Логотип Инфоурока

Получите 30₽ за публикацию своей разработки в библиотеке «Инфоурок»

Добавить материал

и получить бесплатное свидетельство о размещении материала на сайте infourok.ru

Инфоурок Биология Научные работыИсследовательская работа "Биоиндикация почв города Орска"

Исследовательская работа "Биоиндикация почв города Орска"

Скачать материал
библиотека
материалов

Содержание

22

2.1 Физико-географическая характеристика и экологическая оценка состояния окружающей среды г. Орска………………………………………


22

2.2 Ход эксперимента и его результаты………………………………………

26

Заключение…………..………………………………………………………….

34

Список использованных источников…………………………………………

36

Приложение А Результаты по всходу семян …………………………………

Приложение Б Всхожесть семян кресс-салата .....…………………………...

Приложение В Исследуемые парковые участки г. Орска……………………

Приложение Г Результаты всхожести семян на 6-ой день……………..........

39

41

42

43









Введение

Проблемы экологии городской среды занимают одно из первых мест в иерархии глобальных проблем современности, так как эта среда отличается своеобразием экологических факторов, специфичностью техногенных воздействий, приводящих к значительной трансформации окружающей среды. Воздух в городе наполнен пылью, сажей, аэрозолями, дымом, твердыми частицами и т.д. К основным источникам загрязнения относятся промышленные и топливно-энергетические предприятия, транспорт. Естественно, что от загрязненного воздуха страдает человек и все, что его окружает.

Город Орск, расположенный в восточном Зауралье на территории Оренбургской области, является крупным промышленным центром, включающим предприятия нефтеперерабатывающей, химической, машиностроительной отрасли, а также цветной металлургии и энергетики.

Высокая антропогенная нагрузка обусловливает ухудшение экологического состояния городской экосистемы [1]. Это обстоятельство наглядно проявляется в отношении почв города, своеобразной депонирующей среды, в которой накапливаются тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества, поступающие от объектов загрязнителей через атмосферу, с осадками и поверхностными водами [2].

Однако эти природные почвы за последние десятилетия были существенно преобразованы хозяйственной деятельностью человека, потеряли свои генетические особенности, отраженные в строении почвенного профиля, в комплексе физических и химических свойств, и приобрели характер урбаноземов[3]. Отдельными островками слабо трансформированных почв можно считать парковые зоны городов, однако и они испытывают значительную антропогенную нагрузку от стационарных и передвижных источников загрязнения.

Одной из важных проблем экологии городской среды является

загрязнение урбоэкосистем тяжелыми металлами. Поступление тяжелых металлов в атмосферу оказывает негативное воздействие на почву и растения и представляет угрозу для здоровья человека. Почвы населенных пунктов и прилегающих к ним территорий Оренбургской области, зачастую загрязнены свинцом, никелем, медью, цинком, кобальтом и другими тяжелыми металлами [4].

В настоящее время имеется большой арсенал методов для выявления различных неблагоприятных воздействий на состояние окружающей среды. Существующая система контроля качества среды базируется на данных по физико-химическому анализу объектов окружающей среды, по состоянию биоразнообразия и других. Для проведения оценки качества окружающей среды на всех уровнях применяются различные подходы, но особенно важной является биологическая оценка. Это связано с тем, что именно состояние живых организмов позволяет прогнозировать такие изменения в окружающей среде, которые могут привести к необратимым последствиям. На сегодняшний день одним из эффективных и недорогих методов биомониторинга является биоиндикация, так как растения считаются надежными индикаторами загрязнения природной среды различными токсическими веществами. Они вынуждены адаптироваться к стрессовому воздействию среды с помощью физиолого-биохимических и анатомо-морфологических перестроек организма. Фиксация и оценка этих изменений, которые могут регистрироваться уже на самых ранних стадиях деградации, дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды.

В связи с актуальностью нами сформулирована тема исследования: «Биоиндикация почв города Орска».

Цель исследования: Определить состояние почв методом биоиндикации.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Анализ литературы по теме исследования.

2. Оценка состояния почв в парках города Орска.

3. Сопоставление морфологических изменений растений и

интенсивности роста побегов со степенью загрязнения почв.

Объектом нашего исследования являются почвы парковых зон г. Орска.

Предмет исследования: физико-химический состав почв.

Методы исследования: анализ теоретической и методической литературы, констатирующий эксперимент, метод биоиндикации, методы статистической обработки результатов исследования.

База исследования: парковые зоны города Орска.

Практическая значимость: данное исследование можно применить для преподавания специального курса города Орска.

Исследовательская работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель и задачи, объект и предмет, методы исследования, его практическая значимость.

В первой главе «Теоретические аспекты использования биоиндикаторного метода для оценки качества окружающей среды» описаны экологические основы биоиндикационных исследований: понятие «биоиндикация», задачи и актуальность использования данного метода; выделены основные проблемы загрязнения почв и значение индикаторной роли растений в определении плодородия почв.

Во второй главе «Общая характеристика экологической обстановки и сравнительный физико-химический анализ парковых зон г. Орска» приводится экологическая оценка состояния окружающей среды города Орска, дается сравнительный физико-химический анализ парковых зон г.Орска, представлены результаты опытно-экспериментальной работы, в ходе которых выявлено, что степень загрязнения парковых зон ниже нормы, что свидетельствует о интенсивной антропогенной нагрузке и обусловливает ухудшение экологического состояния городской экосистемы.

В заключении изложены основные выводы по проведенному

исследованию, намечены направления и перспективы дальнейшего изучения данной проблемы.

Исследовательская работа выполнена печатным способом на 27 страницах с использованием 23 литературных источников. Работа содержит 2 приложения из 3 страниц, 7 таблиц и 9 рисунков.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Почвы парковых зон города Орска являются загрязненными тяжелыми металлами.

  2. Метод биоиндикации не является определяющим, а должен подтверждаться методами физико-химического анализа.






















