методом лихеноиндикации
advertisement
Национальная образовательная программа «Интеллектуально – творческий потенциал России» Конкурс исследовательских работ «Юность, наука, культура» Секция: Экология ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ Выполнил: Власов Иван МОУ СОШ №6, 6класс, г.о. Кохма Научный руководитель: Чигирева Елена Николаевна, учитель начальных классов МОУ СОШ № 6 г.о.Кохма г. Обнинск, 2009\2010 учебный год 1 Оглавление. 1.Введение…………………………………………………………………………………3-4 2.Обзор литературы по данному вопросу……………………………………………... 4-6 3. Научно – исследовательская деятельность: 3.1.Объект исследования …………………………………………………………………...6 3.2.Предмет исследования………………………………………………………………….6 3.3.Метод исследования…………………………………………………………………..6-7 4. Результаты и обсуждения………………………………………………………………7-8 5. Выводы…………………………………………………………………………………….8 6. Рекомендации……………………………………………………………………………..8 7.Список литературы………………………………………………………………………..9 8. Приложения 2 1. ВВЕДЕНИЕ 1.Об экологических проблемах Кохмы. Название города, по мнению краеведов, переводится как «Вот земля» или «Холмистая земля», вероятно, отражает не только красоту его ландшафта, но и былое богатство окружающей его природы. Некогда река Уводь и ее притоки отличались изобилием рыбы, по ее берегам обитали бобры, леса были богаты зверем и дичью. Кроме того, в них было много ягод и грибов, лесных орехов. Все это вместе взятое при наличии возвышенного рельефа и близости воды создавало превосходные условия для обитания человека. Кохма и до сих пор обладает многими экологическими достоинствами малого города: компактностью, непосредственным контактом с естественной природой. Город расположен на берегах реки Уводи, в непосредственной близости от лесных массивов. Построенные на притоке Уводи водохранилища удачно вписываются в городской ландшафт. Кохомчане любовно поддерживают чистоту своих родников, водохранилищ, зеленых насаждений и других памятников природы. Вместе с тем, с экологической точки зрения, Кохма не лишена и существенных недостатков. Кохма расположена на берегах реки Уводи ниже г. Иванова, который уже на протяжении более 100 лет сильно загрязняет реку. Вода в Уводи не пригодна для бытовых целей и купания. На окраине города, в населенном пункте Богданиха, расположены ивановские общегородские очистные сооружения, отработанный ил, который почти никуда не используется из-за высокого содержания в нем солей тяжелых металлов и других токсичных веществ. Илы являются источником опасного загрязнения среды. Работа завода ОАО «Строммашина», ОАО «Кохматекстиль», дороги с интенсивным движением автотранспорта, расположенная близь города ТЭЦ-3, привели к загрязнению атмосферы города Кохма. Являясь мощным стимулом социально-экономического развития, транспорт выступает в качестве одного из основных источников загрязнения окружающей среды нашего города. Транспорта в нашем городе становиться всё больше и больше. Всё больше стоянок и гаражей возникает вокруг домов. Чем больше индустриализирован город, чем больше загрязнен воздух, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном месте. Предметом нашего исследования является видовой состав лишайников, частота встречаемости лишайников, площадь покрытия древесного 3 покрова и, как следствие, оценка степени загрязнения воздуха в окрестностях МОУ СОШ №6 г. Кохма при помощи лишайников, что и является целью нашей работы. Мы поставили перед собой следующие задачи: Знакомство с проблемой в литературных источниках. Изучение многообразия видов лишайников. Выбор пробных площадок, сбор лишайников и их определение. Сравнение видового состава лишайников пробных площадок. Определение степени покрытия древесного покрова лишайниками. Разработать рекомендации по защите воздуха от загрязнений. 2. Природно-климатическая характеристика района исследования. Город Кохма расположен на реке Уводь, в 12 км к юго-востоку от центра города Иванова и в 3 км от железнодорожной станции “Кохма”. Климат г. Кохма умеренноконтинентальный, с характерной большой разностью в температурах самого теплого и самого холодного месяцев года (амплитуда близка к 300 С). Самый теплый месяц года это июль, холодный – январь. Все четыре времени года хорошо выражены. В среднем выпадает 593 мм осадков в год. Почвы – суглинистые с обильным содержанием песка, содержат мало питательных веществ и для выращивания сельскохозяйственных культур в нее необходимо вносить удобрения. 