Исследование «Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы подорожника большого» (стр. 1 )

МОУ «Поротниковская средняя общеобразовательная школа»

Бакчарского района

Исследование

«Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы подорожника большого»

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Поротниковская средняя общеобразовательная школа», 10 класс

Руководитель: , учитель биологии и экологии

Оглавление

 

1. Введение 2

2. Основная часть 8

3. Заключение 9

4.Список литературы 10

5. Приложения 11

1. Введение

За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что первым виновником загрязнения атмосферного воздуха – одного из основных источников жизни на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса – автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет –%. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества.

Загрязнение воздуха отработанными газами автомобилей отличается значительной неравномерностью в пространстве и во времени. Поэтому очень важно проводить мониторинг загрязнения окружающей среды вдоль автотрасс.

Одним из доступных методов оценки загрязнения окружающей среды является метод биоиндикации.

Мы решили попробовать оценить загрязнение окружающей среды вдоль автотрассы по качеству пыльцы подорожника большого. Новизна нашего исследования состоит в том, что мы впервые взяли в качестве тест-объекта для оценки загрязнения окружающей среды пыльцу, именно, подорожника большого.

Цель исследования состоит в определении зависимости процента абортивности пыльцевых зерен подорожника большого от удаленности автомобильной трассы.

Объект исследования – пыльцевые зерна подорожника большого.

Предмет исследования – абортивность пыльцевых зерен подорожника большого.

Гипотеза исследования связана с предположением о том, что чем дальше расстояние места произрастания подорожника большого от автомобильной трассы, тем меньше процент у него абортивных пыльцевых зерен.

Ставились следующие задачи:

1)  изучить биологические особенности подорожника большого;

2)  определить процент абортивных пыльцевых зерен подорожника большого в 1, 3, 5, 10 и 15 метрах произрастания от автомобильной трассы Бакчар-Томск;

3)  сделать вывод о зависимости процента абортивности пыльцевых зерен подорожника большого от удаленности автомобильной трассы.

Исследование проводилось с августа по ноябрь 2010 года.

На первом этапе были определены опытные участки (в 1,3,5,10 и 15 метрах от автомобильной трассы) и изучены биологические особенности подорожника большого.

На втором этапе проводилась опытно-экспериментальная работа по определению процента абортивных пыльцевых зерен с каждого опытного участка. На каждом опытном участке собирались по 20 растений подорожника большого.

На третьем этапе обрабатывались и систематизировались полученные результаты, уточнялись ранее сделанные выводы.

Обоснованность и достоверность выводов и результатов исследования обеспечивается методикой исследования, репрезентативностью полученных экспериментальных данных, количественным и качественным анализом, обработкой результатов эксперимента методами математической статистики с использованием вычислительной техники.

Качество пыльцевых зерен в большей степени зависит от уровня физического и химического загрязнения среды. Пыльца отличается высокой чувствительностью к действию отрицательных факторов и может являться индикатором загрязнения среды генетически активными компонентами.

Методика анализа качества пыльцы заключается в определении процента ненормальных (абортивных) пыльцевых зерен.

Высокая чувствительность к действию мутагенов (этиленимин, нитрозоэтилмочевна, некоторые пестициды) проявляется у томатов. Генетически активные факторы среды резко нарушают процесс образования пыльцы томатов, доводы до полного отсутствия в пыльниках нормальных пыльцевых зерен. Для работы нужно иметь микроскоп, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пипетки и слабый раствор йода. Для приготовления слабого раствора йода необходимо взять 2 мл 5%-ной йодной настойки и разбавить водой до 10 мл. этот раствор используется для окраски пыльцы. После окраски нетрудно отличить нормальные пыльцевые зерна от абортивных.

Отличие нормальных зерен от абортивных.

Нормальные пыльцевые зерна	Абортивные пыльцевые зерна
1)интенсивно окрашены 2)одинаковы по размеру 3)одинаковы по форме	1)не окрашены (или окрашены слабо) 2)разных размеров 3)неправильной формы

Приготовление и анализ микропрепаратов следует проводить по следующему плану.

1.Препаровальной иглой извлечь пыльцу из пыльников цветка и поместить ее на предметное стекло.

