О.А. МИРОНОВА,
Лицей им. А.С. Пушкина,
г. Одинцово, Московская обл.

Практика лихеноиндикации в школьном экологическом мониторинге

Принципы выбора методики исследования

Организуя и проводя исследования в рамках школьного экологического мониторинга, мы решаем, главным образом, образовательные и воспитательные задачи. Поэтому методики, используемые школьниками должны быть простыми, логичными и максимально демонстративными. Но простота не должна достигаться в ущерб научной грамотности, а отражать основные особенности изучаемых объектов и явлений необходимо без искажений. Всем этим требованиям полностью соответствует такой метод оценки состояния окружающей среды, как лихеноиндикация.

Она может носить временной и пространственный характер: в первом случае анализируется изменение состояния лихенофлоры на исследуемой территории за определенный период времени, во втором – сравнивается состояние лихенофлоры разных участков (например, расположенных на различном расстоянии от источника загрязнения). Очевидно, что для школьного экологического мониторинга более подходит второй вариант, как более простой и показательный.

В настоящее время одной из основных проблем в биологии является то, что наблюдения вносят в наблюдаемый объект слишком большие изменения. Это в равной степени относится и к школьным методикам лихеноиндикации. Анализ видового разнообразия лихенофлоры изучаемых участков предполагает сбор и определение образцов лишайников. Но если работа будет выполняться на исследуемой территории неоднократно, систематический сбор образцов неизбежно нанесет ощутимый ущерб лихенофлоре в районе исследований.

В связи с этим мы предлагаем использовать в работе фотоиллюстрации. Фотографирование лишайников, вместо их постоянного сбора, полностью отвечает позициям невмешательства в природу и задачам формирования экологического, природоохранного мировоззрения, повышает наглядность, стимулирует интерес школьников к работе. Использование фототехники и изготовление фотографий сейчас вполне доступно.

Фотоиллюстрации можно использовать как для предварительного ознакомления с лихенофлорой изучаемых территорий, так и для полевого определения непосредственно в процессе работы. Для этого руководитель должен заранее подготовить набор фотографий наиболее распространенных на предполагаемых для анализа участках лишайников. Возможен и такой вариант, когда фотосъемка лишайников производится при первичном обследовании территории самими школьниками.

Если качественные фотографии сделать затруднительно, их можно дополнить коллекцией лишайников. Она собирается один раз, заранее или в начале исследования, так что и в этом случае удастся избежать систематического сбора образцов. Коллекцию нужно смонтировать таким образом, чтобы ею можно было пользоваться в полевых условиях без риска повредить собранные экземпляры.

Все фотографии и экземпляры в коллекции должны быть снабжены этикетками с указанием названия вида (рода) и присвоенного ему номера. Причем и в коллекции, и на фотографиях одному виду лишайников должен соответствовать один и тот же номер.

При использовании фотоиллюстраций и коллекции отпадает необходимость самостоятельного определения видовой принадлежности лишайника, надо лишь визуально сравнить интересующий экземпляр, не отделяя его от субстрата, с изображением или коллекционным экземпляром. При обнаружении новых видов коллекция и набор фотографий должны пополняться.

Кроме изучения видового разнообразия, мы предлагаем использовать иллюстративные ряды фотографий и при оценке обилия лихенофлоры изучаемых участков. Для этого на каждом участке следует отснять по одному максимально заселенному лишайниками дереву каждой породы, а затем сравнить покрытие этих деревьев лишайниками на разных участках. Такой метод оценки обилия значительно более наглядный, чем предлагаемые в стандартных методиках.

Рассмотрение лишайников вне связи с субстратом некорректно, но в существующих методиках для школьных исследований этот вопрос не рассматривается. Мы предлагаем проводить исследование по породным рядам деревьев и на участках с одинаковым породным составом. Количество исследуемых деревьев каждой породы на разных участках должно быть одинаковым. Такой подход поможет сформировать у учащихся верные представления об экологических связях лишайников с другими компонентами фитоценозов, в процессе работы на этом следует сделать особый акцент. Немаловажна также роль такого подхода в изучении школьниками и самой древесной растительности.

Кроме того, необходимо учесть, что изучаемые участки должны характеризоваться сходными (за исключением изучаемого фактора) условиями. Особое внимание следует обратить на такие важные для лишайников абиотические факторы, как освещенность и влажность.

Описание методики

Цель исследования: выявление относительной загрязненности атмосферного воздуха на разных участках методом лихеноиндикации.

В ходе этой работы решаются следующие задачи:

• знакомство с окружающей природой;

• расширение знаний о лишайниках;

• развитие навыков визуального определения основных древесных пород;

• практические навыки исследовательской работы;

• правильная интерпретация полученных данных в соответствии с теоретическими знаниями;

• формирование экологического (природоохранного) мировоззрения.

