МОУ Сидоровская средняя общеобразовательная школа

Красносельского района Костромской области

Учебно-исследовательская работа

«Отчего гибнет сосна и как её спасти»

Выполнил: Таранов

Кирилл Викторович,

ученик 8-го класса

Руководитель: Горева

Галина Анатольевна,

учитель биологии

Сидоровское 2008

Оглавление

1.Введение……………………………………………………………………3

2.Биология сосны обыкновенной…………………………………………...5

3.Значение сосны…………………………………………………………….8

4.Методы исследования……………………………………………………..9

5.Результаты исследования………………………………………………...12

6.Обсужденние и анализ фактических и численных данных……………14

7.Выводы…………………………………………………………………….16

8.Заключение и перспективы работы……………………………………...17

9.Литература………………………………………………………………...18

3

Введение.

Цель работы: привлечь внимание общественности к факту гибели сосновых лесов.

Задачи работы:

1.изучить биологию сосны обыкновенной, определить её значение

2.визуально оценить состояние соснового леса у д. Веняеха

3.провести статистические исследование поражённых хвоинок сосны согласно методике

4.предложить методы предотвращения гибели сосны обыкновенной.

Проблематика.

Я родился и вырос в с. Сидоровское. От старожилов мне известно, что наши места славились богатыми грибными сосновыми лесами. Но где они сейчас? Я знаю, что сосновый лес у д. Веняеха является памятником природы Костромской области. И что же? Этот лес становится редким, многие сосны засыхают на корню, другие стоят наполовину порыжевшими. Осыпается хвоя…

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

При сжигании топлива в больших количествах в атмосферу выбрасывается огромное количество газов. Часть из них -- сернистые и азотистые газы -- под воздействием ультрафиолетовых лучей и по другим причинам превращается в кислоты. Подкисленная атмосферная влага в виде дождя, снега или тумана выпадает на землю. Ветер гонит подкисленные облака на далёкие расстояния, и кислотные дожди выпадают на поля и леса, очень далеко от источников загрязнения. Кислотные дожди, попадая в почву, на растения и в водоёмы, поражают почвообразующие организмы, сельскохозяйственные посевы, леса, обитателей суши и водоёмов.

Иногда на огороде можно увидеть поникшие, с бурыми пятнышками совсем побуревшие листья помидоров, огурцов или других растений. Это -- последствия кислотных осадков. Если после дождя ваша одежда или зонтик в мелких жжённых точках -- это действие кислотного дождя.

В европейских странах кислотными дождями повреждено более 50% хвойных лесов (в Германии-70%). В нашей стране площадь существенного поражения кислотными осадками составляет несколько десятков миллионов гектар.

В нашей школе ежегодно проводятся экологические исследования, в том числе и исследование состояния хвои сосны в лесу у д. Веняеха. Его ежегодно проводит 8 класс. Исследования проходят в конце мая, начиная с 2003 года. Таким образом у нас накопился материал за 5 лет. Я решил обобщить полученные результаты, выявить статистические закономерности этого явления, установить причины, и найти способы остановить этот процесс.

Таким образом:

4

место работы -- сосновый лес у д. Веняеха

сроки работы -- конец мая

продолжительность работы -- 6 лет ()


Сосновый лес у д. Веняеха – памятник природы Костромской области. 25.01.08 г.

5

Биология сосны обыкновенной.

Родовое название — от латинского pin — скала, гора, латинское sylvestris — лесной от sylva — лес.

У сосны древняя история. Она появилась на Земле 150 миллионов лет назад. За это время неоднократно менялся лик планеты: наступали и отступали ледники, появлялись на свет и исчезали многие виды растений и животных, а их современница — сосна — преодолела время, зацепилась корнями за землю и дожила до наших дней.

На берегах Балтийского моря встречается янтарь — изумительной красоты окаменевшая смола древнейших сосен.

Золотистые слитки окаменевшей смолы, отшлифованной морем, находят во многих местах, но именно страны Балтии считаются янтарным краем. В янтаре часто встречаются “законсервированные” в нем

Молодые сосенки на опушке леса. 25.01.08г.

