Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название происходит от греческого (лат. Lichen) и переводится как бородавка, что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.

За неблагозвучным названием этих растений скрывается удивительный по своеобразию мир.

Как организмы лишайники были известны ученым и в народе задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст (371 – 286 до н. э.) «отец ботаники», дал описание двух лишайников – уснеи (Usnea) и рочеллы (Rocella. Постепенно количество известных видов лишайников возрастало. В XVII веке было известно только 28 видов. Французский врач и ботаник Жозеф Питтон де Турнефор в своей системе выделил лишайники в отдельную группу в составе мхов. Хотя к 1753 году было известно свыше 170 видов, Карл Линней описал только 80, охарактеризовав их как «скудное крестьянство растительности», и включил вместе с печёночниками в состав «наземных водорослей».

Но началом лихенологии (науки о лишайниках - 1803 год) по праву считается Эрик Ахариус, ученик Карла Линнея. Он выделил лишайники в самостоятельную группу и впервые систематизировал 906 описанных на то время видов.

Первым на симбиотическую природу в 1866 году указал врач и миколог Антон де Барии, а в 1869 г ввёл термин «симбиоз». В 1869 году ботаник Симон Швенденер распространил эти представления на все виды. В том же году русские ботаники Андрей Сергеевич Фаминцын и Осип Васильевич Баранецкий обнаружили, что зеленые клетки в лишайнике - одноклеточные водоросли. Эти открытия были восприняты современниками как «удивительнейшие», так как до конца 60 – х годов 19 века исследователи считали их обычными растениями, а видимые под микроскопом зелёные клетки внутри слоевища – фотосинтезирующей тканью.

Многие исследователи пытались искусственно получить лишайник из различных клеток водорослей и грибов, но это удалось только в 1980 году В. Ахмаджяну и Х. Хеккалю. Американские ученые сумели «соединить» водоросль и гриб, выращенный из споры.

Во всех остальных случаях опыты прекращались на середине. Нашли по источникам и уникальный случай взаимодействия водоросли и гриба. На основании проведенных в лаборатории опытах, американские ученые предположили, что бурая водоросль Аскофиллум узловатый (A. nodosum) имеет облигатную потребность в грибе Mycosphaerella ascophylli и их симбиоз можно охарактеризовать как лишайниковый, но в отличие от традиционных лишайников в данном симбиозе наблюдается преобладание водоросли, а не гриба. Это означает лишь то, что взаимоотношения этих организмов разнообразнее и сложнее.

Сейчас насчитывается около 25 тыс. видов лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов.

Облик этих растений причудлив и разнообразен. Известны палочковидные, кустистые, листоватые, плёнчатые, клубкообразные, «голые» и густо покрытые чешуйками (филлокдадиями) лишайники, имеющие слоевище в виде булавы и плёнки, бороды и даже «многоэтажных» башен.

В зависимости от внешнего облика различают три основных морфологических типа: накипные, листоватые и кустистые лишайники. В природе лишайники занимают несколько экологических ниш: эпилитные, эпифитные, эпиксильные, напочвенные и водные.

Эпилиты очень многочисленны, это растения, произрастающие на голых камнях и скалах. Сюда относятся из накипных лишайников представители родов аспицилия, леканора, лецидея, ризокарпон; из листоватых - дерматокарпон, коллема, пармелия, фисция.

Эпифиты обживают ветви и стволы деревьев и кустарники. К эпифитам принадлежат накипные лишайники графис, леканора, псора; листоватые - коллема, лептогиум, пармелия, фисция; кустистые - кладония и уснея.

Эпиксилы сравнительно немногочисленны, к ним принадлежат растения, заселяющие мертвую, гниющую древесину, а также старые деревянные постройки. Среди накипных эпиксилов известны растения из родов леканора и псора; среди листоватых - пармелия и фисция; среди кустистых - кладония и уснея. Напочвенные лишайники, заселяющие также моховой «ковер», относятся к родам лецидея (накипные), кладония, уснея (кустистые), цетрария, пельтигера, солорина, (листоватые). Собственно водным лишайником является лишь американская гидротирия жилковатая. Все остальные лишайники приспособились выдерживать затопление, но не переселяются в воду окончательно. Это дерматокарпон речной, лецидея беловато-голубоватая, ризокарпон темный и др.

Внешнее строение

Лишайники - это симбиотические организмы, тело которых (таллом), образованно соединением грибных клеток (микобионт) и водорослевых и/или цианобактериальных (фотобионт) клеток во внешне кажущемся однородным организме.

Внутреннее строение этих организмов также неодинаково. Наиболее примитивно устроены некоторые накипные лишайники. Клетки водорослей у них равномерно распределены между нитями гриба (гифами) по всему слоевищу. Такие лишайники называются гомеомерными.

Талломы более высоко организованных лишайников имеют несколько слоёв клеток, каждый из которых выполняет определённую функцию. Такие лишайники называются гетеромерными.

Снаружи находится защитный коровой слой, состоящий из плотного сплетения грибных гиф и окрашенный в различные цвета.

(от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного).

Этот поверхностный слой из плотно переплетенных гиф, позволяющий лишайникам быстро впитывать окружающую влагу в сырую погоду и так же быстро высыхать, что спасает их клетки от перегрева и переохлаждения.

Под верхним коровым слоем расположена зона водорослей. Водорослевые клетки окружены тонкими грибными гифами. Ниже расположена сердцевина. Это самый толстый слой таллома. Бесцветные грибные гифы сердцевины лежат рыхло, между ними остаётся воздушное пространство. Это и обеспечивает свободный доступ внутрь слоевища углекислого газа и кислорода, которые необходимы лишайнику для фотосинтеза и дыхания. Снизу таллом защищён нижним коровым слоем.

Таллом накипных лишайников - это корочка «накипь», нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на оголённой почве, на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипной лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен.

Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

Кустистые имеют более сложное строение. Таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал. На субстрате они прикрепляются только у своего основания.

К субстрату лишайники прикрепляются особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома, - ризоидами (если выросты сформированы только гифами нижней коры), или ризинами (если эти выросты включают в себя также сердцевинные гифы).

На поверхности слоевища располагаются круглые диски с узкой выемкой, напоминающие маленькие блюдца. Это апотеции, внутри которых созревают споры. Они или едва различимы, или хорошо видны, ярко окрашены и украшают тело лишайника.

Апотеции лишайника Parmelia sulcata, на поверхности видны соредии.

У некоторых лишайников на слоевище или внутри него располагаются особые образования – цефалодии, представляющие собой ассоциацию гриба и цианобактерии. Само слоевище обычно содержит зелёную водоросль. Лишайники могут быть двух и трёх компонентными.

Лишайники, состоящие из гриба одного вида и цианобактерии (сине-зелёной водоросли) (цианолишайник, например, Peltigera horizontalis) или водоросли (фиколишайник, например, Cetraria islandica) одного вида, называют двухкомпонентными; лишайники, состоящие из гриба одного вида, и двух видов фотобионтов (одной цианобактерии и одной водоросли, но никогда не двух водорослей или двух цианобактерий), называют трёхкомпонентными (например, Stereocaulon alpinum).

Строение гетеромерного лишайника на примере Sticta fuliginosa:

a - корковый слой, b - гонидиальный слой, c - сердцевина, d - нижняя кора, e - ризины.

Водоросли, встречающиеся в слоевище лишайников, называются фикобионтами лишайников. По своему систематическому отношению они относятся к различным отделам: к сине- зеленым (cyanophyta), зеленым (chlorophyta), желто- зеленым (xanthophyta) и бурым (phaeophyta) водорослям.

Слоевище лишайников очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению. Окраска слоевища лишайников зависит от наличия пигментов, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме.

