Подсистемы экологического мониторинга.

Наиболее близкий русский эквивалент слова «мониторинг» — отслеживание. Термины контроль, надзор, присмотр, пригляд, которые иногда указывают в качестве синонимов, имеют всё же несколько другое значение.

        

 

    1. Экологический мониторинг. Предмет и задачи

Предмет «Экологический мониторинг» явл. обязательной спец. дисциплиной, в которой вопросы организации системы мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозированию изменения состояния ОС, с учетом возрастающего антропогенного воздействия на неё. На основании данных эколог. мониторинга осуществ. выработка долгосрочных решений в области охраны ОС, рацион. природопользования, обеспечения эколог. безопасности.

Целью преподавания курса «Экологический мониторинг»явл. изучение студентами методических основ наблюдения, контроля, оценки и прогнозирования состояния ОС.

Экологическим мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

Составными частями мониторинга является оценка воздействия на окружающую среду и экологический контроль.

Оценка воздействия на окружающую среду - вид деятельности по выявлению, анализу и учету прямых, косвенных и иных последствий воздействия на окружающую среду планируемой хозяйственной и иной деятельности в целях принятия решения о возможности или невозможности ее осуществления.

Контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) – это система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны окружающей среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды;

Задачи экологического мониторинга определены Постановлением Правительства РФ от 31 марта 2003 г. N 177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)»:

· организация и проведение наблюдения за количественными и качественными показателями (их совокупностью), характеризующими состояние окружающей среды, в том числе за состоянием окружающей среды в районах расположения источников антропогенного воздействия и воздействием этих источников на окружающую среду;

· оценка состояния окружающей среды, своевременное выявление и прогноз развития негативных процессов, влияющих на состояние окружающей среды, выработка рекомендаций по предотвращению вредных воздействий на нее;

· информационное обеспечение органов государственной власти, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц по вопросам состояния окружающей среды;

· формирование государственных информационных ресурсов о состоянии окружающей среды;

· обеспечение участия Российской Федерации в международных системах экологического мониторинга.

 

 

Цели лесного мониторинга

3.1. Выполнение обязательств России по участию в европейской системе мониторинга за состоянием лесов на территориях России, входивших в 500 км зону вдоль границ бывшего СССР на основе методики ЕЭК ООН.

3.2. Обеспечение информационными потоками блока лесного мониторинга в Единой государственной системе экологического мониторинга России.

3.3. Регистрация текущих изменений состояния лесного фонда России, анализ и прогнозирование состояния лесного фонда и динамики его основных характеристик.

3.4. Обеспечение оперативного контроля за состоянием лесного фонда, информационная поддержка вырабатываемых решений по ведению лесного хозяйства в условиях рынка и изменения окружающей природной среды для всех уровней управления лесами (федеральном - Рослесхоз, региональном - территориальные управления лесного хозяйства в республиках, краях и областях России, локальном - в лесхозах, лесничествах).

 

 

    6. Подсистемы лесного мониторинга

        

Федеральным органом управления лесным хозяйством был утвержден ряд нормативных документов по вопросам мониторинга. В 1995 г. было утверждено Положение о лесном мониторинге, в котором определены следующие подсистемы мониторинга лесов:

· состояния лесных ресурсов и земель лесного фонда;

· лесопатологический;

· лесопожарный;

· специальные виды - состояния лесов в зонах радиационного
заражения, техногенного загрязнения и т.п.;

· мониторинг лесов, ведущийся по международным программам
и соглашениям.

Постановлением коллегии Федеральной службы лесного хозяйства России от 19 октября 1993 г. приняты Основные положения лесного мониторинга в России.

Организационная структура лесного мониторинга базируется на трех вертикальных уровнях управления лесами: федеральном (национальном), региональном, локальном.

4.2. Основным структурным звеном осуществления лесного мониторинга являются лесничество и лесхоз.

4.3. Федеральный уровень лесного мониторинга создает и поддерживает в функционирующем состоянии единую пространственно-распределенную (с региональными центрами) информационную систему по оперативной регистрации текущих изменений в состоянии лесного фонда России для обеспечения функций государственного управления лесами и для выполнения взятых международных обязательств по охране лесов и защите биоразнообразия.

4.4. Региональный уровень лесного мониторинга использует существующую систему получения информации об изменениях лесного фонда региона (республика, край, область) на основе наземных и дистанционных методов как силами Государственной лесной охраны, так и лесоустроительных экспедиций и специальных видов обследований лесов.

