РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»
advertisement
РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ОБЛАСТНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ «ШАГ В БУДУЩЕЕ -2009» БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ Автор: Бунчужный Валерий Анатольевич Россия, Тюменская область, Тюменский район, с. Борки, МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа 9 класс 2009 год Научный руководитель: Дзигасова Надежда Константиновна учитель биологии МОУ Борковской СОШ с.Борки 2009 БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ Бунчужный Валерий Анатольевич Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки, МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа, 9 класс Краткая аннотация. В работе изучена экологическая структура села Борки, расположенного в Тюменском районе на левом берегу р. Тура, и окружающая природная среда, выявлено наличие и состояние природных ресурсов, а также источники их загрязнения с использованием биомониторинга и биоиндикации, дана оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов (сосна обыкновенная), проведена индикация общего газодымового загрязнения продолжительности жизни хвои на благополучие организмов. Особенность по работы заключается в использовании простых и доступных методов наблюдения и выделения информации по загрязнению морфологических и анатомических изменений, а также продолжительности жизни хвои и шишек. БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ Бунчужный Валерий Анатольевич Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки, МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа, 9 класс Аннотация. Особенности экологической обстановки в с. Борки связаны с экологическими проблемами, обусловленные природными условиями и характером воздействия на них транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Одним из факторов, влияющих на состояние окружающей среды, является шум от автомагистралей, работа местной котельной системы, радиотелефонной связи, электрические или магнитные загрязнения. Причиной разрушения почв является распашка земли и строительные работы. Основную рекреационную нагрузку несут зеленые зоны вокруг населенных пунктов. Целью работы является изучение влияния антропогенных факторов воздействия на окружающую среду с. Борки. Для оценки качества воздуха используется множество методов. В своей работе мы применили биологический подход, который получил название биоиндикация, и дали оценку состояния почвы с. Борки. Это часть экологического мониторинга – слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В результате мониторинга была проведена оценка качества окружающей среды с помощью живых объектов (биоиндикация). Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информативными по загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои и шишек. Для изучения неблагоприятных условий внешней среды были использованы визуальные наблюдения и сравнения по схеме имеющей некоторую точку отсчета нормального состояния, и таких приемов просмотра объекта, как некроз, суховершинность, хлороз, разрушение крон деревьев. На основании проделанной работы были сделаны выводы о состоянии воздуха в селе Борки, который считается пока нормой, но для того чтобы сохранить воздух таким чистым, необходимо проводить ряд мероприятий, способствующих снижению загрязнения окружающей среды. Данный биологический подход можно использовать на территории любого города и села России. БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ Бунчужный Валерий Анатольевич Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки, МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа, 9 класс План исследования Темой исследования стало изучение биоиндикации окружающей среды воздуха с помощью сосны обыкновенной. Объектом исследования – сосна обыкновенная, лесная (Pinus silvestris). Предметом- биоиндикация атмосферного загрязнения по сосне. К основным природным ресурсам относятся: земля, сосновый бор, травянистый покров, подземные воды и чтобы сохранить все перечисленные ресурсы необходимо проводить ежегодный мониторинг, используя экологические подходы. Поэтому возникает проблема: провести исследование состояния воздуха в окрестностях села Борки с помощью биологических индикаторов и при этом выявит ранние симптомы нарушения жизнедеятельности хвои. Но противоречие возникает в том, что человек в связи с вырубкой лесов и с развитием научно-технического прогресса совсем забыл, что природа требует постоянного внимания со стороны людей. Тем самым, целью исследования стала возможность выявить влияние антропогенного воздействия на окружающую среду с. Борки. Вопрос на сегодняшний день считаю актуальным в связи с ухудшением природной среды в районах, приближенных к городу и автотрассам международного значения. Новизна в работе заключается в том, что учащиеся сельских школ удалены от города и могут заниматься частично-исследовательской работой, используя простые и очень доступные методы, морфологическим так как в дальнейшем можно полученные характеристикам подтвердить исследованием данные анатомических по и физиологических особенностей хвои и побегов. Нами выдвинута гипотеза: если использовать самые простые и доступные методы изучения такие как биоиндикация – оценка окружающей среды с помощью живых объектов, то можно предотвратить загрязнение окружающей среды в любых регионах нашей страны. (Виноградов Б.В.,1992, Миркин Б.М., Наумова Л.