Методы лихеноиндикации

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………2

Часть I. Общая характеристика лишайников………………………………….5

Часть II. Методы лихеноиндикации…………………………………………..14

Заключение……………………………………………………………………..24

Список  используемой литературы……………………………………………26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы ни присутствовали, в той или иной концентрации, загрязняющие вещества (поллютанты).

           Среди веществ, загрязняющих воздух, наибольшее значение имеет сернистый газ, галогены и их соединения, оксид углерода, сероводород, аммиак, этилен. А также копоть, пепел, твердые частицы пыли (цемента, извести, кремния, каменного угля, металлов и их соединений).

          Благодаря уникальным свойствам  лишайников, которые оказывают ученым неоценимую услугу как индикаторы загрязнения среды  их стали использовать для общей оценки степени загрязненности атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии - лихеноиндикация. Еще в 1866 году известный лихенолог В. Нюландер заметил, что в Люксембургском саду Парижа вследствие появления дыма и газов исчезают некоторые виды лишайников. Этим наблюдениям не придавали большого значения, пока развитие промышленности не стало катастрофически сказываться на состоянии лишайников в индустриальных районах. В 1926 году шведский ученый Р. Сернандер опубликовал данные своих лихенологических исследований в Стокгольме. По наличию лишайников он разделил город на три зоны. Центр города с железнодорожными станциями, фабриками и заводами получил название "лишайниковая пустыня" из-за абсолютного отсутствия этих организмов. Вокруг бесплодной зоны лишайниковая флора была бедной, на стволах деревьев и камнях встречались лишь единичные экземпляры. Эта часть города получила название "зона борьбы". Еще дальше, на окраинах, располагалась "нормальная зона" с обычным "набором" лишайников. Лихенологи Н.С. Голубкова и Н.В. Малышева проследили изменение лишайниковой флоры города Казани почти за 100 лет - с 1883 по 1976 год. Сравнив данные за 1976 год с данными за 1913 год, они обнаружили, что по мере развития городского транспорта, промышленности и других видов антропогенного воздействия исчезло 49 видов лишайников. Многочисленные наблюдения в районах промышленных объектов в разных странах показали прямую зависимость между загрязнением атмосферы и уменьшением количества определенных видов лишайников. Были составлены специальные шкалы, отражающие эту зависимость. Пользуясь одной из таких шкал, 15000 английских школьников всего за один 1971 год исследовали распространение лишайников на всей территории Великобритании и сделали карту загрязненности атмосферы.

       Как и большинство биологических методов оценки состояния окружающей среды, метод лихеноиндикации не позволяет различить конкретные вредные вещества, загрязняющие атмосферный воздух, но зато позволяет выделить территории, подверженные воздействию загрязненного воздуха. Для этого иногда бывает достаточно даже неполного описания разнообразия и обилия лишайников на единице площади в данном массиве (Трасс Х. Х., 1984).

       Общие изменения структуры лишайниковых сообществ под воздействием загрязнения проявляются в уменьшении числа видов и обилия чувствительных видов, смене субстратов и увеличении обилия устойчивых к загрязнению видов, изменение спектра жизненных форм (уменьшение доли кустистых и, в меньшей степени, листоватых лишайников). В основе этих изменений лежит дифференциальная чувствительность различных видов к воздействию поллютантов.

Чувствительность  лишайников к загрязнению обусловлена  несколькими причинами ( Малышева Н.В,1978 ):

- лишайники представляют собой симбиоз гриба и водорослей и любое, даже не значительное, влияние может изменять баланс взаимодействия между симбионтами, что сказывается на их жизнеспособности;

- лишайники поглощают аэрозоли и газы всей поверхностью талломов, а также периодически подвергаются дегидратации талломов (обезвоживанию), что приводит к росту концентрации загрязняющих веществ в талломах до высоких уровней;

- водоросль требуксия (Trebuxia), входящая в состав 80% видов лишайников, обладает высокой чувствительностью к повышенным концентрациям сернистого газа в атмосфере;

- четкая зависимость лишайников от величины кислотности субстрата (рН среды), поллютанты могут изменять значения рН в ту или иную строну, и эти значения могут выходить за пределы выносливости одних видов и поселению на данном субстрате других.

      Установлено, что наиболее удобными для изучения являются эпифитные лишайники (обитающие на стволах и ветвях деревьев). Это связано с тем, что стволы деревьев подвергаются более сильной циркуляции воздуха в течении всего года, чем напочвенная растительность. К тому же все необходимые вещества эпифиты получают только из атмосферы, а субстрат служит им только местом для прикрепления. Эпифиты удобны для изучения еще и потому, что существуют в более-менее однородных условиях местообитания, тогда как напочвенные и эпилитные лишайники могут обитать на целой мозаике из различных микроусловий и их распространение может в большей степени зависеть от случайных факторов, а не от загрязнения (Инсарова И.Д.,1989).

     Также установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые и последними накипные (корковые) формы лишайников. Однако необходимо сказать, что не всегда эта зависимость подтверждается, имеются исключения (Михайлова И.Н.,1995).

       Из всего выше сказанного можно  сказать, что актуальность темы  заключается в том, что изучение реакции эпифитных лишайников на различного типа загрязнение позволяет разработать надежные биологические методы мониторинга окружающей среды и способствует выявлению тенденции изменения состояния окружающей среды.