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДАННОМУ ВОПРОСУ Научное направление слежения за состоянием воздушной среды при помощи лишайников называется лихеноиндикацией. Лишайники – широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды. Вегетативное тело лишайника – таллом, или слоевище.2 По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листовые, кустистые. Слоевище накипного лишайника представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом – корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отодрать без повреждения. Листовые лишайники имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к субстрату при помощи грибных нитей – ризоидов. 4 У кустистых лишайников таллом состоит из ветвей или более толстых ветвящихся стволиков. Кустистый лишайник соединяется с субстратом с помощью пучка грибных нитей и растет вертикально или свисает вниз3. Лишайники поселяются на камнях, стволах деревьев, мертвой древесине. Они нуждаются в чистом воздухе. Лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и из водяных паров. Из воздуха с водой и пылью получают они и химические элементы. Поглощение элементов идет очень быстро и сопровождается их концентрированием. При повышении концентрации соединений металлов в воздухе резко возрастает их содержание в слоевищах лишайников. Их используют для наблюдения за распространением в атмосфере более 30 элементов: свинца, мышьяка, ртути, марганца, натрия и других.2 Многочисленные исследования в районах промышленных объектов показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определенных видов лишайников. Особая чувствительность этих растений объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощенные вещества. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на большинство растений, вызывает массовую гибель чувствительных видов лишайников. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела. Дальнейшее загрязнение атмосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их тела сморщиваются и растения погибают. Изучение лишайниковой флоры в населенных пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха. Методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях. 1. Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше в нем видов лишайников. 2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. 3. При повышении загрязненности воздуха, первыми исчезают кустистые лишайники, за ними – листовые, последними – накипные.2 5 На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном месте. 3. НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 3.1. Объект исследования Наша школа №6 находится у автомагистрали, по которой сплошным потоком двигаются машины, т.к. на расстоянии 1 км находится завод ОАО «Строммашина», в 2 км расположена ТЭЦ-3. Ветер всегда дует в северном или в северо-восточном направлении, т.е. дым с ТЭЦ-3 никогда не сносит на город. Мы решили определить степень загрязнения воздуха на территории нашей школы и прилегающих улиц, на которых проживают ученики нашей школы (см. карту, приложение № 1). 3.2. Предмет исследования В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Главное, чтобы деревья были приблизительно одного возраста, без видимых повреждений, принадлежащих к одной из основных паркообразующих пород данной местности. Для оценки загрязнения атмосферы исследуемой территории мы выбрали тополь. Первые замеры мы сделали вдоль автомагистрали. Затем, по мере удаления от дороги в обе стороны, территорию разделили на 4 пробные площадки 500x500м, в каждой из которых обследовали 10 деревьев, покрытых лишайниками (Приложение № 2, таблица №1). 3.3. Метод исследования Для измерения численности лишайников на деревьях, в частности – их проективного покрытия, пользуются двумя приемами – способом «палетки» (см. фото №1, приложение №3) и способом «линейных пересечений» (см. фото №2, приложение №4). Оба эти способа дают примерно одинаковые результаты. Способ «палетки» является методом непосредственного измерения проективного покрытия лишайников на стволах деревьев. Палетка представляет собой рамку из прозрачной пленки, разделенную на квадраты размером 1x1см. Процедура измерения проста – палетку накладывают на ствол дерева и считают число квадратов, в которых лишайники занимают больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, 6 равное 50%. Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле: R= (100а + 50b)/ C, где С – общее число квадратиков палетки. В целом же, несмотря на всю наглядность и простоту, недостатком этого способа измерений является сложность оценки численности каждого из видов лишайников в отдельности. При наличии на обследуемом участке коры дерева нескольких видов лишайников процедура оценки проективного покрытия существенно усложняется – каждый вид приходится считать в отдельности, так, что на обследование одной учетной площадки (даже размером 10x10см) уходит много времени. Этого недостатка лишен способ «линейных пересечений», менее наглядный и требующий немного более сложных расчетов, но зато более точный и универсальный. Этим способом воспользовались и мы. Способ заключается в следующем: на окружность ствола накладывают мерную ленту и фиксируют все пересечения ее со слоевищами лишайников. В качестве ленты мы использовали простой «портняжный метр». Все измерения производили на постоянной высоте 150см от комля с северной стороны по часовой стрелке. Вначале подсчитали общую длину талломов лишайников. Затем, умножили на 100% и разделили на общую длину окружности ствола дерева. Все данные занесли в таблицы. (Приложение №5, таблица №2),(Приложение №6, таблица№3), (Приложение №7, таблица №4), (Приложение №8, таблица №5), (Приложение №9, таблица №6). 4. РЕЗУЛЬТАТ Мы обследовали 5 пробных площадок и вывели среднюю степень покрытия древесного ствола на каждой площадке. Теперь, пользуясь таблицей (Приложение №10, таблица №7), предложенную А.Яковлевым, дадим оценку степени покрытия древесного ствола по 5-бальной системе. Степень покрытия древесного ствола на 1 площадке 21% - средняя, оценка «3». Степень покрытия древесного ствола на 2 площадке 28% - средняя, оценка «3». Степень покрытия древесного ствола на 3 площадке 32% - средняя, оценка «3». Степень покрытия древесного ствола на 4 площадке 27% - средняя, оценка «3». Степень покрытия древесного ствола на 5 площадке 32% - средняя, оценка «3». Оформить полученные результаты можно в виде графика, на котором по горизонтальной оси нанесены в масштабе точки расположения пробных площадок ( по 7 мере удаления от источника загрязнения), а по вертикальной – степень покрытия древесного ствола в %. ( см. графики, приложение №11,). 5. ВЫВОД При обследовании деревьев на площадках нам встретились только накипные и листовые лишайники, но нигде мы не видели лишайники кустовые. Учитывая общее число видов лишайников, степень покрытия слоевищами лишайников каждого дерева, частоту встречаемости каждого вида, опираясь на данные таблицы №8 (Приложение №12), можно сделать вывод, что степень загрязнения воздушных масс обследуемой территории небольшая. 6. РЕКОМЕНДАЦИИ Полученные результаты не утешительны. Для улучшения состояния окружающей среды и воздушных масс необходимо следующее: совершенствование транспортных средств; ограничение количества транспортных средств, проходящих по городу; создание объездных путей для транзитных и большегрузных машин; вынос автостоянок за пределы внутренней части микрорайонов; озеленение магистралей и улиц города; ограничение неконтролируемого гаражного строительства. 8 7.Список литературы 1. Колбовский Е.Ю. «Изучаем природу в городе», Ярославль, Академия развития, 2006г. 2. Яковлев А. «Лихеноиндикация», Кугеси, 2003г. 3. Боголюбов А.С., Кравченко М.В. «Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации», 2001г. 4. Худяков Н.Б., Балдин К.Е., Травкин П.Н. «Историко-географический атлас Ивановской области», 2007г. 5. Большая Советская Энциклопедия (в 30 томах). Гл. ред. А.М.Прохоров. Изд. 3-е «Советская Энциклопедия», 1978г. 9 8. Приложения Приложение № 2 Таблица №1 № Место выборки Источник техногенного воздействия Контроль Лес за пределами города. (2009г) Источника техногенного загрязнения нет. Автомагистраль. Автомагистраль МОУ СОШ № 6 Интенсивное загрязнение выхлопными газами. 500м от школы Парковая зона. Детская площадка. Источника техногенного загрязнения нет. 1000м от школы Завод «Консервщик» в северо-восточном Источника техногенного загрязнения нет, т.