Индекс лихеноиндикации

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды (воздуха) в малых, средних и крупных поселениях с использованием количественного индекса лихеноиндикации - лишайникового индекса.

Для этого вычисляют лишайниковый индекс (L), выражающийся отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева по формуле:

,

где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве. При этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.

Изобретение позволяет упростить метод биомониторинга, уменьшить трудоемкие определения видового состава эпифитной лихенофлоры и, таким образом, устранить субъективные факторы.

1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области биомониторинга и биоиндикации качества состояния окружающей среды в малых, средних и крупных городских поселениях.

За прототип принята методика вычисления «Индекса полеофобии лишайников», впервые предложенная Х.Х. Трассом (1968, 1985) [1, 2]. Индекс представляет собой некое число, результирующее посредством математической формулы формализованные параметры лишайников для конкретного местообитания.

Известный способ лихеноиндикации состояния воздуха содержит:

- проведение геоботанических описаний эпифитных лишайниковых сообществ на деревьях одного вида и одного возраста;

- использование коэффициентов полеотолерантности, определяемых экспертными оценками для определенного региона;

- моделирование процесса взаимодействия лишайников с загрязнителями сред обитания;

- определение степени загрязнения атмосферы с помощью шкалы полеотолерантности.

Применение прототипа требует проведения ретестовых (повторных испытаний).

Недостатки известного «Индекса полеофобии лишайников»:

- индекс полеофобии лишайников содержит переменные, определяемые субъективно - коэффициент толерантности (аi), проективное покрытие лишайникового сообщества (Cn);

- необходим тщательный учет и определение видового состава лихенобиоты на изученной территории;

- обязательно установление методом экспертных оценок коэффициентов полеотолерантности для видов описываемых лишайниковых сообществ, носящих региональный характер;

- необходимо знание экологических особенностей видов лихенобиоты, описываемых при исследовании лишайниковых сообществ;

- в этой методике не выявляется химическая природа экотоксикантов;

т.о. известный объект не может быть применен ввиду того, что данный способ лихеноиндикации является полуколичественным, разработан для региональных условий и требует постоянного участия экспертных оценок.

Задача изобретения - повышение точности, надежности, значимости количественных характеристик лихеноиндикационных исследований и сокращение трудозатрат при их проведении в городских поселениях путем вычисления количественного лишайникового индекса (L).

Предложен лишайниковый индекс (L), позволяющий посредством разовых замеров, проведенных во всем диапазоне действия комплексных факторов загрязнения сред обитания и отклика на них биоиндикаторов-лишайников, включающий визуальную констатацию наличия листоватых лишайников на стволах деревьев в городских поселениях, измерение размеров их слоевищ и расчет лишайникового индекса (L), выражающегося отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева, по формуле:

где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве, при этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.

Лишайниковый индекс отличается от известного прототипа тем, что при его вычислении устраняются субъективные факторы при лихеноиндикационных работах (исследованиях) - констатация наличия/отсутствия лишайников, оценки их обилия (обильно - единично), наблюдается упрощение метода, уменьшение трудоемких определений видового состава эпифитной лихенофлоры, повышается его точность; индекс лихеноиндикации не содержит переменных, определяемых субъективно; возможно применение без метода экспертных оценок.

Предлагаемый индекс лихеноиндикации позволяет проводить диагностические биомониторинговые исследования на территориях, где рекогносцировочные обследования не выявили явного воздействия загрязнителей на распределение эпифитных лишайников, т.е. в различных по числу населения и развития источников воздействия на среду городских поселениях и вычислить лишайниковый индекс по формуле:

где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (cм)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве, при этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.

Ограничения лишайникового индекса: для применения лишайникового индекса и достижения его объективности необходимо исследование эвритопных (модельных) видов эпифитных лишайников с радиальным приростом слоевища, выбор деревьев одного вида и примерно одного возраста, достаточная представительность выборки.

Предложенный лишайниковый индекс вычисляется следующим образом.

Лихеноиндикация - это установление общего состояния сред обитания с использованием биоиндикаторов - лишайников. Все работы в области лихеноиндикации подразделяются на качественные и полуколичественные с вычислением ряда лихеноиндикационных индексов.