Т.,1995) Используя оценку состояния среды с помощью живых объектов, были поставлены следующие задачи: 1. Изучить соответствующую литературу. 2. Изучить экологическую структуру и окружающую природную среду с. Борки. 3. Выявить источники загрязнения, используя экологического мониторинга. 4. Наметить пути экологического улучшения с. Борки. биоиндикацию, как метод ВВЕДЕНИЕ Цель исследования: выявить влияние антропогенного воздействия на окружающую среду села Борки. При изучении данного вопроса ставились следующие задачи: 5. Изучить соответствующую литературу. 6. Изучить экологическую структуру и окружающую природную среду с. Борки. 7. выявить источники загрязнения, используя биоиндикацию, как метод экологического мониторинга. 8. Наметить пути экологического улучшения с. Борки. Глава 1 Историческая справка Наши предки поступили очень мудро, дальновидно, основав село у голубой артерии. Но река – а это природный освежитель воздуха, природный регулятор температуры – не работает на полную мощность, потому что на всем протяжении зажата мелочью ветхих строений. Безрадостная картина дополняется обрушением береговой линии и свалками бытовых отходов по берегу реки Тура. 1.1. Село Борки расположено в Тюменском районе, на левом берегу р. Тура, в 36 км от Тюмени – столицы нефтяного края. S села =375000 м2. Село существует с давних времен – более 100 лет. Борки находятся на юге Тюменской области почти южной части Западно-Сибирской равнины. Село лежит на высоте 60-70 м от уровня моря (Балтийского) и расположено в средних широтах умеренного пояса. Первыми поселенцами были 3 семьи в глухом лесу – бору: семья Шабановых, Текутьевых, Кониловских. Отсюда название села – Борки. С момента возникновения села численность населения выросла. Только за последние 6 лет прирост населения составил 500 человек. Сейчас в Борках проживает 1785 человек. На сегодняшний день о глухом боре напоминает лишь название села – Борки, так как фактически был вырублен и уничтожен весь зеленый массив. Очень мало сохранено природных зон отдыха. В основном это связано с развитием агропромышленного комплекса, строительством дороги, а также много леса было вырублено за годы Великой Отечественно войны. Село Борки - село с чисто аграрными функциями, промышленность в нем отсутствует. Примерно лет десять назад прекратило свое существование сельскохозяйственное предприятие, которое занималось разведением крупного рогатого скота и выращиванием картофеля на достаточно больших территориях. Главной транспортной артерией села является дорога федерального значения, идущая на север нашей области. На территории села есть средняя школа, детский дом, дом культуры. Сеть торговых магазинов представлена в широком спектре, от магазинов кооперативной торговли до частных магазинов и придорожных кафе. Есть муниципальное дошкольное учреждение, а также участковая больница. Глава II Структура экосистемы с. Борки 2.1. Инфраструктура (загрязнители окружающей среды). В районе села промышленных объектов, которые оказывают существенные влияния на окружающую среду, нет. Близлежащее от села (8км. п. Каскара) предприятие: крупнейшая в Тюменской области –птицефабрика «Тюменский бройлер». Перед Борками проходят несколько магистральных нефтепроводов, сразу за Борками – высотная линия электропередач. На территории села в центре стоит мачта для приема и передачи сотовой и радиосвязи. Развивается малое предприятие – небольшая деревообрабатывающая фабрика, строительство которой идет на месте старых ферм. Есть котельная, работающая на газе - своеобразный загрязнитель атмосферного воздуха. Жилой массив в основном составляют частные одноэтажные дома. На территории муниципального образования отмечены также социальные предприятия, такие как общеобразовательная средняя школа, в которой обучается на сегодняшний день 255 человек (сельские дети, воспитанники детского дома, и ребята п. Торгили). В детском саду -65 детей. Поликлиника, дневной стационар – 20 коек. Почтовое отделение, и, как сказано, было выше очень много торговых точек, придорожные кафе и автокемпинг, у которых постоянно останавливается автотранспорт. Вся вышеперечисленная инфраструктура наносит вред окружающей среде. 2.2. Ландшафт. В процессе работы было установлено, что современная экосистема изучаемого района состоит из искусственных и естественных ландшафтов, которые складывались и взаимодействовали в процессе освоения человеком с. Борки. В состав искусственного ландшафта входят: жилой массив Борков, асфальтированные дороги, агробиоценозы. К естественным ландшафтам относятся: прилегающие поля, леса, естественные пастбища. К основным природным ресурсам относятся: земля, сосновый борок (много лет посаженный человеком), травянистый покров, подземные воды. Древесная растительность представлена такими видами деревьев и кустарников как: береза, осина, сосна, рябина, тополь, клен. Зон отдыха на территории очень мало, только прилежащие леса. За поселком в сторону Тобольска есть зона, которую называют «Панчихой» - это пологий склон реки Тура, по берегу которого растут деревья. В последние годы автолюбители захламили этот участок до невозможности. 