1 Теоретические аспекты использования биоиндикаторного метода для оценки качества окружающей среды

    1. Экологические основы биоиндикационных исследований


Наиболее часто цитируемой и, в то же время, наиболее идеологически расплывчатой областью экологии является некоторая совокупность методов, называемая “биоиндикацией”. Хотя истоки наблюдений за индикаторными свойствами биологических объектов можно найти в трудах естествоиспытателей самой глубокой древности, до сих пор отсутствует стройная теория и адекватные методы биоиндикации [21]

Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Биоиндикация, как и мониторинг, осуществляется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза. Очевидно, что сложность живой материи и характера ее взаимодействия с внешними факторами возрастает по мере повышения уровня организации. В этом процессе биоиндикация на низших уровнях организации должна диалектически включаться в биоиндикацию на более высоких уровнях, где она предстает в новом качестве и может служить для объяснения динамики более высокоорганизованной системы [21]

Считается, что использование метода биоиндикации позволяет решать задачи экологического мониторинга в тех случаях, когда совокупность факторов антропогенного давления на биоценозы трудно или неудобно измерять непосредственно. К сожалению, современная практика биоиндикации носит в значительной мере феноменологический характер, выраженный в пространном изложении подмеченных исследователем фактов поведения различных видов организмов в конкретных условиях среды. Иногда эти описания сопровождаются не всегда обоснованными выводами, носящими, как правило, сугубо оценочный характер (типа "хорошо / плохо", "чисто / грязно" и т.д.), основанными на чисто визуальных методах сравнения или использовании недостаточно достоверных индексов. Чаще всего такой "прогноз" делается, когда "общественное" мнение по конечному результату оценки качества экосистемы уже заранее известно, например, по прямым или косвенным параметрам среды. В результате этого, роль биоиндикации оказалась сведенной к следующей совокупности действий, технологически совпадающей с биомониторингом:

  1. выделяется один или несколько исследуемых факторов среды (по литературным данным или в связи с имеющейся программой мониторинговых исследований);

  2. собираются полевые и экспериментальные данные, характеризующие биотические процессы в рассматриваемой экосистеме, причем теоретически эти данные должны измеряться в широком диапазоне варьирования исследуемого фактора (например, в условно-чистых и в условно-грязных районах);

  3. некоторым образом (путем простого визуального сравнения, с использованием системы предварительно рассчитанных оценочных коэффициентов или с применением математических методов первичной обработки данных) делается вывод об индикаторной значимости какого-либо вида или группы видов.

В редких случаях делаются практические попытки оценить лимитирующий уровень рассматриваемого фактора загрязнения, т.е. выполнить так называемый "анализ биологически значимых нагрузок". И только в исключительных случаях выполняется собственно операция "индикации", когда с использованием биоиндикаторных показателей прогнозируются неизвестные факторы среды и оценивается их значимость для всей экосистемы в ближайшем и отдаленном будущем. В качестве немногочисленных примеров организации комплексных гидроэкологических биоиндикационных исследований, в результате которых был сформулирован некоторый комплекс научно-обоснованных природоохранных решений, можно привести работы по оценке экологического состояния оз. Байкал, рек Невы и Чапаевки [17]

В значительной мере теоретическая и практическая неполнота работ в области биоиндикации связана с объективными методологическими трудностями отображения и моделирования предметной области. Оценка антропогенного воздействия на биотические компоненты экосистем во многом осложняется пространственно-временной дифференциацией видовой структуры, т.к. ценопопуляции одного и того же вида, входящие в разные сообщества организмов, характеризуются различными экологическими условиями обитания и их реакции на действие фактора могут существенно отличаться [18]. У видов со слабо выраженными механизмами популяционного гомеостаза эти реакции всегда достаточно контрастно выражаются в снижении физиологической устойчивости части особей к действию антропогенных факторов и, в конечном счете, в нарушении процессов репродукции. Однако для большинства видов реагирование на любое техногенное воздействие (если, разумеется, оно не носит катастрофический характер) принципиально не отличается от выработанных в ходе эволюции тривиальных реакций на колеблющиеся изменения среды. В процессе адаптации биоценоза к меняющимся условиям включаются компенсационные механизмы и, при умеренных воздействиях, в популяциях вырабатывается некоторый средний, генетически обусловленный уровень интенсивности воспроизводства за счет "перераспределения факторов смертности". И только в том случае, когда давление антропогенных факторов выводит экосистему за рамки естественной изменчивости, происходит нарушение динамической стабилизации популяционных связей, изменяется генетический состав и идет подавление наиболее генерализированного свойства популяций - воспроизводственного процесса.

Необходимым условием для выявления качественных нарушений биотических процессов, происходящих в экосистемах под влиянием антропогенных факторов, является знание диапазона естественной изменчивости биоценозов, т.е. построение пространства состояния популяций. В связи с этим возникает необходимость определения тех параметров, которые позволят с заданной подробностью и точностью оценить состояние биоценоза, вычленить изменения, вызванные действием антропогенных факторов, и получить необходимую и достаточную информацию для прогноза возможных изменений состояния экосистемы. Однако для получения такого “динамически достаточного описания” (термин Б.К.Павлова) необходимо знание "правил" внутреннего преобразования популяций в результате действия каких-либо факторов. Но мы не можем сформулировать эти "правила" до тех пор, пока не определим ряд необходимых и достаточных параметров описания состояния популяций, достаточно чувствительных, информативных и обладающих достаточной селективностью в рамках поставленной задачи.

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест - объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций. В роли биоиндикаторов могут быть использованы пыльца растений, хвоя сосны обыкновенной и др. [19]

Преимуществом методов биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами является интегральный характер ответных реакций организмов, которые:

  1. суммируют все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом;

  2. выявляют наличие в окружающей природной среде комплекса загрязнителей;

  3. в условиях хронической антропогенной нагрузки биоиндикаторы могут реагировать на очень слабые воздействия в силу аккумуляции дозы;

  4. фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений;

  5. указывают пути и места скоплений различного рода загрязнений в экологических системах и возможные пути попадания этих веществ в организм

человека.

Относительно благополучно дело обстоит с описательным объяснением терминов. Например, согласно определению Н.Ф. Реймерса:

Биоиндикатор: группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей… Сообщество индикаторное - сообщество, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно судить об общем состоянии среды, включая, ее естественные и искусственные изменения”.

Безусловно, объективные факты свидетельствуют о существовании тесного влияния факторов среды на биотические процессы экосистемы (плотность популяций, динамику видовой структуры, поведенческие особенности). Такие факторы среды, как свет, температура, водный режим, биогенные элементы (макро- и микроэлементы), соленость и другие имеют функциональную важность для организмов на всех основных этапах жизненного цикла. Однако можно использовать обратную закономерность и судить, например, по видовому составу организмов о типе физической среды. Поэтому “Биоиндикация - это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений”.

Существенные методологические трудности биоиндикации возникают и при оценке состояния биоценоза по соотношению видов в конкретной экосистеме выборочным методом. Если исходить из понимания популяции, как совокупности особей, то информация, которую мы получили, не может быть экстраполирована за пределы временного периода или станции (полигона), на котором осуществлена выборка. Необходимо получить информацию о форме распределения вероятностей нахождения особей в той или иной точке пространства экосистемы. Исходя из найденного закона распределения, можно рассчитать число необходимых проб, обеспечивающих заданную точность интерполяции. Такой подход возможен для оценки состояния популяций на небольших площадях, например, в небольших замкнутых мелководных водоемах. Для крупных водоемов количество выборок ограничивается временем, за которые можно сделать пробы в сходных условиях (например, даже в течение суток может произойти перераспределение планктонных особей в пространстве). Проблемы, связанные с изучением пространственно-временной дифференциации зоопланктона при проведении мониторинговых исследований, показаны, например, на большом экспериментальном материале О.М. Кожовой и Б.К. Павловым [18]

Таким образом, биоиндикацию можно определить как совокупность методов и критериев, предназначенных для поиска информативных компонентов экосистем, которые могли бы:

1) адекватно отражать уровень воздействия среды, включая комплексный характер загрязнения с учетом явлений синергизма действующих факторов;

2) диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ и оценивать их значимость для всей экосистемы в ближайшем и отдаленном будущем.

