Определение чистоты атмосферного воздуха по лишайникам
Определение чистоты атмосферного воздуха по лишайникам
Лишайники – это симбиотические организмы, представляющие собой сочетание двух или трёх видов, один из которых (гриб) является микосимбионтом, а один или два других (водоросль и/или цианобактерия) – фитобионтом. Лишайники, как группа, относительно неприхотливы; при этом, однако, отдельные виды способны селиться только на определённых типах субстрата и в определённых условиях среды.
Среди лишайников принято выделять три жизненные формы – накипные, листоватые и кустистые, – среди которых наиболее чувствительны к воздействию среды кустистые, наименее – накипные. Сильнее всего они отзываются на такие загрязнители, как оксиды серы и азота, фторо - и хлороводороды, тяжёлые металлы. При наличии в среде этих полютантов лишайники начинают избирательно отмирать, что позволяет использовать их для целей биоиндикации (лихеноиндикации). В целом, можно выделить несколько методик разной степени сложности, позволяющие дать оценку состояния атмосферного воздуха по эпифитным (включая поселившихся на заборах, столбах, деревянных стенах домов и т. д.) лишайникам.
Пробоотбор
При работе по любой методике на каждой точке наблюдения следует осмотреть не менее 10 деревьев (желательно) или иных объектов (стен, деревянных столбов и т. д.); при этом выбранные объекты должны быть однотипны – деревья одного вида или породы, столбы из одного и того же дерева и т. д. Если работа ведётся на деревьях, то на каждом дереве закладывают по 4 пробные площадки на уровне глаз, ориентируя их по сторонам света или по предполагаемому источнику загрязнения.
Проективное покрытие на каждой пробной площадке оценивается с помощью палетки, представляющей собой квадрат со стороной 10 см, начерченный на прозрачном материале и разграфлённый на 100 ячеек. Если лишайник полностью занимает одну ячейку, то это означает, что его проективное покрытие равно 1%, две ячейки – 2%, половину ячейки – 0,5% и т д. Проективное покрытие и (реже) число отдельных талломов фиксируется в соответствующих таблицах отдельно по каждому дереву, пробной площадке и лишайнику.
Лишайники нумеруются и по одному образцу (вместе с куском субстрата!) берутся для определения в лабораторию. Хранить их следует в стандартных бумажных пакетиках, надписав на них точку сбора, номер лишайника в таблице и субстрат, с которого он собран. Лабораторное определение (при необходимости) проводят по достоверно определённым образцам, атласам-определителям или специализированным определителям лишайников.
Методика 1 – оценка по проективному покрытию
Методика основана на подсчёте суммарного проективного покрытия всех лишайников на площадке, числа видов лишайников на данной площадке и выраженности присутствия доминирующего вида. При оценке чистоты воздуха по данной методике не требуется определения лишайников ни до вида, ни до жизненной формы. Для каждого дерева рассчитывают общее проективное покрытие лишайниками пробной площадки, общее число видов и представленность доминирующего вида лишайников. Результаты заносят в таблицу 1.
Таблица 1
Проективные покрытия и число видов лишайников на пробных площадях
в точке наблюдения _____________________________________________________________________________
(объект _______________________________________________)
Порядковый номер дерева и пробной площади | Общее проективное покрытие лишайников, % | Число видов лишайников | Представленность доминирующего вида |
1 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
2 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
3 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
4 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
5 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
6 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
7 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
8 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
9 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 |
Таблица 1 (окончание)
Порядковый номер дерева и пробной площади | Общее проективное покрытие лишайников, % | Число видов лишайников | Представленность доминирующего вида |
10 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
Среднее проективное покрытие лишайников, % | Среднее число видов на пробной площадке | Средняя представленность доминирующего вида |
Оценку чистоты воздуха проводят по матрице (табл. 2). Результаты для всех точек заносят в таблицу 3, по которой делают вывод.
