«Биоиндикация газодымовых загрязнений по состоянию хвои на территории Выскатского поселения Сланцевского района »

МУНИЦИПАЛЬНОЕ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСКАТСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

                                                   ( МОУ ВЫСКАТСКАЯ ООШ )

Проектная работа

по экологии

Тема: «Биоиндикация газодымовых загрязнений по состоянию хвои на территории Выскатского поселения

Сланцевского района »

 Работу выполнила: Угринова Алена,

                                                                                                          Ученица 8 класса

                                                                                                            Руководитель:

                                                                                                        Шмелева Ирина Викторовна,

                                                                                                       учитель биологии

2020

Оглавление

I    Введение ………………………………………………………………………..

II  Основная часть доклада ………………………………………………………..

а) Характеристика сосны обыкновенной ………………………………………..

б) Методика исследований ……………………………………………………….

в) Практические исследования …………………………………………………...

III   Заключение…………………………………………………………………….

      IV     Приложения

    а)  Таблица №1

         Определение класса загрязнения воздуха…………………………………..

    б)  Таблица №2

         Оценка загрязнения воздуха в контрольных точках……………………….

V  Список литературы……………………………………………………………

Введение

Одним из важнейших направлений экологического мониторинга выступает сегодня биоиндикация. Особую значимость методы биоиндикации приобрели в черте села и его окрестностей. Поэтому я решил воспользоваться одним  из методов для того, чтобы попробовать оценить состояние окружающей среды.

Цель: Оценить экологическое состояние окружающей среды Выскатского поселения, используя метод биоиндикации.

Задачи: 1) Овладение необходимыми экологическими знаниями;

             2) Овладение эколого-значимыми умениями;

             3) Оценка экологической ситуации;

                       4) Разработка предложений по улучшению экологической ситуации своей  местности и посильное участие в ее улучшении.

Гипотеза: Сосну обыкновенную можно использовать в качестве биоиндикатора,  для оценки загрязненности окружающей среды на территории Выскатского поселения Сланцевского района.

Продолжающееся ухудшение состояния окружающей природной среды, деградация природных систем жизнеобеспечения привели к реальной опасности экологического бедствия.

Чтобы предотвратить дальнейшее развитие негативных процессов, улучшить экологическую ситуацию необходимо иметь данные о состоянии природных экосистем.

Получить эти данные можно с помощью мониторинга. Один из методов мониторинговых исследований – биоиндикация.

Меня заинтересовали именно дендроиндикация.   Дендрологические  исследования ценны тем, что:

1.     Наличие древесных жизненных форм в разных биоценозах природных зон делает их удобным объектом для крупномасштабных сравнений.

2.     Они дают возможность проводить измерения показателей, как в естественных, так и в городских экосистемах, где исследования при помощи сосны затруднены из-за их высокой чувствительности;

3.     Наличие у древесных растений специализированных органов и функциональных систем позволяет с разной степенью точности проанализировать качественные и количественные признаки, появляющиеся  под влиянием загрязнителей.

      Для своих исследований я выбрал сосну обыкновенную, так как среди древесных растений наиболее удобных видов для проведения исследований признана сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.):

1.     Она обладает большей по сравнению с лиственными древесными породами  чувствительностью к факторам среды из-за замедленного процесса листопадности и повышенной концентрации загрязнителей в теле растения;

2.     Для неё характерен широкий ареал распространения в разных природных зонах, начиная с лесотундры и заканчивая степными районами;

3.     Её часто используют в качестве лесопарковой культуры в районах с высоким уровнем производства.

Все исследования велись в четырёх контрольных точках (К.Т.)

Контрольная точка №1 – берег реки Руя

Контрольная точка №2 – находится  около школы

Контрольная точка №3 – находится возле  автодороги

Контрольная точка №4 – находится гараж ОАО «Родина»

Характеристика сосны обыкновенной

Сосна обыкновенная.

Вечнозелёное хвойное дерево высотой до 40 метров. Ствол прямой, кора красноватая, слоистая, отщепляется тонкими пластинками, у основания дерева она приобретает темно-бурую окраску. У молодых деревьев крона пирамидальная, у старых – широкая, рыхлая. Молодые побеги голые, зеленоватые. Почки смолистые, удлинённо-яйцевидные, густо покрыты бурыми чешуями. Листья игловидные, жесткие, сохраняются на дереве 2-3 года. Цветки голые, однодомные  собраны в шишки. Зрелые шишки желтовато-серые, матовые. При созревании семян они растрескиваются. Цветёт в мае - июне. Семена созревают через 18 месяцев.

