Файл: Реферат дисциплина Экология (наименование) Тема.docx

Таблица 1. Шкалирование уровня загрязнения атмосферы в зависимости от изменения морфологии хвои сосны обыкновенной и состояния организма человека при этом[4]

Уровни загрязнения атмосферы	Морфологические признаки (по Е.Н. Андреевой) хвои сосны	Состояние организма человека по мнению специалистов ВОЗ
I Допустимый или не загрязненный	I Хвоинки без видимых визуально пятен и некоторых точек, видны только под микроскопом площадь повреждения их не превышает 5-15%	I Относительно безопасное состояние
II Слабое или низкое загрязнение	IIНа хвоинках немногочисленные пятна хлороза или некроза, площадь повреждения их от 15-25%	II Функциональные изменения, не превосходящие норму
III Повышенное загрязнение	III На хвоинках большое количество желтых или черных пятен хлороза или некроза, в том числе на всю ширину хвоинки, площадь повреждения их от 25-40%	III Функциональные изменения, превосходящие норму
IV Сильное загрязнение	IV Крупные хлорозные или некрозные пятна. Некрозы кончиков хвои (8-10мм) имеют ярко окрашенные тона от серо-зеленого до коричневого и красно-бурого, площадь повреждения хвоинки от 40-60%	IV Повышение заболеваемости и смертности

2. ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

2.1 Основные положения

К наиболее показательным группам, реагирующим на атмосферное загрязнение, относят также лишайники. Это чрезвычайно интересная группа организмов, сочетающих в себе достаточно противоречивые свойства. Сложнейшее взаимоотношение гриба и водоросли (симбиоз) привели к формированию особой группы организмов. Устойчивые ко многим видам воздействий (поедание животными, вытаптывание и пр.) лишайники в большинстве своём чрезвычайно чувствительны к различным антропогенным воздействиям.

Лишайники являются симбиотическими организмами. Многими исследователями показана их пригодность для целей биоиндикации. Они обладают весьма специфическими свойствами, так как реагируют на изменение состава атмосферы, обладают отличной от других организмов биохимией, широко распространены по разным типам субстратов, начиная со скал и кончая корой и листьями деревьев, удобны для экспозиции в загрязненных районах.

---

Выделяют четыре основные экологические группы лишайников: эпифитные —растущие на коре деревьев и кустарников;эпиксильные — растущие на обнаженной древесине; эпигейные— на почве; эпилитные— на камнях. Из них наиболее чувствительны к загрязнению воздуха эпифитные виды. С помощью лишайников можно получать вполне достоверные данные об уровне загрязнения воздуха. При этом можно выделить группу химических соединений и элементов, к действию которых лишайники обладают сверхповышенной чувствительностью: оксиды серы и азота, фторо- и хлороводород, а также тяжелые металлы. Многие лишайники погибают при невысоких уровнях загрязнения атмосферы эти ми веществами.

Устойчивость к загрязнениям в ряду «кустистые– листоватые – накипные» повышается. К самым чувствительным относятся различные виды усней, цетрарий, лобарий, пельтигер, калоплак. К среднечувствительным видам относятся пармелии, кладонии, гипогимнии. Устойчивыми видами являются фисции, ксантории, леканоры [5].

Повышенная чувствительность лишайников к загрязнению природной среды по сравнению с другими растениями объясняется рядом причин. Во-первых, у лишайников отсутствует непроницаемая кутикула (оболочка), вследствие чего обмен газов происходит свободно через всю поверхность.

Во-вторых, большинство токсичных газов абсорбируется в дождевой воде, а лишайники впитывают дождевую воду всей поверхностью в отличие, например, от цветковых растений, которые поглощают воду в основном из почвы.

В-третьих, в отличие от тех же цветковых растений некоторые лишайники активны и в зимнее время при отрицательных температурах. В-четвертых, лишайники не способны избавляться от пораженных ядовитыми для них веществами частей своего тела каждый год, как это происходит у покрытосеменных в виде сброса листьев и плодов. Перечисленные причины высокой чувствительности лишайников к загрязняющим веществам позволяют понять, почему данные представители растительного мира редко встречаются или вообще отсутствуют в пределах городской черты.

