18

ЛІХЕНОІНДИКАЦІЯ ЯК ПЕРСПЕКТИВНИЙ МЕТОД БІОІНДИКАЦІЇ СТАНУ ПОВІТРЯ. СТАН АТМОСФЕРИ МІСТА ШЕПЕТІВКА ТА ПРИЧИНИ ЇЇ ЗАБРУДНЕННЯ

ВСТУП

Екологічний моніторинг стану повітряного середовища - це одне із центральних завдань сучасної екології [1]. Існує велика кількість методів оцінки стану навколишнього середовища - біологічний, біохімічний, хімічні, фізико-хімічні, фізичні, географічні. Один із перспективних та економічно-доцільних методів екологічного моніторингу - біоіндикація, що включає велику кількість аспектів, пов'язаних із використанням біологічних об'єктів для індикації впливу антропогенного навантаження на стан довкілля [2]. Дане питання є актуальним в теперішній час, так як необхідно формувати «екологічну совість», тобто відповідальність за стан нашої планети перед наступними поколіннями, з’ясувати і негативний вплив антропогенного фактора на стан атмосфери, обґрунтувати яким чином застосування екологічних знань у практичній діяльності людини дає змогу значно зменшити антропогенний вплив на довкілля; необхідно виховувати особистостей, відповідальних за долю майбутнього суспільства, за «здоров’я» біосфери і людства.

Метою даного дослідження є:

- привернути увагу населення до екологічної ситуації, стану атмосфери нашого міста;

- зясувати, що таке біоіндикація, ліхеноіндикація, які існують методи даних досліджень;

- використання найпростішої методики ліхеноіндикації, проведення спостережень та дослідів у природі, формування вміння теоретичного обґрунтовувати зібраний матеріал;

- встановлювити причини погіршення стану атмосфери міста;

- мотивувати необхідність поведінкової діяльності щодо покращення стану довкілля.

Завдання:

1. З’ясувати стан атмосфери нашого міста та причини її забрудненості.

2. З’ясувати, що таке біоіндикація, ліхеноіндикація, які існують методи даних досліджень.

3. Використати на практиці найпростіші методики ліхеноіндикації.

4. Провести польові дослідження, з виявлення видового складу лишайників, частоти їх трапляння та ступеня розвитку слані.

5. Розробити рекомендації щодо покращення стану довкілля.

Обєктом дослідження є лишайники поширені на території міста Шепетівка.

Предметом дослідження є ступінь розвитку слані лишайників, їх видовий склад як засіб ліхеноіндикації. Методи використані під час дослідження: статистичний, спостереження, описовий, польові дослідження.

Дослідження проводилися протягом листопада 2010 року.

Опис методики дослідження.

Біоіндикація − оцінка якості середовища існування або її окремих характеристик за станом біоти у природних умовах. Використовуючи біоіндикацію можна оцінити ступінь забруднення оточуючого середовища, здійснити постійний контроль (моніторинг) його якості та змін. Головна мета біоіндикації – діагностика стану екосистем шляхом встановлення здатності організмів до адаптації у відповідних умовах довкілля. Основним завданням біоіндикації є виявлення видів-біоіндикаторів, які реагують на зміни у стані довкілля, що виникли під дією природних і антропогенних факторів, і добір індикаторів-тестерів з високим порогом чутливості до змін у стані довкілля. Біоіндикатори − види, групи видів або угруповання, за наявності, ступеню розвитку, зміні морфологічних, структурно-функціональних, генетичних характеристик яких роблять висновок про стан довкілля. У якості біоіндикаторів часто виступають лишайники, у водних екосистемах − угруповання бактеріо-, фіто-, зоопланктону, зообентосу, перифітону. Біоіндикаційні дослідження поділяються на два рівні: видовий і біоценотичний. Видовий рівень включає констатацію присутності організму, облік частоти його зустрічності, вивчення його анатомо-морфологічних, фізіолого-біохімічних властивостей. При біоценотичному моніторингу враховуються різні показники різноманітності видів, продуктивність цього угруповання. Методи біоіндикації поділяються на два види: реєструюча біоіндикація і біоіндикація за акумуляцією. Реєструєюча біоіндикація дозволяє робити висновок про вплив факторів середовища за станом особин виду або популяції, а біоіндикація за акумуляцією використовує властивість рослин і тварин накопичувати ті чи інші хімічні речовини. Відповідно до цих методів розрізняють реєструючі і накопичують індикатори. Реєструючі індикатори реагують на зміни стану навколишнього середовища зміною чисельності, пошкодженням тканин, соматичними проявами (в тому числі потворність), зміною швидкості росту та іншими добре помітними ознаками. Накопичуючі індикатори концентрують забруднюючі речовини в своїх тканинах, певних органах і частинах тіла, які в подальшому використовуються для визначення ступеня забруднення навколишнього середовища за допомогою хімічного аналізу. Прикладом подібних індикаторів можуть служити хітинові покриви ракоподібних і личинок комах, що живуть у воді, мозок, нирки, селезінка, печінка ссавців, черепашки молюсків, мохи, лишайники. Застосування у геологічних дослідженнях. Ряд рослин-індикаторів певним помітним способом реагують на підвищення або зниження концентрації мікро- та макроелементів у ґрунті. Це явище використовується для попередньої оцінки ґрунтів, виявлення можливих місць пошуку корисних копалин.

