Презентация по биологии: "Лихеноиндикация"

Государственное автономное образовательное учреждение высшего образования города Москвы

«Московский городской педагогический университет»

Институт математики, информатики и естественных наук

Кафедра биологии, экологии и методики обучения биологии

ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ

Работу выполнила:

студентка 2 курса

ГАОУ ВО МГПУ ИМИИЕН группы ЕСБ-161

Деулина Юлия Андреевна

Москва

2017 год

Мониторинг

Метод биоиндикации

Альгоиндикация

Микоиндикация

Лихеноиндикация

Бриоиндикация

Объект

Объект

Объект

Объект

ВОДОРОСЛИ

ЛИШАЙНИКИ

ГРИБЫ

МХИ

Один из специфических методов мониторинга загрязнения окружающей среды - биоиндикация, определение степени загрязнения геофизических сред с помощью живых организмов, биоиндикаторов. Живые индикаторы не должны быть слишком чувствительными и слишком устойчивыми к загрязнению. Необходимо, чтобы у них был достаточно продолжительный жизненный цикл. Важно, чтобы такие организмы были широко распространены по планете, причем каждый вид должен быть приурочен к определенному местообитанию.

Деулина Юлия Андреевна

• Лишайники вполне отвечают всем этим требованиям. Они реагируют на загрязнение иначе, чем высшие растения. Долговременное воздействие низких концентраций загрязняющих веществ вызывает у лишайников такие повреждения, которые не исчезают вплоть до гибели их слоевищ. Это, видимо, связано с тем, что лишайники возобновляют свои клетки очень медленно, в то время как у высших растений поврежденные ткани заменяются новыми достаточно быстро.
• Биоиндикация имеет ряд преимуществ перед инструментальными методами:

• отличается высокой эффективностью
• не требует больших затрат
• дает возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени

Деулина Юлия Андреевна

Лихеноиндикация

• - комплекс методов, позволяющих с помощью лишайников определить общий уровень содержания основных загрязняющих веществ в атмосфере и почве

Деулина Юлия Андреевна

Классификация

методов лихеноиндикации

Деулина Юлия Андреевна

Один из ведущих лихенологов Х.Х.Трасс разделил методы лихеноиндикации на 3 группы:

— методы, основанные на изучении изменений, происходящих в лишайниках под влиянием загрязнений;

— методы, основанные на изучении изменений видового состава лишайников, происходящих под влиянием загрязнений;

— методы изучения лишайниковых сообществ в загрязненных районах и составление специальных карт.

Деулина Юлия Андреевна

• При использовании методов первой группы выбирают индикаторный вид, наиболее чувствительный к какому-либо загрязнению и следят за такими параметрами растения как

• кислотность и электропроводность клеточного сока,
• содержание хлорофилла в лишайниковых водорослях,
• содержание серы, железа, ртути, кадмия и других поллютантов в слоевище лишайника
• и т.д.

Деулина Юлия Андреевна

Трансплантация

• Для изучения воздействия различных загрязнителей на лишайники широко используются различные способы трансплантации - искусственного переноса лишайников из чистых в загрязненные территории.
• Напочвенные лишайники переносят вместе с почвой, вырезая участки размером 20х20 см или 50х50 см.
• Кустистые виды можно переносить в специальных пластмассовых горшочках или подвешивать в сеточках.
• Эпифитные виды переносят вместе с ветками или кусочками коры, на которых они росли.
• В зависимости от того, как быстро появляются различные изменения у самых чувствительных видов судят о силе антропогенного воздействия.

Деулина Юлия Андреевна

• В загрязненном районе кору и ветки с лишайниками прикрепляют на деревья тех же пород, что и деревья, с которых они были взяты или на специальные доски и столбы. Пересадка дает сведения об индивидуальной устойчивости видов к конкретным загрязнителям или их комбинациям.

Деулина Юлия Андреевна

• Для объективной оценки воздействия отдельных загрязнителей на лишайники ставят специальные лабораторные опыты, при проведении которых лишайники подвергаются воздействию загрязняющего вещества в разных концентрациях и с различной продолжительностью экспонирования.
• Установлено, что лишайники могут накапливать в своем слоевище более тридцати различных элементов: Hg, Cd, Fe, Pb, F, As, Se, Cu, Zn, V, Cr, Sr и др.
• Равновесие между содержанием элементов в лишайнике и в окружающей среде достигается примерно за 15 месяцев.

