Содержание к диссертации
Введение 5
1. Использование лишайников для оценки качества атмосферної о воздуха 10
1.1. Развитие метода лихеноиндикации как ірадициошіою метода
биологической оценки качества атмосферного заіряшения 10
1.2. Изменения в лишайниках в результате воздеисівия заі рязнённого
воздуха 12
-
Основные биоиндикационные характернешки лишайников 14
-
Использование видового состава лишайников для дифференциации территорий по качеству атмосферного воздуха 16
-
Лихеноиндикация качества воздуха урбанизированных терриюрий..21
1.5.1. Оценка состояния лихенобиоты урбанизированных
территорий 22
1.5.2. Влияние условий урбанизированной герриюрии на
лихеноиндикационные исследования 24
1.6. Проблемы использования показателей биоразнообразия лишайников
для оценки качества атмосферного воздуха 26
1.7. Проблемы использования показателей отельных талломов
лишайников для оценки качества атмосферного воздуха 28
1.8. Использование моделей в лихеноиндикации 30
2. Общая характеристика объекта исследования 34
-
Физико-географические и климатические условия города Уфы 34
-
Анализ состояния атмосферного воздуха города Уфы 35
3. Материалы и методы исследования 41
-
Обоснование выбора типа биоиндикатора 41
-
Методика пробоотбора лишайников 42
-
Методы исследований 44
-
Определение видовой принадлежности лишайников 44
-
Выявление лишайниковых группировок 45
3.3.3. Сканирование талломов лишайников 45
3.4. Методы расчёта 46
3.4.1. Методика расчёта коэффициент встречаемости
лишайников 46
-
Методика расчета индекса структуры 47
-
Статистический анализ 47
-
Изучение общего состояния лихенобиоты урбанизированной іерритории города Уфы 48
-
Изучение информативности показателей видового состава лишайников для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированной іерригории 58
-
Использование показателей видового состава линшйников для целей долговременного мониторинга 58
-
Оценка надёжности показателя чувствительное і и лишайников для индикации качества воздуха урбанизированных герриюрий 62
5.3. Группировки эпифитных лишайников и особенносш их
распределения в городских условиях 68
6. Разработка модели оценки качества воздуха по показателю
морфологического состояния талломов лишайников 78
6.1. Анализ морфологических изменений іалломов лишайников в
условиях урбанизированной территории 79
6.2. Разработка метода оценки качества атмосферною воздуха на основе
количественного показателя состояния талломов лишайников 81
-
Обоснование выбора видов лишайников 82
-
Разработка методики пробоотбора образцов лишайников....85
6.2.3. Обоснование выбора показаіеля морфолої ического
состояния талломов лишайников 86
6.2.4. Анализ особенностей процедуры определения индекса
структуры талломов лишайников 90
6.2.5. Изучение влияния породы дерева на значение показаіеля
индекса структуры 92
6.2.6. Определение наиболее информативною радиуса вычисления
индекса структуры 95
6.2.7. Установление зависимости между индексом структуры
талломов лишайников и индексом атмосферного заірязнения...Ю1
7. Исследование применения показателя состояния талломов для -жепресс-
диагностики состояния лишайниковых сообществ 106
-
Определение значений показателя индекса структуры для различного состояния лишайниковых сообществ 106
-
Использование индекса структуры Physcia stellaris и Parmelia sulcata для диагностики состояния лишайниковых сообществ 111
-
Разработка модели анализа состояния лишайниковых сообществ по показателю индексу сірукіурьі одного вида лишайника 112
-
Разработка модели анализа состояния лишайниковых сообществ на основе индекса структуры Physcia stellaris и Parmelia sulcata 114
Выводы 123
Список использованной литературы 126
Приложения 140
Введение к работе
Важнейшей задачей современной системы моншорипга окружающей среды является разработка методов, позволяющих оцеииіь сооївеїсівие качества среды условиям, необходимым для нормальной жизнедеятельности живых организмов [Проблемы загрязнения ..., 1993; Данилов-Данильян, Лосев, 2000]. Перспективным направлением для решения данной задачи является применение биологических методов, основанных на использовании показателей чувствительных к состоянию окружающей среды организмов -биоиндикаторов [Биоиндикация..., 1988; Биоиндикация.., 1991; Mulgrew, Williams, 2000; Лобанов и др., 2001; Scheidegger el al., 2002; Zechmeister, Hohenwallner, 2006; и др.].
Наибольшее признание в оценке качества воздушною бассейна с помощью биоиндикаторов нашли методы лихеноиндикации' блаюдаря своим физиологическим особенностям лишайники способны адеквашо реагировать на изменение качества окружающей среды [Jpacc, 1987; Бязров, 1992, 1998, 2002; Pirintsos, Loppi, 2003; Loppi et al., 2004; Gombert et al., 2004; и др.].
Использованию показателей биоразнообразия лишайников (количество видов, обилие, встречаемость) для оценки качества ашосферною воздуха посвящены многие исследования [Dietrich, Scheidegger, 1997; Jonsson, Jonsell, 1999; Бязров 2002; Carvalho et al., 2002; Hauck et al., 2002; Gombert et al., 2004; и др.]. Однако в применении показателей биоразнообразия для оценки качества воздушного бассейна урбанизированных іерриюрий осіаюіся малоизученные вопросы, связанные, как правило, с наличием дополнительных экологических факторов, влияющих на возможность произрастания лишайников, и неоднородности данных факторов в условиях города. Это затрудняет использование видового сосіава лишайников для определения точных зональных распределений заірязнения па (ерриюрии города [Van Dobben, Ter-Braak, 1999].
