здоровье сосны

Муниципальное бюджетное учреждение
дополнительного образования
«Центр детского творчества»
Здоровье окружающей среды – здоровье сосны
Учебно-исследовательский проект
Автор: Новикова Екатерина,
учащаяся 9 класса МБОУ «ООШ
№35», т/о «Светлячок» МБУ ДО
ЦДТ
Руководитель:
Ивановна,
дополнительного
МБУ ДО ЦДТ
Ромина
Зоя
педагог
образования
Киселёвск, 2015
1
Содержание
Введение…………………………………………………………………………....................................3
2. Методика исследования……………………………………………………………………………...5
3.Результаты исследования ……………………………………………………………………………6
3.1.Биологическая характеристика сосны обыкновенной…………..……..…………………………6
3.2. Определение степени вытоптанности на исследуемых площадках…………………………….6
3.3. Продолжительности жизни сосны обыкновенной………………………………………………..7
3.4. Результаты биоиндикации хвои сосны обыкновенной………………………………………….8
3.5. Сравнительный анализ исследования……………………………………………………………...9
3.6. Учет автомобильной нагрузки…………………………………………………………………….10
3.7. Определение загрязнения воздуха по продолжительности жизни хвои……………………….10
Выводы…………………………………………………………………………………………….........11
5. Заключение……………………………………………………………………………………….......12
6. Список литературных источников……………………………………………………………….....13
7. Приложения…………………………………………………………………………………..............14
2
Введение
Жители городской среды Кузбасса испытывают на себе значительные загрязнения,
исходящие от промышленных предприятий, длительных отопительных сезонов, автодорог.
На таких территориях происходят коренные изменения окружающей среды, особенно
трансформации подвержена городская растительность, поэтому проблема загрязнения
городов особенно актуальна в современных условиях. Растительность выступает в роли
живого фильтра, т.к. в листьях хлорофилловые зерна поглощают углекислый газ и
выделяют кислород. Вредные вещества, накапливаясь в листовой пластине, ежегодно
сбрасывают листву вместе с токсикантами, а хвойные сохраняют в течении 3-5 лет.
Загрязнения влияют на их рост и развитие (Приложения 1, 2).
Район Афонино города Киселёвска является одним из промышленных районов
города, антропогенная нагрузка на район колоссальна, загрязнение воздуха огромно, поэтому
исследование проблемы загрязнения атмосферы по состоянию хвои сосны имеет особую
актуальность и заслуживает первоочередного внимания.
Новизна исследования заключается в составление карты загрязнения территории
района Афонино по состоянию хвои сосны обыкновенной.
Практическая значимость состоит в использовании результатов исследования на
занятиях естественно-научного цикла: экологии, природоведении, биологии, химии и
классных часах, а также при проведении экологических акций.
Объект наблюдения: сосна обыкновенная.
Предмет исследования: хвоя сосны.
Цель: определение загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной и
влияние загрязнений на экологическое состояние района Афонино.
В результате исследования решались следующие задачи:
- изучить литературные источники о загрязнении атмосферы различными видами
выбросов;
- определить источники загрязнения воздуха района Афонино;
- определить влияние загрязнения атмосферы на хвою сосны обыкновенной;
- оценить степень загрязнения атмосферы в районе Афонино;
- составить карту загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной исследуемого
района.
Определяя загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной, выдвинули
гипотезу: если степень загрязнения воздуха в исследуемом районе высока, то она
подтвердится результатами исследования состояния хвои сосны обыкновенной.
Продолжительность выполнения исследовательской работы: август 2015 года.
Для полного изучения загрязнения атмосферы в районе Афонино города Киселевска
представляем характеристику географических параметров исследуемых площадок и режим
хозяйственного влияния на территории.
Характеристика географических параметров площадок
№
п/п
Площадки
Параметры
Экспериментальная
№2
Контрольная
№1
1.
Площадь ключевых площадок
20*20
20*20
2.
Географическое положение
Ю-З р-на Афонино
С-З
Афонино
р-на
3
3.
Макрорельеф
низина
возвышенность
4.
Тип питания почв
смешанный
смешанный
5.
Тип почвы
суглинистый
дерновоподзолистый
6.
Расстояние от населённого пункта
5м
500 м
7.
Вид источника загрязнения
ЗСМ (завод строительных
-
материалов)
8.
Расстояние
дороги
от
технологической 10 м
1000 м
Вывод. При определении географических характеристик исследования почвенно - опытных
площадок, контрольные
почвы
качественно положительно отличаются от
экспериментальных земель. Наблюдается влияние источников загрязнения на
экспериментальную площадку.
Обзор научной литературы по теме исследования
В проектной работе использовано учебно-методическое пособие «Школьный
экологический мониторинг» под редакцией Ашихминой Т. Я., где изложены принципы
организации системных ученических исследований по изучению природных сред и объектов,
предложена программа исследовательской деятельности, приведены апробированные
методики по изучению загрязнения воздушной среды. Используемая литература даёт
интересную информацию по острейшим экологическим проблемам и предлагает пути их
решения.
Методическое пособие «Методика проведения школьных исследований по экологии
растений» под редакцией Н.П. Масленниковой предлагает методики проведения
экспериментов и наблюдений над древесными и травянистыми растениями, природными и
искусственными экосистемами. Ход исследования проводится поэтапно, приводятся формы
сводных таблиц.
Работая с издательской литературой Голубева И.Р. «Окружающая среда и её охрана»,
Кузьмина М. М. «Транспорт и городская среда» были выделены разделы по влиянию
автотранспорта на природные экосистемы и формированию качества городской жизни.
Данная литература знакомит с влиянием каждого человека на экологическую политику своей
местности. В ней определены главные проблемы взаимоотношения человека с окружающей
средой и предложены наиболее эффективные способы по решению проблем автотранспорта
и среды обитания человека.
Элективный курс для старшеклассников Балановой И.Н. «Химия и окружающая
среда» позволил познакомиться с влиянием различных химических выбросов в окружающую
среду и зависимости
влияния загрязнения атмосферы на рост и развитие хвои сосны
обыкновенной.
Изучая литературные данные Хотунцева Ю.А. «Экология и экологическая
безопасность» познакомились с
основами рационального управления природными
ресурсами и их использованием, но выполнение этого требует обширных и глубоких знаний
закономерностей и механизмов функционирования экологических систем. Для сохранения
цивилизации новое поколение должно выйти на новый уровень экологического мышления и
построить природосберегающее общество.
4
2. Методика исследования
Материал исследования: хвоя сосны обыкновенной на опытных площадках города
Киселёвска района Афонино.
В проектной работе «Здоровье окружающей среды – здоровье сосны» использованы
специальные методики:
- методика исследования почв с изучением характеристик географических параметров,
определением типа почв на каждой из площадок и выявление источников загрязнения.
- методика «Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнѐнности
атмосферы»;
- методика определения класса повреждений и усыханий хвои сосны обыкновенной на
исследуемых площадках (в загрязнённых районах хвоинки закручиваются на концах или
спирально по всей длине, покрываются пятнами, сохнут раньше времени и опадают)
(Приложение 3);
- методика определения продолжительности жизни хвои сосны (полный возраст хвои
определяется числом участков ствола с полностью сохраненной хвоей плюс доля
сохраненной хвои на следующем за ним участке);
- методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в отборе 100 пар хвоинок.
Всю хвою разделили на 3 части: неповреждённая хвоя (1 класс), хвоя с пятнами (2, 3 классы),
хвоя с признаками усыхания (4 класс).
- обработка результатов и выводы (проведение экспресс-оценки загрязнения воздуха и
составление карты загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной
исследуемого района).
Наблюдая, изучая и исследуя хвою сосны обыкновенной на опытных площадках,
определили методы исследования:
- теоретические (изучение литературных источников, сравнение, классификация);
- эмпирические (наблюдение, математический расчёт).
Оборудование: блокнот, карандаш, линейка, хвоя сосны, лупа, фотоаппарат.
Место проведения: для изучения загрязнения воздуха на территории района Афонино
города Киселёвска, выделили две опытных площадки с различной степенью состояния
хвои сосны.
Описание исследуемых площадок.
Для оценки степени загрязнения среды заложили 2 опытные площадки:
- Площадка № 1 (контрольная) – сосновый бор района Афонино, который считается
экологически чистым. Находится вдали от горнодобывающих предприятий и автотрасс
является санитарной зоной района Афонино города Киселевска;
- Площадка № 2 (экспериментальная) - расположена в районе Афонино, участок заведомо
нарушенного фитоценоза и находится вблизи территории ЗСМ (завод строительных
материалов), на которую воздействуют выхлопные газы автомобилей завода, котельной и
загрязнения от производства кирпича. Вблизи расположены:
- жилой комплекс;
- технологическая дорога;
- завод строительных материалов.
Обе площадки находятся в одинаковых климатических условиях на расстоянии 1 км
друг от друга. На весь район Афонино воздействуют загрязняющие вещества частично
законсервированных шахт ОАО «Поляны», «Луговое».
Составлена карта-схема местности, с выделением исследуемых площадок.
Ход исследования хвои сосны обыкновенной основываются на изучении
морфологических и анатомических изменений, происходящих в органах растений под
влиянием загрязнения атмосферы:
1.выбрать район Афонино города Киселёвска, для проведения обследования растений сосны
5
(Pinus sylvestris) и составить карту;
2.отметить на карте близлежащие предприятия, дороги с интенсивным транспортным
движением (антропогенная нагрузка) и выделить исследуемые площадки;
3.оценить степень вытоптанности исследуемых площадок (площадка №1 - сосновый бор
района Афонино, площадка №2 территория рядом с ЗСМ (завод строительных
материалов);
4.провести биоиндикацию состояния окружающей среды района Афонино через
исследование хвои сосны обыкновенной;
5.произвести экспресс-оценку загрязнения воздуха района Афонино города Киселевска;
6.составить карту загрязнения воздуха района Афонино города Киселевска по состоянию
хвои сосны обыкновенной.
3. Результаты исследования хвои сосны обыкновенной
Для реализации проекта составлена карта района Афонино города Киселёвска где
отмечены близлежащие предприятия и технологическая дорога. Выделены исследуемые
площадки для определения степени загрязнения воздуха через изучение хвои сосны
обыкновенной (Приложение 3)
3.1. Биологическая характеристика вида сосны обыкновенной (Pinus sylvestris)
Биоиндикация - это использование растений для оценки качества наземно –
воздушной среды. Биоиндикаторы – это биологические объекты, используемые для оценки
состояния среды. В данных исследованиях используем фитоиндикатор – сосну
обыкновенную (Pinus sylvestris), как наиболее распространённую и изученную культуру,
«эталон биодиагностики». Загрязняющие вещества накапливаются в её хвое, коре и
древесине и являются важнейшими индикаторами антропогенного влияния.
Сосна обыкновенная, одна из высших растений, имеющая повышенную
чувствительность к диоксид серы (SO2) и углеводородам. По состоянию хвои сосны можем
определить наличие загрязняющих веществ.
В загрязнённых районах хвоинки
закручиваются на концах или спирально по всей длине, покрываются пятнами, сохнут
раньше времени и опадают. Загрязнение атмосферы прямо пропорционально состоянию
хвои сосны обыкновенной. У хорошо развитого взрослого дерева сосны общая длина хвои
превышает 200 км, этим определяется высокая фильтрующая способность дерева.