Сосна распространена почти по всей территории лесной зоны России. Растёт на песчаных, супесчаных, каменистых, реже чернозёмных почвах. Светолюбива. У сосны мощно развита стержневая корневая система, поэтому она может извлекать воду и минеральные вещества из глубоких слоёв почвы и выдерживать самые сильные ветры. На песке у сосны, помимо глубоко уходящих корней, развиваются многочисленные поверхностные корни, позволяющие ей максимально использовать влагу дождей. Это качество делает её ценной для закрепления подвижных песков.

Размножается сосна семенами, вегетативное размножение отсутствует. В лесу сосна начинает давать семена с 40 лет, при свободном состоянии с 15-30 лет.

Сосновый лес как гигантский фильтр очищает атмосферу земли от пыли и различных аэрозолей (мельчайших частиц вещества). Учёные подсчитали, что кроны сосновых деревьев на одном гектаре ежегодно задерживают 36 тонн пыли, и не случайно в лесу почти нет пыли, в то время как даже в полевом воздухе, не говоря уж о городском, её содержится до 25 грамм в 1 м³. Известно, например, что в воздухе соснового бора содержится бактерий, не более чем допускается содержание их по медицинским правилам в операционном помещении. Поэтому, входя в лес, мы сразу ощущаем чистоту и целебную силу воздуха, которым дышится так легко и от которого настроение и самочувствие улучшается, а сил прибавляется. Гуляя в сосновом бору, мы, сами того не замечая, вдыхаем не только аромат хвои, но и целебные фитонциды леса и при этом как бы дезинфицируем свои лёгкие. Недаром врачи ещё до того, как стали известны фитонциды, заметили, что туберкулёзные больные лучше себя чувствуют, когда живут вблизи соснового леса. Санатории и лечебные учреждения для лёгочных больных и сейчас размещаются преимущественно в сосновых борах. 

Сосновый бор – это лучшее место для  домов отдыха, санаториев, пионерских лагерей. Сосновые леса богаты грибами и ягодами.

Очень опасны для сосны ядовитые газ, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик в особенности сернистый газ. Наверное, многие замечали, какой жалкий угнетённый вид имеют старые сосны в больших городах и поблизости от некоторых заводов. У таких деревьев много сухих отмерших веточек, а те, что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоёй.  Иногда живой хвои совсем мало. Деревья кажутся больными, погибшими,  они действительно находятся на грани отмирания. Сернистый газ, проникая внутрь хвоинок через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате этого хвоя почти не снабжает дерево органическими веществами.

Отмирание сосны в больших городах – сигнал опасности  того, что воздух сильно загрязнён газами, которые поступают в атмосферу из заводских труб, из топок и так далее. Для сохранения здоровья человека нужно всемерно бороться с загрязнением атмосферы.

 Как выяснилось, сосна очень чувствительна к  SO₂. Можно без всякого оборудования и реактивов определить степень проявления кислотных дождей в нашей местности. Для этого могут использоваться видимые признаки повреждения растений индикаторов. Видимым признаком повреждения растений является некроз. Некроз растений – это омертвление участка тканей растений, чаще отмирания листьев или хвои. По степени проявления некрозов можно сделать заключение о концентрации загрязняющих веществ.

Объект исследования : сосна обыкновенная

Методы исследования:

·       Изучение информационных источников и литературы.

·       Экскурсия в природу

·       Определение состояния окружающей среды на сосну обыкновенную Анализ собранного материала.

Известны три способа оценки экологического состояния окружающей среды.           

1)    Ощущения человека, возникающие при контакте со средой обитания;

2)    Биоиндикация

3)    Химический анализ проб различных компонентов среды                      

Восприятия человека (зрительные, тактильные, слуховые, обонятельные) позволяют оценить состояния окружающей среды. Не надо быть специалистом, чтобы, взглянув на ландшафт, определить его состояние - деградация или органичное сохранение компонентов. Однако все восприятия носят индивидуальный характер и позволяют сделать только качественную оценку.

Использование методов биоиндикации позволяет получить более объективную информацию об экологической ситуации, исследуемой территории.  