В этой связи особое значение приобретают исследования по совершенствованию существующих методов лихеноиндикации путём детального исследования границ информативного применения традиционных подходов, основанных на показателях видового сосіава, и перехода к альтернативным методам, основанным на показаіелях организменного уровня лишайников. Морфологические изменения іалломов являются первыми визуально различимыми признаками, которые свидеіельсівуюг о воздействии на лишайники загрязняющих веществ и сигнализируюі об этом задолго до существенных изменений в видовом составе [Lawrey, Hale, 1977; Scott, Hutchinson, 1989, 1990; Отнюкова, 1997, 2000]. Несмотря на ю, что решающее влияние на морфологию лишайников оказывает газовый состав воздуха, морфологические показатели не нашли широкою применения для оценки качества воздуха. Это обусловлено тем, что существующие методики оценки состояния талломов носят визуальный, субьекіивньш характер, что снижает надёжность получаемых оценок и отраничиваеі возможносіь их использования в целях биомониторинга. Успешное развитие данных меюдов в направлении разработки объективных количес і венных показаі елей талломов лишайников открывает новые возможное їй в использовании лишайников для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий.
В связи с актуальностью вышеизложенного целью работы является совершенствование методов лихеноиндикации для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированной территории.
Для достижения данной цели поставлены следующие шдачи: - изучить общее состояние лихенобиоты г.Уфы, выявить и проанализировать процессы и показатели, которые отображаю і изменения, происходящие в лишайниковых сообществах в условиях урбанизированной территории; - выявить границы применимости метода, основанного на оценке
7 видового состава лишайников, при оценке качес і ва воздуха урбанизированной территории; разработать методические подходы оценки качества воздуха по показателям, основанным на морфологическом сое і ояпии талломов лишайников; исследовать возможность использования локатіеля состояния талломов лишайников для диагностики состояния лишайниковых сообществ в условиях урбанизированной территории.
Научная новизна. Впервые для района исследования выявлен видовой состав и структура лишайников, дана подробная харакіерисіика сосіояния лихенобиоты.
На основе применения математических подходов к оценке іалломов предложен количественный показатель состояния іалломов - индекс структуры (Истр), Выведена математическая зависимое і ь, описывающая изменение индекса структуры (Истр) лишайника при изменении величины загрязняющих веществ в атмосфере, на основании чею разработан новый способ оценки качества атмосферного воздуха (Паї єн і РФ 2260934 CI).
Показана связь между изменениями, происходящими на оріанишенном и биоценотическом уровнях организации лишайников в условиях атмосферного загрязнения. Предложена меюдика использования количественного показателя состояния талломов лишайников для оценки состояния лишайниковых сообществ в условиях урбанизированной территории.
Практическая ценность работы. Созданные в ходе работы коллекция лишайников и база данных по лихенологическим показателям различных районов г.Уфы переданы в Институт Биологии УІІЦ РАН, Полученные данные могут служить основой при разработке программ додіовременпого мониторинга качества атмосферного воздуха і .Уфы.
Разработана методика оценки степени загрязнения аімосферною
8 воздуха, основанная на использовании количественною показателя состояния талломов лишайников Истр. Показана возможное і ь использования показателя И^р для оценки нарушенное лишайниковых сообществ в условиях урбанизированной территории.
Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс Уфимского государственного авиационпою технического университета и используются при подготовке специалисюв по направлению бакалаврской и магистерской подготовки 280200 "Защита окружающей среды" и по специальности 280100 "Безопасноеіь жишедеяіельности в техносфере".
Публикации По теме диссертации опубликовано 24 печатью работы, в том числе 8 статей. Получен патент на способ оценки качесіва аімосферною воздуха с помощью лишайников (Патент РФ 2260934 С1).
Апробация работы Результаты работы докладывались на 60-й студенческой научно-технической конференции УГАТУ (г. Уфа, 2001 г.); Международном научно-практическом форуме молодых учёных "Проблемы устойчивого развития общества глазами молодежи" на пути к Всемирному саммиту Рио + 10 (г. Москва, 2001 г.); на Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Интеллектуальные сисіемьі управления и обработки информации" (г. Уфа, 2001 г.); на 61-й сіуденческой научно-технической конференции УГАТУ (г. Уфа, 2002 г.); на Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Ишсллекіуальньїе системы управления и обработки информации" (г. Уфа, 2004 і.); на заключиіельном туре Всероссийского студенческого конкурса «Эколог XXI века» (і .Томск, 2003 г.), на Международной конференции «Природопользование и охрана окружающей среды» (Греция, о. Крит, 2004 г.); на Международной научно-практической конференции «Экология фундаменіальная и прикладная. Проблемы урбанизации» (г.Екатеринбург, 2005); на Всероссийской научно-практической конференции «Уралэкология. Природные ресурсы-2005»
9 (г.Уфа, 2005); на ежегодной научной конференции "Stress in yeasts and filamentous fungi" (г.Бирмингем, Великобритания, 2006 г.).
Исследования поддержаны Федеральной целевой программой «Государственная поддержка интеграции высшею образования и фундаментальной науки на 2001-2004 годы» (контракт № И 0439/678).