2.3. Источники загрязнения окружающей среды с. Борки Особенности экологической обстановки в с. Борки связаны с экологическими проблемами, обусловленные природными условиями и характером воздействия на них транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Одним из факторов, влияющих на состояние окружающей среды, является шум, генерируемый транспортом, шум от автомагистралей, работа местной котельной, работающей на газе. Также источниками загрязнения нашей территории является диоксиновое загрязнение. Значительную угрозу загрязнения окружающей среды диоксидами представляет выброс автомобильного транспорта. К источникам электромагнитного загрязнения следует отнести системы радиотелефонной связи (сотовой и транспортных средств), радиостанции. Электрические или магнитные загрязнения вносят в окружающую среду преимущественно ЛЭП. Главной причиной разрушения почв является распашка земли и строительные работы (строительство коттеджей и поля под посадку картофеля). Работы по созданию природных зон, в том числе лесопарковых защитных поясов, территорий, выполняющих средозащитные, санитарно-гигиенические практически не ведутся. Основную рекреационную нагрузку несут зеленые зоны вокруг населенных пунктов. Глава III Методы исследований 3.1. Исследования состояния почвы. Первый этап оценки любого зеленого насаждения лучше всего начинать с оценки состояния почвы. Мы знаем, что почва является очень важной средой для растений, так как вода и минеральные вещества поступают в растение с помощью корней именно из почвы. Обычно определяются: механический состав, кислотность, увлажненность и количество почвенных обитателей. Полный анализ почвы требует много времени и труда. Очень важная характеристика почвы – ее механический состав, так как он определяет видовой состав и жизненность растений. Он позволяет также судить о плодородии почвы. Одно и то же растение сосны будет иметь различный внешний вид на супеси и на тяжелом суглинке. В Борках почва подзолистая и серая лесная. Механический состав почвы – это относительное ( в процентах) содержание в ней частиц различных размеров. Механический состав играет важную роль в жизни растений, поэтому я в совей работе тоже уделила внимание механическому составу почвы (приложение №6,6/1). 3.2. Биоиндикация и биомониторинг Поскольку оценка качества почвы, воды и воздуха приобретает в настоящее время жизненно важное значение, необходимо определять как реально существующую, так и возможную в будущем степень нарушения окружающей среды. Для этой цели используют два принципиально разных подхода: физико-химический и биологический. Биологический подход развивается в рамках направления, которое получило название биоиндикации и биомониторинга. 3.2.1. Особенности современного состояния биоиндикации В настоящее время состояние биоиндикации характеризуется следующими важнейшими особенностями: признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого; предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем; рост шкал исследования из-за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной; переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека; понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики. 3.2.2 Биоиндикация и биомониторинг Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга- слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов. Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может проводиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ). Биоиндикаторы – это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы». Среди отслеживаемых показателей видное место заняли биологические индикаторы: эпифитные лишайники, напочвенная растительность, кустарниковая и древесная растительность, биомасса деревьев, химический состав хвойных игл, микроэлементы в хвое и т. д. Критерии выбора биоиндекатора: быстрый ответ; надежность (ошибка менее 20%) простота; мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект). Во всех случаях, когда речь идет о контроле, без которого биоиндикация в принципе невозможна, встает вопрос, что считать нормой для того или иного биоиндикатора? В одних случаях ответ будет простой. Например, появление на листьях растений некротических пятен любой формы и размера – всегда индикатор загрязнения среды, поскольку в норме их быть не должно. 3.2.3. Биоиндикация на разных уровнях организации живого Биоиндикация может осуществляться на всех уровнях организации живого: биологических макромолекул, клеток, тканей и органов, организмов, популяций (пространственная группировка особей одного вида), сообществ, экосистем и биосферы в целом. Признание этого факта – достижение современной территории биоиндикации. Организменный уровень Преимущества биоиндикации на организменном уровне – это небольшие затраты труда и относительная дешевизна, поскольку не требуются специальные лаборатории и высокая квалификация персонала. Морфологические изменения растений, используемые в биоиндикации (приложение №6/2) Примеры биоиндикации на организменном уровне Индикация общего газодымового загрязнения по продолжительности жизни хвои. Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информативными по загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. Поскольку хвоинки живут в норме 4 года, то четырехлетние побеги должны быть покрыты хвоинками. При загрязнении продолжительность жизни хвои сокращается вплоть до одного года, соответственно большая часть ветвей оголена, а хвоинки остаются лишь на концах ветвей. Некрозы и продолжительность жизни хвои позволяет оценить степень загрязнения среды. 