Деулина Юлия Андреевна

90Sr 55Fe 60Co 144Ce Деулина Юлия Андреевна " width="640"

Лишайники накапливают радионуклиды

• Установлено, что лишайники интенсивно накапливают радионуклиды ( в десять раз больше, чем травянистые растения).
• По степени накопления лишайниками радионуклиды располагаются в убывающем порядке следующим образом:

• Cs 90Sr 55Fe 60Co 144Ce

Деулина Юлия Андреевна

• Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые или накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере лучше использовать именно эти виды.
• Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты - преимущественно стронций и железо.
• Выносливость лишайников, относящихся к различным систематическим группам, при действии на них воздушных загрязнений не одинакова. Чем выше концентрация загрязняющих веществ в воздухе, тем беднее видовой состав лишайников.

Деулина Юлия Андреевна

Шкалы полеотолерантности лишайников

Деулина Юлия Андреевна

По реакции к загрязнению воздуха виды лишайников делят на три категории:

• самые чувствительные , исчезающие при первых симптомах загрязнения;
• среднечувствительные , приходящие на смену погибшим чувстви- тельным видам, с которыми они не могли конкурировать, пока воздух был чистым;
• самые выносливые , к загрязнению (накипные лишайники из рода леканора и листоватые из родов ксантория и фисция).

• На основе индивидуальных особенностей лишайников были разработаны шкалы полеотолерантности лишайников для различных стран (Англия, Норвегия, Голландия, Австрия, Эстония).

Деулина Юлия Андреевна

• Шкала полеотолерантности эпифитных лишайников Эстонии (Х. Трасс) включает десять классов .

• В 1-й, 2-й и 3-й классы входят лишайники, встречающиеся только в природных ландшафтах (в лесах, болотах, вдали от населенных пунктов) и в слабо окультуренной местности (в лесных массивах рядом с населенными пунктами, лугах).
• В 4-й, 5-й и 6-й классы включены лишайники, более или менее часто встречающиеся в умеренно окультуренном ландшафте (поселках, малых городах, парках, окрестностях больших городов и кладбищах).
• Классы 7 – 10 объединяют те виды лишайников, которые распространены в сильно окультуренных районах (средних и больших городах).

Деулина Юлия Андреевна

• Для того, чтобы установить местную принадлежность вида к классу полеотолерантности, все его местонахождения распределяются по типам местообитаний.

Классы полеотолерантности (аi) и типы местообитаний эпифитных лишайников Эстонии (примеры)

Классы полеотолерантности

Типы местообитаний по степени влияния антропогенных факторов и встречаемость в них видов

I

II

Виды

Естественные местообитания (ландшафты) без ощутимого антропогенного влияния

Lecanactis abietina, Lobaria scrobiculata. Menegazzia terebrata, Mycoblastus sanguinaius, виды родов Pannaria, Parmeliella самые чувствительные виды рода Usnea

Естественные (часто) и антропогенно слабоизмененные местообитания (редко).

III

Bryoria chalybeiformis, Evernia divaricata, Cyalecta ulmi, Lecanora coilocarpa, Ochrolechia androgyna, Parmeliopsis aleurites , Ramalina calicaris

Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно (редко) измененные местообитания.

IV

Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно (редко) измененные местообитания

Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opegrapha diaphora, Parmeliopsis ambigua, Pertusaria coccodes, Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendula

Bryoria implexa, Cetraria pinastri, Graphis scripta, Lecanora leptyrodes, Lobaria pulmonaria, Opegrapha diaphora, Parmeliopsis ambigua, Pertusaria coccodes, Pseudevernia furfuraceae, Usnea filipendula

Деулина Юлия Андреевна

Классы полеотолерантности

Типы местообитаний по степени влияния антропогенных факторов и встречаемость в них видов

V

Виды

Естественные, антропогенно слабо- и умеренно измененные местообитания (с равной встречаемостью)

VI

Естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно (часто) измененные местообитания

Caloplaca pyracea, Lecania cyrtella, Lecanora chlarotera, L. rugosa, L.subfuscata, L.subrugosa Lecidea glomerulosaPalmelia exasperata, P. Olivacea, Physcia aipolia, Ramalina farinacea

VII

Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно измененные местообита- ния

Arthonia radiata,Caloplaca aurantiaca,Evernia prunastri, Hipogymnia physodes, Lecanora allophana,L.carpinea, L. chlarona,L.pallida, L.symmictera,Parmelia acetabulum, P.subargentifera, P.exaperatula, Pertusaria discoidea, Hypocenomyce scalaris Ramalina fraxinea,Rimodina exigua, Usnea hitra

VIII

Умеренно и сильно антропогенно измененные местообитания (с равной встречаемостью)

Caloplaca vitellina, Candelariella vitellina,C.xanthostigma, Lecanora varia, Palmelia conspurcata, P. sulcata P. verruculifera, Pertusaria amara, Phaeohyscia nigricans,Phlyctis agelaea,Physcia ascendens, Ph. stellaris, Ph. tenella, Physconia pulverulacea, Xanthoria polycapra

Caloplaca cerina, Candelaria concolor., Phlyctis argena, Physconia grisea, Ph.enteroxantha, Ramalina pollinaria, Xanthoria candelaria

Деулина Юлия Андреевна

• Когда все данные об определенном виде распределены по типам местообитаний, вырисовывается кривая локального «поведения» вида на обобщенной трансекте от чистых до загрязненных местообитаний. Классом полеотолерантности данного вида считается тот класс, где вид наиболее часто встречается и имеет наивысшее покрытие и жизнеспособность.

