- Сайт Касьяновой Ирины Геннадьевны

-1-
Министерство образования РФ
научного общество учащихся
« ЭКО »
Определение сост ояния
окружающей среды по
комплексу признаков у Pinus
sylvestris.
Работу выполнила:
Руководитель:
г.Райчихинск
ученица 9 « Б » класса
Гимназии № 8 , г.
Райчихинска
Никитина Елена
Валерьевна.
Касьянова
Ирина
Геннадьевна.
-2-
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение…………………………………………………………2 - 3
1. Основная часть
1.1 Материал исследования……………………………… 5
1.2 Методики исследования……………………………… 6 - 10
1.3 Сведения об исследуемых территориях…………….. 10
1.4 Результаты исследования……………………………..10 - 12
2. Выводы………………………………………………………... 13
3. Рекомендации ………………………………………………...
13
4. Приложения…………………………………………………...15 - 20
5. Литература……………………………………………………. 21
-3-
Введение
Город, в котором мы живём – сложный социально – экономический
организм, формируемый демографическими, экономико – географическими,
инженерно – строительными факторами, разнообразными взаимосвязями с
окружающей средой. Город – это, прежде всего человеческая популяция в
созданной ею самой искусственной среде.
Городская среда оказывает заметное негативное влияние на главное
качество человека – его здоровье в широком смысле слова. Загрязнение
атмосферы, воды, электромагнитные поля, шум, химизация быта, чрезмерное
число социальных и анонимных контактов, дефицит времени,
эмоциональные перегрузки – все это источник предболезненных состояний, а
затем и болезней. [1; С. 207-208]
Анкета «Загрязнение воздуха в нашем городе», проведённая мною в
феврале 2004 года, показала, что абсолютное большинство жителей нашего
города (100% респондентов ) считают загрязнение атмосферы главной
экологической проблемой в нашем городе, влияющей на здоровье людей.
Поэтому подавляющая масса жителей нашего города в выходные дни
отдыхает, проводя время на лоне природы – в более естественной
экологической обстановке, где, по мнению респондентов, воздух более
чистый. В весеннее – летний период горожане предпочитают отдыхать на
берегах техногенных озер, которые остались вокруг Райчихинска после
добычи бурого угля, а так же в сосняках, посаженных самими же горожанами
на рекультивируемых участках.
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) –самая распространённая древесная
порода в окрестностях города Райчихинска.
Известно, что Pinus sylvestris наиболее сильно реагирует на загрязнение
среды. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и
особенно газового состава атмосферы служат появление разного рода
хлорозов и некрозов, уменьшение размеров ряда органов (длины хвои,
побегов текущего года и прошлых лет, их толщены, размера шишек,
сокращения величины и числа заложенных почек). Последнее является
предпосылкой уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои
в длину в загрязнённой зоне наблюдается сближения расстояния между
хвоинками. Наблюдается изменение хвои, уменьшается продолжительность
её жизни.
Все эти признаки не специфичны, однако в совокупности дают
довольно объективную картину. [6; С 135]
-4-
Целью нашего исследования было: дать экологическую
оценку состояния воздушной среды в местах отдыха горожан
методом биоиндикации по комплексу признаков у сосны
обыкновенной (Pinus sylvestris) и составить рекомендации по
сохранению и улучшению природной среды исследуемых
территорий.
Для этого было необходимо решить следующие задачи:
У одновозрастных сосен на выбранных территориях
1.Изучить состояние хвои и установить индексы продолжительности жизни
хвои;
2. Изучить состояние побегов;
3. Изучить число, длину, толщину почек;
4. Построить карту-схему состояния воздушной среды в зонах отдыха
горожан
-5-
1. Основная часть
1.1 Материал исследования
1.2 Методики исследования
1.3 Сведения об исследуемых территориях
1.4 Результаты исследования
-6-
1.1 Материал исследования
Род сосна (Pinus) включает более ста видов и является самым большим
родом в семействе сосновых.