Пигменты - химические соединения, которые поглощают свет определенной длины волны. Хлорофилл - это пигмент, поглощающий фиолетовые, синие и красные лучи, при этом отражающий зеленые, поэтому он и обусловливает зеленый цвет растений и ряда водорослей.

Хлорофиллы «b» и «с» - вспомогательные пигменты, которые расширяют спектр поголощения света при фотосинтезе и передают свою энергию хлорофиллу «а». Среди пигментов, которые также передают свою энергию на хлорофилл «а», у водорослей известны многочисленные каротиноиды и фикобилины. Каротиноиды обычно оранжевого, красного, бурого и желтого цвета, они поглощают свет в сине-зеленой области спектра. Считают, что роль многих каротиноидов не светоулавливающая, а светозащитная, т. к. они поглощают потенциально опасное излучение. Наличие этих пигментов приводит к тому, что они могут маскировать зеленый цвет хлорофиллов, и тогда водоросли приобретают бурую, желтоватую, золотистую и коричневатую окраску.

Фикобиллины - водорастворимые пигменты, которые присутствуют у красных, синезеленых и криптофитовых водорослей. Именно они обуславливают сине-зеленую, различные оттенки красного и розового цветов у этих водорослей. В последние годы фикобилины используются в научных целях как химические метки для антител, а также как метки клеток тканей при изучении опухолей.

Иногда цвет слоевища зависит от окраски лишайниковых кислот, которые откладываются в виде кристаллов или зернышек на поверхности гиф.

Большинство лишайниковых кислот бесцветны, но некоторые из них окрашены, и иногда очень ярко – в желтый, оранжевый, красный и другие цвета. Окраска кристаллов этих веществ определяет и окраску всего слоевища. И здесь важнейшим фактором, способствующим образованию лишайниковых веществ, является свет. Чем ярче освещение в месте произрастания лишайника, тем ярче он окрашен. Предполагают, что окрашенные наружные слои защищают нижележащие клетки водорослей от чрезмерной интенсивности освещения.

В коре и сердцевине лишайников образуются сложные жирные кислоты и производные таких соединений, как орсинол и антрахинон. Некоторые из этих веществ неприятны на вкус и делают лишайники несъедобными для животных. Другие, отличающиеся приятным ароматом, используются в парфюмерной промышленности, а некоторые – для производства красителей. Способность синтезировать те или иные соединения – важный систематический признак лишайников.

Питание лишайников.

Водоросли или цианобактерии двухкомпонентных лишайников питаются автотрофно. В трёхкомпонентных лишайниках водоросль питается автотрофно, а цианобактерия, по-видимому, питается гетеротрофно, осуществляя азотфиксацию. Гриб питается гетеротрофно ассимилятами партнера(ов) по симбиозу. Но единого мнения о возможности существования свободноживущих форм симбионтов в настоящее время нет.

Рост лишайников

Лишайники – многолетние растения. Обычно возраст взрослых слоевищ, которые можно увидеть где-нибудь в лесу на стволе деревьев или на почве, составляет не менее 20 – 50 лет. В северных тундрах возраст некоторых кустистых лишайников рода кладония достигает 300 лет. Есть среди них и сверхдолгожители, возраст которых 3000 лет. Растут лишайники медленно, в год накипные прибавляют всего 0,2 – 0,3 мм, а кустистые и листоватые 2 – 3 мм.

В связи с очень медленным ростом, лишайники могут выжить только в местах, не заросших другими растениями, где есть свободные площади для фотосинтеза. На влажных участках, они зачастую проигрывают мхам.

Лишайники, как правило, предъявляют скромные требования к потреблению минеральных веществ, получая их, большей частью, из пыли в воздухе или с дождевой водой, в связи с этим они могут жить на открытых незащищённых поверхностях (камни, кора деревьев, бетон и даже ржавейщий металл). Преимуществом лишайников является терпимость к экстремальным условиям (засухе, высоким и низким температурам (от −47 до +80 градусов по Цельсию, около 200 видов обитают в Антарктике), кислой и щелочной среде, ультрафиолетовому излучению). В мае 2005 года проводились эксперименты на лишайниках Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans, показавшие, что эти виды, по крайней мере в течение примерно двух недель смогли продержаться вне земной атмосферы, то есть в крайне неблагоприятных условиях.

Многие лишайники специфичны к субстрату, одни хорошо развиваются только на щелочных породах, например, известняке или доломите, другие на кислых, не содержащих извести силикатных породах, таких как кварц, гнейс и базальт. Лишайники-эпифиты также предпочитают определенные деревья: выбирают кислую кору хвойных или берёзовых или осно́вную ореховых, клёна или бузины. Ряд лишайников сами выступают в качестве подложки для других лишайников. Нередко формируется типичная последовательность, в которой различные лишайники нарастают друг на друга. Есть виды, которые постоянно живут в воде, например, Verrucaria serpuloides.

Лишайники, как и другие организмы, образуют сообщества. Примером лишайниковых ассоциаций является сообщество Cladonio-Pinetum - лишайниковые сосновые лес.

Размножение лишайников

По хаpактеpу полового споpоношения лишайники относят к двум классам: сумчатые (pазмножаются споpами, созpевающими в сумках), к котоpым относятся почти все pазновидности лишайников, и базидиальные (споpы созpевают в базидиях), насчитывающие всего несколько десятков видов.

Pазмножение лишайников осуществляется половым и бесполым (вегетативным) способами. В pезультате полового пpоцесса обpазуются споpы гpиба лишайника, котоpые pазвиваются в закpытых плодовых телах – пеpитециях, имеющих узкое выводное отвеpстие ввеpху, или в апотециях, шиpоко откpытых к низу. Пpоpосшие споpы, встpетив соответствующую своему виду водоpосль, обpазуют с ней новое слоевище.

Вегетативное pазмножение заключается в pегенеpации слоевища из небольших его участков (обломков, веточек). У многих лишайников есть специальные выросты – изидии, которые легко отламываются и дают начало новому слоевищу. В других лишайниках образуются крошечные гранулы (соредии), в которых клетки водоросли окружены плотным скоплением гиф; эти гранулы легко разносятся ветром.

Все необходимое для жизни лишайники получают из воздуха и атмосферных осадков и при этом не имеют специальных приспособлений, предотвращающих поступление в их тела различных загрязнителей. Особенно губительны для лишайников различные окислы, образующие при соединении с водой кислоты той или иной концентрации. Поступая в таллом, такие соединения разрушают хлоропласты водорослей, равновесие между компонентами лишайника нарушается, и организм гибнет. Поэтому многие виды лишайников быстро исчезают с территорий, подверженных значительному загрязнению. Но оказывается не все.

Некоторые не только выживают, но увеличивают территорию своего распространения. В Московской области почти повсеместно и обильно встречается незаметный, но очень устойчивый Scoliciosporum chlorococcum - корковый вид, в начале века также не указываемый для Средней России.

В любом случае гибель отдельных видов должна быть тревожным сигналом не только для людей, проживающих в какой – либо конкретной местности, но и для всего человечества.

Так как лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нём угарного газа, соединений серы, азота и фтора их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Такой метод был назван лихеноиндикацией (от греч. "лихен"-лишайник).

Значение лишайников.

Благодаря лишайниковым кислотам (совместный продукт грибного и водорослевого партнёрства) лишайники выступают в природе как пионеры растительности. Они участвуют в процессах выветривания и почвообразования.

Но лишайники отрицательно действуют на памятники архитектуры, вызывая их постепенное разрушение. По мере развития слоевища лишайников деформируются и пузырятся, а в образовавшихся полостях возникает особый микроклимат, способствующий разрушению субстрата. Именно поэтому лишайниковая мозаика на поверхности древних памятников очень тревожит реставраторов и хранителей старины.

