Исследовательская работа по биологии на тему "Лихеноиндикация" (7 -8 класс)

Новосибирская область
Баганский район
с. Мироновка
 Мироновская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа по экологии

Номинация:

«Биоценозы суши в окрестностях моего села»

Тема:  «Лихеномониторинг»

 ( использование лишайников в качестве объектов наблюдения)

Автор работы:

       Бауэр Алёна Евгеньевна (9 класс)

Руководитель:

Кирсанова Наталья Егоровна,

учитель биологии, руководитель

   кружка «Тайны живой природы»

Мироновка
2010

Оглавление

I. Введение. 3

II. Методика исследования. 4

1. Актуальность данной темы. 4

2. Изучение теоретического материала по данной теме: 5

3. Периодические экскурсии в лес. 11

4. Пассивный мониторинг за состоянием представителей естественно произрастающих лишайников. 18

5. Активный мониторинг и сравнение полученных данных за два последних года (изменение  количества лишайников и состояния таллома лишайников на исследуемых  участках  леса). 20

6. Анкетирование учащихся. 25

7. Творческие работы учащихся (стихотворения о лишайниках) 27

8. Опыты с  лишайниками. 28

III. Результат исследования. 29

IV. Выводы.. 30

V. Заключение и перспективы работы.. 31

VI. Список используемой литературы.. 32

Приложения. 33

I. Введение

1. Цель:  выявить  видовое разнообразие лишайников как биоиндикатора загрязнения атмосферы нашей местности.

         2. Задачи:

   в ходе наблюдений выявить  видовое разнообразие лишайников как индикатора загрязнения атмосферы нашей местности;

   изучить частоту встречаемости лишайников на исследуемых участках;

   выяснить причины, влияющие на кучность произрастания    лишайников.

3. Проблема: каким образом загрязнение атмосферы нашей местности влияет на произрастание лишайников.

1.   Гипотеза: предположим, что на кучность произрастания лишайников влияет удалённость источника загрязнения атмосферы нашей местности.

5. Место проведения:

    лес «Зелёный»;

    лес «Марков»;                        

    лес «Васин».

6.Объект исследования: разные виды  лишайников.

7. Сроки проведения:

         Весна 2008 – весна 2010года.

6. Продолжительность:

          два года.

  II. Методика исследования

 

1.     Изучение теоретического материала по данной теме:

а) этимология названия и история исследования;

б) лихеноиндикация;

в) внешнее и внутреннее строение лишайников;

          г) их роль в природе и в жизни человека.

2.     Периодические экскурсии в лес с целью наблюдения и фиксации видового разнообразия лишайников.

3.     Выполнение пассивного мониторинга (за состоянием представителей естественно произрастающих лишайников).

4. Выполнение активного мониторинга и сравнение полученных данных за два последних года (изменение  количества лишайников и состояния таллома лишайников на исследуемом участке леса).

         5. Анкетирование учащихся.

6. Творчество учащихся.

7.  Опыт с лишайниками.

8. Статистическая обработка полученных данных в таблицах, диаграммах.

1. Актуальность данной темы.

Серьёзное загрязнение атмосферы началось в XXI веке в связи с ростом потребления всех видов топлива. Размеры воздушного океана нашей планеты огромны, и может показаться, что сотни тонн загрязнений, поступающих ежегодно в атмосферу и составляющих менее одной десяти тысячной доли процентов от массы атмосферы, являются лишь каплей в море. Однако это далеко не так, потому что с течением времени количество загрязняющих атмосферу веществ накапливается. В настоящее время увеличение атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящим перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду. Наблюдается увеличение численности жителей при ограниченном росте жилой площади и увеличение числа транспортных единиц и выхлопных газов, загрязняющих атмосферу.

Некоторые организмы являются чувствительными индикаторами изменений условий окружающей среды. К таким организмам относят лишайники, которые поглощают аэрозоли и газы всей поверхностью талломов.

Большое количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Особенно много минеральных и органических веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев. Лишайники весьма чувствительны к загрязнению воздуха и поэтому быстро погибают в крупных городах. По этой причине они могут служить индикаторами загрязненности воздуха вредными веществами. Они представляют собой идеальное средство для контроля за загрязнением среды, так как их численность и видовое разнообразие резко возрастают с увеличением расстояния от источника загрязнения. Поэтому в последние время лишайники широко применяются при оценке загрязнения воздуха и контроля радиоактивной обстановки. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха. Наиболее резко лишайники реагируют на диоксид серы…

 

2. Изучение теоретического материала по данной теме:

а) этимология названия и история исследования

Лиша́йники (лат. Lichenes) — симбиотические ассоциации грибов (микобионт) и микроскопических зелёных водорослей и/или цианобактерий (фотобионт); микобионт образует слоевище (талломм), внутри которого располагаются клетки фотобионта. Группа насчитывает от 13000 до 17000 видов около 400 родов

Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название происходит от греческого λειχην (лат. Lichen) и переводится как бородавка, что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.

Началом лихенологии (науки о лишайниках) принято считать 1803 год, когда ученик Карла Линнея Эрик Ахариус опубликовал свой труд «Методы, с помощью которых каждый сможет определять лишайники». Он выделил их в самостоятельную группу и создал систему, основанную на строении плодовых тел, в которую вошли 906 описанных на то время видов.

Первым на симбиотическую природу в 1866 году на примере одного из видов указал врач и миколог Антон де Бари.

