РЕСПУБЛИКА ТАТАРСТАН
МУСЛЮМОВСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН
ШУГАНКИНСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

РАЙОННАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
ЮНЫХ ЭКОЛОГОВ

Научно - исследовательская работа
БИОИНДИКАЦИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ
ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ .


Выполнила: Ахметзянова Эльвина Илнаровна
ученица 5 класса Шуганкинской
основной общеобразовательной школы
Муслюмовского муниципального района

Руководитель: Леснова Светлана Михайловна
учитель биологии и химии первой категории
Шуганкинской основной общеобразовательной школы Муслюмовского муниципального района

Шуганка-2013
СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..
Глава 1. Биоиндикация воздуха по состоянию морфологических признаков ели обыкновенной………………………………………………….
1.1. Источники загрязнения и состав воздуха.
1.2. Биоиндикация как метод экологического мониторинга
1.3. Ель обыкновенная как биоиндикатор
1.4.Биологические особенности ели обыкновенной.
Глава 2. Исследование комплекса признаков –ели обыкновенной
2.1.Определение состояния деревьев по внешним признакам.
2.2. Выявление степени повреждения и усыхания хвои.
Выводы
Рекомендации
Список литературы.
Приложения

Введение
Тема моей работы –– «Биоиндикация воздуха по состоянию морфологических признаков ели обыкновенной». Я считаю эту тему актуальной на сегодняшний день.
Актуальность данной темы состоит в том, что в настоящее время активная деятельность человека наносит Земле непоправимый вред, состоянию ее окружающей среды, воздушного бассейна, почвы, водоёмов, а также продуктов питания, отрицательно воздействует и на здоровье человека.
Данное исследование посвящено одному из актуальных направлений экологии – биоиндикации.
Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности. Любое место, где проживает человек, в современное время становится загрязненным. Связано это с тем, что в последнее время сильно увеличилось количество автотранспорта, загрязнение почвы, выбросов в атмосферу ядовитых веществ, отравление водоёмов. Автомобиль загрязняет атмосферный воздух токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, а так же продуктами износа шин, тормозных накладок. Наибольшее количество вредных веществ выбрасывается в воздух при запуске двигателя, а также на режимах холостого хода, набора скорости и торможения. Все это сказывается на растительности, особенно растущие вдоль автотрасс. Зная растения – индикаторы можно определить, насколько загрязнена окружающая среда. Зеленые растения выполняют газозащитную и ветрозащитную функции, снижают запыленность и загазованность воздуха, обладают фитонцидным действием, влияют на тепловой режим и влажность воздуха, борются с шумом. Для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха группа голосеменных растений, в частности это сосна обыкновенная, ель обыкновенная, кедр, пихта – эти растения очень быстро реагируют на вредные примеси в воздушной среде. На такие как: диоксид серы, хлороводорода, фтороводорода и других [2 стр.315].
Растения выполняют роль естественных фильтров.
В 2007 году в нашей школе уже выполняли подобную работу, и мне стало интересно, есть ли изменения состояния ели обыкновенной.
Актуальность темы. Считаю данные исследования актуальными, так как в последнее время наблюдается снижение видовой численности хвойных в нашей местности. Чтобы предотвратить дальнейшее развитие негативных процессов среды необходимо иметь достоверные данные о состоянии природных систем. Метод биоиндикации наиболее доступен и обусловлен скоростью, простотой и дешевизной определения качества среды.
Цель исследования: выявить влияние атмосферного загрязнения на морфологические признаки ели обыкновенной.
Задачи исследования:
1. Изучить литературу по теме исследования.
2. Исследовать состояние деревьев по внешним признакам.
3. Исследовать состояние хвои ели.
4. Сравнить результаты с исследованиями 2007 года и сделать выводы
Объект исследования: ель обыкновенная.
Предмет исследования: морфологическое состояние
ели обыкновенной .
Места проведения исследования: Местом мониторинга мы выбрали дендрологический отдел пришкольно-опытного участка Шуганкинской основной общеобразовательной школы.
Продолжительность исследования 2 месяца.
Методы исследования:
-анализ теоретического материала
-наблюдение
-статистическая обработка
Гипотеза: мы предполагаем, что выявление ели обыкновенной – как биоиндикатора будет способствовать быстрому и точному определению состояния окружающей среды.
Новизна и практическая значимость работы: Практическая значимость исследований заключается в том, чтобы определить состояние загрязнённости природной среды определяемой территории и морфологического состояния ели обыкновенной. Выявить причины сокращения и гибели особей. Произвести посадку новых деревьев вместо погибших.