4.5. Локальный уровень лесного мониторинга самым широким образом использует работников Государственной лесной охраны для получения оперативной информации о текущих изменениях в состоянии лесного фонда лесничества и лесхоза.

8. Роль биосферных заповедников в мониторинге лесных экосистем

Глобальная сеть биосферных заповедников, т.е. природных территорий, представляющих характерные образцы биомов Земли, создавалась с целью сохранения всего присущего этим биомам разнообразия экосистем, видов, генетических ресурсов наряду с осуществлением системы многолетних наблюдений за основными характеристиками окружающей среды, состоянием природных компонентов. При этом основное внимание обращалось именно на ненарушенные климаксные зональные формации для того, чтобы характеризовать состояние отобранного участка биосферы на естественном или фоновом уровне, выявить глобальные изменения этих формаций.

Такой экологический мониторинг имеет самостоятельное значение для оценки состояния естественных ресурсов региона, вместе с тем он необходим в качестве своеобразной нулевой точки от счета при определении характера и степени изменений экосистем под влиянием антропогенных факторов, под которыми подразумевается хозяйственная деятельность человека, связанная как с загрязнением или разрушением экосистем, так и с их восстановлением, рекультивацией повышением продуктивности.

Следовательно, специфика биосферного заповедника определяется наличием достаточно обширной природной зоны с сохранившимися естественными системами, обладающей экологической автономностью, т. е. способной к саморегулированию естественного состояния природных комплексов, присущих этой зоне. Прочие территориальные элементы биосферного заповедника в первую очередь выполняют функции защиты природной зоны от антропогенных изменений, содействия восстановлению нарушенного состояния экосистем. Если природной зоны в биосферном заповеднике нет и невозможно восстановить ее естественное состояние, одна из основных задач – получение информации о фоновом уровне состояния биосферы решается недостаточно полноценно.

Таким образом, в биосферном заповеднике необходимы три основные зоны (точнее, территориально-структурные элементы): центральная, буферная и зона восстановления. Научные исследования и особенно экологический мониторинг осуществляются во всех зонах биосферного заповедника.

 

Живой напочвенный покров

Живой напочвенный покров во многом определяет среду для распространения семян, развития всходов и самосева древесных пород. Одновременно и лесовосстановительный процесс воздействует на напочвенный покров, усиливая это влияние по мере роста молодняка, особенно при наступлении его смыкания. Большую отрицательную роль в возобновлении леса играет задернители. Образование плотной дернины физически препятствует прорастанию семян. Отрицательное влияние задерния на возобновлении леса проявляются и через уплотнения почвы. Задернение сопровождается интенсивным иссушением верхних горизонтов почвы. Классический испаритель – вейник. Это явление особенно отрицательно сказывается в практике лесоводства южных районах страны. В этих условиях проявляется конкуренция за почву влагу. С определенными видами напочвенного покрова связано заболачивание почвы. Живой напочвенный покров оказывает большое влияние на возобновление леса через изменение микроклимат а(н-р иван-чай). Подлесок обладает климатозащитной и почвозащитной способностью и способствует возобновлению древесных пород как под пологом леса, так и на сплошных вырубках. Известно благотворное влияние лещины на возобновление дуба, на рост самосева и подроста этой породы; рябины и ольхи серой на возобновление ели и тд. Однако подлесок при разрастании наносит возобновлению главных пород ощутимый вред(н-р азалия, рододендрон). Необходимо учитывать изменения густоты и сомкнутости подлеска во времени. Благоприятное вначале влияние подлеска может при дальнейшем его разрастании оказаться неблагоприятным. Н-р, лещина, которая при разрастании заглушает подрост дуба, сокращает его численность, уменьшает прирост. В связи с этим возникает необходимость периодического изреживания подлеска.

Конверсионные коэффициенты:

1 тонна абсолютно сухой древесины = 1,83 тонне углекислого газа

1 тонна абсолютно сухой древесины = 1,39 тонне кислорода.

1 тонна абсолютно сухой древесины = 0,50 тонне углерода,

1 тонна абсолютно сухих листьев, травяного покрова и лесной подстилки = 0,45 тонне углерода.

 

 

Методика оценки

Исходными показателями для количественной оценки кислородо-продукционной и углерододепорирующей функции, а также энергии, ак­кумулированной в первичной продукции лесных экосистем, являются элементы биологической продуктивности, выраженные в весовых едини­цах абсолютно-сухого вещества.