Изучая и исследуя хвою сосны,
определили биологические характеристики,
указывающие на присутствие
загрязняющих веществ в атмосфере района (степень
вытоптанности, классы повреждения и усыхания хвои, индекс продолжительности жизни
хвои сосны и другое).
3. 2. Определение степени вытаптанности исследуемых площадок
Для определения степени вытаптанности исследуемых площадок провели визуальную
проверку территории.
Таблица 1
Степень
Контрольная Опытная
вытаптанности
площадка №1 площадка №2
1 - вытаптывания нет
+
2 - вытоптаны тропы
+
3
травы
и кустарников нет
4 - осталось немного травы вокруг деревьев
6
Примечание: (-) - степень вытаптанности не обнаружена, (+) степень вытаптанности
обнаружена.
Вывод. Анализируя данные таблицы, определили, что контрольная площадка№1
(сосновый бор) отличается благоприятными условиями и вытаптывания растительности на
территории не наблюдается. Территория опытной площадки№2 подвержена изменениям и
соответствует 2 степени вытаптанности.
3.3. Продолжительность жизни хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris)
Для определения продолжительности жизни хвои обследуем верхушечную часть
ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху, — это год жизни. Полный возраст
хвои определяется числом участков ствола с полностью сохраненной хвоей плюс доля
сохраненной хвои на следующем за ним участке (Приложение 3).
Таблица 2
Возраст хвои
сосны
обыкновенной
Площадка №1
Площадка №2
Количество % от общего Количество % от общего
деревьев
количества
деревьев
количества
деревьев
деревьев
24
100
20
100
4 года (В1)
3,5 года (В2)
2 года (В3)
9
8
7
50
29
21
5
9
6
25
45
30
Вывод. Анализируя данные таблицы, определили продолжительность жизни хвои
сосны (полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохраненной
хвоей плюс доля сохраненной хвои на следующем за ним участке).
Продолжительность
жизни хвои сосны обыкновенной на площадке №1 (контрольная) выгодно отличается от
площадки №2. Данные результаты объясняются воздействием загрязняющих веществ на
площадку №2.
Продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4 и более лет) зависит от воздействия
техногенного загрязнения воздуха, поэтому осмотрено более 20 деревьев на каждой
площадке и определен её возраст.
Индекс продолжительности жизни хвои сосны обыкновенной:
Q= 3В1 + 2В2 + В3/ В1 + В2 + В3,
где В1; В2; В3 – количество деревьев с данной продолжительностью жизни хвои сосны.
Q1 = 3*9+2*8+7/9+8+7,
Q1 = 2,83 (лет) - средняя продолжительность жизни хвои сосны на площадке №1.
Q2= 3*5+2*9+6/5+9+6,
Q2 = 1, 95 (лет) - средняя продолжительность жизни хвои сосны на площадке №2;
Вывод. Методом математического расчета определен индекс продолжительности
жизни хвои сосны,
осмотрено более 20 деревьев на каждой площадке. Средняя
продолжительность жизни хвои сосны на площадке №1 (контрольная) отличается от
площадки №2 (экспериментальная) более 50% (Приложение 4).
7
3.4. Результаты биоиндикации по сосне обыкновенной (Pinus sylvestris)
Оценка состояния хвои проведена по ветвям в средней части кроны (подобраны
одновозрастные ветви - двулетний участок) т.е. прирост предыдущего года, на котором
располагается двулетняя хвоя. У двулетней хвои определили классы повреждения, усыхания
и опада.
Таблица 3
Классы повреждения и усыхания хвои сосны на побегах второго года жизни
Классы
повреждения
Контрольн
ая
площадка
№1
Опытная
площадка
№2
Кол
-во
%
Колво
%
1 класс – хвоинка
без пятен
2 класс – на хвоинке
несколько пятен
100
100
25
25
-
-
45
45
3 класс – пятен
много, некоторые из
них могут занимать
всю ширину хвои
-
-
30
30
Классы усыхания
Контрольная
площадка №1
Опытная
площадка
№2
Кол-во
%
Кол
-во
%
1
класс
–
усыхания нет
2 класс – кончик
хвоинки пожелтел
и засох на 2 – 5
мм
3 класс – засохла
треть хвоинки
100
100
20
20
-
-
60
60
-
-
20
20
4 класс более
половины или вся
хвоя сухая
-
-
-
-
Вывод. Хвоя сосны обыкновенной очень чутко реагирует на присутствие в воздухе
загрязнений. Даже при незначительном его содержании в воздухе на кончиках хвоинок
появляются темные пятна – это некрозы (т.е. отмершие участки тканей). На продуваемых
местах некрозы больших размеров, чем в густом насаждении.
В незагрязнённых экосистемах (сосновый бор - площадка №1) хвоя сосны здорова, не
имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелёные пятна. В
загрязнѐнной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни
хвои (площадка №2). При изучении на площадке №2 обнаружены пятна, которые занимают
как небольшую часть хвои, так и всю ширину хвои. Повреждения и усыхания на пл.№2
соответствует 2-3 классам (Приложение 5).
Сосна обыкновенная обладает индикационными способностями, и её изучение
помогает определить загрязнение воздуха в окружающей среде. Класс опада указывает на
высокую или низкую антропогенную нагрузку. При определении класса опада хвои сосны на
исследуемых площадках использовали специальную методику.
