Ліхенофлора мішаних лісів м. Котовська та ліхеноіндикація зон відпочинку жителів міста

Ліхенофлора мішаних лісів м. Котовська та ліхеноіндикація зон відпочинку жителів міста

Управління освіти і науки Одеської облдержадміністрації

Одеське територіальне відділення МАН України

Котовське міське наукове товариство учнів

Відділення: хіміко-біологічне

Секція: екологія

Ліхенофлора мішаних лісів м. Котовська та ліхеноіндикація зон відпочинку жителів міста

Роботу виконав:

Ющенко Іван Володимирович,

учень 9 класу, вихованець гуртка

«Юні ботаніки» Котовської міської станції юних натуралістів

Котовськ, 2010

Зміст

Вступ

Розділ I. Загальні уявлення про лишайники

1.1   Анатомічна будова лишайників та способи їх розмноження

1.2    Значення лишайників у природі та для людини

.3      Класифікація лишайників

Розділ II. Ліхенофлора мішаних лісів в околиці м. Котовська

2.1   Опис місця досліджень

2.2    Методи визначення лишайників

.3      Ліхенофлора досліджуваної місцевості

.4      Систематичний огляд знайдених лишайників

Розділ IІI. Ліхеноіндикація чистоти атмосферного повітря в мішаних лісах м. Котовська

Висновки

Література

Вступ

Актуальність теми. В даний час виявляється великий інтерес до проблеми ліхеноїндікації забрудненості повітря двоокисом сірки (SO2). Внаслідок приcкоренного розвитку економіки, матеріального виробництва в кінці ХХ століття намітилися істотні зміни в біосфері. У масштабах небачених раніше забруднюється навколишнє середовище. У результаті забруднення порушуються природні процеси в біосфері. З рівнем забруднення пов'язана екологічна безпека людини і суспільства в цілому. З метою оцінки і прогнозу змін стану середовища або її окремих компонентів застосовують комплексну систему довгострокових спостережень - моніторинг. Оцінку стану повітряного середовища можна проводити з використанням біоіндикаційних методів. Живі організми по-різному реагують на зміни навколишнього середовища, є дуже чутливі, які реагують навіть на малі дози екологічного чинника. Одним із сильних по впливу на навколишнє середовище є діоксид сірки. Навіть незначна його кількість в повітрі позначається на таких організмах, як лишайники. Ці організми широко поширені, мають досить високу витривалість до кліматичних чинників, чутливість до забруднювачів навколишнього середовища. Найменше забруднення атмосфери, яке не впливає на більшість рослин, викликає масову загибель лишайників. Вивчення ліхенофлори міст виявило, що чим більше індустроване місто, тим більш забруднене повітря, тим менше зустрічається в його межах різновидів лишайників, тим меншу площу покривають лишайники на стовбурах дерев, тим нижча життєвість видів лишайників.

Ми теж вирішили провести моніторинг атмосфери нашого міста за допомогою ліхеноіндикації і визначити чи придатні для безпечного відпочинку ліси в околиці м. Котовська.

Для досягнення цієї мети ми вирішували такі питання:

.        Познайомилися із загальною характеристикою лишайників, як окремим відділом живих організмів.

.        Дослідили та визначити видовий склад ліхенофлори мішаних лісів.

.        Виготовили гербарну колецію знайдених видів лишайників.

.        Зробили висновки щодо екологічного стану лісів в околиці міста.

Розділ I. Загальні уявлення про лишайники

1.1  Анатомічна будова лишайників та способи їх розмноження

Лишайники - це особливі організми, утворені в результаті симбіозу водорості й гриба, з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями. Відомо понад 20 тис. видів лишайників.

Від інших організмів, у тому числі й від окремих грибів і водоростей, вони відрізняються за формою, будовою, характером обміну речовин, наявністю лишайникових речовин, способами розмноження, повільним ростом (від 1 до 8 мм за рік).

Слань лишайника складається з переплетених ниток грибниці - гіфів і розміщених між ними клітин або ниток водоростей. Розрізняють два основних типи мікроскопічної структури слані лишайників: гомеомерний і гетеромерний (мал. 1, б, г). На поперечному перерізі лишайника гомеомерного типу видно, що слань утворена хаотично переплетеними гіфами гриба, поміж якими розкидані окремі клітини або нитки водоростей. Ці лишайники утворюють групу, відому під назвою слизистих лишайників, оскільки водорості виділяють слиз, в який вкраплені клітини гриба і водорості.

У лишайнику гетеромерного типу клітини водоростей зосереджені в одному шарі, який називають гонідіальним шаром. Під ним знаходиться серцевина, що складається з пухко розміщених ниток гриба. Зовнішніми шарами лишайника є щільно зімкнуті грибні гіфи, які називають кірковими шарами. За допомогою грибних ниток, що відходять від нижньої кори, лишайник прикріплюється до субстрату, на якому росте. У деяких лишайників нижньої кори немає і він зростається Із субстратом гіфами серцевини. Водоростевий компонент лишайника (фікобіонт) представлений синьозеленими, зеленими, жовтозеленими і бурими водоростями. Найпоширеніший фікобіонт лишайників - зелена водорість требуксія, з інших зелених - хлорела, хлорокок. Із синьозелених водоростей найчастіше в таломі лишайників трапляються носток і глеокапса.

Більшість цих водоростей існують у вільноживучому стані, однак деякі зустрічаються лише в лишайниках (требуксія, кокомікс тощо), у вільному стані поки що не виявлені. Водорості в слані лишайника дуже змінюють свій зовнішній вигляд. Особливо це стосується нитчастих водоростей, які в лишайнику розпадаються до окремих клітин і змінюються до невпізнання. У лишайнику водорості стають стійкішими до високих температур, можуть витримувати тривале висушування. У разі культивування їх на штучних середовищах (окремо від грибів) набувають вигляду, характерного для вільноживучих форм.

Мал. 1. Лишайники: а - поперечний переріз; б - загальний вигляд; в - початкова стадія утворення соредп листуватого лишайника пармелп; г - поперечний переріз гомеомерного лишайника; д - накипний лишайник на корі дерева; е - кущистий лишайник - ягель; є - кущистий бородатий лишайник; 1 - верхній кірковий шар; 2 - гонідіальний шар; 3 - серцевинний шар з гіфів; 4 - нижній кірковий шар водоростей вступають у симбіоз з грибами.

Слань лишайників різноманітна за формою, розмірами, будовою, забарвленням. Колір слані зумовлений наявністю пігментів в оболонках гіфів І плодових тілах лишайників. Розрізняють п'ять груп пігментів: зелені, сині, фіолетові, червоні й коричневі. Пігменти утворюються лише на світлі. Чим більше світла в місці зростання лишайників, тим яскравіше забарвлення вони мають.

Розмножуються лишайники в основному вегетативно - частинами слані, які не є спеціалізованими "органами" вегетативного розмноження. Крім того, розмноження здійснюється ізидіями (виростами слані), а також соредіями (невеличкими утворами, що складаються з клітин водоростей, обплетених гіфами грибів). Соредії та ізидії - особливі "органи" розмноження лишайників як комплексних організмів. Гриби і водорості, що входять до складу лишайника, також зберігають властиві їм способи розмноження. Соредії утворюються всередині слані в гонідіальному шарі листуватих та кущистих лишайників. Сформовані соредії виштовхуються із слані назовні, підхоплюються й розносяться вітром. За сприятливих умов вони проростають у нових місцях і утворюють нові лишайники. Соредіями розмножується близько 30 % лишайників.

Ізидії - вирости верхньої кірочки слані. Мають вигляд зернин - циліндричних або коралоподібних виростів чи маленьких листочків. Усередині цих виростів містяться клітини водоростей, оточених гіфами гриба. На відміну від соредій, ізидії не висипаються на поверхню слані, а разом з його шматочками відламуються тваринами чи людиною і за сприятливих умов розростаються в лишайник. Розмноження ізидіями трапляється у 15 % лишайників.

Живлення лишайників здійснюється за рахунок процесів фотосинтезу в клітинах водоростей. Синтезовані при цьому органічні речовини використовуються грибом. Дихання, поглинання води та мінеральних солей забезпечує грибний компонент (мікобіонт) слані лишайника. Активність процесів фотосинтезу, дихання, поглинання води та мінеральних солей залежить від освітленості, температури, вологості. Інтенсивність фотосинтезу у лишайників за оптимальних умов значно нижча, ніж у автотрофних рослин. Проте органічних речовин утворюється достатньо, щоб забезпечити нормальну життєдіяльність лишайників.

Лишайники невибагливі до умов середовища і характеризуються високою стійкістю проти впливу несприятливих факторів. Вони можуть рости в найрізноманітніших умовах освітлення й вологості, легко витримують тривалу нестачу води, різкі коливання температури, однак по-різному реагують на забруднення повітря. Деякі з них не витримують навіть малого забруднення повітря і гинуть, інші - живуть лише в населених пунктах, у тому числі в промислових містах. Вивчивши цю особливість лишайників, їх можна використовувати як біоіндикатори для оцінки чистоти повітря.

Лишайники ростуть на найрізноманітніших субстратах: кам'янистих породах, грунті, корі дерев, хвої, листках вічнозелених рослин, мохах, деревині, що гниє, та інших рослинних рештках. Вони можуть поселятися на склі, шкірі, залізі, ганчірках та інших предметах, при цьому головна умова для їх поселення - тривалість перебування предмета в нерухомому стані.

1.2  Значення лишайників у природі та для людини

Значення лишайників в природі і житті людини важливе. Як автогетеротрофні компоненти біогеоценозів, лишайники одночасно акумулюють сонячну енергію і розкладають органічні і мінеральні речовини. Першими колонізуючи субстрати, які непридатні для заселення вищими рослинами (скелі, гірські відвали), лишайники поступово руйнують їх. В результаті їх життєдіяльності як «піонерів рослинності» готується грунт для поступової сукцесії одних лишайників іншими і поселення судинних рослин. Лишайники, які виділяють специфічні біологічно активні речовини, підвищують родючість грунтів. Останньому також сприяє розкладання первинних таломів деяких видів лишайників в грунті (Cladonia).

Велика роль лишайників в медицині і парфюмерній промисловості. Характерна біологічна особливість лишайників - утворення так званих лишайникових кислот, які відкладаються на поверхні гіфів у вигляді кристалів, паличок, зерняток тощо. Ними зумовлений колір лишайників. Відомо до 150 лишайникових кислот, які, крім лишайників, ніде не зустрічаються. Біологічне значення їх ще не вивчене. Деякі з них мають антибіотичні або токсичні властивості і, очевидно, виконують захисну функцію. Лишайники містять велику кількість різноманітних кислот, для яких характерна протимікробна дія: фумарпротоцетрарієву, уснінову, барбатову та ін. У кладоніях (Cladonia) знайдена уснінова кислота. Дослідження антибіотичних властивостей цієї кислоти показало, що вона досить ефективна проти Bacillus subtilis. На основі цих властивостей були одержані такі препарати, як «Евозін», «Евозін-2», «Уснін», «Бінан». Цим препаратам належить широка антимікробна дія проти стафілококів, стрептококів, захворювань шкіри; вони корисні в боротьбі з патогенним розвитком шкірного грибка Trichophyta.

Велике значення як матеріал для парфюмерної промисловості представляє Evernia prunastri. З цього лишайника одержують резиноїд - концентрований ароматичний спиртовий екстракт, який використовується як ароматичний початок більшості духів, а надалі як закріплювач запаху. Деякі види використовуються як смакові добавки до харчових продуктів.

Лишайники є укриттям та їжею для багатьох безхребетних тварин. Ними живляться і деякі хребетні. Насамперед вони є цінним кормом для північних оленів (ягель). Деякі з них використовує в їжу людина (цетрарія ісландська, умбілікарія їстівна). В їжу використовують також лишайники роду аспіцилія, відомі під назвою "манна небесна". З лишайників добувають спирт (цетрарія ісландська, деякі види кладоній), лакмус (леканора їстівна, рочела), фарби (охролехія, деякі види рочел), їх використовують як сировину для парфумерної промисловості (евернія сливова), в медицині для виготовлення ліків (цетрарія, леканора, лобарія).

Лишайники дали початок одному з сучасних напрямів екології - ліхеноіндикації, тобто використанню деяких видів лишайників як реагентів на забруднення навколишнього середовища важкими металами і газоподібними речовинами, особливо SO2, NO2, SO3.

Враховуючи повільний ріст лишайників, їх використання має бути планомірним, щоб не завдати непоправної шкоди природі.

1.3  Класифікація лишайників

За морфологічними ознаками розрізняють:

-       Кіркові або накипні лишайники - у вигляді тонкої забарвленої кірочки, дуже щільно зрослої із субстратом. Складають до 80% всіх видів лишайників.

-       Листуваті - вигляд листоподібної пластинки, нещільно прикріпленої до субстрату. Краї слані піднесені. Верхня частина сірувата. Нижня - білувата.

-       Кущисті - слань має вигляд прямостоячого кущика.

За відношенням лишайників до різних типів субстрату з урахуванням морфологічної будови талому виділяють чотири екологічні групи лишайників:

.        Епілітні лишайники - поселяються на камінні і скелях. Група ділиться на дві підгрупи:

•Кальцієфільні - види, що живуть на вапняних породах;

•Кальцієфобні - види, що живуть на кремнеземних породах.

Роди лишайників:

Накипні: Verrucaria, Biatora, Lecanora, Pertusaria, Haematomma, Lecidea, Aspicilia, Gasparrinia, Caloplaca, Rhizocarpon.

Листуваті: Dermatocarpon, Collema, Gyrophora, Umbilicaria, Parmelia, Cetraria, Xanthoria, Physcia.

Кущисті: Sphaerophorus, Stereocaulon, Cetraria, Siphula.

.        Епігейні лишайники - надгрунтові лишайники і лишайники покритих мохом субстратів. Види цієї групи повинні витримувати сильну конкуренцію з боку швидкорослих вищих рослин, особливо трав'янистих. Тому вони рідко зустрічаються на родючих грунтах і досягають максимуму розвитку в місцях, непридатних для зростання вищих рослин у зв'язку з незначною поживністю субстрату або несприятливими кліматичними умовами, наприклад, на піщаних грунтах, торф'яниках, в тундрі. Група ділиться на дві підгрупи:

• «Кочівні види» (переносяться вітром з місця на місце).

Накипні: Lecidea, Icmadophila, Pertusaria

Листуваті: Lobaria, Solorina, Peltigera, Nephroma, Hypogymnia, Parmelia, Parmeliopsis

Кущисті: Cladonia, Ramalina, Stereocaulon, Thamnolia, Usnea, Cetraria, Aspicilia, Baeomyces, , Sphaerophorus.

.        Епіфітні лишайники - поселяються на деревах і чагарниках:

• Епіфільні - порівняно нечисленні. Поширені головним чином в тропіках і субтропіках на старому листі вічнозелених рослин. Найчастіше вони використовують лист як опорний субстрат, але існують і паразитичні види, що руйнують клітини епідермісу.

• Справжні епіфітні лишайники - поселяються на корі дерев, численні. Представлені накипними, листуватими, кущистими і нитчастими формами. Нерідко вони суцільно покривають стовбур дерева. На ділянці кори, величиною не більш 10 см, іноді можна налічити до 38 видів лишайників, які ростуть впритул один до одного і навіть один на одному.

• Епібріофітні - види, що мешкають на дернинках мохів, нечисленні, ростуть в основному в тундровій зоні. Іноді цю підгрупу відносять до епігейної групи.

Найчастіші представники цієї підгрупи - роди Cetraria, Thamnolia, Cladonia, види роду Parmelia.

Накипні: Graphis, Psora, Pertusaria, Lecanora, Icmadophila, Ochrolechia.

Листуваті: Hypogymnia, Collema, Xanthoria, Lobaria, Nephroma, Parmelia, Parmeliopsis, Cetraria, Candelaria, Physcia, Leptogium, Bacidia, Catillaria.

Кущисті: Cladonia, Evernia, Ramalina, Alectoria, Anaptychia.

• Епіксильні - лишайники, що поселяються на голій або обробленій деревині. Звичайно ця підгрупа близька до флори лишайників, які ростуть на корі дерев, грунті, іноді на скелях.

Накипні: Biatora, Icmadophila, Lecanora, Ochrolechia, Psora, Pertusaria.

Листуваті: Hypogymnia, Xanthoria, Parmelia, Parmeliopsis, Physcia, Lobaria, Nephroma, Cetraria.

Кущисті: Cladonia, Evernia, Usnea, Ramalina, Anaptychia.

.        Амфібічні (водні) лишайники - досить цікава екологічна група лишайників, які постійно або велику частину року проводять під водою. Серед них є прісноводі і види, що живуть в солоній воді. Вони можуть бути мешканцями стоячих водоймищ і швидкоплинних річок і струмків. У водних лишайників є деякі пристосування до існування у воді. Це головним чином захист плодового тіла лишайникового гриба. Звичайно воно буває глибоко занурене в таллом і одягнене щільною оболонкою. Справжні підводні лишайники звичайно селяться в прозорій, чистій воді і мешкають на глибині в декілька метрів.

Накипні: Rhizocarpon obscuratum, Lecidea albocoerulescens, Dermatocarpon aquaticum, D. miniatum.

Листуваті: Hydrothyria venosa.

Відповідно до систематичного положення мікобіонта виділяють 4 класи лишайників:

.        Фіколіхенес (Phycolichenes)

.        Сумчасті лишайники (Ascolichenes)

.        Базидіальні лишайники (Basidiolichenes)

.        Недосконалі лишайники (Deuterolichenes)

Розділ II. Ліхенофлора мішаних лісів в околиці міста Котовська

2.1       Опис місця досліджень

Нами було проведено дослідження видового складу лишайників в мішаному лісі поблизу мікрорайону Північний (об’єкт № 1) та в лісі біля району Черемушки (об’єкт № 2).

На першому об’єкті серед рослинності переважають листяні породи такі, як: дуб, липа, осика, акація, граб. Рідше зустрічаються хвойні породи. Рослини другого ярусу - шипшина, бузина, ліщина та ін. Ліс дуже густий. В ньому добре зберігається волога. Нижня частина дерев покрита мохами. По краю лісу всі дерева покриті накипними та листуватими лишайниками. Всередині лісу зустрічається багато дерев, які покриті великими ділянками кущистих лишайників.

На другому об’єкті переважають дуби та клени, рідко з’являються чагарники. Ліс світлий, рідкий. Ліс не вражає різноманітністю лишайників, проте досить часто і густо на корі дерев зустрічається кущистий лишайник Евернія сливова.

2.2       Методи визначення лишайників

Лишайники, описані в даному розділі, в основному можна визначити по зовнішніх ознаках, для встановлення яких не вимагається значного збільшення. Тому спочатку потрібно ретельно розглянути лишайник неозброєним оком. При огляді зразка слід звернути увагу на характер і колір поверхні талома, тип галуження, наявність або відсутність апотеціїв <#"818167.files/image002.gif">

Рис. 2 Кладонія бахромчата - Cladonia fimbriata (L.)

Первинний талом <#"818167.files/image003.gif">

Рис. 3

Талом <#"818167.files/image004.gif">

Рис. 3

Талом <#"818167.files/image005.gif">

Рис. 4 Пармеліопсис сумнівний - Parmeliopsis ambigua (Wulf.) Nуl.

Талом <#"818167.files/image006.gif">

Рис. 5 Евернія сливова, або «дубовий мох» - Evernia prunastri (L.) Ach.

Талом <#"818167.files/image007.gif">

Рис. 6 Рамаліна ясенева - Ramalina fraxinea (L.)

Родина Телошистові - Teloschistaceae

Рід Ксанторія - Xanthoria

Рис. 7 Ксанторія настінна, або стінна золотнянка - Xanthoria parietina (L.)

Талом <#"818167.files/image009.gif">

Рис. 8 Фісція припудрена - Physcia pulverulenta (Sсhreb.)

Талом <#"818167.files/image010.gif">

Рис. 9 Фісція айполія - Physcia aipolia (Ehrh.)

Талом <#"818167.files/image011.gif">

Рис. 10 Анаптіхия війчаста - Anaptychia ciliaris (L.)