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) вид, занимающий среди сосен
наибольшую площадь. В Росси северная граница её ареала проходит в
непосредственной близости от границы обитания всей древесной
растительности, достигая в некоторых местах 700 северной широты. Южная
граница проходит в близи реки Амур, на востоке страны, затем идёт на запад,
захватывая Алтай по линии до Челябинска. От Челябинска граница ареала
сворачивает на Бузулукский бор – Волгу, вдоль Волги идёт к Саратову,
Хреновскому бору в Воронежской области и далее по линии до Славянска.
Во всей этой обширнейшей области Pinus sylvestris занимает самое
разнообразное место обитания. Она образует леса самого различного состава,
где вместе с ней растут разные виды деревьев, кустарников и трав.[5; С 1820]
Pinus sylvestris очень не прихотлива и растёт как на сухих песках, так и на
болотах, в условиях избыточного увлажнения. Это стройное дерево,
достигающие сорок и более метров высоты и до одного метра в диаметре.
[4; С 271]
Продолжительность жизни в среднем 150 – 200 лет, но может достигать
возраста 400 лет. Каждый год на дереве (кроме первых двух лет) образуется
новая мутовка ветвей, так что по количеству мутовок можно судить о
возрасте дерева.
Сосна - светолюбивая и быстрорастущая порода. Хвоя сизо – зелёная,
сверху выпуклая, снизу плоская, до 8 сантиметров длины и двух
миллиметров ширины, собрана в пучки, по две хвоинки в каждом. Хвоя
сохраняется 2 – 3 года. Цветёт Pinus sylvestris в мае – начале июня
одновременно с развитием молодых побегов. При этом образуется огромное
количество пыльцы. Пылинки снабжены двумя наполненными воздухом
мешками, благодаря чему могут переноситься на расстояние свыше 100км.
Созревание шишек у Pinus sylvestris наступает через 13 месяцев после
опыления, летом следующего года.
Шишки к зиме буреют, и семена к этому времени окончательно дозревают.
Шишки, оставшиеся на дереве, весной под влияние сухих ветров
раскрываются, и из них вылетают крылатые семена. В сырую погоду шишки
плотно закрыты. Семена, попавшие в благоприятные почвенные условия,
прорастают. Сосна начинает цвести и давать семена с 15 – 30 – летнего
возраста при свободном стоянии и в 40 – 60 лет в насаждении [4; С 371]
Pinus sylvestris, как объект исследования, удобна тем, что может служить
биоиндикатором круглогодично.
-7-
1.2 Методики исследования
1. Изучение мнения жителей города
АНКЕТА «ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА В НАШЕМ ГОРОДЕ»
Сведения об отвечающем на вопросы:
Пол_______ Школьник_______ класса Профессия_______
Возраст_________
ВОПРОСЫ:
1. Считаете ли Вы, что загрязнение атмосферы является экологической
проблемой в нашем
городе?
ДА
НЕТ
НЕ ЗНАЮ
2. Что, по Вашему мнению, больше всего загрязняет атмосферу?
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ
ТРАНСПОРТ
НЕ ЗНАЮ
3. Какие машины, по Вашему мнению, больше всего загрязняют
атмосферу?
БОЛЬШИЕ ГРУЗОВИКИ
ГРУЗОВИКИ
АВТОБУСЫ
АВТОМОБИЛИ
НЕ ЗНАЮ
4. Влияет ли загрязнение воздуха на здоровье жителей Райчихинска?
ДА
НЕТ
НЕ ЗНАЮ
5. Знаете ли Вы, какие вредные вещества попадают в воздух из
выхлопных газов?
ДА
НЕТ
6. Какие меры Вы бы предложили, чтобы уменьшить загрязнение
атмосферы?
________________________________________________________________
_________________.
7. Как Вы думаете, кто может решить проблему загрязнения атмосферы?
________________________________________________________________
_________________.
8. Если Вы узнаете о случаях загрязнения атмосферы, проинформируете
ли Вы СЭС, милицию, местные органы?