 

Порядок расчета следующий:

1. По таксационным показателям запаса древесины и текущего прироста древостоев в м³ /га путемумножения на величину условной плотности древесины (отношение абсолютно сухой массы к объему свежесрубленнной древесины) в т/м³ вычисляются данные показатели в еди­ницах веса сухого вещества. Значения условной плотности древесины (т/м³): лиственница -0,520; сосна - 0,400; ель - 0,300; кедр сибирский - 0,350; пихта - 0,300; дуб - 0,550; береза - 0,500; бук - 0,530; осина - 0,400; ольха - 0,420, липа - 0,320.

2. С учетом поправки на массу корневых систем (15-20 % от масса древостоя) и массу ветвей и листвы (20-25 % от массы древостоя) рассчитывается общая фитомасса и прирост фитомассы древостоя в весовых единицах сухого вещества.

     3.Определяется масса травяного покрова, подлеска, подроста, лес­ной подстилки по соответствующим методикам, принятым в лесоведении и лесоводстве.

    4.Вычисляется содержание углерода в различных элементах фитомассы (в т/га) через конверсионные коэффициенты: для массы (в т) ство­ловой древесины и ветвей) - 0,5; для травяного покрова, листвы, лесной подстилки - 0,45. Конверсионный коэффициент - это есть относительная величина количества углерода в единице сухого органического вещества (древесины, листвы, подстилки, гумуса и т.д.). В среднем, для большин­ства древесных пород, в 1 т абсолютно сухой древесины содержится 0,5 т углерода.

      5.Для расчета величины долговременного захоронения углерода в почвенном покрове (резервуаре) необходимо иметь данные о мощности гумусового горизонта, объемной массе почвы и содержании углерода в процентах. Такие данные можно найти в соответствующих справочниках, физико-географических очерках, научных публикациях, характеризующих особенности почвенного покрова в зонально-типологическом аспекте. В среднем, почвенный запас углерода колеблется в пределах 150-200 т/га (для серых, темно-серых лесных почв и деградированных черноземов ле­состепи).      

     6.При расчете количества выделяемого лесом кислорода учитывается только древесный прирост. Биомасса листьев, хвои и травяного покрова не принимается во внимание, так как в конечном счете она не ока­зывает влияние на баланс кислорода (выделившийся О₂ при образовании листвы, хвои расходуется в процессе их разложения в опаде). При умножении массы годичного прироста в абсолютно сухом состоянии на коэф­фициент продуцирования кислорода (1,4), определяем вес выделенного за год кислорода, который можно перевести в объем через объемный вес О₂, равный 1,43г/л.

7. Для определения нетто стока углерода в лесные экосистемы не-

обходимо располагать данными о величине почвенной эмиссии углерода (почвенного дыхания), которая вычитается из величины С, аккумулиро­ванной в приросте фитомассы. Величина почвенного дыхания в условиях лесостепи колеблется от 1,5 до 5 т СО₂ га/год В целом, годовой поток СО₂ из почв России варьирует от 0,5 т СО: на 1 га в тундре и северной тайге до 9,4 т СО: на 1 га в черноземах степной зоны. Большая часть СО₂, выделяющейся при разложении подстилок, поступает в фитоценотическую толщу атмосферы, а меньшая может диффундировать в почву. Углекислота, диффундирующая в приземную толщу атмосферы, поглощается кронами древостоя в процессе фотосинтеза. Продуктивность древостоев в лесных экосистемах находится в прямом соотношении с поглощением СО₂.

 

Категориям загрязнений

Источников загрязнения

Природное загрязнение

возникает в результате естественных причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн. т. азота в год, а антропогенные - 35-50 млн. т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн. т и более 150 млн. т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

 

  24. Экологическое действие загрязняющих компонентов на отдельные организмы, популяции.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

 

    25. Способы внедрения загрязняющих реагентов в лесные экосистемы.

     26. Наиболее распространенные воздушные поллютанты и особенности их воздействия на лесные экосистемы.

См. вопрос 24

 

    27. Механизм формирования кислотных дождей

    Кислотный дождь [18]— все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота).

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

Кислотный дождь [18]— все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота).

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

Вода обычного дождя представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ, вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота. Тогда как в идеале кислотность дождевой воды равняется 5.6 – 5.7 в реальной жизни показатель кислотности дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы (сернистый ангидрид), оксид серы (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения, так называемые «фотохимические реакции»), они превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот[19].

