Учебно-исследовательская работа по теме "Биологические и экологические особенности лишайников""

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа д.Хийденсельга

Питкярантского муниципального района Республики Карелия

Учебно-исследовательская работа

«Биологические и экологические особенности лишайников

на территории деревни Хийденсельга»

                                                                                             Работу выполнила:

Иванова Виктория Вадимовна

8 класс

Руководитель:

 Комиссарова Марина Сергеевна

учитель географии

                                                              д.Хийденсельга

2019 г.

Содержание

1.      Введение                                                                                                               стр.1-2

2.      Теоретическая часть                                                                                             стр.2-6

- Виды лишайников                                                                                                    стр.2-3

      - Строение лишайников                                                                                             стр.3-4

      - Образ жизни лишайников                                                                                       стр.4-5

       - Значение лишайников                                                                                            стр.5-6

   3. Практическая часть                                                                                                   стр.6-10

 - Изучение видового разнообразия лишайников в деревне Хийденсельга             стр. 6

- Определение чистоты воздуха с помощью лишайников  в разных частях

     деревни  Хийденсельга                                                                                               стр.6-9

4.Заключение                                                                                                                    стр.10

5.Список литературы                                                                                                       стр.   11    

6.Приложение                                                                                                                  стр.12

1

Введение.

Лишайники являются индикаторами окружающей среды, поэтому данный выбранный объект подходит для выявления загрязненности воздуха в деревне. Местом моего исследования были выбраны  центральная проезжая часть деревни, территория школы улица Октябрьская, ведущая к реке.

Актуальность исследования 
Довольно интересно узнать по видам и количеству лишайников в каком состоянии находиться воздушная среда в нашей деревне. Эта работа может пригодиться при изучении темы «Лишайники» в школьном курсе биологии.
Одной из важнейших проблем современности является изучение и сохранение биологического разнообразия в планетарном масштабе. Изучение видового состава флоры любой территории земного шара - основа для осуществления всей совокупности ботанических и экологических исследований.

Целью данной работы является:

Изучение биологических и экологических особенностей лишайников и возможности их как объекта биоиндикации.

Задачи исследования:

1.​ Изучение особенностей строения лишайников.

2.​ Изучение видового состава лишайников в деревне Хийденсельга.

3.  Исследование чистоты воздушной среды по количеству лишайников в разных частях деревни.

4. Проанализировать полученные результаты.

Предмет исследования: лишайники

Объект исследования: территория деревни Хийденсельга.

Методы исследования:

2

- изучение литературы;                                                                                      

-изучение видового состава лишайников в деревне Хийденсельга;

- наблюдение;

- анализ полученных результатов.

Теоретическая часть.

1.Виды лишайников.

Лишайники – симбиотические организмы, образованные в результате совместного существования двух разных организмов – гриба и водоросли. Большинство лишайников не требовательно к условиям почвы и влажности, они поселяются на непригодных для других растений субстратах(глинистой сухой почве., камнях). Однако обладают рядом биологических способностей : повышенной чувствительностью к различным загрязняющим веществам , таким как газообразные SO 2,HF, HCL, NO, NO2Лишайники интенсивно аккумулируют тяжелые металлы и ряд органических веществ, обладающих канцерогенным эффектом- например, бензопирен. 

Виды лишайников.

По морфологическим признакам (внешнему виду) лишайники делятся на три группы:

1) Накипные, или корковые, прикрепляющиеся к субстрату очень плотно, образуя корку. Эта группа составляет около 80% всех лишайников. 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 накипной лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен. Слоевище (вегетативное тело) накипных лишайников наиболее примитивно, оно бывает зернистым или в виде корочек.

2) Более развиты листоватые лишайники, имеющие вид более или менее рассеченных пластинок. Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они

3

более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

3) Кустистые, представляют собой свободные маленькие кустики. 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.

По анатомическому строению,  различают лишайники - гомеомерные  (водоросли распределены более или менее равномерно по всему телу) и гетеромерные  водоросли находятся только под верхним корковым слоем. Слоевище хорошо развитых лишайников имеет верхний и нижний корковые слои, между которыми располагаются водоросли и сердцевинный слой.

2.Строение лишайников.

Лиша́йники (лат. Lichenes) — симбиотические ассоциации грибов - микобионт и микроскопических зелёных водорослей  или цианобактерий (фотобионт, или фикобионт). Микобионт образует слоевище (таллом), внутри которого располагаются клетки фотобионта. Некоторые ботаники рассматривают лишайники как самостоятельную группу низших растений. Наука о лишайниках называется лихенологией. Началом лихенологии принято считать- 1803 год, когда ученик Карла Линнея Эрик Ахариус опубликовал свой труд «Methodus, qua omnes detectos lichenes ad genera redigere tentavit» («Методы, с помощью которых каждый сможет определять лишайники»).Лишайники насчитывают около 26 тыс. видов, объединяемых свыше 400 родами. По характеру полового спороношения (сумок или базидий со спорами) лишайники относят к двум классам: сумчатые, включающие почти все известные лишайники, и базидальные, насчитывающие всего несколько десятков видов. Постоянный компонент лишайника — водоросли — сине-зелёные, жёлто-зелёные, или зелёные. Обычно каждому виду лишайников соответствует определённый вид водоросли.

4

Лишайники, состоящие из гриба одного вида и цианобактерии (сине-зелёной водоросли) (цианолишайник) или водоросли (фиколишайник) одного вида, называют двухкомпонентными; лишайники, состоящие из гриба одного вида и двух видов фотобионтов (одной цианобактерии и одной водоросли, но никогда не двух водорослей или двух цианобактерий), называют трёхкомпонентными. Водоросли или цианобактерии двухкомпонентных лишайников питаются автотрофно. В трёхкомпонентных лишайниках водоросль питается автотрофно, а цианобактерия питается гетеротрофно, осуществляет азот фиксацию. Гриб питается гетеротрофно ассимилянтами  партнера по симбиозу. Единого мнения о возможности существования свободноживущих форм симбионтов в настоящее время не достигнуто. Имелся опыт выделения всех компонентов лишайников в культуру и последующая реконструкция исходного симбиоза.

Из известных видов грибов в образовании лишайников участвует около 20 %, в основном это аскомицеты (~98 %), остальное базидиомицеты (~0,4 %).

3.Образ жизни лишайников.

Лишайники образуют множество химических, так называемых лишайниковых, веществ. Одни из них, окрашивая корковой слой слоевища, защищают водоросли от сильной инсоляции, другие откладываются на стенках специальных "воздушных гиф", которые не смачиваются водой, не набухают и т. о. обеспечивают поступление воздуха к водорослям.

По характеру водного режима лишайники относятся к пойкилогидрическим растениям, не имеющим специальных органов для поглощения и отдачи воды и практически лишённым физиологического контроля над этими процессами. Вода поглощается всей поверхностью слоевища и удерживается в нём капиллярными пространствами между гифами и клетками водорослей, а также разбухающими оболочками некоторых гиф. Способность лишайников активно поглощать водяные пары не только из насыщенной, но и из не насыщенной влагой атмосферы — значительное экологическое преимущество

5

лишайников перед другими растениями. Вместе с водой поглощаются растворённые в ней неорганические и органические питательные вещества.

Интенсивность осуществляемого водорослью фотосинтеза тесно связана у лишайников с содержанием воды в слоевище; при подсыхании лишайников фотосинтез ослабевает или прекращается. Медленный рост лишайников объясняется главным образом непродолжительностью периодов фотосинтеза. Накипные лишайники обычно растут медленнее, а кустистые быстрее листоватых. Минимальный прирост лишайников составляет 0,01мм, а максимальный — около 100 мм в год. Лишайники хорошо переносят значительное повышение и понижение температуры.

Лишайники растут большей частью в условиях хорошего освещения на разнообразных субстратах — на деревьях, выходах горных пород, почве, на листьях вечнозелёных растений, а также на коже, костях, бумаге, тканях, стекле, железе и др. при длительной неподвижности субстрата. Лишайники не являются паразитами деревьев, но могут причинить им косвенный вред, т. к. в слоевище лишайника часто поселяются насекомые-вредители. За немногими исключениями, лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, например дымом, сернистым газом. Обитают лишайники на всех континентах до крайней границы распространения растительности. Наибольшее видовое богатство лишайников отмечается в тропиках и субтропиках, а наиболее обильное развитие — в тундре и на высокогорьях. Пустыни бедны лишайниками.

4.Значение лишайников

В связи с неприхотливостью и способностью лишайников развиваться на почти бесплодных местах, они часто являются пионерами растительности. С их отмиранием остаётся органическое вещество, на котором могут поселяться другие растения. Некоторые кустистые лишайники имеют большое значение как корм оленей (например, ряд видов кладонии, или "олений мох", цетрария кукушечья и др.). Некоторые лишайники

6

используются как лекарственные средства (крепительные, смягчающие, усиливающие перистальтику, повышающие кровяное , витамины и антибиотики). Из лишайников получено несколько лечебных препаратов антимикробного действия. Ряд лишайников используется в парфюмерии как фиксаторы запахов, например Evernia prunastri. Из некоторых лишайников изготовляют лакмус и краски.

Практическая часть

1.Изучение видового  разнообразия лишайников в деревне Хийденсельга.

В Карелии выявлено 965 видов лишайников. Я решила исследовать лишайники , произрастающие в разных частях деревни. Вот, что я выяснила:  на территории нашей  школы растут накипные лишайники: лецидия погруженная, таллом кладоний, листоватые- ксантория, цетрария сизая, пармелия козлиная , в центре деревни растут : накипные лишайники –лецидия соредиозная, листоватые- коллема скальная, пармелия  борозчатая, на улице Октябрьская, которая ведет к реке растут –накипные таллом кладоний, листоватые-  пармелия козлиная,  ксантория, цетрария сизая, пармелия борозчатая.

2.Определение чистоты воздуха с помощью лишайников в разных частях деревни.

Экологические проблемы взаимоотношения   людей с природой, существовали всегда, на всём протяжении истории человеческого общества. Среди разнообразных актуальных тем общей экологии особое место занимает теория и практика оценки состояния окружающей среды методом биоиндикации. Лишайники отличаются особым способом питания. Воду они поглощают всей поверхностью таллома из атмосферных осадков и водяных паров, углекислый газ из атмосферы. Источником питательных веществ являются субстрат и атмосферная пыль, оседающая на их поверхности. Лишайники, как губка, впитывают вместе с водой и пылью различные загрязнители. Разные виды лишайников по-разному реагируют на загрязнение воздуха. Это свойство можно использовать для определения степени загрязнения атмосферы. С помощью лишайников можно определить степень

7

загрязнения воздуха не только в населенных пунктах, но и в придорожных лесах в которых, по мере уменьшения загрязнения, четко прослеживается экологический ряд: «лишайниковая пустыня» - листовые лишайники – кустистые лишайники. В распространении лишайников обнаружены следующие закономерности. Чем больше индустриализована среда, чем сильнее загрязнение воздуха, тем меньше в нем встречается лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев или других субстратах, тем ниже их жизнеспособность. Наиболее опасны для лишайников загрязнители воздушного бассейна – окислы азота, угарный газ, соединения фтора. Наиболее сильно лишайники реагируют на диоксид серы. Концентрация диоксида серы 0,5 мг/м3 губительная для всех лишайников. На территориях, где средняя концентрация SO2 превышает 0,3 мг/м3 , лишайники практически отсутствуют. В районах со средними диоксида серы от 0,3 до 0,05 мг/м3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, затем листовые. При концентрации менее 0,05 мг/м3 появляются кустистые лишайники и некоторые листоватые. Загрязнители воздуха нарушают пигментную систему фотосинтеза, окисляя хлорофилл, разрушающийся уже при рН 3,2 –3,4, и нарушая процесс транспорта органических веществ.

 Проведение исследования.

Методы оценки загрязнённости атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях. 
1. Чем сильнее загрязнён воздух города, тем меньше встречается в нём видов лишайника. 
2. Чем сильнее загрязнён воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. 
3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, за ними – листоватые, последние исчезает накипные. 
На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха.

8

Визуальная оценка.
Покрытие каждого вида на стволе дерева может быть также представлено на основе визуальной оценки. Это можно сделать с помощью небольших пробных площадок,

расположенных на стволе дерева на определённой высоте. Для определения проективного покрытия используется шкала Браун-Бланке, объединяющая покрытие и обилие: 
+ – встречается редко, степень покрытия ничтожна.
1 – индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены, но площадь покрытия большая; 
2 – индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее 10 %, но не более 25 %;
3 – любое количество индивидуумов, степень покрытия 25 – 50 %; 
4 – любое количество индивидуумов, степень покрытия 50 – 75 %;
5 – степень покрытия более 75 %, число особей любое.

Встречаемость лишайников в зависимости от среднего количества диоксида серы в воздухе.

9

Зоны лишайников	Район деревни	Концентрация диоксида серы
«Лишайниковая пустыня»  (лишайники практически отсутствуют)	нет	-
« Зона угнетения » (флора бедная)	Центральная часть деревни	0,05 – 0,3 мг/м3
« Зона нормальной жизнедеятельности» (максимальное видовое разнообразие; встречаются, в том числе и кустистые виды)	Территория школы и улица Октябрьская	Менее 0,05 мг/м3

Исследовательская часть.
Мною было проведено  исследование лишайников в сентябре 2019 года, в качестве субстрата использовались деревья: тополь  и береза на территории школы, заборы и камни в центре деревни , заборы, деревья и стены домов по улице Октябрьской. В ходе проведения исследования я определил видовой состав. На исследуемых деревьях присутствовали только накипные и листоватые лишайники. Кустистые лишайники отсутствовали. Причем количество листоватых преобладало.

Заключение. 
Таким образом, в результате проведенных исследований в черте  нашей деревни установлено, что самый чистый воздух по определению с помощью лишайников будет около школы и на улице Октябрьской. А самой грязной воздушной средой обладает центральная часть деревни, вероятно из-за проезжей части и лесопильного завода. Выявлено, что большая часть лишайников обитает на деревьях .На территории села

10

обнаружено 8 видов  лишайников, которые хорошо произрастают , так как воздух не содержит вредных примесей. В результате проделанной работы, я  изучила видовой состав лишайников и узнала, что такое биоиндикаторы, как лишайники могут указывать на степень загрязнения воздуха исследуемой территории.

11

Список литературы

1. Большая советская энциклопедия: В 30 т. - М.: "Советская энциклопедия

2. Википедия.

3. Великанов Л.Л., Сидорова И.И., Успенская Г.Д. Полевая практика по экологии грибов и лишайников. - Изд-во МГУ, 1980, 112 с.
4. Жизнь растений. Т.3. Водоросли. Лишайники. М., Просвещение, 1977, 487 с.
5. Определитель лишайников СССР. Т. 1-5.
6. Определитель лишайников России. Т.6-8.
7. Пчелкин А. В., Боголюбов А. С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. М. Экосистема, 1997, 25 с.
8. Солдатенкова Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. - Изд-во МГУ, 1977, 124 с.

12

Приложение

Накипные лишайники

Таллом кладонии

Лецидия погруженная

Листоватые лишайники

Ксантория

Пармелия козлиная

Цетрария сизая

Пармелия борозчатая