Лихеноиндикация качества воздуха

     Проективное покрытие определялось для всех видов  лишайников в сумме. С каждого  дерева лишайники собирались отдельно и каждый образец упаковывался в  отдельный конверт.

     Видовая принадлежность лишайников определялась в камеральных условиях по определителю [6].

 

     2.3 Трансплантация лишайников как основной метод лихеноиндикации

     Трансплантацией называют перенос организма с  его местообитания в место, где  он необходим для какой-либо цели, например, для мониторинга загрязнения  окружающей среды. Лихеноиндикация предполагает использование лишайников в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды, в частности загрязнения воздуха. Наблюдение за состоянием трансплантированных лишайников с целью лихеноиндикации называют активным мониторингом, а наблюдение за состоянием представителей естественно произрастающих в данной местности лишайников – пассивным мониторингом.

     Основными достоинствами использования трансплантатов для мониторинга качества воздуха  считают:

     – возможность размещения слоевищ  лишайников во всех местах, где желателен  мониторинг качества воздуха, в том  числе и там, где лишайники  по тем или иным причинам отсутствуют;

     – возможность использования в  каждой местности достаточного количества образцов массовых видов лишайников, чтобы обеспечить требуемую точность исследования и полноту охвата территории;

     – возможность размещения в тестируемых  точках сравнительно однородного материала, собранного в местах с известными условиями существования, что облегчает  интерпретацию результатов;

     – возможность выбора конкретных представителей тех или иных видов лишайников из определенных местообитаний;

     – возможность определения темпов роста загрязнений, вызывающих повреждения  лишайников.

     Недостатками  пересадки являются, с одной стороны, частые случаи уничтожения трансплантатов местным населением, с другой –  перемещение организмов из привычной  для них среды обитания в новые  условия, приводящее к тому, что реакция  трансплантатов на загрязнения может  не всегда совпадать с реакцией постоянно  растущих здесь особей того же вида.

     Для изучения экологии и физиологии лишайников трансплантаты начали применять  в 1950–1960-е гг. Первые методически  корректные лихеноиндикационные исследования с использованием трансплантатов были проведены в США и Германии.

     Для трансплантации чаще всего используют эпифитные (т.е. растущие на деревьях) лишайники. Их слоевища вместе с субстратом специальными бурами в виде дисков отделяют от деревьев. Затем эти диски тем или  иным способом размещают на обследуемой  территории. Если предполагается оценка загрязнения тяжелыми металлами, то при отборе образцов для пересаживания  и их подготовке к трансплантации не рекомендуют пользоваться металлическими предметами.

     Для трансплантации выбирают виды, талломы  которых легко собрать и за которыми просто наблюдать.

а) б) в)

     Рисунок 2 – виды лишайников, используемые в лихеноиндикации:

     а – пармелия, б – гипогимния, в - эверния

     В качестве критерия действия загрязнителя предлагается использовать долю поврежденной части экспонированного слоевища от его общей поверхности за период наблюдения. Отмершие части лишайника  лишены зеленых и сине-зеленых  пигментов; соответственно, они отличаются характерной белой и серой  окраской. Измерения проводят по фотоснимкам  слоевищ, сделанным до и после  периода экспонирования.

     Лишайники для экспонирования отбирают вместе с их субстратом стандартным ручным буром (диаметр 40 мм) с упавших старых деревьев одной породы (такие деревья, как правило, ищут зимой). Вырезанные шайбы должны быть по меньшей мере на 2/3 покрыты хорошо развитыми экземплярами лишайника (по возможности одно слоевище на куске коры). Только в исключительных случаях могут отбираться лишайники с растущих деревьев; возникающие при этом раны должны быть залечены.

     Лишайники из различных местообитаний могут  неодинаково реагировать на новые  для них условия среды. Поэтому  в каждой серии измерений экспонируемые  лишайники должны быть из одного строго ограниченного района с возможно более сходными микроклиматическими  условиями (например, должны расти на определенном отрезке ствола дерева). Остающиеся различия выравнивают акклиматизацией  слоевищ перед экспонированием  в течение определенного времени (до 4–5 мес.) в условиях местного микроклимата.

     Такая процедура обязательна, если место  отбора образцов и область экспонирования климатически сильно различаются. Проводится она в стандартных условиях. Для  этого слоевища лишайника с субстратом приклеивают древесной замазкой на стеллажи из необработанной древесины, где все экземпляры имеют равные условия освещения и вентилирования. Воздух места акклиматизации должен быть чистым, а его климатические  показатели должны быть сходны с таковыми места будущего экспонирования.

     Для экспонирования выбирают неповрежденные экземпляры лишайников, по возможности  одинакового размера и состояния  развития. Перед экспонированием  проводят строгий контроль качества слоевищ. Для этого все имеющиеся  в наличии лишайники располагают  рядом и увлажняют, затем внимательно  просматривают и отбраковывают  талломы с дефектами, т.е. такие, цвет которых в насыщенном водой состоянии не зеленый. При одинаковом качестве предпочтение отдается более крупным экземплярам.

     Чаще  всего для экспонирования лишайников используют специальные деревянные щиты различного размера.

     

     Рисунок 3 – щит для экспонирования трансплантированных слоевищ

     

     Рисунок 4 – «Карусель» для экспонирования

     Экспонирование  пересаженных слоевищ осуществляют также с помощью специального устройства, называемого «лишайниковой  каруселью». Шесть талломов с корой  субстрата закрепляют тем же способом, что и на щитах, на шести звездообразно  расположенных вокруг центральной  оси деревянных носителях, подвешенных  к спицам, вставленным в шарообразную ступицу, вращающуюся на вертикальной стойке-трубе. Плоскости отдельных  носителей располагаются под  одним и тем же углом к стойке. Вращение карусели обеспечивается с  помощью ветряного привода, прикрепленного к шарообразной ступице.