 В 1869 году ботаник Симон Швенденер распространил эти представления на все виды.^[1]

 В том же году русские ботаники Андрей Сергеевич Фаминцын и Осип Васильевич Баранецкий обнаружили, что зеленые клетки в лишайнике — одноклеточные водоросли. Эти открытия были восприняты современниками как «удивительнейшие».

Сегодня лихенология является самостоятельной дисциплиной, смежной с микологией и ботаникой.

Традиционная систематика лишайников  оказывается во многом условна и отражает скорее особенности их строения и экологии, чем родственные отношения внутри группы, тем более что основывается она только на микобионте, а фотобионт сохраняет свою таксономическую самостоятельность. Классифицируют лишайники по-разному, но в настоящее время рассматривают их как экологическую группу, уже не придавая им статуса таксона, поскольку независимость происхождения разных групп лишайников не вызывает сомнений, а группы, входящие в состав лишайников, помещают туда же, что и родственные микобионту грибы, не образующие лишайников. Для обозначения лишайников используют биноминальную номенклатуру, названия соответствуют названию микобионта.

Жозеф Питтон де Турнефор — впервые объединил лишайники в отдельную группу (в составе мхов)

Эрик Ахариус — «отец лихенологии», выделил лишайники в самостоятельную группу и впервые систематизировал их

Симон Швенденер — первооткрыватель симбиотической природы лишайников

б) лихеноиндикация

Лишайники являются организмами-индикаторами (биоиндикаторы) для определения условий окружающей среды, в частности, качества воздуха (лихеноиндидикация).

Высокая чувствительность лишайников к загрязнениям вызвана тем, что взаимодействие его компонентов легко нарушить. Из воздуха или с дождём поступают без всяких препятствий в лишайник вместе с питательными и токсичные вещества, это происходит потому, что лишайники не имеют никаких специальных органов для извлечения влаги из субстрата, а поглощают её всем талломом. Поэтому они особенно уязвимы к загрязнению воздуха. Первые сообщения о массовой гибели лишайников в областях промышленно развитых городов появились во второй половине XIX века.

Основной причиной являлось увеличение содержания диоксида серы в воздухе.  Между тем, использование серных фильтров на промышленном оборудовании и каталитических нейтрализаторов в автомобилях способствовало улучшению качества воздуха, так что сегодня лишайники в больших городах встречаются часто.

При «пассивном мониторинге» учитывается частота встречаемости лишайников в какой-то местности, по которой делается вывод о качестве воздуха здесь.

При «активном мониторинге» наблюдают конкретный вид лишайника, который высаживают в исследуемом месте и по воздействию на него окружающей среды (понижение жизнеспособности, изменение окраски таллома, гибель) судят о её качестве.

 Лихеноиндикация предназначена для длительных исследований.

В районах с интенсивным сельским хозяйством велико внесение удобрений, азотные соединения из которых распространяются с водой, делая реакцию почвы слабоосновной. Это ведёт к исчезновению видов лишайников, которые предпочитают кислые почвы. Лишайники служат также показателями наличия в воздухе токсичных тяжелых металлов, накапливающихся в тканях, которые в итоге могут привести к гибели лишайника. Накапливают лишайники и радиоактивные вещества. Поэтому они могут быть использованы для контроля за радиоактивными осадками после атмосферных ядерных испытаний.

в) внешнее и внутреннее строение лишайников

Лишайники бывают самого разного цвета. Лишайники окрашены в широком диапазоне цветов от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного.

По внешнему виду различают лишайники:

• На́кипные. Таллом накипных лишайников — это корочка («накипь»), нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипный лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен.
• Листоватые. Таллом листоватых лишайников  имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.
• Кустистые. У наиболее сложных с точки зрения морфологии кустистых лишайников таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал.

Это деление не отражает филогенетические связи, существует много переходных форм между ними. Ханс Трасс разработал шкалу жизненности лишайников, отражающую условия их существования и основывающуюся на степени развитости таллома и способности к половому размножению.

Накипный лишайник Diploschistes scruposus

Листоватый лишайник Peltigera polydactyla

Кустистый лишайник Stereocaulon tomentosum

Внутреннее строение

Тело лишайников (таллом) представляет собой переплетение грибных гиф, между которыми находится популяция фотобионта.

г) роль в природе и в жизни человека

Особенно важна роль лишайников в жизни животных в условиях Крайнего Севера, где растительность редка, в зимние месяцы они составляют около 90 % от рациона оленей. Особенно важен для оленей ягель (олений мох) (Cladonia), который они при помощи копыт достают даже из-под снежного покрова. Лоси также используют этот источник питания. Способность потреблять лишайники обусловлена наличием фермента лихеназы.

Для многих личинок бабочек, лишайник служит основным продуктом питания, их гусеницы кормятся исключительно на них. Кроме того, лишайник поедается беспозвоночными, такими как улитки, насекомые и клещи, использующими его в той или иной мере. Так же можно упомянуть сеноедов и личинок с маскировочной окраской под цвет своего лишайника Xanthoria parietina.

Лишайниковая растительность используется многими животными как место обитания и укрытие от хищников. В больших количествах на них живут клещи и насекомые, одним из важных мест обитания они служат для тихоходок. Гусеницы различных ночных бабочек имеют окраску под цвет лишайника, другие подражают также и его очертаниям. Многие птицы используют лишайники, особенно листоватые и кустистые формы, для гнездования, как, например, ржанка бурокрылая, вьющая гнёзда на представителях родов Cladonia и Cetraria.