8
Таблица 4
Классы опада хвои сосны обыкновенной
Класс опада
Общее
(штук)
кол-во
Контрольная площадка №1
хвои
1 класс – вся хвоя
держится на побеге
2 класс – осыпалось менее
половины хвои, о чем
можно судить по рубцам,
оставшимся на месте ее
прикрепления
3 класс – осыпалась
половина хвои
4
класс
–
остались
единичные хвоинки
5 класс – осыпалась вся
хвоя
100
Экспериментальная
площадка №2
100
%
Кол-во
%
Кол-во
80
80
15
15
20
20
35
35
_
-
50
50
_
-
-
_
_
-
-
_
Вывод. Анализируя данные таблицы,
определили класс опада хвои сосны
обыкновенной на исследуемых площадках. Площадка №2 (экспериментальная) загрязнена
очень сильно и имеет 2-3 классы опада. Контрольная площадка №1, находится в лучших
условиях и на неё влияет меньший антропогенный фактор. Хвоя зелёная и вся удерживается
на побеге.
3.5. Сравнительный анализ исследования
Таблица 5
Площадки
(20 м*20 м)
Контрольная
№1
Эксперимент
альная №2
Хвоя Класс
сосны усыхания
(шт.)
100
1
Класс
поврежде
ния
1
Длина
побегов
(см)
15-25
Высота
деревьев
(см)
900-1200
Диаметр
дерева
(см)
55-75
Окраска
хвои
яркозелёная
100
2-3
2-3
7-9
300-500
30-45
зелёная с
тёмными
пятнами
Вывод. Исследуя контрольную и экспериментальную площадки, изучили и сравнили их
признаки:
- длина побега на площадке № 2 (экспериментальной) в 2-3 раза уступает длине побега на
площадке № 1 (контрольной);
- высота дерева в 3-4 раза на площадке № 2 меньше, чем на площадке № 1;
- окраска хвои подтверждает угнетение роста и помогает точнее определить класс
повреждения.
Экологические показатели указывают на угнетении роста растений (сосны
обыкновенной) и увеличенной антропогенной нагрузки на окружающую среду площадки №
2 района Афонино.
9
3.6. Учёт автомобильной нагрузки
Определяя загрязненность воздуха на территории района Афонино, выявили
источники загрязнения: автотранспорт, промышленные предприятия, использование
каменного угля в частном секторе. Одним из самых мощных загрязнителей являются
выхлопные газы автомобилей, поэтому проведены исследования учета автомобильной
нагрузки на технологической дороге и в сосновом бору.
Вывод. После проведения исследования транспортной нагрузки технологической
дороги выяснили, что интенсивность движения в 1,6 раза превышает санитарно –
гигиенические нормы. Поток транспорта в жилой зоне допускает не более 200 авт./ч, что
приводит к загрязнению окружающей среды, в частности площадки №2 (территория ЗСМ).
Показатели интенсивности движения на исследуемых территориях:
- технологическая дорога (ЗСМ) - 324 машин за 1 час;
- сосновый бор – 12 машин за 1 час (Приложение 6).
3.7. Определение загрязнения воздуха по продолжительности жизни хвои
Городские растения испытывают на себе влияние большого количества вредных
веществ, аккумулируя их в листьях. Их реакция на неблагоприятные условия внешней среды
проявляются в физиологических нарушениях. Эти нарушения определены в хвое сосны
обыкновенной.
Определив максимальный возраст и класс повреждения хвои сосны производим
экспресс-оценку загрязнения воздуха района Афонино города Киселёвска в соответствии с
таблицей 6.
Таблица 6
Классы загрязнения воздуха
Максимальный
возраст
хвои,
(лет)
4 (В1)
3 (В2)
2 (В3)
2(В3)
1
1
Класс повреждения хвои на побегах второго года жизни
1
2
3
4
1
1–2
3
3–4
1
1
2
*
*
2
3
4
4
*
3–4
4
4–5
5–6
6
3–4
4
4–5
5–6
6
Примечание: « * » - невозможные сочетания, «1» - идеально чистый воздух, «2» - чистый
воздух, «3» - относительно чистый воздух (норма), «4» - загрязненный воздух (тревога),
«5» - грязный воздух (опасно), «6» - очень грязный воздух (вредно).
Вывод. Анализируя исследования повреждения хвои сосны обыкновенной и проведя
экспресс- оценку загрязнения района Афонино города Киселёвска в соответствии с таблицей
№5 определили, что площадка №1 (с различным возрастом хвои) имеет класс загрязнения –
«1» - идеально чистый воздух. Это полностью соответствует действительности, т.к. является
санитарной зоной района и города.
Площадка №2 (с различным возрастом хвои) имеет класс загрязнения от «3»
относительно чистый до «5» грязный воздух (опасно). Это подтверждается антропогенной
нагрузкой на данную территорию (завод строительных материалов, технологическая дорога).
В связи с исследованиями составили карту загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны
обыкновенной исследуемого района (Приложение 7).
10
4. Выводы
Проблема загрязнения атмосферы непосредственно сказывается и на растительности.
Показатель жизненности растений отражает их реакцию на среду обитания. Не случайно, для
экспресс - оценки загрязнения среды были отобраны хвойные виды растений (сосна
обыкновенная), которая является индикатором чистоты воздуха.
Высокий
уровень
антропогенной нагрузки на природу города Киселёвска приводит к нарушению качества
окружающей среды, сокращению численности видов растений, животных, ухудшению
здоровья населения, поэтому актуальность экспресс-оценки загрязнения атмосферы
заключается в острой экологической ситуации состояния растительного сообщества района
Афонино города Киселёвска.
В данном проекте рассмотрены экологические взаимодействия и нарушения
равновесия в природной среде.
1.В ходе проведения исследования были выбраны опытные площадки в районе Афонино
города Киселевска:
- площадка №1 - расположена на территории соснового бора;
- площадка 2 - расположена вблизи территории ЗСМ (завод строительных материалов)
Опытные площадки представлены с разной степенью антропогенной нагрузки, где
проведены исследования хвои сосны обыкновенной, поэтому можно сделать вывод, что в
разных частях экосистемы – разное загрязнение, и антропогенное воздействие на них
усиливается.
