ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.09.2020
Просмотров: 7639
Скачиваний: 75
295
13.2.2.2.4. Экологическое тестирование загрязнения воды с помощью
высших водных растений
Рясковые (
Lemnaceae
) – самые мелкие цветковые растения, которые
при благоприятных условиях размножаются круглогодично (преимуще-
ственно вегетативно). Интенсивность фототаксиса хлоропластов в листецах
ряски, оцениваемая по изменению количества хлоропластов в эпистрофном
положении, можно рассматривать как чувствительный показатель, свиде-
тельствующий о степени загрязнения элементов ландшафта. Явление отри-
цательного фототаксиса и послужило основой метода фитотестирования.
Ряска малая (
Lemna minor
L.) и ряска трехдольная (
Lemna trisulca
L.), чув-
ствительны к загрязнению воды, при содержании в ней до 10 мкг/мл ионов
Ba, Cu, Mg, Fe, Co. На каждый загрязнитель у видов рясок проявляется спе-
цифическая реакция. На медь (0,1–0,25 мг/мл) – листецы реагируют полным
рассоединением их групп и изменением окраски с зеленой на голубую; ре-
акция проявляется через 4 ч. после воздействия. На цинк (0,025 мг/мл) реак-
ция заключается в изменении окраски листеца до бесцветной (зелеными
остаются только точки роста); барий (0,1–0,25 мг/мл) вызывает полное рас-
соединение листецов, отпадание корней и изменение окраски с зеленой на
молочно-белую; кобальт (0,25–0,0025 мг/мл) – полную приостановку роста и
потерю окраски.
13.2.2.2.5. Фитотесты на проростках
Корневые системы растений очень отзывчивы на воздействия среды,
поэтому учет загрязнения проводится в основном по ростовым реакциям
корня. Для биотеста можно применять молодые растения огурца, кукурузы,
горчицы и др.
Заложение биотеста
. Откалиброванные по размеру и выполненности
сортовые семена раскладывают по 10–15 штук в чашки Петри на стекло,
обернутое фильтровальной бумагой. В каждую чашку Петри вводят по 15–
20 мл испытуемой жидкости (образцы водных сред из городского водопрово-
да, ближайших водоемов, вода из отстойников очистительной станции), а в
контрольный вариант – дистиллированную воду.
При оценке загрязнения твердого субстрата (почвы, твердых осадков
и т.д.) навеску субстрата (3–5 г) помещают на дно чашки Петри, равномерно
распределяют по дну, закрывают субстрат бумажным фильтром и заливают
20–30 мл дистиллированной воды на сутки. На следующий день на поверх-
ность фильтровальной бумаги раскладывают семена. Чашки Петри помеща-
ют в термостат при температуре 26°С на четверо суток.
Измерения
. Учитывают длину главного корня и длину зоны боковых
корней у 10 однородных проростков. Измерения проводят с помощью линей-
ки или полоски миллиметровой бумаги. Данные вносят в таблицы 13.14 и
296
13.15. Санитарно-токсикологически значимое воздействие принимают при
степени ингибирования более 30%.
Таблица 13.14.
Учет длины главного корня и зоны боковых корней у проростков
Вариант
опыта
Длина главного корня, см
Длина зоны боковых корней, см
Повторности
Повторности
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Σ
х
ср
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Σ
х
ср
Контроль
Вода из водо-
провода
Вода из реки
Примечание: Σ – сумма,
х
ср
–
средняя величина.
Таблица 13.15.
Влияние водных сред на рост главного корня проростков огурца
Вариант опыта
Средняя длина
главного корня
Средняя длина зоны бо-
ковых корней
см
%
см
%
Контроль (дистиллированная вода)
100
100
Вода из водопровода
Вода из реки
13.2.2.3. Биоиндикация воздушной среды
13.2.2.3.1. Индикация чистоты воздуха с помощью эпифитных мхов
Вдоль линии, перпендикулярной автомагистрали, закладывают пробные
площадки размером 100×100 м возле дороги, на 100, 200, 500, 1000 м от дороги.
