Экологический проект «Биоиндикаторы» Работу выполнила ученица 9 «В» класса МОУ СОШ №7 г. Ставрополя Ламбина Евгения руководитель проекта: Большакова Е. Н. г. Ставрополь 2008 г. План 1.Актуальность темы, понятие биоиндикаторы……….. стр. 2.История биотестирования ……………………………………..стр. 3.Животные – индикаторы: .влияние табачного дыма на канареек и попугаев стр. .интересные факты из жизни кур стр. .рыбы стр. .моллюски, жук – плавунец, клоп водомерка стр. .планктон стр. .стрекозы стр. .муравьи стр. .пчёлы стр. .зайцы стр. .жужелицы стр. 4.Грибы - индикаторы. 5. Растения – индикаторы стр. .лишайники стр. .морошка стр. .ряска стр. .водоросли стр. .Растения – индикаторы при помощи, которых можно найти полезные ископаемые стр. .липа стр. .негазоустойчивые деревья стр. 6. Наземные биоценозы и пресноводные биоценозы стр. 7.Рекомендации и предложения. .Фильтры на оживлённых магистралях стр. .Киты – очистители моря стр. 8.Результаты исследований стр. 9. Приложение 10. Литература стр. Актуальность темы, понятие биоиндикаторы. «Учитесь у природы и внимательно ко всему присматривайтесь» биолог Петр Александрович Мантейфель. Совсем недавно родилась новая наука — экология. Это симбиоз медико-биологических, географических и общественных наук. Проблема «Человек и среда» сегодня считается одной из глобальных проблем XXI века. Масштабы воздействия человека на природу возросли настолько, что нам необходимо заранее точно знать, к каким изменениям это может привести. Тема века – это защита окружающей среды от промышленных загрязнений. Этот вопрос не волнует сейчас разве только тех, кто не представляет, насколько загрязнения опасны для здоровья планеты. Чтобы поставить им надежный заслон, необходим четкий контроль за состоянием окружающей среды, нужны приборы, которые вовремя подскажут нам о сдвигах экологического равновесия в природе. Физики и химики создали сейчас самые совершенные аналитические приборы. Многие из них быстро оценивают, сколько того или иного вещества в воздухе, в воде или в почве, точно определяют концентрацию. Но с экологической точки зрения все это мало что может сказать о будущем состоянии живого сообщества, тут важен биологический эффект загрязнения. Конечно, провести такой контроль можно только с помощью «живых приборов» — самих организмов, реагирующих на присутствие вредных веществ. И возможности применения таких живых приборов самые широкие. Биоиндикаторы – живые организмы, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить о степени изменений окружающей среды, в том числе о присутствии загрязняющих веществ. Живые индикаторы суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнителях, указывают скорость происходящих изменений, пути и места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, а также позволяет судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека. Биотестированием люди пользовались с давних времен. Шахтеры, например, брали в свои забои клетки с канарейками, которые начинали проявлять беспокойство при первых признаках появления ядовитых рудничных газов, когда люди еще ничего не ощущали. Сравните огромный газоанализатор непрерывного действия с автоматическим управлением и маленькую канарейку, которые одинаково справляются со своей задачей. Кроме того, биологический прибор сам себя воспроизводит и «ремонтирует». Животные – биоиндикаторы. Два попугая введены в штат фармацевтической фабрики венгерского города Дорог. Они служат в цехе, где производится опаснейшее вещество - синильная кислота. Как только птицы обнаружат появление в воздухе даже минимальной концентрации яда, они мгновенно сигнализируют об этом, проявляя сильное беспокойство. Загрязнения бывают часто столь многосложны, что никакие построенные руками человека приборы не смогут определить вредность этой «каши». Ведь в сточных водах встречаются сотни, а иногда и тысячи различных соединений. Вот здесь-то и выручат тестобъекты: живые приборы, организмы-индикаторы. Различные виды живых существ сами показывают, чем начинена окружающая среда. Табачный дым не любят птицы. Особенно чувствительны к никотину мелкие певчие. Отравление вызывает у них упадок сил, депрессию и даже приводит к смерти. У канареек, содержащихся в накуренном помещении, может произойти выпадение прямой кишки. Одна дама, проживающая в американском городе Хьюстоне, принесла к ветеринарному врачу своего попугая, утверждая, что он серьезно болен. Птица действительно непрерывно кашляла. Однако диагноз был не совсем обычным. «Попугай мастерски имитирует кашель заядлой курильщицы, который действует ему на нервы, — заявил врач озадаченной женщине.