2. С помощью пипетки нанести на пыльцу каплю раствора йода и размешать каплю препаровальной иглой так, чтобы все пыльцевые зерна были в растворе, а не плавали на поверхности.

3. Выдержать препарат в таком виде в течение двух минут, после этого накрыть капля покровным стеклом и рассмотреть препарат под микроскопом.

4. По нескольким полям зрения подсчитать количество нормальных и абортивных пыльцевых зерен (желательно, чтобы их общая сумма была не менее 200-300).

5. Определить процент нормальных (или абортивных)пыльцевых зерен по каждому цветку, взятому для анализа.

Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Повышенное загрязнение может снизить процент нормальных пыльцевых зерен до 50% и ниже.

Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов-биоиндикаторов. Биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.

Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, заболачивание и т. п.), в том числе происходящие под влиянием человека.

Существуют различные виды биоиндикации. Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии фактров среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества.

С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать косвенные выводы об особенностях самого фактора.

Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.

Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (СХHY), окислы азота (NOX), бензапирен, альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т. д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% СХHY и 98% NOX, картерные газы по – 5% СХHY, 2% NOX, а топливные испарения – до 40% СХHY. В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и

токсичные компоненты: О, О2, О3, С, СО, СО2, СН4, CnHm, CnHmО, NO, NO2, N, N2, NH3, HNO3, HCN, H, H2, OH, H2O.

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает атмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль в этом играет зеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивный газообмен. Скорость газообмена между растительным миром враз превышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массы активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказывает сильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли, адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.

Вещества, попадающие с выхлопными газами в атмосферный воздух, а затем, оседают на почву. Почвы обладают способностью удерживать и сохранять как атмосферные, так и грунтовые воды, обогащающие почву химическими соединениями и тем самым оказывающие влияние на формирование того или иного типа почв. Определено, что почва делает конечное количество элементов, бесконечным. Происходит это потому, что почва задействована в целом ряде биосферных циклических процессов. Элементы, находящиеся в почве, в воде, в почвенном воздухе, могут вступать практически в неограниченное число контактов и образовывать бесконечное число связей.

Почва – составная часть почти всех биосферных круговоротов веществ. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения. Массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеяния свинец обогащает почву вдоль дорог. Из почвы и частично из воздуха он попадает в растения. Есть сведения о том, что при содержании 0,1 г свинца в 1 кг сена он может явиться причиной гибели крупного рогатого.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно меняются. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150м. Лесные полосы вдоль дорого задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых загрязнений определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений, но после обильных дождей значительная его часть (до 45%) смывается.

Подорожник большой – Plantago major - Научное название – «плантаго» - произошло от латинского слова «подошва». Родина подорожника – Европа. Индейцы прозвали его "след белого человека», а в Америку он попал с пионерами-завоевателями.

Большой подорожник - многолетнее травянистое растение с розеткой длинночерешковых крупных ланцетовидных листьев с дугообразными жилками Цветки мелкие, беловато-розовые, собраны в длинный цилиндрический колос. Плоды в виде бобов. Цветет в июне - сентябре. Встречается подорожник на всей территории СССР. Растет около дорог, домов, на пустырях и лугах. Применяемая часть - листья, соцветия, семена. Листья и соцветия собирают в июне - июле, семена - в сентябре. Химический состав - листья богаты калием и лимонной кислотой, содержат гликозид аукубин, горькие и дубильные вещества, каротин, витамин К, ферменты, Семена содержат слизь (44 %), жирное масло (до 22 %), олеиновую кислоту и стероидные сапонины. Применение - подорожник широко применялся древнегреческими, арабскими и персидскими врачами. Растение обладает бактериостатическим противовоспалительным, ранозаживляющим, спазмолитическим действием. Настой из листьев и сок растения назначают при остром и хроническом гастритах, заболеваниях желудка и кишечника, а наружно - для лечения нагноившихся ран. Семена обладают обволакивающим, мягчительным, нежным слабительным действием. В народной медицине подорожник применяют при туберкулезе, коклюше бронхиальной астме, при воспалении глаз.

2. Основная часть

Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы подорожника большого осуществлялось с августа по сентябрь 2010 года на территории Поротниковского сельского поселения Бакчарского района. Всего исследованием было охвачено 5 участков почв на территории поселения в 1,3,5,10 и 15 метрах от автомобильной трассы Бакчар-Томск.