Одним из преимуществ биоиндикации является то, что при этом не требуется использование дорогостоящего оборудования, химических реактивов, которые далеко не всегда имеются в школах.

Хотя методы биоиндикации не дают 100%-ной точности полученных результатов, они  позволяют реально оценить сложившуюся экологическую ситуацию.

При  изучении степени загрязнения воздушной среды можно использовать метод биоиндикации по состоянию хвои сосны.

В условиях села эффективным зарекомендовал себя метод биоиндикации газодымовых загрязнений по состоянию хвои сосны. Остановимся на основных позициях такого исследования. При обследовании повреждений хвои сосны важными параметрами считаются прирост побегов, верхушечные некрозы и продолжительность жизни хвои. Одним из позитивных моментов в пользу данного метода является возможность проводить обследования круглогодично.

В изучаемом районе выбираются либо молодые деревья, стоящие друг от друга на расстоянии 10-20 м, либо боковые побеги в 4-той сверху мутовке очень высоких сосен. В обследовании выявляются два важных биоиндикационных показателя: класс повреждения и усыхания хвои и продолжительность жизни хвои. В результате экспресс-оценки определяются степень загрязнения воздуха.      

Для определения класса повреждения хвои объектом рассмотрения выступает верхушечная часть ствола сосны. По состоянию хвоинок участка центрального побега (второго сверху) предыдущего года определяют класс повреждения хвои по следующей шкале:

 Класс повреждения хвои:

I.       – хвоинки без пятен;

II.    – хвоинки с небольшим числом мелких пятен;

III. – хвоинки с большим числом чёрных и жёлтых пятен, некоторые из них  крупные, во всю ширину хвоинки.

 Класс усыхания хвои:

I.       – нет сухих участков;

II.    – усох кончик, 2-5мм;

III. – вся хвоинка жёлтая или наполовину сухая.

Оценка продолжительности жизни хвои делается по состоянию верхушечной части ствола. Прирост берётся за несколько последних лет, причём считается, что каждый год жизни образуется одна мутовка. Для получения результатов необходимо определить полный возраст хвои - число участков ствола с полностью сохранённой хвоёй плюс доля сохраненной хвои на следующем за ним участке. Например, если верхушечная часть и два участка между мутовками полностью сохранили свою хвою, а на следующем – сохранилась половина хвои, то показатель продолжительности жизни хвои будет равен  3,5 (3 + 0,5 = 3,5).

Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, можно оценить класс загрязнения воздуха по таблице №1 (см. приложение)

    На основании этих закономерностей мы   оценили степень загрязнения воздуха территории  Выскатского поселения.

КОНТРОЛЬНАЯ ТОЧКА №1

БЕРЕГ  РЕКИ РУЯ

Эта контрольная  точка находится в южной части села, на правом берегу реки Руя, на  склоне холма, поднимающегося на 12 метров от   водной глади реки. В 1500 метрах от контрольной точки находится автомобильная дорога.

Сосна растёт на склоне холма в группе смешанных пород деревьев, на песчаной почве. Сосна прямая и стройная. По количеству мутовок был подсчитан возраст хвои, и он составил 3,5 года.

Осмотрев хвоинки, я заметил, что цвет их очень яркий и сочный, тёмно-зелёный, усохшие кончики не наблюдались, или встречались очень редко, хвоинки без пятен.

Класс усыхания – 2, усох кончик, 2,5 миллиметра

Класс повреждения – 1, хвоинки без пятен

Показатель состояния воздуха в этой точке был равен 1, что означает – идеально чистый.

КОНТРОЛЬНАЯ ТОЧКА №2

НАХОДИТСЯ НА  НАПРОТИВ ШКОЛЫ

Эта контрольная точка находится в западной части поселения, в 1 км от автомобильной дороги, и в 100-ти метрах от основного здания школы. Сосна в этой контрольной точке была невысокая, прямая, стояла в группе лиственных деревьев. Возраст хвои составил 3,4 года. Некоторые хвоинки при рассмотрении  имели усыхание кончика до половины, и наблюдалось небольшое  число мелких чёрных пятен.

Класс усыхания – 3, вся хвоинка жёлтая или наполовину сухая

Класс повреждения – 2, хвоинки с небольшим числом мелких пятен

Показатель состояния воздуха равен 2, что означает чистый

КОНТРОЛЬНАЯ ТОЧКА №3

У  АВТОДОРОГИ

Эта контрольная точка приходится на восточной  части села, распложена около автотрассы. Крупных хозяйственных объектов, кроме дорог рядом нет.