Считается, что наибольшее влияние на жизнедеятельность лишайников оказывают диоксид серы, диоксид азота, фториды, озон, тяжелые металлы; причем SO₂является доминирующим фактором. Именно SO₂определяет распространенность многих эпифитных лишайников. Установлено, что диоксид серы в концентрации 0,08-0,1 мг/м³вызывает нарушение процесса фотосинтеза

---

, появление бурых пятен в хлоропластах лишайниковых водорослей, деградацию хлорофилла, угнетение роста слоевищ. При низких значениях рН атмосферной влаги (3,2-3,4) хлорофилл необратимо окисляется, а при рН равном 2-3 он превращается в феофитин и расщепляется далее. Повышение влажности приводит к усилению растворения SO₂и подкислению среды. По этой причине лишайники очень неустойчивы к фитотоксиканту при высокой влажности, но могут успешно выживать при достаточно большой концентрации SO₂, если таллом сухой. Также известно, что молодые талломы более чувствительны, чем старые.

Процедура определения качества воздуха с помощью лишайников носит название лихеноиндикации.

Лихеноиндикация как метод определения степени загрязнения воздуха заняла в последнее время среди других методов оценки состояния окружающей среды определенное и достойное место. По сравнению с аэрохимическими методами лихеноиндикация имеет ряд положительных моментов: 1) это быстрый и дешевый метод картирования химических нагрузок на больших территориях; 2) метод позволяет фиксировать состояние воздушной среды за длительные сроки. Вместе с тем этот метод можно применять только в тех городах и лесных экосистемах, где есть лишайники. При отсутствии лишайников (лишайниковая пустыня) этот метод теряет смысл. В настоящее время изучена чувствительность различных видов лишайников к ряду загрязнителей, определена их полетолерантность.

2.2 Методы лихеноиндикационных исследований

Существует много методов лихеноиндикационных исследований:

– сравнение между одинаковыми видами лишайников на одинаковом субстрате с одинаковой ориентацией к солнцу;

– составление таблиц «скорость отмирания при определенных концентрациях загрязняющего вещества» и замеры фотографированием скорости отмирания талломов с последующим определением табличных концентраций токсиканта;

– составление карт частоты встречаемости лишайников и степени покрытия ими стволов и сопоставление их с картами, составленными на основании инструментальных замеров веществ в воздухе;

– расчет индекса чистоты атмосферы Деслувера-Лебланка;

– расчет индекса полеотолерантности Трасса;

– зонирование городских и пригородных территорий по видовому разнообразию встречаемых там лишайников (трехзонное, четырехзонное, семизонное и десятизонное деление).

Хорошим индикатором загрязнения атмосферного воздуха является снижение проективного покрытия или полное исчезновение эпифитных лишайников. По показателям разнообразия и обилия лишайниковэпифитов (растущих на деревьях и других поднятых над поверхностью земли субстратах) разработаны специальные пятибалльные шкалы оценки качества среды, на основе которых выделяют пять зон: от 1 – загрязнения нет – до 5 – очень сильное загрязнение («лишайниковая пустыня»).

---

Исследования в северной тайге на Кольском полуострове показали, что эпифитные кустистые лишайники (Usnea, Alectoria, Bryopogon) выдерживают многолетние предельные допустимые концентрации SO₂ до 3 мкг/м³ , HF – 1мкг/м³ и пыль – 0,01 мг/м³; эпифитные листоватые лишайники родов Hypogymnia, Parmelia, Parmeliopsis и мох Sphagnum выдерживают SO₂ – 3 – 7 мкг/м³ , HF – 1 – 3 мкг/м³ и пыль 0,01 – 0,2 мг/м³.

С помощью химического анализа серы в слоевище лишайника Hypogymniaphysodes было обнаружено, что в первично чистом районе Белоруссии при фоне SO₂ 1,9 – 3,3 мкг/м³в лишайнике содержится 5 мкг SO₄ в 1 г, слабозагрязненном районе – 10 мкг SO₄^2- в 1 г и в сильнозагрязненном районе, где заметна дигрессия хвойных насаждений, – 60 мкг/м³. Следовательно, с помощью химического анализа слоевища лишайника Hypogymniaphysodes можно определять среднемноголетнюю концентрацию SO₂ в воздухе.