ДА
НЕТ
НЕ ЗНАЮ
9. Какая экологическая проблема, по Вашему мнению, наиболее
актуальна?
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ ( ПИТЬЕВАЯ ВОДА )
СВАЛКИ С ПРОМЫШЛЕННЫМИ И ДРУГИМИ ОТХОДАМИ
МУСОР НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА
-8-
ДРУГОЕ
2. Выбор места исследования
Для исследования мы выбрали районы, засаженные Pinus sylvestris в местах
массового отдыха горожан: сосновый бор в посёлке Восточном, район озёр
Восточка и Молочка. Контролем служили деревья, исследованные в зелёной
зоне, в 2,5 км. к северу от города Райчихинска.
Отметили на карте близлежащие предприятия, дороги. В намеченных
районах находили участок леса, где растут одновозрастные (8 лет) сосны
(возраст определяли по мутовкам, к количеству мутовок прибавляли 2, т.к в
первые 2 года жизни сосна мутовок не образует )5; С 19
Оценивали степень вытоптанности участка: 1 – вытаптывания нет; 2 –
вытоптаны тропы; 3 – не травы не кустарников нет; 4 – осталось немного
травы вокруг деревьев. При высокой вытоптанности территории (3 – 4)
экспресс – оценку не проводили. 2; С 118 - 119
3. Изучение хвои
На каждом участке изучали по десять деревьев. Для изучения классов
повреждения и усыхания хвоинок, длины, ширины на каждом дереве брали
по двадцать хвоинок.
А. Хвою осматривали при помощи лупы, выявляли некрозы, их процент и
характер, класс повреждение и усыхания хвои.
Класс повреждения хвои:
Класс
повреждения
хвои
Степень
повреждения
1
Хвоинки без
пятен
2
3
Хвоинки с
небольшим
числом пятен
Хвоинки
с
большим числом
чёрных и жёлтых,
некоторые из них
крупные во всю
ширину хвоинки
Класс усыхания хвои:
Класс
усыхания
хвои
Степень
усыхания
1
2
3
4
Нет
сухих Усох кончик Усохла треть Вся хвоинка
участков
2-5 мм
хвоинки
желтая
или
более
-9-
половины её
длины сухая
Б. Измеряли длину хвои на побеге прошлого года, а так же её ширину (в
середине хвоинки) при помощи измерительной лупы. Повторность была
двадцатикратная. Так как биометрические признаки довольно изменчивы.
Во всех случаях измерения выводили среднее. Для определения средней
величины признака пользовались формулой:
М=Σ ( v · p) / n,
где:
М – средняя величина;
v – варианта;
Р – частота встречаемости вариант;
Σ – знак суммирования;
n – общее число вариант вариационного ряда;
В. Устанавливали продолжительность жизни хвои путём просмотра побегов
с хвоей по мутовкам.(рис 1.«Части ветви сосны, служащие биоиндикатором»)
рис 1. Части ветви сосны, служащие
биоиндикатором
А1, А2, А3 – осевые побеги первого, второго, третьего года;
Б1 , Б2, Б3 – хвоя первого, второго, третьего года;
В – мутовка; Г – боковые побеги; Д – почки. [6; С 135 -138]
Г. Устанавливали индекс продолжительности жизни хвои сосны по формуле:
Q = 3В1 + 2В2 + 1В3 / В1+ В2 +В 3,
где В1,В2 ,В3 - число осмотренных деревьев с данной продолжительностью
жизни хвои. Повторность пятидесятикратная. [3; С 132]
- 10 -
Д. Сближение хвоинок. Отмеряли 10 см побега прошлого года и
подсчитывали число хвоинок.
Е. Вычисляли массу 1000 штук абсолютно сухих хвоинок. Для этого
отсчитывали два раза по 500 штук хвоинок, их высушивали в термостате до
абсолютно- сухого состояния и взвешивали.
Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, можно
оценить класс загрязнения воздуха по следующей таблице:
Максимальный Класс повреждения хвои на побегах 2-го года жизни
возраст хвои
1
2
3
4
3
2
1
I
I
II
-
I – II
II
III
IV
III
III – IV
IV
V - VI
Условные обозначения класса загрязнения воздуха:
I – идеально чистый,
II – чистый,
III – относительно чистый («норма»),
IV – загрязненный («тревога»),
V – грязный («опасно»),
VI – очень грязный («вредно»).
4. Изучение побегов
А. Измеряли длину прироста каждого года, начиная от последнего,
двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году.
Б. Устанавливали толщину осевого побега (на примере двухлетнего)
В. В местах мутовок подсчитывали ветвление. Выводили среднее.
Г. На побегах устанавливали наличие некрозов (точечное или другой формы
отмирание кроны)
- 11 -
5. Изучение почек
А. Подсчитывали число сформировавшихся почек на побегах. Вычисляли
среднее. Повторность двадцатикратная.
Б. Измеряли длину и толщину почек с помощью лупы.
1.3 Сведения об исследуемых территориях
А. Озеро Молочка находится в северо- западном районе в черте города
Райчихинска. (Приложение 1 « Исследуемые территории») Озеро
техногенного характера, образованное в 1958 году после добычи угля.
Сосновый бор у озера посажен в середине шестидесятых годов двадцатого
века. Большинство сосен одновозрастные.
Озеро и бор активно посещаются отдыхающими. В окрестностях озера, с
северной стороны, располагается строительно – монтажное управление, на
территории которого расположен асфальтовый завод, автозаправочная
станция. С южной стороны к озеру прилегают садовые участки.
Б. Озеро Восточка находится в северо – восточном районе города.
(Приложение 1 « Исследуемые территории»). Озеро техногенного характера,
образованное в начале пятидесятых годов прошлого века после добычи угля.
С юго- восточной стороны к озеру примыкает сосновый бор, посаженный
начале шестидесятых годов, с северной – дорога. Озеро – излюбленное место
отдыха горожан
В. Сосновый бор находится в 500 м к юго – востоку от п.Восточный.
Появился после рекультивации земель в 1970-1972гг. К северу от бора
проходит просёлочная дорога. (Приложение 1 « Исследуемые территории»).
Г. Контролем служили деревья, исследованные в зелёной зоне, в 2,5 км. к
северу от города Райчихинска. (Приложение 1 « Исследуемые территории»).
1.4 Результаты исследования
А. Исследование хвои
Исследуя длину хвои, отмечаем, что наилучшие результаты мы наблюдали на
контрольном участке: наибольшая величина - 108 мм; наиболее часто
встречаемая величина – 78 мм. Результаты близкие к контрольному
получились на четвёртом участке – бор Восточный. Здесь наибольшая
- 12 -
величина хвоинки – 105 мм, а средняя – 68,9 мм. Наихудшие по этому
признаку на территории вокруг озеро Восточное. Здесь хвоинки достигают
лишь 90 мм, а средняя длина хвоинки всего 46,6 мм. ( приложение 2
« Результаты исследования хвои » )
Исследуя ширину хвои результаты близкие к контрольному также
получились на участке бор Восточный ( также как на контроле наименьшее
ширина хвоинки 0,8 мм, наибольшая 2,2 мм ). Средняя ширина хвоинки 1,35
мм ( контроль 1,43 мм ). Наихудшие результаты в районе озера Молочка:
средняя величина хвоинки 1,12 мм, наиболее часто встречаемая величина 0,7
мм ( контроль 1,3 мм ).
Число хвоинок на 10 см получилось следующее: контроль - 92,6 шт, бор
Восточный – 95,7 шт, район озера Молочки – 112,8 шт, район озеро
Восточное – 113,3 шт.
Хвоя не имеет повреждения и усыхания на контрольном участке и в бору
п. Восточный. На других участках хвоинки с небольшим числом пятен, т.е.
класс повреждения 2, а хвоя усохла на треть – класс усыхания три.