С точки зрения математики поставленная задача биоиндикации в реальных условиях относится к классу плохо формализуемых задач, поскольку характеризуется следующими особенностями:

- существенной многомерностью факторов среды и измеряемых параметров экосистем;

- сильной взаимообусловленностью всего комплекса измеренных переменных, не позволяющей выделить в чистом виде функциональную связь двух индивидуальных показателей F(x);

- нестационарностью большей части информации об объектах и среде;

- трудоемкостью проведения всего комплекса измерений в единых координатах пространства и времени, в результате чего обрабатываемые данные имеют обширные пропуски.

В связи с этим, нахождение адекватной связи индикаторов и

индицируемых факторов является типичной операцией с "размытыми" множествами, а, следовательно, характеризуется существенной неопределенностью (стохастичностью).

В то же время, к настоящему моменту сложились условия, позволяющие преодолеть некоторую математическую "ущербность" биоиндикации:

- сформированы банки многолетних данных по наблюдениям за природными экосистемами;

- разработан и апробирован ряд методов и математических моделей интегральной оценки состояния сложных систем различного типа, позволяющих, по терминологии А.П. Левича и А.Т. Терехина, осуществлять “поиск детерминации и распознавание образов в многомерном пространстве экологических факторов для выделения границ между областями нормального и патологического функционирования экосистем”;

- развиваются аппаратные и программные информационные компьютерные технологии, позволяющие анализировать необходимые массивы экологических данных;

- существует огромный объем неформальных знаний высококвалифицированных специалистов, частично сконцентрированный в методических разработках.

Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов [19]. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений. Таким образом, видовой, видовой состав гидробионтов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования.

В пределах техногенно-перегруженных территорий при определении

эколого-геологических систем за основу берется антропоцентрический подход. Данные эколого-геологические системы представляют частный случай, при их изучении в центр внимания выводится человек. В этой связи под эколого-геологическими системами предполагается принимать комплексные системы, включающие в качестве взаимодействующих элементов геологическую среду, техносферу и человека. Для реализации данного подхода вводятся два базовых определения: экологические функции геологической среды - есть выраженная направленность действий, определяющих условия жизнедеятельности человека. Это поведенческий признак системы. Экологические свойства геологической среды - комплекс параметров, описывающих ее экологические функции. Это признак, характеризующий специфические свойства системы [1-4].В природе все тела имеют симметричную форму, идеальной является форма шара. Любая асимметрия - это последствие действия техногенных и естественных факторов, негативно влияющих на биоту. Самым первым деградирует низший класс экологической пирамиды - растительность. Именно она определяет эколого-биотическое состояние местности. Исследования последних лет показали, что растения можно использовать как тест-объекты для мониторинговых исследований. По их различным характеристикам оценивают состояние окружающей среды и отслеживают изменения в течение ряда лет. Для оценки состояния среды подходят физиологические, биохимические, генетические, цитологические (на уровне клетки), а также морфологические характеристики. Используя даже одну из них, можно дать интегральную (общую) оценку состояния среды. Мониторинговые исследования позволяют, с одной стороны, оценить состояние геологической среды за определенный промежуток времени, с другой стороны, проследить как вся совокупность внешних факторов: геологических, природно-климатических (температура, влажность) и антропогенных (радиационное и химическое загрязнение) влияет на живые организмы [21]. Выявляя изменения характеристик у растительных объектов, можно говорить о загрязнении среды и прогнозировать опасность для человека. Поэтому важно исследование состояния геологической среды как среды обитания человека. В естественных условиях могут существовать факторы, оказывающие неблагоприятное воздействие на систему. Это наблюдается в районе разломных зон берегов водохранилищ, в районе геохимической, геофизической, геодинамической аномалий. Так, например, в районе естественной геохимической аномалии - месторождении урана - отмечается повышение радиационного фона, а, следовательно, ухудшение радиационной обстановки. В неблагоприятных естественных и техногенных условиях, где присутствует сильное воздействие, у растений изменяется форма листовой пластинки: появляется асимметрия. На этом свойстве растительных объектов основан метод оценки состояния геологической среды по коэффициенту симметрии (КС) листа.

Поэтому в настоящее время в связи с возрастающим антропогенным прессингом чрезвычайно важна быстрая и правильная оценка состояния окружающей среды, в том числе геологической, которая также подвергается сильному загрязнению [14]. В почве происходит накопление некоторых компонентов выбросов промышленных предприятий и бытовых отходов, например, тяжелых металлов, особенно свинца, который входит в состав выхлопных газов автотранспорта. Сейчас основным загрязнителем среды является автотранспорт, а свинец составляет 18% продуктов сгорания топлива. Тяжелые металлы имеют не только мутагенный, тератогенный, но и канцерогенный эффект - вызывают онкологические заболевания у человека. В связи с этим очень важны экологические исследования геологической среды, компонентов литосферы как местообитания человека. При оценке состояния компонентов литосферы целесообразно использовать растительные объекты, для которых почва является субстратом. Загрязнение почвы отражается на состоянии зеленых растений. Поэтому по различным показателям растений можно определить степень загрязнения геологической среды и почвы как компонента литосферы.

Таким образом, в техногенных условиях отмечается тератогенное воздействие на живые организмы, которое можно оценить с помощью биоиндикаторного метода. Предлагаемый метод достаточно надежен, быстр, прост в исполнении, позволяет получать достоверные результаты и адекватно оценивать состояние литосферы как компонента геологической среды.


    1. Проблемы загрязнения почв


Почва – это особое природное дарование, обладающее свойствами живой и неживой природы. Она сформировалась в результате длительных преобразований верхних слоев литосферы. Важнейшее из свойств почвы - это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды.   Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. [20] Как часто встречаются участки, покрытые остатками строительных деталей: панелей, блоков, кирпичей, заваленные золой, шлаками. В районах нефтебаз земли покрыта слоем мазута, нефти, смазочных материалов.

В почве накапливаются соединения свинца, мышьяка, ртути, меди и др. Сернистый ангидрид попадает в почву и значительно подкисляет ее. Вблизи автомобильных трасс в почве наблюдается повышенное содержание свинца. Широко распространено загрязнение почвы нефтепродуктами. В почву могут попасть пестициды. Наконец, даже минеральные удобрения могут нанести почве ущерб, особенно при внесении их без учета конкретных особенностей данного участка земли. Растения не всегда могут использовать все питательные вещества удобрений.

