Взаимосвязи между загрязнением атмосферы и количеством лишайников

Лишайники являются единственной группой симбиотических организмов низших растений, образовались в результате совместного существования двух разных организмов – гриба и водоросли. Они обладают весьма специфическими свойствами, реагируют на изменения состава атмосферы, обладают отличной от других организмов биохимией, широко распространены по разным типам субстратов, начиная со скал и кончая корой и листьями деревьев.

Лихенологии разделяют все виды лишайников на четыре основных экологические группы – в зависимости от типа предпочитаемого ими субстрата.

Эпифитные – растущие на коре деревьев и кустарников

Эпиксильные – растущие на обнаженной древесине (стволах без коры, деревянных строениях)

Эпигейные – растущие на почве

Эпилитные – растущие на камнях, скалах и прочие.

Лишайник представляет собой весьма своеобразную группу споровых растений, состоящих из двух компонентов – гриба и водоросли – одноклеточной либо ниточной, при этом живут они совместно как целостный организм. При этом функция основного размножения принадлежит грибу, а функция фотосинтеза – водоросли.

Слоевище (тело) лишайника образовано переплетением грибных нитей, которые хорошо видны под микроскопом на поперечном срезе. Ближе к поверхности слоевище нити гриба образуют плотное переплетение, исполняющее роль покровной ткани. Ближе к центру оно становится рыхлым, и в полостях между нитями заметны группы зелёных клеток водоросли. Шарообразные клетки водоросли скапливаются на той стороне слоевища, которая обращена к солнцу. По строению слоевища лишайники делятся на три группы: накипные (коркоподобные), похожи на плоские корки, плотно срастающиеся с корой, камнями, почвой, они трудно отделяются, на ощупь бархатистые, влажноватые; листоватые (листовидные) имеют форму мелких пластинок, чешуек: прикрепляются к поверхности тонкими нитями гриба и довольно легко отделяются от нее; кустистые, которые либо растут вверх как маленькие кустики, либо свисают с дерева вниз, подобно бороде.

Наличие водоросли в лишайнике доказывает следующий опыт.

Размельчённый лишайник помещают в банку с водой. Вскоре грибные нити сгнивают, а зелёные шарики продолжают жить и размножаться. Это и есть обыкновенные одноклеточные водоросли.

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 тысячелетий. Ещё в прошлом веке учёные заметили, что лишайники исчезают в больших городах, с сильно запылённой и загрязнённой атмосферой. Чем сильнее загрязнение, тем меньше разнообразие лишайников. В городах с неблагоприятной экологической обстановкой лишайники вообще отсутствуют. В последние годы во многих странах лишайники используют для определения степени загрязнения среды, они чувствительны к изменению химического состава воздуха. Непосредственное влияние на лишайники оказывают освещённость, физические и химические свойства, температура субстрата и особенно состав воздуха. У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула, и газообмен происходит свободно через всю поверхность. Всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсичных газов. Наиболее опасные для лишайников загрязнители воздушного бассейна : окись азота, угарный газ, соединение фтора. Самое негативное воздействие на них оказывает соединение серы, особенно сернистый газ, который уже в концентрации 0,08-0,1 мг/м3 угнетают большинство лишайников, а в концентрации 0,5мг/м3 губителен для всех видов. Загрязнители воздуха нарушают пигментную систему фотосинтеза, окисляя хлорофилл, разрушающихся уже при РН 3,2-3,4 и нарушая процесс транспорта органических веществ. Считается, что при повышении уровня загрязнённости воздуха первыми погибают кустистые формы, затем листовые и, наконец, наиболее устойчивые - накипные. Это не всегда так. Точнее, следует говорить о существовании видов с различной чувствительностью к загрязняющим веществам. Определение видового состава лишайников – достаточно сложна задача, для решения которой требуется подробные определители, навыки изготовления тонких срезов, работы с микроскопом.

Методика исследования.

В этой работе я изучала распространение лишайников рода Пармелия (наиболее устойчивых к загрязнению атмосферы видов) в местах с различным загрязнением атмосферы: вдоль центральной трассы, окрестности реки Оя, небольшое болото, лесная территория приблизительно в двух километрах от посёлка. Для получения объективных результатов подсчитывалось распространение лишайников не менее чем на двести отдельно стоящих деревьях.

Кроме встречаемости, выраженной в %, я проводила определение занимаемой лишайниками площади на коре. Для этого очерчивала кольцо шириной 25см на деревьях примерно одного возраста, одной ширины, одинаковых пород, и подсчитывала процент площади, занятой лишайниками. В результате проведённых исследований были получены результаты, приведённые в таблице

Из таблицы чётко видна выраженная корреляционная зависимость между встречаемостью лишайников и загруженностью автодорог, а также между встречаемостью лишайников и расстоянием от автодорог. При этом урочище Ворониха рассматривалось мною как контрольный вариант. В урочище я увидела большое разнообразие и распространение лишайников как на одиноко стоящих деревьях, так и в лесном массиве.

При исследовании я использовала так же глазомерную оценку проективного покрытия, т. е. покрытие каждого вида на стволе дерева может быть представлено в качестве визуальной оценки. Для определения проективного покрытия использовала балльную шкалу, объединяющую покрытие и обилие:

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

2- индивидуумов много, степень 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.

Метод визуальной оценки используется при широкомасштабных биоиндикационных исследованиях.

Заключение.

Первым этапом моей работы было изучение видового разнообразия лишайников в урочище Ворониха. Я определила основные преобладающие виды эпифитных лишайников (кустистых, листовых, накипных), а именно - Гипогимния вздутая, Пармелия, Уснея, Пельтигера, Ксантория, Эверина, Ягельные, накипные лишайники. Для определения разнообразия лишайниковой формы мною был использован метод химического тестирования.

Для подтверждения моих предположений о благоприятных условиях среды в урочище Ворониха также было проведено сравнение состояния лишайников в урочище и Центральной трассе. Объектом исследования была взята осина и характерный для неё лишайник – Ксантория. При обследовании оказалось, что вдоль Центральной трассы из 25 деревьев 16 заселены лишайниками Ксантория с обширной площадью покрытия ствола примерно 50% (от основания ствола). При визуальном изучении видно, что лишайник находится в угнетённом состоянии: уплощённое слоевище грязно-серовато-зелёного цвета. В норме цвет Ксантории оранжевый, а при затемнении серовато-зеленый. Это объясняется близостью Центральной трассы, т. к. автомобильные выбросы содержат окислы азота, окись углерода, диоксид серы.

Известно, что сернистый газ в концентрации 0,08-0,1 мг. вызывает нарушение процесса фотосинтеза, влияет прежде всего на лишайниковую водоросль.

Также было проведено исследование эпифитных лишайников урочища Ворониха на предмет степени воздействия на них неблагоприятной среды. Исследуемые образцы были развешены на ветках деревьев вдоль Центральной трассы на высоте 1,5м. от земли. Продолжительность опыта составила 30 дней. Визуальное сравнение показало гибель водоросли на опытных образцах, окраска лишайника стала грязно-сероватого цвета, а в некоторых участках с полным обесцвечиванием слоевищ.

Обследовав, окрестности реки Ои (около посёлка) я встретила на деревьях Пармелию и Эвернию, воздух здесь относительно чист, так как данные лишайники относятся к 3-ей и 4-ой зоне загрязнения, но здесь находится проезжая дорога, следовательно, кустистых лишайников я не обнаружила. Тогда я углубилась дальше в лес приблизительно на 2 км. от села и мне встретилась Уснея (6-я зона, воздух чист).

Следующим объектом моих исследований было небольшое болото. Здесь я обнаружила кустистые лишайники, в том числе и Эвернию. Значит участок относится к 4-ой и 5-ой зоне, следовательно воздух чист, но так как неподалёку находится заправочная станция, я не обнаружила Усею ( 6 зона, очень чистый воздух). Далее я отправилась немного в сторону от болота, в глубь леса, здесь я также обнаружили Эвернию, а также мне встретилась Пармелия. На этом основании я сделали вывод, что воздух чист и нетоксичен.

Проводя все свои исследования и наблюдения, я сделала вывод о концентрации загрязнения воздуха над разными участками п. Ойского.

На основе исследований выделены зоны лишайников

Степень загрязнения Что наблюдается

0 зона Лишайников нет, только водоросль

Очень сильное Плеврококкус на деревьях и камнях

Загрязнение ( зеленый налет )

1 зона Серо - зеленый накипной лишайник

Сильное Леканора на деревьях

Загрязнение

2 зона Серый лиственный лишайник

Уменьшение Пармелия на камнях

Загрязнение

4 зона Серые лиственные лишайники

Относительно чистый воздух появляются на основании деревьев,

5 зона леканора становится меньше,

Чистый воздух появляются кустистые Эверния

6 зона Обычно кустистые лишайники, в том числе Уснея

Очень чистый воздух

Лишайники, встречающиеся в черте поселка

Уснея (Usnea)

Пармелия (Parmelia)

Гипогимния Пармелия (Parmelia)

Золотянка

Кладония (Cladonia) Ксантория

Выводы и предложения.

1) Лишайники являются достаточно точными и чуткими индикаторами загрязнения атмосферы;

2) В результате двухлетнего исследования получены таблицы зависимости загрязнения атмосферы и наличие лишайников в окрестностях посёлка Ойского;

3) Нигде на территории посёлка не должно существовать лишайниковых пустынь;

4) По результатам биоиндикаторных исследований необходима разгрузка автомагистрали;

5) В дальнейшем планируется собрать данные о состоянии воздуха в бору, сельскохозяйственном комплексе и школьном дендрарии.