Практика лихеноиндикации в школьном экологическом мониторинге

Принципы создания методики исследования

Основными задачами исследований в рамках школьного экологического мониторинга,следует считать образовательные и воспитательные. В соответствии с этим, все методики, используемые в школьном экологическом мониторинге, должны быть несложными, логичными, максимально демонстративными. Но вместе с тем, простота не должна достигаться в ущерб научной грамотности. Необходимо без искажений отражать основные естественные закономерности изучаемых объектов и явлений. Таким образом, основные требования, предъявляемые к школьным методикам можно сформулировать так:

• простота
• показательность
• научная корректность

Лихеноиндикация может носить временной и пространственный характер (Бязров, 1991). В первом случае анализируется изменение состояния дихенофлоры на исследуемой территории за определенный период времени. Во втором случае сравнивается состояние лихенофлоры разных участков (например, расположенных на различном расстоянии от источника загрязнения). Для школьного экологического мониторинга скорее приемлем второй вариант, как более простой и показательный.

Для наиболее полной и объективной характеристики лихенофлоры исследуемых участков следует применять максимум критериев оценки, но при этом необходимо помнить об указанных требованиях к школьным методикам и сложных для учета показателей не использовать. В связи с этим, нам кажется оптимальным использование в школьной методике следующих критериев оценки лихенофлоры:

1. Видовое разнообразие.
2. Встречаемость.
3. Обилие.

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 приведенным школьным методикам лихеноиндикации. Анализ видового разнообразия лихенофлоры изучаемых участков в этих методиках предполагает сбор и определение образцов лишайников. Следует учесть, что работа будет выполняться на исследуемой территории неоднократно, и систематический сбор образцов лишайников неизбежно нанесет ощутимый ущерб лихенофлоре в районе исследований.

В создаваемой методике мы учли и попытались свести к минимуму такие недостатки.

В связи с указанной проблемой, наиболее прогрессивным введением, на наш взгляд, является широкое использование фотоиллюстраций. Применение фотографий в данном случае полностью отвечает позициям невмешательства в природу, задачам формирования у школьников экологического, природоохранного мировоззрения. Кроме того, применение фотографий 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 исследования должен заранее приготовить набор фотографий наиболее распространенных на предполагаемых для анализа участках лишайников. Возможен и такой вариант, когда фотосъемка лишайников производится на начальном этапе работы вместе с первыми исследованиями.

Если качественные фотографии сделать затруднительно, то при проведении работ по лихеноиндикации можно использовать коллекцию лишайников. В таком случае коллекция лишайников собирается один раз заранее или в начале исследования и монтируется таким образом, чтобы она могла использоваться при работе в полевых условиях и экземпляры лишайников при этом не повреждались. Систематического сбора образцов лишайников в районе исследования в этом случае удастся избежать.

Все фотографии и экземпляры в коллекции должны быть снабжены этикетками. На этикетках следует указать условный номер вида и его название (род). Номера одинаковых видов лишайников в коллекции и на фотографиях должны совпадать.

Фотоиллюстрации и коллекция используются в работе для определения видового разнообразия лихенофлоры. При этом отпадает необходимость самостоятельного определения видовой принадлежности лишайника. Надо лишь визуально сравнить интересующий экземпляр не отделяя его от субстрата с уже имеющимся на фотоснимках и в коллекции.

В процессе дальнейших работ при обнаружении новых для коллекции и набора фотографий видов лишайников, эти пособия пополняются очередными экземплярами и снимками.

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

Как уже упоминалось, рассмотрение лишайников вне связи с субстратом научно некорректно. В существующих школьных методиках этот вопрос упущен. Мы постарались восполнить существующий пробел и построить работу с учетом известных закономерностей.

Мы предлагаем проводить исследование на участках с одинаковым породным составом. Анализ всех критериев состояния лихенофлоры нужно проводить по породным рядам. Количество исследуемых деревьев каждой породы на разных участках должно быть одинаковым. В этом случае результаты сравнения лихенофлоры будут репрезентативны. 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 древесной растительности.

Кроме того, необходимо учесть, что изучаемые участки должны находиться в приблизительно одинаковых условиях. Особое внимание следует обратить на такие наиболее важные для лишайников абиотические факторы, как освещенность и влажность. Для лихеноиндикации всегда использовать прямостоячие, взрослые, но не больные и не сухостойные деревья.

Описание методики

Цель данного школьного исследования: выявление относительной загрязненности атмосферного воздуха (в 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.

1. Перед началом работы учителю необходимо провести беседу с учениками, в процессе вводится понятие экологического мониторинга. Аргументируется преимущество использования в экологическом мониторинге методов биоиндикации и, в частности, лихеноиндикации. Ученикам вместе с учителем необходимо вспомнить и повторить все известные им из курса биологии сведения о лишайниках. Учителю следует ознакомить учеников с краткой характеристикой лишайников. По набору фотоиллюстраций и коллекции лишайников ученики знакомятся с наиболее распространенными представителями эпифитной лихенофлоры близлежащей местности.

2. 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. 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.

3. Для работы в качестве оборудования необходимо иметь: набор фотографий лишайников (лучше несколько экземпляров), коллекцию лишайников, лупы, перочинный нож, формы записи результатов, фотоаппарат с фотопленкой.

4. 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 деревья.

5. Деревья разных пород изучаются отдельно! Вполне достаточно изучить по 20-25 деревьев каждой породы. Для определения встречаемости лишайников необходимо отметить число обследованных и заселенных лишайниками деревьев.

6. С помощью фотоиллюстраций и коллекции определяется количество найденных на деревьях одной породы видов лишайников. Все обнаруженные виды фиксируются. Материалы изучения видового разнообразия и встречаемости заносятся в таблицу формы №1.

Форма № 1

Участок: ___________________________
Порода: _____________________________

Всего деревьев, заселенных лишайниками:…

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

8. Аналогичным образом исследуются деревья остальных выбранных для изучения пород. Для каждой породы отдельно заполняется форма №1, с указанием номера участка, названия породы, количества изученных деревьев и количества заселенных лишайниками изученных деревьев и количества заселенных лишайниками деревьев каждой породы.

9. Для оценки обилия выбирается и фотографируется по одному дереву каждой изученной породы, максимально заселенному лишайниками.

10. После изучения всех намеченных пород подведите итог исследования эпифитной лихенофлоры данного участка, заполнив таблицу №2. Для этого используйте информацию из формы №1 по данному участку.

Форма № 2

Участок: ________________________

11. Проведите работу, описанную в пунктах 4-10 на остальных участках, выбранных для исследования. При этом следует помнить, что участки должны характеризоваться сходными экологическими условиями, особенно во влажности и освещенности, а древесные насаждения иметь одинаковый породный состав. Количество изучаемых деревьев одной породы на всех участках должно быть одинаковым.

12. Изучив все намеченные участки, заполните итоговую таблицу формы № 3. При этом используйте материалы исследования по всем участкам, отраженные в таблицах формы № 2.

Форма № 3

13. Оцените обилие эпифитных лишайников на разных участках по выполненным фотографиям. Покрытие ствола лишайниками следует сравнивать у деревьев одной породы на разных участках.

14. Изучив все три критерия характеристики эпифитной лихенофлоры разных участков, сделайте вывод о степени относительной загрязненности атмосферного воздуха в районе исследованных участков.