3.3. Биоиндикация атмосферного загрязнения по сосне. В настоящее время «эталоном биодиагностики» антропогенного загрязнения атмосферы является сосна. Сосна обыкновенная Pinus silvestris. История: Это было почти 30 лет назад. Моряки на корабле, шедшем в Канаду, один за другим заболели цингой. Выжили лишь те, которые стали пить настой сосновой хвои. А много лет спустя был открыт секрет этого чудодейственного настоя: оказалось, что он содержит в большом количестве витамин С, необходимый человеку. Хвойное растение, относящееся к семейству сосновых. Никто никогда не видел сосну без хвои (конечно если дерево не засохло), поэтому называют сосну вечнозеленым растением. Сосна обыкновенная – неточный перевод с латыни. Если переводить дословнобудет сосна лесная. Конечно, какая же она обыкновенная? Лесная красавица, загадочная и щедрая целительница людских душ и тел. Красоту сосновых лесов воспел в своем творчестве известный русский художник – пейзажист И.И. Шишкин. Сосна обыкновенная (Pinus silvestris ) образует леса в европейской части и Сибири (приложение №6/3,6/4,6/5). Дерево высотой 35-40 м. Хвоинки по 2 в пучке. Шишки длиной 3-7 см, продолговато-яйцевидные. Даёт строевую и поделочную древесину, топливо, дёготь, смолу, вар, живичный скипидар, эфирное скипидарное масло, канифоль. Из хвои получают витамин С, опилки используют для выращивания кормовых дрожжей. Посадки сосны служат для закрепления песков. При благоприятных условиях сосна может жить 350-400 лет, но в среднем живет лет 150-200. очень светолюбива, так любит свет, что ни одна веточка не переносит его недостатка, потому и отмирают у сосен, растущих в лесу, нижние ветви, обнажая янтарный ствол. Возраст сосны можно примерно определить по следам опавших мутовок. К почве сосна не требовательна, растет и на песках, и в заболоченных местах, не переносит только засоленности. А вот в загазованном воздухе она сильно страдает: начинает отмирать крупные ветви, а потом и верхушка, и дерево медленно умирает. Сосна может служить индикатором загрязнения атмосферы. Сосны пылят, а вот сказать цветут – неправильно с биологической точки зрения: сосна не относится к цветковым растениям, нет у нее цветков. Но здесь какая-то лингвистическая неувязка «пылящая» сосна ассоциируется с пылью, а сосны так прекрасны в это время! Надо бы объявить конкурс на лучшее название сосны в ее свадебную пору. Биоэнергетики утверждают, что сосна обладает удивительно большим запасом положительной энергии и способна напитать ею человека. Для этого надо прислониться к дереву спиной, обнять ствол руками, постоять так пару минут – и придет ощущение прилива жизненных сил. А не замечали ли вы, что в сосновом бору легче дышится? Это еще одно интересное и полезное свойство сосны – способность очищать воздух от вредных бактерий. Так это или нет, а вот от микробов нас сосны точно защищают. Сосна- один из рекордсменов в растительном мире по количеству выделяемых фитонцидов- веществ, губительных для многих микроорганизмов. Ученые установили, что в воздухе соснового леса в 10 раз меньше бактерий, чем, например, в березовом лесу. Поэтому в сосновых борах устраивают лесные школы, пионерские лагеря, санатории. Хвойные деревья приносят пользу – их смола и прочная древесина широко применяются в разных областях промышленности и хозяйства. А из хвои только одной сосны можно получить столько полезных витаминов, что их хватит человеку на целый год. В Борках нет настоящего соснового леса, а все сосны – это искусственные лесопосадки и межсезонье они зеленеют островками на фоне Борковской окружающей безлистности, радуя наши глаза. Глава IV Реакция лесных экосистем на неблагоприятные условия внешней среды Общие признаки Проявляется в нарушениях структуры функций всей системы и ее отдельных компонентов. Эти нарушения можно заметить по ряду признаков, которые видны при внимательном взгляде на природный объект. Самыми общими признаками нарушения состояния лесной экосистемы являются: -проявление сухостоя и ослабленных деревьев; -уменьшение (заметное) размеров хвои и листвы последнего года жизни по сравнению с прошлыми годами; -замедление прироста деревьев по высоте и диаметру; -появление хлорозов и некрозов хвои и листвы, сокращение срока жизни хвои. Эти признаки можно зафиксировать без применения специальных приборов и научного оборудования. Но для того, чтобы заметить их и оценить степень опасности, необходимо иметь точку отсчета, нормальное состояние экосистемы или дерева в памяти или в заведомо ненарушенном участке леса. Очень часто при неблагоприятных условиях внешней среды у растений возникает (приложение № 6/7,6/8,6/9,6/10,6/11) НЕКРОЗ-омертвление участка тканей растений, чаще всего это отмирание листьев под влиянием загрязняющих веществ. Положение на растении и цвет некроза иногда позволяют сделать заключение о степени и виде воздействия. Принято различать: а) краевой некроз-отмирание ткани по краям листа; б) средний некроз – отмирание листовой ткани между жилками; в)точечный некроз – омертвление ткани листа в виде точек и небольших пятен, рассыпанных по всей поверхности листа. СУХОВЕРШИННОСТЬ- характерное повреждение хвойных высокими концентрациями газов и в первую очередь –двуокиси серы (сернистого газа). ДИСТАЛЬНЫЙ НЕКРОЗ-прекращение роста хвои и веток под воздействием двуокиси азота, аммиака, этилена и озона. ХЛОРОЗ – раннее старение хвои под воздействием фторидов, тяжелых металлов и кислотных осадков. ДЕФОЛИАЦИЯ – РАЗРУШЕНИЕ КРОН ДЕРЕВЬЕВ Длительное загрязнение атмосферного воздуха на обширных пространствах сопровождается повреждение лесных крупных массивов, которое принято называть «гибелью лесов» в результате их осветления или «дефолиации»изреживания кроны вследствие частичной или полной потери хвои, как правило, в зеленом состоянии. Признаки повреждения у каждого вида деревьев проявляется по-своему. Для оценки степени нарушения древостоев необходим визуальный осмотр деревьев по изложенным выше критериям на площадках, выбранных через определенные интервалы по радиусу от возможного источника загрязнения атмосферного воздуха – в Борках это автотрасса. Глава V. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ Данная исследовательская работа начата 25сентября2008года окончена 25 мая 2009года ТЕМА: «Оценка состояния хвои сосны обыкновенной и определение степени влияния антропогенного фактора на них» ЦЕЛЬ: Выяснить влияние загрязнения воздуха в селе Борки на изменение морфологических признаков сосны обыкновенной. Оборудование: пакеты для хвоинок. Работа проводилась на территории МО Борковского сельсовета. Исторический анализ развития села изучался по архивным справкам, а также опроса жителей –старожилов. Урбанизация экосистемы изучалась визуально, а также использовалась карта – схема территории. При изучении природных ресурсов использовалась информация, полученная от преподавателя биологии и географии, а также собственные исследования. Состояние атмосферы определялось с помощью биоиндикатора – сосна обыкновенная. Роль атмосферы в природных процессах очень важна. Чистый воздух необходим для жизни человека, других животных и для растений. Последнее время очень многие говорят о загрязнении воздуха, ведь это отражается, прежде всего, на нашем здоровье. Но как исследовать состояние воздуха? Загрязнение окружающей среды является острой экологической проблемой. Воздействие токсикантов приводит к значительному ухудшению состояния, и даже гибели лесов на обширных территориях. Поэтому актуальной задачей является поиск объективных и достаточно простых в исполнении методов ранней диагностики техногенного загрязнения природной среды. Выбор представителей семейства сосновых в качестве объекта исследований обусловлен их широкой распространенностью, хозяйственной значимостью и возможностью круглогодичного использования. Представленная работа основана на биоиндикационных исследованиях загрязнения атмосферы с помощью хвойных деревьев. Предварительные пояснения: Основными морфологическими признаками ослабления деревьев, вызванного воздействием токсических газов, считается уменьшение прироста по диаметру; сокращение линейного прироста центрального побега; отмирание, как главного, так и боковых побегов; снижение массы хвои, их преждевременное пожелтение и опадание. Допускается наличие 10% хвои с некротическими точками микроскопических размеров и светло- зелеными пятнами, равномерно рассеянными по всей поверхности хвоинок. Допускается наличие хлорозов и некрозов, если площадь их не превышает 5% поверхности хвоинок. Поврежденность хвои более старшего возраста (6 лет и более) может быть выше, но общая площадь повреждения не должна превышать 5%. В зоне повреждения атмосферными загрязнениями обнаруживается до 35% повреждения хвои двухлетнего возраста. По мере приближения к источнику загрязнения резко ухудшается состояния хвои и снижается продолжительность ее жизни. При высокой степени загрязненности воздуха наблюдается до 10% повреждения хвои в кроне деревьев, а площадь повреждения хвоинок достигает 50%. Кроме хлоротических пятен и некротических точек микроскопического размера на молодой хвое появляются сравнительно большие некрозы (2-5мм). Часто обнаруживаются некрозы кончиков хвои (8-10мм), которые приобретают ярко окрашенные тона от серо-зеленого и серого до коричневого и краснобурого. В зоне высокого загрязнения атмосферы сначала отмирает верхняя часть кроны, а общее снижение массы хвои в сравнении с контрольной площадкой может достигать 50-60%. 5.1. Методика моего исследования 5.1.1 Исследование древостоя проводились в молодых (30-40 летних) сосновых древостоях, расположенных на различном удалении от источника загрязнения воздуха. Контрольная площадка выбиралась в месте наиболее удаленном от источника загрязнения (автотрассы). В пределах опытных участков, а их было -5 вместе с контрольной площадкой, выбрал в упрощенном варианте по 1 дереву, все они были отдалены друг от друга. С выбранных ветвей я срезал побеги одинаковой длины, с которых собираа и исследовал хвою. 5.1.2. Подсчет результатов. Провел визуальный анализ хвои (наличие хлорозов и некрозов0, оценил длину и площадь повреждения в % от целой хвоинки. Все показатели сравнивал с аналогичными на контрольном дереве, данные занес в таблицы. В ненарушенных загрязнением воздуха участках основная масса хвоя выглядит здоровой без следов повреждения. 5.1.3. Оценка состояния растительности Для оценки состояния растительности на определенной территории я выбрал пробные участки с растущими на них соснами, а также контрольный участок. Такое количество пробных площадок необходимо для того, чтобы уменьшить ошибку, усреднить показатели общего состояния хвои на деревьях. Ход работы: Исследования проводились мной на территории нашего села Борки. В исследовательской части моей творческой работы, предусматривалось методом биоиндикации определить степень загрязненности воздуха в изучаемой зеленой зоне. В Борках нет хвойного леса, но… есть участки-зоны, искусственно посаженные человеком (смотри приложения 6/12,6/13). На топографической карте видны участки сосновых лесопосадок. С помощью примененных методик, я хотел проверить загрязненность атмосферного воздуха. Наблюдения проводились в различных местах нашего села, где растут сосны: защитная лесополоса, идущая вдоль автотрассы от начала и до конца села, маленький борок у кладбища, а также одиночно растущие сосны по всей территории населенного пункта. Средняя высота деревьев около 20 метров. Я выбрал в разных частях села несколько взрослых деревьев сосны, с которых было удобно собирать хвою. С нескольких боковых побегов в средней части кроны деревьев сосны отбирал 200-300 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания), и подсчитывал количество хвоинок в каждой группе. Данные заносил в таблицу с указанием даты отбора проб с каждой сосны (приложение 6/14,6/15,6/16). Загрязненность воздуха определялась по классу загрязнения и возрасту хвои. Я брал хвоинки и исследовал их. Есть три класса повреждения (приложение №6/11) На контрольном участке класс повреждения – первый. На других участках – класс повреждения хвои второй и третий. Осматривая сравнительно молодую хвою, я выяснил, что хвое 2,5-3 года. На ветках сосен сильного опадения хвои не замечалось. Почти около всех сосен в осеннее – весенний период имеются тропы, протоптанные людьми, прижатая трава, так как многие сосны растут у дороги и возле них устраивают автостоянки. Территория захламлена бытовыми отходами, а также происходит загрязнение атмосферного воздуха, так как часто, особенно в зимний период, водители при остановке не глушат двигатель. Кроме оценки состояния хвои сосны обыкновенной, я провел исследования по состоянию генеративных органов сосны обыкновенной. Замер длины шишек с разных деревьев указывает на то, что в более загрязненных участках, наблюдается подавление репродуктивной деятельности сосны. В норме длина шишек сосны обыкновенной – 5см. В целом же заметно, что число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно уменьшаются размеры женских шишек (приложение 6/17) В ходе своих исследований я определил следующее: Дерево сосны обыкновенной с контрольного участка (участок №2) в возрасте 25-30 лет достигает в высоту около 10м, диаметр ствола в среднем 9,8 см. Его крона хорошо развита, имеет правильную форму; побеги хорошо охвоены, присутствует хвоя с 1 по 5 год, цвет хвои темно-зеленый. Для деревьев, произрастающих в средне загрязненных районах (участок №1, 3-5) характерна значительно меньшая высота – около 6м, диаметр ствола – 6 см. Наблюдаются случаи суховершинности, нижние ветви также часто усохшие. Крона изрежена, многие ветви искривлены. Присутствует хвоя 1 2 годов, кое-где в незначительных количествах сохраняется хвоя 3 года. Цвет хвои желто-зеленый, присутствуют хлорозы и некрозы. Исходя из данных, я получил следующую картину: самым чистым является участок №2, более загрязненными – участки №1,5,3. На основании полученных результатов, мною был создан экологический паспорт села Борки (приложение №6/19) ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ. ПРЕДЛОЖЕНИЯ. Заключение : Так как эволюция растительности совершалась в условиях достаточно чистого атмосферного воздуха, современные виды растений, в том числе хвойные, не обладают специфической приспособленностью к действию токсичных газов. Вредное влияние загрязненного воздуха на растения происходит как путем прямого действия газов на ассимиляционный аппарат, так и путем косвенного влияния через почву. Причем прямое действие кислых газов приводит к отмиранию отдельных органов растений, ухудшению их роста и урожайности. При хроническом типе повреждения растительности, обусловленном длительным воздействием низких концентраций токсических газов, также может наблюдаться преждевременная дефолиация, уменьшение «облиственности» крон, отмирание отдельных побегов и даже гибель деревьев. Однако в большинстве случаев при малых уровнях загрязнения воздушной среды видимые морфологические изменения в кронах могут и не наблюдаться, и в течение длительного времени создается обманчивое впечатление здоровых деревьев. Процесс ослабления и отмирания значительно растянут во времени. На основе полученных результатов исследования можно сделать следующее заключение: 1. Современная экосистема населенного пункта совокупность ландшафтов, которые определяют организмов и человека с окружающей средой. представляет собой воздействие живых Строительство федеральной автотрассы, связывающей Тюмень с северными 2. городами, привело к ухудшению экологической обстановки в изучаемом районе, так как она является главным источником загрязнения атмосферного воздуха. Вывод: Состояние зеленой зоны населенного пункта в целом – удовлетворительное. В селе воздух относительно чистый, то есть норма. Мы живем там, где атмосфера еще не очень загрязнена. В наших силах сохранить ее такой, какая она сейчас, и постараться сделать ее еще лучше. Предложения: Предложений крупных быть не может, так как основным загрязнителем атмосферного воздуха является автотрасса федерального значения, и никто естественно ее переносить в другое место не будет. Но… можно: В поселке создать зеленые зоны отдыха с искусственным водоемом. Озеленять улицы и дворы. Запретить остановку автотранспорта возле жилых массивов вдоль автострады с работающим мотором. Наладить учет, сортировку, хранение и утилизацию бытовых отходов. Запретить распашку земель вдоль лесопосадки под сельскохозяйственные культурырайон школьного стадиона. Перенести дальше за поселок автокемпинги и придорожные кафе, что естественно уменьшит % загрязнения атмосферного воздуха. Навести