2SO₂ + O₂ = 2SO₃,

SO₃ + Н₂O = Н₂SO₄.

SO₂ + H₂O = H₂SO₃.

2Н₂SО₃ + О₂ = 2Н₂SO₄.

Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NО₂ + Н₂О = НNО₃ + НNО₂.

Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты.

Последствия выпадения кислотных дождей огромны.

1) Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна

2) По мере накопления органических веществ на дне водоемов под воздействием кислотных осадков из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. В результате, потребление такой воды или рыбы вызывает тяжелые заболевания, вплоть до летального исхода.

3) Сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов.

4) Кислотные дожди вызывают закисление почвы, в результате чего разрушается корневая система растений, вымываются биогенные и питательные вещества, высвобождаются тяжелые металлы, гибнет почвенная биота.

5) Под воздействием кислотных осадков разрушается стекло, бетон и другие строительные материалы, быстрыми темпами протекает коррозия металлов.

Воздействие на здоровье человека. Кислотные осадки приводят к увеличению сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний нервной и кровеносной систем. Высвобожденные в почве тяжелые металлы, накапливаясь в растениях, провоцируют тяжелые, часто смертельные заболевания (анемия, болезнь Минамата, заболевания костей, почек, печени и т.д.).

 

    28. Три класса взаимодействий между атмосферными примесями и лесными экосистемами.

   

Выделено 3 класса взаимодействий между атмосферными примесями и лесными экосистемами При низком содержании загрязнителей воздуха – взаимодействие 1 класса - растительность и почвы лесных экосистем функционируют как их важные источники и поглотители.

 

При среднем содержании – взаимодействие класса 2- некоторые виды деревьев и отдельные особи испытывают отрицательное влияние, которое выражается в нарушении баланса и обмена питательных веществ, снижении иммунитета к вредителям и болезням и повышенной заболеваемости.

Высокое содержание атмосферных токсикантов – взаимодействие класса 3- резкое снижение иммунитета или гибель некоторых деревьев.

    29. Процесс разрушения лесной экосистемы в результате техногенного воздействия.

    Деградация леса проявляется в снижении жизненного состояния деревьев и усыхании древостоев, гибели подроста, уменьшении биологической продуктивности, упрощении структуры и сокращении видового разнообразия лесных экологических систем. Основными факторами деградации леса являются техногенное загрязнение окружающей среды, лесные пожары, лесозаготовки, выпас скота, рекреация и др.

Одним из самых губительных видов антропогенного воздействия, вызывающего деградацию леса, является техногенное загрязнение окружающей среды в результате строительства промышленных объектов и населенных пунктов, газо- и нефтепроводов, горных разработок открытого типа, выбросов вредных газообразных веществ, жидкостей и пыли промышленными предприятиями в атмосферу. По степени негативного воздействия на лесную растительность особую опасность представляют соединения фтора, хлора, серы и азота. Степень деградации леса зависит от состава и объема выбросов, длительности, интенсивности воздействия и расстояния от очага загрязнения. Наиболее чувствительны к загрязнению хвойные породы, у которых загрязнение приводит к хлорозу хвои за счет снижения содержания хлорофилла, сокращению продолжительности жизни хвои и скелетных ветвей, снижению прироста побегов и радиального роста ствола и, как следствие, к снижению жизненного состояния деревьев и продуктивности древостоев.

На начальных этапах деградации леса под влиянием техногенного загрязнения уменьшается видовое разнообразие за счет выпадения из лесных экосистем наиболее чувствительных к загрязнению видов, особенно среди моховидных и лишайников. На последующих стадиях деградации леса гибнут всходы и подрост многих видов деревьев. При сильном и продолжительном воздействии токсических веществ происходят структурные изменения в лесных экосистемах: деградирует подстилка, исчезает мохово-лишайниковый ярус, сокращается видовое разнообразие травяно-кустарничкого яруса, подавляется рост деревьев, усыхают древостой.

   

30. Древесные породы, наименее устойчивые и наиболее устойчивые к SO ₂.

    По убыванию токсичности для растений газы располагаются в ряды: F₂ > Cl₂ > SO₂ > NO > CO > CO₂; Cl₂ > SO₂ > NH₃ > HCN > H₂S.

Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с концентрации 500 мкг/м³.

Газоучтойчивость – это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие.

