Кладовая методик

Воздух: инструкция к изучению

Мы продолжаем публикацию простых методик, с помощью которых можно изучать окружающую среду в школах, летних лагерях, кружках, да и просто в походе - и даже на прогулке. Просим тех, кто давно занимается экологическим образованием, отнестись с пониманием к новой рубрике. У нас есть новые подписчики среди школ, и многим нужны именно такие, отработанные, не требующие сложного оборудования «методические азы».

В прошлом номере рассказывалось о работе на водоемах. Конечно, тема далеко не исчерпана. Мы с радостью опубликуем и ваши статьи на эту тему.

А сегодня - о воздухе.

Мы все живем в воздушной среде, непосредственно с ней контактируя. Мы не можем дышать «бутилированным воздухом». Разве что в скафандре... Воздух - это среда, наиболее к нам близкая. Ее порча и загрязнение сказываются на нас немедленно.

«Я привык видеть, чем дышу,» - говорит герой анекдота, житель Дзержинска (Нижнего Тагила, Череповца...). В реальности мы часто не замечаем воздуха, и наши органы чувств «ловят» вовсе не все ядовитые вещества -загрязнители воздуха.

Хорошо видны сажа, дым - из труб заводов или бесчисленных труб автомобилей. (Кстати, именно сажа, или взвешенные частицы, несущие на себе молекулы токсичных веществ, считается одним из самых опасных для здоровья компонентов загрязнения воздуха).

Хорошо ощущается нашими носами присутствие полиароматических углеводородов (к этому классу веществ относится и достоверно вызывающий рак бенз-а-пирен).

А вот угарный газ, или монооксид углерода - СО - не имеет запаха. И кислородное голодание, которое он вызывает у жителей городов, мы ощущаем через «непонятно откуда взявшиеся» сердечно-сосудистые заболевания, дистонию, головную боль и т.д.

А вообще-то компонентов загрязнения воздуха великое множество. Только автомобильные двигатели выбрасывают десятки токсичных соединений - что же говорить о химических, металлургических предприятиях!

Исследовать загрязнение воздуха на многие компоненты очень сложно. Для этого нужны специальные дорогостоящие оборудованные лаборатории. Даже отобрать пробу воздуха, в отличие от воды, без специального оборудования невозможно.

Но кое-что все же можно выяснить. Например, несложно оценить запыленность воздуха (содержание взвешенных частиц). Кроме того, загрязненность воздуха можно определить при помощи различных методик биоиндикации - определения состояния окружающей среды по живущим в ней растениям, грибам, животным.
 
 

О пыли

Вам понадобится предметное и покровное стеклышки, микроскоп и капля чистой воды. (Методика взята из изданного в Гатчине сборника «Экология. Безопасность. Жизнь»).

1) Нанесите каплю воды на предметное стекло.

2) Установите предметное стекло в выбранном месте на 15 минут.

3) Накройте каплю с осевшими на нее пылинками покровным стеклом, приготовив таким образом микропрепарат.

4) Поместите микропрепарат на предметный столик микроскопа.

5) Сосчитайте количество пылинок в капле.

Если пылинок немного, запыленность низкая. Как правило, чем ближе к магистрали, тем число пылинок больше, их может быть около сотни, если наблюдается интенсивное движение машин или если дорога грунтовая. Например, в будни в 15 м от Киевского шоссе (122 машины за 15 минут наблюдения) на препарате осело всего 2 пылинки, а там же в выходные (231 машина за 15 минут наблюдения) у самой дороги на препарате осело 96 пылинок.

Лишайники - спецы

В порядке возрастания толерантности (терпимости) растений к действию загрязнителей они располагаются в следующий ряд: лишайники - хвойные - травянистые - листопадные.

Признанные биоиндикаторы воздуха - лишайники. Они оказались очень чувствительными к окислам серы и азота. С одной стороны, лишайники отрицательно реагируют - до полного исчезновения - на загрязнители в воздухе, а с другой - накапливают в талломе (теле лишайника) тяжелые металлы. Исследования А.Дмитриева (пособие «Биоиндикация», Н.Новгород)показали, что при увеличении концентрации загрязнителей в воздухе с лишайниками происходят различные изменения.