Опасность загрязнения почвы состоит не только в изменении ее физико-химических свойств. Посторонние вещества, попадая в почву, разрушают сложившиеся связи между отдельными группами почвенного биоценоза. Разрушаются сложившиеся трофические цепи. Все это конечном счете сказывается на плодородии. Бытовые и животноводческие сточные воды загрязняют почву болезнетворными бактериями.

Засолением называют процесс накопления солей натрия, кальция, магния в верхнем слое почвы в концентрациях недопустимых для нормального

роста и развития растений.

Согласно закону РФ «Об охране окружающей природной среды» [6] зеленые зоны городов и населенных пунктов относятся к особо охраняемым природным территориям. Растительность на улицах городов, поселков рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения среды жизни человека в гигиеническом и эстетическом отношениях, поскольку растения обогащают воздух кислородом, увлажняют и очищают его, способствуют снижению шума, влияют на микроклимат территории.

Известно, что основные экологические факторы в населенных пунктах, особенно в городах, существенно отличаются от тех, которые влияют на растения в естественной обстановке. Загрязнение почвы оказывает влияние на физиологические функции растений, их внешний облик, состояние, продолжительность жизни, генеративную сферу.

Так, вещества-токсиканты, которые адсорбируются на клеточных оболочках растений, проникают внутрь клеток, нарушают обмен веществ; в результате резко снижается фотосинтез, усиливается дыхание. Обычно признаки поражения растений токсикантами выражаются в некрозе края листа, изменении формы пыльцевых зерен, побурении листьев и хвои, появлении уродств, отмирании. Загрязнения почвы нефтепродуктами также вызывает различные степени повреждения растений - от отсутствия завязывания семян и отмирания отдельных органов до полной гибели.



    1. Методы исследования почв

Почва является очень сложным объектом исследования. В ее состав входят почти все элементы периодической системы Д.И.Менделеева, как в чистом виде, так и в различных соединениях. Эти компоненты имеют как естественное происхождение, так и искусственное – антропогенное. При этом соотношения компонентов нередко бывают неблагоприятными для окружающей среды.

Почва содержит как растворимые, так и нерастворимые соединения органического и минерального происхождения. Эти ингредиенты не всегда легко и быстро можно идентифицировать. Для их идентификации применяются различные методы, среди которых физико-химические, биоиндикаторные и другие методы.

Методы оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологических систем часто называют биоиндикацией (лат. - indicare - указывать). В соответствии с этим, организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых так тесно коррелируют с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки, называют биоиндикаторами. Существуют различные формы биоиндикации [21]

Заслуживает внимание индикаторная роль растений. Наблюдая за растениями, человек еще в глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения, верно, служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали человеку время суток. Другие растения выполняли функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и соленых вод. В настоящее время растения – индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологии, гидрологии, землеустроители, почвоведы, климатические экологи, лесоводы, археологи и др. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Растения резко реагируют на изменение внешних условий. В зависимости от характера почвенного покрова наибольшее распространение получают те или иные виды растений. Отрицательные воздействия выхлопных газов автомобилей на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной для людей концентрации этих газов. Засыхание концов листьев, изменение окраски, появление белых пятен на листовых пластинах, замедление роста растений свидетельствует на присутствие в окружающей среде опаснейших загрязнителей.

Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной

чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста, искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).

Кресс-салат как биоиндикатор удобен ещё и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом количестве растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т.п.) Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток [5]

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают в чашках Петри, в которые насыпают промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывают фильтровальной бумагой и на неё раскладывают определенное количество семян. Перед раскладкой семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху семена закрывают фильтровальной бумагой и неплотно накрывают стеклом. Проращивание ведут в лаборатории при температуре 20-25°С. Нормой считается прорастание 90-95% семян в течение 3-4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью. После определения всхожести семян приступают к проведению эксперимента, закладывая опыты в следующей последовательности:

  1. Чашку Петри заполняют до половины исследуемым субстратом. В другую чашку кладут такой же объём заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу.

  2. Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.

  3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 50 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.

  4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек и аккуратно разравнивая поверхность.

  5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних.

  6. В течение 10-15 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывают в таблицу.

Решение современных проблем почвоведения также базируется на детальном изучении химических и физических свойств почвы [22] Физико-химические методы анализа — это большая группа методов, в которую часто включают все приемы химических исследований, базирующиеся на количественном измерении физических свойств. Предварительно изученная зависимость состав — свойства позволяет посредством простых физических измерений анализировать любую систему. Первым этапом разработки и применения любого физико-химического метода является установление зависимости между составом и свойствами, выражаемой математически в виде формулы или графика.

Зависимости, используемые в физико-химических методах анализа, опираются на общие законы физики и химии; специфичность свойств веществ, характер реакций и особенности изучаемых систем находят отражение в величинах параметров уравнений. Это придает физико-химическим методам универсальность, позволяющую применять одни и те же приборы для исследования разнообразных соединений. В связи с этим классификация методов и последовательность их изучения основывается на общности используемых законов (свойств) и применяемой аппаратуры. Вместе с тем специфика состава, структуры и свойств почвы требует уточнения, иногда разработки особых условий проведения исследования, а подчас и новых приемов и деталей аппаратуры. Следует подчеркнуть, что еще далеко не все физико-химические методы исследования в полной мере проверены и приспособлены к изучению состава, структуры и свойств почвы.

Ряд физико-химических методов позволяет определять такие свойства вещества, или компонента в смеси, которые нельзя изучить обычными приемами: окислительно-восстановительный потенциал, активности ионов, светопоглощение и отражательная способность почвы и т. п.

Таким образом, почвы загрязняются различными вредными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В связи с тем, что почва является неотъемлемым звеном биосферы и играет важнейшую роль в жизни общества всей планеты чрезвычайно важно изучение ее современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

В настоящее время необходимо иметь такие методы оценки загрязнения почв, которые могли бы дать объективное представление о состояние почвы, то есть о том, насколько она способна выполнять отведенные ей функции.













2 Общая характеристика экологической обстановки и сравнительный физико-химический анализ парковых зон города Орска

    1. Физико-географическая характеристика и экологическая оценка состояния окружающей среды города Орска


Город расположен в восточной части Оренбургской области в южных отрогах Уральских гор при впадении реки Орь в Урал [16]. Последний делит город на две части — европейскую (Новый город) и азиатскую (Старый город).

