Научно-исследовательская работа «Биоиндикация загрязнённости атмосферы по состоянию генеративных органов сосны обыкновенной»

• 1 слайд

  «Биоиндикация загрязнённости атмосферы по состоянию генеративных органов сосны обыкновенной»
  
  

• 2 слайд

  Сосны вблизи дороги
  

• 3 слайд

  Средняя длина шишек
  

• 4 слайд

  Средний диаметр шишек
  

• 5 слайд

  Количество семян в шишках
  

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по экологии

«Биоиндикация загрязнённости атмосферы по состоянию генеративных органов сосны обыкновенной»

Научно-практическая работа

                                                                                                          Выполнила: Балуева Елена, 9 класс                                    

                                                                                                         МОУ «Меркутлинская СОШ»

                                                                                              Руководитель: Голиков Сергей Владимирович,

                                                                                                                      учитель физики, химии, биологии

2011

Содержание

1.     Введение ……………………………………………………………  2

2.     Материалы и методы исследования…………………………………4

3.     Результаты и выводы…………………………………………………7

4.     Литература……………………………………………………………10

5.     Приложение

  Введение

    Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды - пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определённую чистоту и любое отклонение от нормы опасно для
здоровья. Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем различными способами - от прямой и немедленной угрозы до медленного и постоянного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий  тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы  оказывает влияние на местные климатические условия, а через них  - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования. Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также серьёзные нарушения экологического равновесия в биосфере, - множество. Однако самыми значительными из них являются два: транспорт и индустрия.

       Известно, что на  загрязнение   среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служат появление разного рода хлорозов и некрозов, уменьшение размеров ряда органов (например, длины хвои). Хвойные растения удобны тем, что могут служить биоиндикаторами круглогодично. В лесоведении давно разработана оценка состояния окружающей среды по комплексу признаков хвойных, при которой используются не только морфологические показатели, которые весьма изменчивы, но и ряд биологических изменений. При этом одним из наиболее доступных способов оценки состояния воздуха в своей местности является биоиндикация. Для выполнения своей работы в качестве биоиндикатора мы выбрали сосну, поскольку она - одна из самых чувствительных к длительному загрязнению воздуха древесных пород.

      Приступая к исследованию, мы предположили, что улица Меркутлинская по которой проходит автомобильная трасса более подвержена атмосферному  загрязнению.

 Объектом нашего исследования стали шишки сосны обыкновенной, произрастающей на разных участках. Предметом исследования – размер, диаметр и число семян в шишках

Цель нашего исследования:

Оценить состояние воздушной среды на избранных участках по генеративным органам сосны обыкновенной.

Для достижения цели мы поставили перед собой следующие задачи:

1) Определить размер и диаметр шишки на исследуемых территориях (территории близ автострады Колосовка - Омск и на отдаленной от трассы территории).

2) Подсчитать число семян в шишках на исследуемых территориях.

3) Сравнить полученные результаты.

    Материалы и методы исследования.

    Для проведения исследования в зимнее время было отобрано на двух участках по 20 шишек с 5 деревьев 15-20 летнего возраста (вблизи трассы  Колосовка-Омск и отдаленной от нее территории). Линейные размеры шишек определяли штангенциркулем (длину и диаметр шишки). Далее подсчитали среднюю величину по формуле: М=(Y1+Y2+Yз,..): n, где Y1 Y2 Y3. . . ,-это длина (диаметр) шишки, n – общее число шишек.

   После   промеров  шишки  вскрывали, осматривали  семена  (их  состояние), подсчитывали  их  количество.

    Биологическая характеристика вида СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ. (Pinus Silvestris). Сосна - одно из самых распространенных деревьев в нашей стране. Она растет в диком виде на огромной территории - от Белого до Черного моря и от Белоруссии до Восточной Сибири. Это дерево очень неприхотливо к почве. Сосну можно встретить на сухих песках и на моховых болотах, на голых меловых склонах и на гранитных скалах. Но зато в отношении света сосна очень требовательна. Она совершенно не выносит затенения. Это одна из наших самых светолюбивых древесных пород.

Длинные узкие хвоинки сосны располагаются па ветвях парами. После отмирания они та же остаются соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная пестрота: часть хвои зеленая, а часть - желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить, что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые - на более старых побегах, которым уже три гола, В средней полосе страны хвоинки сосны живут обычно не более двух - трех лет. На Крайнем Севере и в других районах с суровым климатом «век» хвоинок гораздо больше.  Каждую весну у сосны распускаются ночки и появляются молодые побеги, как у лиственных деревьев. У основания некоторых, только что появившихся побегов можно заметить плотные светло - желтые грозди мужских шишечек. Эти шишечки невелики - каждая меньше косточки вишни. В них созревает пыльца, которая высыпается, затем в виде желтого порошка и разносится ветром. Отдельная пылинка очень мала и чрезвычайно легка. Когда смотришь на нее в сильную лупу, она выглядит как маленький шарик с двумя мешковидными выростами по бокам. Эти мешочки заполнены воздухом. Сосна производит огромное количество пыльцы, но лишь ничтожный ее процент попадает на женские шишечки и производит опыление. Вся остальная масса пыльцы погибает.

Женские шишечки сосны можно найти весной на концах молодых побегов. Они имеют вид крохотных зернышек размером немного больше булавочной головки и не очень заметны среди окружающих их хвоинок. Обычно на конце побега бывает только одна шишечка. После опыления шишечка - крупинка проходит долгий путь развития, прежде чем станет зрелой деревянистой шишкой. На это уходит почти два года. К осени первого года шишечка вырастает до размера горошины. Основной ее рост происходит па втором году. Она становится крупной, зеленой, а под коней коричневатой. К зиме в ней полностью созревают семена.

Рассеивание семян происходит весной. Выпав из шишки и оказавшись в воздухе, семя, снабженное небольшим пленчатым крылышком, начинает очень быстро вращаться, как маленький пропеллер. Это имеет определенный биологический смысл. Крутящееся семя опускается сравнительно медленно, и ветер может отнести его достаточно далеко от материнского дерева.

Семена сосны похожи по внешнему виду па семена ели. Но отличить тс и другие нетрудно, надо только посмотреть, каким образом прикрепляется семя к крылышку. У сосны семя зажато между двумя отростками крылышка, словно охвачено с двух боков щипчиками. У ели способ прикрепления совершенно другой - семя лежит в углублении крылышка, как слива в столовой ложке.

Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька - пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек - семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше -4 - 7. Проросток сосны имеет настолько своеобразный вид, что многие, увидев его, наверняка затруднятся сказать, какое это растение

Сосна - красивое дерево. Ствол ее покрыт верхней части тонкой оранжевой корой, придающей дереву своеобразную привлекательность. Однако в нижней части кора толстая, и ствол имеет серо - коричневый опенок. Кора большой толщины имеет для дерева важное значение: она предохраняет живые ткани ствола от ожога при сильном нагревании солнцем или при низовом пожаре в лесу (когда горит только сухая хвоя на поверхности почвы).

Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик. В особенности вреден для нее сернистый газ. Наверно, многие замечали, какой жалкий, угнетенный вид имеют старые сосны в больших городах и поблизости от некоторых заводов. У таких деревьев много сухих отмерших веточек, а тс, что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоей. Иногда живой хвои совсем мало. Деревья кажутся больными, погибающими. Сернистый газ, проникая внутрь хвоинок через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя почти не снабжает дерево органическими веществами.

Сосна - ценная древесная порода. Она дает отличный строительный материал, прекрасные дрова. Из ее смолы вырабатывают много необходимых для человека веществ - скипидар, канифоль и др. Очень велико оздоровительное значение сосновых лесов.