Пищевой и кормовой объект

Блюдо из съедобного лишайника Bryoria fremontii

Старейшее использование лишайников было в качестве продукта питания. Иногда предполагают, что библейской манной был лишайник Sphaerothallia esculenta.Определённые лишайники, например, Исландский мох (Cetraria islandica) и Lecanora esculenta, в трудное время варились или использовались как добавка к муке. Некоторые участники трудных экспедиций выжили только благодаря лишайникам, например, Джон Франклин во время поисков Северо-Западного прохода. В индийском регионе Беллари вид рода Parmelia используется для приготовления блюда карри «ратапу». В Японии лишайник иватэйк (Umbilicaria esculenta) как деликатес кладётся в суп или салат. В XVII—XVIII веках Lobaria pulmonaria, выросшая на сосне, применялась в пивоварении для горечи вместо хмеля в монастыре на реке Усолка в Сибири.

В Африке эндемичным видом Parmelia hottentotta приправляли медовое пиво. Некоторые виды сегодня используются для производства спирта (например, Bryoria spp., Cladonia spp., Cetraria islandica).

С давних пор используются лишайники и как лечебное средство, на это указывал ещё Теофраст. Известно, что Lobaria pulmonaria использовалась в Средневековье против лёгочных болезней, а лишайники, выросшие на черепе мертвеца,— против эпилепсии.

Лишайники находят применение в народной медицине, они содержат также широкий спектр ингредиентов, представляющих интерес для фармацевтики. Например, исландский мох (Cetraria islandica) добавляется в средства от кашля, в уснее (Usnea) был обнаружен антибиотик усниновая кислота, применяемый для лечения кожных и других болезней. Полисахариды (саркома-180) интересны для онкологов.

Охрана лишайников

У берегов Эстонии есть остров, такой маленький, что на карте нашей страны его очертание выглядит как чёрная точка, а название - Вормси – расположилось на голубых волнах. Здесь в 1982 году был организован первый в нашей стране заказник, где взяты под охрану лишайники. На острове редкое сообщество низших и высших растений исследуется и охраняется. Этот удивительный природный ландшафт, где царят лишайники, сохранён в первозданном виде.

В связи с тем, что лишайники очень медленно растут (1-3 мм в год), а роль их велика, особенно в питании оленей, в последнее время остро встаёт вопрос об охране лишайников. Это регулируемый выпас оленей и упорядоченное передвижение транспорта.

 

 

 

3. Периодические экскурсии в лес.

(Приложение№1)

Цель: изучение видового разнообразия лишайников на исследуемых участках. (Приложение№2)

Характеристика обнаруженных видов.

1.      Парме́лия боро́здчатая (лат. Parmélia sulcáta) — лишайник семейства Parmeliaceae, вид рода Пармелия.

 

Пармелия бороздчатая растёт на стволах и ветвях лиственных и хвойных деревьев, а также на обработанной древесине и каменистом субстрате, как правило, в хорошо освещённых местах. Этот вид может терпеть загрязнение воздуха и расти в городах. Пармелия растёт везде, кроме Антарктиды.  Слоевище неправильно-розетковидное, 5—15 см диаметром. Лопасти 3—4 мм шириной и 5—20 мм длиной, выемчатые, тесно собранные или слегка расходящиеся, тупые на концах. Сверху слоевище голубовато-серое или зеленовато-серое, сетчато-морщинистое, с соредиями; снизу чёрное, густо покрытое до концов лопастей чёрными, простыми или ветвящимися ризинами. Апотеции коричневые, с вогнутым диском диаметром до 2 см. При нанесении на слоевище раствора гидроксида калия оно желтеет.

2. Гипогимния вздутая — Hypogymnia physodes (L.) Nyl.
(= Parmelia physodes (L.) Ach.)

Таллом листоватый, очень разнообразный по форме (розетковидный, полурозетковидный или неопределенной формы), с тесно сближенными или налегающими друг на друга лопастями 1-5 см длиной и 1-6 мм шириной, слегка выпуклыми, разветвленными, слегка расширенными, вздутыми, внутри полыми. По краю лопастей очень часто расположены белые мучнисто-зернистые соредии. Сверху таллом серовато-зеленоватый, желтовато-серовато-зеленоватый или голубовато-зеленовато-серый, гладкий или морщинисто-складчатый, снизу черный или темно-коричневый, морщинистый, без отверстий.

Апотеции сидячие или на коротких ножках, коричневые, встречаются редко. Преимущественно на стволах и ветвях хвойных и лиственных пород, реже на других субстратах. Часто растет с другими видами гипогимний, это один из самых обычных лесных видов.

На рисунке: таллом (справа), участок таллома с соредиями (слева).

3. Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.

Таллом свыше 3 см в диаметре, в виде правильных оранжево-желтых розеток, состоящих из крупных, широких, округлых по краю лопастей. На концах лопасти выемчато-изрезанные. В центре таллома многочисленные апотеции, диск которых обычно окрашен ярче таллома. Эпифит, обитающий на коре деревьев, растет также на обработанной древесине, особенно часто на заборах и стенах построек. Распространён по всей России.

4. Гаспарриния обманчивая — Gasparrinia decipiens

Таллом в виде матовых лимонно - или оранжево-желтых листовидных розеток, плотно приросших к субстрату, в центре морщинистый или бугорчатый, иногда сплошь покрытый соредиями, по периферии с радиально расположенными лопастями; лопасти узкие, выпуклые, прилегающие друг к другу, извилистые по краю и местами покрытые золотисто-желтыми соредиями. Таллом плотно прирастает к субстрату.
Апотеции редки, около 0,5-0,7 мм в диаметре, с вогнутым или плоским оранжевым диском. Местообитания - на камнях, кирпичных стенах, черепичных крышах и обработанной древесине. Распространение по всей России.

5. Кладония бесформенная — Cladonia deformis Ноffm.

 Первичный таллом из крупных широких чешуек долго сохраняется. Обладает сцифовидными разветвленными и неразветвленными подециями. Подеции соломенно- или серо-желтые, вверху с тонко мучнистым соредиозным налетом, сцифовидно расширенные или бесформенные, простые, с неровным зубчатым или разорванным краем, изредка палочковидные, до 7 см высотой. Апотеции ярко-красные или реже желтоватые. На почве, замшелых скалах, пнях, стволах. Широко распространена в северных и умеренных областях.

6. Кладония бахромчатая — Cladonia fimbriata (L.) Fr.

Первичный таллом из некрупных, сильно изрезанных чешуек, долго сохраняется. Обладает сцифовидными разветвленными и неразветвленными подециями. Подеции имеют вид правильных простых сциф, серовато-зеленоватых, 1-3 см высотой, с густым тонкосоредиозным налетом. Апотеции темно- или светло-коричневые. На замшелых пнях, поваленных стволах деревьев, реже на почве. Обычный вид. Широко распространен в северных и умеренных областях, отмечен также в Крыму.

7. Алектория гривистая — Alectoria jubata (L.) Асh.
(= Бриория буроватая — Bryoria fuscescens, = Alectoria fuscescens, = Alectoria chalybeiformis, = Alectoria jubata, = Bryopogon fuscescens, = Bryopogon chalybeiformis)

Таллом кустистый, свисающий в виде бороды, свыше 20 см длиной, мягкий или жестковатый, черно-коричневый, реже серый. На веточках изредка образуются беловатые или буроватые пятновидные сорали. Апотеции редки. Растёт на коре деревьев, особенно на стволах и ветвях хвойных пород (ели, сосны). Растёт изредка на каменистом субстрате, гниющей древесине. В северных и умеренных областях, особенно широко на севере Европейской части.

8. Уснея жёсткая — Usnea hirta (L.)
(= Уснея жестковолосая — Lichen hirtus, = Usnea glaucescens)

Таллом прямостоячий, кустистый, сильноразветвленный, 3-8 см длиной, бледно- или темно-зеленый или зеленовато-желтый, у основания нетемный. Главные ветви без сосочков, ямчатые, с многочисленными фибриллами и соралями. Вторичные веточки также с соредиями. Апотеции обычно отсутствуют. Растёт на коре деревьев, преимущественно сосны и березы. Широко распространена в умеренных областях.

9.Фисция припудренная — Physcia pulverulenta (Sсhreb.)
(= Parmelia pulverulenta)

Таллом в виде крупных правильных розеток, сверху от оливковой до темно-коричневой окраски, часто с сильным сизоватым налетом, отчего кажется пепельно-серым, снизу темный, с густыми темно-серыми или черными ризоидами. Полиморфный вид, формы его различаются по ширине и расположению лопастей, а также интенсивности развития сизоватого налета. Апотеции почти всегда развиваются, многочисленные, чаще в центре таллома. Диск черно-коричневый, часто покрытый сизоватым налетом; край апотеция более светлый.  Растёт на коре деревьев и обработанной древесине. Распространение. По всей России.

10. Фисция звездчатая — Physcia stellaris (L.)
(= Parmelia stellaris)

Таллом в виде плотно приросших к субстрату розеток, сверху беловатых или сизовато-серых, снизу светлых, с густыми серыми ризоидами. Лопасти узкие, вытянутые, на концах округло-выемчатые. Апотеции почти всегда развиваются, с темно-коричневым диском, иногда покрытым беловатым налетом. На коре лиственных деревьев, особенно часто на тополе, осине, реже на коре хвойных и на камнях. Распространение по всей России. Очень распространенный вид.

4. Пассивный мониторинг за состоянием представителей естественно произрастающих лишайников.

Цель: выяснить насколько чистый воздух в нашей местности (с. Мироновка)  по кучности произрастания и видовому составу лишайников.

а) Картирование. Составление карт распространения лишайников с использованием видовой оценки. (Приложение№3)

Наблюдения за лишайниками проводилось в трёх лесах:

    лес «Зелёный» - с северной стороны посёлка;

    лес «Марков» - с северо-восточной стороны  посёлка, возле свалки;

    лес «Васин» -  с южной стороны посёлка, возле нефтебазы.

            В каждом лесу на территории 50 метров квадратных считали количество деревьев и произрастание на них лишайников. Исследуемые площадки (Приложение№4).

Диаграмма, отражающая  видовое разнообразие лишайников и их количество в лесу «Зелёный», «Васин» и «Марков» (Приложение №5).

б) Количественные исследования на пробных площадках в исследуемых лесах проводились с использованием 5-балльной комбинированной шкалы покрытия-встречаемости:

1 - вид встречается очень редко и с очень низким покрытием,
2 - редко или с низким покрытием,
3 - редко или со средним покрытием на некоторых стволах,
4 - часто или с высоким покрытием на некоторых стволах,
5 - очень часто и с очень высоким покрытием на большинстве стволов.