Площадь территории составляет 1426,5 км² (в границах городского округа) и 574 км² (в границах городского поселения). Численность населения составляет 249,5 тысяч человек. Город граничит с Гайским, Новоорским и Домбаровским районами Оренбургской области. Вблизи него расположен город Новотроицк с населением 109 тысяч человек. Общая площадь дорог на конец 2009 г. составляла 31890 тысяч км², а протяженность дорог – 1610,6 км. Доля протяженности автомобильных дорог общего пользования местного значения с твердым покрытием в общей протяженности автомобильных дорог общего пользования местного значения на конец 2009 г. составляла 58,2%.

Сложные климатические условия города Орска ограничивают ассортимент древесно-кустарниковых пород наиболее засушливо устойчивыми видами и создают необходимость организации искусственного полива для всех видов зеленых насаждений в течение вегетационного периода.

В настоящее время на территории г. Орска и в пригородной зоне естественная

древесно-кустарниковая растительность произрастает лишь в пойме р. Урал,

р. Орь, р. Елшанка. Почвы – обыкновенные черноземы простираются с запада на восток через всю Оренбургскую область. По речным поймам и террасам распространены древесно-луговые, лугово-черноземные, лугово-болотные почвы, солонцы и солончаки.

Растительный мир района города Орска расположен в подзоне типичной степи, которой соответствуют дерновинно-злаковые степи (преимущественно


типчаково-ковыльные степи) на южных черноземах.

Общая площадь лесного фонда составляет: городские леса 4406 га; федеральные леса 1696 га; защитные леса (придорожные лесополосы) – 11,52 га.

Орск — крупный промышленный центр Южного Урала. Основными загрязнителями окружающей среды являются:

  1. Комбинат «Южуралникель». Одно из самых крупных предприятий цветной металлургии в Оренбургской области. Производил никель в сульфате. В его выбросах содержались никель, диоксид серы, оксид углерода (IV). С 30 октября 2012 производство остановлено.

  2. Нефтеперерабатывающий завод имени Чкалова. Производит различные виды бензина, керосина, дизтоплива, мазут. Из года в год объединение приводит в порядок свои установки, но до идеала довольно далеко. Загрязняет атмосферу метаном, сероводородом, оксидом углерода (IV), фенолом.

  3. ЗАО «ОРМЕТ» Добыча и переработка медно-цинковых и золотосодержащих руд. Выбросы цинка, негативное влияние меди-содержащих руд на здоровье людей в процессе производства.

  4. ОАО «МК ОРМЕТО-ЮУМЗ» (тяжёлое машиностроение, входит в состав «МК Уралмаш», владельцем которого в свою очередь является «Металлоинвест» Алишера Усманова). На территории предприятия находится цех по производству оцинковки труб и другого проката, не входящий в состав данной организации. Кроме того, регулярно производятся выбросы угарного газа в районе кузнечно-прессовых и литейного цехов.

  5. Завод «Синтезспирт». Производит продукты для химии органического синтеза. По его вине происходят выбросы серной кислоты.

  6. Комбинат «Уральская Сталь». По результатам мониторинга атмосферного воздуха, концентрация аммиака, диоксида серы, сероводорода, фенола, оксида углерода и пыли в пределах нормы, но все же выбросы имеются, а значит, имеет место и их негативное воздействие. Имеются единичные случаи аварийного выброса хлора.

  7. ОАО «Орское карьероуправление». Производит добычу нерудных полезных ископаемых габбро-диабаз открытым способом и их переработку (дробление, сортировка). Производственные процессы сопровождаются обильными выбросами кремний-содержащей пыли в атмосферу, даже несмотря на использование гидрообеспыливающих устройств. Значительный вклад в загрязнение окружающей среды вносят автомобильный (вывоз породы из карьера БелАЗами), бульдозеры (в момент простаивания двигатели работают вхолостую) и железнодорожный транспорт (отсутствует электрифицированное сообщение со станцией Круторожино) за счет токсичных выхлопов дизельного топлива. Кроме того, на территории самого предприятия, прилегающего к нему жилого поселка Круторожино, а также в районах поселков Строитель и Елшанка наблюдается повышенная сейсмичность при прохождении фронта ударной волны в момент проведения взрывных работ. Это чревато постепенным разрушением несущих конструкций зданий и сооружений.

  8. Автомобильный транспорт. Выбросы свинца, серы, оксида и диоксида углерода. Решить данную проблему можно, используя «щадящие» технологии преобразования энергии сгорания топлива в другие её виды. Например, следующие тепловые двигатели: Стирлинга, Ванкеля, роторно-волновые в паре с системой «генератор — электродвигатель» при отказе от традиционных систем «ДВС — КПП». Также стоят внимания вопросы создания водородных топливных элементов, ионисторов на основе графена. И, несомненно, развивая и совершенствуя технологии возобновляемых источников энергии, уже ставших традиционными в прогрессивных странах.

В зоне наибольшего воздействия от выбросов промышленных предприятий оказались жилые районы:

- перекресток Станиславского и проспекта Мира (медь, цинк);

- район автобусной остановки «Кинотеатр Мир» (медь, цинк);

- поселок Первомайский (медь, цинк, диоксид серы);

- район микрорайона «Северный» (кальций, диоксид серы).

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) за последние 10 лет несколько снизился, но по-прежнему остаётся высоким. Оздоровление атмосферного воздуха может быть достигнуто в том случае, если намеченные мероприятия по охране воздуха будут в достаточной мере профинансированы из всех источников финансирования, в том числе собственных средств предприятий, и внедрены промышленными предприятиями области, службами коммунального хозяйства, предприятиями агропромышленного комплекса, владельцами транспортных средств и др. В соответствии с природоохранным законодательством всем промышленным предприятиям, имеющим стационарные и нестационарные источники загрязнения атмосферы, необходимо разрабатывать проекты предельно допустимых выбросов (ПДВ) и выполнять их рекомендации по охране атмосферного воздуха, в том числе при НМУ, получать разрешение на выбросы и не превышать их.

Высокие концентрации в г. Орске подвижных форм наблюдаются по никелю и цинку, однако последний имеет высокую степень вариабельности. Содержание меди, свинца и кобальта превышает минимально аномальную концентрации. В районе Орско-Новотроицкого промышленного узла территория площадью около 300 км2 загрязнена медью, свинцом, никелем, кобальтом, хромом и бензапиреном. Содержание основных загрязнителей составляет: магния - 740-1134 мг/кг (при норме 800 мг/кг), цинка-110-211 мг/кг (50 мг/кг), меди-16-201 мг/кг(20мг/ кг), свинца - 41-98 мг/кг (10 мг/кг). Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье людей проводится по ориентировочной оценочной шкале, согласно которой уровень загрязнения почв в г. Орске оценивается как умеренно опасный, а в г. Новотроицке - как опасный. Загрязнение подвижными формами тяжелых металлов можно оценить как допустимое в г. Новотроицке, а опасное - в г. Орске. Изучение почвенного покрова в районе Оренбургского газоконденсатного месторождения показало, что содержание мышьяка, свинца,

меди, цинка, никеля, ртути и кобальта находится на уровне ПДК, но выше

фоновых концентраций.

