3.2. Определение степени загрязнения воздуха по

Исследовательская работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА
ПО ВИДОВОМУ СОСТАВУ
И ПО ВНУТРЕННЕМУ СТРОЕНИЮ ЛИШАЙНИКОВ
Российская Федерация
Костромская область Кологривский район п. Красный Бор.
Автор:
Тихомирова Екатерина Александровна
МОУ Илешевская основная общеобразовательная школа,
7 класс
Научный руководитель:
Голубева Надежда Александровна - учитель биологии
МОУ Илешевская основная общеобразовательная школа
2015 г.
Оглавление
I.
Аннотация
Введение
II.
1. Обоснование
актуальности
исследования,
практическая
значимость работы.
2. Цели и задачи работы.
3. Место и сроки проведения исследования.
4. Методы исследования.
III.
Основная часть
1. Физико-географическая характеристика района исследования.
2. Методика исследования лишайников, описание методики
сбора
материала, методы первичной обработки собранного
материала.
3. Результаты исследований.
3.1. Определение степени загрязнения воздуха по простейшей
шкале.
3.2. Определение степени загрязнения воздуха по многообразию
лишайников.
3.3. изучение анатомического строения таллома лишайника.
3.4.
Изучение
таллома
лишайника
организма.
IV.
Заключение и выводы
V.
Список используемой литературы
VI.
Приложения
как
симбиотического
I. Аннотация работы
Целью своей работы я поставила: определение степени загрязнения
воздуха в населенном пункте и окружающем лесу по видовому составу и
внутреннему строению лишайников. Местом для своей исследовательской
работы я выбрала территорию населенного пункта села Илешево пос.
Красный
Бор
и
леса,
окружающего
школу
в
радиусе
1
км.
В своей работе я использовала следующие методы исследования:
1. наблюдение,
2. лабораторные работы,
3. самостоятельную работу с научной и художественной литературой,
4. самостоятельную работу с определителем, работу с микроскопом.
В работе имеются приложения с описанием методик определения
степени загрязнения воздуха, фотографии лишайников с экспериментальных
площадок. В процессе работы были приготовлены срезы талломов
лишайников с площадки «Лес» и выполнены их снимки. О выполнении
лабораторных работ говорят фотографии, которые тоже прилагаются.
На основании своих наблюдений я доказала, что самый удивительный,
многообразный и богатый лишайниковый мир наблюдается в смешанном
лесу, так как там самый чистый воздух.
При выполнении работы была использована следующая литература:
М. И. Бадягина « Натуралистическая работа по ботанике в летних лагерях»
А. Г. Еленевский, М.А. Гуленкова «Биология». Краткий курс.
Г. Ивченкова «Удивительный мир природы»
В.А. Самкова «Мы изучаем лес»
А.А. Тахтаджан «Жизнь растений». 3 том. Водоросли. Лишайники.
II.
Введение
1. Обоснование актуальности исследования, практическая значимость
работы
На уроке биологии, на экскурсиях в лес, в заповедник «Кологривский
лес», на летней полевой практике я узнала об удивительных организмах –
лишайниках, их ещё называют «пионерами растительности». Они могут
расти везде: на стволах деревьев, заборах, на кирпичных стенах, на земле и
т.д.
Так же я знаю, что деятельность человека оказывает прямое и
косвенное влияние на все природные сообщества. Система регулярных
наблюдений, оценка и прогноз изменений состояния экосистемы под
влиянием деятельности человека получила название мониторинга. Одно из
звеньев мониторинга – лесной экологический мониторинг. Объект его не
только леса на планете, но и отдельные участки леса.
В последние 2-3 десятилетия во многих странах для определения
степени загрязнения среды стали использоваться лишайники – так
называемый лишайниковый мониторинг.
Я решила проверить чистоту воздуха, степень его загрязнения по
видовому составу лишайников, так как за последние годы на территории
нашего лесного посёлка функционировал Красноборский лесопункт, сейчас
работают бригады рабочих от частных предпринимателей по заготовке
древесины. Вывоз её осуществляется на тяжёлом грузовом транспорте.
Выросло число частных легковых автомобилей, которые тоже загрязняют
воздух, поэтому я решила проверить загрязняется ли воздух в нашей
местности по составу лишайников
2. Цели и задачи работы:
Цель: Определение степени загрязнения воздуха в населённом пункте и
окружающем
лишайников.
лесу
по
видовому
составу
и
внутреннему
строению
Задачи:
1. Научиться различать формы лишайников по внешнему виду;
2. Уметь, пользуясь тестами, определять степень загрязнения воздуха;
3. Научиться готовить продольные срезы таллома лишайников и
анализировать их;
4. Воспитывать бережное отношение к лишайникам как индикаторам
степени загрязнения воздуха;
3. Место и сроки проведения исследования
Местом для своей исследовательской работы я выбрала территорию
населённого пункта пос.Красный Бор, в котором находится моя школа и леса,
окружающего школу в радиусе 1 километра. Я изучила состояние
лишайников летом и осенью 2014 и 2015года и продолжила в этом году.
