Исследовательская работа на тему «Биоиндикация степени чистоты воздуха с помощью сосны обыкновенной» (стр. 1 )

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6 им. »

Городского округа Рошаль Московской области

       

Исследовательская работа

на тему

«Биоиндикация степени чистоты воздуха

с помощью

сосны обыкновенной»

  Выполнили обучающиеся

10 класса МОБУ СОШ № 6

Березина Софья

Полукарова Валерия

  Руководитель:

учитель химии-биологии

Рошаль

2017

Содержание

Введение………………………………………………………………………...3

1.Теоретическая часть ………………………………………………………….5

1.1 Общие вопросы биоиндикации ……………………………………………5

1.2 Биологическая характеристика вида «Сосна обыкновенная» …………..9

1.3  Роль в природе и значение в жизни человека …………………………..13
2. Исследовательская часть …………………………………………………..16

2.1 Методика сбора полевого материала …………………………………….16

2.2 Камеральная обработка полевого материала …………………………...21

Заключение …………………………………………………………………….29

Список литературы ……………………………………………………………31

Введение

  Можно без преувеличения сказать, что хвойные леса составляют гордость нашего государства. Их площадь почти полмиллиарда гектаров, а запас древесины свыше 65 миллиардов кубометров. Таким богатством не обладает ни одна страна мира. Это 58 процентов всех хвойных лесов планеты.

  Объектом данного исследования стал сосновый лес к северу от города Рошаль.

  Удивительно, с каких давних времён существуют на Земле сосны! Эти настоящие живые ископаемые заселили огромные пространства в Северном полушарии. Среди сосен много деревьев – чемпионов. В Америке, в штате Невада, нашли сосну, которой приблизительно 4900 лет, т. е. она старше египетской пирамиды Хеопса. Рассказывают, что в Болгарии есть сосна, возраст которой определяют в 1200 лет. 

  Во всём мире  загрязнение воздуха, вызванное сжиганием ископаемого топлива, наносит невосполнимый ущерб сосновым лесам, т. к. именно они менее устойчивы и страдают в первую очередь. Признаки ухудшения состояния можно обнаружить, если внимательно присмотреться к городским соснам: пожелтение хвои и усыхание вершин – верный признак тяжёлого недуга, вызванного загрязнением воздуха. Средняя продолжительность жизни хвои сосны 3-4 года. В крайне неблагоприятных условиях, особенно вблизи больших промышленных городов, она сокращается до 2 лет, и даже до 1 года. И, наоборот, в очень благоприятных условиях хвоя может держаться 6-7 и 8-9 лет.

Поэтому сосна как нельзя лучше подходит в качестве модельного вида-биоиндикатора. Во-первых, это дерево очень чутко реагирует на малейшие изменения условий произрастания, в том числе и загрязнение среды. Во-вторых, сосна широко распространена на большей части лесной зоны, Следовательно, проблема поиска участков для исследования сведена к минимуму. Этим и обуславливается выбор темы нашей работы.

Исходя из этого, цель нашей работы была следующая:

- определить состояние хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы в окрестностях города Рошаль.

Задачи:

- изучить литературу по теме исследования;

- выбрать методику проведения исследовательской работы;

- проанализировать и обобщить результаты исследования;

- на основе анализа данных, полученных в процессе исследования, сделать вывод о степени газодымового загрязнения воздуха окрестностей городского округа Рошаль.

- заложить основу для проведения многолетнего экологического мониторинга в городском округе Рошаль.

Место проведения – г. о. Рошаль (северные окрестности)

Сроки проведения – ноябрь 2016 г. – март 2017 г.

Объект исследования – хвоя сосны обыкновенной (Pinus silvestris)

Предмет исследования – сосны, растущие на пробной площадке друг от друга на расстоянии 5-10 м.

Гипотеза: сосну обыкновенную можно использовать в качестве биоиндикатора для оценки загрязнённости атмосферы
Новизна работы: определение загрязненности воздуха на выбранных участках по состоянию хвои сосны обыкновенной.
Тема данной работы – «Биоиндикация степени чистоты воздуха с помощью сосны обыкновенной». Считаем эту тему актуальной на сегодняшний день, так как сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности.

