Исследовательская работа «Методы борьбы с саранчой»
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВО ГОРОДА МОСКВА
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКЫ
ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
гимназия № 000 телефон 702-32-39;
111672 г. Москва, Новокосинская ул.,40а телефон 702-40-01.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«Методы борьбы с саранчой»
Выполнил:
Дороднов Георгий 8«Б» класс
Руководитель:
Учитель биологии
Москва 2016г.
Содержание
1.Введение…………………………………………………………………….. 4
1.3 Виды саранчи…………………………………………………………….4
2. Малая авиация в сельском хозяйстве: дорого, но выгодно……………..4
3. Препараты, альтернативные химическим веществам……………………5
3.1 Metarhizium anisopliae…………………………………………………...5
3.2 Листья борщевика и семена хлопчатника……………………………...6
4. Летательный аппарат для борьбы с саранчой………………………........7
5. Выводы………………………………………………………………………8
5.Литература…………………………………………………………………..11
Актуализация: специалисты отмечают, что саранча захватила уже треть всех посевов. Средств для ее уничтожения недостаточно, а помощь из центра приходит с опозданием. Войну с саранчой ведут с помощью авиационной техники. Однако этот способ не эффективен в период становления насекомого на крыло, т. к. саранча очень пуглива. Так же большой вред наносят химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве.
Цель работы: создание экономичного, экологически чистого и эффективного летательного аппарата для борьбы с саранчой, как в момент кладки так и в период постановки насекомых на крыло. Найти вещества, способные вести борьбу с саранчой и не наносящие вред окружающей среде.
Задачи: 1. Изучить литературу по данному вопросу.
2. Провести экономическое сравнение авиационного способа обработки посевов.
3.Провести изучение затрат на авиационную обработку посевов.
4. Создать экономичный, экологически чистый и эффективный летательный аппарат для борьбы с саранчой, как в момент кладки так и в период постановки насекомых на крыло.
5. Предложить новые вещества для обработки посевов, не влияющие на других животных и растения.
Методы исследования:
Наблюдение.
Сравнение.
Счет.
Эксперимент.
Анализ.
Гипотеза: я выдвинул гипотезу, что летательный аппарат, который я предлагаю с подобранными отравляющими веществами будет экологически чистым и эффективным в борьбе с саранчой, вставшей на крыло.
1.Введение.
Саранча – это крупное членистоногое насекомое из семейства настоящие саранчовые (лат. Acrididae), входит в отряд прямокрылые, подотряд короткоусые. В древние века она была главной угрозой для посевов культурных растений. Описание саранчи встречается в Библии, трудах древнеегипетских авторов, Коране и трактатах средневековья.
1.1 Виды саранчи.
Сегодня из всего многообразия саранчи наиболее известны следующие виды:
Марокканская саранча;
Перелетная (азиатская) саранча;
Пустынная саранча;
Итальянская саранча.
Самым опасным для сельского хозяйства является пустынный вид саранчи, который из-за своей прожорливости может уничтожить большие площади посевов. На российских просторах обитают два подвида: азиатская и среднерусская.
2. Малая авиация в сельском хозяйстве: дорого, но выгодно.
Наиболее распространенный химический метод борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур основан на обработке растений опрыскиванием или опылением ядохимикатами. Во многих случая на помощь таким хозяйствам может прийти малая авиация. При очевидной дороговизне ее услуг в сравнении с наземными способами обработки авиаобработка имеет ряд преимуществ. (Таблица1 приложение) Теперь рассмотрим, как происходит процесс выполнения и оплата агрохимических авиационных работ. Возьмем для примера одно из хозяйств Тульской области, а именно колхоз Советско – Чехословацкой дружбы. Озимые зерновые здесь выращиваются на площади 1100 га, яровые занимают 1000 га, рапс – 200 га. До того как в этом хозяйстве начали применять малую сельхозавиацию, на протяжении 10 лет для опрыскивания посевов зерновых здесь использовали трактор МТЗ-82 и опрыскиватель ОП-2000. (Таблица 2 приложение) Анализируя расчет экономической эффективности производства продукции в рассматриваемом нами хозяйстве Тульской области, отметим увеличение валового сбора всех культур благодаря использованию авиационной обработки посевов средствами химической защиты. Рентабельность растениеводства увеличилась на 15,4%. Однако, применение всех вышеперечисленных препаратов пагубно влияет на других живых существ, обитающих на обрабатываемых полях и на человека. Поэтому, я решил попробовать найти менее опасные вещества.