насекомые, жившие в те далекие времена. Такой янтарь ценится особо.

Сосна обыкновенная — вечнозеленое стройное хвойное дерево, достигающее 40 м высоты, 1,5 м в диаметре, с мутовчато расположенными ветвями. Кора дерева красно-бурая, к вершине буро-желтая, трещиноватая, тонкошелушащаяся. Молодые ветви голые, зеленоватые, потом серо-бурые; почки 6—12 мм длиной, острые, красновато-бурые, яйцевидно-конические, смолистые, находятся на верхушке главного побега и боковых ветвей. Боковые почки собраны в мутовку, окружающую более крупную центральную почку.

6

Вся древесина сосны пронизана многочисленными крупными смоляными ходами, тянущимися в вертикальном направлении и сообщающимися между собой горизонтальными ходами, залегающими в сердцевинных лучах. Из естественных трещин коры и искусственных надрезов вытекает смола, заливающая нанесенные повреждения, в чем состоит ее биологическое значение. Вытекающая из раны смола называется живицей (от слов “заживлять”, “исцелять”).

Корневая система с глубоко идущим главным корнем.

Листья (хвоя) сизо-зеленые, расположены попарно, жесткие, полуцилиндрические, заостренные, длиной 5—7 см, шириной 2 мм, расположены на верхушках укороченных побегов.

Серо-желтые пыльниковые (мужские) шишки размером меньше горошины развиваются весной у основания молодых длинных побегов, в пазухах кроющих листьев, и быстро отмирают. На концах молодых побегов тех же деревьев появляются красноватые овальные женские шишечки, длиной 5—6 мм и шириной 4 мм, на коротких ножках, состоящие из кроющих чешуи, в пазухах которых сидят семенные чешуи с семяпочками. Женские шишки после оплодотворения разрастаются, достигают 2,5—7 см в длину и 2—3 см в ширину. В первый год они зеленые, на второй — одревесневают и буреют. Семена длиной 3— 4 мм, черноватые или сероватые, удлиненно-яйцевидные с крылом в 3 раза длиннее семени. Цветет в мае, опыляется ветром. Семенные шишки созревают на второй год.

Сосна — одна из самых распространенных пород деревьев лесной и лесостепной зон европейской части России, Сибири, Северного Казахстана, Украины, реже встречается на Дальнем Востоке. Растет на песчаных и супесчаных почвах и верховых торфяных болотах.

Описание растения. Это вечнозеленое хвойное дерево семейства сосновых, достигающее в высоту 40 м. Кора красно-бурая, на ветвях желтоватая, отслаивающаяся. Почки удлиненно-яйцевидные, заостренные, длиной 6—12 см, смолистые, окруженные треугольно-ланцетовидными чешуями с прозрачным пленочным краем. Хвоя располагается попарно, сизо-зеленая, несколько изогнутая, жесткая, длиной 4—7 см, сохраняется на побегах 2-3 года. Мужские шишки многочисленные, желтые, собранные у основания побегов текущего года, женские—красноватые, одиночные или сидячие по 2—3 на загнутых книзу коротких ножках. После оплодотворения шишки разрастаются, деревенеют, созревают в течение 18 мес. Семена удлиненно-яйцевидные, длиной 3—4 мм, с крылом, длина которого в 3 раза превышает длину семени.

Сосна характеризуется большой морфологической изменчивостью и образует большое число форм. Растет быстро, особенно в молодом