Исследователями (Х.Трасс, Андерсон, Трешоу) разработан индекс атмосферной чистоты (ИАЧ). Он вычисляется по формуле:

ИАЧ = ∑(Qf)^/10,

где Q – экологический индекс определенного вида (или индекс токсифобности);

f – комбинированный показатель покрытия – встречаемость.

Показатель ИАЧ имеет широкую амплитуду от нуля (отсутствие лишайников) до 50 – 60 и более. Чем чище воздух, тем больше показатель ИАЧ.

С помощью ИАЧ были картированы зоны загрязнения воздуха во многих крупных городах Западной и Центральной Европы.

Таким образом, метод лихеноиндикации достаточно прост и удобен для индикации атмосферного загрязнения и картирования многолетних химических нагрузок на лесные экосистемы.

3. ЖИВОТНЫЕ КАК БИОИНДИКАТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Животные очень редко используются в биоиндикации загрязнения атмосферного воздуха. Но не смотря на это имеют ряд положительных качеств для оценки качества атмосферного воздуха.
3.1 Применение беспозвоночных животных в качестве биоиндикаторов загрязнения атмосферного воздуха
Одним из важных объектов, которые можно использовать при мониторинге состояния среды, являются насекомые. Эта самая многочисленная и разнообразная группа животных играет значительную роль в большинстве наземных экосистем. Подавляющее число насекомых фитофагов служит следующим за продуцентами звеном в трофических цепях –консументами первого порядка, и тем самым выполняет важную роль переносчика веществ и энергии в экосистемах. Высокая специфичность некоторых реакций и наличие достоверной корреляции между уровнем воздействия и степенью проявления ответной реакции отдельных видов насекомых позволяют использовать их в качестве индикаторов состояния окружающей среды [6].

---

Биоиндикация с помощью насекомых может осуществляться на различных уровнях организации живого вещества. В настоящее время реакции насекомых изучены в основном на организменном, популяционно-видовом, в меньшей степени – на биоценотическом уровнях.

Существуют определенные критерии выбора животных-индикаторов. Непосредственно к беспозвоночным, и в частности к насекомым, применимы такие критерии, как чувствительность к определенным дозам воздействия, массовость, широкий ареал, относительно низкая подвижность и достаточно большая продолжительность жизни, достаточная разработанность методов их сбора.

Желательными качествами являются относительно крупные размеры особей, эврибионтность вида в такой степени, чтобы естественная изменчивость среды не оказывала существенного влияния на результаты индикации; большая индикационная пластичность, т.е. пригодность для индикации широкого диапазона воздействий и вместе с тем высокая точность; однородность видов в таксономическом плане с изученной популяционной структурой; легкость диагностики вида и наличие общепринятых методов сбора и учета его численности. Немаловажным критерием является изученность биологических особенностей вида, его морфологии и трофических связей. При выборе индикаторов, накапливающих загрязняющие вещества (тест-объектов), важным является получение необходимой массы объекта, достаточной для проведения химического анализа.

Разнообразие и структура популяций животных могут индицировать различные виды загрязнения от промышленных газодымовых выбросов. Биоиндикаторами могут служить клещи-орибатиды, обитатели лишайников; ряд бабочек; листоеды; тли; клопы-подкорники; моли-пестрянки; листовёртки; златки; короеды.

Хорошо реагируют на изменение условий среды обитания стафилиниды, жужелицы и муравьи. Для жужелиц отмечены различные реакции на уровень загрязнения среды. Выявлена достоверная положительная корреляция между плотностью особей отдельных родов жужелиц и индексом загрязнения атмосферного воздуха. Как и жужелицы, стафилиниды очень чутко определяют изменения экосистем. Установлена достоверная отрицательная коррелятивная связь между индексом загрязнения атмосферного воздуха и плотностью жуков из семейства стафилинид.

---