Глава 1. Биоиндикация воздуха по состоянию морфологических признаков ели обыкновенной
1.1. Источники загрязнения и состав воздуха.
Сильнейшее антропогенное воздействие на растительность оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие как диоксид серы, оксид азота, углеводороды. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа котельной, отопительных печей населения, а так же транспорта, особенно дизельного).
Помимо выбросов химических веществ, серьёзными загрязнителями атмосферы являются выбросы водяного пара, шум, электромагнитное излучение, тепловое загрязнение [1, стр.90-91].
Основные составные части воздуха подразделяют на три группы: постоянные, переменные и случайные. К первой группе относится кислород -21%, азот – 78% и благородные газы-1%. Ко второй группе относится диоксид углерода-0,02-0,04% и водяной пар. К третьей группе относятся случайные компоненты, определённые местными условиями. Так, вблизи металлургических заводов воздух часто содержит диоксид серы, примеси тяжёлых металлов. В местах, где происходит распад органических остатков-аммиак и другие газообразные вещества [1,стр.89.].

1.2.Биоиндикация как метод экологического мониторинга

Биоиндикация – это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов (растения, животные). Биоиндикация – как один из методов экологического мониторинга.
Постоянные наблюдения называются экологическим мониторингом (от латинского слова «монитор» - тот, кто напоминают, предупреждает) [3стр.19.].
Виды, которые позволяют выявить специфические особенности среды, называют индикаторами[5стр.112.]. Биоиндикация дает возможность судить об изменениях состояния среды и прогнозировать направление этих изменений. При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители. Хвойные растения чувствительны к загрязнению среды. Они особенно сильно страдают от сернистого газа. Продолжительность жизни хвои у ели составляет 5-6лет. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое может существенно превысить пороговые значения.
Под влиянием токсиканта у сосны происходят следующие изменения:
 уменьшение продолжительности жизни хвои;
 отмирание побегов ;
 появление некрозов (омертвление тканей);
 изреживание кроны ;
 уменьшение ширины годичных колец;
Остановимся на этих признаках. Зеленые хвоинки располагаются на прошлогодних побегах и побегах этого года, а желтые на более старых, которым уже более 3 лет. Также у ели происходит изреживание кроны, появляется много сухих веток, покрытых редкой короткой хвоей. Сернистый газ поглощается растением через устьица, растворяется в жидкой фазе клеток (цитоплазме) и вызывает отравление живых тканей.
Скорость поступления вещества сильно зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Увлажненные хвоинки поглощают сернистый газ в несколько раз больше, чем сухие. Растение интенсивно накапливает в тканях серу. Молодые хвоинки (молодые деревья) активнее поглощают сернистый газ, чем старые. Поэтому возраст еловой хвои указывает на степень загрязнения. При концентрации сернистого газа 1:1000000 хвоя ели опадает. Фотосинтез полностью прекращается. Появление некрозов (омертвление тканей) чаще проявляется на хвоинках ели под влиянием загрязняющих веществ.
Но почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты? По мнению Ван Штраалена есть три случая, когда биоиндикация незаменима.
1. Фактор не может быть измерен.
2. Фактор трудно измерить.
3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать.
Учеными отмечено, что экологическая ситуация в любом районе, может кардинально изменится не только за продолжительное время, но и за считанные часы, так как интенсивность выбросов предприятиями отходов в атмосферу, или в водоем иногда катастрофически увеличивается. Поэтому необходимо вести регулярное наблюдение за состоянием экосистем и их элементов. Так, усыхание хвойных деревьев, прежде всего ели, свидетельствует о большом количестве пыли в воздухе, который забивает устьица на многолетней хвое. Исчезновение лишайников на стволах деревьев говорит о примеси технических газов в воздухе. Этот биоиндикатор может оказаться наиболее информативным.