Оценку степени загрязненности воздуха можно проводить в городе. В этом слу-
чае учет количества эпифитных мхов осуществляют на деревьях по обеим сторо-
нам улицы, вдоль аллеи, парка и т.д. На пробной площадке выбирают 10 отдель-
но стоящих старых, но здоровых, растущих вертикально деревьев. Вдоль улицы
(аллеи) обследованию подвергают каждое второе (третье) дерево. На каждом де-
реве проводят описание мхов от основания до высоты 1,5 м с указанием числа
видов, проективного покрытия и жизненности. Для оценки жизненности мхов
используют 3-х балльную шкалу: 1 балл – жизненность хорошая (полная) – мох
хорошо развивается, имеет достаточную на ощупь увлажненность, хорошо раз-
витые спорогоны (органы, в которых развиваются споры); 2 балла – жизненность
удовлетворительная (угнетение) – растение угнетено, что выражается в меньших
размерах взрослых особей; 3 балла – жизненность неудовлетворительная (силь-
ное угнетение) – мох угнетен так сильно, что наблюдается сильное отклонение
во внешнем облике взрослых особей. Для подсчета проективного покрытия ис-
пользуют квадрат-сетку размером 20×20 см. На каждом дереве проводят мини-
мум 4 учета с помощью сетки: 2 – у основания ствола (с разных его сторон) и 2 –
на высоте 1,4–1,6 м. Сначала подсчитывают количество малых квадратов, полно-
стью покрывающих заросшие мхами участки (А). Затем проводят учет малых
297
квадратов, частично занятых мхами (В). Процент заселения ствола мхами опре-
деляют по формуле: S = (A+0,5B)/4.
Полученные данные оформляют в виде таблицы 13.16.
Таблица 13.16.
Экологическое состояние и распределение мхов на разных видах деревьев
№
Вид дерева
Число видов эпифит-
ных мхов
Жизненность мхов
(баллы)
Площадь покрытия
мхами (%)
1
2
Береза
Тополь черный
На план местности наносят зоны загрязнения воздуха. Степень загрязне-
ния воздуха в районе пробных площадок оценивают по 5-балльной шкале (табл.
13.17).
Таблица 13.17.
Влияние загрязнения воздуха на распространение эпифитных мхов
Зона загрязнения
воздуха
Встречаемость эпифитных мхов
Оценка загрязнения
воздуха
1
Мхи на стволах деревьев отсутствуют
Очень сильное
загрязнение
2
Эпифитные мхи отсутствуют. На северной стороне де-
ревьев встречается зеленоватый налет водорослей
Сильное загрязнение
3
У основания деревьев присутствует незначительное ко-
личество особей мхов одного вида
Среднее загрязнение
4
Появление мхов на стволах деревьев по всей обследуе-
мой высоте. Количество видов – не более 2-х
Небольшое
загрязнение
5
Высокое видовое разнообразие эпифитных мхов по всей
обследуемой высоте деревьев
Воздух чистый
13.2.2.3.2. Методы лихеноиндикации
Лишайники являются
интегральным индикатором
состояния среды и
косвенно отражают влияние комплекса абиотических факторов среды на биоту.
Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью об-
ладают эпифитные лишайники
(или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на ко-
ре деревьев.
Трансплантационные методы
заключаются в том, что лишайники из
незагрязненных районов трансплантируются (пересаживаются) в изучаемый
район или же диски коры деревьев, покрытых лишайниками, срезаются и пере-
мещаются на столбы или другие сооружения, расположенные в загрязненных
районах. Их реакция исследуется путем периодического фотографирования.
Одним из первых симптомов поражения лишайников является уменьше-
ние толщины таллома, а также хлороз из-за разрушения хлоропластов. Репро-
дуктивные структуры лишайников изменяются или прекращают развитие. По
скорости отмирания лишайников можно судить о степени загрязнения.
Для трансплантации используют эпифитные виды, растущие на засохших
ветвях деревьев. При этом ветка из чистого района переносится в исследуемый
район и помещается, сохраняя пространственную ориентацию, в условия, мак-
симально близкие по увлажнению и освещенности.
298
Методика повторного цикла.
Когда колония некоторых видов лишай-
ников достигает определенного размера, центральный участок начинает раз-
рушаться, и молодые колонии начинают заселять этот центр. Такая форма
сукцессии известна под названием повторного цикла. Наличие такого вида
сукцессии в незагрязненных районах указывает на относительно большую
чувствительность молодых колоний. Наличие повторного цикла в недавно
очищенных загрязненных районах является свидетельством эффективности
мер по контролю окружающей среды. Для метода повторного цикла необхо-
димо выбрать удобный тест-объект. Среди эпифитных лишайников таким
объектом является вид
Parmelia centrifuga
. Методы повторного цикла удобны
при биологической индикации.
Наблюдения за изменениями относительной численности лишайни-
ков
. С этой целью проводят измерения проективного покрытия лишайников на
пробных площадях. Затем через определенный промежуток времени проводят
повторные измерения проективного покрытия. По изменению как общего про-
ективного покрытия, так и отдельных видов судят об увеличении или уменьше-
нии загрязнения.