На торфяниках лишайники тормозят рост кустарничков. Иногда участки почвы между подушками лишайников и сосудистыми растениями полностью лишены растительности, так как лишайниковые кислоты воздействуют и непосредственно и на расстоянии (подтверждено лабораторными опытами).

Лишайниковые кислоты не только тормозят, но и стимулируют рост некоторых организмов. В тех местах, где произрастают лишайники, прекрасно чувствуют себя многие почвенные микроскопические грибы и бактерии.

Лишайниковые кислоты имеют горький вкус, поэтому едят их только некоторые улитки и северные олени, которые очень любят ягель, тундровую кладонию.

В тяжёлые голодные годы люди часто при выпечке хлеба добавляли измельчённые в муку лишайники. Для удаления горечи их предварительно обдавали кипятком.

Лишайники издавна были известны как источник получения полезных химических веществ. Более 100 лет назад лихенологии обратили внимание на то, что под воздействием растворов йода, щёлочи и белильной извести окрашиваются в разные цвета. Лишайниковые кислоты в воде не растворяются, но растворяются в ацетоне, хлороформе, эфире. Многие из них бесцветны, но есть и окрашенные соединения: желтые, красные, оранжевые, фиолетовые.

На Севере России их до сего момента используют как красители.

В медицине лишайники применяли ещё древние египтяне за 2000 лет до нашей эры. Их кислоты обладают антибиотическими свойствами.

Карл Линней в1749 году упоминал о семи лекарственных видах лишайников. Из пармелии скальной в то время делали тампоны для остановки кровотечения из носа, из кладонии красноплодной готовили средство от кашля. С успехом применяли препараты для лечения кожных заболеваний, ожогов, послеоперационных ран.

Лекарственные препараты цетрарии исландской используют как в официальной, так и народной медицине для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, бронхиальной астмы, туберкулеза, инфекционных заболеваний кожи, гнойных ран и ожогов. Во многих странах, в том числе и в России, готовят лечебные сиропы и пастилки.

Фармакологические исследования показали, что натриевая соль усниновой кислоты обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами относительно стафилококков, стрептококков и бактерии субтилис. Её отвар поднимает тонус организма, регулирует деятельность желудка, лечит заболевания дыхательных путей. Лекарственный препарат натрия уснинат был разработан в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова в Петербурге и в честь этого института назван бинаном. Бинан на пихтовом бальзаме заживляет ожоги, а спиртовой раствор помогает при ангине.

Самое неожиданное применение в парфюмерии, хотя и было это известно в 15 – 18 веке. В древнем Египте из них получали порошок, который использовали для приготовления пудры.

Лишайниковые кислоты, полученные из разных видов пармелий, еверний и рамалин, обладают способностью фиксировать запахи, поэтому их и сегодня используют в парфюмерной промышленности. Спиртовой экстракт из лишайников (ризиноид) добавляют в духи, одеколоны и мыла. Вещества, которые содержатся в Эвернии сливовой являются хорошими закрепителями ароматов, поэтому их применяют для изготовления духов и ароматизации хлеба.

Некоторые лишайники употребляют в пищу. В Японии, например, считается деликатесом гирофора съедобная (gyrophora tsculenta)-растущий на скалах листоватый лишайник. Давно известна под названием «лишайниковая манна», астицилия съедобная(Asticilia esculenna), образующая своеобразные «кочующие» шаровидные комочки в степях, пустынях и засушливых горных областях. Ветер иногда переносит эти шарики на большие расстояния. Возможно отсюда и возникло библейское предание о «манне небесной», ниспосланный Богом евреям, странствовавшим по пустыне на пути из египетского рабства. А в самом Египте эвернию шелушащуюся (Evernia furfuracea) добавляли в выпекаемый хлеб, чтобы он долго не черствел.

По составу лишайников с помощью разработанных шкал и формул определяют концентрацию в воздухе различных загрязняющих веществ. Они являются классическими биологическими индикаторами. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсических газов. Наиболее опасны для лишайников окислы азота, угарный газ, соединения фтора. В последнее десятилетие показало, что самое негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно серистый газ, который уже в концентрации 0,08-0,1 мг/м угнетает большинство лишайников, а концентрация 0,5мг/м губителен практически для всех видов.

Многими исследователями используются как для картирования территорий, так и для трансектных исследований, трансплантационных, в экологическом образовании и т. д.

Лишайники успешно используют в экологическом мониторинге.

Служат индикаторами окружающей среды, так как проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.

Российские исследователи М. Г. Нифонтова и её коллеги установили, что лишайники накапливают радионуклеотиды на несколько величин больше, чем травянистые растения. Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые и накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере выбирают именно эти виды. Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты – преимущественно стронций и железо. Эпилиты, растущие на камнях, накапливают совсем мало радиоактивных элементов. Вымывание изотопов из талломов сильно заторможено, в связи с длительными периодами обезвоживания, поэтому лишайники служат барьером для дальнейшего распространения губительной радиации. Благодаря способности накапливать изотопы, лишайники используются как индикаторы радиоактивного загрязнения среды.

Определение лишайниковых зон

Загрязнители воздуха нарушают пигментную систему фотосинтеза, окисляя хлорофилл, и нарушая процесс транспорта органических веществ.

Степень загрязнённости воздуха можно определить по следующим показателям

1. лишайниковая пустыня – полное отсутствие лишайников

2. зона соревнования – лишайниковая зона бедна

3. Нормальная зона – встречаются многие виды лишайников

Степень загрязнения воздуха оценивают по обилию различных лишайников

Степень загрязнения Кустистые лишайники Листовые лишайники Накипные лишайники

Загрязнений нет Встречаются Встречаются Встречаются

Слабое загрязнение Отсутствуют Встречаются Встречаются

Среднее загрязнение Отсутствуют Отсутствует Встречаются

Сильное загрязнение Отсутствуют Отсутствует Отсутствует

Чувствительность к атмосферным загрязнителям

Среднечувствительные виды высокочувствительные виды некоторые виды пармелий (бороздчатая, скальная) и кладоний уснеи (хохлатая, пышная), цетрария сизая, кладония неприглаженная,

(порошистая, бахромчатая). гипогимния вздутая, ксантория настенная (золотянка).

В Подмосковье произрастает несколько сотен видов лишайников, в Москве около

90. Они чувствительны к загрязнениям и поэтому служат хорошими индикаторами окружающей среды.

Анализ проведенного исследования

При анализе жизненных форм лишайников было выявлено, что из собранных нами образцов имеются накипные, листоватые и кустистые формы. Воздушная среда загрязнена (т. к. кустистых видов мало), но умеренно, т. к два кустистых вида все же встречается на нашей территории, а листоватые виды представлены сравнительно большим числом видов.

Нами были исследованы деревья, растущие вдоль автомобильных дорог по улицам Школьная, Садовая, Тополиная, Мира. Улица Школьная - это улица с высокой степенью движения транспорта, преобладающим является легковой транспорт. На улицах Садовая, Мира и Тополиная степень интенсивности движения транспорта средняя.

В ходе исследования нами определено:

На деревьях, растущих вдоль автомобильных дорог встречаются следующие виды лишайников: оранжевая ксантория, серо-зеленая пармелия, пепельно-серая гипогимния и зеленая водоросль

Загрязнение воздуха сказывается и на внешнем виде. Лишайники преждевременно стареют. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела.

Преобладающим лишайником, на исследуемых улицах, является оранжевая ксантория.

Ксантория настенная (золотянка): а) - в нормальном состоянии, б) - в угнетенном состоянии. Колонии этих растений приобретают специфические очертания полумесяца, потому что центральные части их слоевищ отстают от субстрата и выпадают, хотя края лопастей скорости роста не снижают. Слоевища угнетенных лишайников обильно покрыты соредиями - маленькими шаровидными тельцами.