Таким образом, можно сделать вывод, что территория Орска характеризуется как зона со сложной экологической обстановкой. Большую роль в формирование современной геоэкологической ситуации играет всё возрастающий антропогенный фактор. Высокое загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, а также деградация флоры и фауны в городе обусловлены влиянием предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии. Необходимо отметить захламление территории области бытовыми и сельскохозяйственными отходами. Большая антропогенная нагрузка на окружающую природную среду оказывает негативное воздействие на состояние здоровья населения.



    1. Ход эксперимента и его результаты

Для проведения исследования по биоиндикации почв г. Орска мы использовали данные доцента кафедры общей биологии О.А. Саблиной и старшего преподавателя кафедры общей биологии естественно-научного факультета Орского гуманитарно-технологического института (филиала) ОГУ Д.М. Турлибековой по проведенному раннее сравнительному физико-химическому анализу почв парковых зон города Орска [7]. В качестве участков исследования были выбраны парки города Орска, отличающиеся как особенностями почвенного покрова, так и месторасположением по отношению к промышленным предприятиям - загрязнителям.

Участок №1 – парк Северный, испытывает на себе влияние ОАО «Уральская сталь» (г. Новотроицк), расположенного в 7 км к западу от города Орска, ОАО «Новотроицкий цементный завод», и ОАО «Орскоекарьероуправление», почвы – черноземы южные тяжелого механического состава. Участок №2 – парк Машиностроителей, располагается в центре города с интенсивными транспортными потоками, подвержен загрязнению выбросами Орской ТЭЦ 1 и ОАО «МК ОРМЕТО_ЮУМЗ», почвы – черноземы южные тяжелого гранулометрического состава. Участок №3 – парк Металлургов, находится рядом с ОАО «Комбинат Южуралникель», также испытывает влияние ОАО «Орскнефтеоргсинтез», почвы черноземы южные легкого мех.состава. Участок №4 – парк Железнодорожников, негативное влияние оказывают расположенный поблизости железнодорожный узел и интенсивные потоки автотранспорта, почвы – аллювиальные дерновые насыщенные легкого гранулометрического состава.

На каждом участке закладывалось по три прикопки до глубины 50 см, образцы почв отбирались послойно с глубины от 0 до 10 и от 30 до 40 см, рН водной вытяжки определялся по ГОСТ 26423-85, содержание общего гумуса – методом мокрого озоления по И. В. Тюрину в модификации Б. А. Никитина [8], содержание подвижных форм тяжелых металлов – атомно-адсорбционным методом в лаборатории Всероссийского научно-исследовательского института мясного скотоводства (г. Оренбург).

По величине рН (Таблица 1) все исследованные образцы почв можно отнести к слабощелочным, данный показатель варьирует от 7,18 до 7,65, что вполне характерно для почв степной зоны. В слое от 0 до 10 см значение рН незначительно выше, чем в слое от 30 до 40 см, за исключением парка Металлургов, в котором отмечается также самый низкий показатель рН водной вытяжки почвенного раствора, что в совокупности может свидетельствовать о слабом подкислении их верхних горизонтов. Вероятная причина этого явления – последствия выбросов комбинатом «Южуралникель» и других источников загрязнения городской среды диоксида серы, реагирующего с почвенной и атмосферной влагой и кислородом воздуха и образующего растворы сернистой и серной кислот.




Таблица 1 – Содержание гумуса и рН водной вытяжки в почвах парковой зоны г. Орска

Слой,

см

ph

Содержание

гумуса, %

Парк Северный


0-10

7,64

6,28

30-40

7,61

4,65

Парк Машиностроителей


0-10

7,65

6,47

30-40

7,56

5,17

Парк Металлургов


0-10

7,18

5,43

30-40

7,37

3,06

Парк Железнодорожников


0-10

7,60

2,77

30-40

7,48

1,99

По содержанию гумуса почвы парков Северный и Машиностроителей могут быть отнесены к среднегумусным (содержание гумуса в верхних горизонтах более 6%), Металлургов – малогумусным (4-6%), Железнодорожников – слабогумусным (4-2%). Вероятно, содержание гумуса в изучаемых почвах тесно связано с гранулометрическим составом и принадлежностью к определенному почвенному типу и подтипу: наиболее богаты органическим веществом черноземы тяжелого мехсостава, в то время как легкие аллювиальные почвы отличаются наименьшим содержанием гумуса. Более низкое содержание гумуса в парке Металлургов, возможно, объясняется также более низкой биологической активностью, связанной с высокой степенью загрязнения тяжелыми металлами, однако данное предположение нуждается в экспериментальной проверке. В этой связи следует отметить, что недавно проведенные исследования показали, что содержание в почвах тяжелых металлов зависит от гранулометрического состава, качественно-количественного состава органического вещества и скорости водопроницаемости почв [9].

Максимальное загрязнение тяжелыми металлами наблюдается на

участках с тяжелым гранулометрическим составом почв, содержанием гумуса выше среднего по паркам и относительно невысокой скоростью водопроницаемости.

Анализ содержания подвижных форм тяжелых металлов (таблица 2) выявил, что в парках Северный и Железнодорожников в 2013 году не отмечалось превышения концентрации этих элементов по сравнению с ПДК.

Сверхнормативные значения концентраций тяжелых металлов выявлены для свинца (1,79 ПДК), цинка (1,64 ПДК) и кадмия (2,13 ПДК) в почвах парка Машиностроителей. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в парке Металлургов, оправдывающем свое название, превышает ПДК в 1,74-2,70 раза для всех определяемых металлов (Cu, Zn, Pb, Co, Cd), за исключением марганца и никеля. Содержание подвижных форм никеля в парке Металлургов значительно превышает ПДК в 61,6 раза.


Таблица 2 – Подвижные формы тяжелых металлов в почвах парковой зоны г. Орска

Таким образом, по совокупности рассмотренных показателей (рН, содержание гумуса и подвижных форм тяжелых металлов), наиболее неблагоприятная экологическая обстановка, связанная с ухудшением качества почвы, отмечается для парка Металлургов, находящегося в зоне влияния крупного металлургического предприятия – ОАО «Комбинат Южуралникель». Кроме того, судя по содержанию в верхнем горизонте почв Zn, Pb, Cdи Ni, нельзя признать благополучной экологическое состояние территории парка Машиностроителей.