порядок по соблюдению закона по охране природы и окружающей среды. Через печать, радио привлекать внимание общественности к экологическим проблемам в населенном пункте и в районе. На основании данных в с. Борки выделены «красные» и «зеленые» зоны (приложения № 6/21,6/22) Приложение № 6/11 Класс повреждения хвои: Класс 1 повреждения хвои Степень Хвоинки без повреждения пятен Класс усыхания хвои: Класс 1 усыхания хвои Степень Нет сухих усыхания участков 2 3 Хвоинки с небольшим числом пятен Хвоинки с большим числом чёрных и жёлтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки 2 Усох кончик 2-5 мм 3 4 Усохла Вся хвоинка треть жёлтая или хвоинки более половины её длины -сухая Приложение № 6/16 Таблица № 3 Определение состояния хвои сосны обыкновенной (25.05.09) Участок №1 сосна, растущая в районе стадиона Участок №2 сосна, растущая около дома Участок №3 сосна, растущая при въезде в село Борки Участок №5 сосна, растущая возле жилого дома вблизи БСШ Участок №4 сосна, растущая около БСШ Повреждение и усыхание хвои Общее число обследованных хвоинок Количество хвоинок с пятнами Процент хвои с пятнами Количество хвои с усыханием Процент хвои с усыханием 1 Номера ключевых участков 2 3 4 5 200 200 200 200 200 25 0 15 10 10 12,5 0 7,5 5 5 60 10 35 25 41 30 5 17,5 12,5 20,5 Вывод : из анализа данных ключевых участков (1-5) я пришёл к заключению: наибольший процент загрязнения составил район стадиона, так как он ближе к автомобильной трассе Тюмень- Тобольск северные города, процент загрязнения составляет 30%. Приложение № 6/15 Таблица № 2 Определение состояния хвои сосны обыкновенной (03.01.09) Участок №1 сосна, растущая в районе стадиона Участок №2 сосна, растущая около дома Участок №3 сосна, растущая при въезде в село Борки Участок №5 сосна, растущая возле жилого дома вблизи БСШ Участок №4 сосна, растущая около БСШ Повреждение и усыхание хвои Общее число обследованных хвоинок Количество хвоинок с пятнами Процент хвои с пятнами Количество хвои с усыханием Процент хвои с усыханием 1 Номера ключевых участков 2 3 4 5 200 200 200 200 200 30 0 20 15 15 15 0 10 7,5 7,5 70 16 41 30 50 35 8 20,5 15 25 Вывод : из анализа данных ключевых участков (1-5) я пришёл к заключению: наибольший процент загрязнения составил район стадиона, так как он ближе к автомобильной трассе Тюмень- Тобольск северные города, процент загрязнения составляет 35%. Приложение № 6/14 Таблица № 1 Определение состояния хвои сосны обыкновенной (25.09.08) Участок №1 сосна, растущая в районе стадиона Участок №2 сосна, растущая около дома Участок №3 сосна, растущая при въезде в село Борки Участок №5 сосна, растущая возле жилого дома вблизи БСШ Участок №4 сосна, растущая около БСШ Повреждение и усыхание хвои Общее число обследованных хвоинок Количество хвоинок с пятнами Процент хвои с пятнами Количество хвои с усыханием Процент хвои с усыханием 1 Номера ключевых участков 2 3 4 5 200 200 200 200 200 20 0 8 0 9 10 0 4 0 4,5 11 6 0 6 10 5,5 3 0 3 5 Вывод : из анализа данных ключевых участков (1-5) я пришёл к заключению: наибольший процент загрязнения составил район стадиона, так как он ближе к автомобильной трассе Тюмень- Тобольск северные города, процент загрязнения составляет 5,5%. Приложение 6/18 Анализ состояния сосны обыкновенной по шишкам Среднее значение по 1 дереву и по 10 шишкам с дерева (все показатели средние) Средняя длина шишки (см) Средний диаметр шишки (см) Номера ключевых шишек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 4 5 5 4 4,5 5 4,5 5,5 5 4 4 4 4 3,5 3 4,5 3,5 4,5 4 Средняя длина шишки составляет (5-4,5 см), а диаметр шишки составляет (4-3,5 см) Приложение №6/19 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ населенного пункта села Борки 1. Географическое положение. Село Борки расположено на юге Тюменской области, в Тюменском районе, на левом берегу р. Тура, в 36 км, от Тюмени-столицы нефтяного края. 2. Рельеф местности. с. Борки находится, почти в южной части Западно-Сибирской равнины. Село лежит на высоте 60-70 м от уровня моря (Балтийского) и расположено в средних широтах умеренного пояса. 3. Тип почвы. Подзолистая и серая лесная. 4. Результаты исследования состояния почвы: - механический состав – супесь. - плодородие – среднее. -увлажненность – ниже средней. 5. Мертвый покров. В основном лиственный опад, частично опавшая хвоя, в местах произрастания сосен. Распределение равномерное. Подстилка наблюдается в местах скопления хвойных пород: сосновый борок и лесополоса вдоль трассы, в остальных местах лиственный опад целенаправленно убирается, что отрицательно действует на почвенный состав. 6. Состояние растительных ярусов: - удовлетворительное. -повреждения древесных пород: встречаются некрозы и усыхание хвои сосны обыкновенной. -возобновление древесных пород наблюдается в западном районе поселка (в районе кладбища) 7. Влияние человека и животных. - несанкционированные свалки на территории поселка и за его пределами. - автостоянки с пикниками в прилегающих к поселку зеленых зонах. - выпас скота. Приложение № 6/17 8. Результаты исследования состояния воздуха: Определение состояния хвои сосны обыкновенной. Дата отбора проб 25.09.2008г. Повреждение и усыхание хвои Общее число обследованных хвоинок Количество хвоинок с пятнами Процент хвои с пятнами Количество хвои с усыханием Процент хвои с усыханием Номера ключевых участков 3 4 1 2 5 200 200 200 200 200 20 0 8 0 9 10 0 4 0 4,5 11 6 0 6 10 5,5 3 0 3 5 Дата отбора проб 03.01.2009г. Повреждение и