3. Препараты, альтернативные химическим веществам.
Для борьбы с саранчой я предлагаю применить следующие препараты:
1.сухие листья борщевика.
2. семена хлопчатника.
3. Metarhizium anisopliae. Metarhizium anisopliae (лат.) — вид энтомопатогенных грибов из семейства Clavicipitaceae.
Итак, все эти препараты были подготовлены мной для испытания их на саранче.
3.1 Metarhizium anisopliae. Metarhizium anisopliae (лат.) — вид энтомопатогенных грибов из семейства Clavicipitaceae.
Встречающиеся в природе естественные враги саранчи стали теперь конкурентноспособной альтернативой использованию химических пестицидов. Энтомопатогенный гриб Metarhizium anisopliae var. Acridum распространяется спорами (конидиями), которые прорастают на кутикуле насекомых и проникают внутрь их тела, где они и развиваются за счет хозяина. Зараженные саранчуки снижают питание (уменьшая риск ущерба культурам), замедляют движение (что делает их легкой добычей для птиц, грызунов и муравьев) и обычно умирают в течение 1-2 недель.
Я так же выяснил, что данный грибок имеет такое же воздействие и на колорадского жука. Поэтому я в сентябре 2015 года я произвел обработку участка земли после уборки картофеля в деревне Житово Щекинского района Тульской области. В июле 2016 года я приехал в деревню, что бы проинспектировать этот участок. Со слов хозяина надела количество жуков резко сократилось. Кроме того сократилось и количество кладок. Я произвел подсчеты кладок на опытном участке и на участке без обработки. ( Диаграмма №1 приложение) Вывод: данный препарат можно применять для борьбы с колорадским жуком, не опасаясь химического заражения продукции. Далее я решил провести исследование с саранчой. При проведении эксперимента использовали личинок младших 2–3го и старших 4–5го возрастов. ( Рис. №1 приложение) А так же грибок Metarhizium anisopliae. ( Рис. №2 приложение) Делаю раствор метаризина. Использую 1 г препарата. 18 августа произвожу опрыскивание саранчи. ( Рис.№3 приложение) Далее провожу наблюдение за насекомыми.
Процесс инфицирования насекомых энтомопатогенными грибами начинается с адгезии и прорастания конидий на поверхности кутикулы насекомых. При этом толщина, структура, химический состав кутикулы имеют важнейшее значение для развития микозов и формирования резистентности насекомых. ( Рис. №4и №5 приложение) В результате заражения личинок перелетной саранчи грибом M. anisopliae зафиксировано развитие инфекционного процесса с суммарной смертностью к 6–7 суткам 81.5 ± 2.7% личинок младших возрастов и 87.1 ± 8.3% личинок старших возрастов (рис. №6 приложение). К третьим суткам развития заболевания смертность зараженных насекомых обеих групп составляла 10–15% (рис. №6 приложение). Данный факт позволяет выделить третьи сутки как “начальный” период развития инфекции. Общая динамика смертности насекомых свидетельствует о развитии “острого” грибного патогенеза.
3.2 Листья борщевика и семена хлопчатника.
Я приобрел в магазине семена хлопчатника «Сахарная вата» и срезал несколько листьев борщевика (Борщевимк (лат. Herбclйum) Т. к. я собираюсь использовать для уничтожения саранчи дым от сжигания перечисленных препаратов, то я измельчил и высушил семена и листья. Затем я поджег семена и листья и собрал дым в колбу. Закрыл колбы пробкой с отверстием для доступа кислорода и посадил туда по одной особи саранчи. ( Рис. №7 приложение) Далее провожу наблюдение за поведением насекомых. Спустя 1мин 20сек особь в колбе с дымом от семян хлопчатника умерла. Спустя 3 мин умерла вторая особь в колбе с дымом от борщевика. Далее эти опыты я проводил, посадив в колбу 5,7 и 10 особей. Данной концентрации хватило для истребления 10 особей. Большее количество уже не было эффективным.
Для проведения исследований мною было взято 3мг семян хлопчатника и столько же сухих листьев борщевика. Опыт повторялся 10 раз с одинаковым результатом. Во всех случаях была констатация факта смерти саранчи.
Кроме того я провел опыт с дымом от сожженной бумаги, дабы исключить фактор смерти насекомых просто от дымовой завесы. Все насекомые остались живы.
Далее я приобрел лабораторных мышей. С ними я хочу доказать, что дым не повлияет на млекопитающих, обитающих в полях. Для этого я рассчитаю количество, необходимого для проведения эксперимента.