к. направлении. завод несколько лет не работает. 500м от школы Частный сектор. в северо-западном Рекреационное воздействие. выборки №1 №2 №3 №4 направлении. Жилые дома. №5 1000м от школы. ТЭЦ-3. Жилые дома. Источник техногенного загрязнения. 10 Приложение № 3(фото № 1) Приложение № 4 (фото № 2) 11 Приложение №5. Таблица №2. Оценка степени покрытия древесного ствола на площадке №1 (автомагистраль) Признаки Деревья 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Высота дерева (м) 15 17 15 14 15 16 17 14 18 18 Длина окружности ствола (см) 130 108 125 96 99 113 98 105 150 155 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Накипные лишайники + + + + + + + + + + Листовые лишайники - + + - + + + - + + Кустистые лишайники - - - - - - - - - - 18% 23% 25% 19% 24% 17% 21% 19% 23% 17% Общее количество видов лишайников Степень покрытия ствола лишайниками, % Средняя степень покрытия ствола равна 21% Приложение №6. Таблица №3. Степень покрытия древесного ствола на площадке №2 (детская площадка) Признаки Деревья 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Высота дерева (м) 22 21 18 20 21 17 19 20 22 16 Длина окружности ствола 220 172 188 195 186 156 194 211 198 154 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Накипные лишайники + + + + + + + + + + Листовые лишайники + - + + + - - + + - Кустистые лишайники - - - - - - - - - - 28% 27% 28% 29% 29% (см) Общее количество видов лишайников Степень покрытия ствола лишайниками, % Средняя степень покрытия ствола равна 28% 12 27% 26% 27% 29% 28% Приложение №7. Таблица №4. Степень покрытия древесного ствола на площадке №3 (завод «Консервщик») Признаки Деревья 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Высота дерева (м) 20 22 17 20 20 18 20 20 17 15 Длина окружности ствола 190 210 176 194 185 160 194 179 163 184 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Накипные лишайники + + + + + + + + + + Листовые лишайники - + - + - - + - - - Кустистые лишайники - - - - - - - - - - 36% 34% 31% 29% 33% (см) Общее количество видов лишайников Степень покрытия ствола 32% 34% 36% 30% 29% лишайниками, % Средняя степень покрытия ствола равна 32% Приложение №8. Таблица №5. Степень покрытия древесного ствола на площадке №4 (Жилой массив) Признаки Деревья 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Высота дерева (м) 15 17 16 17 15 19 15 14 17 18 Длина окружности ствола 142 156 151 153 139 168 155 146 162 174 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Накипные лишайники + + + + + + + + + + Листовые лишайники - + + + - + + - + + Кустистые лишайники - - - - - - - - - - 29% 25% 20% 33% 36% (см) Общее количество видов лишайников Степень покрытия ствола 19% 28% лишайниками, % Средняя степень покрытия ствола равна 27% 13 34% 26% 18% Приложение №9. Таблица №6. Степень покрытия древесного ствола в квадрате №5 (последняя улица) Признаки Деревья 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Высота дерева (м) 15 16 16 17 15 17 14 14 15 16 Длина окружности ствола 157 159 161 166 142 171 145 150 155 158 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Накипные лишайники + + + + + + + + + + Листовые лишайники + + + + + + + + + + Кустистые лишайники - - - - - - - - - - 35% 34% 37% 31% 30% (см) Общее количество видов лишайников Степень покрытия ствола 34% 28% 35% 31% 28% лишайниками, % Средняя степень покрытия ствола равна 32% Приложение №10. Таблица №7. Степени покрытия по 5-бальной системе Степень покрытия Балл оценки Очень низкая Менее 5% 1 Низкая 5 – 20% 2 Средняя 20 –40% 3 Высокая 40 – 60% 4 Очень высокая 60 – 100% 5 14 Приложение № 11. Графики. 15 Приложение №12. Таблица №8. Влияние загрязнения среды на встречаемость лишайников Оценка встречаемости лишайников Загрязнения Оценка загрязнения воздуха SO2, мг/м3 Лишайники на деревьях и камнях Больше 0,3-0,5 Сильное загрязнение Около 0,3 Довольно сильное От 0,05 до 0,2 Среднее Не превышает 0,05 Небольшое Малое содержание Воздух очень чистый отсутствуют Лишайники также отсутствуют на стволах деревьев и камнях. На северной стороне деревьев и затененных местах встречается зеленоватый налет водоросли плеврококкус Появление на стволах и у основания деревьев серо-зеленоватых твердых накипных лишайников Развитие накипных лишайников, появление листовых лишайников Появление кустистых лишайников 16