимния. Деревья в нижней части побелены, там лишайник не растёт

Следующей локацией я выбрал деревья вдоль улицы Советская, это центральная улица агрогородка.

№	Фото исследуемой области	Описание
3.		Степень покрытия лишайником составляет около 40 %. Представлено только накипными формами. Внешний вид лишайника можно считать болезненным, легко отделяется от субстрата, что для накипных лишайников нетипично. Нижняя часть дерева покрыта побелкой
4.		Степень покрытия лишайников составляет 20 %. Возможно, фотография не передаёт цвета, поэтому их не видно. Только накипные формы и легко отделимы от субстрата. Нижняя часть дерева покрыта побелкой
5.		Степень покрытия изучаемой области лишайниками составляет 70 %. Здесь представлено большее разнообразие накипных форм. Несмотря на это, внешний вид лишайников также болезненный; легко отделяется от субстрата. Нижняя часть дерева покрыта побелкой, на ней присутствуют подтёки неизвестной природы, но я думаю, что они могут быть связаны с лишайниками.
6.		Степень покрытия лишайниками в исследуемой зоне составляет примерно 60 %. Присутствуют только накипные формы. Состояние их такое же, как и в предыдущих вариантах. Само дерево на момент осмотра мокрое, хотя соседние абсолютно сухие. Располагаются группами, с обратной стороны дерева лишайников нет. Дерево побелено в нижней части

Последняя локация – дворовые территории агрогородка на улице Комсомольская.

№	Фото исследуемой области	Описание
7		Степень покрытия изучаемой области составляет 70 %. На дереве преобладают листоватые формы, но также есть и накипные. В этой части деревья не покрывают побелкой, поэтому и общая степень покрытия дерева намного больше, чем в прошлых локациях
8		Степень покрытия изучаемой области составляет 85 %. На данном дереве абсолютное преобладание листоватых форм, из накипных можно отметить только Гипогимнию вздутую, но её мало.
9		Степень покрытия в изучаемой области 95 %. На дереве можно наблюдать кустистую форму лишайников, в данном случае вид рода Кладония. Присутствуют виды рода Пармелия. Накипных форм нет. Лишайники покрывают почти всю поверхность, но я думаю, это связано по большей части с возрастом дерева
10		Степень покрытия лишайниками составляет 40 %. Находится рядом с въездом на сушильный двор. Кустистых форм нет, преобладают накипные. Из листоватых пара групп гипогимнии вздутой.

3.2 Результаты изучения полученных данных

После детального изучения полученных мной данных составлена таблица, где я кратко смогу ответить на поставленные ранее вопросы.

Итого, общая степень покрытия лишайниками деревьев посёлка составляет 60,6 %. Мне удалось подтвердить каждую закономерность. Накипные лишайники встречались практически на каждом дереве, они же самые устойчивые к изменению условий загрязнённости. Кустистые лишайники удалось обнаружить только в дворах на ул. Комсомольская. Во дворе школы и вдоль центральной улицы агрогородка были обнаружены листоватые формы, которые меньше всех устойчивы к загрязнению окружающего воздуха.

Также я могу предположить, что большая степень покрытия в дворах на ул. Комсомольская кроме отдаления от факторов загрязнения зависит также и от возраста деревьев, произрастающих там. В разломах коры может скапливаться и дольше задерживаться влага. К этому можно добавить и большую затенённость этой территории, влага не так быстро испаряется.

Заключение

В результате проведённого исследования, я выяснил, что самой загрязнённой частью является улица Советская, так как это центральная улица агрогородка и там больше всего выхлопных газов от автомобилей. Лишайники там всё же произрастают, но только накипные формы. Чем ближе к улице, тем меньше качественное и количественное соотношение лишайников, и таллом их больной. На территории агрогородка Дотишки мною было выявлено четыре вида лишайников, относящихся к родам Леканора Пармелия, Гипогимния, Кладония и Ксантория. Я считаю, что экологическая ситуация в агрогородке ухудшается. Так как причиной загрязнения атмосферы можно считать автотранспорт, который выделяет вредные вещества для живых организмов.

В перспективе буду продолжать мониторинг территории нашего агрогородка методом биоиндикации, планирую освоить другие методики биоиндикации, оценить результаты исследований с учётом розы ветров данной территории.

Совместно с учителем биологии были разработаны практические рекомендации по результатам исследования.

1. Проблемы экологии – это в первую очередь проблемы уменьшения выбросов в окружающую среду различных загрязнителей. Их необходимо решать путём создания новых малоотходных технологий производственных процессов и эффективных очистных сооружений.

2. Регулярно (один раз в два года) проводить оценку чистоты воздуха методом лихеноиндикации, изучать разнообразие лишайников и состояние их покрова.

3. В целях регуляции газового состава воздуха и степени его загрязнения необходимо высаживать деревья, разбивать скверы, газоны, парки.

4. Использовать для озеленения наиболее устойчивые к воздействию пыли, дыма и газа виды древесных пород.

5. Проводить целенаправленную и планомерную работу по обновлению зелёного фонда.

Список использованных источников

1 Пчелкин, А.В. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие / А.В.Пчелкин. – М. : Экосистема, 1997.
2 Плешаков, А.А. От земли до неба: атлас-определитель: пособие для учащихся. –13-е изд. – М. : Просвещение, 2012.
3 Белый, П.Н. Лишайники еловых лесов Беларуси / П.Н.Белый. – Минск : Беларуская навука, 2016.
4 Боголюбов, А.С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации: метод. пособие / А.С.Боголюбов, М.В.Кравченко. – М. : Экосистема, 2001.
5 Ляшенко, О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие. – СП. : 2012.
6 Каковы особенности строения лишайников? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://uchi.ru/otvety/questions/kakovi-osobennosti-stroeniya-lishaynikov-7-klass – Дата доступа: 15.03.2023

Поделиться ссылкой: