Материал: 4119

УДК 502.4

Капитонов Д.Ю. Биоиндакация антропогенных воздействий [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 05.04.06 – Экология и природопользование / Д.Ю. Капитонов. – Воронеж: ФГБОУВО «ВГЛТУ», 2016. – 34 с.

Курс «Биоиндакация антропогенных воздействий» предназначен для слушателей магистратуры направления подготовки 05.04.06 – экология и природопользование. Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Биоиндикация осуществляется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза. В методических указаниях приведены некоторые методики по оценке состояния окружающей среды по различным реакциям живых организмов.

В методических указаниях содержатся разработки к практическим занятиям.

Печатается по решению УМС ВГЛТУ (протокол № 9 от 16 мая 2016 г.)

Рецензент: директор ВНИИЛГиСбиотех, канд. биол. Корчагин О.М.

Дмитрий Юрьевич Капитонов

БИОИНДАКАЦИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Методические указания для практических работ студентов направления подготовки 05.04.06 – экология и природопользование (уровень магистратуры)

Подписано в печать 16.05.2016 г. Формат 60х84/16 Объем 2 п.л. Усл. печ. л.1,39. Уч.-изд. л. 1,38. Тираж 20 экз. Заказ _

ФГБ ОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» РИО ФГБ ОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 Отпечатано в УОП ФГБ ОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

©ФГБ ОУ ВПО «ВГЛТА», 2016

2

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1.

Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников

При изучении степени загрязнения окружающей среды промышленными объектами важна реакция биологических объектов на поллютанты (загрязняющие вещества).

Система наблюдений за реакцией биологических объектов на воздействие поллютантов называется биологическим мониторингом.

Биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменений состояния экосистем и их элементов, вызываемых антропогенным воздействием.

Одним из основных объектов глобального биологического мониторинга выбраны лишайники. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха. В силу чрезвычайного "долголетия" лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

Объектом глобального мониторинга лишайники избраны потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку их реакция на внешнее воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедленна по сравнению с другими организмами.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев.

Изучение этих видов в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев, тем ниже "жизненность" лишайников.

Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые и последними - накипные (корковые) формы лишайников. Состав флоры лишайников в различных частях городов (в

3

центре, в индустриальных районах, в парках, в периферийных частях) оказался настолько различным, что исследователи стали использовать лишайники в качестве индикаторов загрязнения воздуха.

Одним из первых эту работу провел шведский ученый Р.Сернандер (1926). Он выделил в Стокгольме "лишайниковую пустыню" (центр города и фабричные районы с сильно загрязненным воздухом - лишайники здесь почти отсутствуют); зону "соревнования" (части города со средней загрязненностью воздуха - флора лишайников бедна, виды с пониженной жизненностью) и "нормальную зону" (периферийные части города, где встречаются многие виды лишайников).

В последние десятилетия показано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуокись серы (SO 2 ). Экспериментально установлено, что это вещество в концентрации 0,03 - 0,1 мг/м 3 (30-100 микрограмм/м 3 ) начинает действовать на многие виды лишайников. В хлоропластах клеток водорослей появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла. Концентрация двуокиси серы в 0,5 мг/м 3 губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. Однако имеется группа полеотолерантных (выносливых по отношению к загрязнениям) видов, которые могут существовать в довольно загрязненном воздухе.

Помимо двуокиси серы на лишайники губительно действуют и другие загрязнители - окислы азота (NO, NO 2 ), окись углерода (СО, СО 2 ), соединения фтора и другие.

Кроме того, в городах сильно изменены и микроклиматические условия: города "суше" по сравнению с естественными ландшафтами (примерно на 5%), теплее на 1-3°, беднее светом.

Таким образом, лишайники являются интегральным индикатором состояния среды и косвенно отражают общую "благоприятность" комплекса абиотических факторов среды на биотические.

Кроме того, большинство химических соединений, негативно влияющих на флору лишайников, входят в состав основных химических элементов и соединений, содержащихся в выбросах большинства промышленных производств, что позволяет использовать лишайники именно в качестве индикаторов антропогенной нагрузки.

4

Оборудование, материалы

При выполнении данного задания понадобятся: прозрачные палетки для учета лишайников, измерительные ленты с миллиметровыми делениями (1 метр) и компас.

Ход работы

Методы лихеноиндикации подразделяются на две большие группы -

активную лихеноиндикацию и пассивную лихеноиндикацию.

Под активной лихеноиндикацией понимают так называемые трансплантационные методы. На них мы остановимся очень кратко, так как речь в дальнейшем пойдет о пассивной лихеноиндикации.

Трансплантационные методы заключаются в том, что лишайники из незагрязненных районов трансплантируются (пересаживаются) в изучаемый район или же участки коры деревьев, покрытые лишайниками, срезаются и перемещаются на столбы или другие сооружения, расположенные в загрязненных районах. Их реакция исследуется путем периодического измерения или фотографирования.

Другой (чисто экспериментальный) подход включает перенос и исследование лишайников в лаборатории, где на них воздействуют различными концентрациями загрязняющих веществ. Одним из первых симптомов поражения лишайников является уменьшение толщины таллома, а также хлороз из-за разрушения хлоропластов. Репродуктивные структуры лишайников изменяются или прекращают развитие. По скорости отмирания лишайников можно судить о мощности загрязнения.

Для трансплантации часто используют лишайники, растущие на засохших ветвях деревьев. При этом ветка из чистого района переносится в исследуемый район и помещается, сохраняя пространственную ориентацию, в условия, максимально близкие по увлажнению и освещенности.

Основным методом пассивной лихеноиндикации является наблюдение за изменениями относительной численности лишайников.

Для этого проводят измерения проективного покрытия лишайников на постоянных или переменных пробных площадках и получают средние значения проективного покрытия для исследуемой территории. На других аналогичных площадках или на тех же площадках через определенный промежуток времени также проводят измерения проективного покрытия. По изменению как общего

5