По объездной дороге встречаются деревья, на которых вместе с лишайниками растет зеленая водоросль.

На деревьях встречаются только зелёные водоросли.

Тревогу вызывают показатели исследований, проведенных в вдоль Каширо – Симферопольского шоссе. Здесь совсем не выявлено лишайников. На деревьях встречаются только зелёные водоросли.

Атмосфера испытывает сильное загрязнение. Это связано с антропогенным влиянием на данную территорию: сказывается близкое расположение автострады и заправочной станции.

(по Сернандеру)

1 – 2 – Нормальная

7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)

10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)

Провели исследование территории по определению степени загрязнения воздуха, используя простейший тест на чистоту воздуха по видовому составу лишайников. В ходе обследования определяется наличие на каждом стволе липы – стандартного объекта исследований лишайников кустистой, листоватой и накипной формы. Затем в соответствии с простейшей шкалой для определения степени загрязнения воздуха определяется степень загрязнения.

Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха

Степень загрязнения Наличие лишайников

I слабое загрязнение исчезают кустистые лишайники

II среднее загрязнение исчезают листоватые и кустистые лишайники

III сильное загрязнение исчезают кустистые, листоватые и накипные лишайники – «Лишайниковая пустыня

По результатам теста составляется карта загрязнения воздуха по морфологической (жизненной) форме лишайников.

По лихенофлористическому списку в соответствии с таблицей: составляется карта загрязнений воздуха по видовому составу лишайников.

Шкала для определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку

Степень загрязнения воздуха Лишайники

0 зона лишайников нет, только водоросль Плеврококкус на деревьях и камнях очень сильного загрязнения

1 зона лишайник Леканора сильного загрязнения

2 зона лишайник Ксантория на камнях уменьшения загрязнения

3 зона Пармелия на камнях, на деревьях отсутствует уменьшения загрязнения

4 зона серые листоватые лишайники появляются на стволах деревьев относительно чистый воздух

5 зона появляются кустистые лишайники, в том числе и Эверния зона чистого воздуха

6 зона Кустистые лишайники, в том числе и Уснея очень чистый воздух

В связи с угрозой надвигающейся экологической катастрофы, и возникшей необходимостью выявлять антропогенные изменения состояния природной среды сформировалась потребность в организации специальной информационной системы – системы наблюдения и анализа состояния природной среды, называемой мониторингом.

Экологический мониторинг подразделяется на биологический и географический.

Биологический мониторинг направлен на выявление и оценку антропогенных изменений, связанных с изменением биоты, биологических систем, на оценку состояния этих систем.

Главное внимание в биологическом мониторинге уделяется наблюдениям за биологическими последствиями, откликами, реакциями биологических систем на внешние воздействия, на изменения состояния природной среды.

Биологическому мониторингу уделяется большое внимание по следующим причинам:

Во-первых, измерение физических и химических параметров загрязненности природной среды более трудоемко по сравнению с методами биологического мониторинга;

Во-вторых, в окружающей человека среде нередко присутствует не один, а несколько токсических компонентов.

Разумеется, биологический мониторинг не подменяется и не вытесняет физико-химических методов исследования состояния природной среды. Однако его использование позволяет повысить точность прогнозов в экологической обстановке, сложившейся в результате деятельности человека.

Например: по некоторым видам лишайников можно довольно точно установить концентрацию сернистого газа в воздухе. Если на стволах деревьев присутствуют пармелии, алектории и др. , значит, воздух чист; если же лишайники на деревьях полностью отсутствуют, значит, концентрация двуокиси серы в воздухе превышает 0,3мг/м3.

В местах постоянного антропогенного воздействия лишайники исчезают. Это говорит о том, что атмосфера данной местности загрязняется, негативное антропогенное воздействие велико.

Ежедневно мы слышим предостережение об экологической опасности.

Однако призывы к спасению и защите природы останутся словами, если каждый человек не осознает главного: человечество стоит на пороге экологической катастрофы, здесь нет преувеличения. 40% населения живут в неблагоприятных экологических условиях, а еще 20% - в зонах экологического бедствия. Поэтому решение экологических проблем – одна из наиболее важнейших задач сегодняшнего времени.

Проведя эту работу, мы не только расширили свои знания, но и убедились в том, что лишайники – не только интересный, необычный, но и трудный для определения и изучения в лабораторных условиях объект. Совершенно иначе стали относиться к этим маленьким, неповторимым созданиям природы. Какие же героические усилия приходится прикладывать им, чтобы выжить. Берегите их! Не тревожьте это сказочное Берендеево царство. Повнимательнее смотрите вокруг себя. Ведь в лесу не просто деревья, пни, разбросанные веточки, камни, а сказочные. Как богато они украшены! И делают их такими лишайники. А какую неоценимую услугу они оказывают учёным и всем нам.

Планируем провести трансплантационное исследование (перенести лишайники с низким классом полеотолерантности, то есть с высокой чувствительностью в выделенные нами зоны антропогенного воздействия.

Ход работы.

1. Взяли кусочек слоевища разных лишайников вместе с субстратом. Зарисовали, сфотографировали и измерили длину данных объектов (кустистые, листоватые, накипные лишайники)

2. Прикрепили кусочки лишайников на стенах, коре деревьев, в разных участках села.

3. Наблюдаем за объектами.

4. Через полгода или год снимем их, измерим, зарисуем

5. Сравним их внешний облик с первоначальным по фото и по рисунку

6. Выясним, с какими лишайниками произошли изменения, а с какими нет.

Такое исследование позволит или подтвердить, или опровергнуть предположение о том, что современные среднегодовые концентрации действительно ниже значения 0,05мг/м³, и современная лихеноиндикационная картина связана именно с тем, что должно пройти порядка 10 – 15 лет, прежде чем снижение антропогенного прессинга станет заметным по лишайникам.

Корреляция значений индексов полеотолерантности и среднегодовых концентраций диоксида серы в воздухе.

Индекс полеотолерантности концентрация SO2, мг/м³ Зона

(по Сернандеру)

1 – 2 – Нормальная

2 – 5 0,01 – 0,03 Смешанная (I)

5 – 7 0,03 – 0,08 Смешанная (II)

7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)

10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)

0 более 0,3 Лишайниковая пустыня

Согласно полученным данным можно судить о среднегодовых концентрациях диоксида серы в воздухе.

Решили провести ещё одно наблюдение.

Результаты исследования.

Название улицы Кол-во деревьев Кол-во деревьев, на Виды лишайников Преобладающие виды которых располагаются лишайники

Школьная Серо-зеленая пармелия, Серо-зеленая пармелия оранжевая ксантория

Садовая Пепельно-серая гипогимния, равномерно оранжевая ксантория

Тополиная Серо-зеленая пармелия, до перекрестка преобладает оранжевая ксантория, зеленые оранжевая ксантория и зеленые водоросли. водоросли, от перекрестка распределение лишайника равномерное зеленая водоросль отсутствует.

Мира Пепельно-серая гипогимния, оранжевая ксантория оранжевая ксантория

Каширо – Симферопольское шоссе зеленые водоросли

Сильное загрязнение Среднее загрязнение Загрязнения почти нет (низкое загрязнение)

Зеленые водоросли на стволах деревьев. Листоватые лишайники на стволах деревьев Листовые лишайники на деревьях (серо-зеленая

(оранжевая ксантория). пармелия и пепельно-серая гипогимния).

Изучение водорослей, входящих в состав лишайников.

Демонстрация работы перед учащимися в 6 классе при изучении темы «Лишайники»

Отчёт о проделанной работе.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Задачи:

- Определить роль лишайников как показателей чистоты воздуха.