2.Осуществлен учет автотранспорта на исследуемых площадках, где выявили показатели
интенсивности движения транспорта и его степень влияния на хвою сосны.
Показатели интенсивности движения на исследуемых территориях:
- технологическая дорога (ЗСМ) - 324 машин за 1 час;
- сосновый бор – 18 машин за 1 час.
3.Прведен анализ класса повреждения, усыхания и опада хвои сосны на побегах второго
года жизни. По итогам исследования предполагаем усиление антропогенной нагрузки на
природную среду площадки №2 района Афонино города Киселевска. Сосна является
фитоиндикатором чистого воздуха, где загрязнения воздуха отражаются на хвое сосны.
Наиболее сильным загрязнителем является диоксид серы, образующийся при сгорании
серосодержащего топлива в отопительных печах населения, а также транспорта на
дизельном топливе. Площадка №2 находится рядом с технологической дорогой, где
увеличены выбросы продуктов сгорания автотранспорта.
4.Результаты доказывают влияние выбросов на морфологические изменения в хвое сосны.
В ходе математического расчета были получены достоверные результаты, которые помогли
составить карту
загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной
исследуемого района Афонино города Киселёвска (Приложение ???).
Цель исследовательской работы достигнута и поставленные задачи решены.
Выдвинутая гипотеза нашла свое подтверждение.
По итогам работы можно сказать, что, несмотря на усиливающуюся антропогенную
нагрузку, сохраняется устойчивость данной экосистемы.
11
Заключение
Изучение экосистем растительных сообществ и угнетение их под влиянием человека,
способствует выявлению наиболее загрязненных территорий. Хвоя сосны обыкновенной
является индикатором нарушения целостности природной среды. Учитывая географическое
положение исследуемых площадок (район Афонино находится в низине) и интенсивность
воздействия ЗСМ (завод строительных материалов) высокое, прилежащая территория
является эпицентром загрязнения воздушной среды района, подтверждение тому служат
исследования хвои сосны обыкновенной на выбранных площадках.
Сосна является основным чистильщиком окружающего воздуха, дает людям тепло,
жилище, строительные материалы. Помогает сохранять здоровье.
Изучая и исследуя, определили: цель проекта достигнута и поставленные задачи
решены. Выдвинутая гипотеза нашла свое подтверждение.
На основании проведенных исследований и с целью защиты растительности
городской среды от загрязняющих веществ предлагаем:
- ежегодно проводить мониторинг состояния соснового бора и растительности
городской
среды;
- предприятиям использовать очистные сооружения в отопительный сезон;
- улучшить качество дорожного полотна в черте города;
- использовать (по возможности) автомобилям сжиженный газ или спирт.
Сосна обладает высокой фильтрующей способностью. Хвоя сосны содержит много витамина
С и применяется при лечении в санаториях.
Сосновым лесам – зеленую улицу!
12
6. Список литературных источников
1.Алексеев, С.В. Практикум по экологии [Текст] / С.В. Алексеев, Н.В. Грузднева. - М: АО
МДС, 1996.
2.Амбарцумян, В.В. Экологическая безопасность автомобильного транспорта [Текст] /
В.В. Амбарцумян, В.Б. Носов, В.И. Тагасов. - М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат»,
1999.
3.Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг [Текст]: учебно-метод. пособие /
Т.Я. Ашихмина. - М.: АГАР, 2000.
4.Ашмарин, И.П. Статистические методы в микробиологических исследованиях [Текст] /
И.П. Ашмарин, А.А. Воробьёв. - Л.,1962.
5.Бибик, Е. В.Природа и экологические проблемы Кузбасса [Текст] / Е. В. Бибик.Кемерово: Кемеровское книжное издательство, 1993.
6.Биоиндикация загрязнений наземных экосистем [Текст] / под ред. Р. Шуберт. - М.: Мир,
1988.
7.Дорохина, Л.Н. Руководство к лабораторным занятиям по ботанике с основами экологии
[Текст]: учебное пособие для студ. пед. ин-тов по спец. «Педагогика и методика
начального обучения» / Л.Н. Дорохина. - М.: Просвещение, 1986. – 96с.
8.Пономарёва, И.Н. Экология растений с основами биогеоценологии [Текст]: пособие для
учителей /И.Н. Пономарёва. — М.: Просвещение, 1978.
9.Ливенцев В.П., Атрохин В.Г. Практикум по лесоводству [Текст]: учеб. пособие для
учащихся 9-10 кл. / В.П. Ливенцев, В.Г. Атрохин В.Г. - М.: Просвещение, 18981. – 176с.
10.Литвинов, Н.И. Экологический словарь [Текст] / Н.И. Литвинов. – Иркутск, 2003.
11.Масленникова, Н.П. Школьные исследования по экологии растений [Текст]: учебно –
методическое пособие / Н.П. Масленникова. – Новокузнецк: Издательство ИПК, 2000.
Интернет – ресурсы:
1. http://warborn.ru/novye-metodyissledovaniy--sovremennogo-goroda
2. http://www.istroy.ru/docu/ecology/tehnica|_gorod_territoriya_nereshennyih_yeko/43html
3. http://biomodul.ru/ekologiya-gorod
4.
http://www.mosgorzdrav.ru/mgz/komzdravsite.nsf/fa_MainForm?OpenForm&type=ka_homepa
ge
13
Приложение 1
Влияние растительности на воздушную среду
Растения, произрастающие в условиях крупного города, - настоящие «спартанцы».