Перед началом работы учителю необходимо провести беседу с учениками и ввести понятие экологический мониторинг. Аргументируется преимущество использования в экологическом мониторинге методов биоиндикации и, в частности, лихеноиндикации: качество среды можно оценивать по состоянию живых объектов, испытывающих на себе влияние факторов этой среды; лишайники – симбиотические организмы, обладают высокой чувствительностью по отношению к загрязняющим воздушную среду веществам. Ученикам вместе с учителем необходимо вспомнить и повторить все, что им известно о лишайниках из курса биологии. Учителю следует ознакомить учеников с краткой характеристикой лишайников и подвести к выводу о том, что для школьного экологического мониторинга очень удобны эпифитные лишайники, т.к. они доступны для изучения практически в любое время года. Далее по коллекции и набору фотоиллюстраций ученики знакомятся с наиболее распространенными представителями эпифитной лихенофлоры близлежащей местности.

Затем следует составить план местности, отметив на нем расположения основных источников загрязнения воздушной среды (ТЭЦ, заводы, дороги и т.п.) и более или менее существенные площади, занятые зелеными насаждениями. Необходимо выбрать и отметить на плане 3–4 участка зеленых насаждений, в различной степени удаленных от источника загрязнения. Участки должны характеризоваться сходными экологическими условиями, особенно по влажности и освещенности, а древесные насаждения иметь одинаковый породный состав. Желательно, чтобы участки располагались на одной прямой – роль ветра в распространении загрязнения относительно каждого участка будет в таком случае примерно одинакова. Всем участкам присваиваются условные номера или названия.

В качестве оборудования необходимо иметь: набор фотографий лишайников (лучше несколько наборов), коллекцию лишайников, лупы, перочинный нож, формы записи результатов, фотоаппарат.

На исследуемом участке работа начинается с определения, под руководством учителя, произрастающих здесь основных древесных пород. Обследуется 4–5 наиболее распространенных в окружающей местности и самых многочисленных на конкретном участке пород. Важно помнить, что на предмет наличия эпифитных лишайников надо исследовать вертикально растущие, взрослые, но не ослабленные и не сухостойные деревья.

Деревья разных пород изучаются отдельно! Вполне достаточно изучить по 20–25 деревьев каждой породы, точно указав их число. С помощью фотоиллюстраций и коллекции определяется количество найденных на деревьях одной породы видов лишайников. Результаты заносятся в таблицу (форма №1).

В случае обнаружения нового для коллекции и фотоиллюстрации вида эпифитных лишайников, с помощью учителя делается фотоснимок и собирается образец этого вида для коллекции. Снимку и экземпляру в коллекции присваивается порядковый номер. Вид фиксируется под этим номером, а позже определяется под руководством учителя.

Аналогичным образом исследуются деревья остальных выбранных пород. Для каждой породы форма №1 заполняется отдельно, с указанием номера участка, названия породы, количества изученных деревьев. Для оценки обилия выбирается и фотографируется по одному дереву каждой изученной породы, максимально заселенному лишайниками.

После изучения всех намеченных пород заполняется форма № 2, что подводит итог исследованию эпифитной лихенофлоры данного участка.

Проводится исследование остальных участков. Количество изучаемых деревьев каждой породы на всех участках должно быть одинаковым.

После изучения всех намеченных участков на основе данных по каждому из них (форма № 2) составляется итоговая таблица (форма № 3).

Форма № 1

Участок: ...
Порода: ...

Всего деревьев, заселенных лишайниками: ...

Форма № 2

Участок: ...

Форма № 3

По выполненным фотографиям оценивается обилие эпифитных лишайников на деревьях каждой породы на разных участках. После изучения всех трех критериев характеристики эпифитной лихенофлоры разных участков (видовое разнообразие, встречаемость, обилие), делается вывод о степени относительной загрязненности атмосферного воздуха в районе исследованных участков.

Отработка методики

На основе описанной методики нами были проведены исследования в г. Одинцово Московской области. Для анализа мы выбрали участки зеленых насаждений, расположенные в черте города. Всего на исследованных участках было обнаружено 6 видов эпифитных лишайников. Результаты изучения состояния лихенофлоры в разных районах города показали, что с увеличением расстояния от основной магистрали города:

– число видов эпифитных лишайников увеличивается;
– процент встречаемости лишайников на всех древесных породах возрастает;
– покрытие стволов деревьев лишайниками становится более обильным.

На основании этого был сделан вывод о том, что степень загрязнения атмосферного воздуха с удалением от основной магистрали уменьшается.

Мы считаем, что предложенный метод изучения видового разнообразия лишайников с использованием фотографий технически не сложен, нагляден и обладает небольшой трудоемкостью. В целом методика, по нашему мнению, обладает достаточной достоверностью, наглядностью и доступностью для использования в практике школьного экологического мониторинга. Важным достоинством является возможность ее использования в целях проверки уровня загрязнения окружающей среды в любой местности (городе, деревне и т.д.).