— Если Вы перестанете курить, птица быстро отучится от привычки передразнивать Вас». В Оклахоме с курами произошел любопытный эпизод. В один из дней они, как обычно, собрались у кормушки. Поклевав корм, птицы почему-то не стали пить воду. Выяснилось, что в поилки с водой попало ничтожнейшее количество нефти. Но его оказалось достаточно, чтобы пернатые отказались от воды. Ученые исследовали большое количество кур, которые содержались под открытым небом на ферме рядом с заводом атомного оружия, где почва существенно загрязнена его отходами. Выяснилось, что тело птиц при этом подвергается радиоактивному заражению, но так как у пернатых уровень обмена веществ очень высок, концентрация цезия всего за неделю после перехода на незагрязненную пищу падает до безопасного уровня. Таким образом, кур можно разводить открытым способом на загрязненных атомными отходами участках, но при условии, чтобы за неделю до поступления в продажу они будут переведены на другую ферму, где почва не радиоактивна. «Нечистые» поля можно использовать для выращивания непродуктивных культур, например, льна, конопли и растений, идущих на изготовление спиртов, предназначенных для заправки автотранспорта. Отмечается, что описанная методика могла бы быть использована особенно эффективно в республиках бывшего Советского Союза и в странах Восточной Европы, где многие местности загрязнены радиоактивными отходами от ядерной промышленности, атомных электростанций. В частности, на Украине и в Белоруссии до 30—40 процентов сельскохозяйственных площадей в той или иной степени заражены после аварии на Чернобыльской АЭС. Куры первыми подают сигнал о содержании в воздухе отравляющих веществ. Американцы привозили этих птиц даже с собой в Кувейт, и те первыми во время боевых действий подавали сигнал тревоги. Эксперты из министерства сельского хозяйства Германии открыли новое значение кур, гусей, уток и других домашних птиц. Пребывание в обществе этих пернатых приносит человеку успокоение и снимает нервное напряжение. При загрязнении воды и почв в них выживают только те виды, которые могут вынести присутствие высоких концентраций тех или иных химических соединений. Очень чувствительна к токсикантам форель. Довольно простой прием, с помощью которого исследуют токсичность воды,— «рыбная проба». Наиболее чувствительных к вредным веществам рыб — окуней, ершей, форелей, щук, налимов и судаков — помещают в сетчатом садке прямо непосредственно в реку и ведут за ними наблюдение. Или же ставят опыты в аквариумах, заполненных чистой водой для контроля и водой из водоема. Беспокойное поведение рыб по сравнению с контролем — уже сигнал. Ну а если рыба начала терять ориентировку в пространстве, переворачиваться и даже гибнуть, это уже катастрофическое положение. На многих технологических линиях в промышленности, где идет выпуск сточных вод, уже поставлены аквариумы с рыбками. Ученые и конструкторы пошли дальше в этом вопросе, применяя приборы, регистрирующие поведение рыб и их физиологические показатели. Некоторые из этих биотестирующих установок получились весьма оригинальными. Примером может служить длинный лоток, поставленный на выходе очищенных сточных вод, с помещенными в него форелями. Форель обычно держится против течения у притока, то есть там, где исследуемая вода втекает в лоток. Как только нарушается технологический процесс на линии или в очистных сооружениях и в воде появляется примесь вредных веществ, рыбы уходят в противоположный конец лотка, где находятся фотоэлементы, соединенные с системой сигнализации. Своим телом скопившиеся рыбы перекрывают лучи света, и вслед за этим следует сигнал тревоги. Могут ли рыбы кашлять? Оказывается, могут. Но «кашель» их не что иное, как стремление очистить жабры от различных загрязнений. «Кашель» рыб давно был известен и специалистам-ихтиологам, и любителям - аквариумистам, однако никому не приходило в голову использовать его в биотестировании загрязнения воды. Сегодня уже имеются промышленные системы, которые автоматически регистрируют «кашель» рыб, его частоту и подают сигнал тревоги, если загрязнение превышает установленные нормы. Так как радужная форель обладает чрезвычайно острым «нюхом», ученые решили создать что-то наподобие рыбы-ищейки. В обонятельные области мозга радужной форели вживили электроды и соединили их с миниатюрным передатчиком, прикрепленным к голове рыбы. Сигналы, передаваемые от рыбы, регистрировались приемником, расположенным на берегу. Правда, для их расшифровки понадобилась ЭВМ. Зато форель точно сообщала о присутствии в воде вредных примесей, о их концентрации и о месте, где произведен