Таблица 2
Матрица для определения чистоты атмосферного воздуха
Среднее проективное покрытие лишайников, % | Среднее число видов на пробной площадке | Средняя представленность доминирующего вида | Степень загрязнения воздуха |
>50% | >5 | >5 | 6-я зона Очень чистый воздух (Cso2<0,005 мг/м3)* |
3–5 | >5 | 5-я зона Чистый воздух (Cso2=0,005–0,009 мг/м3) | |
2–5 | <5 | 4-я зона Относительно чистый воздух (Cso2=0,01–0,05 мг/м3) | |
20–50% | >5 | >5 | |
>2 | <5 | 3-я зона Умеренное загрязнение (Cso2=0,05–0,1 мг/м3) | |
<20% | 3–5 | <5 | 2-я зона Сильное загрязнение (Cso2=0,1–0,3 мг/м3) |
0–2 | <5 | 1-я зона Очень сильное загрязнение (Cso2=0,3–0,5 мг/м3) |
Примечание: * – концентрация диоксида серы.
Таблица 3
Чистота атмосферного воздуха в разных точках наблюдения
Точка наблюдения | Чистота атмосферного воздуха |
Вывод: _________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
Методика 2 – оценка по проективному покрытию и жизненным формам
Методика основана на учёте встречаемости или проективном покрытии лишайников на пробной площадке в сочетании с анализом их жизненных форм. Как и первый вариант, методика не требует определения найденных лишайников до вида.
В методике возможен учёт по встречаемости лишайников на пробной площади или по их проективному покрытию; предпочтительным является второй вариант. Результаты обследования пробных площадок заносят в таблицу 4. Итоговые баллы проставляют, используя матрицу таблицы 5; при этом для расчёта средней встречаемости следует предварительно оценить в баллах встречаемость на каждой площадке.
Таблица 4
Проективные покрытия лишайников разных жизненных форм на пробных площадях
в точке наблюдения _____________________________________________________________________________
(объект _______________________________________________)
Порядковый номер дерева и пробной площади | Встречаемость или проективное покрытие (%) лишайников по биоморфам | |
накипных | листоватых | кустистых |
1 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
2 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
3 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
4 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
5 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
6 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
7 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
8 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
9 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
10 | 1 | |
2 | ||
3 | ||
4 | ||
накипных | листоватых | кустистых |
Средняя встречаемость (балл) или проективное покрытие (%, балл) лишайников по жизненным формам |
Таблица 5
Матрица для определения баллов встречаемости или проективного покрытия лишайников
Встречаемость | Проективное покрытие | Балл оценки | |
оценочно | в процентах | ||
Очень редко | Очень низкое | >5% | 1 |
Редко | Низкое | 6–20% | 2 |
Нередко | Среднее | 21–40% | 3 |
Часто | Высокое | 41–60% | 4 |
Очень часто | Очень высокое | >60% | 5 |
Показатель относительной чистоты атмосферного воздуха (ОЧА) рассчитывают по формуле 1; при его оценке считают, что чем ОЧА ближе к 100%, тем чище воздух в точке наблюдения. Результаты расчётов для всех точек сводят в таблицу 6, по которой делают вывод с оценкой степени загрязнения всей территории.
ОЧА = 
100% (1), где
ОЧА – относительная чистота атмосферного воздуха, %;
Н – средний балл встречаемости или проективного покрытия накипных лишайников;
Л – средний балл встречаемости или проективного покрытия листоватых лишайников;
К – средний балл встречаемости или проективного покрытия кустистых лишайников;
2 и 3 – коэффициенты пересчёта на степень редкости;
30 – сумма максимальных баллов.
Таблица 6
Чистота атмосферного воздуха в разных точках наблюдения
Точка наблюдения | Чистота атмосферного воздуха (ОЧА), % |
Вывод: _________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
Методика 3 – оценка по жизненным формам и цвету таллома
Методика основана на соотнесении числа видов лишайников, отмеченных для точки наблюдения, их жизненных форм и цвета таллома; как и в двух предыдущих определения видовой принадлежности лишайника не требуется. Результаты заносят в таблицу 7.
Таблица 7
Цвет таллома лишайников разных жизненных форм на пробных площадях
в точке наблюдения _____________________________________________________________________________
(объект _______________________________________________)
Порядковый номер дерева и пробной площади | Цвет* таллома лишайников по жизненным формам | ||
накипных | листоватых | кустистых | |
1 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
2 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
3 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
4 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
5 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
6 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
7 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
8 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
9 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
10 | 1 | ||
2 | |||
3 | |||
4 | |||
Всего видов на всех площадках точки наблюдения | у накипных | у листоватых | у кустистых |
Цвета талломов лишайников по жизненным формам на всей точке наблюдения |
Примечание: * – цвет следует указывать как серый или жёлтый (или оба).