В нашей работе мы использовали метод биоиндикации для оценки загрязнения почв парковых зон г. Орска. Исследование было проведено в декабре 2016 г. Для решения задач и достижения цели исследования мы применили методику использования кресс-салата как тест-объекта для оценки загрязнения почвы и воды, описанную Т.Я.Ашихминой [5]. Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений  с помощью кресс-салата, партию семян, предназначенных для  опытов, проверили на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивали в чашках, в которые положили смоченную фильтровальную бумагу, разложили по 50 семян. Сверху семена закрыли фильтровальной бумагой и неплотно закрыли стеклом. Затем проращивали их при комнатной температуре в течение 3 суток. Процент проросших от числа посеянных (всхожесть) составил 95%, что считается нормой (Приложение Б). После определения  всхожести семян мы приступили  к проведению опытных экспериментов по проращиванию кресс-салата и определению экологического состояния почв.

Мы взяли землю с четырех разных участков (Приложение В): участок №1 – парк Северный (Рисунок В.1), участок №2 – парк Машиностроителей (Рисунок В.2), участок №3 – парк Металлургов (Рисунок В.3), участок №4 – парк Железнодорожников (Рисунок В.4), участок №5 - Контрольный.

Чашки  мы заполнили до половины  исследуемой землей и увлажнили одним и тем же количеством  отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения. В каждую чашку на поверхность земли  уложили по 50 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами было примерно одинаковое. Покрыли семена  теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек  и аккуратно разгладили поверхность. Увлажнили верхние слои субстратов до  влажности нижних. В течение 11 дней  мы наблюдали  за прорастанием семян, поддерживая  влажность субстратов  примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывали в таблицу (Приложение А.1).

Свои наблюдения мы начали  с 4-го дня, то есть с того момента, когда проросшие семена  были посажены  в субстраты.

В субстрате (1)  количество  проросших семян достигло 6% и проростки были ровные  и достаточно высокие. В субстрате (2)  количество семян было немного больше и составляло 16%. Проростки были  немного поменьше, но ровные. В субстрате (3)  количество  проросших семян 68% и проростки были ровные  и высокие. В субстрате (4) всхожесть составила 38%.

На 6-ой день проведения опыта (Приложение Г) процент ростков в  (1) субстрате увеличился до  14%, во (2) субстрате проросших семян стало 20% (Рисунок Г.1). В (3) субстрате проросших семян стало 84%, увеличился и процент  проросших семян в субстрате (4) -  90% (Рисунок Г.2).

На 7-ой день проведения опыта количество ростков еще немного прибавилось. В (1) их стало  -20%, во (2)-24%, в (3)- 90%, в (4) - 96% проростков.

По мере наблюдения всхожесть семян остановилась, их число перестало расти.

Неравномерность и процентное соотношение прорастания семян кресс-салата мы изобразили в виде графика (Рис. 1).

hello_html_623bb219.gif

Рисунок 1 – «Скорость прорастания семян кресс-салата»


На следующем этапе было необходимо  оценить внешний вид ростков.

В субстрате (1) ростки высокие и тонкие. Все они примерно одинакового роста, (Приложение А.2). Уровень загрязнения: сильное загрязнение почвы.

В субстрате (2)  проростки короче, чем в контрольном субстрате. Длина их не равномерна, но побеги ровные. (Приложение А.3). Уровень загрязнения: среднее загрязнение почвы.

В субстрате (3)  проростки высокие и тонкие. Несколько из посаженных ростков  пригибаются к земле. (Приложение А.4). Уровень загрязнения: слабое загрязнение почвы.

В субстрате (4)  проростки высокие и тонкие. Несколько из посаженных ростков  пригибаются к земле. (Приложение А.5). Уровень загрязнения: слабое загрязнение почвы.

Таким образом, наибольшее загрязнение почвы составило в парке Северный, на втором месте по степени загрязнения парк Машиностроителей. Слабое загрязнение в парках Железнодорожников и Металлургов (Рис. 2).


hello_html_mda7c0fc.gif

Рисунок 2 – «Уровень загрязнения почвы»

Использованный кресс-салат для определения загрязнения почв тяжелыми металлами не является достоверным индикатором. Следовательно, необходимо подверждать метод биоиндикации физико-химическими методами.

























Заключение


Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений, а также  почве отведена важнейшая роль в жизни общества, так как она представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности, так как эффективная защита окружающей среды от опасных химических реагентов невозможна без достоверной информации о степени загрязнения почв.

Оценку способностей почвы выполнять функции, обеспечивающие стабильность отдельных биоценозов и биосферы в целом получают при помощи специальных методов исследования загрязненных почв, в частности мы постарались исследовать на примере биоиндикаторного метода.

Для достижения цели исследования мы решили следующие задачи:

  1. Проведенный нами анализ литературных источников по методам биоиндикации, применяемых для оценки состояния среды, демонстрирует их большое разнообразие. При этом каждый из методов биоиндикации имеет определенные ограничения и не может служить универсальным способом оценки состояния антропогенно-измененной среды, тем более тогда, когда необходимо выявить стрессирующие техногенные факторы. Несмотря на недостатки, биоиндикацию в настоящее время широко применяют для оценки антропогенных изменений в экосистемах, а также для контроля состояния различных компонентов природной среды и для выявления антропогенных зон экологического риска.

  2. При использовании распространенных в экологических исследованиях методов биотестирования оценили состояние парковых почв на территории г. Орска, различающихся уровнем химического загрязнения (по данным физико-химического анализа).

  3. В ходе проведенного экологического исследования мы убедились, что растение кресс-салат реагирует на изменения загрязнение окружающей среды (всхожесть семян, изменение формы стеблей, их истонченность ).

При анализе полученных данных установлены несоответствия результатов оценок состояния городской среды, проводимых методами биоиндикации и методами физико-химического анализа. Это является следствием принципиальных различий в подходах определения качества среды: в первом случае - биоцентрического, отражающего чувствительность выбранного биоиндикатора к изменению комплекса экологических факторов, а во втором случае - антропоцентрического, основанного на интегральных показателях, т.е. нормированных к ПДК значений содержания загрязняющих веществ. Поэтому растение кресс-салат удобно использовать в качестве биоиндикатора окружающей среды, но необходимо подтверждать методами физико-химического анализа.













Список использованных источников

  1. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Оренбургской области в 2011 году / Под общ.ред. К. П. Костюченко. – Оренбург–Бузулук: «Бузулукская типография», 2012. – 297 с.

  2. Русанов, А.М. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах г. Орска/ А.М. Русанов, Н.И. Прихожай, А.В. Тесля, Д.М. Турлибекова // Вестник ОГУ. – Оренбург, 2012. – №4. – С.226 – 230.

  3. Федорец, Н. Г. Методика исследования почв урбанизированных территорий: учебно-методическое пособие / Н.Г. Федорец, М. В. Медведева. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. – 84 с.