Исследование показало, что:

1)у растений подорожника большого, растущего в 1 метре от дороги среднее значение процента абортивных пыльцевых зерен составил 7,25;

2) среднее значение процента абортивных пыльцевых зерен у растений, растущих в 3 метрах от дороги, составил 4,15;

3) среднее значение процента абортивных пыльцевых зерен у растений, растущих в 5 метрах от дороги, составил 3,1;

4) среднее значение процента абортивных пыльцевых зерен у растений, растущих в 10 метрах от дороги, составил 3,3;

5) среднее значение процента абортивных пыльцевых зерен у растений, растущих в 15 метрах от дороги, составил 2,7.

6) Полученные результаты были обработаны, используя методы математической статистики, и являются достоверными.

3. Заключение

В соответствии с поставленными задачами была проведена индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы подорожника большого, используя в качестве тест – объекта абортивности пыльцевых зерен подорожника большого. Была выявлена закономерность уменьшения процента абортивности пыльцевых зерен подорожника большого от удаленности автомобильной трассы. Таким образом, проведенное исследование, подтверждает выдвинутую гипотезу, позволяет сделать вывод о том, что чем дальше находится место произрастания подорожника большого от автомобильной трассы, тем меньший у него процент абортивных пыльцевых зерен. Вывод - подорожник большой можно использовать для мониторинговой работы. И, вполне возможно использовать его как объект для индикации загрязнения окружающей среды выхлопными газами автомобилей.

4. Список использованной литературы

1.  и др. Биоиндикация и биотестирование – методы познания экологического состояния окружающей среды. – Киров, 2005.

Ашихмина экологический мониторинг. Учеб. методич. пособие/Под ред. . – М.: Агар, 2000. Богданов об экологии: Учеб. пособие. – Омск, 1995. , Зверева : учебник для 7-9 кл. общеобразовательных школ. – М.: Дом педагогики, 1999. и др. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразоват. Учеб. заведений/, , . – М.: Дрофа, 1995. , , В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 1998 – 408 с. http://www. ***** http://www. *****

5. Приложения

Фото опытных участков

Расстояние от автотрассы 1 метр Расстояние от автотрассы 3 метра

Расстояние от автотрассы 5 метра Расстояние от автотрассы 10 метров

Расстояние от автотрассы 15 метров

РАССТОЯНИЕ ОТ АВТОТРАССЫ 1 МЕТР.

Проба.	Кол-во не абортивных пыльцевых зерен.	Кол-во абортивных пыльцевых зерен.	% абортивных пыльцевых зерен.
№ 1	231	29	12
№ 2	376	54	14
№ 3	343	17	5
№ 4	344	24	7
№ 5	272	21	8
№ 6	213	21	10
№ 7	206	14	7
№ 8	208	13	6
№ 9	202	14	7
№ 10	210	13	6
№ 11	202	13	6
№ 12	200	10	5
№ 13	200	12	6
№ 14	200	8	4
№ 15	201	14	7
№ 16	200	14	7
№ 17	203	12	6
№ 18	200	15	7,5
№ 19	200	13	6,5
№ 20	207	16	8
Средний процент	7,25
Погрешность среднего значения в %	1,4

РАСТОЯНИЕ ОТ АВТОТРАССЫ 3 МЕТРА.

Проба.	Кол-во не абортивных пыльцевых зерен.	Кол-во абортивных пыльцевых зерен.	% абортивных пыльцевых зерен.
№ 1	200	5	2,5
№ 2	200	7	3,5
№ 3	200	10	5
№ 4	200	4	2
№ 5	200	8	4
№ 6	200	9	4,5
№ 7	200	3	1,5
№ 8	200	12	6
№ 9	200	6	3
№ 10	200	8	4
№ 11	200	6	3
№ 12	200	13	5,5
№ 13	200	3	1,5
№ 14	200	13	6,5
№ 15	200	5	2,5
№ 16	200	13	6,5
№ 17	200	10	5
№ 18	200	6	3
№ 19	200	15	7,5
№ 20	200	12	6
Средний процент	4,15
Погрешность среднего значения в %	1,4

РАСТОЯНИЕ ОТ АВТОТРАССЫ 5 МЕТРОВ.