Рост деревьев здесь затруднен из-за загрязнения окружающей среды. На 1 км2 крупного
города ежегодно выделяется загрязняющих веществ в 4–6 раз больше, чем в сельской
местности. Листва деревьев активно улавливает пыль и снижает концентрацию вредных
газов, причем эти свойства у разных пород проявляются в разной степени. Хорошо
задерживает пыль листва вяза и сирени. Так, посадка из 400 молодых тополей за летний
сезон улавливает до 340 кг пыли, а вяза - в 6 раз больше. Акация, неприхотливый
быстрорастущий шиповник и ряд других растений тоже обладают подобными свойствами.
Зелёные насаждения очищают воздушную среду, т.к. в листьях хлорофилловые зерна
поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Деревья очищают от углекислого газа
приземный слой воздуха толщиной приблизительно 45 м.
Устойчив к загрязнению воздуха и тополь. По количеству поглощаемого
углекислого газа и выделяемого кислорода 25-летний тополь превосходит ель в 7 раз, а по
степени увлажнения воздуха - почти в 10 раз. Так что для оздоровления воздуха вместо
семи елей (трёх лип или четырёх сосен) можно посадить один тополь, который к тому же
хорошо улавливает пыль.
При сгорании 1 л горючего в двигателе автомобиля в воздух попадает 200—400 мг
свинца. Деревья тяжело переносят свинцовое отравление. Верхний порог концентрации
свинца для растений пока не установлен. Некоторые растения, например мхи и
лиственница, поглощают его в относительно больших количествах, а береза, ива, осина —
значительно меньше.
Концентрируя свинец, растения тем самым очищают воздух. В течение
вегетационного периода одно дерево может накопить столько свинца, сколько его
содержится в 130 л бензина. Простой расчет показывает, что для нейтрализации вредного
действия одного автомобиля необходимо не менее 10 деревьев. Зелёные насаждения
служат не только украшением, они - подлинные защитники здоровья людей.
Сосна — светолюбивое холодостойкое дерево высотой до 40 метров. Сосна растёт в
сухих местах. Может расти даже на песках. Сосновые леса всегда сухие. Поэтому в
сосновых лесах нужно особенно осторожно обращаться с огнём. Хвоинки сосны длинные,
расположены на стебле пучками, по две хвоинки в каждом пучке.
Стебель сосны покрыт оранжево-бурой корой. Семена созревают в шишках и лежат на
их чешуйках открыто, голо. Шишки короткие, каплевидные – напоминают по форме
очень крупные капли воды. На открытых, хорошо освещенных местах у сосны крона
пышная,
раскидистая,
в
лесу
крона
на
вершине
дерева.
Сосна – ценное дерево. Её древесину ценят в строительстве больше, чем
древесину ели. Древесину сосны используют в кораблестроении, вагоностроении, в
авиационной промышленности. Из смолы сосны получают скипидар и канифоль. Сосна
выделяет вещества, которые делают воздух целебным. Не случайно большинство
санаториев и домов отдыха построено именно в сосновых лесах. У хорошо развитого
взрослого дерева сосны общая длина хвоинок превышает 200км. Этим определяется
высокая фильтрующая способность дерева. Хвоя сосны содержит много витамина С.
14
Приложение 2
Биологическая характеристика вида сосна обыкновенная (Pinus Silvestris)
Сосна - одно из самых распространенных деревьев в нашей стране. Она растет в
диком виде на огромной территории - от Белого до Черного моря и от Белоруссии до
Восточной Сибири. Это дерево очень неприхотливо к почве. Сосну можно встретить на
сухих песках и на моховых болотах, на голых меловых склонах и на гранитных скалах. Но
зато в отношении света сосна очень требовательна. Она совершенно не выносит
затенения. Это одна из наших самых светолюбивых древесных пород. Длинные узкие
хвоинки сосны располагаются па ветвях парами. После отмирания они та же остаются
соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит
осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная
пестрота: часть хвои зеленая, а часть - желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить,
что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые на более старых побегах, которым уже три гола, В средней полосе страны хвоинки сосны
живут обычно не более двух - трех лет. На Крайнем Севере и в других районах с суровым
климатом «век» хвоинок гораздо больше. Каждую весну у сосны распускаются ночки и
появляются молодые побеги, как у лиственных деревьев. У основания некоторых, только
что появившихся побегов можно заметить плотные светло - желтые грозди мужских
шишечек. Эти шишечки невелики - каждая меньше косточки вишни. В них созревает
пыльца, которая высыпается, затем в виде желтого порошка и разносится ветром.
Отдельная пылинка очень мала и чрезвычайно легка. Когда смотришь на нее в сильную
лупу, она выглядит как маленький шарик с двумя мешковидными выростами по бокам.