- Сравнить опытные данные.

Актуальность:

Лишайники являются пионерами растительности, но они являются одним из важнейших определителей чистоты воздуха.

Новизна: Исследование по лишайникам ведется впервые на территории поселка Танды.

Введение

Наиболее острую экологическую проблему представляет загрязнение воздуха, поскольку регулярно происходит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Продукты сжигание топлива автомобилей, выбросы котельных, продукты горение при пожарах и т.д. поступают в самый нижний (приземный) слой атмосферы. Условия их рассеивания определяются состоянием атмосферы. Решающую роль при этом играет ветер: в ветреную погоду хорошо проветривается, концентрации загрязняющих веществ низкие. В безветренную погоду «чистоту» приземного воздуха определяют процессы вертикального перемешивание. При благоприятных условиях они обеспечивают вынос примесей в верхние слои атмосферы и поступление оттуда же чистого воздуха.

Загрязнение воздуха приводит к уменьшению толщины озонового слоя и образованию озоновых дыр. По оценкам ученых, уменьшение толщины озонового слоя на 1% повысит интенсивность УФ - излучения на поверхности Земли на 2%, что увеличит уровень заболеваемости раком кожи у людей на 3-6%. Кроме того, загрязнение воздуха приводит к повышению влажности воздуха, к увеличению количества туманов в городе и помутнению атмосферы - образуется парниковый эффект.

А также атмосферные загрязнение влияют на состояние питьевых источников и состояние растительного и животного мира.

Но самое главное, загрязненный воздух оказывает огромное влияние на здоровье и самочувствие человека. При сильно загрязненном воздухе у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, появляются симптомы удушья, обострение легочних и различных хронических заболеваний, например: хронических бронхит, и даже заболевание раком легких.

Таким образом, проблема загрязнение воздуха является актуальной, и мы решили выяснить, насколько сильно загрязнен воздух в нашем наслеге. Существуют различные методики исследования уровня загрязнения воздуха. Есть также инструментальные методы определение содержание в воздухе вредных примесей, которые используются государственными природоохранными организациями в целях мониторинга воздушной среды. Однако для нас такие методы недоступны. Мы выбрали наиболее доступную методику оценки степени загрязнение воздуха - лихеноиндикацию. То есть нами были выбраны лишайники в качестве индикаторов состояния воздуха. Объектом исследования стали территории в центре поселка и в окраинах поселка.

Характеристика лишайников

Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название происходит от греческого (лат. Lichen) и переводится как бородавка, что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.

За неблагозвучным названием этих растений скрывается удивительный по своеобразию мир.

Как организмы лишайники были известны ученым и в народе задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст (371 - 286 до н. э.) «отец ботаники», дал описание двух лишайников - уснеи (Usnea) и рочеллы (Rocella. Постепенно количество известных видов лишайников возрастало. В XVII веке было известно только 28 видов. Французский врач и ботаник Жозеф Питтон де Турнефор в своей системе выделил лишайники в отдельную группу в составе мхов. Хотя к 1753 году было известно свыше 170 видов, Карл Линней описал только 80, охарактеризовав их как «скудное крестьянство растительности», и включил вместе с печёночниками в состав «наземных водорослей».

Лишайники- группа симбиотических организмов, в теле которых сочетаются два компонента: автотрофный - водоросль или цианобактерия и гетеротрофный - гриб. Вместе они образуют единый организм. Для каждого вида лишайников характерна постоянная, сложившаяся в процессе исторического развития форма симбиоза - взаимополезного сожительства определенного гриба с конкретной водорослью.

Разделение лишайников на классы и семейства проводят в соответсвии с принадлежностью вида гриба - компонента лишайника - к определенному отделу грибов, входящих в состав лишайников, относят к отделу Аскомикота, а небольшую часть - к отделу Базидиомикота.

По величине лишайники разнообразны, их размеры - от нескольких до десятков сантиметров. Тело лишайников представлено слоевищем, или талломом. В зависимости от образующегося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, желтым, оранжевым или почти черным.

Сейчас насчитывается около 25 тыс. видов лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов. Облик этих растений причудлив и разнообразен. Известны палочковидные, кустистые, листоватые, плёнчатые, клубкообразные, «голые» и густо покрытые чешуйками (филлокдадиями) лишайники, имеющие слоевище в виде булавы и плёнки, бороды и даже «многоэтажных» башен.

В зависимости от внешнего облика различают три основных морфологических типа: накипные, листоватые и кустистые лишайники. В природе лишайники занимают несколько экологических ниш: эпилитные, эпифитные, эпиксильные, напочвенные и водные.

Таллом накипных лишайников — это корочка «накипь», нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на оголённой почве, на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипной лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен.

Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

Кустистые имеют более сложное строение. Таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал. На субстрате они прикрепляются только у своего основания.

К субстрату лишайники прикрепляются особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома, - ризоидами (если выросты сформированы только гифами нижней коры), или ризинами (если эти выросты включают в себя также сердцевинные гифы).

I.1 Лишайники как индикаторы окружающей среды

Лишайники представляют собой весьма своеобразную группу споровых растений, состоящих из двух компонентов - гриба и одноклеточной, реже нитчатой водоросли, которые живут совместно, как целостный организм. При этом функция основного размножения и питания за счет субстрата принадлежит грибу, а функция фотосинтеза - водоросли. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха, в силу чрезвычайного "долголетия" лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

Объектом глобального мониторинга избраны лишайники потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку их реакция на внешние воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедлена по сравнению с другими организмами.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т. е. лишайники, растущие на коре деревьев. Изучение этих видов, в крупнейших городах мира, выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев, тем ниже «жизненность» лишайников.

Лишайники являются интегральным индикатором состояния среды и косвенно отражают общую «благоприятность» комплекса абиотических факторов среды на биотические.

Кроме того, большинство химических соединений, негативно влияющих на флору лишайников, входят в состав основных химических элементов и соединений, содержащихся в выбросах большинства промышленных производств, что позволяет использовать лишайники именно в качестве индикаторов антропогенной нагрузки.

Все это предопределило использование лишайников и лихеноиндикации в системе глобального мониторинга состояния окружающей среды.

I.2. Классификация лишайников

Различают три основных типа слоевищ лишайников: накипной (корковый), листоватый и кустистый, между которыми встречаются переходные формы. Наиболее простые - накипные, и корковые, похожие на кору дерева. Они растут на поверхности почвы, горных пород, на коре деревьев и кустарников, плотно срастаются с субстратом и не отделяются от него без значительных повреждений.

Более высокоорганизованные лишайники имеют листоватое слоевище в форме пластинок, распростертых по субстрату и срастающихся с ним посредством пучков гиф. На субстрате листоватые лишайники имеют вид чешуек, розеток или обычно разрезанных на лопасти крупных пластинок.

Наиболее сложно организованное слоевище - кустистое , имеющее форму столбиков или лент, обычно разветвленных и срастающихся с субстратом только основанием. Вертикальный рост слоевище позволяет ему лучше использовать солнечный свет для фотосинтеза.

У большинства лишайников слоевище имеет верхний и нижний корковые слои из плотного сплетение грибных нитей, между которыми находится сердцевина - рыхлый слой грибов укрепляет слоевище и защищает водоросли от чрезмерного освещение. Основная функция сердцевинного слоя - проведение воздуха к клеткам водорослей, содержащим хлорофилл.