Наибольший индекс продолжительность жизни у хвои на контрольном
участке и в бору п. Восточный – 2,8. Наименьший в районе озера Молочка –
1,9.
Наибольший вес 1000 хвоинок на контрольном участке – 665 мг; в бору – 646
мг; в районе озера Восточка этот показатель наименьший – 601 мг.
( приложение 2 « Результаты исследования хвои » )
Б. Исследование побегов
Исследуя побеги, отмечаем, что длина прироста различается по годам.
Наибольший прирост показывают побеги первого года. Величина прироста
колеблется от 20,7 мм ( побеги третьего года район оз. Молочка ) до 33,8 мм
( побеги первого года бор п. Восточный).
Толщина осевого побега ( на примере двух летнего ) на контрольном участке
сильно превышает показатели на остальных участках. Бор – 4,8 мм; р - он
оз.Молочка - 3,4; р – он оз. Восточка – 2,9.
Самое большое количество мутовок на территории бора п. Восточного – 5,5,
а самое малое количество мутовок в районе оз. Восточка – 4. На контрольном
участке – 5,4 и в районе оз. Молочка – 4,1.
Исследуя ветвление в местах мутовок, отмечаем, что в первые года жизни
сосен происходит наибольшее ветвление, чем в последующие года.
На контрольном участке и территории бора п. Восточного, на побегах
отсутствуют некрозы, а в районах оз. Молочка и оз. Восточка наблюдаются
точечные некрозы.
( приложение 3 « Результаты изучения побегов на пробных площадках »)
В. Исследование почек
- 13 -
На каждой территории исследовали по пять деревьев. Всего наибольшее
число почек оказалось на контрольном участке – 189 шт; в районе оз.
Молочка – 168 шт; в районе оз. Восточка – 148 шт; на территории бора п.
Восточный – 176 шт. Наибольшее количество почек в побеге на контрольном
участке – 37,8, а наименьшее в районе оз. Восточка – 29,6; на территории
бора п. Восточного – 35,2; в районе оз. Молочка – 33,6.
Исследуя длину почек, отмечаем, что наилучший результат мы наблюдали на
контрольном участке – 10,1, также хороший результат получили в районе оз.
Восточный – 9,7, а в районе оз. Молочка – 6,9; на территории бора п.
Восточный - 6,6.
Исследуя толщину почек, наибольшую величину получили на контрольном
участке – 4,9; район оз. Молочка – 2,5; бор п. Восточный – 4,1; район оз.
Восточка.
( приложение 4 « Результаты изучения почек на пробных площадках »)
- 14 -
2. Выводы
Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:
1) Состояние атмосферного воздуха в исследованных участках (оз.
Восточка и оз. Молочка) относительно чистое ("норма"), а на
контрольном участке и на территории бора п. Восточного – воздух
чистый.
2) Более высокую степень загрязнённости воздуха в районе оз. Молочка и
оз. Восточка, можно объяснить влиянием автотранспорта – и
прилегающими, к оз. Молочка предприятиями, которые и загрязняют
атмосферу воздуха.
3) Данные территории можно использовать как места отдыха горожан.
3. Рекомендации
1. Распространить среди жителей города информацию о состоянии
окружающей среды в местах отдыха горожан.
2. Не прокладывать в местах отдыха большое количество троп,
чтобы снизить площадь вытоптанности.
3. Проводить санитарские чистки территории.
- 15 -
4. Приложения
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Участки исследования чистоты воздуха
Результаты исследования хвои
Результаты исследования побегов
Результаты исследования почек
Карта-схема состояния воздушной среды в
зонах отдыха горожан
16
Карта 1 «Участки исследования»
17
Наибольшая величи
Наибольшая величи
Среднее значение
50
0,8
2,2 1,3
1,43 84
111
92,6
1
1
2,8
665
Район
оз.Молочка
2
5
50
48
89
64 54,1
50
0,6
2,0 0,7
1,12 74
143
112,8
2
3
1,9
611
Район
оз. Восточка
2
5
50
41
90
57 46,6
50
0,3
2,0 1,0
1,26 72
142
113,3
2
3
2,7
601
1
5
50
48
105
75 68,9
50
0,8
2,2 1,2
1,39 86
109
97,5
1
1
2,8
наименьшая велич.