       Целью работы является рассмотрение методов использования лишайников для индикации различного типа загрязнения (кислого и щелочного) атмосферного воздуха. Для достижения поставленной цели необходимо было решать следующие задачи:

- изучить  общую характеристику лишайников;

- проанализировать  различную литературу и выделить  основные методы (широко используемые) лихеноиндикации. 

Часть I. Общая характеристика лишайников.

“Лишайники  есть повсюду —  от морского побережья  до горных вершин, где  только вечные снега  мешают их продвижению, но из-за медленного роста и долгой жизни на них, в  отличие от высших растений, серьезно влияют химические или другие загрязняющие атмосферу вещества, их убивает дым больших городов. Только несколько видов и при том в обедненной форме может выжить внутри или около больших населенных пунктов или промышленных центров”.

Анни  Лорен Смит

       Согласно современным преставлениям лишайники (Lihens) являются симбиотическим сообществом автотрофного фикобионта (водоросли, цианобактерии) и гетеротрофного микобионта (гриба), в основе которого лежит явление паразитизма (Жизнь растений, 1977).

       Систематически лишайники относятся к царству грибов, представляя группу так называемых лихенизированных грибов, т.е. грибов, ассоциированных с водорослями. Их таксоны (классы, подклассы, порядки и семейства) рассматриваются в общей системе грибов.

       Двойственную природу лишайников открыл Симон Швенденер в 1867 г. Это было одно из наиболее удивительных открытий того времени.

         Однако, лишайники были известны задолго до открытия их природы. Еще в IV - III вв. до н. э. “отец ботаники” великий Теофраст описал 2 вида лишайника: уснею (Usnea) и роччеллу (Roccella). Сейчас известно более 20000 видов лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых, ранее неописанных видов.

        Лихенология (от лат. lichen – лишайник) – это наука о лишайниках, занимающаяся вопросами происхождения, филогении, строения, систематики, биохимии, физиологии, распространения и экологии лишайников ( Голубкова Н.С., 1978) .

        Эта древняя группа живого, возникшая, вероятно, в начале палеозоя, в результате адаптации к различным условиям среды в процессе эволюции приобрела большое разнообразие жизненных форм; расселилась по всему земному шару, с центрами видового разнообразия в умеренных и холодных районах. Благодаря особым физиолого-биохимическим свойствам лишайники могут существовать в условиях сурового климата. Обычно они заселяют малопригодные для других организмов места обитания, живут на самых разнообразных субстратах, участвуют в образовании первичной почвы на скалах. В некоторых типах растительности (тундрах, лесотундрах, сосновых лесах) лишайники образуют большую биомассу, входят в состав мохово-лишайникового яруса, играют существенную роль в фитоценозах. 

Природа лишайников

      Наиболее важным вопросом, после открытия двойственной природы лишайника, стал вопрос изучения взаимоотношений между его компонентами. По какому типу строятся отношения между грибом и водорослями?

      В ходе исследований, были предложены 4 основных варианта сущности лишайникового симбиоза (Горшков В.В.,1986):

1. лишайник – пример паразитизма гриба на водоросли;

2. лишайник – пример взаимовыгодных отношений: оба компонента (гриб и водоросль) получают взаимную выгоду, находясь в этом сообществе;

3. лишайник – это единый самостоятельный организм, в котором гриб и водоросль составляют вместе уже неделимое целое;

4. лишайник – экосистема с двумя трофическими уровнями – автотрофным и гетеротрофным, в которую входят не только гриб и водоросль но и беспозвоночные животные, бактерии и другие организмы, обитающие на поверхности и внутри тела лишайника.

     Наиболее признанной в настоящее время является концепция паразитизма. 

Строение  тела лишайника

       Тело лишайника называется таллом. Таллом образован нитями мицелия гриба (гифами), среди которых располагаются зеленые или (и) сине-зеленые водоросли. Как правило, пигменты откладываются, в стенках грибных гиф и окрашивают тело лишайника в разные цвета.

       В зависимости от расположения гриба и водоросли относительно друг друга различают два основных типа анатомического строения лишайников (Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники,1977):

- гомеомерный;

- гетеромерный.

      Гомеомерное строение имеют наиболее примитивные накипные лишайники, у которых клетки водорослей равномерно распределены между грибными гифами по всему таллому. Такое строение, как правило, характерно для лишайников, фотобионтом которых являются цианобактерии. Они образуют группу слизистых лишайников.

      У более высокоорганизованных лишайников микобионт и фотобионт формируют отдельные слои, такой тип таллома называется гетеромерным. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Морфология  таллома

       Тело лишайников не подразделяется на стебель, корень и листья, но характеризуется большим разнообразием морфологических форм. Согласно упрощенной классификации различают три морфологических типа талломов

(Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники,1977):  

1. накипные;

2. листоватые;

3. кустистые.

    Талломы накипных лишайников имеют вид порошистого налета, тонкой корочки или мелких чешуек, могут быть погружены в субстрат (камень или дерево) или располагаться на его поверхности (см. рис.1, Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники,1977 ).

 рис.1

     Талломы листоватых лишайников представляют собой одну или несколько цельных или рассеченных листовидных лопастей, обычно расположенных горизонтально( см. рис.2, Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники,1977).

 рис.2

      Кустистые лишайники имеют вид прямостоячих или свисающих кустиков, обладающих вертикальным ростом. Таллом может быть разветвленно-кустистым или иметь удлиненноцилиндрическую, палочковидную или кубковидную формы. Такие лишайники обладают, в отличие, от накипных и листоватых, вертикальным ростом (см. рис.3, Жизнь растений, т.3 Водоросли, лишайники,1977).

 рис.3 

Размножение