Итоговую оценку чистоты атмосферного воздуха в точке наблюдения проводят с использованием матрицы таблицы 8. Данные по разным точкам сведите в таблицу 9 и сделайте по ней вывод.
Таблица 8
Матрица для определения чистоты атмосферного воздуха
по цвету талломов лишайников разных жизненных форм
Число видов | Наличие лишайников с цветом таллома по жизненным формам* | Класс загрязнения воздуха | Чистота зоны** | ||||
серый таллом | жёлтый таллом | ||||||
накипной | листоватый | кустистый | накипной | листоватый | |||
не менее 5 | + | + | + | + | + | I | 6-я |
не менее 3 | + | + | + | . | . | II | 5-я и 4-я |
не менее 3 | + | + | . | + | . | II | 5-я и 4-я |
не менее 2 | + | + | . | . | . | III | 3-я |
не менее 1 | . | . | + | . | . | IV | 2-я |
нет | . | . | . | . | . | V–VI | 1-я |
Примечание: * – точка «.» означает отсутствие на площадке лишайника с таким вариантом таллома; ** – чистота зоны совпадает по названиям с таковыми в таблице 2.
Таблица 9
Чистота атмосферного воздуха в разных точках наблюдения
Точка наблюдения | Чистота атмосферного воздуха |
Вывод: _________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
Методика 4 – оценка по биотическому индексу
Методика основана на определении общего числа лишайников на точке наблюдения и выявлении среди них индикаторных видов; подсчёта встречаемости или оценки проективного покрытия не требуется. Собранные лишайники определяют до вида и/или рода. Результаты исследования заносят в таблицу 10; индикаторные виды указаны в таблице 11.
Таблица 10
Виды лишайников в точке наблюдения ___________________________________________________________
№ п/п | Вид или род лишайника |
… | |
Всего видов/родов |
Таблица 11
Матрица для определения биотического индекса
Виды-индикаторы по группам | Число индикаторных видов | Общее число лишайников на площадке | ||||
0–1 | 2–4 | 5–7 | 8–10 | >11 | ||
Виды родов Usnea, Brioria и Alectoria | >1 | –* | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | – | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Виды рода Evernia, Anapthychia ciliaris, Ramalina farinaceae | >1 | – | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | – | 5 | 6 | 7 | 8 | |
Виды рода Parmelia, Hypogymnia physodes | >1 | – | 5 | 6 | 7 | 8 |
1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Xanthoria parietina, Physcia pulverulenta | >1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
Виды рода Lecanora, Graphis scripta, другие накипные лишайники | Любое число | 1 | 2 | 3 | – | – |
Примечание: * – ситуация не встречается в природе.
Качество воздуха оценивают по таблице 12. Результаты для всех точек заносят в таблицу 13, по которой делают вывод о чистоте атмосферного воздуха района исследования.
Таблица 12
Определение качества атмосферного воздуха по биотическому индексу
Биотический индекс | Степень загрязнённости атмосферного воздуха* | Класс качества |
10 | Очень чистый воздух | 6 |
7–9 | Чистый воздух | 5 |
5–6 | Относительно чистый воздух | 4 |
4 | Умеренное загрязнение | 3 |
2–3 | Сильное загрязнение | 2 |
0**–1 | Очень сильное загрязнение | 1 |
Примечание: * – степень загрязнённости воздуха соответствует таковой в таблице 2; ** – биотический индекс равен нулю, если в точке наблюдения вообще отсутствуют лишайники.
Таблица 13
Чистота атмосферного воздуха в разных точках наблюдения
Точка наблюдения | Чистота атмосферного воздуха |
Вывод: _________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
Методика 5 – оценка по индексу полеотолерантности
Методика основана на оценке проективного покрытия, занимаемого видами с различной степенью устойчивости к загрязнителям, с последующим расчётом итогового индекса. При невозможности определения лишайника до вида в поле, его обозначают в таблице номером по порядку, а образец отбирают для определения в лаборатории.
В полевых условиях заполняется форма, макет которой представлен в таблице 14.