Організми-біоіндикатори мають бути нечутливими і дуже стійкими до забруднення шкідливими речовинами. Необхідно, щоб у них був тривалий життєвий цикл. Такі організми мають бути широко поширеними на планеті, кожен вид мусить бути пристосований до певного ареалу. Багато рослин чутливі до забруднення атмосферного повітря. Живі індикатори мають суттєві переваги перед дорогими фізико-хімічними методами. Рослини-індикатори вказують на наявність забруднювачів повітря, дають змогу зробити висновки про ступінь шкідливості тих чи інших речовин для живої природи та людини. Серед організмів, що відповідають вище згаданим умовам - лишайники.

Найбільш чутливими індикаторами забрудненого повітря є мохи та лишайники. З-поміж вищих рослин найбільш чутливими до різних забруднень атмосфери є хвойні породи ( на першому місці ялини, потім - ялиця, сосна модрина). Особливо страждають вони від сульфур (ІV) оксиду. У зонах забруднення хвоя набуває тамно-червоного забарвлення, а потім відмирає і опадає, проіснувавши всього рік ( у нормальних умовах тривалість життя хвої - 3-4 роки). На гідроген флуорид найбільш чутливим індикатором, крім хвойних, є гладіолуси, тюльпани, нарциси, конвалії.

Методи ліхеноіндикації, засновані на вивченні змін структури лишайникових співтовариств і складу ліхенобіонти, за впливом забруднення можуть бути розділені на наступні групи:

1. Аналіз історичних даних, заснований на порівнянні результатів нинішніх спостережень за видами лишайників і попередніх спостережень у тому ж місці.

2. Зміна структури лишайникових співтовариств біля джерела забруднення.

3. Зонування території, грунтоване на зміні кількості та чисельності видів. У містах розрізняють так званні «зони лишайників»:

а) лишайникову «пустелю» (центр міста із сильно забрудненим повітрям - лишайники майже відсутні), вміст двооксиду сульфуру складає 0,3 мг/м3 повітря ;

б) зону «змагання» (частина міста із помірною забрудненістю повітря - флора лишайників бідна, види характеризуються пониженою життєздатністю), вміст двооксиду сульфуру в межах 0,05 - 0,2 мг/м3 повітря, на стовбурах дерев присутні види лишайників, що стійкі до забруднювача - ксанторія, фісція тощо;

в) «нормальну» зону (периферійні райони міста, де зустрічається багато видів лишайників), вміст двооксиду сульфуру нижче 0,05 мг/м3 повітря, на стовбурах зустрічаються види лишайників, що переважають у природних угрупуваннях - паргелія, алекторія та інші.

4. Трансплантація лишайників - перенесення організму із його місця проживання у місце, де він необхідний для моніторингу забруднення стану навколишнього природного середовища [6]

Ханс Трас розробив шкалу життєвості лишайників, яка відображає умови їх існування. Вона заснована на ступені розвитку талому і здатності до статевого розмноження.

СТАН АТМОСФЕРИ МІСТА ШЕПЕТІВКА ТА ПРИЧИНИ ЇЇ ЗАБРУДНЕННЯ.

1.1. Стан атмосфери міста Шепетівка.

За даними санітарноепідеміологічної станції м. Шепетівка атмосферне повітря міста є досить забрудненим. Так, серед загальної маси забруднюючих речовин 90% - гази і 10% - тверді частинки. Завислі частинки можуть мати природне походження або потрапляють у повітря внаслідок діяльності людини (антропогенне походження).