1.Теоретическая часть

1.1 Общие вопросы биоиндикации

       Биоиндикация – это оценка качества среды обитания с помощью биологических объектов. Биоиндикацию следует отличать от биотестирования, которое осуществляется на уровне молекул, клеток или организмов и характеризует возможные последствия загрязнения окружающей среды для биоты в целом. Биоиндикация свидетельствует о результатах загрязнения среды и может осуществляться на разных уровнях организации живой природы от организменного до биоценотического [10].

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».

       Благодаря специальным индексам и коэффициентам результаты биоиндикации в большинстве случаев оказываются достоверными и сопоставимыми.

       Виды биоиндикаторы имеют ряд преимуществ:

Могут реагировать даже на слабые воздействия; Аккумулируют влияние всех воздействий; Исключают необходимость регистрации химических и физических параметров окружающей среды; Фиксируют скорость происходящих изменений; Вскрывают тенденции развития природной среды; Указывают пути миграции и места накопления токсичных веществ; Позволяют судить о степени токсичности веществ, синтезируемых человеком.

       Реакция биоиндикаторов может быть специфической и неспецифической. Специфическая реакция биоиндикатора связана с однофакторным воздействием, неспецифическая – с действием различных антропогенных факторов, вызывающих одинаковый отклик. В зависимости от ответной реакции биоиндикаторы подразделяют на регистрирующие (чувствительные) и кумулятивные. Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на действия стрессирующих факторов изменением численности, фенотипа, структуры органов и их симметрии, скорости роста, повреждением тканей. Кумулятивные – накапливают загрязняющие вещества в тканях и органах часто без видимых внешних изменений [11].

       В качестве биоиндикаторов могут быть использованы представители всех царств живой природы, кроме организмов, поврежденных вредителями и болезнями. Биоиндикаторы должны отвечать следующим требованиям [9]:

Быть типичными для данных условий; Иметь высокую численность; обитать в данном конкретном месте в течение нескольких лет; Находиться в условиях, удобных для отбора проб; Иметь короткий период онтогенеза.

При выборе биоиндикаторов следует учитывать следующие соображения (22):

Стенотопные виды являются лучшими биоиндикаторами, чем эвритопные; Крупные виды показывают лучшие результаты, чем мелкие; При использовании вида или нескольких видов как индикаторов определенного фактора необходимо иметь сведения о лимитирующих значениях данного фактора с учетом возможных компенсаторных реакций организма и толерантности вида; Численное соотношение разных видов более показательно и надежно, численность одного вида.

Критерии выбора биоиндикатора:

- быстрый ответ;

- надежность (ошибка менее 20%);

- простота;

- мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Во всех случаях, когда речь идет о контроле, без которого биоиндикация в принципе невозможна, встает вопрос, что считать нормой для того или иного биоиндикатора? В одних случаях ответ будет простой. Например, появление на листьях растений некротических пятен любой формы и размера – всегда индикатор загрязнения среды, поскольку в норме их быть не должно.
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;
- живые организмы – индикаторы загрязнённости воды:

а) сине-зелёные водоросли – в воде, загрязненной органическими веществами;

б) пиявки, личинки подёнок – в чистой воде.

Растения, произрастающие в городе, страдают от выхлопных газов автомобилей и дыма труб. Они рано стареют, редеет и уродуется их крона, преждевременно желтеют и опадают листья. Если сосны растут поблизости от промышленного предприятия, то хвоя опадает тем раньше, чем сильнее загрязнен воздух. В нормальных условиях хвоя сосны опадает через 3 - 4 года, а поблизости от промышленного предприятия - значительно раньше. Это растение может с успехом служить индикатором загрязненности атмосферы. Реакции Pinus sylvestris L. на наличие загрязняющих веществ в воздухе и почве неспецифичны и отражают общий уровень загрязнения среды химическими веществами различной природы. Для оценки химической нагрузки на фитоиндикатор используют разные его признаки (характеристики). Самым распространенным и наиболее простым в исполнении является морфологический подход.

Под влиянием токсиканта у сосны происходят следующие изменения:
- уменьшение продолжительности жизни хвои;
- отмирание побегов;
- появление некрозов (омертвление тканей);
- изреживание кроны;
- уменьшение ширины годичных колец.  Появление некрозов (омертвление тканей) чаще проявляется на хвоинках сосны под влиянием загрязняющих веществ. Различают следующие виды некрозов:
- краевой некроз (по краям хвоинки);
- срединный некроз;