Эти мешочки заполнены воздухом. Сосна производит огромное количество пыльцы, но
лишь ничтожный ее процент попадает на женские шишечки и производит опыление. Вся
остальная масса пыльцы погибает. Женские шишечки сосны можно найти весной на
концах молодых побегов. Они имеют вид крохотных зернышек размером немного больше
булавочной головки и не очень заметны среди окружающих их хвоинок. Обычно на конце
побега бывает только одна шишечка. После опыления шишечка - крупинка проходит
долгий путь развития, прежде чем станет зрелой деревянистой шишкой. На это уходит
почти два года. К осени первого года шишечка вырастает до размера горошины. Основной
ее рост происходит па втором году. Она становится крупной, зеленой, а под конец
коричневатой. К зиме в ней полностью созревают семена. Рассеивание семян происходит
весной. Выпав из шишки и оказавшись в воздухе, семя, снабженное небольшим
пленчатым крылышком, начинает очень быстро вращаться, как маленький пропеллер. Это
имеет определенный биологический смысл. Крутящееся семя опускается сравнительно
медленно, и ветер может отнести его достаточно далеко от материнского дерева. Семена
сосны похожи по внешнему виду на семена ели. Но отличить тс и другие нетрудно, надо
только посмотреть, каким образом прикрепляется семя к крылышку. У сосны семя зажато
между двумя отростками крылышка, словно охвачено с двух боков щипчиками. У ели
способ прикрепления совершенно другой - семя лежит в углублении крылышка, как слива
в столовой ложке. Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что
появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не
толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька - пучок лучеобразно
расходящихся во все стороны очень тонких иголочек - семядолей. Их у сосны не одна и не
две, как у цветковых растений, а гораздо больше - 4 - 7. Проросток сосны имеет настолько
своеобразный вид, что многие, увидев его, наверняка затруднятся сказать, какое это
15
растение Сосна - красивое дерево. Ствол ее покрыт верхней части тонкой оранжевой
корой, придающей дереву своеобразную привлекательность. Однако в нижней части кора
толстая, и ствол имеет серо - коричневый опенок. Кора большой толщины имеет для
дерева важное значение: она предохраняет живые ткани ствола от ожога при сильном
нагревании солнцем или при низовом пожаре в лесу (когда горит только сухая хвоя на
поверхности почвы). Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают
трубы заводов и фабрик. В особенности вреден для нее сернистый газ. Наверно, многие
замечали, какой жалкий, угнетенный вид имеют старые сосны в больших городах и
поблизости от некоторых заводов. У таких деревьев много сухих отмерших веточек, а тс,
что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоей. Иногда живой хвои совсем мало.
Деревья кажутся больными, погибающими. Сернистый газ, проникая внутрь хвоинок
через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя почти не снабжает
дерево органическими веществами. Роль в природе и значение в жизни человека
Сосновые леса являются благоприятным местом обитания мелких промысловых зверей и
птиц, которые здесь находят достаточный корм и надежную защиту в течение года,
особенно в зимнее время они защищены от холодных ветров. Народнохозяйственное
значение сосны огромно. Древесина сосны с красноватым ядром и желтовато – белой
заболонью отличается высокими техническими качествами и прочностью. По сравнению с
древесиной лиственницы у сосны она легкая и мягкая, в то же время достаточно плотная и
прочная, легко обрабатывается. Широко применяется в жилищном строительстве,
столярном и мебельном производстве, вагоностроении и авиационной промышленности.
Древесина сосны так же, как и других хвойных пород, является ценным сырьем для
химической промышленности. В городах и селах можно видеть причудливые украшения
из древесины сосны в деревянных строениях: двухэтажных коттеджах, особняках,
уникальные предметы спального гарнитура, кухонной, а также другой домашней мебели.
Сосна обыкновенная долго служила и продолжает служить поставщиком живицы, из
которой вырабатывают смоляные спирты и кислоты, эфиры и терпены, канифоль и
скипидар, а также многие другие продукты. Канифоль широко применяется для
проклейки бумаги и картона, приготовления лаков и эмалей, в мыловарении, при
производстве линолеума, типографской краски, сургуча, синтетического каучука и
резины. Она нужна и для музыкантов для натирания смычков. Скипидар используется при
производстве лаков, красок, духов, технической камфары, которая необходима для
производства пластмасс, кинофотопленки, искусственных тканей и взрывчатых веществ.
Применяется также как раздражающее и отвлекающее средство при ревматизме,
невралгии, подагре; при катаре верхних дыхательных путей и болезнях легких, в качестве
противомикробного средства. Сосну можно назвать янтарным деревом. Янтарь - одно из
удивительных и красивейших созданий природы- своим происхождением обязан именно
сосне. Этот продукт образуется за счет выделения живицы из хвойных пород. В
настоящее время янтарь находит широкое применение не только в производстве
различного рода украшений, но и в промышленности. Из янтаря изготавливают
изоляторы, лаки, предохраняющие древесину от гниения, краски и даже некоторые
физические приборы. Янтарь применяют при изготовлении медицинской посуды и
инструментов, при переливании крови. Кислота, получаемая из янтаря, идет на
производство лечебных препаратов. Деготь- продукт сухой перегонки сосновой
древесины - обладает дезинфицирующим раздражающим действием и применяется
наружно при кожных заболеваниях и заживлении открытых ран. В технике древесный
уголь используется для поглощения жидкостей и газов, в медицине - в качестве
противоядия при отравлении сильнодействующими веществами. Собранные до
распускания ранней весной сосновые почки применяются в виде отвара, настоя и
настойки как отхаркивающее, дезинфицирующее и мочегонное средство, а также для
16
ингаляций при заболеваниях верхних дыхательных путей. Настой хвои применяют для
профилактики и лечения цинги. В годы Великой Отечественной войны и первые
послевоенные годы витаминный напиток из хвои сосны служил единственным доступным
средством лечения от цинги и спас жизнь многим юным гражданам страны. Теперь же из
хвои вырабатывают концентраты витаминов, кормовые продукты. Даже незначительное
добавление витаминной муки из хвои сосны в рацион сельскохозяйственных животных
увеличивает их вес, улучшает вкусовые и питательные качества мяса и молока. Экстракт
хвои используется для лечебных ванн и изготовления парфюмерных изделий. В России
сосновые леса превратились в живописные места отдыха граждан, В них без нарушения
установившейся экологической обстановки строят санатории, Дома отдыха и турбазы.
Воздух здесь всегда чистый, содержит вещества, убивающие микробы. В жаркую погоду
скипидар способствует превращению части кислорода в озон. Озонированный воздух
успокаивает деятельность нервной системы человека. Так же велико эстетическое
значение сосновых лесов. Сосновые леса радуют нас и в летние жаркие дни, когда воздух
наполнен ароматом сосны, и после грозы, когда деревья, умытые дождем, приобретают
свежесть утренней зари, и в пасмурные осенние дни, когда под кронами деревьев моросит
мелкий дождь, и в короткие зимние дни, когда сосны покрыты мохнатой снежной шапкой,
и в солнечные весенние дни, когда пробуждается природа и появляются на проталинах
первые подснежники.
