Визначення стану хвої сосни звичайної для оцінки забрудненості атмосфери

Пошкодження і засихання хвоїнок	Номери ключових дільниць
	1	2	…	9	…	11
Заг. число обслідуємих хвоїнок
Кількість хвоїнок з пятнами
Процент хвоїнок з пятнами
Кількість хвоїнок з засиханням
Процент хвоїнок з засиханням
Дата відбору проб

Визначення стану генеративних органів сосни звичайної

Під дією забруднювачів проходить подавлення репродуктивної діяльності сосни. Зменшується число шишок на дереві, число нормально розвинутих насінин в шишках, помітно змінюються розміри жіночих шишок (до 15-20%). Для проведення дослідів в осінній або зимовий час на ключовій дільниці відбирають 100-200 шишок (по 10 шишок з 10-20 дерев 30-40 річного віку) і визначають їх лінійні розміри штангенциркулем, замірною лінійкою або полоскою міліметрової бумаги.

Отримані результати заносять до робочого зошиту. Підраховують середні для ключової дільниці довжину та діаметр шишок. Дані заносять у таблицю 2.6.

Отримані результати вносяться в таблицю екопаспорту і порівнюються з результатами минулих років. Робиться висновок про зміни забруднення атмосфери.

Таблиця 2.6.

Визначення стану генеративних органів сосни звичайної

( вимірювані показники - розміри шишок сосни)

Середні значення по 10-20 деревах (всі показники середні)	Номери ключових дільниць
	1	2	…	9	10
Середня довжина шишки, мм
Середній діаметр шишки, мм

Визначення забрудненості атмосфери по тривалості життя хвої

Інформативним по техногенному забрудненню являється тривалість життя хвої сосни (від 1 до 4-5 і більше років).

З метою визначення тривалості життя хвої на кожній ділянці необхідно оглянути не менше 100-200 дерев. Для зручності проведення дослідження методом візуального огляду вибираються невисокі дерева (віком 10-15 років). Результати огляду заносять в таблицю 2.7.

Визначення тривалості життя хвої Таблиця2.7

Кількість оглянутих дерев з даною тривалістю життя хвої, Τ		Номери ключових дільниць
		1	2	...	9	10
Вік хвої 4 роки і більше	ВВ1
Вік хвої 3 роки	ВВ2
Вік хвої 2 роки	ВВ3
Хвоя тільки поточного року	ВВ4

За даними таблиці розраховують індекс тривалості життя хвої Q сосни за формулою:

(2.1.)

де В_1, В₂ В₃ - кількість оглянутих дерев з даною тривалістю життя хвої. Чим вищий індекс Q, тим більша тривалість життя хвої сосни, а значить і чистіше повітря.

Потім проводять розрахунок середньої тривалості життя хвої Q сосни для кожного ключової дільниці. Дані заносять в таблицю екопаспорту.

Визначення чистоти повітря за лишайниками

\

Індикація змін якості повітря за допогою лишайників називається ліхеноіндикацією.

Лишайники - широко поширені організми з достатньо високою витривалістю до кліматичних факторів і чуттєвістю до забрудників навколишнього середовища.

Вегетативне тіло лишайника - таллом, або шаровище. За зовнішним виглядом розрізняють три види талломів лишайників: накипні, листуваті і кущові. Шаровище накипного лишайника являє собою корочку, яка міцно зрослася з субстратом - корою дерева, деревиною, поверхнею каменів. Його неможливо відділити від субстрата без пошкоджень.

Листуваті лишайники мають вигляд чешуї або пластинок, прикріплених до субстрату за допомогою пучків грибних ниток (гиф) - ризин або окремих тонких гиф -різоідів. Лише у деяких лишайників таллом зростається з субстратом лише в одному місці за допомогою потужного пучка грибних гиф, який називається гомфом.

У кущових лишайниках таллом складається з гілок або більш товстих, часто в'ющихся стовбурчиків. Кущовий лишайник сполучається з субстратом гомфом і росте вертикально або звисає донизу.

На талломі лишайників із грибних гиф формується плодове тіло гриба з спорами. Це розміщення на поверхні таллома апотеції або погружені в таллом глечикоподібні перитеції. В апотеціях і перитеція формуються спори для розмноження гриба.

Апотеції мають частіше блюдцеподібну форму і можуть бути окрашені в один колір з талломом або в інший.

Більш важливим для розмноження лишайників є сораль. Це такі утворення, в яких одночасно присутні гифи гриба і клітки водорості. Це соредії та ізидії.

Вони служать для розмноження лишайника як цілого організму. Соредії та ізідії частіше зустрічаються у листуватих і кущових лишайниках.

Соредії являють собою мілкі утворення у вигляді пилинок, які складаються з одної або декількох кліток водорості, оточених гифами гриба.

Скупчення соредій називають соралями. Наявність і відсутність соредій і соралій, їх розміщення, форма, колір постійні для визначених видів лишайників і служать визначеними ознаками.

Ізидії зустрічаються частіше. Вони являють собою прості або коралоподібні вирости, зазвичай густо покриваючі верхню сторону таллома.

Лишайники здатні довгий час перебувати в сухому, майже обезводненому стані, коли їх вологість складає від 2до 10% сухої маси. При цьому вони не гинуть, а лише призупиняють всі життєві процеси до першого зволоження. У такому стані лишайники можуть витримувати сильні сонячні опромінення, сильне нагрівання та охолодження.

В зв'язку з тим, що лишайники поглинають воду всією поверхнею тіла в основному з атмосферних опадів і частково з водяних парів, вологість шаровища непостійна і залежить від вологості навколишнього середовища. Таким чином, надходження води у лишайник проходить, на відмінність від вищих рослин, по фізичних, а не по фізіологічних законах. Недарма шаровище лишайників часто порівнюють з фільтрувальним папером.

Мінеральні речовини у вигляді водяних розчинів надходять в шаровище лишайника із грунту, гірських порід, кори дерев. Однак набагато більшу кількість хімічних елементів лишайники отримують з атмосфери з осадами і пилом. Поглинання елементів з дощової води іде дуже швидко і супроводжується їх концентруванням. При підвищенні концентрації сполук металів в повітрі різко виростає їх вміст в шаровищі лишайників, причому в накопиченні металів вони далеко випереджають сосудні рослини. В лісі, де опади проходять скрізь крони дерев і стікають з стволів, лишайники набагато багатші мінеральними і органічними речовинами, чим на відкритих місцях.

Особливо багато мінеральних і органічних речовин попадає в тіло лишайників, які ростуть на стовбурах дерев. Ці рослини використовують для спостереження за поширенням в атмосфері більше 30 елементів: літія, натрія, калія,магнія, натрія, стронція, алюмінія, марганця, заліза, ртуті, урана, фтора, йоду, сірки,свинця та ін.

Склад мінеральних елементів в лишайниковому шаровищі визначають класичним методом згоряння. Зола, яка утворюється, підлягає хімічному аналізу на вміст того чи іншого елемента. Багаточислені досліди в районах промислових об'єктів, на заводських і прилягаючих до них територіях показують пряму залежність між забрудненням атмосфери і скороченням чисельності визначених видів лишайників. По мірі наближення до джерела забруднення шаровища стають товстими, компактними і майже зовсім втрачають плодові тіла, покриваються соредіями.

Подальше забруднення атмосфери приводить до того, що лопасті лишайників фарбуються в білуватий, коричневий, або фіолетовий колір, їх талломи зморщуються,і рослини гинуть. Вивчення лишайникової флори в населених пунктах і поблизу великих промислових об'єктів показує, що стан навколишнього середовища суттєво впливає на розвиток лишайників. За їх видовим складом і розповсюдженностю можна судити про степінь забруднення повітря.

Найбільш різко лишайники реагують на діоксид сірки. Концентрація діоксиду сірки 0,5мг/м² смертельна для всіх видів лишайників. На територіях, де середня концентрація SO₂ перевищує 0,3мг/м³, лишайники практично відсутні. В районі з середніми концентраціями діоксиду сірки від 0,3 до 0,05мг/м³ по мірі віддаленості від джерела забруднення спочатку з'являються накипні лишайники, потім листоподібні. При концентрації менше 0,05мг/м³ з'являються кущові лишайники і деякі листоподібні.

На частоту зустрічаємості лишайників впливає кислотність субстрату. На корі, яка має нейтральну реакцію, лишайники почувають себе краще, чим на кислому субстраті. Цим пояснюється різний склад ліхенофлори на різних породах дерев.

На місцевій території виділяють рівні - так звані зони лишайників (таб 2.8).

Таким чином, методи оцінки забрудненості атмосфери за розповсюдження лишайників засновані на наступних закономірностях.

Таблиця 2.8

Поширеність лишайників в різких частинах міста в залежності від середньої кількості діоксиду сірки в повітрі

Зони лишайників	Район міста		Концентрація діоксиду сірки
"Лишайникова пустеля" (лишайники практично відсутні)	Центр міста і промислові райони з сильно забрудненим повітрям		Вище 0,3мг/м3
"Зона пригнічення"(флора бідна -фісції, леканори, ксантоії)	Райони з середньою забрудненістю		0,05- 0,3мг/ м3
"Зона нормальної життєдіяльності"(максимально видова різноманітність; зустрічаються в тому числі й кущові види - анаптихії, уснеї алекторії)		Периферійні райони і міста	Менше 0,05мг/м3

Чим сильніше забруднення повітря міста, тим менше видів лишайника зустрічається в ньому (замість десятків видів може бути два-три види) і тим меншу площу покривають лишайники на стовбурах дерев;

При підвищенні забруднення повітря першими зникають кущеподібні

лишайники, за ними - листуваті і останніми - зникають накипні.

На основі цих закономірностей можна кількісно оцінити чистоту повітря в конкретному місці міста.[11]

Рис.2.8. Кількісне розповсюдження лишайників Lecanora comzaeoides, Lecanora varia в забрудненій зоні Біттерфільда Дюбинської пустелі

На рис.2.8 приведений приклад кількісної характеристики ареалу розповсюдження накипного лишайнику Lecanora comzaeoides в ураженій газодимовими викидами зоні Дюбинської пустелі. Цей відносно зимостійкий вид зустрічається на всіх деревинних породах, що дозволяє привести першу грубу оцінку багаторічного забруднення повітря даної території. Правда, при цьому не враховуються окремі стресори, наприклад, доля SО₂ в викидах, вказується тільки загальнодовготривале навантаження. За зменшенням числа лишайників можна судити про підвищення стресу на дуже забруднених територіях. Визначені значення частоти і домінування коригують з концентрацією S O₂ в повітрі, що зменшується паралельно зі збільшенням площі покритої лишайником кори на окремих деревах. За допомогою таких картограм вдалось встановити, що шкідливий вплив на атмосферу промислової агломерації Лейпциг - Гале розповсюджується значно далі в безлісих сільськогосподарських ландшафтах, ніж в безпосередній близькості від центрів газодимових викидів Біттерфельду, Дессау, Віттенберг, де ліси починаються зразу за містом, і очевидно, швидше послаблюють його вплив.

Методика визначення степені забруднення повітря за допомогою лишайників

В ліхеноіндикаційних дослідах в якості субстрату використовуються різні дерева. Для оцінки забруднення атмосфери міста, районного центру, села вибирається вид дерева, який найбільш поширений на дослідній території. Наприклад, в якості субстрата може бути використана липа мілколиста. Місто чи селище ділять на квадрати, в кожному із яких підраховується число досліджуваних дерев і дерев, які покритті лишайниками. Для оцінки забрудненості атмосфери конкретної магістралі, вулиці або парку описують лишайники, які ростуть на деревах з обох сторін вулиці або алеї парку на кожному третьому, п'ятому або десятому дереві.

Пробна площадка обмежується на стволі дерев'яною рамкою, наприклад, розміром 10/10см, яка поділена в середині тонкими проволоками на квадратики по 1 cм². Відмічають, які види лишайників зустрілись на площадці, який процент загальної площі рамки займає кожний вид. Крім того, вказують життєздатність кожного взірця: чи є в нього плодові тіла, здорове чи чахле шаровище. На кожному дереві описують мінімум чотири пробних площадки дві - біля основи зрізаної сторони, дві - на висоті 1,4 -1,6 м. Обслідування можна провести за наявності якогось одного виду лишайника на даній території, або зібрати інформацію про його різновид в різних точках, або підрахувати кількість всіх видів лишайників, які проростають в районі дослідження. Крім виявлення видового складу, визначають розміри розеток лишайників і степінь покриття в процентах. Оцінка зустрічаємості і покриття дається по 5-ти бальній шкалі. (табл.2.9.)

Таблиця 2.9.

Оцінка частоти зустрічаємості і степені покриття по п’ятибальній шкалі

Частота зустрічаємості (в %)		Степінь покриття (в%)		Бал оцінки
Дуже рідко	Менше 5%	Дуже низька	Менше 5%	1
Рідко	5-20%	Низька	5-20%	2
Рідко	20-40%	Середня	20-40%	3
Часто	40-60%	Висока	40-60%	4
Дуже часто	60-100%	Дуже висока	60-100%	5

Таким чином, для кожної площадки описання і для кожного типу росту лишайників - кущових, листоватих і накипних - виставляються бали зустрічаємості і покриття.

Після проведення дослідження на декількох десятках дерев робиться розрахунок середніх балів зустрічаємості і покриття для кожного типу росту лишайників -накипних - (Н), листових (Л ) і кущових - (К). Знаючи бали середньої зустрічаємості і покриття Н, Л, К , легко порахувати показники відносної чистоти атмосфери (ВЧА) за формулою.

(2.2)

Чим вищий показник ВЧА(ближче до одиниці), тим чистіше повітря. Є пряма залежність між ВЧА і середньою концентрацією діоксиду сірки в атмосфері.

Результати ліхеноіндикації вносяться в таблицю екопаспорту. Оцінку лишайникового покриття дерев можна проводити і по інших методиках.

Найточніший метод з існуючих - це кількісна оцінка і картографування лишайників і рослинності. Кількісні дані навіть за стійкими до промислових викидів лишайниками дають при картографуванні по дрібним клітинкам доволі чітку картину кількісного стану повітря і точно вказують на джерело викидів. Таким чином в містах можна виявити зони з різним забрудненням повітря, що важливо для планування заходів по місцевому розвитку, за розрахунком індексу чистоти атмосфери (ІЧА):

(2.3)

де Q - коефіцієнт токситолерантності, f - показник покриття,

і - частота виду в кожному пункті.

Потрібно мати на увазі, що коефіцієнт токситолерантності видів лишайників може відрізнятись на різних ландшафтах і при його розрахунку повинні враховуватись і накипні лишайники. Для оцінки ступеня покриття повинні обиратись тільки окремо стоячі, вертикальні, дорослі дерева, у яких на висоті 30 -150 см слід рахувати лишайники по найбільш зарослій ними частині кори. При виборі дерев рекомендується орієнтуватись на різні види і розраховувати потім середню ступінь покриття для кожної клітини зйомки. Тільки в такому випадку можуть бути отримані порівнювальні величини.