Исследовательский проект на тему "Лишайники-биоиндекаторы"

РАЙНОННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ «МЫ ШАГНУЛИ В ХХI ВЕК».

НАЗВАНИЕ ПРОЕКТА: «СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА».

ТЕМА РАБОТЫ: «ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА

                                       ПО ВИДОВОМУ СОСТАВУ

                И ПО ВНУТРЕННЕМУ СТРОЕНИЮ ЛИШАЙНИКОВ».

                                                                                                                         Автор:

Маклаков Кирилл Игоревич,
                                                              МБОУ «СОШ №4», 9 «В» класс

                                                                                         Научный руководитель:

                                                              Трусова Ирина Владимировна                                 - учитель биологии высшей категории,
МБОУ СОШ №4.

              2016-2017 гг.

Московская область,

городской округ  Кашира.

                                        Оглавление

I.     Аннотация

II.  Введение

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 как симбиотического организма.

IV.            Заключение и выводы

V.  Список используемой литературы

VI. Приложения
                         I. Аннотация работы

Целью своей работы мы поставили: определение степени загрязнения воздуха в населенном пункте и окружающем лесу по видовому составу и внутреннему строению лишайников. Местом для своей исследовательской работы мы выбрали территорию около школы и березовую рощу, окружающую ее в радиусе 1км.  В своей работе мы использовали следующие методы исследования: наблюдение, лабораторные работы, самостоятельную работу с  научной и художественной литературой, самостоятельную работу с определителем, работу со  световым микроскопом.

Объем работы 19 страниц, представлены 2 таблицы. В работе имеются приложения с описанием методик определения степени загрязнения воздуха, фотографии лишайников с  экспериментальных площадок. Прилагается  карта расположения исследуемых площадок. В процессе работы были приготовлены срезы талломов лишайников с площадки «Березовая роща» и выполнены их снимки. О выполнении лабораторных работ говорят фотографии, которые тоже прилагаются.

На основании наших наблюдений мы доказали, что самый удивительный, многообразный и богатый лишайниковый мир наблюдается в березовой роще, 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.В. Пасечник «Биология» Учебник для 6 класса.

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 мы услышала легенду о том, как в бесплодной пустыне люди, истощённые голодом и трудным переходом, встретили на земле массу мелких сухих крупинок, похожих на манную крупу. Насытившись этими крупинками, люди обрели силы, позволившие им закончить трудный путь.

Предполагают, что крупинки, о которых рассказано в легенде – это съедобный лишайник, серые комочки которого, ветер перекатывает по пустыням Африки, Передней и Средней Азии. Отсюда и пошло выражение «манна небесная».

Так же мы знаем, 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.

Мы решили проверить чистоту воздуха, степень его загрязнения по видовому составу лишайников, так как  на территории нашего района находится ГРЭС-4 и выросло число частных легковых автомобилей, которые тоже загрязняют воздух, поэтому мы решили проверить загрязняется ли воздух в районе нашей школы по видовому составу лишайников.

2. Цели и задачи работы:

Цель: Определение степени загрязнения воздуха в районе МБОУ «СОШ№4» и окружающем лесу по видовому составу и внутреннему строению лишайников.

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;

5.     Развивать творческие способности и эстетический вкус учащихся.

3. Место и сроки проведения исследования

Местом  для своей исследовательской работы мы выбрали  территорию, где  находится  школа и лес, окружающий школу в радиусе 1 километра. Мы изучили состояние лишайников летом и осенью 2016года.

4.  Методы исследования

- Наблюдение

-Лабораторная работа

-Самостоятельная работа с научной и художественной литературой

-Самостоятельная работа с определителем и световым микроскопом

                                Основное содержание.

1. Физико-географическая характеристика района исследования.

Район изучения – находится в Центральной России на Восточно-Европейской равнине, в умеренном поясе освещённости, зоне смешенных лесов. 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 протекает красивая река Ока, 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 нами были использованы следующие методики:

Методика определения степени загрязнения воздуха по простейшей шкале (приложение № 1);

Методика определения степени загрязнения воздуха по видовому составу лишайников (приложение № 2):

Методика определения степени загрязнения воздуха по анатомическому строению таллома лишайника (приложение № 3)

При выполнении исследовательской работы, мы изучили научную литературу о формах лишайников по внешнему виду и узнали, что тело лишайника или слоевище может быть разной формы. Выделяют три основные группы: накипные или корковые, листовые и 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.

3. Результаты исследования

3.1. Определение степени загрязнения воздуха по простейшей шкале

Для определения степени загрязнения воздуха мы заложила три пробные площадки по 100 м² и нанесла их на план местности. На  каждой исследуемой площадке собрала образцы лишайников, описали их и определили их с помощью определителя лишайников. Используя простейшую шкалу определения степени загрязнения воздуха, составили таблицу, в которую занесла полученные результаты.

Таблица «Видовой состав лишайников на пробных площадках»

(Приложение № 4)

№ площадки	Исследуемые участки	Какие лишайники обнаружены	Степень загрязнения
1 площадка	Участок  между жилыми домами ,расположенными на расстоянии 500м от автодороги	Водоросль Плеврококкус, Листовые лишайники, Кустистых лишайников нет.	Слабое загрязнение
2 площадка	Участок со стороны автомобильных дорог	Кустистых лишайников нет, листовые лишайники мелкие – 1 вид.	Слабое загрязнение, но в большей степени, чем на 1 площадке
3 площадка	Березовая роща	Кустистые лишайники обильно покрывают почву, стволы и ветви деревьев, пни, Большое количество листовых кустарников	Загрязнение воздуха отсутствует

3.2. Определение степени загрязнения воздуха по многообразию лишайников

Следующим этапом нашей работы было обнаружение участка, где представлено наибольшее разнообразие лишайников. Результаты работы мы также занесла в таблицу

Таблица «Степень загрязнения по многообразию видового состава лишайников»

№ площадки	Исследуемые участки	Что происходит	Степень загрязнения
1 площадка	Между жилыми домами, расположенными на расстоянии 500м от автодороги	На основании деревьев в виде зеленого налета водоросль Плеврококкус, Ксантория настенная (золотянка) желто-оранжевая розетка диаметром 2 см обнаружена на  стене теплицы и южной стороне деревьев, Пармелия – розетка диаметром 2-3 см серого цвета обнаружена  на деревьях около школы и между домами	3-я зона Уменьшение загрязнения
2 площадка	Участок со стороны автодороги	На данной территории растут деревья, но которых расположены листовые лишайники из рода Пармелия	2-я зона Уменьшение загрязнения
3 площадка	Березовая роща	А) Большое количество Кладонии лесной. Кустики  сероватого цвета, напоминающие припудренные вертикально стоящие выросты высото 10-12 см, слоевище суховатое. Б) Листовые -Пармелия -Ксантория -Гипогимния вздутая обнаружена на ветвях ели в виде морщинистых лопастей серого цвета,  с обратной стороны коричневато-черного цвета.	6-я зона Очень чистый воздух

По окончании работы мы  выяснили, что наиболее разнообразный и богатый лишайниками берез.роща, т.е. 3 площадка, там очень чистый воздух. Участок между домами и со стороны автодороги воздух загрязняется дымом от ГРЭС и газами автомобилей. Поэтому здесь обнаружены только листовые лишайники и водоросль.

вывод

 имеет один вид лишайника Пармелия с мелкими розетками. Значит, на этом участке воздух загрязнен автомобильными газами в большей степени из-за близости к автодороги.

На основании исследования была составлена  карта загрязнения воздуха по видовому составу лишайников (Приложение № 5).

a.     Изучение анатомического строения таллома лишайников.

мы приготовили  микропрепараты лишайников. Для этого взяли небольшой кусочек таллома, сделали  несколько продольных срезов и рассмотрели их под световым микроскопом (Приложение № 6). Мы увидели верхний и нижний корковые слои, сердцевину из  гифов грибов и клеток водоросли в них.

b.    Изучение таллома лишайника как симбиотического организма

В ходе этой работы, мы  взяли сухой таллом лишайника, растерли его в ступке пестиком, высыпали порошок в колбу с водой, закрыли 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.

                                              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 мы научились:

-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 световым микроскопом;

-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, мы сделала следующие выводы:

1.     На территории исследуемой местности встречаются следующие виды лишайников: листовые, кустистые, накипные.

2.     Самый удивительный, многообразный и богатый лишайниковый мир наблюдается в смешанном лесу, так как там самый чистый воздух.

3.     В меньшей степени загрязнен воздух  на участке между домами, так как здесь встречаются только листовые лишайники.

4.     Самый загрязненный воздух вблизи автомобильной дороги, 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 «Березовая роща», 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.