растения по газоустойчивости делятся на три группы: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Наиболее устойчивые к SO₂ древесные породы (вяз, жимолость, лох, клен) оказались устойчивыми и к хлору, фтору, диоксиду азота. Неустойчивыми оказались липа и каштан.

 

Популяции

Численность (общее число особей в популяции)

Плотность (число особей в единице объема или на единице площади)

Биомасса (суммарная масса особей в единице объема или на единице площади)

Средняя масса особи (соотношение биомассы и плотности (простейшая характеристика размерно-весовой структуры)

Соотношение плотности особей разного пола (простейшая характеристика половой    структуры популяции)

Показатели неравномерности пространственного распределения особей

Динамические характеристики

Скорость абсолютного изменения популяционной плотности и биомассы

Скорость относительного изменения популяционной плотности биомассы популяции

Удельная смертность и рождаемость

Реализуемая доля «биотического потенциала» вида (соотношение максимального значения рождаемости, реализуемого изучаемой популяцией, и «биотического потенциала» вида, т.е. максимального значения рождаемости, реализуемого данным видом в идеальных условиях

Продукция популяции

Скорость продуцирования популяции

 

Диагностические признаки на уровне экосистемы:

-    Видовое разнообразие(количество видов в сообществе);

-    Показатели обилия (численность и биомасса);

-    Соотношение суммарных показателей обилия:

· видов (видовое разнообразие) или более крупных таксонов;

· представителей разных стратегий питания (трофическая структура);

· особей с разными размерами, массой (размерно-весовая структура);

· видов с различными ценотическими стратегиями (например, r - и К -стратегов; виолентов, патиентов и эксплерентов);

· видов с разной чувствительностью к воздействиям (эври- и стенобионтов);

· видов с разным поведением.

Первичная продукция

Вторичная продукция

Соотношения продукции,

Деструкции и биомассы

 

    45. Применение сосны обыкновенной в качестве фитоиндикатора           

    Применяется ее отношение к почве, загрязнению атмосферы и почве, изменению погодных условий.

Для биоиндикации воздушного загрязнения часто используют одну

из основных лесообразующих пород - сосну. В этом случае
оцениваются следующие параметры:

·

 

состояние

хвои

(атмосферное

загрязнение

способствует

увеличению количества поврежденных хвоинок – обнаруживаются
признаки хлороза и некроза);

·

 

состояние генеративных органов (снижается число шишек на

дереве, число нормально развитых семян в шишках);

·

 

состояния кроны сосны (оценивается состояние ствола, веток,

ажурность кроны, прирост по высоте).

При хроническом загрязнении лесов двуокисью серы с примесью

тяжелых металлов наблюдаются повреждения и преждевременное

опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается
снижение массы хвои на 30-60 % в сравнении с контрольным участком.

Размеры женских шишек заметно изменяются под воздействием

атмосферного загрязнения. В зоне разрушения лесных экосистем
линейные размеры шишек снижаются на 15-20%, а объем и масса - на
40-50%. Число нормально развитых семян в шишках снижается в зоне
повреждения лесных экосистем в среднем на 30%, в зоне разрушения
лесных экосистем на 100% в сравнении с фоновым значением. Доля
недоразвитых семян от их общего количества существенно возрастает
уже в зоне повреждения лесных экосистем (примерно в 2,5 раза).

Признаки повреждения хвойных пород при остром воздействии

пороговых концентраций газов в атмосферном воздухе:

двуокиси серы - красно-коричневая суховершинность;
двуокиси азота - красно-коричневый дистальный некроз хвои и

веток;

озона - дистальный некроз, прекращение роста хвои;
пероксиацетилнитрата - хлороз, раннее старение хвои;
фторидов, редких металлов, кислотного дождя (рН менее 3,0),

аммиака - дистальный некроз;

этилена - низкорослость, сброс хвои

 

        

 

 

        

 

 

Лихеноиндикация.

    52. Технология использования метода лихеноиндикации при определении степени загрязнения атмосферного воздуха.

Лихеноиндикация

лихеноиндикация - индикация качества среды с помощью
лишайников - является одним из перспективных и наиболее
разработанных методов экологического мониторинга, который
позволяет достоверно и без больших затрат определять степень
загрязнения воздуха и оценивать воздействие предприятий на
окружающую среду. Основаниями для лихеноиндикации состояния
воздушной среды служат низкая способность лишайников к
авторегуляции и высокая степень их зависимости от физико-
химических параметров среды.

