Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Экологический мониторинг парка «Солнечный остров»

Раздел биоиндикации, в котором с помощью лишайников изучается состояние окружающей среды и определяются изменения в ней, называется лихеноиндикацией. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха. В силу чрезвычайного долголетия лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

Основные причины, обуславливающие малую устойчивость лишайников и их группировок к атмосферному загрязнению следующие:

1. высокая чувствительность водорослевого компонента лишайников (фикобионта), пигменты которого под действием веществ-загрязнителей быстро разрушаются;

2. отсутствие защитных покровов и связанная этим невозможность контроля за поглощением газов и жидкостей слоевищами лишайников;

3. строгие требования к кислотности субстрата, изменение которой приводит к гибели лишайников. Данные приведены в табл. 1:

Табл. 1.

Влияние загрязнения на наличие лишайников

Типы талломов лишайников Нет Слабое Среднее Сильное загрязнения загрязнение Загрязнение загрязнение

Кустистые Да Нет Нет Нет

Листоватые Да Да Нет Нет

Накипные Да Да Да Нет

Пояснение: Наличие лишайников в средах.

Типы талломов лишайников: накипной лишайник – порошкообразный, слоевище в виде корочки, сросшейся с корой дерева или поверхностью камня. Листоватый – лишайник кустистой или прямой волосовидной формы, растет в виде нитей или кустиков с широким плоским основанием. Кустистый – лишайник кустистой или прямой волосовидной формы, растет в виде нитей или кустиков с широким плоским основанием.

Лишайники по-разному реагируют на загрязнённость воздуха. Некоторые из них (кустистые лишайники) – не переносят малейшего загрязнения и погибают; другие наоборот, живут только в городах, селах, посёлках и прочих населенных пунктах, потому что они очень хорошо приспособились к антропогенному действию (накипные формы лишайников). Для метода лихеноиндикации лишайники уникальны. Это обусловлено тем, что лишайники – очень интересные по своему строению и свойствам растительные организмы. Они образованы симбитотическим сожительством одноклеточных грибов и водорослей. Вытекающие из специфической двойной природы лишайников преимущества позволяют им расти в таких условиях, где не могут существовать другие организмы. Но при изменении состава атмосферного воздуха, его загрязнении, лишайники фиксируют это изменение, меняют качественный и количественный состав, а иногда и вымирают, т. е. лишайники являются биоиндикаторами. По отношению к субстрату и другим условиям местообитания среди лишайников различают несколько основных крупных экологических групп: эпифитные лишайники – растущие на коре деревьев и кустарников, эпилитные лишайники – живущие на поверхности горных пород, эпиксильные – обитающие на гниющей древесине, эпигейные – растущие на поверхности почвы, эпифильные – развивающиеся на хвое и листьях вечнозелёных растений, эпибриофитные – обитающие на дерновниках мхов. Свет оказывает решающее влияние и на жизнеспособность большинства лишайников. Так, некоторые из них образуют плодовые тела только в ярко освещенных местах. Лишайники играют важнейшую роль в начале почвообразования – разрушают минеральные вещества. Однако это «разрушительное свойство» в тоже время вредит человеку – медленно, но верно маленькие комочки лишайников облюбовывают стены зданий, крыши, тем самым разрушая их.

Методы лихеноиндикации подразделяются на две большие группы – активную лихеноиндикацию и пассивную лихеноиндикацию.

Активная лихеноиндикация – это лехиноиндикация, методы которой основаны на трансплантации (или транспортировке лишайников из условий естественного местообитания в условия исследуемого участка). При организации мониторинга методами пассивной лихеноиндикации я придерживался правил, изложенных в литературе:

1) предпочтительным является изучение лишайников на постоянных площадках и модельных деревьях в течение длительного времени, а не разовое обследование серии пробных площадок.

2) в любом случае, пробные площадки должны закладываться в гомогенных по составу и возрасту фитоценозах (в идеале - например, в монопородных одновозрастных посадках).

3) биотические и абиотические условия среды на сравниваемых пробных площадках должны быть по возможности одинаковыми (состав и структура фитоценозов, форма рельефа, увлажнение, освещенность и т. п. ).

4) модельные деревья на пробных площадках должны быть по возможности постоянными, а не случайными.

5) в любом случае, на сравниваемых площадках модельные деревья должны быть приблизительно одновозрастными, без видимых повреждений, принадлежать к одной из основных лесообразующих пород.

6) при использовании переменных пробных площадок (при «одноразовых» исследованиях) их количество должно быть в пределах одного десятка (в зависимости от задачи исследования), а число модельных деревьев на каждой площадке должно измеряться несколькими десятками – для получения большого объема статистически достоверной информации.

2. Материал и методы исследования

Материалом исследования послужили данные, собранные в период с января 2006 по октябрь 2007 г. на территории парка Солнечный остров г. Краснодара.