4. Методы исследования
- Наблюдение
-Лабораторная работа
-Самостоятельная работа с научной и художественной литературой
-Самостоятельная работа с определителем и микроскопом
III.
Основное содержание
1. Физико-географическая характеристика района исследования.
Район использования – территория пос. Красный Бор находится в
Центральной России на Восточно-Европейской равнине, в умеренном поясе
освещённости, подзона южной тайги. Рельеф местности равнинный.
Встречаются полезные ископаемые: глина, песок, гравий, галька, щебень.
Климат умеренно-континентальный с холодной продолжительной зимой и
сравнительно коротким тёплым летом. Средняя температура января (-12°С 15 °С), средняя t° июля (+17°С,+18°С). На данной территории создан
заповедник «Кологривский лес» протекает красивая река Унжа, имеются
небольшие заболоченные участки. Растительный и животный мир очень
разнообразен.
2. Методика исследования лишайников, описание методики сбора
материала, методы первичной обработки собранного материала.
При выполнении исследовательской работы мной были использованы
следующие методики:
1. Методика определения степени загрязнения воздуха по простейшей
шкале (приложение № 1);
2. Методика определения степени загрязнения воздуха по видовому
составу лишайников (приложение № 2):
3. Методика
определения
степени
загрязнения
воздуха
по
анатомическому строению таллома лишайника (приложение № 3)
При выполнении исследовательской работы, я изучила научную литературу о
формах лишайников по внешнему виду и узнала, что тело лишайника или
слоевище может быть разной формы.
1. Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов,
тело которых всегда состоит из двух компонентов: гриба и водоросли.
2. Двойственность природы лишайников позволяет расти им в самых
разнообразных условиях среды.
Выделяют три основные группы:
1. накипные или корковые,
2. листовые,
3. кустовые лишайники.
Накипные – имеют слоевище в виде тонкой гладкой, зернистой или
бугорчатой корочки. Очень плотно срастаются с корой, камнями или почвой.
Листовые похожи мелкие чешуйки или пластинки. Они прикрепляются
пучками грибных нитей к поверхности.
Кустистые – имеют вид тонких нитей или более толстых ветвящихся
кустиков.
По приуроченности к субстрату лишайники подразделяются на несколько
экологических групп:
Эпилитные лишайники поселяются на камнях и скалах и представлены в
основном накипными видами.
Напочвенные лишайники испытывают довольно сильную конкуренцию со
стороны быстрорастущих растений, особенно травянистых, мало
пригодных для высших растений; например на песчаных почвах, в
тундре. Эти лишайники могут расти как на открытых местах, так и
в лесах.
Эпифитные лишайники в качестве субстрата используют деревья и
кустарники. Эти лишайники- растут на листьях деревьев и кустарников,
распространены главным образом в тропиках и субтропиках.
3. Результаты исследования
3.1. Определение степени загрязнения воздуха по простейшей шкале
Для определения степени загрязнения воздуха я заложила три пробные
площадки по 100 м² и нанесла их на план местности. На каждой исследуемой
площадке собрала образцы лишайников, описала их и определила их с
помощью
определителя
лишайников.
Используя
простейшую
шкалу
определения степени загрязнения воздуха, составила таблицу, в которую
занесла полученные результаты.
Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников.
Большое
количество химических элементов лишайники получают из
атмосферы с осадками и пылью. Особенно много минеральных и
органических веществ попадает в тело лишайников, растущих на стволах
деревьев.
Методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников
основаны на следующих закономерностях:
1.Чем сильнее загрязнён воздух, тем меньше встречается в нём видов
лишайников.
2.Чем сильнее загрязнён воздух, тем меньшую площадь покрывают
лишайники на стволах деревьев.
3.При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые
лишайники. За ними - листовые, последними - накипные.
Таблица «Видовой состав лишайников на пробных площадках»
Приложение № 4
№
Исследуемые участки
площадки
Какие
лишайники Степень
обнаружены
загрязнения
1
Центр поселка Красный Листовые
площадка Бор,
лишайники,
Пришкольная территория Кустистых
лишайников нет.
2
Перекресток
Кустистых
площадка автомобильных дорог в
лишайников
нет,
с. Илешево
листовые лишайники
мелкие – 1 вид.