анализ. Симбиоз сверхчувствительных живых датчиков и электронных анализаторов, возможно, и есть основа приборостроения будущего. Как установлено практикой, рыба не выносит запаха никотина. У курящего рыболова кончики пальцев всегда пахнут табаком, следовательно, насадка тоже. Знатоки дают такой совет: если рыболов — заядлый курильщик и отказаться от своей привычки не может, он должен после каждой сигареты протирать свои пальцы ваткой, смоченной подсолнечным или анисовым маслом. Часто приходится не просто исследовать загрязнение отдельных проб, а постоянно следить за состоянием воды в водоеме. Какие же живые системы могут вести этот неусыпный контроль, называемый мониторингом? Такие существа нашлись. Ими оказались двустворчатые моллюски. Кто не сталкивался с перловицами или с беззубками, бродя по щиколотку в воде по дну маленькой песчаной речки? Вот они медленно бороздят дно, оставляя за собой длинный прочерченный след. Выньте двустворку из воды, она быстро сомкнет створки, и как их трудно раскрыть,— скорее раковина лопнет в наших пальцах, чем створки раскроются! Если одну створку перловицы зафиксировать, то перловица будет мало страдать, ведь протекающая мимо вода приносит ей кислород и пищу. Ко второй, свободной створке можно приделать рычаг или штангу, и тогда силой своих мышц перловица будет включать и выключать сигнализирующую систему. Остается только сказать, что моллюск предпочитает чистую воду, и, как только в протекающей мимо воде появится вредное загрязнение, он тут же смыкает свои створки. Моллюски с их разнообразными раковинами не просто красивы. Они, могут оказать человеку неоценимую услугу, когда надо определить степень загрязнения воды. Даже самые совершенные приборы не так чутки к вредным примесям, как пресноводные моллюски и водяные насекомые. В средней полосе России, где вода в реках чиста и прозрачна, ученые провели серию опытов. Они составили целый список «живых индикаторов», которые реагируют на вредные примеси в воде. Оказалось, что брюхоногие моллюски накапливают в своем организме магний и свинец, жуки-плавунцы — медь, водяные клопы — цинк. На этой основе разработана ранняя диагностика загрязнения пресноводных водоемов. Самых маленьких морских обитателей называют общим словом «планктон». Они настолько малы, что на кончике пальца их может поместиться до 40 тыс. В состав планктона входят и растительные, и животные организмы. Это пища для более крупных морских животных. В поверхностных водах всех морей и океанов плавают огромные скопления планктона. Некоторые организмы планктоны служат индикаторами степени загрязнённости водоёма. Они реагируют на соединения азота, фосфаты. Фитопланктон состоит из микроскопических растений. Как и их наземные родственники, они используют для роста солнечную энергию. В состав планктона входят и мелкие ракообразные, например креветки. Они питаются другими планктонными организмами. Если в воде полно прекрасных белых лилий, а вокруг летают изумительной красоты стрекозы с синими и зелёными бархатными крылышками, вам повезло. Перед вами «купальня» с идеально чистой водой. Если же в воде только жёлтые кубышки, вода чуть похуже, но всё же чистая. В чистой воде живут речные раки, личинки ручейников и стрекоз… В грязной воде ничего этого нет. В лесу муравьи приносят огромную пользу. Они питаются совками, сосновыми пилильщиками, пяденицей, гусеницами зелёной листовёртки и другими вредителями деревьев. Если в лесу пропадает муравейник, вместе с ним исчезает целый комплекс полезных насекомых, гибнут мелкие почвенные позвоночные, ухудшается травяной покров, снижается численность насекомоядных птиц. В конечном счете падают жизнестойкость и прирост насаждений, лес деградирует. Но только не там, где тянутся во все стороны муравьиные тропы. Эти трассы особые: они, как бы ни петляли в лесной траве, а к городу-холмику всегда приведут. Насекомые находят его по запаху, который оставляют на тропе. На бывшей южной опушке Мамайского леса на высоте 630 м над уровнем моря расположен заказник, который назван «Формика», что в переводе означает - «муравей». Здесь на небольшой площади (0,87 га) насчитывается около 60 муравейников лугового или дернового муравья. Богатый луговой участок разделен на два отдела. На одном — царство трав, 104 вида сосудистых растений, на другом посажены садовые деревья, есть пруд с ивами над ним, с карасями и раками. Основной объект охраны — насекомые, главные из которых — муравьи. Это одно из самых многочисленное по количеству особей семейство насекомых. Науке известно более 6000 видов муравьев. Муравья от другого насекомого легко отличить, у него между