НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ТВОРЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РОССИИ»
Конкурс исследовательских работ «ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА»
Секция: Экология
Биоиндикация атмосферного воздуха по эпифитным мхам
Филатова Татьяна
МБОУ «Косихинская СОШ», 9 класс, с. Косиха
Научный руководитель:
(, учитель химии и экологии)
Научный консультант:
к. б.н., доцент кафедры экология
биохимии и биотехнологии
биологического факультета АлтГУ
с. Косиха, 2011/2012 учебный год
Содержание
Стр. | |
Введение Глава I. Материалы и методы исследования ГлаваII. Результаты исследований Заключение Список литературы Приложение | 3 4 6 9 10 11 |
Введение
Алтайский край по загрязнению атмосферного воздуха занимает 6 место среди других регионов Сибири. Ежегодно в крае в атмосферу выделяется 10322 тонн загрязняющих веществ. Это составляет около 8% всего воздушного бассейна края.
Это говорит о том, что ежедневно в атмосферу выделяется большое количество загрязняющих веществ, которые непосредственно влияют на здоровье живых организмов в том числе и человека.
Особенно чувствительны к загрязнению окружающей среды эпифиты (мхи, растущие на стволовой части деревьев). Они способны извлекать ионы различных элементов прямо из атмосферы. Это связано с тем, что мохообразные лишены покровных тканей и влагу впитывают всей поверхностью тела, которая очень велика по отношению к объему. Поэтому мхи служат великолепными индикаторами наличия или отсутствия различных элементов в атмосфере или субстрате
Эпифитные мхи являются биоиндикаторами загрязнения атмосферного воздуха.
Цель работы: изучить биологию и экологию эпифитных мхов окрестностей села Косиха.
Задачи:
1.Выявить видовое разнообразие мхов на геоботанических площадках села, различающихся по уровню удаленности от дороги;
2. Изучить биологические особенности мхов.
3. Изучить экологию мхов: закономерности распространения, площадь обрастания деревьев.
Исследование проводилось с 1 июля по 1 августа в период с 2009по 2011 год
Объект исследования: мелколиственный смешанный лес.
Предмет исследования: мхи эпифиты.
Глава 1. Географическое положение и природные ресурсы села Косиха Косихинского района Алтайского края
Исследование проводилось в селе Косиха Косихинского района Алтайского края в лесостепной зоне.
Косихинский район расположен на правобережье реки Оби в северо-западной части Бийско-Чумышской возвышенности. Эта часть Алтайского края имеет преимущественно лесостепной облик и ограничена с запада Приобскими боровыми массивами, с востока – Салаирским кряжем, с юга – Предалтайской равниной и лишь на севере продолжается в Новосибирскую область.
Актуальность флористических исследований территории Косихинского района продиктована необходимостью более четкого преставления о состоянии флоры и растительности, испытывающих большую антропогенную нагрузку в течение длительного времени. Со времени первых поселений (240-250 лет назад) и до настоящего времени облик района как естественной лесостепной биоты значительно изменился. При освоении целины в 50-х годах были практически полностью распаханы ковыльные настоящие степи с доминированием ковыля-волосатика, ковыльные луговые степи с ковылем перистым и тонконоговые настоящие степи (Ронгинская, 1963). Остатки степных ценозов используются под пастбища и сенокосы. Инвентаризация флоры и обследования растительности необходимы для создания дополнительных ООПТ в районе и сбора материала для районной Красной книги.
1.1. Растительность
Растительный покров характерен для лесостепи. Луговые степи и остепенные луга, в прошлом покрывавшие пологие склоны и выровненные участки водоразделов с выщелоченными и оподзоленными черноземами, в настоящее время целиком распаханы. Целинные участки степей сохранились лишь на склонах южной экспозиции с маломощным почвенным покровом. Из встречающихся на этих месторождениях участках степей наиболее близки к степям плакоров разнотравно-ковыльные луговые степи с ковылем перистым, мятликом степным, тонконогом и разнообразными видами разнотравья. На участках, подвергающихся интенсивному выпасу, развиваются настоящие ковыльно-тонконоговые степи с низким и разряженным травянистым покровом. Основу травянистого покрова таких степей составляют злаки – ковыль – волосатик, тонконог, тимофеевка луговая, много осоки стоповидной; из бобовых – чаще люцерна желтая и эспарцет.
1.2. Флористическое богатство села
Зеленые растения – практически единственные на Земле организмы, способные утилизировать солнечную энергию и рассеивать ее в сложных трофических связях, не допуская экологических катаклизмов. Поэтому наравне с космической ролью, т. е. создания органического вещества, растения выполняют глобальную экологическую функцию – поддержание стабильности среды обитания человека. Для выполнения этой функции необходим не один или десяток видов, а все флористическое разнообразие, отражающее мельчайшие нюансы абиотических факторов. Поэтому охрана растений стала актуальной экологической проблемой, в том числе и для Алтайского края.
В 1998 году вышла Красная книга Алтайского края. В нее включено 144 вида растений. Для Косихинского района приводится только три вида: Calla palustris, Fritillaria vertikillata и Neottianthe cucullata, что не соответствует действительности, а отражает состояние ботанических исследований.
Глава 2. Материалы и методики исследования
2.1 Методика пробных площадей
На исследуемых участках намечались пробные площади размером 20 кв. м* 20кв. м. (10 площадок на каждом исследовательском участке). На каждой площадке определялись пункты постоянного наблюдения (ППН) (выбирается, например, каждое 5 дерево с мхами в изучаемом насаждении). Видовой состав мхов определяется по определителю Бардунова листостебельных мхов Центральной Сибири(1,2)
2.2 Методика определения площади обрастания мхами
Для исследования используется полиэтиленовая пленка размером 50*50см. Разлиновывается по 1 см. Плёнка прикладывается к стволу дерева. Определяется площадь обрастания дерева мхом. (6)
2.3 Методика определения загрязнителей в субстрате
Отбираются пробы мха с каждого участка. Мох настаивается 1 сутки в воде. Затем с раствором, в котором настаивался мох проводятся качественные реакции на наличие химических загрязнителей. (6,7)
Сульфат- хлорид бария;
Хлор- нитрат серебра;
Фенол- обесцвечивание бромной воды;
Бензопирен- перманганат калия;
Аммоний- гидроксид натрия.
Результаты исследования
Исследование проводилось с 1 июля по 1 августа в период с 2009по 2011 год. Общая исследовательская площадь составила 6 га.
Бриофлора данной территории представленна 19 (Рис 1.Приложение 1) видами мхов например такие как: Brachythecium mildeanum, B. salebrosum, B. Reflexum, Campylium polygamum, Hypnum lindbergii, Plagiomnium ellipticum, Plagiothecium denticulatum, Pohlia nutans, Rhodobryum roseum, Pylaisiella polyantha, Leskeella nervosa, Hypnum cupressiforme, Homalothecium sericeum, Isothecium myosuroides, Neckera complanata, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Cirriphyllum piliferum, Polytrichum commune. В 2009 году на 1 участке обнаружено 16 видов мхов такие как: Brachythecium mildeanum, B. salebrosum, B. Reflexum, Campylium polygamum, Hypnum lindbergii, Plagiomnium ellipticum, Plagiothecium denticulatum, Pohlia nutans, Rhodobryum roseum, Pylaisiella polyantha, Leskeella nervosa, Hypnum cupressiforme, Homalothecium sericeum, Isothecium myosuroides, Neckera complanata, Hylocomium splendens.
На 2 участке 10 видов мхов такие как: Pylaisiella polyantha, Leskeella nervosa, Hypnum cupressiforme, Homalothecium sericeum, Isothecium myosuroides, Neckera complanata, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Cirriphyllum piliferum, Polytrichum commune.
На 3 участке 9 видов: Brachythecium mildeanum, B. salebrosum, B. Reflexum, Campylium polygamum, Hypnum lindbergii, Plagiomnium ellipticum, Plagiothecium denticulatum, Pohlia nutans, Pylaisiella polyantha.
Площадь обрастания деревьев на 1 участке составляла 6 % от всей площади стволов деревьев, на 2 участке 0,9%, на 3 участке 35%.
В 2010 году на всех исследовательских площадках наблюдалось снижение видового разнообразия мхов. Так на 1 площадке не обнаружилось 4 вида мха Campylium polygamum, Hypnum lindbergii, Plagiomnium ellipticum, Plagiothecium denticulatum.
На 2 площадке 5 видов Neckera complanata, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Cirriphyllum piliferum, Polytrichum commune.
На 3 участке не обнаружили 4 вида Plagiomnium ellipticum, Plagiothecium denticulatum, Pohlia nutans, Pylaisiella polyantha.
Площадь обрастания деревьев мхами по сравнению с 2009 годом так же уменьшалась. На 1 участке на 0,7% и на 3 участке на 25%. На 2 участке площадь не изменилась.
В 2011 году на 1 и 2 исследовательских участках снижение видового разнообразия бриофлоры не наблюдалось. На 3 участке не обнаружили ещё один вид Hypnum lindbergii.
Площадь обрастания мхами снизилась на всех участках. На первом и втором участке незначительно. На 3 участке по сравнению с 2010 годом на7%.
На протяжении всех лет исследования наименьшее разнообразие было выявлено на территории непосредственно прилегающем к дороге здесь определены 9 видов мхов, причём максимальное разнообразие было отмечено на площадке№1 максимально удалённой от дороги. Это разнообразие мхов на данной площадке можно объяснить тем, что при максимальном удалении от дороги создаются условия для развития травяного и древесного ярусов, способствующие накоплению флористического разнообразия мохообразных. А также установлена прямая зависимость между видовым разнообразием мхов и удаленностью от дороги, как основного источника загрязнения. Однако, с каждым годом количество видов мхов, значительно снижается на каждой площадке. Так на 1 площадке (Диаграмма 1), максимально удалённой от дороги к 2011 году количество видов снизилось на 12% (4 вида), на 2 площадке на 44% (4 вида) (Диаграмма 2), на 3 площадке у федеральной трассы на 56% (5 видов) ( Диаграмма 3). Причинами снижения может быть как климатический фактор, так и антропогенный. Проанализировав климатические условия в эти годы по данным взятых в метеостанции с. Троицкое, пришли к выводу о благоприятных погодных условиях характерных для мхов.
Диаграмма 1
. 
Диаграмма 2
Диаграмма 3
Результаты измерения площади обрастания эпифитных мхов подтверждают влияние дороги на их состояние.
Так по мере приближения к дороге площадь обрастания деревьев мхами уменьшается. (Диаграмма4)
Диаграмма 4
Если в 2009 году на 1 участке ( максимально удалённой от дороги) она составляла в среднем 6 кв. см, то в 2006 году она уменьшилась на 0,7%, в 2010 году на 0,5%, и в 2011 году на 0,4%. За три года площадь уменьшилась на 0,6 %.
На 2 участке (Диаграмма 5) , находящимся в центре исследовательской площади, первые два года исследования площадь не изменялась (0,9 кв. см), на третий год она уменьшилась на 0,2%, в 2011 году на 0,1%. А за три года уменьшение произошло на 0,1%.
Диаграмма5
Третий участок (у дороги) имеет меньшую площадь обрастания по сравнению другими площадками. В 2009 году эта площадь составила – 0,12 кв. см, на следующий год она уменьшилась на 33%, в 2010 году она уменьшилась ещё на 12,%, к 2011 году на 14 %. В конечном итоге за 3 года уменьшение площади произошло на 19%. (Диаграмма 6)
Диаграмма 6
На участках расположенных в лесу в 10 км от села (лес не подвержен влиянию дорог) обнаружили 19 видов мха, что на 3 вида больше, чем на площадках около дороги.
Площадь обрастания мхами в гг по сравнению с площадью леса у дороги также отличается.
На всех участках площадь обрастания стабильная. На 1 участке экологически чистого леса площадь обрастания мхами в среднем за все года исследования в 3 раза больше, чем площадь обрастания деревьев у дороги. На втором участке в 50,7 раз площадь обрастания больше, а на третьем участке экологически чистого леса в 75 раз больше, чем площадь обрастания деревьев у дороги.
Анализ проб собранных мхов (у дороги) показал наличие загрязняющих веществ.
На 1 площадке химический анализ проб показал наличие : SO42-,SO32-,S2-,Cl, NH4+.Na+,Fe3. На 2 площадке все перечисленные а также ионы Cu+ .
На 3 площадке обнаружены все выше перечисленные элементы и PbS, Бензопирен. (Таблица1)
Таблица1
Заключение
В результате проделанной работы были сделаны выводы:
1. Установлено, что бриофлора обследованных площадок имеет бедный флористический состав.
2. Площадь обрастания мхами деревьев по мере приближения к дороге уменьшается.
3. Наблюдается прямая линейная зависимость между видовым разнообразием мхов и площадью обрастания деревьев от дороги, как основного источника загрязнения атмосферного воздуха. В пробах мха обнаружены загрязняющие вещества, в том числе канцерогены.
4. В лесах чистых районов села количество видов мхов больше, как и их площадь обрастания, меньше загрязняющих веществ, попадающих из атмосферы.
Пользуясь случаем хочу поблагодарить моего руководителя
Список литературы
1.Бардунов листостебельных мхов Центральной Сибири Изд-во «Наука» Ленинградское отделение Ленинград 1969
2. Бардунов мхи Алтая и Саян Изд-во «Наука» Сибирское отделение Новосибирск 1974
3.Бёме. Р.Л, ДинецВ. Л., Флинт. Е. Энциклопедия «Природа России». М., 1997.
4.Биоценозы Алтайского края и влияние на их антропогенных воздействий. (Тезисы докладов). Барнаул, 1995.
5.География Алтайского края. Школа-пресс, 2005.Биоценозы Алтайского края и влияние на их антропогенных воздействий. (Тезисы докладов). Барнаул, 1995.
6.Гиляров экология. М.: 1990 г
7.Деришев . Е.А. Учебно-полевая практика по ботанике высших растений. М.: Просвещение, 2009.
8.Еременко Л. В «Экологический мониторинг Алтайского края». Барнаул, 2001.
Приложение 1
Рис.1 Видовое разнообразие мхов окрестностей с. Косиха
 |
Фото1. Проведение исследования