Значення m для всіх видів транспорту та всіх газів-забруднювачів:

m (CO) =0,18

m(C₅H₁₂) =0,50

m(NO₂) =0,13

ГДК для СО в повітрі біля грунту становить 3 мл/м3. У час пік концентрація може в 5 разів перевищувати припустимі значення.

Дослідження проводились у різних місцях населеного пункту. Через цю територію за одну годину, в середньому, проїжджає 174 легкових автомобілі, 32 грузових автомобілів та 26 мікроавтобусів. Провівши відповідні обчислення, було визначено об’єм шкідливих газів для всіх видів транспорту.

V (CO) = 13,060 л.

V (C₅H₁₂) =2, 1769 л.

V (NO) =0, 8671 л.

Середні значення загального об’єму вихлопних газів та об’єму повітря для їх розчинення за всіма видами палива становить:

Забруднювач Загальний об’єм, л Об’єм повітря для розчинення,л

Карбон (ІІ) оксид 0,9414, 13,06 392 5488

Вуглеводні (C₅H₁₂) 0,1499 2, 1769 20 280

Нітроген (ІІ) оксид 0,0623 , 2,7 37,8

У повітрі їх може бути 5-50%, у середньому 15%.

1.2. Причини забруднення атмосфери.

Нині 400 мегаполісів світу щороку викидають в атмосферу до 3 млрд. т шкідливих речовин. Це більше, ніж у результаті діяльності 578 активних вулканів нашої планети. Природне забруднення в основному виникає внаслідок виверження вулканів, лісових або степових пожеж, вітрової ерозії земель, випадання космічного пилу ( його вміст у повітрі становить 0,0001 %), виділення морської солі, діяльності живих організмів (пилок, мікроскопічні організми (бактерії), гриби, їх спори, фітонциди, біологічно-активні речовини). Основними джерелами забруднення є:

1) природного походження: космічний пил, продукти вулканічних викидів, вивітрювання грунтів, пожежі, випаровування солей,живі організми, продукти їх життєдіяльності;

2) антропогенного походження: транспорт, обробіток ґрунту, промислові викиди, викиди та діяльність енергетичних станцій, звалища відходів, аварії.

Нормальний рівень шуму у місті повинен становити не більше 45 дБ, радіації - не більше 0,14 - 0,15 мкРн/год.

Один легковий автомобіль за добу викидає в середньому до 1 кг відпрацьованих газів, до складу яких входять близько 30 г чадного газу ( монооксиду вуглецю ), 6 г оксидів азоту, бензпірен, сполуки свинцю, сірки тощо.

РОЗДІЛ 2

ОПИС ПРОВЕДЕНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ.

Дослідною територією наших спостережень ми обрали вулиці міста із інтенсивним рухом автотранспорту, а також вулиці спальних районів із менш інтенсивним рухом автотранспорту та поза зоною промислових обєктів. Дослідження проводилися протягом листопада 2010 року, шляхом візуального спостереження, проведення замірів розмірів слані знайдених лишайників, та статистичної обробки отриманих результатів.

На дослідних територіях людина веде інтенсивну господарську, торгівельну та промислову діяльність, змінює ландшафти, здійснює значний антропогенний тиск на дану територію (дослідна ділянка №1- вул. Карла Маркса, Проспект миру), або ж невисоку торгівельну та господарську діяльність, рекреацію (дослідна ділянка №2- провулок ім. Надії Крупської). На цих територіях зростають штучно створені насадження дерев (дослідна ділянка №1- вул. Карла Маркса, Проспект миру: сади навколо будинків, парк, алеї вулиць, клумби та квітники, дослідна ділянка №2- провулок ім. Надії Крупської - сади плодових дерев, городи, квітники).

На дослідних територіях лишайники було виявлено в епіфітній формі, тобто, місцем їх зростання були дерева, кущі, старі пеньки, дахи будинків та господарських приміщень (на шифері, глиняній черепиці, бризентових та рубіроїдних покриттях), паркани (деревяні), зрідка траплялися на стінах будинків (поштукатурених розчином із натуральних матеріалів). Нами було помічено лишайники різних груп, зокрема накипні та кущисті.

Дослідні територій: вул. Карла Маркса, Проспект миру, провулок ім Надії Крупської.

Для експериментальної ліхеноіндикації завдяки ряду ознак було обрано індикаторний вид - Xanthorіa parіеtіna (ксанторія настінна). Це листуватий епіфітний лишайник, один із найпоширеніших на стовбурах дерев, скелях, камінні, на всіх континентах. Зразки Xanthorіa parіеtіna збиралися у міст.