ЛИХЕНОИНДИКАЦИОННАЯ ОЦЕНКА ЧИСТОТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В г. МАГНИТОГОРСКЕ

Автор: Тихонович Дарья, Правобережный
 Центр дополнительного образования для детей,
 творческое объединение "Экологи", секция НОУ

Научный руководитель: Карякина Любовь Дмитриевна,
 педагог дополнительного образования

г. Магнитогорск

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 не присутствовали в той или иной концентрации поллютанты (загрязняющие вещества).

        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).

        Магнитогорский металлургический комбинат, который начал действовать c 1932 года на базе местных высококачественных руд, формирует экологическую обстановку в городе и его окрестностях. Выбросы комбината в воздушный бассейн составляют 96% от общегородского, а в абсолютных цифрах составляют 264,837 тысяч тонн; в том числе 38,335 тысяч тонн газообразных выбросов и 222,502 тысяч тонн жидких выбросов.

        Одним из наиболее вредных выбросов является сернистый газ. Он особенно токсичен для растений. Благодаря диффузии молекул, двуокись серы поступает в растения, главным образом через устьица.

        Еще одним серьезным загрязнителем воздуха является автотранспорт. На его долю приходится около 5,5 тысяч тонн выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

        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.

        Автор считает, что в связи с многолетними выбросами вредных веществ в атмосферу, в городе отсутствуют лишайниковые группировки.

 

        Цель работы. Используя метод лихеноиндикации, оценить чистоту атмосферного воздуха в городе.

        Задачи.

1.     Изучение литературы по данной теме.

2.     Освоение качественного проведения сбора материала на исследуемых площадках, используя методику "линейных пересечений" оценки относительной численности лишайников.

3.     Обработка собранного материала и обобщение полученных результатов.

4.     Анализ роста покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками.

 

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

        Лишайники (Lihens) представляют собой весьма своеобразную группу споровых растений, состоящих из 2-х компонентов - гриба и одноклеточной, реже нитчатой водоросли, которые живут совместно, как целостный организм [3].

        Как организмы лишайники были известны задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст "отец ботаники" (IV - III в. до н. э.) дал описание 2-х лишайников уснеи (Usnea) и роччеллы (Roccella).

        Лишь во второй половине XIX века Де Бари предложил считать лишайники комплексными организмами и ввел в биологию понятие симбиоза. Лишайник ведет себя как автотрофный организм и зависит от влаги, света и минеральных веществ, а гриб получает органические вещества от водоросли [2].

        Бесцветная плотная ткань тела лишайника сплетена из нитей мицелия гриба, а среди них расположились зеленые, иногда сине-зеленые водоросли. Они придают лишайникам зеленоватый оттенок, а пигменты, которые откладываются в теле лишайника окрашивают их в разные цвета.

        Лишайники вездесущи, не страшась морозов они проникают на север,

 

выдерживают иссушающую жару в пустынях, прекрасно себя чувствуют во влажных тропических лесах и на голых скалах [8].

        Одним из уникальных свойств лишайников является их способность впитывать воду в очень больших количествах. Источником влаги может быть дождевая вода, утренняя роса или туман. Уникальная особенность лишайников - способность абсорбировать водяной пар даже из очень сухого воздуха [3].

        В отличии от остальных растений, тело или слоевище лишайников не различаются на стебель и листья, хотя и имеют различные формы. Различают три морфологических типа лишайников: кустистые, листоватые, накипные [2]. Кустистые лишайники имеют вид прямостоячего или свисающего кустика, а также форму кубка, удлиненноцилиндрическую или палочковидную.

        Слоевище листоватых лишайников может иметь вид цельной листовидной пластинки или чешуйки, рассеченной на широкие или узкие лопастию

        Слоевища накипных или корневых лишайников бывают погружены в субстрат (камень или дерево) или располагаются на его поверхности.

        Между всеми этими формами существуют переходы.

        К субстрату лишайники прикрепляются с помощью ризин-пучков грибных гиф, посредством специального слоевищного выроста-гомфа, или сердцевинными гифами.

        Размножение лишайников осуществляется различными путями. Самый простой способ - перенос обломков слоевища ветром, водой или животными на другие места. Особыми приспособлениями для размножения лишайников являются соредии и изидии. Другой способ размножения с помощью спор. Споры образуются в плодовых телах, - это грибные компоненты. А лишайник развивается только в том случае, если спора на месте прорастания встречает нужную водоросль [7].

        По отношению к субстрату среди лишайников различают экологические группы: эпилитные лишайники - живущие на поверхности горных пород, эпифитные - растущие на коре деревьев и кустарников, эпиксильные - обитающие на гниющей древесине, эпигейные - растущие на поверхности почвы [2].

        Лишайники по разному реагируют на загрязненность воздуха. Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листовые и последними накипные (корковые) формы лишайников.

        Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники, растущие на коре деревьев и кустарников [5].

      В связи с уникальными свойствами лишайников их стали использовать для общей оценки степени загрязненности атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии - лихеноиндикация [2].

 

МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

        В основу методики оценки относительной численности эпифитных лишайников был положен метод линейных пересечений (А.В. Пчелкин, А.С. Боголюбов Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды. - М.: Экосистема, 1997). Он заключается в наложении гибкой ленты с миллиметровыми делениями на поверхности ствола дерева с фиксированием всех пересечений ее со слоевищами лишайников. В качестве ленты использовался "портняжный метр" с миллимитровыми делениями.