Иногда устойчивость лишайников к загрязнению обусловлена внешними условиями. Оказывается, что хорошо смачиваемое слоевище страдает от загрязнения больше, чем плохо смачиваемое. Но иногда объяснение причины устойчивости лишайника к загрязнению нужно искать внутри самого лишайника. Важную роль играет плотность коркового слоя, проницаемость клеток, присутствие некоторых лишайниковых веществ, нейтрализующих кислотные выпадения. На основе индивидуальных особенностей лишайников были сделаны шкалы, которые позволяют установить уровень загрязнения конкретного района по наличию или отсутствию в нем определенных видов лишайников.

Деулина Юлия Андреевна

Индексы полеотолерантности лихеносинузий

Деулина Юлия Андреевна

• В конце 60-х годов в Эстонии и Канаде были разработаны методы лихеноиндикационного картирования загрязненности атмосферного воздуха на основе изучения лишайниковых группировок (синузий) и вычисления индексов полеотолерантности, отражающих влияние загрязнения на лишайники. Индекс полеотолерантности (ИП) вычисляется по формуле:

• где n - количество видов на описанной пробной площадке, Аi - класс полеотолерантно- сти i-того вида (от 1 до 10, см. правый столбец таблицы), Ci - проективное покрытие i- того вида в баллах, Cn - сумма значений покрытия всех видов (в баллах)
• Индекс полеотолерантности вычисляется на деревьях для четырех небольших площадок (40 Х 40) в двух экспозициях (в направлении источника загрязнения и на противоположной стороне ствола) на двух высотах (у основания ствола и на высоте 1,4-1,6 м).
• Для описания лишайников отбираются деревья диаметром ствола 0,5 -1 м.
• Следует избегать придорожные деревья, так как лишайники на этих деревьях подвергаются дополнительному воздействию антропогенных факторов, по сравнению с деревьями, растущими далеко от дорог.
• Оценка покрытия дается по 10-ти бальной шкале.

Деулина Юлия Андреевна

Шкала покрытия вида (ов)

Балл

1

Оценка покрытия, %

2

1-3

3

3-5

4

5-10

5

10-20

6

20-30

7

30-40

8

40-50

9

50-60

10

60-80

80-100

• Значения ИП колеблются между 0 и 10. Чем больше значение ИП, тем более загрязнен воздух в соответствующем местообитании. В зависимости от точности работы на индикационных картах можно выделить различное число изотоксичных зон.

Деулина Юлия Андреевна

Значения ИП, скоррелированные со средним годовым содержанием SO2 в воздухе, представлены в таблице .

Деулина Юлия Андреевна

Лихеноиндикационные исследования должны включать следующие основные этапы:

• изучение всей флоры лишайников территории и ее ближайших окрестностей;на основе повторных инвентаризаций флоры устанавливаются изменения состояния атмосферы;
• составление лихеноиндикационной карты на основе анализа эпифитных лихеносинузий и вычисления индексов полеотолерантности;
• заложение постоянных площадок для слежения за изменением различных биологических, физиологических и биохимических параметров у тест-видов (скорость роста, интенсивность роста, интенсивность газообмена, состояние фотосинтезирующего аппарата и др.) площадки закладываются в различных по состоянию загрязнения атмосферы зонах;
• опыты по трансплантации; для трансплантации эпифидных лишайников используются диски коры деревьев диаметром 4 - 6 см; наблюдения проводятся за анатомо-морфологическими, физиолого-биохимическими и биологическими признаками, изменяющимися под влиянием загрязняющих веществ

Деулина Юлия Андреевна

• Лихеноиндикация - один из важнейших и полезнейших методов экологического мониторинга. Однако этот метод не всегда применим. Дело в том, что лишайники, как и любые живые организмы, откликаются на всякое изменение окружающей среды. Поэтому в природе часто нельзя установить конкретную причину тех или иных повреждений лишайников. Простое воздействие температуры либо влажности может перекрывать влияние загрязнения, особенно если концентрация загрязняющих веществ невелика.

Деулина Юлия Андреевна

Информационные ресурсы

• Лихеноиндикация
• Лихеоноиндикация загрязнения окружающей среды
• Биоиндикация
• Лишайник

Деулина Юлия Андреевна

Спасибо за внимание!

Деулина Юлия Андреевна