Симбиотические взаимоотношение гриба и водорослей проявляются в том, что нити гриба в теле лишайника как бы выполняют функцию корней, а клетки водорослей играют роль листьев зеленых растений - в них происходит фотосинтез и накопление органических веществ. Гриб обеспечивает водоросль органические вещества. Таким образом, лишайники представляют собой автогелеротрофные организмы. Лишайнику, как целому организму, присущи новые биологические качества, несвойственные его компонентам вне симбиоза. Благодаря этому лишайники обитают там, где не могут жить ни водоросли, Ни грибы в отдельности. Физиология гриба и водоросли в слоевище лишайника также во многом отличается от физиологии свободноживущих грибов и водорослей.

Среди лишайников различают группы видов, растущих на почве, деревьях, склах и т.д. Внутри них можно выделить еще более мелкие группы: обитающие ни известковых или кремнистых горных породах, на коре деревьев, обнаженной древесине, на листьях (у вечнозеленых растений) и др. На обрабатываемых землях лишайники не встречаются из-за своего очень медленного роста, накоплением органических веществ. Они очень требовательны к чистоте воздуха, не выносят дыма, копоти и особенно сернистых газов промышленных районов.

Встречаются во всех биогеографических зонах, особенно в умеренных и холодных областях, а также в горах. Лишайники способны переносить длительное высушивание. Фотосинтез и питание у них в это время прекращаются. Устойчивость к засухе и низкой температуре позволяет им переживать периоды резкого изменение условий существования и возвращаться к жизнедеятельности даже при низкой температуре и незначительном содержании CO2, когда многие растения погибают.

I.3. Размножения лишайников

Лишайники размножаются в основном вегетативно - частями слоевище. Хрупкие в сухую погоду, лишайники легко ломаются от прикосновение животных или людей; отдельные кусочки, попав в соответствующие условия, развиваются в новое слоевище. Однако они могут размножаться и спорами, которые образуются половым или бесполым путем.

Широкое распространение лишайников обусловлено многими факторами, из которых основные - их способность противостоять неблагоприятному воздействию среды, лекгость вегетативного размножения, дальность и высокая скорость переноса отдельных частей слоевища ветром.

По хаpактеpу полового споpоношения лишайники относят к двум классам: сумчатые (pазмножаются споpами, созpевающими в сумках), к котоpым относятся почти все pазновидности лишайников, и базидиальные (споpы созpевают в базидиях), насчитывающие всего несколько десятков видов.

Pазмножение лишайников осуществляется половым и бесполым (вегетативным) способами. В pезультате полового пpоцесса обpазуются споpы гpиба лишайника, котоpые pазвиваются в закpытых плодовых телах - пеpитециях, имеющих узкое выводное отвеpстие ввеpху, или в апотециях, шиpоко откpытых к низу. Пpоpосшие споpы, встpетив соответствующую своему виду водоpосль, обpазуют с ней новое слоевище.

Вегетативное pазмножение заключается в pегенеpации слоевища из небольших его участков (обломков, веточек). У многих лишайников есть специальные выросты - изидии, которые легко отламываются и дают начало новому слоевищу. В других лишайниках образуются крошечные гранулы (соредии), в которых клетки водоросли окружены плотным скоплением гиф; эти гранулы легко разносятся ветром.

Все необходимое для жизни лишайники получают из воздуха и атмосферных осадков и при этом не имеют специальных приспособлений, предотвращающих поступление в их тела различных загрязнителей. Особенно губительны для лишайников различные окислы, образующие при соединении с водой кислоты той или иной концентрации. Поступая в таллом, такие соединения разрушают хлоропласты водорослей, равновесие между компонентами лишайника нарушается, и организм гибнет. Поэтому многие виды лишайников быстро исчезают с территорий, подверженных значительному загрязнению. Но оказывается не все.

В любом случае гибель отдельных видов должна быть тревожным сигналом не только для людей, проживающих в какой - либо конкретной местности, но и для всего человечества.

Так как лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нём угарного газа, соединений серы, азота и фтора их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Такой метод был назван лихеноиндикацией (от греч. "лихен"-лишайник)

I.4. Значение лишайников

Значение лишайников велико. Как автогетеротрофные компоненты природных систем, они аккумулируют солнечную энергию, образуя определенную биомассу, и в то же время разлагают органические вещества до минеральных. В результате их жизнедеятельности подготавливается почва для поселения растений.

В тундре, где лишайников особенно много, они служат кормом северных оленей. Наибольшее значение в этом отношении имеет ягель - олений мох. Используют в пищу лишайники и некоторые дикие животные, например: косули, лоси, маралы. Лишайники служат индикаторами (показателями) чистоты воздуха, так как они очень чувствительны к его загрязнению.

Благодаря лишайниковым кислотам (совместный продукт грибного и водорослевого партнёрства) лишайники выступают в природе как пионеры растительности. Они участвуют в процессах выветривания и почвообразования.

Но лишайники отрицательно действуют на памятники архитектуры, вызывая их постепенное разрушение. По мере развития слоевища лишайников деформируются и пузырятся, а в образовавшихся полостях возникает особый микроклимат, способствующий разрушению субстрата. Именно поэтому лишайниковая мозаика на поверхности древних памятников очень тревожит реставраторов и хранителей старины.

На торфяниках лишайники тормозят рост кустарничков. Иногда участки почвы между подушками лишайников и сосудистыми растениями полностью лишены растительности, так как лишайниковые кислоты воздействуют и непосредственно и на расстоянии (подтверждено лабораторными опытами).

Лишайниковые кислоты не только тормозят, но и стимулируют рост некоторых организмов. В тех местах, где произрастают лишайники, прекрасно чувствуют себя многие почвенные микроскопические грибы и бактерии.

Лишайниковые кислоты имеют горький вкус, поэтому едят их только некоторые улитки и северные олени, которые очень любят ягель, тундровую кладонию.

В тяжёлые голодные годы люди часто при выпечке хлеба добавляли измельчённые в муку лишайники. Для удаления горечи их предварительно обдавали кипятком.

Лишайники издавна были известны как источник получения полезных химических веществ. Более 100 лет назад лихенологии обратили внимание на то, что под воздействием растворов йода, щёлочи и белильной извести окрашиваются в разные цвета. Лишайниковые кислоты в воде не растворяются, но растворяются в ацетоне, хлороформе, эфире. Многие из них бесцветны, но есть и окрашенные соединения: желтые, красные, оранжевые, фиолетовые.

В медицине лишайники применяли ещё древние египтяне за 2000 лет до нашей эры. Их кислоты обладают антибиотическими свойствами.

Карл Линней в1749 году упоминал о семи лекарственных видах лишайников. Из пармелии скальной в то время делали тампоны для остановки кровотечения из носа, из кладонии красноплодной готовили средство от кашля. С успехом применяли препараты для лечения кожных заболеваний, ожогов, послеоперационных ран.

Лекарственные препараты цетрарии исландской используют как в официальной, так и народной медицине для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, бронхиальной астмы, туберкулеза, инфекционных заболеваний кожи, гнойных ран и ожогов. Во многих странах, в том числе и в России, готовят лечебные сиропы и пастилки.

Фармакологические исследования показали, что натриевая соль усниновой кислоты обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами относительно стафилококков, стрептококков и бактерии субтилис. Её отвар поднимает тонус организма, регулирует деятельность желудка, лечит заболевания дыхательных путей. Лекарственный препарат натрия уснинат был разработан в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова в Петербурге и в честь этого института назван бинаном. Бинан на пихтовом бальзаме заживляет ожоги, а спиртовой раствор помогает при ангине.

Самое неожиданное применение в парфюмерии, хотя и было это известно в 15 - 18 веке. В древнем Египте из них получали порошок, который использовали для приготовления пудры.

Лишайниковые кислоты, полученные из разных видов пармелий, еверний и рамалин, обладают способностью фиксировать запахи, поэтому их и сегодня используют в парфюмерной промышленности. Спиртовой экстракт из лишайников (ризиноид) добавляют в духи, одеколоны и мыла. Вещества, которые содержатся в Эвернии сливовой являются хорошими закрепителями ароматов, поэтому их применяют для изготовления духов и ароматизации хлеба.