грудью и брюшком имеется тонкий стебелек из одного или двух члеников, а у всех других перепончатокрылых насекомых брюшко причленяется к груди. Однажды в район кавказских Минеральных Вод специальным авиарейсом из Харькова прилетели… рыжие лесные муравьи. Тридцать муравейников были осторожно сняты с «фундаментов», уложены в дощатые контейнеры и отправлены самолетом в Пятигорск. Переселенцы с Украины взяли под свою защиту лесные массивы на склонах гор Железной и Машук. Под тенистыми кронами деревьев, где бьют целебные источники, химические способы борьбы с вредными насекомыми были недопустимы. Муравьиные общины принесли огромную пользу: спасли пятигорские леса от гибели. Вот каков этот шустрый благородный муравьиный мир! Исследователи института энтомологии при университете в Болонье разработали систему выявления загрязненных регионов с помощью пчел. Как утверждают ученые, пчелы - лучший индикатор загрязнения окружающей среды. Собранная ими пыльца после химического анализа и последующей компьютерной обработки данных позволяет создать карту опасных регионов. После проверки «пчелиного зондирования» ряда сельских районов Италии ученые пришли к выводу, что городской смог наносит меньший ущерб человеческому организму, чем отравленные пестицидами и другими химическими препаратами сельские равнины. Обыкновенный пчелиный мед может быть индикатором загрязнения окружающей среды. Были взяты пробы меда с пасек в 13 разных местностях штата Нью-Йорк (США) — вблизи автострад, заводов, рудников. Контрольные пробы брались у сельских пасечников. В первых же пробах из окрестностей промышленных предприятий обнаружили алюминий, барий, медь, никель (самая страшная отрава), марганец, молибден и т. д. Всего 47 металлов — почти половина таблицы Менделеева! Сельский мед этих элементов, естественно, не содержал. Исследователи предлагают в качестве вида-индикатора использовать зайца-русака. Оказывается, промышленные загрязнения далеко не безразличны для зайцев. Зайцы быстро реагируют на главные токсические вещества в среде: появляются изменения в крови, в шерсти накапливаются тяжелые металлы. Анализ шерсти сразу покажет, какие из металлов стали главными загрязнителями. При сильном загрязнении рост зайцев замедляется, и в их популяции увеличивается число самок. Жужелицы чутко реагируют на изменения микроклимата и почвенно-растительных условий. Поэтому используются как индикаторы. Зоологи причисляют жужелиц к союзникам человека. Всю жизнь жуки работают на нас, хотя их бескорыстную помощь мы чаще всего не замечаем. Все мы знаем, что человек никогда не смог бы сеять хлеб, сажать овощи, выращивать фруктовые деревья, если бы не было на земле плодородного слоя почвы. Так вот, в создании этого плодородного слоя активно участвуют жужелицы. Неменьшая их заслуга и в том, что, постоянно охотясь за вредителями полей и садов, жуки не дают им чрезмерно размножаться. В огороде жужелицы во множестве уничтожают моллюсков, гусениц капустной белянки. Грибы –индикаторы. Такие ценные грибы, как белые, подосиновики и подберезовики, являются индикаторами загрязнения окружающей среды. С одной стороны — их урожайность снижается от неправильного сбора — многие еще вырывают ножку с грибницей, однако и загрязнения вносят свою лепту. Они не выдерживают загрязнения, потому и урожайность их снизилась за последние 12 лет на 50,5 процента. Растения – индикаторы . Растения или растительные ассоциации, характеризующие условия внешней среды (состав почвы, степень загрязнения воздуха, месторождения полезных ископаемых). Для биоиндикации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе используются как низшие, так и высшие растения. Особенно чуткими индикаторами загрязнения воздуха служат мхи и лишайники, учитывая их физиологию и биологию. Лишайники — индикатор состояния воздушной среды. Там, где их много, можно дышать полной грудью — воздух наверняка чист и целебен; если же они стали исчезать с обычных мест обитания, значит, и туда стали проникать копоть и дым. Еще немногим более ста лет тому назад о природе лишайников не было известно ничего. Их называли то мхами, то водорослями, а то и просто «хаосом природы» или «убогой нищетой растительности». Сейчас каждому школьнику известно, что в основе их биологии лежит явление симбиоза гриба и водоросли. Но и теперь еще не до конца выяснено, каковы их взаимоотношения, почему какой-либо вид гриба уживается с определенным видом водоросли, как находят они друг друга, создавая бесчисленное многообразие форм. Первыми поселяются лишайники на свежеобнаженных каменистых поверхностях, застилают их разноцветными лоскутами. Солнце, вода и минеральные соли — вот все, что нужно им для жизни. А со временем на живой корочке появятся мхи: лишайники постепенно растворят и размельчат своими выделениями поверхность монолита, а отмирая, удобрят, обогатят формирующуюся почву. За мхами потянутся травы, затем кустарники, деревья. Загрязненный воздух — не единственный враг лишайников. Не меньше страдают хрупкие растения и от механических повреждений. Их ломкие слоевища — так называется тело лишайника — рассыпаются в пыль от малейшего прикосновения, особенно в засушливую погоду, а растут очень медленно — не больше чем на один - три миллиметра, всего на булавочную головку за год. Пройдет человек по лесу, примнет траву — смотришь, она уже поднялась, расправилась и покачивается на ветру, чистая, свежая, ярко-зеленая. Куда труднее лишайникам — им не выпрямиться, не расправиться. Пройдут годы, а то и десятилетия, пока на месте сломанного появится новое крошечное растение. Как же уберечь лишайники от гибели! Численность некоторых их видов катастрофически уменьшается, и, если не принять срочных мер, им грозит полное исчезновение. В 1982 году около тридцати видов лишайников внесены в Красную книгу СССР. Каждый шаг в лесу, поставленная на поляне палатка, разожженный костер могут принести гибель лишайникам. Но нельзя же ходить по лесу, все время глядя под ноги и выбирая место для каждого шага! Единственная возможность сберечь хрупкие, трудно возрождающиеся растения — это создать охраняемые территории, куда доступ будет разрешен только специалистам. Есть одна особенность у морошки, о которой никому не следует забывать, собирая ягоды. Если родственники этого растения довольно неприхотливы, сама морошка очень чувствительна к изменению условий обитания. Растет она там, где есть мхи да лишайники поэтому особенно много ее в тундровой и таежной зонах северного полушария. Исчезнут по какой-то причине мхи, значит, перестанет жить в этом месте и морошка. Из растений удобнее всего взять одноклеточные водоросли: хлореллу и сценедесмус, известную всем ряску, покрывающую летом иногда всю поверхность маленьких водоемов. Уже один вид этих растений – мелкая россыпь зелёных катышков на поверхности пруда не вызывает аппетита. Если б вы только знали, сколько в них протеинов и витаминов! Ряска - это хлеб, или - лекарство, плавающее на поверхности воды, или - лучшее моющее средство. Всё так и есть: ряской можно питаться; она очищает от загрязнения воду и почву и даже поможет справиться с коровьим бешенством. В ряске особенно ценно то, что она - настоящий боец, ею можно очищать загрязненные водоемы. Она быстро разрастается и поглощает в больших количествах азот и фосфаты. Вот почему лесные пруды так затягиваются ряской: в воде много палой листвы; разлагаясь, она выделяет азотистые соединения — питательную среду для ряски. Остатки удобрений и навозной жижи тоже усваивает ряска. По отзывам специалистов, она превращает грязную воду в техническую и даже питьевую. А последней на нашей планете становится все меньше. Биоиндикация загрязнения воды по водорослям применяется с начала XX в. Разработана специальная шкала, позволяющая по составу водорослей оценить степень органического загрязнения и сапробность водоема. Буро-красные водоросли — свидетельство абсолютной чистоты воды. Зеленые — тревожное предупреждение о вредных примесях, загрязнении. Черноморская флора весьма разнообразна. Она включает более 160 видов водных растений! Эти растения не менее красивы, чем земные они чутко реагируют на малейшие изменения окружающей среды. В старинных народных поверьях нередко говорилось о травах и деревьях, способных обнаруживать различные клады. Верили в то, что растущие рядом рябина, крушина и лещина скрывают драгоценные камни, а на золотые россыпи указывают переплетенные корни сосны, ели и пихты. Индейцы считали, что с помощью бархатцев можно найти золото. Самое интересное, что в последнее время были научно обоснованы связи между определенными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. К примеру, в Австрии и в Китае с помощью растений, предпочитающих почвы с большим содержанием меди, открыли залежи медной руды, а в Америке с помощью растений нашли месторождения серебра. Обитатель пустынь акантофиллиум - колючка, на которую никто не обращал внимания, попадая на землю, богатую серой, распускает не розовые цветы, а белые; там же, где в земле есть цинк, листья растения приобретают желтоватый оттенок. Некоторые цветы помогают геологам находить месторождения цинка. На его повышенное содержание в почве указывают фиалки и анютины глазки. Именно на таких землях у этих растений