     Приспособления  для экспонирования прикрепляют  к стойке так, чтобы трансплантаты  располагались на высоте 1,5 м над поверхностью почвы. Деревья, здания и другие предметы могут препятствовать движению воздуха, затенять экспонируемые лишайники, поэтому устройства для экспонирования желательно располагать от них на расстоянии не менее 15 м. Если такое требование выполнить трудно, можно их размещать в открытых дворах, садах, на полянах или прогалинах. Располагать их на крышах, рядом с деревьями, вблизи строек, на улицах или открытых площадях с сильным загрязнением почвы все же нельзя. Экспозиционные щиты весь период наблюдений по всей изучаемой территории должны быть одинаково ориентированы относительно частей света (обычно на север).

     Для контроля рекомендуют помещать устройства с трансплантатами и в точках отбора образцов лишайников.

     Продолжительность экспонирования и частота наблюдений определяются решаемыми задачами и  выбором фиксируемых признаков. Трансплантированные слоевища желательно измерять и фотографировать ежемесячно, но этот интервал может быть увеличен или сокращен в зависимости от характера получаемых данных.

     Если  фиксируются внешние проявления повреждений слоевищ, то лишайники  фотографируют непосредственно  перед экспонированием и через  установленные сроки. Фотографирование производят со штатива, для равномерного освещения используют вспышку. Чтобы  данные можно было сравнивать, в  течение всего периода наблюдений необходимо пользоваться одним и  тем же оборудованием и фотопленкой. Перед каждой съемкой лишайники  равномерно опрыскивают дистиллированной водой и ждут (около 5 мин), пока капли воды не исчезнут со слоевища.

     Помимо  внешних признаков нередко фиксируют  динамику изменения и других показателей (отмирание водорослевых клеток, накопление элементов, физиологические параметры  и др.), что требует изъятия  слоевищ в намеченные сроки. При  таком подходе используется большое  число слоевищ, чтобы в каждый срок можно было изымать достаточное  для статистической обработки данных число проб. Надо помнить также, что  часть трансплантатов всегда погибает от естественных и непредусмотренных  причин.

     Изменения слоевищ определяют путем сравнения  их характеристик, оцененных перед  началом экспонирования и зафиксированных  в сроки наблюдений. При этом вносят поправку на возможные изменения  характеристик слоевищ, экспонированных  в местах их сбора.

     Простейшими способами оценки действия новых  условий на пересаженные слоевища является определение смертности пересаженных слоевищ, а также морфологических  изменений талломов: цвета, толщины  слоевища, внешнего вида плодовых тел, толщины лопастей и т.д. Для определения цвета можно пользоваться специальными таблицами. Изменение внешних признаков пересаженных слоевищ оценивают визуально в баллах или измеряют палеткой долю поврежденных частей талломов.

     Помимо  визуально обнаруживаемых признаков  часто определяют накопление веществ-загрязнителей  трансплантированными слоевищами [7].

 

      2.4 Порядок и образец выполнения работы лихеноиндикации по методу линейных пересечений

     Основным  методом лихеноиндикации является наблюдение за изменениями относительной  численности лишайников. Для этого  проводят измерения проективного покрытия лишайников на постоянных или переменных пробных площадях и получают среднее  значение «проективного покрытия» (то есть площадь, которую занимает лишайник на стволе дерева) для исследуемой  территории. Затем через определенный промежуток времени проводят повторные  измерения. По изменению, как общего проективного покрытия, так и отдельных  видов можно, используя шкалы  чувствительности лишайников, судить об увеличении или уменьшении загрязнения  окружающей среды.

     Все измерения численности лишайников производят на постоянных высотах – 100 или 150 см от корня дерева (везде одинаково), либо на четырех высотах: 60, 90, 120, 150 см.

     Одной из наиболее удачных методик измерения  относительной численности лишайников является методика линейных пересечений. Данная методика заключается в наложении гибкой ленты с миллиметровыми делениями на поверхность ствола с фиксированием всех пересечений её со слоевищами лишайников. В качестве такой ленты удобно использовать обычный портняжный метр.

     Цель  работы: определить виды лишайников на исследуемой территории, измерить площади  проективных покрытий лишайников, рассчитать индекс полеотолерантности и оценить  степень загрязненности атмосферного воздуха.

     Оборудование  и материалы: портняжный метр; компас; определитель лишайников; бумага; ручка.

     Порядок выполнения работы:

     1. Выбрать на пробной площадке  модельные деревья (5 –10), имеющие  характерное покрытие лишайниками.

     2. На первом из модельных деревьев  наметить точку на северной  стороне ствола. Наложить на ствол  мерную ленту таким образом,  чтобы ноль шкалы ленты совпадал  с выбранной точкой, а возрастание  чисел на шкале соответствовало  бы движению по часовой стрелке.  После полного оборота вокруг  ствола зафиксировать ленту в  нулевой точке. Измерить длину  окружности ствола (l), результат  записать в таблицу.

     3. Определить виды лишайников на  модельном дереве, используя определитель лишайников.

     4. Выполнить лихенометрическую съемку. Для этого внимательно рассмотреть  ствол модельного дерева по  окружности ленты, фиксируя начало  и конец каждого пересечения  ленты с талломами лишайников. Измерения проводить с точностью  до 1 мм. Полученные данные записать в таблицу 1.