Слабое
загрязнение
Слабое
загрязнение,
но
в
большей
степени, чем
на
1
площадке
3
Сосновый бор между п. Кустистые
Загрязнение
площадка Красный Бор и с. Илешево лишайники обильно воздуха
(в районе кладбища)
покрывают
почву, отсутствует
стволы
и
ветви
деревьев, пни,
Большое количество
листовых
кустарников
3.2.
Определение
степени
загрязнения
воздуха
по
многообразию
лишайников
Следующим
этапом
моей
работы
было
обнаружение
участка,
где
представлено наибольшее разнообразие лишайников. Результаты работы я
также занесла в таблицу:
Таблица
«Степень
загрязнения
по
многообразию
видового
состава
лишайников»
№
площ
адки
1
площ
адка
Исследуемые
участки
Что происходит
Степень
загрязнения
Центр поселка
Красный Бор,
Школьная
территория
На основании деревьев в виде зеленого 3-я зона
налета водоросль Плеврококкус,
Уменьшени
е
Ксантория настенная (золотянка) желто- загрязнения
оранжевая розетка диаметром 2 см
обнаружена на заборе, стене и южной
стороне деревьев,
Пармелия – розетка диаметром 2-3 см
серого цвета обнаружена на заборе и на
деревьях школьной аллеи.
На данной территории растет 7 берез,
множество
сосен
на
которых
расположены листовые лишайники из
рода Пармелия
2
площ
адка
Перекресток
автомобильных
дорог
3
площ
адка
Смешанный лес А) На ветвях елей и березы длинные
и
повисающие пряди сероватые, сероватоСосновый бор
зеленые в виде кустиков, состоящих из
тонких ветвящихся нитей по виду
напоминаю бороду. Длина достигает до
30 см. в среднем.
Это Уснея длиннейшая.
Б) Большое количество Кладонии лесной
(в том числе ягеля). Кустики сероватого
цвета, напоминающие припудренные
вертикально стоящие выросты высото 1012 см, слоевище суховатое.
В) Листовые
-Пармелия
-Ксантория
-Гипогимния вздутая обнаружена на
ветвях ели в виде морщинистых лопастей
серого цвета,
с обратной стороны
коричневато-черного цвета.
2-я зона
Уменьшени
е
загрязнения
6-я зона
Очень
чистый
воздух
По окончании работы я выяснила, что наиболее разнообразный и богатый
лишайниками наш лес, т.е. 3 площадка. В центре поселка, возле школы
воздух загрязняется дымом, копотью от школьной котельной и газами
автомобилей. Поэтому здесь обнаружены только листовые лишайники и
водоросль. Вторая площадка – перекресток дорог от населенных пунктов
имеет один вид лишайника Пармелия с мелкими розетками. Значит, на этом
участке воздух загрязнен.
На основании исследования была составлена карта загрязнения воздуха по
видовому составу лишайников (Приложение № 5).
1) Изучение анатомического строения таллома лишайников.
Я приготовила микропрепараты лишайников. Для этого взяла небольшой
кусочек таллома, сделала несколько продольных срезов и рассмотрела их под
микроскопом (Приложение № 6). Я увидела верхний и нижний корковые
слои, сердцевину из рыхлорасположенных гиф грибов и клеток водоросли в
них.
2) Изучение таллома лишайника как симбиотического организма
В ходе этой работы, я взяла сухой таллом лишайника, растерла его в ступке
пестиком, высыпала порошок в колбу с водой, закрыла пробкой и поставила
на подоконник (приложение № 7). Через две недели на стенках колбы
появился зеленый налет. Это зеленая одноклеточная водоросль, которая
проросла из спор на солнечном свету за счет фотосинтеза. Грибной
компонент исчез.
3) Заключение и выводы
Лишайники – это крайне неприхотливые организмы. Для нормальной
жизнедеятельности им нужны свет и влага. Влагу они впитывают во время
дождей, из воздуха (роса, туман). Растут они очень медленно на 1-5 мм. за
год.
Лишайники крайне чувствительны к загрязнению воздуха, особенно к
соединениям серы и свинца.
В ходе исследовательской работы я научилась:
- фотографировать и оформлять компьютерные презентации;
- оформлять коллекции разных видов лишайников;
-различать формы лишайников по внешнему виду;
- определять виды лишайников по определителю;
- определять степень загрязнения воздуха, пользуясь тестами;
- приготавливать срезы таллома лишайников;
-анализировать анатомическое строение лишайников;
-пользоваться микроскопом, делать микропрепараты;
-экспериментально доказывать внутреннее строение лишайников;
-наблюдать за развитием одноклеточной водоросли;
-доказывать взаимосвязь между лишайниками и степенью загрязнения
воздуха.
Используя лишайниковый мониторинг для определения степени
загрязнения воздуха, я сделала следующие выводы:
1. На территории нашей местности встречаются следующие виды
лишайников: листовые, кустистые, накипные.
