Биоиндикация состояния атмосферного воздуха
Цель:Освоение методов биоиндикации путем оценки состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных
Вводные пояснения
Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служат появление разного рода пятен хлорозов (пожелтение) и некрозов (омертвение), уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек). Последнее является предпосылкой уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается сближенность хвоинок (их больше на 10 см побега из загрязненного места, чем в чистой зоне). Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность ее жизни (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет - в чистой). Влияние загрязнений вызывает также стерильность семян (уменьшение их всхожести). Все эти признаки не специфичны, однако в совокупности дают довольно объективную картину.
Хвойные удобны тем, что могут служить биоиндикаторами круглогодично. В лесоведении давно разработана оценка состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных, при которой используются не только морфологические показатели, которые весьма изменчивы, но и ряд биохимических изменений.
Использование хвойных дает возможность проводить биоиндикацию на огромных территориях (например, оценивать влияние на окружающую среду таких гигантов сибирской индустрии, как Норильский и Братский комбинаты). Хвойные - основные индикаторы, которые применялись для оценки состояния лесов Европы. Их использование также весьма информативно на малых территориях (например, влияние автодороги на прилегающую зону, если она примыкает к хвойному лесу; состояние окружающей среды в городских экосистемах разного ранга и характера).
Оборудование и материалы
1)весы; 2) разновесы; 3) линейки; 4) лупы измерительные и простые с увеличением в 4-10 раз; 5) миллиметровка; 6) термостат; 7) ветви одного вида хвойных от деревьев, произрастающего в городских посадках или в зоне влияния металлургических предприятий, ТЭС и т.д. и ветви, взятые в относительно чистой зоне загородных территорий.
Ход работы
По заданию преподавателя, за неделю до занятий, студенты срезают ветви условно одновозрастных хвойных деревьев, наиболее распространенных в данной местности (например, для городских условий обычны ель обыкновенная и ель голубая колючая). Ветви срезают на высоте 2 м с определенной части кроны, обращенной к зонам с загрязненным воздухом (вблизи автодорог, предприятий, особенно с выбросами в воздух сернистого газа, на который хвойные сильно реагируют). Контролем служат ветви с деревьев приблизительно того же возраста, собранных в чистой зоне заповедника, зеленой зоне города или в посадках лесных культур.
Изучение хвои
1) Хвою осматривают при помощи лупы, выявляют и зарисовывают хлорозы, некрозы кончиков хвоинок и всей поверхности, определяют процент занятой ими площади и характер (точки, крапчатость, пятнистость, мозаичность). Чаще всего повреждаются самые чувствительные молодые иглы. Цвет повреждений может быть самым разным: красновато-бурым, желто-коричневым, буровато-сизым и эти оттенки являются информативными качественными признаками. Результаты записывают в таблицу 13.
2) Измеряют длину хвои на побеге прошлого года, а также ее ширину (в середине хвоинки) при помощи измерительной лупы. Предварительно используя миллиметровку, устанавливают цену деления лупы. Повторность 10-20-кратная, так как биометрические признаки довольно изменчивы.
Таблица 13 Схема записи результатов измерений хвои
| Место взятия образца | Длина, мм | Толщина, мм | Продолжительность жизни, лет | Число хвоинок на 10 см побега, шт. | Вес 1000 шт.,г | Некрозы | |
| % | характер | ||||||
3) Устанавливают продолжительность жизни хвои путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам (рисунок 5).
Рисунок 5. Части ветви хвойного дерева, служащие биоиндикаторами: А1, А2, Аз - осевые побеги первого, второго и третьего года; Б1, Б2, Б3 - хвоя первого, второго и третьего года; В - мутовка; Г - боковые побеги; Д - почки.
4) Вычисляют массу 1000 штук абсолютно сухих хвоинок. Для этого отсчитывают 2 раза по 500 штук хвоинок, их высушивают в термостате до абсолютно-сухого состояния и взвешивают.
5) Сближенность хвоинок. Отмеряют 10 см побега прошлого года и подсчитывают число хвоинок. Если побег меньше 10 см, подсчет ведется по существующей длине и переводится на 10 см. Во всех случаях измерений выводится среднее значение.
Изучение побегов
1) Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году. Результаты записывают в таблицу 19.
2) Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего).
3) В местах мутовок подсчитывают ветвление, выводится среднее.
4) На побегах устанавливают наличие некрозов (точечное или другой формы отмирание коры).
Изучение почек
1) Подсчитывают число сформировавшихся почек, вычисляют среднее.
2) Измеряют длину и толщину почек и результаты заносят в таблицу 14.
Таблица 14 Схема записи результатов измерений побегов и почек
| Место взятия образца | Побеги | Почки | |||||
| Возраст, годы | длина осевых побегов | толщина осевых побегов | ветвление, шт. | число, шт. | длина, мм | толщина, мм | |
Примечание. Для построения карты состояния среды на определенной территории по реакциям хвойных все биометрические показатели выражаются в баллах (самый высокий балл - 5 - в чистой зоне) и наносятся на карту, а затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения.