Исследовательская работа «Состояние биоиндикаторов ст. Каневской».

Краснодарский край Каневской район
муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №1 имени Г.К. Нестеренко

















Состояние биоиндикаторов
ст. Каневской.






Дубина Мария Николаевна
Россия, Краснодарский край
Каневской район, ст. Каневская
МБОУ СОШ №1, 10 класс

Научный руководитель:
Кравченко Ольга Васильевна,
учитель биологии МБОУ СОШ №1
ст. Каневской










ст. Каневская, 2014 год
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение3
1. Биоиндикаторы и их использование...4
1.1 Биоиндикаторы как показатели состояния окружающей среды4
1.2 Использование биоиндикаторов....4
2. Характеристика сосны обыкновенной ..5
2.1 Особенности строение5
2.2 Роль в природе и жизни человека......................6
3. Лишайники – определители чистоты воздуха...6
4. Определение загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов...7
4.1 Визуальный анализ состояния хвои сосны обыкновенной.7
4.2 Определение степени загрязнения воздуха с помощью теста помутнения по Гертелю..8
4.3 Наличие лишайников на коре сосны обыкновенной как показатель чистоты окружающей среды9
Заключение.10
Список литературы...11
Приложение12
Приложение 1.I
Приложение 2II















3
Введение.
Актуальность. Загрязнение окружающей среды является острой экологической проблемой. Поэтому актуальной задачей является поиск объективных и достаточно простых в исполнении методов ранней диагностики техногенного загрязнения природной среды. Последствия загрязнения окружающей среды отражаются на внешнем виде растений. У растений под влиянием вредных веществ происходит увеличение числа устьиц, толщины кутикулы, густоты опушения, развивается хлороз и некроз листьев, раннее опадание листвы. Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения атмосферы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды. В настоящее время разработана концепция комплексного экологического мониторинга природной среды, составной частью которого является биологический мониторинг. Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды. Обнаружив по состоянию растений присутствие в воздухе специфических загрязнителей, приступают к измерению количества этих веществ различными методами, например, испытанием растений в лабораторных условиях.
Цель: проанализировать состояние биоиндикаторов в местах с активным транспортным движением.
Задачи:
1. Определить влияние выхлопных газов на состояние хвои сосны обыкновенной и наличие лишайников.
2. Изучить степень поражения хвои, зависимость повреждений от активности транспортного движения.
3. Составить рекомендации жителям прилегающих районов.
Объект исследования: сосна обыкновенная и лишайники.
Предмет: состояние воздуха.
Гипотеза. Мы предполагаем, что выхлопные газы негативно сказываются на состоянии живых организмов.






4
1. Биоиндикаторы и их использование
1.1 Биоиндикаторы как показатели состояния окружающей среды
Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может проводиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ).
Биоиндикаторы – это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы» [6].
Биоиндикаторы загрязнения окружающей среды:
- биоиндикаторы состояния воздуха:
а) лишайники, конский каштан, хвойные (ель, сосна) – чувствительные к загрязнению воздуха;
б) черёмуха, тополь, липа, берёза – довольно устойчивы к загрязнению воздуха.
- растения - индикаторы состава почвы:
а) ясень, лиственница – на щелочных почвах;
б) росянка, сабельник – на почвах, бедных минеральными веществами;
в) крапива, бузина, кипрей, пролески – на почвах богатых азотом;
г) клевер красный, тимофеевка, овсяница луговая и растения широколистных лесов – на нейтральных почвах;
д) щурка, вереск, брусника, черника, голубика, щавель – на кислых почвах [2].
1.2 Использование биоиндикаторов
В последнее время весьма актуальными являются наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами. Система этих наблюдений и прогнозов составляет суть экологического мониторинга. В этих целях все чаще применяется и используется достаточно эффективный и недорогой способ мониторинга среды – биоиндикация, т.е. использование живых организмов для оценки состояния окружающей среды.
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что селекционеры могут сделать многое для создания биоиндикаторов различного рода загрязнений. Чувствительные растения могут заменить дорогостоящую установку для газовых анализов. Такой «газоанализатор» окажется доступным каждому человеку [3].
5
2. Характеристика сосны обыкновенной
2.1 Особенности строение
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 года. 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.
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 оттенок. 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 высокочувствительна к промышленному загрязнению, выбросам хлористых и фтористых соединений, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик, погибает от воздействия двуокиси серы. 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 те, 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 [5].



6
2.2 Роль в природе и жизни человека
Сосновые леса являются благоприятным местом обитания мелких промысловых зверей и птиц, которые здесь находят достаточный корм и надежную защиту в течение года, особенно в зимнее время они защищены от холодных ветров.
Народнохозяйственное значение сосны огромно. Древесина сосны с красноватым ядром и желтовато – белой заболонью отличается высокими техническими качествами и прочностью. Широко применяется в жилищном строительстве, столярном и мебельном производстве, вагоностроении и авиационной промышленности. В городах и селах можно видеть причудливые украшения из древесины сосны в деревянных строениях: двухэтажных коттеджах, особняках, уникальные предметы спального гарнитура, кухонной, а также другой домашней мебели.
Сосна обыкновенная долго служила и продолжает служить поставщиком живицы, из которой вырабатывают смоляные спирты и кислоты, эфиры и терпены, канифоль и скипидар, а также многие другие продукты.
Канифоль широко применяется для проклейки бумаги и картона, приготовления лаков и эмалей, в мыловарении, при производстве линолеума, типографской краски, сургуча, синтетического каучука и резины.
Скипидар используется при производстве лаков, красок, духов, технической камфары, которая необходима для производства пластмасс, кинофотопленки, искусственных тканей и взрывчатых веществ. Применяется также как раздражающее и отвлекающее средство при ревматизме, невралгии, подагре [4].
3. Лишайники – определители чистоты воздуха
Лишайники, как правило, предъявляют скромные требования к потреблению минеральных веществ, получая их, большей частью, из пыли в воздухе или с дождевой водой, в связи с этим они могут жить на открытых незащищённых поверхностях (камни, кора деревьев, бетон и даже ржавеющий металл). Преимуществом лишайников является терпимость к экстремальным условиям (засухе, высоким и низким температурам (от
·47 до +80 градусов по Цельсию, около 200 видов обитают в Антарктике), кислой и щелочной среде, ультрафиолетовому излучению).
Лишайники очень неприхотливы, могут селиться даже на голых скалах, однако нуждаются в очень чистом воздухе. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на большинство высших растений, вызывает их массовую гибель.
Во многих промышленных городах вокруг заводов возникают зоны, где лишайники вообще отсутствуют – «лишайниковые пустыни» [1].
7
4. Определение загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов
Практическая работа проводилась с августа по декабрь 2013 года на территории станица Каневской (улица им. Резникова).
Методы:
1. Визуальный анализ состояния хвои сосны обыкновенной.
2. Определение степени загрязнения воздуха с помощью теста помутнения по Гертелю.
3. Исследование коры сосны обыкновенной на наличие лишайников.
4.1 Визуальный анализ состояния хвои сосны обыкновенной
Так как на территории станицы Каневской нет крупных заводов и фабрик, поэтому мы для исследования состояния воздуха взяли территории, прилегающие к дорогам с активным транспортным движением. Одной из длинных и оживленных является улица им. Резникова. Вдоль дороги растут 145 хвойных растений, преимущественно сосна обыкновенная, которая является прекрасным индикатором воздуха.
Нами была изучена хвоя трех деревьев, произрастающих на разных участках: 1-перекресток, 2 – автомобильная мойка, 3 – вдоль дороги.
С каждого дерева было взято по 300 хвоинок.
Пользуясь определителем повреждения хвои, мы распределили хвоинки на группы (таблица 1).
Таблица 1
Степень повреждения хвоинок сосен, произрастающих в разных местах.
№ п/п
Классы повреждения и усыхания хвои
Количество



1
2
3


Повреждения




1
Хвоинки без пятен
112
149
202

2
Хвоинки с небольшим числом мелких пятнышек
59
46
56

3
Хвоинки с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки
49
32
12


Усыхание




4
Нет сухих участков
98
109
162

5
Усох кончик на 2-5 мм
82
91
86

6
Усохла треть хвоинки
40
27
22

7
Вся хвоинка желтая или более половины ее длины сухая
80
73
30


Как видно из таблицы больше всего поврежденной хвои имеет дерево под номером 1. На втором месте дерево, произрастающее возле автомобильной мойки. Меньше всего повреждений у сосны под номером 3. Такая же картина наблюдается при изучении степени усыхания хвои.
8
4.2 Определение степени загрязнения воздуха с помощью теста помутнения по Гертелю
На следующем этапе нашего исследования мы использовали тест помутнения по Гертелю (приложение 2). С каждого из трех исследуемых деревьев было взято по 2 хвоинки, которые подвергались кипячению в дистиллированной воде в течение 5 минут (рисунок 1).