Во-первых, снижается видовое разнообразие лишайников. В исследованиях оно сократилось с 22 видов (в контрольном чистом, удаленном от города и источников загрязнения месте) до 2-3 видов (в черте города). При этом наиболее устойчивы к загрязнению накипные лишайники, наименее устойчивы - кустистые.

Во-вторых, снижается численность лишайников. Численность эпифитных лишайников снижается в среднем на 1 погонный метр с 45 процентов до 3-5 процентов (в черте города).

В-третьих, в 4-6 раз уменьшается величина таллома лишайников, отмеченных в черте города. Талломы их разобщены и менее интенсивно окрашены, что свидетельствует об угнетенном состоянии водорослевого компонента.

В-четвертых, концентрация тяжелых металлов, выявленная на атомно-адсорбционном спектрометре, в талломе городских лишайников на несколько порядков выше, чем у контрольных, растущих в чистом месте. А именно, городские лишайники содержали в тысячу раз больше свинца, в сто раз больше железа, марганца и кремния, чем «чистые».

То есть лишайники - хорошие биоиндикаторы состояния воздушной среды, в основном ее загрязненности оксидами серы и азота. Существует шкала различной чувствительности лишайников к газовому составу атмосферы, взятая нами из пособия В.М.Басова и В.И.Капитонова «Летний полевой практикум по экологии» (Ижевск, 2000г.) (См. табл.1).

Табл. 1. Чувствительность лишайников к загрязнению воздуха кислотными оксидами (по данным разных авторов)

 

Чувствительность Лишайники

Очень чувствительны

Вruoria implexa (Бриория перепутанная),

Evernia prunastri (Эверния сливовая),

E.mesomorpha (Эверния мезоморфная),

E. furfuracea (Эверния шелушащаяся),

Ramalina farinacea (Рамалина мучнистая),

Usnea florida (Уснея цветущая),

U.longissima (Уснея длиннейшая),

U. dasypoda (Уснея густобородая),

Lobaria pulmonaria (Лобария легочная),

L. verrucosa (Лобария бородавчатая)

Чувствительны

Parmelia sulcata (Пармелия бороздчатая),

P. cperata (Пармелия козлинная),

Parmeliopsis ambigua (Пармелиопсис сомнительный),
P.hyperopta (Пармелиопсис темный),

Physcea caesia (Фисция сизая),

Ph.grisea (Фисция серая),

Ph.aipolia (серо-голубая),

Ph.stellaris (Физа звездчатая)

Устойчивы

Hypogymnia physodes (Гипогимния вздутая),

Phaeophyscia ordicularis (Феофисция округлая),

Xanthoria parietina (Ксантория постенная),

X.substellaris,

Саlорlаса сеrinа (Калоплака восковая),

С.pyracea (Калоплака огненная),

Lесаnоrа аllорhana (Леканора разнообразная),

Candelariella scortea (Канделяриелла желточно-желтая)

 Одним из методов индикации с помощью лишайников является так называемый «трансплантационный метод». Нужно:

1) собрать на незагрязненной местности растущие лишайники с кусочками субстрата (коры).

2) прикрепить их к планшетам.

3) выставить планшеты в разных местах там, где необходимо оценить загрязнение воздуха.

4) отмечать изменение состояния лишайников с течением времени и затем сделать вывод о качестве атмосферы в районе исследований.

Кроме того, можно провести занятие на местности. Например, в лесных насаждениях около крупных промышленных предприятий, населенных пунктов.

Степень загрязнения воздуха можно приблизительно оценить по лишайникам так. Лишайниковая пустыня (полное отсутствие лишайников) означает сильное загрязнение воздуха. Наличие только накипных лишайников говорит о среднем загрязнении. Если имеются накипные и листоватые лишайники, можно сделать вывод о среднем загрязнении воздуха. Наконец, присутствие всех трех групп: кустистых, листоватых и накипных лишайников говорит о практическом отсутствии загрязнения воздуха. См.также таблицу (табл.1).

Итак, для занятия нужно:

1) Заложить пробную площадку размером 10 х 10 м.

