Раздел 7 Лабораторные работы
7.1 Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию видов лишайников (лихеноиндикация)
Очень информативными биоиндикаторами состояния воздушной среды и ее изменения являются низшие растения: мхи и лишайники, которые накапливают в своем слоевище (талломе) многие загрязнители (серу, фтор, радиоактивные вещества, тяжелые металлы). Лишайники очень нетребовательны к факторам внешней среды, они поселяются на голых скалах, бедной почве, стволах деревьев, мертвой древесине, однако для своего нормального функционирования они нуждаются в чистом воздухе. Особенно они чувствительны к сернистому газу. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на большинство растений, вызывает массовую гибель чувствительных видов лишайников. Они исчезают, как только концентрация сернистого газа достигает 35 млрд:1, а среднее его содержание в атмосфере крупных городов свыше 100 млрд-1 (Рамад, 1981). Не; удивительно поэтому, что большинство лишайников уже исчезло из центральных зон городов.
Научное направление биомониторинга (т.е. слежения) за состоянием воздушной среды при помощи лишайников называется лихеноиндикацией.
Лишайники - это симбиоз водоросли и гриба. Они чувствительны к загрязнению среды в силу следующих причин:
1) у лишайников отсутствует непроницаемая кутикула, благодаря чему обмен| газов происходит свободно через всю поверхность;
2) болышинство токсических газов концентрируются в дождевой воде, а лишайники впитывают воду всем слоевищем, в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду преимущественно корнями;
3) большинство цветковых растений в наших широтах активно только летом, когда уровень загрязнения сернистым газом намного ниже (вследствие уменьшения сжигания угля в топках - основного источника сернистого газа), в то время как лишайники обладают способностью к росту и при температурах ниже 0°С.
В отличие от цветковых растений лишайники способны избавляться от пораженных токсическими веществами частей своего таллома каждый год. В городах с загрязненной атмосферой они редки, главный враг лишайников в городах - сернистый газ. Установлено, что чем выше уровень загрязнения природной среды сернистым газом, тем больше серы накапливается в слоевище лишайников, причем живое слоевище аккумулирует серу из среды интенсивнее, чем мертвое. Особенно удобны лишайники в качестве индикаторов небольшого загрязнения окружающей среды. Наиболее чувствительным симбионтом в талломе лишайников является водоросль.
В мире насчитывается около 26 тысяч видов лишайников. Они различаются по зонам произрастания (тундра, лесная зона и т.д.), видам субстрата (камни, скалы, стволы и ветви деревьев, почва). У лишайников, растущих на деревьях, видовой состав различается в зависимости от рН коры. Лишайники исчезают в первую очередь с деревьев, имеющих кислую кору (береза, хвойные), затем с нейтральных (дуб, клен) и позже всего - с деревьев, имеющих слабощелочную кору (вяз мелколистный, акация желтая). В лишайниковых типах леса доминируют кустистые лишайники (кладония, цетрария), длинными бородами с ветвей деревьев свисает уснея, которая является наиболее чувствительным видом и растет в лесах только с чистой атмосферой.
Среди жизненных форм лишайников различают:
1) накипные (слоевище имеет вид корочек) - например; бацидиум фисция;
2) листоватые (слоевище имеет вид пластинок) - например, пармелия, степная золотянка, гипогимния;
3) кустистые (слоевище имеет вид кустиков или свисающих «бород», иногда до 1-2 м длиной) - например, уснея, бриория,
клафония, цетрария.
Наиболее чувствительны к загрязнению воздушной среды кустистые и листоватые лишайники (исчезают полностью), наименее -накипные.
Лишайники (особенно бриория, пармелия, уснея) являются пищей ряда животных (косуль, оленей), а кладония - основная пища северного оленя. Разрушение и исчезновение лишайникового покрова в связи с загрязнением территории (например, в условиях Севера под влиянием промышленности и транспорта) нарушает основные пищевые цепи и приводит к исчезновению ряда животных (особенно оленей), которые являются источником пищи и одежды для ряда северных народов.
Таблица 5 – Градации оценок
| Оценка | Частота встречаемости | Степень покрытия |
| Очень редкая | Очень низкая | |
| Редкая | Низкая | |
| Небольшая | Средняя | |
| Большая | Большая | |
| Очень высокая | Очень большая (встречается на большинстве деревьев) |
Таблица 6 - Влияние загрязнения воздушной среды сернистым газом на встречаемость лишайников
| Зона загрязнения | Оценка встречаемости лишайников | Загрязнение воздуха, мг/м3 | Оценка загрязнения |
| Отсутствуют на деревьях и камнях | Больше 0,3-0,5 | Сильное | |
| На северной стороне деревьев и в затенённых местах встречается зеленоватый налёт водоросли плеврококкус | Около 0,3 | Довольно сильное | |
| Появление на стволах и у основания деревьев серо-зеленоватых твёрдых накипных лишайников леканоры, фисции | От 0,05 до 0,2 | Среднее | |
| Развитие накипных лишайников, появление листоватых лишайников- пармелия | Не превышает 0,05 | Небольшое | |
| Появление кустистых лишайников-эвернии, уснеи | Малое содержание | Воздух очень чистый |
Ход работы
Биоиндикация территории производится по трансекте. В одном случае трансекту длиной в 2-3 км удобно разместить перпендикулярно насыщенной автотранспортом загородной дороге, примыкающей к лесному массиву, состоящему из небольшого разнообразия древесных видов (например, сосна с примесью березы или дубовое насаждение с примесью клена).
В другом случае трансекта располагается в зависимости от расстояния до центра города (центральные улицы, на некотором расстоянии от центра, окраинные улицы, загородные территории). Такая трансекта может продолжаться на 20-50 км и переходить в зеленую зону города. Вполне очевидно, что в такой многокилометровой трансекте должны изучаться только виды древесных растений, имеющиеся на всей территории.
Первая трансекта разбивается на ряд участков: 1) возле дороги, 2) в 100 м, 3) в 300 м, 4) в 500 м, 5) в 1000 м, 6) в 2000-3000 м от дороги. На каждом участке закладываются пробные площади размером 20x20 м, 50x50 м, 100x100 м ( в зависимости от цели исследования и разреженности насаждения).
На каждой пробной площади учитываются следующие параметры;
а)общее число видов лишайников;
б)степень покрытия слоевищами лишайников каждого дерева;
в)частота (встречаемость) каждого вида;
г) обилие каждого вида.