Пятибалльная комбинированная шкала покрытия-встречаемости (Приложение№6).

Результаты исследования показали, что самый чистый воздух в лесу «Зелёный» с северной стороны посёлка. В этом лесу самое большое количество и видовое разнообразие лишайников с высоким покрытием на некоторых стволах, так как там нет антропогенной нагрузки.

Лес «Марков» самый бедный по видовому составу и  покрытию на стволах, так как на него постоянно действует дым от сжигающих там отходов. в) Градиентный анализ использовали для оценки влияния источника загрязнения по градиенту к фоновому району.

Проведенный градиентный анализ выявил, что в каждом исследуемом лесу есть «Пармелия бороздчатая» (так как этот лишайник  является самым терпимым видом по отношению к источникам атмосферного загрязнения), а другие виды лишайников растут не в каждом лесу. В лесу «Марков» по мере приближения к свалке количество лишайников и их видовой состав самый низкий. (Приложение№7 Воздействие свалки на произрастание лишайников в лесу «Марков»).

Градиентный анализ в остальных исследуемых лесах дал хорошие результаты, это говорит о том, что в нашей местности единичные источники атмосферного загрязнения.

5. Активный мониторинг и сравнение полученных данных за два последних года (изменение  количества лишайников и состояния таллома лишайников на исследуемых  участках  леса).

Цель: провести  лихеноиндикационные исследования лишайников на обследуемой территории с целью изучения их реакции на новые, возможно экстримальные условия.

Способы активного мониторинга:

1) метод сеточек-квадратов;

2) трасплантантный способ лихеноиндикации ;

3) долговременные наблюдения лишайников на территориях с постоянно действующим источником атмосферного загрязнения (железная дорога);

Методика исследования

1. Метод сеточек-квадратов

Цель: выяснить, как изменяется плотность лишайников по мере приближения к зонам загрязнения (нефтебаза, свалка, железная дорога).

Для определения плотности эпифитной лихенофлоры использовали метод сеточек-квадратов с соотношением сторон 1:1(Приложение№8).

Такие сеточки представляют собой жесткий контур квадратной формы, разделенный на квадраты размером 1 х 1 см тонкими проволочками или прочными нитками, натянутыми параллельно сторонам контура. При определении проективного покрытия лишайников пользовались сеточками 20 х 20 см, представляющие собой рамки, на которые через каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки. Рамку накладывали  на ствол дерева и фиксировали. Затем определяли  число (a) единичных квадратов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата, и им приписывали покрытие, равное 100 %; определяли число (b) квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата, и им приписывали покрытие, равное 50 %.

Общее покрытие в процентах вычислили по формуле (c - число исследованных площадок):

R = 100 a + 50 b / c.

Этот метод обладает такими преимуществами, как наглядность результатов и простота.

Название леса	Номер площадки
	1	2	3	4	5
«Зелёный»	84,5%	123,5%	80%	77,3%	77,5%
«Васин»	70%	58%	41%	35%	26%
«Марков»	34%	26%	17%	21%	18%
«Железнодорожный»	22%	15%	19%	28%	31%

Вывод: самая большая плотность лишайников в лесу «Зелёный», так как  он находится в чистой зоне вдали от источников загрязнения.

2. Трасплантантный способ лихеноиндикации

Цель: выявить, как приживутся лишайники в новых, возможно экстримальных для них условиях.

По методики  Трасс для трансплантации использовались эпифитные лишайники рода - Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata), Кладония бесформенная (Cladonia deformis) и  Уснея жесткая — Usnea hirta (L.),  которые вместе с субстратом отделяли от деревьев, а затем эти талломы размещали на обследуемой территории. Выбирали безупречные, местные виды с неповреждёнными талломами с одной породы – Берёза повислая, или бородавчатая (Betula Pendula Poth ).

         Лишайники располагали рядом, увлажняли и отбирали насыщенные влагой зелёные крупные экземпляры. Размещение сравнительно однородного материала позволяет более обоснованно интерпретировать результаты исследования (Приложение№9 «Трансплантация лишайников в лесу возле железной дороги»).

      За критерий загрязнителя учитывали доли  (%) повреждённой части таллома от его общей поверхности за период наблюдения. Отмечали отмершие части лишайника по характерной белой и серой окраске, так как погибшие  талломы лишены зелёных и сине - зелёных пигментов. Составляли таблицы и диаграммы наблюдений за состоянием талломов лишайников на разном расстоянии от источника загрязнения атмосферного воздуха.

             Наблюдение за изменениями таллома лишайников.

Цель: в ходе наблюдений отметить, какие морфологические изменения произошли с талломом лишайников.

В ходе исследования отмечали морфологические изменения талломов: цвета, толщины таллома, апотециев, лопастей.

Изменение внешних признаков пересаженных талломов за период экспонирования оценивали визуально в баллах.

Результаты наблюдений фиксировали по методике Х. Трасса (пятибалльная шкала):

1-     таллом нормально развит;

2-     на талломе единичные повреждения;

3-     лишайник повреждён до половины таллома;

4-     остались лишь небольшие участки таллома;

5-     таллом погиб.

На больших площадях вдоль железной  дороги рассеиваются отходы и мусор. Мусор, лежащий вдоль дорог, содержит в своем составе преимущественно металлы, дерево, бумагу, стекло, пластмассы, текстиль, резину и прочие материалы.

 Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов.

Экологическую безопасность могут нарушать и физические факторы от объектов железнодорожного транспорта (шум, вибрация, электрические и электромагнитные поля, взрывы, пожары).

Чтобы выявить степень воздействия основного загрязнителя атмосферной (воздушной) среды - дыма, копоти, сажи от железной дороги  на территории и за пределами его границ, провели наблюдение за пересаженными талломами лишайников.

Пересадили лишайники в следующие  пункты наблюдения:

- 500 метров от ЖД;

- 3 км. от ЖД;

- 8 км. от ЖД;

- 11 км. от ЖД. – наблюдения провели за естественно произрастающими видами.

Результаты наблюдения показали негативное воздействие основного загрязнителя (железная дорога):

   образцы лишайников, которые оказались ближе к ЖД, на расстоянии 500 метров, погибли;

   на более дальнем расстоянии (3км) было повреждено до половины наблюдаемых талломов;

   при удалении от основного источника загрязнителя (8км) отмечались незначительные повреждения талломов, также имелись здоровые талломы;

   кроме того, по мере удаления от основного загрязнителя видовое разнообразие естественно произрастающих лишайников увеличивалось, но были отмечены изменения внешних признаков.

Все изменения оценивали сравнением талломов перед началом пересадки, через 12 месяцев и через 24 месяца на разном расстоянии от железной дороги (с. Баган - г. Карасук). Разрушения талломов у пересаженных видов «Гипогимния вздутая»  и  «Кладония бесформенная» наблюдались уже через 6 месяцев. Их реакция исследовалась путем периодического фотографирования.

Результаты приведены в (Приложение №10 «Состояние пересаженных талломов на разном расстоянии от железной дороги с. Баган - г. Карасук»).

По мере удаления от железной дороги пересаженных лишайников выживало больше, кроме того их количество и видовой состав резко увеличивался. (Приложение  № 11 «Диаграмма, показывающая приживаемость лишайников по мере удаления от основного источника загрязнения - железная дорога»).

Приложение №12 (« Диаграмма отражает выживаемость трансплантантных

лишайников в лесу возле железной дороги (500 метров) за 2 года

наблюдения»)

2. Долговременные наблюдения лишайников на территориях с постоянно действующим источником атмосферного загрязнения - железная дорога.

Цель: в ходе наблюдений за естественно произрастающими лишайниками Пармелии бороздчатой (Parmelia sulcata) выявить, как влияет постоянно действующий  источник атмосферного загрязнения (железная дорога) на рост и развитие лишайников.

 (Приложение №13 «Естественно произрастающие виды Пармелии бороздчатой в лесу возле железной дороги»).  

6. Анкетирование учащихся.

Цель: выяснить знания учащихся о лишайниках.

1.     Что такое лишайник?

а) не знаю;

б) живой организм, представляющий собой симбиоз гриба и водоросли.

     2. Хорошо ли, что лишайники растут в нашей местности?

а) да;

б) нет;

в) не знаю.

     3. Каково значение лишайников?

а) не знаю;

б) свой ответ.

4. Хотели бы вы получить информацию о лишайниках?

а) да

б) нет.

класс	Кол-во уч-ся	Ответы учащихся
		1а	1б		2а	2б	2в	3а	3б	4а	4б
5	8	5	3		5	3		5	-	8	-
6	8	1	7		6	2		5	3	8	-
7	7	7	-		6	-	1	6	1	5	-
8	13	-	13		10	3	-	11	2	11	1
9	8	-	8		7	1		5	3	5	3
10	12	2	10		9	1	2	2	10	11	1
11	10	1	9		9	-	1	3	7	7	3
Результаты:	66	16	50	52		10	4	40	26	58	8

Вывод:

   большинство учащихся имеют поверхностное представление о лишайниках;

   ни один из опрошенных не написал  понятие «что такое лишайник»; большинство учащихся не знают правильного значения лишайников;

   почти все учащиеся хотят получить дополнительную информацию о жизни лишайников.

(Приложение № 14 «Проведение анкетирования с учащимися

5-11 классов»).

7. Творческие работы учащихся (стихотворения о лишайниках)

ü Я на дереве расту

И имею бороду,

Вспомни, как меня зовут,

      И скажи, какой я:

Кустистый,  листоватый

Или накипной я?

( кустистый лишайник – бородач)

ü Я на Севере живу,

Очень медленно расту.

Оленям лучшая еда -

Корм для них всю зиму я.

(кустистый лишайник – ягель «олений мох»)

ü Как красивы осины в лесу,

Кора золотистая у них наверху,

Что за чудо такое растёт,

Как называется и как размножается?

( листоватый лишайник – ксантория настенная)

ü Если увидишь на камне меня,

Не топчи ты ногой -

Живой ведь я.

Похож на застывшую пену.

А ну-ка  догадайся,

Какой лишайник я?

                                       (накипной лишайник – бацидия)

8. Опыты с  лишайниками.

Цель: выявить влияние воды на жизнедеятельность лишайников.

Одним из важнейших факторов выживания лишайников является,

По- видимому, их способность очень быстро высыхать. Их влажность в этом случае составляет от 2 до 10% сухой массы. Фотосинтез прекращается, и организм погружается в глубокий анабиоз (временное прекращение жизни).