7

возрасте (до 30—40 лет). Прирост в высоту в благоприятных почвенно-климатических условиях достигает 70—80 см в год. Доживает сосна обыкновенная до 350—400 лет. Цветет в мае—июне, семена созревают на второй год. В медицине используют почки (укороченные верхушечные побеги), живицу и хвою сосны обыкновенной. Места обитания. Распространение. Сосна — одна из основных лесообразующих пород нашей страны. Сосновые леса занимают площадь около 120 млн. га. Растет на песчаных, супесчаных, подзолистых, дерновых, черноземовидных, глеевых и торфяно-болотных почвах. Встречается также на щебнистых почвах, на известняках, меловых и скальных обнажениях. Благодаря широкой экологической амплитуде распространена от лесотундры до степной зоны. Поднимается до высоты 1500 м над уровнем моря на Алтае и до 1800 м в Саянах. Светолюбива, морозоустойчива, засухоустойчива. В благоприятных условиях сосна — дерево первой величины, образует насаждения высшего класса бонитета; при избыточном увлажнении, на торфяно-глеевидных почвах, на очень сухих дюнных всхолмленных или на скальных обнаженных — это искривленное, сучковатое дерево, высота которого в 100-летнем возрасте не превышает 5 м. В горах иногда принимает етланиковую форму

8

Значение сосны обыкновенной.

1. Сосна имеет ценную древесину, применяемую в различных отраслях.

2. В больших масштабах ведется подсочка сосны.

3.Из добываемой из сосны живицы получают канифоль и скипидар.

4. Смолье и пни сосны используют для получения скипидара и дёгтя.

5. Из коры сосны получают дубильные вещества, из хвои – сосновое масло и витамин С.

6.Сосну широко применяют в степном и полезащитном лесоразведении, она является главной породой при создании лесных культур на песках.

7.Сосновые леса имеют большое водоохранное и водорегулирующее значение.

8.Сосновые боры выполняют важные санитарно-гигиенические функции, так как сосна выделяет фитонциды, защищающие воздух от болезнетворных микроорганизмов.

9

Методика исследования.

Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30- 60% в сравнение с контрольными участками (18%).

Ключевые участки для мониторинга загрязнения атмосферы могут иметь большую площадь (например, 1 га) и выбираются в однородном по видовому составу массиве леса.

Определение состояние хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы

В незагрязнённых лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло - зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.

На рисунке показаны различные варианты состояния хвои сосны.


без пятен с чёрными и жёлтыми пятнами с усыханием

Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10

10

деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отбирают 200-400 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

Отбор хвои сосны обыкновенной. 28.05.2008.

Хвоя отбирается с деревьев 15-20-летнего возраста.

11

Производится обработка собранного материала. 28.05.08

Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповреждённая хвоя, хвоя с пятнами, хвоя с признаками усыхания), и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу.

12

Результаты исследования.

Состояние хвои сосны обыкновенной.


Степень повреждения хвои

2003 г.

2004 г.

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

общее число обследованных хвоинок

400

400

400

400

400

400

количество неповреждённых хвоинок

96

307

238

148

232

160

% неповреждённых хвоинок

24%

77%

59%

37%

58%

40%

количество хвоинок с пятнами

168

53

90

88

112

169

% хвоинок с пятнами

42%

13%

23%

22%

28%

42%

количество хвоинок с усыханием

136

40

72

164

56

71

% хвоинок с усыханием

34%

10%

18%

41%

14%

18%

общее количество повреждённых хвоинок

304

93

162

252

168

240

общий % повреждённых хвоинок

76%

23%

41%

63%

42%

60%

График изменения состояния хвои по годам 2


13

14

Обсуждение результатов.

Работа выполнялась строго по методике, изложенной выше. Группа ребят собирала хвоинки (пары) в количестве 400 штук, на высоте человеческого роста в новый полиэтиленовый пакет. В лаборатории (в кабинете) производили разбор материала на 3 категории:

-без повреждений

-с пятнами

-с усыханием

Затем производится подсчёт. Полученные данные заносим в таблицу. Далее выстраиваем графики и диаграммы по данным исследованиям.

.

15

Анализ результатов.

Количество неповреждённых хвоинок наименьшим было в 2003 году(96 из 400). В 2004 году эта цифра достигла максимального значения (307 из 400), затем опять начала снижаться. В 2007 году количество зелёных неповреждённых хвоинок опять возрастает (до 232 из 400). А в нынешнем, 2008 году, опять снижается (до 160 из 400).