 Исходя  из наших исследований загрязнения атмосферного воздуха   необходимо:

1.     усилить контроль технического осмотра автотранспорта, как основного   источника загрязнения воздуха;

2.     следить за качеством бензина, или использовать газовое топливо

3.     Начать строительство больших парковок  для  автомобилей за чертой города .

4.     Проводить жесткий контроль качества жидкого и твердого топлива;

5.     Обязать установку на всех АЗС пневматических вакуумных заборников отработанного масла;

6.     Последовательно заменять оборудование «вредных» станций на более современное;

7.     Всеми способами привлекать внимание общественности к экологической проблеме нашего города.

8.     Установка электрофильтров на «вредных» предприятиях

9.      Грамотная организация процессов горения топлива и так далее.

V. Литература:

10.  М.И. Бадягина  «Натуралистическая работа по ботанике в летних лагерях»

11.  А.Г. Еленевский М.А. Гуленкова «Биология». Краткий курс.

12.  Г. Ивченкова «Удивительный мир природы»

13.  В.В. Пасечник «Биология». Учебник для 6 класса.

14.  В.А. Сомкова «Мы изучаем лес»

15.  А.А. Тахтаджан «Жизнь растений». 3 том. Водоросли. Лишайники.

16.  Определитель лишайников России. – СПб., 1996–1998.

17.  Определитель низших растений. Т. 5 : Лишайники, Бактерии и

18.  Актиномицеты. – М., 1996. – 296 с.

19.  Томин М. П. Определитель кустистых и листоватых лишайников

20.  СССР / М. П. Томин. – Минск, 1999. – 312 с.

21.  Томин М. П. Определитель корковых лишайников европейской

22.  части СССР / М. П. Томин. – Минск, 1996.

23.  Бязров Л. Г. Лишайники в экологическом мониторинге /

24.  Л. Г. Бязров. – М., 2002

25.  Инсаров Г. Э. Сравнение различных методов учета лишайников-

26.  эпифитов / Г. Э. Инсаров, А. В. Пчелкин // Проблемы экологического

27.  мониторинга и моделирования экосистем. – Л., 1983. – Т. 6. – С. 90–

28.  101.

29.  Инсарова И. Д. Сравнительные оценки чувствительности эпифит-

30.  ных лишайников различных видов к загрязнению воздуха / И. Д. Ин-

31.  сарова, Г. Э. Инсаров // Проблемы экологического мониторинга и мо-

32.  делирования экосистем. – Л., 1989. – Т. 12. – С. 113–174.  

33.  Трасс Х. Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологи-

34.  ческий мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и мо-

35.  делирования экосистем. – Л., 1995. – Т. 7. – С. 123–137.

                                                     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	Исчезают кустистые лишайники
II	Среднее загрязнение	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	Что происходит
O-я зона Очень сильное загрязнение	Лишайников нет. Только водоросль Плеврококкус – зелёный налёт
1-я зона сильное загрязнение	Лишайник Леканора на основании деревьев и камнях
2-я зона Уменьшение загрязнения	Оранжевый листоватый лишайник ксантория на камнях
3-я зона Уменьшение загрязнения	Серый листоватый лишайник Пармелия на камнях, водоросль на деревьях
4-я зона Относительно чистый воздух	Серые листоватые лишайники появляются на основании деревьев
5-я зона Чистый воздух	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 воздуха по анатомическому строению таллома лишайника

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 с апотециями и без апотециев, отобрать наиболее тонкие. Поместить в каплю воды, накрыть покровным стеклом.

2. Рассмотреть препарат в микроскоп. Найти верхний и нижний корковый слои, альгальный слой, сердцевину из рыхло расположенных гиф грибов, ризины, сумки с аскоспорами. Сфотографировать или зарисовать разрез через таллом лишайника и подписать.

Лабораторная работа № 2

«Строение таллома лишайника»

Цель: Выяснить внутреннее строение лишайника

Материалы и оборудование: цифровой микроскоп (простой 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?

                                                                               Приложение №4

Приложение № 5

Карта загрязнения воздуха по видовому составу лишайников

Приложение №7

Анатомическое строение талломов лишайников

 

 

	Растираю таллом лишайника в ступке пестиком в порошок.			Высыпаю полученный порошок в колбу с  водой.
		Помещаем закрытую пробкой колбу в освещенное место на 1,5 – 2 недели