Лишайники, даже высохнув до того, что его можно растереть в порошок, оживают после первого дождя. Смачиваясь дождём, лишайники поглощают воду, как губка, – в количестве в 3-35 раз больше собственной массы. Всей поверхностью тела они впитывают влагу дождей, росы и туманов. Во многих местообитаниях влажность лишайников колеблется в течение суток, а фотосинтез возможен лишь несколько часов, обычно рано утром, после смачивания туманом или росой.

Учащиеся, проделав опыт, подтвердили теоретические данные.

Название лишайника	Свойства лишайника	Таллом	Вес лишайника (граммы)
Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata)	Верхняя кора толстая и непрозрачная; хрупкий, хрустящий. Гибкий, мягкий.	сухой смоченный	2гр. 10гр.

Приложение №15 («Опыты с лишайниками»).

III. Результат исследования

С сентября 2008 по апрель2010 года исследовали лишайники в экологическом мониторинге Баганского района.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха на территории с. Мироновки  Баганского района низкий, это обусловлено слабой антропогенной нагрузкой на атмосферу (нет промышленных предприятий).

I. Пассивный мониторинг

1) самый разнообразный видовой состав и количество лишайников с высоким покрытием на некоторых стволах в лесу «Зелёный», с северной стороны посёлка:

а) благоприятное географическое произрастание леса;

б) оптимальные абиотические факторы;

в) отсутствие источников загрязнений.

         2) менее разнообразный видовой состав и количество  лишайников в лесу «Васин», с южной стороны посёлка, возле нефтебазы (300метров), так как на него постоянно действуют пары бензина, солярки.

3) лес «Марков», с северо-восточной стороны  посёлка, возле свалки, самый бедный по видовому составу и  покрытию на стволах, так как на него постоянно действует дым от сжигающих там отходов.

II. Активный мониторинг

Дым, копоть, сажа от железной дороги  на территории и за пределами её границ оказывают регулярное воздействие на рост и развитие лишайников, что выявлено в результате трансплантации талломов лишайников:

1) по мере удаления от основного загрязнителя (ЖД) приживаемость пересаженных лишайников возрастает;

2) видовое разнообразие естественно произрастающих лишайников увеличивается.

IV. Выводы

   в результате исследовательской работы учащиеся узнали, что под влиянием антропогенной деятельности человека (прокладка железных дорог, сжигания бытовых отходов и  отходов от сельскохозяйственных животных) происходит загрязнение атмосферы, при котором лишайники, как биоиндикаторы чистоты воздуха, не могут нормально расти и развиваться.

   учащиеся познакомились с различными методами ведения исследовательской работы;

   изучили биологию видов, произрастающих лишайников;

   познали видовое разнообразие лишайников.

V. Заключение и перспективы работы

Работа носила определённую цель, которую дети достигли в результате исследовательской работы.

В ходе  исследовательской работы учащиеся внесли свой вклад в природоохранную деятельность:

    поставили табличку – указатель возле переезда у ЖД «Все растения и грибы у ЖД опасны!» (Приложение №16 «Природоохранная деятельность»).

     провели беседу и создали презентацию по теме: «Охрана окружающей среды  – обязанность каждого гражданина Российской Федерации» (Приложение №16).

Впоследствии дети должны выполнять природоохранную деятельность.

VI. Список используемой литературы

1. Трасс Х.Х. - Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг. - В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем, Л.: Гидрометеоиздат, 1985, т.7, с.122-137.

2.  Пчелкин А. В., Боголюбов А. С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. М. Экосистема, 1997, 25 с.

3. Седельникова Н. В. 2001. Лишайники Западного и Восточного Саяна. Новосибирск: СО РАН. 190 с.

4. igz.ilmeny.ac.ru/RED_BOOK/rast_lishainik_literatura.html

 

Приложения

Приложение №1

Экскурсия в лес

                  

Лес «Зелёный»

     

Лес «Марков»   

       

Лес «Васин»

Приложение №2

Определение видового состава лишайников

Бауэр Алёна рассматривает лишайник

Парме́лия боро́здчатая на дереве (Берёза повислая) (лат. Parmélia sulcáta)

 Уснея жесткая на дереве (Берёза повислая) и на руке — Usnea hirta (L.)

Гипогимния вздутая — Hypogymnia physodes (L.)

Фисция припудренная — Physcia pulverulenta (Sсhreb.)

Фисция звездчатая — Physcia stellaris (L.)

    

Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.

Кладония бахромчатая — Cladonia fimbriata (L.)

Кладония бесформенная — Cladonia deformis Ноffm.

Гаспарриния обманчивая — Gasparrinia decipiens

        

Алектория гривистая — Alectoria jubata

Приложение № 3

Изучение талломов эпифитных лишайников (количество)

Вид лишайника	Территория исследования (50 кв.м.)
	1) лес «Зелёный», 2) лес «Марков», 3) лес «Васин». «+» - есть этот вид; «_» - нет этого вида.	Количество деревьев на данной территории.	Количество деревьев, на которых произрастают лишайники.
Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata)	1) + 2) + 3) +	48 30 42	21 11 11
Кладония бесформенная  (Cladonia deformis Ноffm)	1) + 2) - 3) +	48 30 42	18 - 8
Гипогимния вздутая  (Hypogymnia physodes)	1) + 2) - 3) -	48 30 42	6 - -
Уснея жесткая — Usnea hirta (L.) Wigg. emend. Mоt.	1) + 2) + 3) +	48 30 42	20 10 12
Фисция звездчатая — Physcia stellaris (L.) Nуl.	1) + 2) - 3) -	48 30 42	13 - 5
Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.	1) + 2) - 3) -	48 30 42	7 0 5
Бриория буроватая — Bryoria fuscescens	1) + 2) - 3) -	48 30 42	3 - -
Кладония бахромчатая  (Cladonia fimbriata)	1) + 2) - 3) -	48 30 42	16 0 6

Вывод: по полученным данным мы выявили, что Гипогимния вздутая  (Hypogymnia physodes)  наиболее чувствительный вид к загрязнению;

Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata) является наиболее выносливым, полиотолерантным видом.

Приложение №4

Исследуемые площадки

Установка колышков

Измерение  границ по квадрату (50кв. метров)

Приложение №5

Диаграмма, отражающая  видовое разнообразие лишайников и их количество в лесу (в %) «Зелёный», «Васин» и «Марков».

Приложение №6

 Количественные исследования на пробных площадках в исследуемых лесах проводились с использованием 5-балльной комбинированной шкалы покрытия-встречаемости.

Название леса	Вид лишайника
	Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata)	Кладония бахромчатая  (Cladonia fimbriata)	Гипогимния вздутая  (Hypogymnia physodes)	Уснея жесткая — Usnea hirta (L.) Wigg. emend.	Фисция звездчатая — Physcia stellaris (L.) Nуl.	Ксантория постенная, или настенная, или стенная золотнянка — Xanthoria parietina (L.) Belt.
1) лес «Зелёный»	5	3	4	3	2	2
2) лес «Марков»	1	-	-	1	-	-
3) лес «Васин»	4	3	-	2	-	-

Примечание:

1 - вид встречается очень редко и с очень низким покрытием,
2 - редко или с низким покрытием,
3 - редко или со средним покрытием на некоторых стволах,
4 - часто или с высоким покрытием на некоторых стволах,
5 - очень часто и с очень высоким покрытием на большинстве стволов.

Приложение №7

 Воздействие свалки на произрастание лишайников в лесу «Маркове»

Приложение №8

Измерение плотности лишайников на исследуемой территории

   

Изготовление рамки-сетки

(из проволоки)                                                           (из ниток)

     

Измерение плотности лишайника  и фиксирование данных

Приложение №9

Трансплантация лишайников в лесу возле железной дороги

Исследуемый лес возле ЖД (300 метров)

Пересадка Кладонии бесформенной (Cladonia deformis Ноffm)

 

Пересадка Уснеи жесткой — Usnea hirta (L.)                 Через 12 месяцев

 

Пересадка Пармелии бороздчатой (Parmelia sulcata)     Через 12 месяцев

Приложение № 10

Состояние пересаженных талломов

на разном расстоянии от железной дороги (с. Баган - г. Карасук).

Время наблюдения	Через 12 месяцев Вид лишайника			Через 24 месяца Вид лишайника
Расстояние от Ж.Д. (киллометры).	Пармелия бороздчатая	Кладония бесформенная	Уснея жёсткая	Пармелия бороздчатая	Кладония бесформенная	Уснея жёсткая
	Состояние таллома
11	1	1	1	1	1	1
8	1	2	2	1	3	3
3	1	2	2	2	3	4
500 метров	3	4	5	4	5	5

Примечание:

1- таллом нормально развит;

2- на талломе единичные повреждения;

3- лишайник повреждён до половины таллома;

4- остались лишь небольшие участки таллома;

5- таллом погиб.

Приложение № 11

Диаграмма, показывающая приживаемость лишайников по мере удаления от основного источника загрязнения - железная дорога.

Приложение №12

      Диаграмма отражает выживаемость трансплантантных

лишайников в лесу возле железной дороги (500 метров) за 2 года

наблюдения

Приложение №13

 Естественно произрастающие виды Пармелии бороздчатой

в лесу «Железнодорожный», возле железной дороги.  

Вид лишайника	№ слоевищ
	№1	№2	№3	№4	№5
Пармелия бороздчатая	1	1	2	1	2

Результаты наблюдений фиксировали по методике Х. Трасса (пятибалльная шкала):

Примечание:

0- полностью погибший таллом;

1- таллом с сильными повреждениями;

2- таллом с незначительными повреждениями;

3- здоровый таллом.

Приложение №14

Проведение анкетирования с учащимися 5-11 классов

Копейкин Иван, ученик 7 класса

Бауэр Алёна, ученица 9 класса

Приложение №15

Опыты с лишайниками

            

           Вес мокрого лишайника

(впитывание воды в течение 30 минут)                       Вес сухого лишайника 

Сравнение веса сухого и влажного лишайников

Приложение №16

Природоохранная деятельность

    

Конференция «Охрана окружающей среды  – обязанность каждого гражданина Российской Федерации»

Поставили табличку – указатель возле переезда у ЖД

«Все растения и грибы у ЖД опасны!»

       

Краткое описание документа:

1. Цель:выявитьвидовое разнообразие лишайников как биоиндикатора загрязнения атмосферы нашей местности.

2. Задачи:

• в ходе наблюдений выявитьвидовое разнообразие лишайников как индикатора загрязнения атмосферы нашей местности;
• изучить частоту встречаемости лишайников на исследуемых участках;
• выяснить причины, влияющие на кучность произрастаниялишайников.

3. Проблема: каким образом загрязнение атмосферы нашей местности влияет на произрастание лишайников.

• Гипотеза: предположим, что на кучность произрастания лишайников влияет удалённость источника загрязнения атмосферы нашей местности.