Количество хвоинок с усыханием было высоким в 2003 году (136 из 400). В последующие годы их число снижалось. Но в 2006 году их число увеличилось более чем в 2 раза по сравнению с предыдущем годом (164, а в предыдущем 72). В 2007 году число хвоинок опять снижается (56 из 400). В 2008 году наблюдается небольшой рост этого показаиз 400).

Общий процент повреждённых хвоинок изменяется также волнообразно по годам.

В 2003 и 2006 годах количество повреждённых велико (76% и 63% соответственно).

В 2004 году процент повреждений минимальный (23%).

В 2005 и 2007 годах процент повреждений почти одинаков (41% и 42% соответственно).

А в нынешнем, 2008 году, этот показатель возрастает до 60%.

16

Выводы

Данные характерные повреждения хвои, по мнению автора методики, образуются из-за повышения кислотного характера осадков.

Очевидно, что в 2003 и 2006 годах характер осадков был особенно смещён в кислотную сторону (предположительно до pH=4).

Это могло быть вызвано двумя причинами.

Во-первых: топливо, используемое в те годы на Костромской ГРЭС, могло содержать высокий процент серы.

Во-вторых: вероятно в эти годы (2003 и 2006) газоочистительные фильтры предприятия ухудшили своё качество, либо совсем пришли в негодность.

А также возможно одновременное действие этих двух факторов.

Я считаю, что для спасения соснового леса необходимы следующие действия:

1.Использовать топливо с малым содержанием серы.

2.Следить за качеством газоочистительных фильтров.

3.Переодически распылять над сосновыми лесами вещества, создающие слабощелочную среду, чтобы нейтрализовать возможные кислотные осадки. Опыление можно производить содой Na 2CO 3. Более мягкое действие окажет гидрокарбонат натрия NaНCO 3. Но лучший вариант -- это опыление древесной золой, которая содержит поташ K 2CO 3, так как вещество это для леса очень близкое, нечужеродное (образуется в результате сжигания древесины), к тому же калий явлется питательным веществом, укрепляющим ствол и корневую систему.

17

Заключение и перспективы работы

1.Я изучил биологию и значение сосны обыкновенной.

2.Я оцениваю соснового леса у д. Веняеха на сегодняшний день как

удовлетворительное.

3.Я обобщил статистические данные исследования хвои сосны,

проведённые ребятами нашей школы.

4.Я сделал выводы о причинах гибели сосны.

5.Защищая работу в школе, я привлёк внимание общественности к

факту гибели сосны.

6.Я предложил меры по спасению соснового леса.

7.Данный материал можно использовать на уроках биологии, экологии,

химии в школе, а также для информирования общественности.

.

18

Литература

1. «Школьный экологический мониторинг»

М, 2000.

2. Зверев :учебник для 7-9 кл. общеобразовательных школ.

М, 1999.

3. Криксунов : 9 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. М, 1995.

4. «Растения от А до Я» М, 1992.

5. http://www. *****

Рецензия

Тема работы - одна из самых актуальных на сегодняшний день. Гибнут и сходят на нет сосновые леса в нашей местности. Причина гибели – кислотные осадки, образующиеся в результате сжигания больших количеств топлива на тепловых электростанциях. Кислотные осадки вызывают преждевременное усыхание хвои.

Определить, насколько процентов хвоя поражена – одна из основных задач исследовательской работы. Процент поражения составляет, согласно данным исследований, приблизительно 50 (±15%), что характерно для окружения мощных промышленных объектов.

Среди учебно-исследовательских работ школьников данной тематики я не встречала.

В работе обобщены данные исследований за 6 лет. Все статистические данные занесены в таблицу, по ним построены графики и диаграммы.

Работа проиллюстрирована авторскими фотографиями.

Результаты проанализированы, сделаны выводы о вероятных причинах гибели сосны, о возможных способах её спасения.

В работе использована научно-популярная литература по биологии и экологии, а также привлекались информационные ресурсы Интернета.

Данный материал можно использовать на уроках биологии, экологии и химии, для информирования общественности.

Учитель биологии: //