Правила организации мониторинга методами лихеноиндикации:
1) пробные площади должны закладываться в однородных по составу и воз-
расту фитоценозах с близкими биотическими и абиотическими условиями среды;
2) модельные деревья (учетные площадки) на пробных площадях должны
быть по возможности постоянными, а не случайными, одновозрастными, без ви-
димых повреждений, принадлежать к одной из основных лесообразующих пород;
3) при использовании переменных пробных площадей и модельных дере-
вьев их количество должно быть достаточно велико (обычно несколько десятков
пробных площадей, равномерно покрывающих исследуемую территорию и по
несколько десятков модельных деревьев на каждой пробной площади) – для по-
лучения большого объема статистически достоверной информации.
Независимо от того, постоянные или переменные площади закладывают-
ся, следует: избегать придорожных деревьев, загущенных лесонасаждений с
очень низкой освещенностью и остерегаться пастбищ и лугов, которые обраба-
тывались пестицидами или интенсивно удобрялись.
Модельные деревья в пределах пробных площадей выбирают произволь-
но, по случайному принципу, независимо от того, растут на них лишайники
обильно или их нет.
Техника заложения пробных площадей и учетных площадок.
На практике, в лесу, где планируется проводить измерения, маркируется
центр пробной площади, – например, в землю вбивается кол. Далее вокруг цен-
тра площади выбираются ближайшие 10–20 деревьев (не менее 7, в соответ-
ствии со стандартом) одной породы и примерно одного возраста.
В случае одноразового обследования деревья никак не маркируются, а в
случае планирования многолетних наблюдений – помечаются долговременны-
ми маркерами (алюминиевые, латунные пластинки с выбитыми (процарапан-
ными) номерками, которые прибиваются к стволам деревьев маленькими гвоз-
диками). Их наличие на стволе никак на численность лишайников и общее
жизненное состояние дерева не влияет. Маркеры следует размещать на стороне,
обращенной к центру пробной площади, чтобы все помеченные деревья были
хорошо видны из одной точки.
299
Методики измерения относительной численности лишайников
.
Все измерения численности лишайников производят на постоянных вы-
сотах – 100 или 150 см от комля дерева, или на четырех высотах: 60, 90, 120,
150 см.
Методики измерения проективного покрытия
.
Одним из наиболее распространенных способов оценки относительной
численности лишайников на стволах деревьев является определение показате-
лей проективного покрытия, т.е. процентного соотношения площадей, покры-
тых лишайниками, и площадей, свободных от лишайников.
Основных технических способов подсчета проективного покрытия ли-
шайников два: 1) с помощью «сеточек-квадратов» (стандартная методика), 2) с
помощью прозрачной пленки (палетки).
В простейшем виде "сеточка" представляет собой металлическую или де-
ревянную рамку размером 10×10 см, внутри которой через каждый сантиметр
натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки или леска. Рамку
накладывают на ствол дерева и фиксируют (кнопками, булавками).
Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле:
R = (100a+50b)/C,
Подсчет лишайников производят следующим образом. Сначала считают
число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше поло-
вины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%.
Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее
половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, равное
50%. Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле:
R = (100a+50b)/C,
где С – общее число квадратов сеточки.
Измерения на одном стволе производят с четырех сторон света.
Чтобы не снижалась точность измерений, в случае использования рамки
со стороной в 10 см, диаметр стволов должен быть не меньше 14 см, при ис-
пользовании рамки в 20 см – не меньше 28 см.
Разновидностью методики сеточек-квадратов является измерение проектив-
ного покрытия с помощью прозрачной пленки. Оптимальным является использо-
вание пленки в форме ленты шириной 10 см и длиной, достаточной для оборачи-
вания ею всего ствола (т.е. заготавливаются такие ленты длиной 1 м и более). При
работе с лентой учет производится по всей длине окружности. Такая методика бо-
лее трудоемка, но гораздо более точна. Пересчет проективного покрытия произ-
водится по той же формуле, что и при расчете с помощью рамки.
Недостатком использования сеточек и палеток является сложность оцен-
ки численности каждого из видов лишайников в отдельности. Этого недостатка
лишена методика «
линейных пересечений
», более точная, но менее наглядная и
требующая немного более сложных расчетов. Она заключается в наложении
гибкой ленты
с миллиметровыми делениями на поверхность ствола и фиксации
всех ее пересечений со слоевищами лишайников. В качестве ленты можно ис-
пользовать простой «портняжный метр» с миллиметровыми делениями.
После выбора модельного дерева сборщик на заданной высоте от комля
накладывает мерную ленту и определяет длину окружности ствола. Ее при
дальнейших измерениях принимают за 100 %. После этого начинают измере-
ния, фиксируя начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишай-