2914

Б. Изучение параметров хвойных побегов

Б1. Определение ежегодного прироста проводят, измеряя расстояние между междоузлиями каждого года, начиная отсчет от последнего.

Б2. Измеряют толщину двухлетнего осевого побега.

Б3. Подсчитывают среднее ветвление мутовок в точках роста.

Б4. Фиксируют некрозы на побегах (локальные участки отмирания коры), определяют примерный процент поражения хвои.

В. Изучение параметров почек

В1. Определяют среднее число сформировавшихся почек. В2. Измеряют длину и толщину почек.

В3. Результаты фиксируют по форме (табл. 2).

На основе полученных биометрических характеристик формируется картасхема состояния окружающей природной среды на исследуемой территории. При этом применяется балльная система оценки биометрических показателей: самый высокий балл – 5 получают растения, произрастающие в чистой зоне. На карте линиями обозначаются участки с равными баллами, - таким образом, выделяются зоны разной степени загрязнения.

Контрольные вопросы

1.Охарактеризуйте метод биоиндикации состояния атмосферного

воздуха.

2.Какие растительные организмы используются для биоиндикации?

3.Назовите уровни биоиндикации.

4.Почему для оценки качества атмосферного воздуха часто используются хвойные древесные растения, и какова их реакция на загрязнение атмосферного воздуха?

5.Назовите последовательность проведения работ по определению

11

необходимых признаков у хвойных растений?

Задание 1.2

Анализ состояния атмосферного воздуха по видовому составу и параметрам лишайников (лихеноиндикация)

Использование в качестве биоиндикаторов низших растений (мхов и лишайников) определяется:

-их способностью аккумулировать в слоевищах (талломах) различные загрязняющие вещества (S, F, радионуклиды, тяжелые металлы);

-нетребовательностью к субстрату (встречаются на скальных породах, неплодородных почвах, стволах древесных растений, в том числе на отмершей древесине);

-чувствительностью к наличию загрязняющих веществ в воздухе. Именно последнее свойство лишайников объясняет их отсутствие на

загрязненных территориях города и промышленных зон.

«Метод оценки качества воздушной среды с помощью лишайников носит название «лихеноиндикация»» [4].

Лишайники (лат. «Lichenes»), как биологические объекты, представляют симбиотическую форму сосуществования 2-х разных видов живых организмов - водоросли и гриба. Причины их высокой чувствительности к загрязнению воздуха:

-в структуре слоевища (тела лишайника) отсутствует изолирующая кутикула, поэтому газообмен с окружающей средой происходит через всю площадь поверхности;

-поглощение атмосферной влаги (с растворенными в нем токсичными веществами) у лишайников также происходит через все слоевище (большинство растений поглощают воду с помощью корневой системы);

-лишайники имеют широкий температурный диапазон (включая отрицательные температуры) жизнеспособности;

-части слоевища, пораженные токсическими веществами, ежегодно отделяются от лишайника.

Присутствие в атмосфере урбанизированных территорий сернистого газа обусловливает редкую встречаемость лишайников в городах. Установлена взаимосвязь накопления серы в слоевище лишайников с концентрацией в воздухе. Наиболее чувствительным компонентом лишайников является водоросль (рис. 9).

12

Рис. 9. Строение лишайника

(http://edu.zelenogorsk.ru/projs/eko/braun/65_1.jpg)

«В настоящее время известно порядка 26000 видов Lichenes. Они различаются по зонам произрастания (тундра, лесная зона и т. д.), видам субстрата (камни, скалы, стволы и ветви деревьев, почва). У лишайников, растущих на деревьях, видовой состав определяется значением рН коры. Кислая кора, характерная для березы и хвойников, является наиболее неблагоприятной для лишайников. Более благоприятная – нейтральная (дуб, клен) и слабощелочная (вяз, акация) кора» [4].

Кжизненным формам лишайников относят:

-накипные (слоевище имеет вид корочек) – «Physcia» – наименее чувствительны;

-листоватые (слоевище имеет вид пластинок) – «Parmelia», «Xanthoria parietina», «Hypogymnia»;

-кустистые (слоевище имеет вид кустиков или свисающих «бород», иногда до 1-2-х м длиной) – например, «Usnea», «Bryoria», «Cladonia», «Cetraria Islandica» [4].