1.3. Ель обыкновенная как биоиндикатор
Для оценки состояния атмосферного воздуха нами используется биоиндикатор ель обыкновенная. Общеизвестно, что она является видом, реагирующим на загрязнение среды обитания. Этот фитоиндикатор в естественных условиях растет в наших лесах. В связи с этим ель обыкновенная представляет собой удобный объект для биоиндикации уровня загрязнения в нашем районе.
Реакции ели обыкновенной на наличие загрязняющих веществ в воздухе и почве неспецифичны и отражают общий уровень загрязнения среды химическими веществами различной природы. Для оценки химической нагрузки на фитоиндикатор используют разные его признаки (характеристики). Самым распространенным и наиболее простым в исполнении является морфологический подход[3 стр.85].
Информативным признаком определенного уровня загрязнения атмосферы является состояние хвои: изменение окраски (хлороз, пожелтение), преждевременное увядание хвои, время жизни, наличие некротических пятен. При этом форма и цвет некротического пятна является специфической реакцией на определенный вид загрязнения, а доля пораженной поверхности хвоинки может быть использована для количественной оценки реакции фитоиндикатора. Для индикационных целей могут быть использованы также морфологические и анатомические характеристики хвои ели.
Ввиду малой поверхности листа, утолщенной кожицы и малого количества устьиц вынос поглощенных микроэлементов с поверхности листовой пластинки сосны при испарении влаги и газообмене с атмосферой очень мал. За время жизни хвои (4-6 лет в зависимости от условий произрастания дерева) в ее массе накапливаются характерные для данной местности микроэлементы в количествах, достаточных для аналитического определения.

Глава 2. Исследование комплекса признаков – ели обыкновенной

Для того чтобы исследовать признаки ели обыкновенной мы выбрали определенные растения нашего участка и объектом работы является ель обыкновенная. Вечнозеленое хвойное дерево высотой до 25-30 м. Относится к семейству сосновых. Крона дерева пирамидальная, ветвление мутовчатое. Ствол покрыт серой или красновато-бурой чешуйчатой корой. Хвоя блестящая, остроконечная, темно-зеленая, четырехгранная. Каждый год с дерева опадает ее седьмая часть. Ель - однодомное хвойное дерево: мужские органы размножения находятся на одной особи с женскими. Женские органы находятся на концах молодых веточек, они ярко-красного цвета, цилиндрические. Мужские шишки находятся между хвоей на концах прошлогодних побегов, они зеленовато-желтые, мельче по размеру, чем женские. Ель образует пыльцу в мае - июне. Семена хвойного дерева - крылатые орешки темно-бурого цвета. Семена созревают в сентябре - октябре.

2.1. Определение состояния деревьев по внешним признакам
Используя метод В.Т. Ярмишко, «Определение градации древостоя по его жизненному состоянию» (Приложение. Таб.№1) определила состояние деревьев по внешним признакам и обработала результаты.
Результаты исследования
Год
исследования Количество
деревьев Количество повреждений Количество здоровых деревьев
2007 10 4 6
2013 10 7 3

Мы видим, что за 6 лет увеличилось число поврежденных деревьев.


2.2. Выявление степени повреждения и усыхания хвои
Методика исследования
В лесных незагрязненных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло – зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои ели.
С нескольких боковых побегов в средней части кроны 10 деревьев в 25 – 28 летнем возрасте было отобрано 200 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Вся хвоя была тщательно обследована. Есть три класса повреждения .


Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания), и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу.
С ветвей 10 деревьев мы отобрали побеги одинаковой длины. Собрали с них хвою и визуально проанализировали ее. Степень повреждения хвои мы определили по наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов.
При обследовании состояния хвои определяются степень ее повреждения и усыхания, а так же продолжительность жизни.






ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ХВОИ ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ
Повреждение и усыхание хвоинок 2007 2013
Общее число обследованных хвоинок 200 200
Количество хвоинок с пятнами 20 27
Процент хвоинок с пятнами 10 13
Количество хвоинок с усыханием 48 56
Процент хвоинок с усыханием 24 29
Дата отбора проб 19.03.2007 19.03.2013

1. Определение состояния хвои ели обыкновенной
Таблица 1.
Состояние хвои 2007 2013
Кол-во хвоинок % хвоинок от общего кол-ва Кол-во хвоинок % хвоинок от общего кол-ва
Обследовано 200 100 200 100
Повреждение и усыхание хвои:
1-ого класса 19 9 23 10
2-ого класса 20 10 27 11
3-его класса 7 3,5 14 7

Результаты работы показаны на диаграмме 1.

Повреждение и усыхание хвоинок:
Диаграмма 1

Причина морфологических изменений у ели обыкновенной вызвана действием выхлопных газов, которые выделяют окислы азота и этилена. В двух метрах от насаждений ели проходит автомобильная дорога. Общая проходимость автотранспорта составляет около 200 автомобилей в сутки. Наибольший пик проходимости автотранспорта с 7-до 11 часов и с 15-20 часов. В зимнее время дорога посыпается песком с солью, которая при расчистке дороги попадает на деревья в больших количествах. Это способствует как механическим повреждениям деревьев, так и химическим ожогам тканей. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои ели[5стр.201].
Наш участок расположен на центральной улице деревни, по которой проходит автомобильная дорога. Проведя визуальный осмотр, мы видим, что живой, здоровой хвои мало. Выхлопной газ с вредными веществами, проникая внутрь через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя повреждается и усыхает. Из собранных хвои с ветвей 10 деревьев, большинства из них с большим числом черных и желтых пятен и даже полностью усохших.
Вблизи автотрассы у деревьев много сухих отмерших веточек, а те, что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоей.



Заключение

В ходе проведенного исследования были сделаны следующие выводы:
1. Я освоила методику оценки загрязнения атмосферы по комплексу
признаков сосны обыкновенной
2. Выявила, что загрязнение воздуха сказывается на росте и развитие
растений.
3. Убедилась на собственном опыте в возможности использования
методов биологической индикации в оценке качества состояния окружающей среды.
Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:
1. В 2013 году мы наблюдаем увеличение хвоинок с пятнами и число
усохших хвоинок, по сравнению с числом тех же хвоинок в 2007 году. Можно предположить, что это связано с большим потоком транспорта и загрязнением атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей.
Проведённые исследования на примере ели обыкновенной, методом биоиндикации мониторинга экологического состояния за период с 2007 года подтверждают, что с увеличением автомобильного потока, происходит загрязнение атмосферного воздуха. В результате влияния вредных веществ на ель происходят морфологические изменения, повреждения стволов, густоты кроны, заражённость болезнями хвои, как хлороз и некроз, усыхание деревьев, механическое повреждение тканей деревьев, что приводит к постепенной гибели отдельных особей. Необходимо заниматься воспроизводством посадок новых деревьев и своевременно осуществлять уход за ними, вести постоянную профилактику среди населения

Рекомендации

Учитывая тот факт, что хорошее состояние атмосферы является залогом процветания всех живых организмов на Земле, в том числе и человека, необходимо:
• Активизировать внедрение в производство новых экологически
чистых видов топлива для автомобильного транспорта.
• При озеленении населенных пунктов необходимо подбирать
газоустойчивые породы древесных растений, такие как тополь, береза, но необходимо и выращивать голосеменные растения.
• Ввести в практику регулярный полив и опрыскивание зеленых
насаждений, что приведет к снижению накоплению вредных веществ в растительном организме, впоследствии чего они беспрепятственно будут выполнять свои биосферные функции.
• Вести экологическое просвещение среди населения о доступных
методах биоиндикации, позволяющих людям судить о степени загрязнения окружающей среды и возможности предупредить негативные последствия, тем самым обеспечить безопасность себе и окружающей среде.
• Мы рекомендуем использовать результаты этой работы на различных
уроках (биология, география, химия, экология), а также при проведении внеклассных мероприятий.
Земля у нас одна. И мы должны беречь все живое на нашей планете.