Подсчет лишайников произведен следующим образом: сначала считают число квадратов сеточки, которые лишайники занимают более половины площади квадратов . Затем подсчитывают число квадратов, занимаемых лишайниками менее 50 % площади квадратов. Коэффицент проективного покрытия рассчитывают по формуле: R=, где C – общее число квадратов, a – число квадратов с лишайниками, занимающими более 50 %, b – клеток с лишайниками менее 50 %.

При использовании методики сеточек квадратов измерения на одном стволе производят с 4-х сторон света. Чтобы определить состояние древостоя необходимо:

1. заложить пробные площадки.

2. определить виды деревьев, которые на ней растут.

3. используя данные табл. 2, определяем состояние отдельных деревьев каждого вида:

Табл. 2.

4. Средний балл состояния для каждого вида деревьев определяется по формуле:

В этой формуле: K1 – коэффициент состояния отдельных видов деревьев, b1 – баллы состояния отдельных деревьев, n1 – общее число деревьев каждого балла состояния, N – общее число учтённых деревьев каждого вида, – сумма.

5. Коэффициент состояния древостоя в целом определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов деревьев на пробной площадке:

6. Оценка состояния древостоя проводится согласно по следующей шкале:

K Балл состояния древостоя Характеристика древостоя

1 Здоровые

От 1,6 до 2,5 2 Ослабленные

От 2,6 до 3,5 3 Сильно ослабленные

От 3,6 до 4,5 4 Усыхающие

5 Сухие

7. Оценим проективное покрытие лишайников по шкале:

Балл 1 2

1–2 Менее0,01 Нормальная

2–5 0,01-0,03 Малого загрязнения

5–7 0,03-0,08 Среднего загрязнения

7–10 0,08-0,10 Сильного загрязнения

10 0,10-0,30 Критического загрязнения

0 более0,3 Лишайниковая пустыня

Расчет индекса чистоты атмосферы, IAQ (Index of Atmosphere Quality, IAQ):

IAQ=, где Qi - экологический индекс определенного i-того вида (или индекс ассоциированности), Сi – показатель обилия i-того вида, а n - количество видов. Вначале IAQ рассчитывается для каждого модельного дерева в отдельности, затем находится среднее значение для всей площадки в целом. Экологический индекс (индекс ассоциированности) Q характеризует количество видов, сопутствующих данному виду на всей пробной площадке, плюс сам описываемый вид. Фактически – это общее число видов, обнаруженных на данной площадке. Оценка проективного покрытия вида дается по такой же 10-балльной шкале, что и при расчете индекса палеотолерантности.

Таким образом, чем больше проективное покрытие лишайников, и чем больше видов обитает на данном участке местности, тем выше показатель IAQ и, соответственно, тем чище воздух местообитания. Значения IAQ могут располагаться в диапазоне от 0 до бесконечности (теоретически). Такой расчет, повторим, производится вначале для каждого модельного дерева на площадке. Затем находится среднее значение IAQ для всей площадки в целом (значения IAQ для каждого дерева складываются и полученная сумма делится на число модельных деревьев).

Также, как и индекс полеотолерантности, индекс чистоты атмосферы IAQ коррелирует с концентрацией SO2 в воздухе (по Трассу, 1985):

IAQ Концентрация

SO2 мг/м3

0-9 более 0,086

10-24 0,086 - 0,057

25-39 0,057 - 0,028

40-54 0,028 - 0,014

более 55 менее 0,014

Также на лишайники влияет загрязнение воздуха выхлопными газами автотранспорта. Определить количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от автомашин можно следующим образом. Для исследования был выбран участок автодороги по улице Ставропольской прилегающий к парку «Солнечный остров». Подсчитано, сколько проехало по автодороге за 1 ч легковых, грузовых машин, автобусов, использующих дизельное топливо.

Используя данные схемы, определено, какое количество выхлопных газов в среднем поступает в атмосферу за 1 ч (за сутки) на этом участке дороги.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, определено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

– количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

– нормы расхода топлива автотранспортом.

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу одним автомобилем в течение суток (в г). Автомобили, работающие на дизельном топливе, потребляют за 1 ч работы столько кислорода, сколько 1000 человек за 1 сутки.

Химическое Грузовики Легковые Автобусы соединение (дизели)

СО 502,2 225,8 227,9

NO2 70,4 43,8 17,7

С 19,3 - 3

SO2 4,5 - 0,7

Pb 0,2 0,27 0,08

Объектом исследования выбран район с очень интенсивным автомобильным движением и загрязнением (парк «Солнечный остров»). Парк и прилегающие к нему территории подвержены сильному загрязнению со стороны ТЭЦ. Парк относится к рекреационным ресурсам города и является местом посещения большого числа людей. Проблема загрязнения с каждым годом становится все актуальней, поэтому проведение мониторинга данного рода чрезвычайно важно. На территории парка посажено множество различных видов деревьев и кустарников. Основная масса – это лиственные породы (есть сосновый бор и берёзовая роща). В парке работают более 10-ти кафетериев, есть пристани, пляж, набережная. Площадки расположены по требованиям изложенным в методиках.