Сосна невысокая, одиночно-стоящая, имела возраст хвоинок 2,2 года.

Визуальное обследование показало, что усохшие участки встречаются чаще, чем у предыдущих сосен, и размеры усыхания значительно больше.

Класс усыхания -  3, усохла 1/3 хвоинки

Класс повреждения – 2, хвоинки с небольшим числом мелких пятен

Показатель воздуха равен 4, что означает загрязнённый, «Тревога».

КОНТРОЛЬНАЯ ТОЧКА №4

Гараж ОАО «Родина»

Эта точка находится в восточной части села , в 150-ти метрах от автомобильной дороги.

Сосна в этой контрольной точке была невысокая, одиночно-стоящая, имела возраст хвоинок 3,5 года.

При осмотре хвоинок было замечено небольшое число мелких чёрных пятен, и усохшие кончики хвоинок.

Класс усыхания – 2, усох кончик, 2,5 миллиметра

Класс повреждения – 2, хвоинки с небольшим числом мелких  пятен

Показатель состояния  воздуха равен 2, что означает чистый.

Заключение

Итогом моих исследований было то, что наиболее чистый воздух в контрольной точке №1, так как там незначительная антропогенная нагрузка на воздушный  бассейн, наибольшая удалённость от автодороги, наибольшая скученность деревьев, близость реки.

Наиболее загрязнённый воздух оказался в районе автодороги федерального значения, где ежедневно проезжают сотни машин.

Начиная изучение проблемы газодымовых загрязнений Выскатского поселения, изучая тематическую литературу, у меня возникло такое предположение, что больше всего от газодымовых загрязнений будет страдать контрольная точка №4 у гаража. Но мои предположения не подтвердились, и большее воздействие газодымовых загрязнений приходится на  контрольную точку №3 у  автодороги, так как  транспорт является одним из экологически неблагоприятных видов. Биоиндикационные исследования дают возможность оценить не только влияние атмосферного загрязнения, но и оценить влияние почвенно-климатических факторов среды на морфолого-анатомическую структуру растительного организма.

Рекомендации:

1)Как можно чаще выезжать на природу за «глотком чистого воздуха»;

2)  Как можно больше  сажать деревьев, особенно возле школ и детских садов. 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Определение класса загрязнения воздуха

Таблица №1

Максимальный возраст хвои	Класс загрязнения воздуха:
	Класс повреждения хвои:
	I	II	III
4	1	1-2	3
3	1	2	3-4
2	2	3	4
2	-	4	4-5
1	-	4	5-6
1	-	-	6

Условные обозначения класса загрязнения воздуха предполагают следующий контекст:

1-идеально чистый; 2-чистый; 3-относительно чистый (норма); 4 - загрязнённый («тревога»); 5 - грязный («опасно»); 6 - очень грязный («вредно»); «-» - невозможное сочетание.  Использованием данной методики биоиндикации школьники в течение ряда лет имеют возможность получать достоверные сведения о газодымовых загрязнениях, как в самом посёлке, так и его окрестностях.

Оценка загрязнения воздуха

Таблица №2

№ пункта	Контрольная точка	Класс усыхания	Класс повреждения	Возраст хвои	Класс загрязнения
№1	Река Руя	II	I	3,5	1- идеально чистый
№2	школа	II	II	3,3	2- чистый
№3	автодорога	III	II	2,2	4 – загрязнённый («тревога»)
№4	Гараж ОАО «Родина»	II	II	3,5	2- чистый

Литература:

1)    Винокурова Н.Ф.  «Глобальная экология», издательство «Просвещение» 1998г.

2)    Журнал «География в школе» №1 2004г.

3)    Журнал  «География в школе» №4 2005г.

4)    Пастушенков Л.В. «Растения – друзья  здоровья», Ленинздат, 1998г.  Стр. 145-146.

5)    Соколова Н.П. и др. Биология, пособие для подготовительных отделений вузов. Издательство «Высшая школа»  1997г. Стр. 181-183.

6)    Инсарова И. Д., Инсаров Г. Э. Сравнительные оценки чувствительности эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Т. 12.

7)    . Колчанов А.Ф. Биоиндикация уровня загрязненности атмосферного воздуха // Методические  материалы к практическим работам. -  1999.