Вопрос о применении лишайников для диагностики общего состояния сред обитания распадается на ряд направлений: инструментальные камеральные биохимические исследования отдельных видов, визуальное обследование морфолого-анатомических изменений лихеноиндикаторов, изучение видового разнообразия лихенобиоты, применение эмпирических данных для вычисления лихеноиндикационных индексов, позволяющих проводить деление территории по степени загрязнения.

Наиболее информативны количественные лихеноиндикационные исследования состояния сред обитания, основанные на инструментально фиксируемых характеристиках биологических систем с последующей математической обработкой для исключения фактора субъективности, особых требований к учету лишайников и их сообществ, выбору биоиндикаторов (т.е. модельных видов).

Для лихеноиндикации используются эпифитные виды-эвритопы, «модельные» объекты листоватой жизненной формы: Xanthoma parietina (L.) Th. Fr., X. polycarpa (Hoffm.) Th. Fr. ex Rieber., Hypogymnia physodes (L.) Nyl., H. tubulosa (Schaer.) Hav., Parmeiiopsis ambigua (Wulfen) Nyl., виды рода Physcia, широко распространенные в условиях малых, средних и крупных городов, образующие четко отграниченные куртины на стволах деревьев. Перечисленные виды лишайников отвечают требованиям к биосистемам-биоиндикаторам: имеют продолжительный жизненный цикл, широко распространены, накапливают токсиканты в слоевищах, отвечают скоростью роста и развития на стрессовые воздействия загрязнителей.

Объективный количественный показатель информативности лишайников как биоиндикаторов отражает их распространение по стволу дерева, выражающееся в общей площади слоевищ и площади древесных стволов, занятых лишайниками, т.е. лишайниковый индекс, рассчитываемый по формуле:

где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве, при этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.

С помощью лишайникового индекса (L) четко выделяются изотоксичные зоны, проводится корреляция с уровнем концентрации загрязнителей, создается карта изучаемой местности с учетом влияния общего загрязнения на жизненность лихеноиндикатора. Наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствует о наибольшем загрязнении, наибольшее значение - о низком.

Примеры применения лишайникового индекса

На примере крупного города Брянска, малого города Навля Брянской области [3]. Карты городов разбивались на сеть квадратов произвольного масштаба: г. Брянска - на 152, г. Навли - на 35 квадратов. Квадраты принимались за учетные (пробные площадки). В каждом их квадратов произвольно обследовались зеленые насаждения различного целевого назначения. Исследование эпифитной лихенофлоры проводилось для четырех видов деревьев, наиболее распространенных в посадках: Betula pendula Roth (березы повислой) с обхватом ствола 60-70 см, Tilia cordata Mill, (липы сердцелистной) - 75-85 см, Acer platanoides L. (клена остролистного) - 80-90 см, Populus nigra L. (тополя черного) - 85-95 см. В каждом из квадратов обследовалось не менее 7 деревьев каждого вида, всего в г. Брянске - 5000 деревьев, в г. Навля - 1100 деревьев. Для каждого вида дерева вычислялся лишайниковый индекс (L), рассчитывалось среднее значение индекса (М) в каждом из квадратов, устанавливались отклонения от среднего значения (m) с использованием общепринятых методов статистики [4].

Параллельно проводимым исследованиям устанавливались некоторые общеиспользуемые вспомогательные характеристики в лихеноиндикации: число деревьев (по видам) с развитым эпифитным лишайниковым покровом.

В таблице 1 показаны полученные значения лишайникового индекса для крупного и малого города с учетом видового состава деревьев и двух модельных видов листоватых лишайников - Xanthoria parietina, Parmelia sulcata. Их морфологические отличия ясно выражены: у ксантории постенной желто-оранжевое слоевище, у пармелии козлиной - серовато-голубоватое.