Список использованной литературы

1. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. – М.: АГАР, 2000г.
2. Культасов И.М. Экология растений - Издательство московского университета 1982г.
3. Степанчук Н.А. Практикум по общей экологии/Н.И. Прилипко –Волгоград , издательство «Учитель» 2009г.
4. Чернова Н.М. Основы экологии. – М.: Просвещение, 1997г.
5. ЧерноваН.М. Экология/ А.М. Крылова- москва, « Просвещение» 1984г.
6. Экология/ Е.А.Крискунов, В.В.Пасечник, А.П. Сидорин - издательский дом « Дрофа» 1995г.

Приложение
Приложение№1
Метод В.Т. Ярмишко «Определение градации древостоя по его жизненному состоянию»

Таблица1
Шкала оценки состояния деревьев по внешним признакам
Балл Характеристика состояния деревьев
1 Здоровые деревья без внешних признаков повреждения, величина прироста соответствует норме
2 Ослабленные деревья. Крона слабоажурная, отдельные ветви усохли. Листья и хвоя часто с желтым оттенком. У хвойных деревьев на стволе сильное самотечение и отмирание коры на отдельных участках.
3 Сильно ослабленные деревья. Крона изрежена, со значительным усыханием ветвей, вершина сухая. Листья светло-зеленые, хвоя с бурым оттенком и держится 1-2 года. Листья мелкие, но бывают и увеличены. Прирост уменьшен или отсутствует. Самотечение сильное. Значительные участки коры отмерли.
4 Усыхающие деревья. Усыхание ветвей по всей кроне. Листья мелкие недоразвитые, бледно-зеленые с желтым оттенком; отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60% от общего количества. Прирост отсутствует. На стволах признаки заселения короедами и другими вредителями.
5 Сухие деревья. Крона сухая. Листьев нет, хвоя желтая или бурая (осыпается или осыпалась). Кора на стволах отслаивается или полностью опала. Стволы заселены ксилофагами (потребителями древесины).

Приложение№2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ХВОИ ели ОБЫКНОВЕННОЙ

Оценка повреждения (желтые или черные пятна): 1- хвоинка без пятен, 2- есть несколько мелких пятен, 3- много пятен, некоторые из них крупные во всю ширину хвоинки.
Оценка усыхания: 1- нет сухих участков, 2-кончик 2-2мм усох и пожелтел, 3- усохло до 1/3 длины , 4- вся хвоинка желтая, более ½ длины сухая. Надо иметь в виду, что шипик на конце хвоинки всегда более светлый, поэтому его окраска не включается в оценку!



При обследовании состояния хвои определяются степень ее повреждения и усыхания, а так же продолжительность жизни.
При этом объектом исследования является верхушечная часть ствола. Внимательно осматривают хвоинки участка центрального побега предыдущего года (второй сверху) и определяют по шкале класс повреждения и усыхания хвои.

Класс повреждения хвои 1 2 3

Степень повреждения



Хвоинки без пятен

Хвоинки с небольшим числом пятен
Хвоинки с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки



Приложение № 3

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.

Приложение №

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ
населенного пункта д. Шуганки
1. Географическое положение.
Д. Шуганка расположена на востоке Муслюмовского района, на границе с Азнакаевским районом. Д. Шуганка является крайней южной точкой Муслюмовского района.
2. Рельеф местности. Холмистая равнина. Формы рельефа: овраги, балки,
речные долины, холмы. Протекает речка- Малый Шуган, максимальная глубина, которой достигает 2 метров.
3. Тип почвы.
Преобладают черноземные почвы..
4. 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.

5. Состояние растительных ярусов:
- удовлетворительное.
-повреждения древесных пород: встречаются некрозы и усыхание хвои сосны обыкновеннойи ели обыкновенной.
-возобновление древесных пород наблюдается на территории пришкольного участка.
6. Влияние человека и животных.
- несанкционированные свалки на территории поселка и за его пределами.
- автостоянки с пикниками в прилегающих к поселку зеленых зонах.
- выпас скота.

У вас нет прав для создания комментариев.