2. Самый удивительный, многообразный и богатый лишайниковый мир
наблюдается в сосновом лесу, так как там самый чистый воздух.
3. В меньшей степени загрязнен воздух в центре поселка Красный Бор и
села Илешево, так как здесь встречаются только листовые лишайники.
4. Самый загрязненный воздух на перекрестке автомобильных дорог, где
большое количество выхлопных газов с соединениями серы и свинца.
5. Лишайники – это симбиотические организмы гриба с водорослью,
которые обеспечивают взаимовыгодное сожительство, где гриб
обеспечивает
минеральное
питание,
а
зеленая
водоросль
при
фотосинтезе обеспечивает органическое питание.
6. Лишайники,
собранные
с
площадки
«Сосновый
бор»,
на
микроскопических срезах имеют больше зеленой водоросли, богатой
хлорофиллом, чем лишайники с других площадок.
7. Так
как
лишайники
являются
индикаторами
чистого
воздуха,
необходимо бережно относиться к ним, как к живым организмам.
V. Литература:
1. М.И. Бадягина «Натуралистическая работа по ботанике в летних
лагерях»
2. А.Г. Еленевский М.А. Гуленкова «Биология». Краткий курс.
3. Г. Ивченкова «Удивительный мир природы»
4. В.А. Сомкова «Мы изучаем лес»
5. А.А. Тахтаджан «Жизнь растений». 3 том. Водоросли. Лишайники.
VI. Приложения
Приложение № 1
Методика определения степени загрязнения воздуха
по простейшей шкале
Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха.
Степень загрязнения
Наличие лишайников
I
Слабое загрязнение
II
Среднее загрязнение
Исчезают
кустистые
лишайники
Исчезают
листовые
и
кустистые лишайники
III
Сильное загрязнение
Исчезают листовые, кустистые
и накипные лишайники
Приложение № 2
Методика определения степени загрязнения воздуха
по видовому составу лишайников
Степень
загрязнения
воздуха
O-я зона
Очень сильное загрязнение
1-я зона
сильное загрязнение
2-я зона
Уменьшение загрязнения
3-я зона
Уменьшение загрязнения
4-я зона
Относительно
чистый
воздух
5-я зона
Чистый воздух
Что происходит
Лишайников
нет.
Только
водоросль
Плеврококкус – зелёный налёт
Лишайник Леканора на основании деревьев и
камнях
Оранжевый листоватый лишайник ксантория
на камнях
Серый листоватый лишайник Пармелия на
камнях, водоросль на деревьях
Серые листоватые лишайники появляются на
основании деревьев
Накапных
лишайников
мало,
обычно
появляются кустистые, в том числе Эверния
6-я зона
Очень чистый воздух
Обычные кустистые лишайники, в том числе
Уснея
Приложение № 3
Методика определения степени загрязнения
анатомическому строению таллома лишайника
воздуха
по
Лабораторная работа № 1
«Анатомическое строение таллома лишайника»
Цель: Выяснить строение различных типов талломов лишайников
Материалы и оборудование: талломы кустистых, листовых, накипных
лишайников.
Задание:
1.Приготовить микропрепарат лишайника (можно использовать готовый
препарат). Для этого взять небольшой кусочек таллома. Сделать несколько
продольных срезов через участки таллома, отобрать наиболее тонкие.
Поместить в каплю воды, накрыть покровным стеклом.
2. Рассмотреть препарат в микроскоп. Найти верхний и нижний корковый
слои. Сфотографировать или зарисовать разрез через таллом лишайника и
подписать.
Лабораторная работа № 2
«Строение таллома лишайника»
Цель: Выяснить внутреннее строение лишайника
Материалы и оборудование: световой микроскоп, колба на 400 мл, таллом
лишайника, ступка с пестиком.
Задание:
1.Разотрите в ступке пестиком таллом лишайника. Высыпьте порошок в
коническую колбу, закройте пробкой и поставьте на подоконник.
2. Через 1,5-2 недели на стенках колбы появится зеленый налет, который
можно рассмотреть под микроскопом. Объясните, что произошло с грибным
компонентом и что это за зеленый налет?
Внешний вид лишайников
Ги
Гипогимния вздутая
Уснея длиннейшая или бородач
Ксантория настенная (золотянка)
Кладония лесная (ягель)
Пармелия
Карта загрязнения воздуха по видовому составу лишайников
Приложение №6
Поперечные срезы талломов лишайников с площадки №3 Лес
Поперечный срез лишайника Пармелия
Микроскопический срез
лишайника Ксантория
под ультрафиолетовой лампой
Срез таллома лишайника Ксантория
(Настенная Золотянка)
Поперечный срез Уснеи
длиннейшей