наименьшая велич.
78 71,4
Среднее значение
Всего
108
Часто встречаемая
Часто встречаемая
51
хвоинок
Наибольшая величи
50
Среднее значение
наименьшая велич.
5
хвоинок
1
Участок
Всего
Число хвоинок
на
10 см
Число исследуемых деревьев
Ширина хвои (мм)
Степень
вытоптанности
Признак
Длина хвои (мм)
Класс
поврежд
ения
(среднее
)
Класс
усыхания
(среднее)
Индекс
продол
жительн
ости
жизни
хвои
(Q)
Вес
1000
хвои
нок
(мг)
Контроль
Бор
п. Восточный
Приложение 2
«Исследования хвои на пробных площадках»
646
18
Контроль
Район оз.
Молочка
Район оз.
Восточка
Бор п.
Восточный
5
5
5
5
Средн.
величина
Наиб.ве
личина
Наим.
величина
год
Число
исследуемых
побегов
участок
Длина прироста
1
2
3
4
33,5
32
22,1
24,2
33,7
34,1
37,2
26,5
33,6
33,1
29,7
25,4
1
2
3
4
26,2
23,3
19,2
-
33,2
24,1
22,2
-
29,4
23,7
20,7
1
2
3
4
27,3
24,9
20,6
-
29,7
31,1
32,1
26,3
28,5
28
26,5
26,3
1
2
3
4
33
31,7
21,6
-
34,5
34,2
35,5
-
33,8
32,9
28,6
-
5,2
3,4
2,9
4,8
5,4
4,1
4
5,5
Ветвление в
местах мутовок
(среднее)
признак
Кол-во
мутовок
(средние)
«Результаты изучения побегов на пробных площадках»
Толщина
осевого побега
(2-х летнего)
(мм)
(Средние)
Приложение 3
Наличие
некрозов
1- 4,5
2- 3
3- 3,5
4- 3
Нет
1- 4
2- 3
3- 2,5
4- 2
Точечные
1- 4,5
2- 3
3- 2,5
4- 2
Точечные
1- 4,5
2- 4
3- 3
4- 3
Нет
19
признак
участок
« Результаты изучение почек на пробных площадках»
Число
исследуемых
деревьев
Приложение 4
Всего
(шт.)
5
189
42
24
37,8
15
5,2
10,1
6,9
3
4,9
5
168
37
25
33,6
11
3,9
6,9
4,7
2
2,5
5
148
35
26
29,6
14
4
9,7
5,1
2
2,7
5
176
40
28
35,2
12
5
6,6
7
2,8
4,1
Число почек
Наиб.
Кол-во в
побеге
Наим.
Длина почек (мм)
Толщина почек (мм)
Средняя Наибольшая Наименьшая Средняя Наибольшая
величина
величина
величина
Наименьшая средняя
величина
Контроль
Район оз.
Молочка
Район оз.
Восточка
Бор п.
Восточный
20
Приложение 5
Карта-схема состояния воздушной среды в местах отдыха горожан
21
Литература
Литература:
4. Акимова Т.А ; Хаспин В.В
« Экология » М « Юнити » 2002 год.
5. Алексеев С.В ; Груздева Н.В
« Практикум по экологии » М; АОМДС; 1996 год.
6. Амихмина Т.Я
« Школьный экологический мониторинг » М; « РОН » 2001 год.
7. Жизнь растений. Мхи плауны, Хвощи, Папоротники,
Голосеменные растения.
Под редакцией т. 4; М; « Просвещение » 1978 год;
С. 350 – 382.
8. Ливинец В.П « Практикум по лесоводству » М; « Просвещение »
1978 год.
6. А. И. Фёдорова ; А.Н. Никольская «Практикум по экологии и
охране окружающей среды » М; « Владос » 2003 год
22