Таблица 14
Проективные покрытия лишайников на пробных площадях
в точке наблюдения _____________________________________________________________________________
(объект _______________________________________________)
Порядковый номер дерева и пробной площади | Номер вида лишайника | Вид лишайника | Проективное покрытие, % |
1 | 1 | 1 | |
… | |||
n | |||
2 | 1 | ||
… | |||
n | |||
3 | 1 | ||
… | |||
n | |||
4 | 1 | ||
… | |||
n | |||
… | |||
10 | 1 | 1 | |
… | |||
n | |||
2 | 1 | ||
… | |||
n | |||
3 | 1 | ||
… | |||
n | |||
4 | 1 | ||
… | |||
n |
После окончательного установления видового состава лишайников на точке наблюдения заполняется таблица 15; для установления класса полеотолерантности используются данные таблицы 16.
Таблица 15
Проективные покрытия лишайников в точке наблюдения __________________________________________
(объект _______________________________________________)
№ п/п | Вид лишайника | Класс полеотолерантности | Суммарное проективное покрытие вида, % |
Общее проективное покрытие всех видов, % | |||
Проективное покрытие видов, указанных в таблице 16, % |
Таблица 16
Классы полеотолерантности и типы местообитаний некоторых лишайников
Класс полеотолерантности | Типы местообитаний и встречаемость в них лишайников | Виды |
I | Естественные, без ощутимого антропогенного воздействия | Lecanora abietina, виды рода Parmeliella, виды рода Usnea (кроме указанных ниже) |
II | Естественные (часто) и слабо антропогенно изменённые (редко) | Evernia divaricata, Lecanora coilocarpa, Parmeliopsis aleurites, Ramalina colicaris |
III | Естественные (часто) и слабо антропогенно изменённые (часто) | Bryoria fuscescens, Hypogymnia tubulosa, Pertusaria pertusa, Usnea subfloridana |
IV | Естественные (часто), слабо (часто) и умеренно антропогенно изменённые (редко) | Cetraria pinastri, Graphis scripta, Armeliopsis ambigua, Usnea filipendula |
V | Естественные, слабо и умеренно антропогенно изменённые (с равной частотой) | Caloplaca pyracea, Lecanora subfuscata, Parmelia olivacea, Physcia aipolia |
VI | Естественные (сравнительно редко) и умеренно антропогенно изменённые (часто) | Evernia prunastri, Hypocenomyce scalaris, Hypogymnia physodes, Lecanora allophana, Pertusaria discoidea, Usnea nitra |
VII | Умеренно (часто) и сильно (редко) антропогенно изменённые | Lecanora varia, Parmelia sulcata, Pertusaria amara, Physcia ascendens |
VIII | Умеренно и сильно антропогенно изменённые (с равной частотой) | Caloplaca cerina, Physconia girsea, Ramalina pollinaria |
IX | Сильно антропогенно изменённые (часто) | Phacophyscia orbicularis, Xanthoria parietina |
X | Очень сильно антропогенно изменённые (встречаемость и жизненность видов низкие) | Lecanora conizaeoides, Scoliciosporum chlorococcum |
Индекс полеотолерантности (ИП) рассчитывают по формуле 2. Чистота атмосферного воздуха определяют на основе индекса полеотолерантности по матрице в таблице 17. Итоговые данные сводят в таблицу 18, на основании которой делают вывод о чистоте воздуха в районе исследований.
ИП = 
(2), где
ИП – индекс полеотолерантрости;
n – число видов таблицы 16, встреченные на точке наблюдения;
ai – класс полеотолерантности i-го вида;
ci – проективное покрытие i-го вида, %;
cn – проективное покрытие всех видов таблицы 16, встреченных в точке наблюдения, %.
Таблица 17
Классы полеотолерантности и типы местообитаний некоторых лишайников
Индекс полеотолерантности | Концентрация диоксида серы в атмосфере, мг/м3 | Зона |
1–2 | – | Очень чистая |
3–5 | 0,01–0,03 | Чистая |
6–7 | 0,04–0,08 | Относительно чистая |
8–9 | 0,09–0,10 | Умеренно загрязнённая |
10 | 0,11–0,30 | Сильно загрязнённая |
0* | >0,3 | Очень сильно загрязнённая (лишайниковая пустыня) |
Примечание: * – индекс полеотолерантности равен нуля в случае отсутствия лишайников в точке наблюдения.
Таблица 13
Чистота атмосферного воздуха в разных точках наблюдения
Точка наблюдения | Чистота точки |
Вывод: _________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