3. Экологический мониторинг парка «Солнечный остров» методом лихеноиндикации

В результате исследований были высчитаны коэффициенты палеотолерантности (IP) и состояния атмосферного воздуха (IAQ), эти данные подтверждают и закрепляют данные, полученные при других методах, а также удобны в работе и лучше характеризуют состояние воздуха. Данные приведены в диаграмме.

Примечание: чем ниже коэффициенты тем чище воздух.

По методу количественного подсчета автомобилей (всего 5 замеров) получены средние данные, приведенные в диаграмме далее:

В работе использовался метод расчета состояния деревьев по баллам, исходя из состояния отдельного дерева по 5-ти показателям. Высчитывался балл на каждое дерево и на вид дерева в целом по площадке. Далее приведены результаты(табл. 3-8). Дан общий коэффициент по трём площадкам – табл. 9.

Табл. 3

Состояние деревьев по баллам (площадка 1)

№, дерево крона листья почки, побеги прирост ствол

1 вяз шершавый 2 1 2 3 2

2 дуб 2 2 2 1 2

3 дуб 2 2 3 2 1

4 ива 3 2 1 1 3

5 вяз шершавый 2 2 2 1 1

6 вяз шершавый 1 1 2 2 3

7 вяз шершавый 1 2 2 2 2

8 вяз шершавый 1 1 1 1 1

9 вяз шершавый 2 2 2 2 2

10 дуб 2 1 1 2 2

Состояние отдельных деревьев по баллам.

Табл. 4

Состояние древостоя (площадка 1)

Вид деревьев Количество деревьев Баллы состояния Коэффициент

1 дуб 3 1. 8,1. 8,1. 6 1,7.

2 вяз шершавый 6 2,1. 6,1. 8,1. 8,1,2. 2 1,7.

3 ива 1 2. 2. 2,2.

Состояние вида дерева по данной площадке

Состояние деревьев по баллам (площадка 2)

№, дерево крона листья почки, побеги прирост ствол

1 дуб перистый 2 2 2 2 2

2 берёза обыкновенная 2 2 1 2 2

3 берёза обыкновенная 1 2 2 2 2

4 берёза обыкновенная 1 3 2 2 2

5 берёза обыкновенная 1 2 2 3 2

6 берёза обыкновенная 3 3 2 3 2

7 берёза обыкновенная 1 2 1 2 1

8 берёза обыкновенная 1 1 2 1 2

9 берёза обыкновенная 1 2 2 2 2

10 берёза обыкновенная 1 2 1 1 2

Табл. 6

Состояние древостоя (площадка 2)

Вид деревьев Количество деревьев Баллы состояния Коэффициент

1 дуб перист. 1 2 2

2 берёза обыкн 9 1. 8,1. 8,2,2,2. 6,1. 4,1. 4,1. 8,1. 4 1. 8.

Состояние деревьев по баллам (площадка 3)

№, дерево крона листья почки, побеги прирост ствол

1 вяз гладкий 1 2 2 1 2

2 вяз гладкий 1 2 1 1 2

3 конский каштан 2 2 1 2 1

4 конский каштан 1 2 1 2 1

5 тополь пирамидальный 1 3 2 2 3

6 берёза обыкновенная 1 1 1 2 2

7 ива 1 2 1 1 1

8 тополь пирамидальный 1 2 2 2 2

9 тополь пирамидальный 1 2 1 2 3

10 ива 1 1 2 2 2

Табл. 8

Состояние древостоя (площадка 3)

Вид деревьев Количество деревьев Баллы состояния Коэффициент

1 вяз гладкий 2 1. 6,1. 4. 1. 5.

2 конский каштан 2 1. 6,1. 4 1. 5.

3 тополь пирам. 3 2. 2,1. 8,1. 8 1. 9.

4 ива 2 1. 2,1. 6. 1. 4.

5 берёза обыкновенная 1 1. 4. 1. 4.

Табл. 9

Общий коэффициент по площадкам.

№ площадки Общий коэффициент

Заключение

Выявлено, что:

• Состав лихенофлоры на площадках образован двумя видами лишайников: ксантория постенная (Xanthoria partetina) и гипогимния вздутая (Hypogumnia tubulosa).

• По данным состояния древостоя лучшие баллы состояния деревьев имеет площадка 1 и площадка 3 ( деревья на площадках в лучшем состоянии).

• По результатам исследования проективного покрытия в парке лучшие показатели у площадки 3, но хуже контрольной площадки летних наблюдений

• По данным коэффициентов IAQ и IP в районе площадки 3 самый чистый воздух.

• Это подтверждается и методом количественного подсчета автомобилей табл. 15–16.

В центральной части парка самый чистый воздух, в этом районе довольно много лавочек и людей сидящих на лавочках больше, это было замечено от многих поездок в парк.

Рекомендации: Очистка пустыря и посадка на его месте зеленых насаждений. Также необходимо поставить таблички с просьбой «берегите природу» – для уменьшения мусора, выбрасываемого отдыхающими. Эти меры помогут снизить количество мусора и отравляющих веществ в парке. Оповещение работников и владельцев ресторанов о загрязнении и о мерах и действиях направленных на снижение количества мусора.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)