Лихеноиндикационная оценка качества воздушной среды в парке 30-летия Октября

Автор: Мызина Елена, Средняя общеобразовательная
школа №13, школьный
экологический клуб «Родничок»

Научный руководитель: Ампилова Нина Федоровна,
Попина Юлия Николаевна

г. Великий Новгород

Введение

Парк 30-летия Октября находится недалеко от моего дома. Мы часто прогуливаемся и отдыхаем в нем. 1 сентября и в другие праздничные дни в парке организуются разные мероприятия, на которых собирается много людей. Каждый день в парке можно встретить отдыхающих, особенно много мам с малышами…

В связи со значительной рекреационной функцией этого парка встает вопрос о качестве окружающей среды, прежде всего воздушной. Определить качество окружающей среды можно различными способами. Мы решили использовать метод лихеноиндикации, так как в сравнении, например, с химическим, он не требует дорогостоящих химических реактивов, оборудования, сложных работ с химическими веществами, а затем решения вопроса о ПДК вредных веществ, находящихся в окружающей среде, и условно нормальной экологической обстановке исследуемого участка.

В связи с этим целью данной работы являются : изучение лихенофлоры лип Парка 30-летия Октября, оценка качества воздушной среды по индексу полеотолерантности.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1.Собрать образцы лишайников с лип, не являющихся модельными деревьями.

2.Определить виды лишайников.

3.Выполнить соответствующие измерения на модельных  деревьях.

4.Согласно методике определить качество воздушной среды.

5.Проанализировать результаты исследования.

Сроки проведения исследований: 10 – 19 февраля 2000 г.

примечание: после полевых работ 10 –19 февраля проводилась обработка полученных в ходе исследований данных.

Кроме того, рекогносцировочное обследование проводилось раз в месяц с марта 2000г. по сентябрь (всего  7 раз), в ходе которого мы наблюдали за развитием лишайников.

Материал и методика исследования

Для определения качества воздушной среды в городе Великий Новгород мы использовали метод линейных пересечений (из пассивной группы лихеноиндикации), который основан на том, что проводятся измерения численности лишайников на четырех высотах: 60 , 90 , 120 и 150 см.

Методика исследования заключается в наложении гибкой ленты (портяжного метра)  с миллиметровыми делениями на поверхность ствола с  фиксированием всех пересечений её со  слоевищами лишайников. Результаты измерений заносятся в таблицу: “Учетная форма лихенометрической съёмки (методом линейных пересечений) в полевых условиях”.

Затем вычисляется проективное покрытие каждого вида лишайника в процентах, переводятся значения проективного покрытия лишайников в баллы (таблица 1) и из таблицы приложения 4 определяется класс полеотолерантности вида лишайника и по формуле:

n – количество видов, Ai – класс полеотолерантности, Ci –проективное покрытие в баллах вычисляется значение индекса полеотолерантности IP

Таблица 1

Проективное покрытие лишайников.

Оценка

1-3

3-5

5-10

10 -20

20 –30

30 -40

40 –50

50 -60

60 -80

80 -100

балл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Затем по формуле:

IPобщий = ΣIPi/70,  где IP – индексы полеотолерантности, определяют показатель IP- индекс полеотолерантности, значения которого скоррелированы со среднегодовым содержанием диоксида серы (SO2) в воздухе. На основании индекса полеотолерантности делается вывод о том, к какой зоне относится исследованный участок и о качестве воздушной среды данного участка согласно таблице 2.

Таблица 2

Корреляция значений индексов полеотолерантности и среднегодовых концентраций диоксида серы в воздухе.

Индекс полеотолерантности

Концентрация SO2, мг/м?

Зона

(по Сернандеру)

1 – 2

 – 

нормальная

2 – 5

0,01 – 0,03

смешанная (I)

5 – 7

0,03 – 0,08

 смешанная (II)

7 – 10

0,08 – 0,10

борьбы (I)

10

0,10 – 0,30

борьбы (II)

0

более 0,3

Лишайниковая пустыня

Кроме того, для получения дополнительных данных о качестве окружающей среды, было проведено сплошное исследование территории участка, на котором было произведено определение степени загрязнения воздуха по видовому составу лишайников простейшим тестом на чистоту воздуха и по лихенофлористическому списку. Оценка производится следующим образом: в ходе рекогносцировочного обследования определяется наличие на каждом стволе липы – стандартного объекта исследований, – лишайников кустистой, листоватой и накипной формы. Затем в соответствии с простейшей шкалой для определения степени загрязнения воздуха (таблица 3) определяется степень загрязнения.

Таблица 3

Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха

Степень загрязнения

Наличие лишайников

I

слабое загрязнение

исчезают кустистые лишайники

II

среднее загрязнение

Исчезают листоватые и кустистые лишайники

III

сильное загрязнение

Исчезают кустистые, листоватые  и накипные лишайники – “Лишайниковая пустыня ”

Аналогично простейшему тесту проводится оценка качества воздушной среды по лихенофлористическому списку: степень загрязнения участка определяется в соответствии со Шкалой для определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку (таблица 4).