Этот метод позволяет быстро, за короткий период времени

определить состояние атмосферного воздуха на больших территориях;
не требует дорогостоящего оборудования; лихеноиндикация фиксирует

состояние воздушной среды за длительный срок, то есть дает
представление о многолетнем среднем состоянии загрязненности (или
чистоты) воздуха.

Установлено, что на лишайники губительно действуют вещества,

увеличивающие кислотность среды – SO

2,

HCl, HF, оксиды азота. В

тоже время для лишайников сравнительно безвредны ТМ и
искусственные радиоактивные изотопы, накапливаемые ими в
слоевищах

в

значительных

количествах

без

изменений

физиологического гомеостаза за счет их внеклеточного распределения.
Причем накопление радионуклидов лишайниками на порядок выше, чем
у травянистых растений.

Принцип лихеноиндикации атмосферы основан на следующих

закономерностях:

·

 

чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше видов лишайников

встречается;

·

 

чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают

лишайники на стволах деревьев;

·

 

при повышении загрязненности воздуха, первыми исчезают

кустистые лишайники, за ними - листоватые, последними исчезают
накипные.

Лишайник - организм, тело (слоевище-таллом) которого постоянно состоит из двух компонентов - автотрофного фикобионта (водоросли) и гетеротрофного микобионта (гриба) По типу слоевищ лишайники делятся на кустистые, листоватые, накипные и чешуйчатые.

· Накипные, или корковые. Таллом таких лишайников представляет собой корочку («накипь»), его нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Корочка может быть очень тонкой, в виде еле заметной накипи или порошкообразного налёта, но иногда её толщина равна 0,5 см. Как правило, диаметр слоевища составляет несколько миллиметров или сантиметров, редко достигает 20–30 см. Иногда несколько слоевищ сливаются друг с другом, образуя большие пятна. Накипные лишайники могут жить на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда такие лишайники развиваются внутри субстрата и снаружи совершенно не заметны.

· Листоватые. Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера, они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

· Кустистые. У наиболее сложных с точки зрения морфологии кустистых лишайников таллом образует множество округлых или плоских веточек. Такие лишайники могут расти как на земле, так и свисать с деревьев, древесных остатков, скал.

 

По отношению к загрязнению воздуха различают следующие типы лишайников:

1) самые чувствительные, исчезающие при первых симптомах загрязнения,

2) среднечувствительные,

3) выносливые.

Устойчивость к загрязнениям в ряду "кустистые - листоватые - накипные" повышается. К самым чувствительным относятся различные виды усней, цетрарий, лобарий, калоплак. К среднечувствительным видам относятся пармелии, кладонии, гипогимнии. Устойчивыми видами являются фисции, ксантории, леканоры.

Повышенная чувствительность лишайников к загрязнению природной среды по сравнению с другими растениями объясняется рядом причин. Во-первых, у лишайников отсутствует непроницаемая кутикула (оболочка), в следствие чего обмен газов происходит свободно через всю поверхность. Во-вторых, большинство токсичных газов абсорбируется в дождевой воде, а лишайники впитывают дождевую воду всей поверхностью в отличие, например, от цветковых растений, которые поглощают воду в основном из почвы. В-третьих, в отличие от тех же цветковых растений, некоторые лишайники активны и в зимнее время при отрицательных температурах. В-четвертых, лишайники не способны избавляться от пораженных ядовитыми для них веществами частей своего тела каждый год, как это происходит у покрытосеменных в виде сброса листьев и плодов. Считается, что наибольшее влияние на жизнедеятельность лишайников оказывают диоксид серы, диоксид азота, фториды, озон, тяжелые металлы; причем SO₂ является доминирующим фактором. Именно SO₂ определяет распространенность многих эпифитных лишайников.

Зоны загрязнения воздуха

№	Название	Лихеническая характеристика	SO2, мг/м^3
0	Сильно загрязненный воздух	Лишайники отсутствуют	более 0,17
I	Загрязненный воздух	Фисция сильно угнетенная	0,15-0,17
II	Пониженно загрязненный воздух	Фисция по стволам деревьев, появляется ксантория	0,1-0,15
III	Умеренно загрязненный воздух	Ксантория по стволам деревьев, появляется пармелия	0,05-0,1
IV	Относительно чистый воздух	Пармелия по стволам деревьев, появляется гипогимния