встречаются самые крупные цветки. Кстати, фиалка помогла геологам найти самое крупное цинковое месторождение в Западной Европе. На почвах, богатых известью, растут адонисы, лилии - саранки; а на содержание в почве никеля и кобальта указывает сон-трава. Если пышным цветком расцвел качим (растение из семейства гвоздик), то где-то поблизости есть медь. Нередко по уродливому развитию некоторых растений можно узнать о присутствии в почве многих полезных ископаемых. К примеру, на почвах с обычным содержанием бора такие растения, как полынь, прутняк, солянка, растут высокими, а на почвах с повышенным содержанием этого элемента эти растения становятся карликовыми. Измененная форма лепестков мака указывает на то, что под землей находятся залежи свинца и цинка, а цветки штокрозы с ненормально рассеченными узкими лепестками - на месторождения меди или молибдена. Поможет отыскать воду и определит, пресная она или соленая, солодка - крупное растение с темной зеленью и с красно-фиолетовыми кистями цветов. Если растение цветет пышно - вода пресная, если слабо и на листьях появляется светлый налет - вода соленая. Возникла даже наука - "индикационная геоботаника", изучающая растения, чутко реагирующие на изменения условий окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр. Вулканологи утверждают, что примулы способны предсказать извержение вулканов. К примеру, на острове Ява в горах Пангранто, королевская примула расцветает только накануне вулканического извержения. Биологи объясняют эту пророческую способность цветка эффектом воздействия ультразвука на его капилляры, в которых ультразвуковые колебания ускоряют движение жидкостей. Вероятно, тем самым в тканях растения ускоряются процессы обмена веществ, и оно расцветает. Встретить липу можно в разных лесах – дубравах, сосняках, даже иногда в ельниках. Есть и чистые липовые леса – липняки. Это необыкновенно красивые, а во время цветения просто волшебные леса. К сожалению, их мало. Зато в городах липа – самое обычное дерево. Её вполне можно назвать деревом – горожанином. В маленьких городках липам особенно привольно. В больших, закованных в асфальт, наполненных дымом и гарью, труднее. Многие думают, что городскую загрязнённость липы переносят хорошо, но это не так. На вольном воздухе, в лесах, эти деревья доживают до 500 и даже до 700 лет. А в городах обычно до 150. Негазоустойчивы: ель, пихта, кедр, можжевельник, клен остролистный, береза, сирень обыкновенная, черемуха обыкновенная. (см. таблицу № ) Загрязнения на суше определяют не только по отдельным видам, но и по целым сообществам. Разрабатывается аэрокосмический мониторинг природоохранных экосистем. Со спутников можно следить за состоянием растительности, почв и сменой живых сообществ под воздействием человека. Только в этом случае живым прибором служит уже не отдельное растение или даже их группа, а отражающая свет экосистема в целом, например тундра, лес, пастбище. Наземные биоценозы. Очень сложны по составу видов наземные биоценозы. Здесь в каждом регионе приходится выделять свои виды-индикаторы и биоценозы, характерные для охранных зон. Все это создает трудности при создании единой системы организмов-индикаторов для каждой зоны загрязнения наземных систем. Пресноводные биоценозы. Несколько по-иному обстоит дело с пресноводными биоценозами. Почти во всех таких водоемах встречаются виды, способные жить при определенном загрязнении. Это позволило создать шкалу сапробности, то есть степени загрязненности отдельных водоемов, в которых способны жить определенные организмы. Все загрязнение вод по шкале сапробности подразделяется на 4 зоны. Даже в самой грязной, отвратительно пахнущей воде есть жизнь. Если вода чуть чище, но в ней есть еще аммиак, она пахнет сероводородом, то здесь уже имеется и кислород. За счет работы бактерий и всего населения водоема органическое вещество в воде еще больше минерализуется и вода переходит в следующую зону загрязненности. Эта зона наиболее знакома человеку, ведь различного рода пруды, водохранилища, используемые не для питьевых целей, имеют такую загрязненность. В этой воде незначительное количество сероводорода, зато вода насыщена кислородом. Видовое разнообразие организмов-индикаторов в этой зоне выше, чем в других зонах. Из водорослей чаще всего встречаются диатомовые и зеленые. Например, известная всем хлорелла или нитчатые водоросли, образующие тину. В этих водах уже встречаются цветковые растения, а также ракообразные и рыбы. Последняя зона — зона самой чистой воды. Бактерий здесь мало, видов животных и растений много, но число особей каждого вида невелико. Рыбы, обитающие здесь, обычно холоднолюбивые, предпочитают высокое содержание кислорода в воде. Это радужная и ручьевая форели, красноперки, сиг, рипус. Однако в настоящее время, когда в водоемы приток сточных вод с промышленными токсичными веществами усилился, уже недостаточно для оценки загрязнения одной шкалы сапробности. Ученые считают, что настало время разработки трех шкал, которые позволили бы оценить степень загрязнения воды с помощью живых индикаторов. Гидробиологи и не ожидали, что на их пути встретится столь трудная задача. Найдут ли биологи верные пути применения живых индикаторов для определения загрязнения или бросят все силы на разработку систем биотестирования, подскажет будущее. Рекомендации и предложения. Ученые из японского Национального института по исследованию окружающей среды несколько лет искали растения, которые могли бы противостоять загрязнению воздуха. Лучшими фильтрами среди 80 видов отобранных растений оказались тополя, подсолнечник и рис. На оживленных автомагистралях, вдоль которых были высажены пирамидальные тополя и простирались большие поля с подсолнечником, воздух оставался чистым. Где только ни пытались найти биологи микроскопические организмы, которые помогли бы нам очищать море от промышленного загрязнения: в почве, прудах, в морской воде, но все с переменным успехом. И вот теперь ветеринар-токсиколог из США нашел такие бактерии, живущие... в желудке кита! Ученый исследовал микрофлору кишечного тракта гладких (настоящих) китов, которых в Америке разрешается добывать в малых количествах аборигенам Аляски. Среди примерно тысячи видов бактерий, встречающихся в желудке животного, он обнаружил такие, что «умеют» переваривать нафталин и антрацен — вещества, содержащиеся в нефтепродуктах и вызывающие у человека рак. Они особенно опасны для людей, но как оказалось, не для - «китовых» бактерий. Нашлись там и такие микроорганизмы, которые легко расправляются с другими промышленными загрязнителями природы. Теперь стало понятно, почему гладкие киты спокойно относятся к сравнительно большим концентрациям подобных веществ, которые наблюдаются в их родной стихии после крупной аварии нефтеналивного судна. В отличие от тех бактерий, что живут в морской воде, которых специалисты до сих пор пытались «призвать» себе на помощь, «желудочно - китовые» в состоянии превращать ядовитые вещества в безвредные даже при отсутствии кислорода. Именно это делает их особенно полезными, когда утекшая с танкера нефть просочится глубоко в почву побережья или скапливается под камнями. Исследователь также установил, что некоторые микробы, живущие в желудке овец и коз, в состоянии... разрушать тренитротолуол — взрывчатое вещество, входящее в состав многих артиллерийских снарядов и мин и часто загрязняющее почву на полигонах и военных складах. Это очень помогло бы в очистке таких опасных мест. Исследовательская часть Биоиндикация антропогенного воздействия по наличию некрозов и усыханию хвои Хвойные деревья наиболее чувствительны к антропогенному загрязнению среды. Это проявляется в уменьшении продолжительности жизни хвои, отмирании побегов и появлении некрозов (омертвения ткани). Некрозы появляются весной сразу после образования хвои, а затем незначительно увеличиваются. На продуваемых местах (опушке леса, наветренной стороне) они сильнее. Сокращение жизни хвои связано с потерей продуктивности, уменьшением ветвления, а следовательно, с общим изреживанием кроны и уменьшением ширины годичных колец. Для определения некрозов хвои на пробных площадях я обследовала 25 взрослых деревьев. Некрозы оценивала по шкале, приведенной для сосны на рисунке 1.
С ветвей сосны отобрала побеги одинаковой величины. С побегов собрала всю хвою и визуально анализировала ее состояние, выявляя желтые пятна, некротические точки и некрозы. Повреждения и усыхания хвои оценивала в баллах. Вычислила процент пораженной хвои. Эти данные занесла в таблицу. Рис.1. Бонитировочная шкала некрозов и усыхания сосновой хвои. Карта пробных площадок. Процент поражённой хвои. Площадка№1 Жилой массив С/З района Площадка№2 Таманский лес Площадка№3 Краевая часть Таманского леса вдоль автомагистрали 40% 27% 61% Приложение Таблица №1 Шкала оценки деревьев по внешним признакам балХарактеристика состояния деревьев 1Здоровые деревья, без внешних признаков повреждения. Величина прироста соответствует норме 2Ослабленные деревья. Крона слабоажурная, отдельные ветви усохли. Листья и хвоя часто с желтым оттенком. У хвойных деревьев сильное смолотечение и частичное отмирание коры 3Сильно ослабленные деревья. Крона изрежена, со значительным усыханием ветвей, сухая