Талом <http://www.ecosystema.ru/08nature/lich/i02.htm> у вигляді лягаючих або трохи підведених над субстратом коричнево-сірих або бурих кущиків, які можуть утворювати крупні подушечки до 20 см в діаметрі. Лопаті довгі, повисаючі, 1-2 мм завширшки, сильнорозгалужені, спутані, по краю завертаються на нижню сторону. По краю лопатей завжди розвиваються численні темні вії (волокнини) до 6 мм завдовжки. Талом <http://www.ecosystema.ru/08nature/lich/i02.htm> від КОН не змінюється. Апотеції <http://www.ecosystema.ru/08nature/lich/i02.htm> майже завжди розвинені, 4-6 мм в діаметрі, сидячі або на короткій ніжці. Диск коричнево-чорний, увігнутий або плоский, оточений товстим світлим краєм, часто зубчатим або з виростами і фібрилами. Мешкає на корі дерев (особливо часто на осиці).

лишайник ліхенофлора екологічний ліс

Розділ IІI. Ліхеноіндикація чистоти атмосферного повітря в мішаних лісах м. Котовська

При виконанні своїх досліджень ми обрали дві ділянки, які виконують роль фонових показників через видовий і кількісний склад лишайників, які є біоіндикаторами чистоти атмосферного повітря. Це лісові ділянки біля мікрорайону Північний і лісові ділянки біля мікрорайону Черемушки.

Результати наших досліджень подані в табл. 1

Таблиця 1 Зустріваність лишайників на території лісів міста Котовська

*1 бал - зустрічаються рідко, 2 бали - зустрічаються середньо, 3 бали - зустрічаються часто.

Висновок

В ході нашого дослідження нами визначені 10 видів лишайників, що відносяться до 8 родів, що входять до 6 родин одного підкласу гіпнокарпових лишайників класу сумчасті лишайники.

Епігейні лишайники зустрічаються дуже рідко. В мішаному лісі мікрорайону Північний зустрічається 9 видів лишайників, в основному епіфітних.

Переважаючими видами є лишайники родин Пармелієві і Фісцієві.

За морфологічними ознаками на даній території присутні накипні, листуваті та кущисті лишайники.

На різних видах дерев зустрічаються різні види лишайників.

Ліс мікрорайону Черемушки не вражає різноманітністю лишайників, проте досить часто і густо на корі дерев зустрічається кущистий лишайник Евернія сливова, а це свідчить, що атмосферне повітря в нашому місті досить чисте.

Результати дослідження підтверджують, що екологічний стан наших лісів безпечний для відпочинку, а ліс поблизу мікрорайону Північний взагалі ідеальний.

Матеріали нашого дослідження можна використати:

- При вивченні теми «Царство Гриби. Лишайники» в шкільному курсі біології;

-       Для випуску стінгазет «Юний біолог» у рубриці: «Най-най…» (найневибагливіші, найпоширеніші, найчутливіші організми), «Цікаво знати, що …» (значення лишайників у природі та житті людини), «Загадкові мешканці планети» (біологія лишайників) та інші;

-       У різноманітних конкурсах та вікторинах екологічної тематики («Щасливий випадок», «Найрозумніший», «Чи правда це?», «Що навколо нас?», «Екологічними стежками» та ін.);

-       Для визначення стану навколишнього середовища;

-       У гуртковій роботі використовуємо як теоретичний матеріал, так і проводимо досліди.

Література

1.   Біологія: Навч. посіб. / А.О. Слюсарєв, О.В. Самсонов, В.М. Мухін та ін.; За ред. та пер. з рос. В.О. Мотузного. - 3тє вид., випр. і допов. - К.: Вища шк., 2002. - 622 с.: іл.

2.   Жизнь растений, т. 3 Водоросли, лишайники. - М. , Просвещение, 1977 г.

3.      Дмитриев А.И. Биоиндикация. - Н. Новгород, 1996 г.

4.   Корчагіна В.О. Біологія. Рослини, бактерії, гриби, лишайники: Підручник для 6-7 класів середньої школи . -23-є вид., перероблене: Київ: Радянська школа, 1991. - 256.: кол. іл.

5.      Ходосовцев О.Є. Лишайники Причорноморських степів України: Київ: Фітосоціоцентр, 1999. - 236 с.