  1. Вельц, Н. Ю. Аккумуляция тяжелых металлов в надземной части высших растений, произрастающих в г. Орске и его окрестностях/ Н. Ю. Вельц, Д. М. Турлибекова // Вестник ОГУ. – Оренбург, 2011. – С. 378-380.

  1. Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг/ Т.Я. Ашихмина – М.: АО МДС, 2000. – 380 с.

  2. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» (1992) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://zakonbase.ru/content/base/274952

  3. Турлибекова, Д.М. Тяжелые металлы в почвах парков города Орска/ Д. М. Турлибекова // Вестник ОГУ. – Оренбург, 2011. – №16(135) декабрь – С. 223-224.

  4. Воробьева, Л. А. Химический анализ почв: учебник / Л. А. Воробьева. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 272 с.

  5. Примак, О.В. Пути миграции тяжелых металлов в почвах парковой зоны г. Оренбурга: авторефер. дисс. …канд. биолог. наук / О.В. Примак. – Оренбург, 2013. – 20с.

  6. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. – Введ. 1985–02–08. –М.: Изд-во стандартов, 1985. – 10 с.

  7. Каверина, С. А. Геоэкологическая оценка трансформации почвенного покрова трансформированных территорий (на примере Орско-Новотроицкого промузла): автореф. дис. …канд. географ.наук / С.А. Каверина. – Барнаул, 2007. – 19 с.

  8. Русанов, А.М. Содержание тяжелых металлов в плодах яблони в городских условиях/ А.М. Русанов, Е.З. Савин, С.Э. Нигматянова, Д. А. Грудинин, М. А. Степанова // Вестник ОГУ. – Оренбург, 2011. – С.148 – 151.

  9. Русанов, А.М. Тяжелые металлы в плодах шиповника города Орска/ А.М. Русанов, Д. М. Турлибекова // Вестник ОГУ. – Оренбург, 2011. – №12. – С. 299 – 300.

  10. Федорец, Н. Г. Методика исследования почв урбанизированных территорий: учебно-методическое пособие / Н.Г. Федорец, М. В. Медведева. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. – 84 с.

  11. Алексеев, С. В. Практикум по экологии/С. В. Алексеев, Н. В.Груздева, А. Г.Муравьёв, Э. В.Гущина. – М.: АО МДС, 1996.–190 с.

  12. Экология Оренбургской области [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://bank.orenipk.ru/Text/t15_6.htm

  13. Шитов, И. А. Экология : учеб. для биол. и мед. спец. вузов. – 3-е изд., стер./ И. А. Шитов. – М. : высш. шк., 2001. – 512 с. – ISBN 5-06-004158-1.

  14. Хотунцев, Ю. Л. Экология и экологическая безопасность : учеб. пособие для студентов пед. институтов / А. К. Маркова, Ю. Л. Хотунцев. – М. : Изд-во Академия, 2002. – 480 с. – ISBN 5-7695-0870-1.

  15. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда и человек : учеб. пособие для студентов вузов. / Ю. В. Новиков. – М. : ФАИР-ПРЕСС, 2000. – 320 с. – ISBN 5-8183-0110-9.

  16. Миркин, Б. М. Экология России/ Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова. – М.: АО МДС, 1996

  17. Казеев, К.Ш. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований./ К.Ш. Казеев, С.И. Колесников, В.Ф. Вальков. – Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 2003. 216 с.

  18. Зырин, Н.Г., Орлов Д.С. Физико-химические методы исследования почв./ Н.Г. Зырин, Д.С. Орлов. – Издание: Издательство Московского университета, Москва, 1964 г., 348 стр.

  19. Экология и охрана природы. Словарь-справочник / Отв. ред. В. Снакин. - Пущино: Академия, 2000.




































Приложение А

(обязательное)


Результаты по всходу семян

Таблица А.1 Скорость прорастания семян кресс-салата

Исследуемый

субстрат

Число проросших семян

(%)

сутки

проба

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

-

-

-

6

10

14

20

20

20

20

21

2

-

-

-

16

16

20

24

24

26

26

27

3

-

-

-

68

74

84

90

90

90

90

90

4

-

-

-

38

50

66

70

70

70

75

78

контроль

-

-

-

74

84

90

96

96

96

97

97



Таблица А.2 Участок №1 – парк Северный


Внешний вид ростков.

50

10

20%

Проростки высокие и тонкие


Уровень загрязнения: Сильное загрязнение.


Таблица А.3 Участок №2 – парк Машиностроителей

Внешний вид ростков.

50

12

24%

Длина побегов не равномерна, но нормальна. Побеги ровные.

Уровень загрязнения: Среднее загрязнение.



Продолжение Приложения А


Таблица А.4 Участок №3 – парк Металлургов

Уровень загрязнения: Слабое загрязнение.



Таблица А.5 Участок №4– парк Железнодорожников

Уровень загрязнения: Слабое загрязнение.




























Приложение Б

(дополнительное)


Всхожесть семян кресс-салата


hello_html_m7584b21f.jpg



Рисунок Б.1 – «Проверка семян на всхожесть»
























Приложение В

Исследуемые парковые участки г. Орска

hello_html_m604cecef.jpghello_html_m32f1c0cf.jpg

Рисунок В.1 – участок «Парк Северный» Рисунок В.2 – «Парк Машиностроителей»


hello_html_4285028b.jpghello_html_22998882.jpg

Рисунок В.3 – «Парк Металлургов» Рисунок В.4 – «Парк Железнодорожников»


Приложение Г

Результаты всхожести на 6-ой день

hello_html_6af64095.png

Рисунок Г.1 – «Кресс-салат с участка №1»

hello_html_0.gif

Рисунок Г.2 – «Кресс-салат с участка №2»


45



  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Скачать материал
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Учебник: «Биология. Общие закономерности», Мамонтов С.Г., Захаров В.Б.
Тема: Глава 17. Биосфера, ее структура и функции 

Номер материала: ДБ-1308543

Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Организация и руководство учебно-исследовательскими проектами учащихся по предмету «Биология» в рамках реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «ФГОС общего образования: формирование универсальных учебных действий на уроке биологии»
Курс профессиональной переподготовки «Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности»
Курс повышения квалификации «Методические аспекты реализации элективного курса «Антропология и этнопсихология» в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Государственная итоговая аттестация как средство проверки и оценки компетенций учащихся по биологии»
Курс повышения квалификации «Нанотехнологии и наноматериалы в биологии. Нанобиотехнологическая продукция»
Курс повышения квалификации «Основы биоэтических знаний и их место в структуре компетенций ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Анатомия и физиология: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Организация производственно-технологической деятельности в области декоративного садоводства»
Курс повышения квалификации «Составление и использование педагогических тестов при обучении биологии»
Курс повышения квалификации «Инновационные технологии обучения биологии как основа реализации ФГОС»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.