2) Определить видовой состав деревьев на этой площадке.

3) Подсчитать, сколько здесь растет деревьев каждого вида и на скольких есть лишайники.

4) Изучить видовой состав лишайников. А для этого - выявить все имеющиеся формы лишайников: кустистые, листоватые и накипные. По возможности определить их видовую принадлежность.

5) С помощью рамки определить степень покрытия древесного ствола лишайниками. Для этого - наложить рамку на ту часть коры, где больше всего лишайников (на высоте 30-150 см) и подсчитать процент площади, занятой ими. Полученные результаты занесите в таблицу. (см. табл. 2).

Табл. 2. Сравнение количества заселенных лишайниками деревьев на пробных площадках

 

Название дерева

Количество деревьев на площадке

Формы лишайников и виды Степень развития лишайников на стволе дерева
всего

с лишайниками

         
         
         

6) Определить степень загрязнения воздуха в районе исследования, учитывая преобладающие жизненные формы лишайников (см. табл.3) и наличие видов-индикаторов.

Табл. 3. Определение степени загрязнения воздуха по лишайникам

 

Степень загрязнения

Наличие (+) или отсутствие (-) лишайников

кустистые

 листовые

накипные

Загрязнения нет

+

+

+

Слабое загрязнение

-

+

+

Среднее загрязнение

-

-

+

Сильное загрязнение (лишайниковая пустыня)

- - -

 
 
Накипные лишайники наиболее терпимы к грязному воздуху.
На рисунке Rhizocarpon geographicum и Haematomma ventosum.
 
 

 

 

 

 


Листоватые лишайники - Hydrogymnia physoides, Xanthoria parietina и Nephroma arcticum.
 


Кустистые лишайники растут лишь в чистом воздухе.
На рисунке Evernia Prunastri  и Usnea longissima.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краснеют, буреют... отмирают

Высшие растения тоже могут служить индикаторами загрязнения воздуха. Интерес представляют видимые морфологические изменения, используемые для биоиндикации. Это часто выражается в изменении окраски листьев.

По Дмитриеву, под воздействием вредных газов и тяжелых металлов у растений развивается изменение окраски:

1) пожелтение краев или участков листьев у лиственных пород под действием хлоридов;

2) покраснение в виде пятен, например на листьях смородины, под действием диоксида серы;

3) побурение (побронзовение) листьев и хвои под воздействием газов в составе дыма;

4) серебристая окраска листьев у травянистых растений (табак) под действием озона.

Кроме того, у растений может развиваться некроз - отмирание ограниченных участков ткани листа или хвои:

1) у лип при действии диоксида серы часто наблюдаются межжилковые некрозы. Они приводят к отмиранию листовой пластинки между боковыми жилками первого порядка.

2) краевые некрозы листа весьма характерны для лип при действии на них соли, применяемой для таяния снега и льда. Сочетание межжилковых и краевых некрозов приводит к появлению узора типа «рыбьего скелета».

3) верхушечные некрозы часто возникают у хвойных (ель, сосна, пихта) под действием диоксида серы.

4) линейные некрозы характерны для листьев однодольных растений при действии на них газов, входящих в состав дыма.

5) некрозы околоплодника поражают цветки, часто при действии диоксида серы на двудольные растения.

При развитии некрозов вначале изменяются окраска, затем пораженные участки оседают, высыхают, разрываются, выцветают или окрашиваются в бурый цвет за счет дубильных веществ.

Кроме того, при действии диоксида серы могут увядать листья (в частности, у малины). Под действием различных загрязнителей листва или хвоя могут опадать.

Далее, увеличение и уменьшение листьев и хвои свидетельствует о действии загрязнителей. Так, хвоя удлиняется под действием нитратов и укорачивается при действии диоксида серы. У ягодных кустарников дым уменьшает площадь листа и пр.

Изменения формы роста и ветвления (кустовидные, подушечные деревья) часто возникают при сильном загрязнении атмосферы.

Изменение плодовитости (черника, ель, уменьшение образования плодовых тел у лишайников) также характерно для растений при загрязненной газообразными выбросами атмосфере...
 
 
 
 
 

К содержанию | На главную страницу "Берегини"