Рецепты: Сосновый мед. Почки сосны – это верхушечные вегетативные побеги,
заготовляемые зимой или ранней весной. Из сосновых почек в домашних условиях
готовят сосновый «мед»: 1 часть свежесобранных почек обмывают в дуршлаге холодной
водой, заливают 2 частями холодной воды. Нагревают на слабом огне в эмалированной
посуде, закрытой крышкой, кипятят 15- 20 минут. Отвар доводят кипящей водой до
первоначального объема, процеживают в другую эмалированную посуду, добавляют 2
части сахара и доводят, помешивая, до кипения. Полученный сироп хранят в плотно
закрытой стеклянной банке. При хранении сироп засахаривается. Столовая ложка сиропа с
молоком или чаем- не только хорошее средство при кашле, но и восполняет потребность
организма в витамине С, которая особенно велика весной, когда еще нет других
источников этого витамина, а резервы его исчерпаны.
Рецепт от туберкулеза. Соберите майские сосновые шишки, перемелите их на
мясорубке и в эмалированной посуде пересыпьте сахаром в пропорции 1:1. Накройте
стеклом и поставьте на солнце. Вечером процедите через марлю. На второй день эти же
шишки с сахаром снова поставьте на солнце. Вечером снова слейте сок. И так до тех пор,
пока не соберется 2 трехлитровых бутылки сока. Употреблять по столовой ложке за
полчаса до еды. Параллельно с этим пить свиной внутренний жир.
При гепатите. 1 кг свежей, измельченной хвои сосны смешать с 1 кг сахарного песка,
залить 2 литрами холодной кипяченой воды, хорошо перемешать весь состав, герметично
закрыть крышкой посуду. Летом настаивать 5 – 6 дней, зимой- 10 дней в тепле. Это
замечательное средство при лечении хронического гепатита. Принимать по 200- 300 г три
раза в день за 30 минут до еды. Для укрепления иммунитета – хвойный чай. 3 столовые
ложки мелко нарезанных иголок сосны, горсть шелухи лука и 2- 3 горсти ягод шиповника
смешать, залить литром крутого кипятка и настоять в термосе ночь. Выпить на
следующий день.
17
Приложение 3
Бонитировочная шкала некрозов и продолжительности
жизни сосновой хвои
Класс повреждения (некрозы)
Класс усыхания хвои
Схема определения продолжительности жизни хвои сосны
Полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохраненной
хвоей плюс доля сохраненной хвои на следующем за ним участке. Например, если
верхушечная часть и два участка между мутовками полностью сохранили хвою, а на
следующем участке сохранилась половина хвои, то показатель продолжительности жизни
хвои составляет: 3 + 0,5 = 3,5.
18
Приложение 4
Процентное соотношение
деревьев сосны с разным
возрастом хвои (Площадка №1)
21%
Деревья с возрастом хвои
4 года (В1)
50%
29%
Деревья с возрастом хвои
3,5 года (В2)
Деревья с возрастом хвои
2 года (В3)
Процентное соотношение
деревьев сосны с разным
возрастом хвои
(Площадка №2)
30%
25%
45%
Деревья с
возрастом хвои 4
года (В1)
Деревья с
возрастом хвои 3,5
года (В2)
Деревья с
возрастом хвои 2
года (В3)
19
Приложение 5
Контрольная площадка
Опытна я площадка
25
30
45
100
ПРОЦ ЕНТНОЕ СООТНОШЕНИ Е
Х В ОИ СОСНЫ ПО К ЛАССА М
ПОВ РЕЖДЕНИ Я
1 КЛ АС С
2 КЛ АС С
3 КЛ АС С
ПРОЦ ЕНТНОЕ СООТНОШЕНИ Е
Х В ОИ СОСНЫ
ПО К ЛАССА М УСЫ Х А НИ Я
Опытна я площадка
20
20
60
100
Контрольная площадка
1 КЛ АС С
2 КЛ АС С
3 КЛ АС С
4 КЛ АС С
ПРОЦ ЕНТНОЕ СООТНОШЕНИ Е
Х В ОИ СОСНЫ ПО К ЛАССА М
ОПА ДА
Опытна я площадка
1 КЛ АС С
20
15
35
50
80
Контрольная площадка
2 КЛ АС С
3 КЛ АС С
4 КЛ АС С
5 КЛ АС С
20
Приложение 6
Учёт автотранспортной нагрузки по технологической дороге (ЗСМ)
Тип автотранспорта
Количество
Количество автотранспорта
автотранспорта за 20
за 1час
минут
Легковые автомобили
42
126
Грузовые автомобили
52
156
Автобусы
3
6
Дизельные автомобили
11
22
Итого:
108
324
Учет автотранспортной нагрузки в сосновом бору
Тип автотранспорта
Количество
Количество автотранспорта
автотранспорта за 20
за 1час
минут
Легковые автомобили
4
12
Грузовые автомобили
2
6
Автобусы
Дизельные автомобили
Итого:
6
18
Вывод. После проведения исследования транспортной нагрузки технологической
дороги выяснили, что интенсивность движения в 1,6 раза превышает санитарно –
гигиенические нормы. Поток транспорта в жилой зоне допускает не более 200 авт./ч, что
приводит к
загрязнению окружающей среды, в частности площадки №2 (территории ЗСМ).
Показатели интенсивности движения на исследуемых территориях:
- технологическая дорога (ЗСМ) - 324 машин за 1 час;
- сосновый бор – 12 машин за 1 час
21
Приложение 7
22