Таблица 4

Шкала для определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку

Степень загрязнения воздуха

Лишайники

0 зона

очень сильного загрязнения

Лишайников нет, только водоросль Плеврококкус на деревьях и камнях

1 зона

сильного загрязнения

Лишайник Леканора

2 зона

уменьшения загрязнения

лишайник Ксантория на камнях

3 зона

уменьшения загрязнения

Пармелия на камнях, на деревьях отсутствует

4 зона

относительно чистый воздух

серые листоватые лишайники появляются на стволах деревьев

5 зона

зона чистого воздуха

Появляются кустистые лишайники, в том числе и Эверния

6 зона

очень чистый воздух

Кустистые лишайники, в том числе и Уснея

Зная средние индексы полеотолерантности и имея список лишайников, растущих на данных участках, можно делать выводы о качестве воздушной среды в данных точках и проводить сравнительный анализ.

Стандартным объектом в наших исследованиях является липа, так как она повсеместно распространена в Великом Новгороде и его пригородах.

Описание участка

Парк 30-летия Октября находится на торговой стороне города.

С востока парк огибает автодорога, движение на которой относительно высокое: в час пик по дороге проходит до 250 – 300 автомашин/час, в другие часы не менее 120 - 180 машин/час. На расстоянии не более 2 км от парка (с этой же восточной стороны) находятся 9 котельных. Есть промышленные предприятия, которые расположены менее чем в 1км. от парка. С западной стороны парк огибает река Волхов. Почти в центре парка находится стадион “Электрон”.

Исследованный нами участок пред ставляет собой липово-березовое насаждение. Высота лип около 25-28 метров. Данные о местообитании  занесены  в Бланк описания  местообитания  эпифитных  лишайников. Данные о лишайниковой ассоциации занесены в Стандартный бланк описания лишайниковой ассоциации.

Кроме лип и берез в насаждении в подросте присутствует клен, есть кустарники. Эпифитные лишайники растут до высоты около 17-20м. и на стволе, и на ветвях, в расщелинах коры. Эпиксильные и  эпилитные лишайники были обнаружены, но их видовая принадлежность не была определена, эпигейные лишайники обнаружены не были.

Наиболее распространены по всему парку листоватые и накипные лишайники. Кустистые лишайники растут в юго-западной части парка. Здесь их количество достигает 10-15% от общего количества лишайников. Возле дороги кустистых лишайников вообще нет, мало листоватых лишайников, кроме того, в основном здесь растут 2 – 3 вида (Ксантории и Фисции), тогда как юго-западной части парка количество видов на деревьях достигает значения 7-9 видов. Кроме того, в центральной и восточной части парка проективное покрытие нитрофильных лишайников рода Xanthoria несколько выше, чем в юго-западной.

Результаты и их обсуждение

Исследованный нами участок представляет собой липово-березовое насаждение. Высота лип около 25 – 28м. Площадь обследованного участка составила 0,3км.2

На исследованном участке были найдены 11 эпифитных видов лишайников:

Семейство Parmeliaceae

1.      Hypogymnia  physodes (L.) Nyl.

2.      Melanelia  exasperata (DeNot.)  Essl.

3.      Parmelia  sulcata  Taylor.

4.      Cetraria  chlorophylla  (Wild in Humb) Vain

Семейство  Usneaceae

5.      Evernia  prunastri (L.) Ach.

6.      Usnea   subfloridana  Stirt.

Семейство  Teloschistaceae

7.      Xanthoria  parietina (L.) Th.Fr.

8.      Xanthoria  polycarpa (L.) Th.Fr.

Семейство  Physciaceae

9.      Physcia   stellaris (L.) Nyl.

10.  Physcia   adscendes (Fr.)  H. Oliver. 

11.  Phaeophyscia caesia (Neck.)

Накипные лишайники

Из них 9 видов – листоватой формы, 2 вида – кустистой формы (накипные формы лишайников нами не изучались), что говорит о том, что воздушная среда загрязнена умеренно, т.к. лишайники кустистой формы встречаются на данной территории, однако не доминируют в проективном покрытии и представлены двумя видами.

Согласно простейшему тесту данный участок, парк 30-летия можно характеризовать как зону чистого воздуха (т.к. лишайники кустистой формы встречаются на данной территории); по Шкале определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку данная территория должна быть отнесена к 6 зоне “очень чистого воздуха”.

По данным обработки учетной формы лихенометрической съемки (методом линейных пересечений, смотри приложение 1) в полевых условиях получен средний индекс полеотолерантности, равный 6,60 (для обработки данных учетной формы мы использовали специально созданную для лихеноиндикационных исследований программу “Lichens”, которая уже была апробирована ранее в подобных исследованиях). Этому значению соответствует вторая смешанная зона умеренного загрязнения по Р.Сернандеру, что говорит о том, что воздух загрязнен, однако умеренно.