Результаты статистической обработки данных показывают, что по значению лишайникового индекса (L) все обследуемые квадраты городских территорий - крупного и малого города - можно объединить в достоверно различающиеся (tфакт>tтабл) три группы: зону значительного общего загрязнения сред обитания (наименьшее значения L), среднего и слабого загрязнения (наибольшие значения L). В зону наименьшего загрязнения по значениям лишайникового индекса попали квадраты, расположенные на окраинах городов, а также в крупных городских парках и скверах. В зону наибольшего загрязнения объединены квадраты по лишайниковому индексу, вычисленному для квадратов около крупных автодорог, некоторых промышленных предприятий, около авто- и железнодорожных вокзалов.

Установлено, что значения лишайникового индекса находятся в прямопропорциональной зависимости от расстояния до дороги и могут быть описаны уравнением:

L+(-3,09+0,376S)10-3.

Качественные признаки - проективное покрытие ствола дерева (форофита) лишайниками в исследуемых квадратах зоны наибольшего и среднего загрязнения различаются недостоверно (tфакт<tтабл).

Во всех случаях используемый способ биомониторинга воздуха городской среды с использованием лихеноиндикационного индекса позволяет уменьшить субъективность подхода к биоиндикации, применить количественные критерии, оценить уровни антропогенного воздействия на городские поселения разных групп, проводить картирование территории городских поселений на основе количественного индекса, сравнить данные многолетних наблюдений при биомониторинге.

Таким образом, предлагаемый лишайниковый индекс позволяет адекватно оценивать состояние сред обитания в городских поселениях (при воздействии определенного негативного фактора или комплекса факторов) при биоиндикационных исследованиях, уменьшить субъективность биоиндикации, повысить точность и прогностическую ценность полученных данных для учета конкретного антропогенного воздействия, что сократит расходы и увеличит точность работ в биомониторинге при зонировании территорий городских поселений, уменьшить трудоемкость операций при натурных исследованиях, не содержит переменных, определяемых субъективно; возможно применение без метода экспертных оценок.

Литература

1. Трасс Х.Х. Анализ лихенофлоры Эстонии / Х.Х. Трасс: Автореф.дисс....докт.биол.наук. - Л.: БИН АН СССР, 1968. - 80 с.

2. Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг / Х.Х. Трасс. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л., 1985. Т. 7. - С. 122-137.

3. Дьяконов К.Н. Экологическое проектирование и экспертиза / К.Н. Дьяконов, А.В. Дончева. - М.: Аспект Пресс, 2005. - 384 с.

4. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике / В.М. Шмидт.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. - 288 с.

Способ биомониторинга общего загрязнения воздуха городской среды, включающий визуальную констатацию наличия листоватых лишайников на стволах деревьев в городских поселениях, измерение размеров их слоевищ и расчет лишайникового индекса (L), выражающегося отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева, по формуле:

где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве, при этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины.

Изобретение относится к заготовке, обработке и транспортировке лесоматериалов и может быть использовано для определения объемов круглого леса. Согласно способу производят фотосъемку торцов штабеля бревен цифровым устройством.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении роста и развития комля деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, экологических и климатических технологий, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений формы комля растущих, в частности, березовых деревьев.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении относительного сбега комля в ходе роста и развития деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации качества территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети с учетом изменений относительной формы комля растущих березовых деревьев.

Изобретение относится к способу ультразвукового испытания технической древесины в виде чураков, например специальных сортиментов в виде резонансных чураков, и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества чураков при различных условиях их хранения, а также в инженерной экологии при оценке экологического качества территории по значениям скорости ультразвука древесины чураков, заготовленных на данной территории.

(57) Изобретение относится к области лесной промышленности и предназначено для раннего выявления резонансных свойств древесины на корню. Образец зафиксирован с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором 1,0 между концами ленты 1,0-2,0 мм.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, в частности к способу определения суммарной антиоксидантной активности экстрактов чаев методом вольтамперометрии на модифицированном фталоцианином кобальта Co(II) платиновом электроде.

Изобретение относится к текстильной, легкой и пищевой промышленности, а именно к технологии сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых материалов, и может быть использовано для определения коэффициента массоотдачи пористых материалов.

Изобретение относится к области анализа качества нефтепромысловых реагентов, в частности технологических жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) анионного типа.