Некоторые лишайники употребляют в пищу. В Японии, например, считается деликатесом гирофора съедобная (gyrophora tsculenta)-растущий на скалах листоватый лишайник. Давно известна под названием «лишайниковая манна», астицилия съедобная(Asticilia esculenna), образующая своеобразные «кочующие» шаровидные комочки в степях, пустынях и засушливых горных областях. Ветер иногда переносит эти шарики на большие расстояния. Возможно отсюда и возникло библейское предание о «манне небесной», нипосланный Богом евреям, странствовавшим по пустыне на пути из египетского рабства. А в самом Египте эвернию шелушащуюся (Evernia furfuracea) добавляли в выпекаемый хлеб, чтобы он долго не черствел.

По составу лишайников с помощью разработанных шкал и формул определяют концентрацию в воздухе различных загрязняющих веществ. Они являются классическими биологическими индикаторами. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсических газов. Наиболее опасны для лишайников окислы азота, угарный газ, соединения фтора. В последнее десятилетие показало, что самое негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно сернистый газ, который уже в концентрации 0,08-0,1 мг/м угнетает большинство лишайников, а концентрация 0,5мг/м губителен практически для всех видов.

Лишайники успешно используют в экологическом мониторинге. Служат индикаторами окружающей среды, так как проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.

Российские исследователи М. Г. Нифонтова и её коллеги установили, что лишайники накапливают радионуклеотиды на несколько величин больше, чем травянистые растения. Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые и накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере выбирают именно эти виды. Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты - преимущественно стронций и железо. Эпилиты, растущие на камнях, накапливают совсем мало радиоактивных элементов. Вымывание изотопов из талломов сильно заторможено, в связи с длительными периодами обезвоживания, поэтому лишайники служат барьером для дальнейшего распространения губительной радиации. Благодаря способности накапливать изотопы, лишайники используются как индикаторы радиоактивного загрязнения среды.

II. Основная часть

II.1. Заложение пробных площадок

В каждом районе исследование были выбраны пять деревьев одного вида, которые находились на расстоянии 5-10 м друг от друга, были примерно одного возраста и размера, не имели повреждений. К стволу каждого дерева плотно палетка, разделенная на квадраты, на высоте приблизительно 1 м.

Полученные данные обрабатывались по формуле: R=(100а+50в)/с,

где: R — степень покрытия древесного ствола лишайниками (%);

а - число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают больше половины площади квадрата;

в - число квадратов сеточки, в которых лишайники визуально занимают менее половины площади квадрата;

с - общее число квадратов сеточки .

Результаты загрязнения воздуха представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Оценка степени загрязненности атмосферного воздуха территории

II.2.Измерение проективного покрытия

Для оценки относительной численности лишайников на стволах деревьев мы определяли показатели проективного покрытия т.е. процентного соотношений площадей, покрытых лишайниками, и площадей, свободных от лишайников.

Проективное покрытие лишайников подсчитывали с помощью прозрачной пленки, расчерченный на квадраты 1х1 см. Пленку накладывали на ствол дерева и закрепляли кнопками. Измерение на одном стволе производились с четырех сторон света : рамку прикладывали и производили подсчет четыре раза - с севера, востока, юга и запада. А также эти измерение производились на 2-х высотах : 60,90.

Подсчет лишайников производили следующим образом. Сначала считали число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равная 100%. Затем подсчитывали число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (в), условно приписывая им покрытие, равное 50%. Данное записывали в рабочую таблицу. После этого рассчитали общее проективное покрытие в процентах по формуле:

R=(100 * а+50 * в)/С

В этой формуле С - общее число квадратов сеточки (при использовании сеточки 10х10 см с ячейками 1х1, С=100).

1. Измерение проективного покрытия

Проективное покрытие вычисляется по формуле:

R=(100а+50в)/С, где

а - это число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают больше половины площади квадрата;

в - это число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают меньше половины площади квадрата;

С - это 100%.

R=100 * 50 + 50 * 15 / 100% = 57,5%

Значит в первом участке оценка проективного покрытия составляет 8 баллов.

R = 100 * 50 + 50 * 19 / 100% = 59,5%

А во втором участке оценка проективного покрытия составляет тоже 8 баллов.

R = 100 * 15 + 50 * 5 / 100 = 17,5%

А в третьем участке оценка проективного покрытия составляет 4 балла.

Таблица 3. Измерение проективного покрытия лишайников.

II.3.Вычисление значение индексов полеотолерантности

Рассчитанное проективное покрытие позволило вычислить индекс полеотолерантности, отражающий влияние воздуха на лишайники.

Индекс полеотолерантности (IP) вычисляется по формуле:

IP = (A i C i ) / C n

В этой формуле: n - количество видов на описанной пробной площади; A i - класс полеотолерантности вида (гипогимния вздутия относится к 3 классу полеотолерантности, то есть этот вид лишайника встречается в естественных и антропогенно слабоизмененных местах); C i - проективное покрытие вида в баллах; Cn- сумма значений покрытия всех видов (в баллах). Индекс полеотолерантности (IP) и концентрации SO₂.

Таблица 4 Оценка проективного покрытия в баллах.

Используя таблицу «Оценка проективного покрытия в баллах», определили, что рассчитанное проективное покрытие в процентах (57,8%, 59,5%) соответствует восьми (8) баллам. Имея все данные, рассчитали по формуле индекс полеотолерантности. IP = 4 (смешанная зона).

II.4.Результаты практической части исследования

Было обследовано 3км 2 , обнаружены следующие виды лишайников.

Семейство Parmeliaceae

Гипогимния вздутия (Hypoqimnia physodes)

Пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata)

Семейство Usneaceae

Эверния растопыренная (Evernia divaricata)

Семейство Teloschistaceae

Ксантория постенная (Xanthoria pareitina)

Таблица №5. Результаты исследования.

Очень слабое (1 класс) - общее число видов до шести, в том числе накипные, листоватые и кустистые формы серого и желтого цвета.

Слабое (2 класс) - общее число до четырех, накипные, листоватые и кустистые формы серого цвета, накипные лишайники желтого цвета.

Среднее (3 класс) - только два вида лишайников серого цвета, накипные и листоватые формы.

Умеренное (4 класс) - только один вид накипных лишайников серого цвета.

Сильное (5-6 классы) - полное отсутствие лишайников, «лишайниковая пустыня».

Значит наш населенный пункт по нашим расчетам относится в второму классу. Это говорит в том, что нашей территории нет промышленных объектов. Основными объектами загрязняющим атмосферу является центральная котельная, отапливоемое каменным углем, мазутом, частные дома отапливоемые древесиной.

Заключение

Простым, доступным способом определения чистоты воздуха является метод лихеноиндикации.

Лишайники сильно реагируют на внешнее воздействие, поэтому можно четко определить состояние экологической ситуации.

По нашим исследованиям территория поселка благоприятно по отношении чистоты воздуха.

Литература.

1.Боголюбов А.С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации: метод. пособие / А.С. Боголюбов, М.В. Кравченко. - М.: Экосистема, 2001.

2.Воронцов А.И., Харитонова Н.З. Охрана природы. - М.: Высшая школа, 1977

3.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояние природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

4.Криксунов Е.А. Экология, М.: Изд дом “Дрофа”, 1996.

5.Кушелев В.П. Охрана природы от загрязнения промышленными выбросами. - М.: Химия, 1979.

6. Ляшенко О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие. - СП.: 2012.

7.Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. - М.: Высшая школа, 1980

8.Новиков Э.А. Человек и литосфера. - Л.: Недра, 1976.