Таким образом, качественная оценка данного участка не соответствует количественной (значение среднегодовой концентрации диоксида серы в соответствии с проведенным нами количественным лихеноиндикационным методом в 7,5 раз превышает значение, полученным комитетом охраны природы Новгородской области (0,03 и 0,004 мг/м3 соответственно). Это может быть связано с несколькими причинами: Во-первых, вероятно, 15 – 20 лет назад концентрация диоксида серы была существенно выше значения ПДК (0,05 мг/м3), что не позволило более чувствительным видам расти здесь (лишайники растут очень медленно, 1 – 1,5мм/год, часто менее 1мм/год). Поэтому, несмотря на то, что в последние десять лет произошел резкий спад антропогенной нагрузки вследствие остановки многих предприятий, использования ТЭЦ и котельными города природного газа вместо низкосортного каменного угля и высокосерного топочного мазута, результаты эти в лихенометрической картине города не видны, так как требуется значительно больше времени, чтобы лишайники с более низким классом полеотолерантности выросли. Во-вторых, данная шкала корреляции индексов полеотолерантности среднегодовым концентрациям диоксида серы, вероятно, может давать весьма приблизительную картину реальных значений, и требуется некоторая корректировка данной шкалы.

Выводы:

1. Мы обследовали 200 деревьев трех пород (липа, береза, клен), собрали и  изучили 52 образца лишайников, при этом было выявлено 9 родов и 11 видов лишайников

2. При анализе жизненных форм лишайников было выявлено, что из 11 собранных нами видов два (Evernia prunastri и Usnea subfloridana) – относится к кустистым, а остальные 9 видов - к листоватым формам, что говорит о том, что воздушная среда загрязнена(т.к. кустистых видов мало),однако не очень сильно, т.к два кустистых вида все же встречается на данной территории, а листоватые виды представлены сравнительно большим числом видов(9) и родов (8).

3. При проективных покрытии доминирует 5 видов:

1)      Parmelia sulcata               

2)      Hypogymnia physodes

3)      Xanthoria policarpa

4)      Physcia adscences

5)      Evernia prunastri

Доминирование видов Parmelia sulcata и Hypogymnia physodes, весьма чувствительных к оксиду серы(4 валентной), и их обилие говорит о том, что загрязнение воздушной среды оксидами серы не велико.Высокое проективное покрытие нитрофильного лишайника рода  Xanthoria и наличие двух видов этого рода (!)-Xanthoria policarpa и Xanthoria parietina говорит о том, что в воздухе присутствуют в довольно больших количествах оксиды азота.

4. Мы определили средний индекс полеотолерантности исследованного участка территории города, он составил 6,60 и выяснили, что в данном участке территории города воздух загрязнен умеренно, по Р. Сернандеру участок относится к смешанной второй зоне, концентрация оксидов серы находится в пределах 0,03 - 0,08 мг./м3.  

Перспективы:

В дальнейшем мы планируем продолжить исследования в трех направлениях : во- первых, изучение лихенофлоры участка (количество видов, т.е. качественный состав лихенофлоры- показатель экологический,-чем больше видов, тем лучше качество среды и наоборот);во- вторых, мониторинг исследованного нами участка; и

в-третьих, мы планируем начать составление лихеноиндикационной карты нашего района (на основе вычисления ИП) и карты лихенофлоры района (начальный этап- сбор данных о зеленых насаждениях в районе,количестве и видовом составе уже начался, к исследованиям подключена в т.ч. и начальная школа.)

Кроме того, в дальнейшем мы планируем провести трансплантационное исследование (перенести лишайники с низким классом полеотолерантности, то есть с высокой чувствительностью, собранные на территории Валдайского Национального парка, во все выделенные нами в ходе данного исследования зоны (их две)). Лонгитюдное исследование позволит либо подтвердить, либо опровергнуть предположение о том, что современные среднегодовые концентрации действительно ниже значения 0,05мг/м?, и современная лихеноиндикационная картина связана именно с тем, что должно пройти порядка 10 – 15 лет, прежде чем снижение антропогенного прессинга станет заметным по лишайникам.

Список литературы:

1.        Гарибова Л.В., Дундин Ю.К., Коптяева Т.Ф., Филин В.Р. Водоросли,лишайники и мохообразные СССР М, 1978.

2.        Гордеева Т.Н., Завалишина С.Ф., Круберг Ю.К., Письяукова В.В., СтрелковаО.С. Летняя полевая практика по ботанике. Л.,1954.

3.        Жизнь растений / Под ред. А.А. Федорова. М.,1977.Т3.

4.        Загрязнение воздуха и жизнь растений./ (под ред.)Майкла Трешоу, Л. “Гидрометеоиздат”, 1988.

5.        Литвинов В.Ф., Шайдоров А.А. Техногенные системы и экологический риск..-Великий Новгород, 1999.

6.        Методы лихеноиндикации загрязнения окружающей среды: Методическое пособие. А.В. Пчелкин, А.С. Боголюбов. -  М.: Экосистема, 1997г.

7.        Попина Ю.Н., Юрова Э.А. Краткий определитель  лишайников Новгородской области / НовГУ имени Ярослава Мудрого.-Великий Новгород, 1999.

8.        Трасс Х.Х.  Лишайники // Природа, 1973, №3