Результаты и выводы

Измерив  шишки сосны растущей вблизи дороги мы получили следующие результаты: размеры колеблются от 2.5 см до 5 см, а диаметр от 1 см до 2.5 см. Результаты по измерению шишек растущих на отдаленной территории от дороги следующее: длина колеблется от 1.4 см до 4 см, а диаметр от 0.8 см до 1.8 см. Среднее значение обследуемых шишек по размеру и диаметру представлены в таблице №1.

              Сравнение обследуемых шишек по размеру и диаметру.

                                                                                                     Таблица №1

Среднее значение по 5 деревьям	Номера ключевых участков
	1 (вблизи дороги)	2 (вдали от дороги)
Средняя длинна шишки	3,3 см	2,4 см
Средний диаметр шишки	1,6 см	1,3 см

   Исходя из таблицы №1, можно проследить следующее, что длина и диаметр шишки сосны обыкновенной, которая произрастает на территории отдаленной от трассы, меньше, чем шишки сосны, которая произрастает вблизи трассы.

Результаты исследования по количеству семян можно проследить в таблице №2.

                     Сравнение обследуемых шишек по количеству семян.

                                                                                      Таблица №2.

В ГЛУБИНЕ ЛЕСА		ВБЛИЗИ ДОРОГИ.
Кол-во семян	Число шишек	Кол-во семян	Число шишек
		31	1
		24	4
		23	3
22	1	22	2
		21	1
20	2	20	3
19	3
18	2	18	6
17	1	17	5
16	2	16	5
15	1	15	2
		14	1
13	2	13	7
12	7	12	7
11	4	11	2
10	5	10	3
9	4	9	7
8	8	8	8
7	6	7	2
6	6	6	7
5	10	5	4
4	8	4	5
3	12	3	3
2	1	2	2
1	5
0	12	0	11

    Можно из таблицы №2 проследить следующую тенденцию: у деревьев, растущих вблизи дороги, число шишек, имеющих количество семян от 7 до 12 - 29 шишек. Есть шишки, в которых 24 и 31 семя.  С небольшим количество от 1 до 6 семян имеют 21 шишка.  Также 11 шишек были вообще пустые.

   У растений, растущих в глубине леса,  число шишек, имеющих от 7 до 12 семян немного больше - 34 шишки, есть  шишки с 20 и 22 семенами.  Но также в глубине леса были обнаружены нами 12 пустых шишек.

    Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:  воздушную среду в нашем населённом пункте в районе автодороги (ул. Меркутлинская) можно оценить как чистую.

Литература.

1) Белоусова Л.С., Лес и Человек: ежегодник, 1992. –М.: Лесная промышленность,1991

2) Букштынов А.Д., Громов Б.И., Крылов Г.В. Леса (Природа мира) – М.: Мысль, 1981.

3) Зорина Т.Г. Школьникам о лесе.  М.: лесная промышленность, 1989.

4) Козлова Т.А., Сивоглазов В.И., Растения леса./ Серия «Атлас родной природы» - М.: Издательство «Эгмонт Россия Лтд.», 2000

5) Молодожникова Л.М., Рождественская О.С., Лесная косметика: справочное пособие/ - М.: Экология, 1991.

6) Молчан О., Щекотова Л. Лес/Серия» Что есть что» - М.: Слово, 2000

7) Протасов В. Ф. Экология. Термины и понятия, стандарты; учебное и справочное пособие-М; Финансы 2001 г.

8) Скляровский Л.Я., Тубаков И.А. Лекарственные растения в быту  М.: Россельхозиздат, 1986.

9) Шилов, И. А. Экология: учеб. Для биол. и мед. Спец. Вузов -3-е изд. Фет М: Выш. Ик. 2001.

10) Шукшин И. Экология для студентов вузов - Ростов-на-Дону. Феникс

                                                                                           ПРИЛОЖЕНИЕ

Диаграмма 1.    Средняя длинна шишек

          

Диаграмма 2. Средний диаметр шишек

          

График. Количество семян в шишках