вершина. Листья светло-зеленые, хвоя с бурым оттенком и держится всего 1—2 года. Листья мелкие, но бывают и увеличены. Прирост уменьшен или отсутствует. Смолотечение сильное. Значительные участки коры отмерли 4Усохшие деревья. Усыхание ветвей по всей кроне. Листья мелкие, недоразвитые, бледно-зеленые с желтым оттенком, отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60 %. Прирост отсутствует. На стволах признаки заселения короедами, усачами, златками 5Сукие деревья. Крона сухая. Листьев нет, хвоя желтая или бурая, осыпается или осыпалась. Кора на стволах отслаивается или полностью опала. Стволы заселены потребителями древесины — насекомыми, грибами и др. Таблица № 2 Основные растения – индикаторы загрязнения атмосферного воздуха Компоненты загрязненияВажнейшие древесные породыСельскохозяйственные и декоративные растения Диоксид серыЕль (европейская, сербская) Пихта европейская Сосна обыкновенная Ясень американскийПшеница, ячмень, люцерна, клевер, хлопчатник, фиалки. Фтористый водородЕль европейская Пихта европейская Орех грецкийВиноград, абрикос, гладиолус, ландыш, нарцисс, тюльпан. родедендрон Аммиак Граб обыкновенный Липа сердцевиднаяСельдерей, махорка Хлористый водород Ель европейская Лиственница европейская Лещина обыкновенная Ольха клейкаяФасоль, шпинат, редис, смородина, клубника Озон Сосна ВеймутоваТабак, картофель, соя, томаты, цитрусовые Тяжёлые металлыТсуга канадская Вяз гладкийОвсяница, орхидеи, бромелиевые Таблица №3 Экологические группы водных организмов Экологическая группа организмов Наиболее благоприятные условия проживания 1. Полисапробы (серные бактерии, бесцветные жгутиковые, низшие грибы, инфузории) Наиболее загрязненные водоемы, содержащие большое количество легко разлагающихся органических веществ и продуктов их распада. В таких водоемах преобладают гнилостные процессы, содержание кислорода в воде ничтожно. Число бактерий измеряется многими сотнями тысяч и миллионами в 1 мл 2. а-мезосапробы (бактерии, низшие грибы, сине-зеленые и диатомовые водоросли, простейшие) Водоемы, близкие по степени загрязнения к водам полисапробной зоны. Органические вещества состоят из продуктов глубокого распада белковых веществ. Гнилостные процессы протекают в сильной степени, восстановительные процессы преобладают над окислительными. Количество бактерий в 1 мл воды исчисляется сотнями тысяч 3. р-мезосапробы (сине-зеленые, диатомовые и зеленые водоросли, инфузории, коловратки, ракообразные, рыбы) Водоемы среднего загрязнения, в которых содержание органических веществ невелико, и их распад доходит до полной минерализации. Окислительные процессы преобладают, и вода уже не загнивает. Способность водоемов к самоочищению довольно значительна. Число бактерий в 1 мл воды измеряется десятками тысяч 4. Олигосапробы (флора и фауна весьма разнообразны: преобладают зеленые водоросли, диатомовые, перидинеи, коловратки, губки, ракообразные, рыбы) Практически чистые, пригодные для водоснабжения водоемы, не загрязняемые сточными водами. Процесс минерализации органических веществ в водах олигосапробной зоны полностью закончился. Содержание бактерий не превышает 1000 в 1 мл воды Таблица №4 Биоиндикаторы влажности почв МестообитаниеБиоиндикаторы Сухое местообитание Ксерофиты (сухолюбы) — кошачья лапка, ястребинка волосистая, очиток, душица, ракитник, сон-трава, толокнянка, наземные лишайники, полевица белая Обеспеченные влагой места, но не сырые и не заболоченные Мезофиты — большая часть луговых трав: тимофеевка, лисохвост луговой, пырей ползучий, ежа сборная, клевер луговой, копытень, плаун, мелкие зеленые мхи, кислица, золотая розга, брусника, костяника Влажные, иногда сырые и заболоченные почвы Гигрофиты (влаголюбы) — белозор, калужница, камыш лесной, сабельник болотный, мята полевая, чистец болотный, багульник, голубика, росянка, сфагнум, тростник Таблица №5 Растения, отпугивающие вредителей. ВредителиОтпугивающие растения БелокрылкаНастурция, мята, чабрец, полынь Блошки земляныеМята, полынь, табак, пижма, котовник Белянка капустная (гусеницы)Укроп, чеснок, герань, мята, лук, шалфей, пижма, чабрец, полынь, котовник, кориандр, настурция, хрен Жук колорадскийКотовник, кориандр, настурция, хрен, лук, пижма МуравьиМята, пижма, полынь, лаванда, валериана НематодыБархатцы, ноготки Яблоневая плодожоркаЧеснок, полынь Слизни, улиткиФенхель, чеснок, розмарин Тля Котовник, кориандр, бархатцы, шнитт – лук, фенхель, мята, чеснок, жимолость, горчица, настурция Мухи домашниеБазилик, пижма, орех грецкий МышиЧеснок, молочай, чернокорень, донник, подсолнечник, нарцисс КротыКлещевина, нарцисс зайцыЧеснок, лук, бархатцы