9.Синицын С.Г., Молчанов А.А. и др. Лес и охрана природы. - М.: Лесная промышленность, 1980.

10.Сайт интернета lishayniki.ru

Приложение

Ксантория постенная

Эверния растопыренная

Пармелия бороздчатая

Гипогимния вздутая

Растения-индикаторы очень востребованы в садоводстве, они подскажут как лучше обустроить участок. Хотя практически любая выращиваемая культура состоянием стеблей, листвы, корневой системы или другого органа может рассказать нам о нехватке или переизбытке питательных веществ в почве и ее влажности. Умение правильно определить, о чем именно сигнализируют растения, поможет вовремя исправить ситуацию и улучшить урожай.

Растения-индикаторы на даче

Избавить себя от нужды в постоянной диагностике культурных растений, можно обратившись к тем, что растут на участке без вашего участия, так называемым растениям-индикаторам. Осмотритесь и вы их точно найдете. Из года в год они хорошо растут сами по себе, независимо от того, насколько часто вы их убираете.

Определение состояния почвы — один из немаловажных факторов для садоводов-огородников, помогающий заблаговременно и более точно определить какие удобрения стоит вносить, что именно лучше сажать на том или ином месте.

Растения-индикаторы грунтовых вод

Влажность почвы

Растения – ксерофиты. Они легко переносят засуху, способны достаточно долго обходиться без влаги:

Растения – мезофиты. Лесные и луговые травы, растущие на увлажненных почвах, но не заболоченных:

Растения – гигрофиты. Предпочитают обильно увлажненные, заболоченные почвы:

Место с обильно увлажненной почвой, если позволяет территория, лучше обустроить как декоративную часть участка, например, сделать укромный уголок для отдыха с небольшим прудом. За неимением такой возможности для выращивания овощей придется хорошенько потрудиться над дренажем.

Такое место не подходит для деревьев и кустарников, им для хорошего роста необходим уровень грунтовых вод не ближе полутора или даже двух метров от поверхности почвы.

Уровень подземных вод

Хозяева участка, особенно нового, задаются вопросом наличия воды, например, для обустройства скважины или колодца, системы автополива или распределения растений. В этом придут на выручку растительные индикаторы. Обследуйте участок и найдите растения, определяющие наличие подземных вод.

На глубину залегания воды от 10 см укажет осока двух видов — дернистая и пузырчатая, 10–50 см осока острая и пурпурный вейник, от 50 см до метра лабазник вязолистный и канареечник. При прохождении воды на глубине 1–1,5 м, растительными индикаторами будут стрелец-трава, овсяник луговой, вика многоцветковая и полевичка, более 1,5 м – ползучий пырей, клевер красный, подорожник большой и костер безострый.

Растения-индикаторы почвы

Растения – олиготрофы указывают на малое содержание полезных элементов в почве. Это лишайники, вереск, клюква, лиственные мхи, багульник, брусника и черника. А также антеннария, белоус и цмин песчаный.

Средне-плодородная почва подходит для растений – мезатрофов , например, зеленых мхов, щитовника мужского и смолевки поникающей, дикой земляники, орегано, ветреницы лютиковой, марьянника дубравного, любки двулистной и т. д.

К индикаторам обогащенных почв относятся растения – эвтрофы и мегатрофы . Мох мний, крапива двух видов (жгучая и двудомная), папоротник женский, мокрица, хвощ лесной и лунник. А также папоротник страусник, морковник лесной, иван-чай, копытник, лебеда, паслен черный и др.

Растения – эвритрофы произрастают в почвах с разным уровнем плодородия, поэтому индикаторами не являются. Это вьюнок (березка), тысячелистник.

Наиболее важным веществом в питании и развитии растений является азот. От недостатка этого элемента растения увядают, замедляются в росте.

Индикаторы содержания азота в почве

1. Растения – нитрофилы (богатая азотом почва). Марь обыкновенная, лебеда, пурпурная яснотка, пустырник, лопух, пролесник многолетний, хмель, яскирка, калужница, подмаренник, паслен сладко-горький и крапива двудомная.
2. Растения – нитрофобы (бедная на азот почва). В таких местах хорошо растут практически все бобовые культуры, а также ольха, облепиха и джида (джигида), очиток, морковь дикая, пупавка.

Есть также наблюдения по растениям, указывающим на плотность почвы. Плотная земля на участке зарастает лапчаткой гусиной, лютиком ползучим, подорожником, пыреем ползучим. Лютик ползучий и одуванчик благоденствуют на суглинках. Рыхлую почву с повышенным содержанием органики обожают крапива и кровохлебка. Песчаники предпочитают коровяк и звездчатка средняя.

Растения-индикаторы кислотности почвы

В излишне кислых почвах нормальному росту культурных растений препятствует избыток алюминия и марганца, они способствуют нарушению белкового и углеводного обмена, что грозит частичной потерей урожая или полным увяданием растений. Чтобы вычислить состав земли на вашем участке присмотритесь к дикорастущим растениям.

Растения – ацидофилы (индикаторы почв с повышенной кислотностью pH менее 6,7)

Предельные ацидофилы , растущие на почвах с pH 3–4,5:

Средние ацидофилы – pH 4,5–6:

Слабые ацидофилы (pH 5–6,7):

Растения – нейтрофилы, идентифицирующие нейтральные и слабокислые почвы с уровнем pH 4,5–7,0

Растения, предпочитающие почву с pH 6,7–7 – обычные нейтрофилы : ива Хультена и мхи плевроциум и гилокомиум.

Почва с pH 6–7,3 идеальная среда для окололинейных нейтрофилов : журавельник цикутовый, клевер, батлачик луговой, пучка и сныть обыкновенная.

Растения – базофилы (индикаторы щелочных почв c pH 7,3–9)

Почвы с pH 6,7–7,8 идеально подходят для нейтральных растений – базофилов:

В почве с pH 7,8–9 – растут обычные растения – базофилы , такие как красная бузина и вяз шершавый, а также кальцефилы (опадающая лиственница, ветреница дубравная, лабазник шестилепестный) и растения – галофиты , такие как тамарикс мелкоцветный, бессмертник и некоторые виды полыни.

Бо́льшая часть овощных культур растет в почвах с низким уровнем кислотности и нейтральных, поэтому для хорошего роста и обильного урожая, повышенную кислотность необходимо нейтрализовать. Вариантов для этого немало, все зависит от требуемого результата и выращиваемых культур, ведь есть такие растения, которым слабокислая почва не мешает хорошо развиваться, например, редис, морковь и томат. И особенно — картофель. На щелочной почве он сильно поражается паршой и урожай резко падает.

Огурцы, кабачки, тыква, лук, чеснок, салат, шпинат, перец, пастернак, спаржа и сельдерей предпочитают слабокислую или нейтральную реакцию почвы (pH 6,4-7,2). А капуста и столовая свекла даже на нейтральной почве хорошо отзываются на подщелачивание.

Растения, не являющиеся индикаторами

Далеко не все виды растений могут идентифицировать почву, лучшими в этом деле являются именно те, что приспособлены к определенным условиям, и нетерпимы к любым их изменениям (стенобионты). Виды растений, легко приспосабливающиеся к изменениям состава почв, а также окружающей среды (эврибионты) нельзя называть индикаторами.

Индикаторами не являются те растения, чьи семена были случайно занесены на участок. Обычно они дают одиночные всходы, и при своевременной уборке больше не появляются.

Получается большинство растений, с которыми мы боремся и привыкли называть сорняками, могут быть незаменимыми помощниками в диагностике почвы. Растения-индикаторы позволяют сэкономить время и силы на сложных экспериментах, ведь все что нужно сделать – просто найти их на своем участке и распознать.