Рис 1. Кипячение хвои в дистиллированной воде
Визуально оценили степень помутнения воды в пробирках, сравнивая с чистой водой.
Оказалось, что хвоинки, сорванные с дерева, произрастающего на участке под номером 1, имеют больше воскового налета, поэтому в первой пробирке мутная вода. Это говорит о том, что на данном участке дороги наибольшая концентрация сернистого газа.
Перекресток – одно из самых оживленных мест дороги. Сосна, произрастающая в этом районе, подвергается сильному воздействию выхлопных газов, особенно диоксиду серы.











9
4.3 Наличие лишайников на коре сосны обыкновенной как показатель чистоты окружающей среды
Проведя обследование коры сосен, мы убедились, что из 145 деревьев, лишайники имеются только на 6 (рисунок 3).

Рис. 3 Лишайники на стволе сосны обыкновенной
Малое количество лишайников говорит о серьезном загрязнении воздуха, так как лишайники чувствительны даже к незначительному загрязнению, при котором растения чувствуют себя нормально.















10
Заключение
Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие как диоксид серы, углеводороды.
Устойчивость к диоксиду серы различна. Из высших растений повышенную чувствительность к SO2 имеют хвойные деревья (кедр, ель, сосна).
Благодаря диффузии молекул двуокись серы поступает в растения главным образом через устьица. Чем сильнее опушены листья, тем меньше они поглощают сернистого газа.
В зоне загрязнения воздуха сернистым газом растения интенсивно накапливают в своих тканях серу. Обычно чем больше содержание этого элемента в растениях, тем сильнее выражено повреждение листьев. Сначала на них возникают ожоги, потом листовые пластинки сморщиваются, отмирают и опадают.
На основе проведенных исследований, мы пришли к выводам:
1. Дороги с интенсивным транспортным движением приводят к накоплению в воздухе вредных примесей, о наличие которых можно судить по состоянию хвои сосны обыкновенной.
2. Большие повреждения имеют хвоинки деревьев, произрастающих на перекрестках.
3. О степени загрязнения говорит отсутствие или малое количество лишайников.
На прилегающей к дороге территории многие местные жители разбивают грядки, не подозревая о вредном соседстве.
Мы разработали рекомендации, которые распространим среди жителей улицы им. Резникова (приложение 5):
1. Не рекомендуется высаживать овощные и плодовые культуры в непосредственной близости от дороги.
2. Наиболее чувствительны к сернистому газу бобовые, томат, редис, салат, свекла, морковь.
3. Можно высадить ряд деревьев и кустарников, которые лучше задерживают вредные вещества (тополь, шиповник, акацию, березу, иву, осину).





11
Список литературы
1.Амбарцумян В. В., Носов В.Б., Тагасов В. И.. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. – М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 1999г
2. Артамонов В.И. Зелёные оракулы. М.: Мысль, 1989.
3. Биология в школе. Научно-методический журнал. №1, 2 2007
4. Животные, растения: Мифы и легенды. М.: Аванта+, 2007.
5. Жуковский П.М. Ботаника. – М.: Колос, 1982.
6. Реймерс Н.Ф. Основные биологические понятия и термины: Кн. Для учителя.- М.: Просвещение, 1988.

























12














ПРИЛОЖЕНИЕ


















I
Приложение 1
Тест по Гертелю.
По наблюдениям Гертеля, толщина воскового слоя на хвое сосны тем больше, чем выше концентрация или продолжительнее воздействие на нее сернистого газа. Это обстоятельство послужило основанием для разработки метода индикации данного соединения в атмосфере. Суть метода заключается в том, что определенное количество хвои кипятится в воде. Принимается, что степень помутнения экстракта прямо пропорциональна количеству воска, покрывающего хвою. Чем выше мутность, тем больше концентрация сернистого газа в воздухе. Такой метод получил название «тест помутнения по Гертелю».
























II
Приложение 2

Памятка.

Выхлопные газы автомобилей содержат множество вредных веществ, которые приводят к возникновению головных болей, усталости, низкой трудоспособности, бесплодию, инфарктам, гипертонии, появлению новообразований.
О загрязнении воздуха можно судить по состоянию хвоинок сосны и наличию лишайников.
Очень часто вблизи дороги выращиваются культурные растения, которые могут накапливать вредные вещества и попадать на стол вместе с пищей.
Мы предлагаем:
1. Не высаживать овощные и плодовые культуры в непосредственной близости от дороги.
2. Отказаться от выращивания наиболее чувствительных к сернистому газу растений (бобовых, томата, редиса, салата, свеклы, моркови).
3. Можно высадить ряд деревьев и кустарников, которые лучше задерживают вредные вещества (тополь, шиповник, акацию, березу, иву, осину).




Приложенные файлы

  • doc file 7
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 7