Биоиндикация состояния атмосферного воздуха

Цель:Освоение методов биоиндикации путем оценки состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных

Вводные пояснения

Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служат появление разного рода пятен хлорозов (пожелтение) и некрозов (омертвение), уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек). Последнее является предпосылкой уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается сближенность хвоинок (их больше на 10 см побега из загрязненного места, чем в чистой зоне). Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность ее жизни (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет - в чистой). Влияние загрязнений вызывает также стерильность семян (уменьшение их всхожести). Все эти признаки не специфичны, однако в совокупности дают довольно объективную картину.

Хвойные удобны тем, что могут служить биоиндикаторами круглогодично. В лесоведении давно разработана оценка состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных, при которой используются не только морфологические показатели, которые весьма изменчивы, но и ряд биохимических изменений.

Использование хвойных дает возможность проводить биоиндикацию на огромных территориях (например, оценивать влияние на окружающую среду таких гигантов сибирской индустрии, как Норильский и Братский комбинаты). Хвойные - основные индикаторы, которые применялись для оценки состояния лесов Европы. Их использование также весьма информативно на малых территориях (например, влияние автодороги на прилегающую зону, если она примыкает к хвойному лесу; состояние окружающей среды в городских экосистемах разного ранга и характера).

Оборудование и материалы

1)весы; 2) разновесы; 3) линейки; 4) лупы измерительные и простые с увеличением в 4-10 раз; 5) миллиметровка; 6) термостат; 7) ветви одного вида хвойных от деревьев, произрастающего в городских посадках или в зоне влияния металлургических предприятий, ТЭС и т.д. и ветви, взятые в относительно чистой зоне загородных территорий.

Ход работы

По заданию преподавателя, за неделю до занятий, студенты срезают ветви условно одновозрастных хвойных деревьев, наиболее распространенных в данной местности (например, для городских условий обычны ель обыкновенная и ель голубая колючая). Ветви срезают на высоте 2 м с определенной части кроны, обращенной к зонам с загрязненным воздухом (вблизи автодорог, предприятий, особенно с выбросами в воздух сернистого газа, на который хвойные сильно реагируют). Контролем служат ветви с деревьев приблизительно того же возраста, собранных в чистой зоне заповедника, зеленой зоне города или в посадках лесных культур.

Изучение хвои

1) Хвою осматривают при помощи лупы, выявляют и зарисовывают хлорозы, некрозы кончиков хвоинок и всей поверхности, определяют процент занятой ими площади и характер (точки, крапчатость, пятнистость, мозаичность). Чаще всего повреждаются самые чувствительные молодые иглы. Цвет повреждений может быть самым разным: красновато-бурым, желто-коричневым, буровато-сизым и эти оттенки являются информативными качественными признаками. Результаты записывают в таблицу 13.

2) Измеряют длину хвои на побеге прошлого года, а также ее ширину (в середине хвоинки) при помощи измерительной лупы. Предварительно используя миллиметровку, устанавливают цену деления лупы. Повторность 10-20-кратная, так как биометрические признаки довольно изменчивы.

Таблица 13 Схема записи результатов измерений хвои

Место взятия образца	Длина, мм	Толщина, мм	Продолжительность жизни, лет	Число хвоинок на 10 см побега, шт.	Вес 1000 шт.,г	Некрозы
%	характер

3) Устанавливают продолжительность жизни хвои путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам (рисунок 5).

Рисунок 5. Части ветви хвойного дерева, служащие биоиндикаторами: А₁, А₂, Аз - осевые побеги первого, второго и третьего года; Б₁, Б₂, Б₃ - хвоя первого, второго и третьего года; В - мутовка; Г - боковые побеги; Д - почки.

4) Вычисляют массу 1000 штук абсолютно сухих хвоинок. Для этого отсчитывают 2 раза по 500 штук хвоинок, их высушивают в термостате до абсолютно-сухого состояния и взвешивают.

5) Сближенность хвоинок. Отмеряют 10 см побега прошлого года и подсчитывают число хвоинок. Если побег меньше 10 см, подсчет ведется по существующей длине и переводится на 10 см. Во всех случаях измерений выводится среднее значение.

Изучение побегов

1) Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году. Результаты записывают в таблицу 19.

2) Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего).

3) В местах мутовок подсчитывают ветвление, выводится среднее.

4) На побегах устанавливают наличие некрозов (точечное или другой формы отмирание коры).

Изучение почек

1) Подсчитывают число сформировавшихся почек, вычисляют среднее.

2) Измеряют длину и толщину почек и результаты заносят в таблицу 14.

Таблица 14 Схема записи результатов измерений побегов и почек

Место взятия образца	Побеги	Почки
Возраст, годы	длина осевых побегов	толщина осевых побегов	ветвление, шт.	число, шт.	длина, мм	толщина, мм

Примечание. Для построения карты состояния среды на определенной территории по реакциям хвойных все биометрические показатели выражаются в баллах (самый высокий балл - 5 - в чистой зоне) и наносятся на карту, а затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения.