Оценка антропогенного воздействия на биотический компонент экосистем

Оценка антропогенного воздействия на биотический компонент экосистем

Оценка уровня загрязнения воздуха методом биоиндикации по уровню флуктуирующей асимметрии древесной растительности

Одним из удобных способов оценки интенсивности антропогенного воздействия является метод оценки качества среды по показателям нарушения стабильности развития организмов. Принцип метода основан на выявлении нарушений симметрии развития листовой пластины растения под действием антропогенных факторов. Этот подход достаточно прост с точки зрения сбора, хранения и обработки материала. Он не требует специального сложного оборудования, но при этом позволяет получить интегральную оценку состояния организма при всем комплексе возможных воздействий.

Принцип метода основан на выявлении нарушений симметрии развития листовой пластины древесных и травянистых форм растений под действием антропогенных факторов.

Выборку листьев древесных растений осуществляют с нескольких близко растущих деревьев на площади 10 x 10 м или на аллее длиной 30-40 м. Используют только средневозрастные растения, исключая молодые и старые. Листья собираются из нижней части кроны, на уровне поднятой руки.

Для оценки величин асимметрии исследуются 5 билате­ральных признаков, характеризующих общие особенности листа, удобные для учета и дающие воз­можность однозначной оценки:

1 – ширина левой и правой половинок листа; 2 – расстояние от основания до конца жилки вто­рого порядка, второй от основания листа; 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; 4 – расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка; 5 – угол ме­жду главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка (таблица 10, рисунки 10 и 11).

1 – ширина половинок листа (измеряется посередине листовой пластинки);

2 – длина второй от основания листа жилки второго порядка;

3 – расстояние между основанием первой и второй жилок второго порядка;

4 – расстояние между концами этих жилок;

5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка. 

Рисунок 4 – Схема промеров листа берёзы повислой (Betula pendula).

Первые четыре параметра снимают циркулем-измерителем (рисунок 4), угол между жилками измеряют транспортиром (рисунок 5).

Рисунок 5 – Методика измерения угла между жилками.

При измерении угла транспортир (рис. 5, 1) располагают так, чтобы центр основания окошка транспортира (рис. 5, 2) находился на месте ответвления второй жилки второго порядка (рис. 5, 4).

Так как жилки не прямолинейны, а извилисты, угол измеряют следующим образом: участок центральной жилки (рис. 5, 3), находящийся в пределах окошка транспортира (рис. 5, 2) совмещают с центральным лучом транспортира, который соответствует 90º, а участок жилки второго порядка (рис. 5, 4) продлевают до градусных значений транспортира (рис. 5, 5), используя линейку.

Загнутость макушки листа определяют по рисунку 6.

1 – не загнута; 2 – загнута влево, 3 – загнута вправо, 4 – «ласточкин хвост».

Рисунок 6 – Примеры «загнутости» макушки листа.

Данные измерений заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Оценка величин асимметрии древостоя

Номер образца	Ширина половинок		Длина второй жилки		Расстояние между основаниями 1-й и 2-й жилок		Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок		Угол между центральной и 2-й жилками		Форма макушки
	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр	л	пр

Величина асимметричности оценивается с помощью интегрального показателя – величины среднего относительного различия на признак (средняя арифметическая отношения разности к сумме промеров листа слева и справа, отнесенная к числу признаков). Для проведения вычислений пользуются вспомогательной таблицей (табл. 4).

Значение одного промера обозначают Х, тогда значение промера с левой и с правой стороны – ХЛ и ХП, соответственно. Измеряя параметры листа по пяти признакам (слева и справа) получают необходимое количество значений Х.

В первом действии (1) находят относительное различие между значениями признака слева и справа (Y) для каждого признака. Для этого находят разность значений измерений по одному признаку для одного листа, затем находили сумму этих же значений и разность делили на сумму.

Найденное значение Y1 вписывают во вспомогательную таблицу. Подобные вычисления производят по каждому признаку. В результате получают 5 значений Y для одного листа. Такие же вычисления производят для каждого листа, записывая результаты в таблицу. 4.

Во втором действии (2) находят значение среднего относительного различия между сторонами на признак для каждого листа (Z). Для этого сумму относительных различий делят на число признаков.

Подобные вычисления производят для каждого листа. Найденные значения заносят в таблицу 4.

Таблица 4 – Вспомогательная таблица для вычислений

В третьем действии (3) вычисляют среднее относительное различие на при- знак для выборки (Х). Для этого все значения Z складывают и делят на число этих значений, где n – число значений Z, т.е. число листьев.

Этот показатель характеризует степень асимметричности организма.

При бальной оценке используют таблицу соответствия баллов качества среды значениям коэффициентов асимметрии (таблица 5).

Таблица 5 – Балльная система качества среды обитания живых организмов

Балл состояния
1	2	3	4	5
чисто	относительно чисто (норма)	загрязненно (тревога)	грязно (опасно)	очень грязно (вредно)
Интегральный показатель асимметрии
<0,055	0,056-0,060	0,061-0,065	0,065-0,070	>0,070

Задание 7:

1. Рассчитайте уровень флуктурирующей асимметрии древесной растительности (таблица 6), результаты расчетов занести в таблицу 7.

2. Определите уровень загрязнения среды по интегральному показателю асимметрии (справочная таблица 5).

Таблица 6 – Оценка величин асимметрии древостоя

№ листа	Ширина половинок		Длина второй жилки		Расстояние между основаниями 1-й и 2-й жилок		Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок		Угол между центральной и 2-й жилками
стороны	лев.	прав.	лев.	прав.	лев.	прав.	лев.	прав.	лев.	прав.
ЦПКиО
1	17	18	31	32	5	5	11	11	40	42
2	17	18	31	30	3	2	10	11	46	48
3	14	14	25	26	4	4	10	7	45	40
4	16	15	25	25	4	4	9	7	42	41
5	18	20	31	32	5	4	10	10	37	40
ул. Стройкова/ул. Пушкина
1	15	16	26	28	5	3	9	11	45	48
2	14	13	25	23	7	7	11	13	50	49
3	15	15	25	26	6	4	8	9	48	48
4	15	16	29	28	6	6	12	10	55	45
5	11	13	21	24	5	5	8	9	50	50

Таблица 7 – Значение показателя флуктуирующей асимметрии листьев Берёзы повислой в исследуемом биотопе

Место сбора образцов	Интегральный показатель асимметрии	Балл состояния	Характеристика экологического состояния биотопа