усыхание хвои Общее число обследованных хвоинок Количество хвоинок с пятнами Процент хвои с пятнами Количество хвои с усыханием Процент хвои с усыханием 1 Номера ключевых участков 2 3 4 5 200 200 200 200 200 30 0 20 15 15 15 0 10 7,5 7,5 70 16 41 30 50 35 8 20,5 15 25 Вывод : Самым чистым является участок №2, более загрязненными- №1,5,3 9. Рекомендуемые меры по охране территории: В поселке создать зеленые зоны отдыха с искусственным водоемом. Озеленять улицы и дворы. Запретить остановку автотранспорта возле жилых массивов вдоль автострады с работающим мотором. Наладить учет, сортировку, хранение и утилизацию бытовых отходов. Запретить распашку земель вдоль лесопосадки под сельскохозяйственные культурырайон школьного стадиона. Перенести дальше за поселок автокемпинги и придорожные кафе, что естественно уменьшит % загрязнения атмосферного воздуха. Навести порядок по соблюдению закона по охране природы и окружающей среды. Через печать, радио привлекать внимание общественности проблемам в населенном пункте и в районе. к экологическим Приложение № 6/2 Морфологические изменения растений, используемые в биоиндикации: 1. Изменения окраски листьев: Хлороз - бледная окраска листьев между жилками. Избыток в почве тяжелых металлов и при газодымовом загрязнении воздуха. Пожелтение участков листьев. Характерно для лиственных деревьев при засолении почвы хлоридами. Покраснение, связанное с накоплением антоциана. Возникает под действием сернистого газа. Побурение или побронзовение. Часто означает начальную стадию некротических повреждений. Листья как бы пропитаны водой ( как при морозных повреждениях). Возникает под действием ряда окислителей. Серебристая окраска листьев. Возникает под действием озона на листьях табака. 2. Некрозы – отмирание участков ткани листа, их форма иногда специфична. Точечные и пятнистые. Серебристые пятна на листьях табака возникают под действием озона. Межжилковые- некроз тканей между боковыми жилками 1 порядка. Часто отмечаются при воздействии сернистого газа. Краевые. На листьях липы под влиянием соли (хлорида натрия), которой зимой посыпают городские улицы для таяния льда. «Рыбий скелет» - сочетание межжилковых и краевых некрозов. Верхушечные некрозы. У однонольных покрытосеменных и хвойных растений. Например, хвоинки пихты и сосны после действия сернистого газа становятся на вершине бурыми, верхушки листьев гладиолусов после окуривания флористым водродом становятся белыми. 3. Преждевременное увядание. Под действием этилена в теплицах не раскрываются цветки у гвоздики, увядают лепестки орхидей. Сернистый газ вызывает обратимое увядание листьев малины. 4. Дефолиация – опадание листвы. Обычно наблюдается после некрозов и хлорозов. Например, осыпание хвои у ели и сосны при газодымовом загрязнении воздуха, листьев лип и конских каштанов – от соли для таяния льда, крыжовника и смородины – под действием сернистого газа. 5. Изменения размеров органов обычно неспецифичны. Например, хвоя сосны вблизи заводов удобрений удлиняется от нитратов и укорачивается от сернистого газа. У ягодных кустарников дым вызывает уменьшение размеров листьев. 6. Изменения формы, количества и положения органов. Аномальную форму листьев отмечали после радиоактивного облучения. В результате локальных некрозов возникает вздувание или искривление листьев, сращение или расщепление отдельных органов, увеличение или уменьшение частей цветка. 7. Изменение жизненной формы растения. Кустовидная или подушечная форма роста свойственна деревьям, особенно липе, при сильном устойчивом загрязнении воздуха (HC1, SO2) 8. Изменение жизненности. Изменения прироста неспецифичны, но широко применяются, так как чувствительнее, чем некрозы. Измеряют радиальный прирост стволов, прирост в длину побегов и листьев, корней диаметр таллома лишайника. 9. Изменение плодовитости. Обнаружено у многих растений, уменьшается образование плодовых тел у грибов, снижается продуктивность у черники и ели. Неоторые виды лишайников не образуют плодовых тел в сильно загрязненном воздухе, но способны размножаться вегетативно. Приложение № 6/10 ШКАЛА ВИЗУАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ состояния древостоев и степени их нарушения: 0-Здоровые деревья –допускается наличие повреждений не более 5% общей площади; 1 –Ослабленные деревья – слабо ажурная крона, повреждение насекомыми и болезнями не более 30-40% хвои, усыхание отдельных ветвей в нижней трети кроны, хлорозы и некрозы не более 10% площади хвои дерева. 2 – Сильно ослабленные деревья – ажурная крона, повреждение и усыхание до 60-70% хвои, суховершинность, сухие ветви в средней и верхней частях кроны, значительные повреждения и поражение ствола, корневых лап, укороченный прирост или его полное отсутствие, хлорозы и некрозы более 10% площади хвои всех возрастов, снижение продолжительности хвои в 2-3 раза. 3- Усыхающие деревья – сильно поврежденная крона или отдельные живые ветви с повреждение более 70-80% листвы или хвои, отсутствие текущего прироста по высоте, по стволу и корням насечки и единичные свежие поселения столовых вредителей. Оставшаяся на деревьях хвоя хлоротична, отличается бледно-зеленым, желтоватым или оранжево-красным цветом. 4- Свежий сухостой – деревья с желтой и бурой хвоей или без нее, усохшие в текущем году, по стволу свежие поселения короедов. 5- Старый сухостой - деревья, усохшие в прошлые годы, хвоя и листва отсутствуют, кора, и мелкие веточки легко отваливаются, стволовые вредители вылетели.