Изобретение относится к экологии и может найти применение при оценке степени токсичности определенного участка территории. Оценка состояния окружающей среды осуществляется путем оценки чистоты атмосферы по хвое деревьев, причем используется хвоя деревьев 2-3- летнего возраста, которую срезают на высоте 1,5 с части кроны, обращенной к источнику загрязнения, и оценивают экологическое состояние окружающей среды на основании определения соответствия отделяемых хвоинок биологическим особенностям путем осмотра на предмет проявления хлорозов и некрозов, класса повреждения хвои, класса усыхания хвои, при этом в случае, если соответствие биологическим особенностям составляет 95-100%, класс повреждения хвои соответствует хвое без пятен, а класс усыхания хвои соответствует неусохшей хвое, то это соответствует экологически безопасной зоне, если соответствие биологическим особенностям составляет 80-94%, класс повреждения хвои соответствует хвое с небольшим числом пятен, а класс усыхания хвои соответствует усыханию 1/3 длины хвоинки, то это соответствует зоне относительного экологического благополучия, если соответствие биологическим особенностям составляет менее 80%, класс повреждения хвои соответствует хвое с большим числом черных и желтых пятен, а класс усыхания хвои соответствует усыханию более 1/2 длины хвоинки, то это соответствует зоне повышенного экологического риска.

Изобретение относится к определению механических характеристик грунтов в лабораторных и полевых условиях. Для этого используют сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению агрессивных химических веществ кислого характера на горизонтальных, наклонных и вертикальных поверхностях.

Группа изобретений относится к газовому анализу. Представлен электрохимический газовый датчик, включающий: корпус, первый рабочий электрод внутри корпуса, имеющий первую часть средства газопереноса с первым слоем катализатора на ней, и по меньшей мере второй рабочий электрод внутри корпуса, имеющий вторую часть средства газопереноса со вторым слоем катализатора на ней, при этом по меньшей мере одна из первой и второй частей средства газопереноса включает по меньшей мере одну область, в которой ее структура необратимо изменена посредством по меньшей мере одного из термического сваривания, химической реакции и осаждения материала для предотвращения газопереноса через упомянутую по меньшей мере одну из первой и второй частей средства газопереноса в направлении другой из упомянутой по меньшей мере одной из первой и второй частей средства газопереноса.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к исследованию и анализу высокомолекулярных материалов с помощью ИК-спектроскопии при определени состава сополимеров полиакрилата и полиакрилонитрила (ПАН) для обеспечения контроля качества углеродного волокна.

Изобретение относится к области генетической инженерии и биотехнологии. Предложен способ оценки биоактивности химических соединений, где на первой стадии проводят транзиентную трансфекцию клеток линии HEK 293 плазмидным вектором pX-Y-neo (X - любой транскрипционный фактор эукариот, Y - протеотипический пептид, соответствующий данному транскрипционному фактору), содержащим минимальный промотор аденовируса человека типа 5; ген зеленого флуоресцирующего белка; последовательность нуклеотидов, кодирующих сайт связывания транскрипционного фактора; последовательность нуклеотидов, кодирующих протеотипический пептид; ген устойчивости к неомицину, затем на второй стадии определяют активность транскрипционного фактора путем флуоресцентного анализа и хромато-масс-спектрометрического измерения содержания протеотипического пептида в трансфицированной культуре клеток в присутствии тестируемого вещества в сравнении с трансфицированной интактной культурой клеток.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов. Устройство для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов содержит раму (1) с прикрепленными к ней электродвигателем (2), на валу которого установлен сменный диск (3) с исследуемой поверхностью, и направляющей (4), на которой установлена подвижная тележка (5).

Изобретение относится к области метеорологии и сельского хозяйства. Способ включает длительное воздействие на локальную область атмосферы тепловым лучом сфокусированного солнечного потока.

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды в малых, средних и крупных поселениях с использованием количественного индекса лихеноиндикации - лишайникового индекса.Для этого вычисляют лишайниковый индекс, выражающийся отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева по формуле:,где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников ), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников ), D - обхват дерева, Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве. При этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком.Изобретение позволяет упростить метод биомониторинга, уменьшить трудоемкие определения видового состава эпифитной лихенофлоры и, таким образом, устранить субъективные факторы.1 табл., 1 пр.

Наверх