Порядок выполнения работы

Применение того или иного способа осуществления лихеноиндикации определяется целью и территорией исследования. В лесной зоне трансекту длиной в 2-3 км выделяют перпендикулярно источнику загрязнения атмосферы (например, дороге).

В городских условиях трансекта размещается от центральной части к окраинам и далее, до перехода в зеленую зону.

На протяжении трансекты выделяются участки: первый – в непосредственной близости от источника загрязнения; второй – в 100 м; третий

– в 300 м; четвертый – в 500 м; пятый - в 1000 м; шестой - в 2000-3000 м от источника. На каждом участке закладываются пробные площадки размером 20х20м, 50х50м, 100х100м (в зависимости от цели исследования и разреженности насаждений).

Параметры, подлежащие определению на площадках:

13

-общее количество видов лишайников;

-покрытие (в %) слоевищами лишайников каждого дерева;

-частота (встречаемость) каждого вида;

-обилие каждого вида.

Градации параметров показаны в табл. 3.

Таблица 3

Оценка лихеноиндикационных параметров

ВВоронежской области насчитывается порядка 1000 видов лишайников. Таким образом, область отличается значительным видовым разнообразием лишайников, позволяющим использовать их для мониторинга окружающей среды.

Внастоящей работе определение видов лишайников производится с использованием интернет-ресурса «Экологический центр «Экосистема», раздел

«лишайники России»» http://www.rus-nature.ru/03lich/index.htm [4].

Параметры оценки уровня загрязнения атмосферы приведены в табл. 4.

14

Порядок работы

1.Произвести фотофиксацию и описание внешнего вида лишайников.

2.Ознакомиться с методикой лихеноиндикации.

3.Провести оценку качества атмосферного воздуха в выбранном районе, используя приведенную методику.

4.Определить и охарактеризовать виды лишайников, произрастающих в исследуемом районе.

5.Ответить на контрольные вопросы.

6.Составить отчет в электронном виде по результатам исследования.

Контрольные вопросы

1.Назовите биологические методы мониторинга.

2.Сравните методы биотестирования и биоиндикации.

3.Приведите примеры тест-объектов и биоиндикаторов.

4.Чем объясняется чувствительность лишайников к загрязнению атмосферы?

5.Какие жизненные формы лишайников встречаются в естественных природных условиях?

6.На чем основана методика лихеноиндикации?

7.Как влияет загрязнение среды на встречаемость лишайников?

Задание 1.3

Оценка состояния городских зеленых насаждений и прогноз его изменения с помощью биоиндикационного мониторинга

Цель работы – научиться применять биоиндикационные методы мониторинга зеленых насаждений; проанализировать их устойчивость и факторы ее нарушения, антропогенные и естественные факторы повреждения и поражения растений; разработать природоохранные рекомендации по сохранению и улучшению качества зеленых насаждений на основе прогноза их состояния, а также эффективную систему контроля.

План проведения полевых исследований в рамках лабораторной работы:

1)изучение цели и методики;

2)поэтапное выполнение работы: подготовка – непосредственное проведение полевого исследования зеленых насаждений – камеральная обработка полученных материалов – анализ результатов – формулировка выводов, разработка рекомендаций и предложений – подготовка отчета о работе.

15

Одной из основных задач работы является овладение обучающимися научно-исследовательскими методами, ознакомление с видовым составом флоры и экологическими проблемами городской среды.

Растительность на улицах городов рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения среды жизни для человека в гигиеническом и эстетическом отношениях.

Растения обогащают воздух кислородом, увлажняют и очищают его, способствуют снижению шума, влияют на микроклимат территории.

Экологический мониторинг состояния зеленых насаждений является составной частью системы государственного экологического мониторинга и проводится с целью контролирования за устойчивостью, жизнеспособностью, поврежденностью древесных и кустарниковых растений, а также за состоянием травянистой растительности (газонов, цветников и прочее). Объектами экологического мониторинга при проведении исследования являются городские зеленые насаждения.