        Для исследования использовали достаточно старые прямостоящие деревья клена ясенелистного или американского (Acer negunde). Было определено 5 площадок: 2 площадки в Левобережной; 3 площадки - в Правобережной части города.

        После выбора модельного дерева определяли на стволе точку, находящуюся на высоте 1,5 м. от комля с северной стороны. Затем на ствол накладывалась мерная лента с делениями таким образом, чтобы ноль шкалы ленты совпадал с выбранной точкой, а возрастание чисел на шкале соответствовало движению по часовой стрелки (с севера на восток). После полного оборота ствола лента закреплялась на стволе булавкой в нулевой точке. Совмещая последнее деление и ноль ленты, определяли длину окружности ствола. Ее при дальнейших  измерениях принимали за 100%.

        После каждого измерения, фиксировали начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишайников. Измерения проводились с точностью до 1 мм.

        По завершении измерений, проводился расчет проективного покрытия лишайников на основе линейных пересечений, который определил отношение "заросшей" лишайниками части ствола к общей поверхности. Зная общую длину окружности ствола и принимая ее за 100%, рассчитывали проективное покрытие лишайников. Например, длина окружности ствола на 3 площадке 85 см. (850 мм). Пересечения ленты с талломами наблюдались на отметках: 3,1-3,2 см.; 74,1-75 см. Общая сумма "протяженности" лишайников составляет 1,0 см (0,1+0,9). По пропорции 85см. - 100% 1,0см - Х%, (1,0/85*100), находим величину проективного покрытия = 1,2%.

        Проективное покрытие определялось для всех видов лишайников в сумме (Таблица 1). С каждого дерева лишайники собирались отдельно и каждый образец упаковывался в отдельный конверт.

        Видовая принадлежность лишайников определялась в камеральных условиях по определителю [6].

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

        Район наших исследований обладает определенной спецификой. Высокая концентрация промышленных предприятий и выхлопные газы привели к региональному загрязнению окружающей среды.

        Основная роза ветров юго-западная, и в левобережной части города (площадка 1 - парк Металлургов, площадка 2 - Березки) наблюдаются "лишайниковые пустыни" - полное отсутствие лишайников. Это, видимо, связано с концентрацией вредных веществ, так как в Левобережной части города (Орджоникидзевский район) сосредоточены промышленные предприятия.

        По мере удаления от источников загрязнения в Правобережную часть города (Ленинский район) площадка 3 (парк Ветеранов) и площадка 4 экологический парк (Правобережный район) процент проективного покрытия стволов деревьев лишайниками возрастает 6,7% и 20,3% (род Пармелия /Parmelia/).

       Резко увеличивается процент покрытия стволов деревьев на 5 площадке (Питомник) юго-западная часть города, удаленная на большое расстояние от промзоны. Процент покрытия составляет 64,7% (Таблица 1).

        В этом районе возросло видовое разнообразие листоватых лишайников. Кроме рода Пармелия (Parmelia) появились лишайники рода Цетрария (Cetraria).

        Так как кустистые лишайники обладают высокой чувствительностью к загрязнению атмосферного воздуха, они отсутствуют на исследуемых площадках.

 

ВЫВОДЫ

1.       Метод лихеноиндикации наглядно отражает загрязнение атмосферного воздуха, поступающего с промышленных зон города Магнитогорска.

2.       Промышленные выбросы предприятий и выхлопные газы автотранспорта приводят к деградации лишайниковых группировок, вплоть до полного их исчезновения.

3.       По мере удаления от промышленной зоны Левобережной части города в сторону юго-запада увеличивается видовое разнообразие и процент покрытия стволов деревьев листоватыми лишайниками возрастает.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.     Артамонов В.И. Зеленые оракулы. М.: Мысль, 1989.

2.     Большая Советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1996.

3.     Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области, Челябинск, 1999.

4.     Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники. М.: Просвещение, 1977.

5.     Корчакина В.А. Растения, бактерии, грибы, лишайники. Учебник 6-7 классов средней школы, 28-е издание. М.: Просвещение, 1992.

6.     Солдатенкова Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. М.: издательство МГУ, 1977.

7.     Саввичев А.С. Лишайники в экологическом образовании. Методическое пособие, М., 1995.

8.     Энциклопедический словарь юного натуралиста. М.: Педагогика, 1981.

 

Таблица 1

Покрытие стволов деревьев эпифитными лишайниками

Деревья

Площадка 1

Парк

Металлургов

Площадка 2

Березки

Площадка 3

Парк

Ветеранов

Площадка 4

Экологический парк

Площадка 5

Питомник

1

0%

0%

1,2%

3,4%

4,5%

2

0%

0%

2,3%

0%

0%

3

0%

0%

0%

2,8%

8,75%

4

0%

0%

0,6%

0%

6,1%

5

0%

0%

0%

2,9%

3,1%

6

0%

0%

0%

1,1%

5,6%

7

0%

0%

2,6%

1,5%

3,4%

8

0%

0%

1,5%

0%

12,6%

9

0%

0%

1,1%

4,1%

11,1%

10

0%

0%

0%

4,5%

9,6%

Общий % покрытия

0%

0%

6,7%

20,3%

64,3%