«Результаты экологического мониторинга состояния зеленых насаждений используются для обоснования и принятия управленческих, хозяйственных, технологических и иных решений» [5].

В антропогенно-измененной городской среде экологические факторы, определяющие условия жизни растений, также претерпевают значительные изменения по сравнению с природной средой.

Изменения экологических факторов (прежде всего загрязнение окружающей среды) отражаются на морфологии и физиологии растений, общем состоянии, влияют на продолжительность жизни, воспроизводство.

Физиологические изменения, обусловленные проникновением токсичных веществ во внутриклеточное пространство растительных организмов, проявляются в нарушении обмена веществ и дисбалансе процессов фотосинтеза и дыхания. Визуальными проявлениями физиологических нарушений являются некрозы краев листовых пластинок, появление бурой окраски листьев и хвои, различные уродства и отмирание растительных форм.

Чрезмерная запыленность городского воздуха способствует образованию своеобразного пылевого экрана на листьях растений, препятствующего поступлению света и усиливающего поглощение тепловой энергии. Кроме того, пыль закупоривает поры и устьица листовой пластины, нарушая воздухо- и водообмен.

Нефтепродукты, присутствующие в почвах и водах, оказывают существенное негативное воздействие на жизнедеятельность растений, вызывая отсутствие завязей, отмирание отдельных органов вплоть до полной гибели растительного организма.

Степень устойчивости растений к загрязнению среды обитания различается.

«Наиболее газоустойчивы: туя западная, клен ясенелистный, бузина, тополь канадский, сирень амурская, снежноягодник белый, боярышник.

16

Достаточно газоустойчивы: барбарис, жимолость татарская, роза морщинистая, сирень венгерская, спирея, смородина золотистая, яблоня ягодная и китайская, ель колючая.

Не газоустойчивы: ель, пихта, кедр, можжевельник, клен остролистный, береза, тополь бальзамический, сирень обыкновенная, черемуха обыкновенная» [6].

Инструментальное и материальное обеспечение работы

Планшеты, карандаши, линейки, резинки, компасы, мерные ленты, рулетки, веревка, бумага, геоинформационные интернет-ресурсы.

Порядок выполнения работы

1.Определение цели и задач исследования; подготовка материалов и инструментов;

2.Выбор и рекогносцировочное ознакомление с объектом обследований;

3.Составление плана-карты объекта – части городской территории с использованием геоинформационных интернет-ресурсов.

4.Подготовка печатной формы плана территории с выделением учетных площадок.

5.На каждой площадке необходимо измерить расстояние между деревьями

спривязкой к объектам городской среды, пронумеровать и отметить деревья на плане-карте площадки с учетом сторон горизонта.

6.В дневнике необходимо отметить календарную дату обследования, местоположение, вид и характеристики зеленых насаждений учетной площадки; для каждого дерева – номер, порода (род, вид); диаметр ствола дерева на высоте 1,3 м (в см); класс санитарного состояния; класс эстетической ценности; состояние насаждений.

Состояние насаждений определяется по признакам:

«хорошее» – насаждения здоровые, с хорошо развитой кроной, без существенных повреждений;

«удовлетворительное» – насаждения здоровые, но с неправильно развитой кроной, со значительными, но не угрожающими их жизни ранениями или повреждениями, с дуплами и др.;

«неудовлетворительное» – насаждения с неправильной и слабо развитой кроной, со значительными повреждениями, ранениями, зараженностью болезнями или вредителями, угрожающими их жизни» [6].

Для оценки санитарного состояния и устойчивости зеленых насаждений используется классификация Н. М. Тюльпанова [7]:

1-й класс – насаждения совершенно здоровые, имеющие хороший рост и развитие, здоровых деревьев и кустарников на участке не менее 90 %;

2-й класс – насаждения здоровые, но с явно замедленным ростом, здоровых растений на участке не менее 50 %;

17

3-й класс – насаждения с резко выраженным замедленным ростом, неустойчивые; под влиянием неблагоприятных факторов начинается распад насаждений; здоровых растений не менее 20 %.

Для эстетической оценки зеленых насаждений используется следующая трехбалльная шкала:

1-й класс – высокая эстетическая ценность: участки с высокими декоративными качествами, ценные по составу древесных пород и кустарников; проведение хозяйственных мероприятий на участке в ближайшие годы не требуется;

2-й класс – средняя эстетическая ценность: участки со средними декоративными качествами, насаждения отличаются однообразием по породному составу, загущены или с большой примесью малоценных пород; для повышения эстетической ценности требуется проведение специальных мероприятий (рубки ухода, посадки ценных деревьев и кустарников);

3-й класс – низкая эстетическая ценность: участки характеризуются невысокими декоративными качествами, насаждения монотонны и не интересны по составу пород или же подвержены болезням, усыхающие, обладающие низкой устойчивостью; требуется проведение более сложных мероприятий по улучшению насаждений (санитарные рубки, реконструкция насаждений и посадка новых ценных пород деревьев и кустарников).

Состояние зеленых насаждений территории определяется по признакам, приведенным в табл. прил. 1.

Оформление результатов обследования в полевом дневнике (табл. 5). Дата обследования____________

Обследуемый участок _____________

Порядок камеральной обработки материалов обследования

1.Составление единой карты зеленых насаждений обследуемой территории на основе рабочих карт учетных зон с помощью компьютерной геоинформационной системы.

2.Составление паспорта исследуемой территории на основе полевых дневников по образцу, приведенному в табл. 5.

Паспорт зеленых насаждений городской территории Дата обследования____________

3.Составление сводного отчета, содержащего сведения об общем количестве и породном составе деревьев, размере их диаметров и состоянии.

18

4.Анализ полученных результатов, формулировка выводов и обобщений, рекомендаций и предложений.

5.Компьютерная обработка материалов исследований.

6.Формирование отчета по работе, в составе которого должны быть: полевой дневник, общая карта зеленых насаждений объекта, паспорт объекта озеленения, анализ результатов, выводы и рекомендации. Отчет предоставляется в электронном виде.

Контрольные вопросы

1.Какова функция растений в окружающей среде города?

2.Что включает биоиндикационный мониторинг зеленых насаждений

города?

3.Как разделяются растения по степени газоустойчивости?

4.По каким признакам определяется состояние растений?

5.Какая классификация используется для оценки санитарного состояния

иустойчивости зеленых насаждений?

6.Как оценивается эстетическая ценность зеленых насаждений?

2.МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЭКОГЕОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

СПРИМЕНЕНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ

РЕСУРСОВ

Задание 2.1

Мониторинг и анализ качества атмосферного воздуха с использованием платформы https://aqicn.org [1]

Индекс качества воздуха

Индекс качества воздуха AQI (англ. «Air Quality Index») – это наглядный показатель загрязнения атмосферного воздуха, используемый в разных странах мирового сообщества. AQI рассчитывается для оценки загрязнения воздуха взвешенными частицами СО, SO2, NO2, О3. Шкала оценки загрязнения представлена классами, имеющими разное цветовое обозначение и включающими рекомендации населению. Смысловое назначение AQI – оценка загрязнения воздуха как фактора, влияющего на здоровье людей.

Индекс AQI является базовым показателем, имеющим многие модификации, использующиеся на практике – «NowCast AQI», «Asian AQI», «Instant AQI» («InstantCast AQI»), и др. Представленные модификации применяют преобразованные формулы, позволяющие рассчитать среднюю концентрацию загрязняющих веществ за разный временной период, например, «NowCast AQI» предоставляет расчет за 12 час, «Instant AQI» – за 1 час. В результате применения подобных индексов формируется более объективная

19

оперативная информация о качестве воздуха, которую можно использовать для своевременного оповещения населения.

«Шкала значений индекса AQI с ее цветовыми обозначениями показывает, каким образом загрязнение атмосферы влияет на здоровье человека; на ее основе сформулированы рекомендации населению по пребыванию на открытом воздухе» (табл. 6) [1].

Таблица 6