Средний вес 10 саранчи 40г. средний вес 1 мыши 25-40 г. Следовательно, мне необходимой 3 мг препарата.
Мною были приобретены 10 мышей для проведения исследований. Перед началом опытов я отвез их в ветеринарную клинику, где им было проведено УЗИ внутренних органов (печень, селезенка) и мыши были осмотрены на предмет здоровья сердца. Фонендоскопом прослушали сердцебиение животных. Врач дал заключение, что все животные здоровы. ( Рис. №8 и №9 приложение)
Я отобрал 6 мышей для опыта. Трех из них я сажаю в аквариум и туда же запускаю дым от листьев борщевика. Наблюдаю за результатом. Мыши ведут себя обычно без внешних изменений. Продолжают употреблять пищу, не показывая никакого беспокойства. Аналогичный опыт провожу с семенами хлопчатника. Результат показал такой же как и в предыдущем опыте.
4. Летательный аппарат для борьбы с саранчой.
Итак, предложенные мною препараты растительного происхождения работают. Теперь я перехожу к следующему этапу своей работы, а именно к созданию летательного аппарата, способного заменить самолет при борьбе с саранчой. Почему же необходим такой аппарат. Как все мы уже знаем, саранча очень пуглива. И в момент, когда она встала на крыло и сбилась в стаю, её не возможно опрыскивать с самолета, т. к. при малейшем шуме стая мгновенно разлетается. Вот поэтому необходим летательный аппарат бесшумного полета, экологически чистый и достаточно дешевый. Я решил применить к решению данной задачи разработку твердотопливного, безотходного, экологически чистого летательного аппарата. Известны топливные ступени, состоящие из ракетного пороха, форма которых позволяет вкладывать их друг в друга, образуя топливный заряд. Недостатком подобного решения является большой вес двигателя, и конструкции ракеты, которые после отработки топлива превращаются в балластную массу, из-за чего ракеты делают многоступенчатыми и сбрасывают ступени как лишний вес в полете. При этом полезная нагрузка этих ракет невелика из-за наличия этого балласта. Предложенная конструкция направлена на устранение указанных недостатков. Данный пороховой ракетный двигатель состоит из ступеней, вложенных друг в друга и армированных для повышения механической прочности ступеней сгораемым тканевым или нитяным кордом (Рис.№11 приложение).
Каждая ступень выполнена тонкостенной, стенки ступени профилированы в виде полу теплового сопла-камеры. Дозвуковая глухая конусная или конусовидная часть ступени выполнена из ракетного пороха, сверхзвуковая часть ступени выполнена из абляционного материала. Абляционный материал способен испаряться при нагревании от истекающих из сопла пороховых газов и имеет армирование для повышения прочности ступени. В абляционную массу примешивается жмых хлопчатника или размельченный лист борщевика для уничтожения саранчи, который при нагревании выделяет ядовитый газ, истребляющий насекомых (Рис.№12 приложение)
Изображенный на фиг.1 двигатель состоит из ступеней 1, где каждая ступень состоит из выполненной из пороха части 2, где происходит горение и газы разгоняются до скорости в М=1, и сверхзвуковой части сопла-камеры, которая выполнена из абляционного материала 3 и имеет форму раструба. Обе части ступеней двигателя армированы нитяным кордом 4, а выполненные из пороха части ступеней покрыты тонким слоем абляции 5, в котором имеются отверстия перфорации 6.
Для обеспечения автоматического запуска ступеней в работе двигателя внутренние стенки выполненных из пороха частей каждой ступени покрыты инициирующим составом 7, который способен быстро воспламеняться и поджигать основной пороховой слой ступени.
Средства электрозапуска ступеней 8 расположены на внутренней поверхности каждой ступени двигателя и предназначены для запуска первой ступени при пуске ракеты, а также для запуска тех ступеней двигателя, которые по какой-то причине не запустились самостоятельно во время работы двигателя.
Для разделения выполненных из пороха частей ступеней двигателя применена абляция в виде тонкого слоя на внешней поверхности, выполненной из пороха, части ступени, в которой имеются отверстия перфорации для передачи пламени от ступени к ступени. Разделение ступеней друг от друга выполняется для обеспечения сохранности неизменной геометрии профиля сопла-камеры двигателя. Поскольку известно, что ракетные пороха имеют тенденцию к неравномерному горению в случае различного давления на разных участках сопла-камеры, то разделение двигателя на разделенные друг от друга ступени способствует тому, что после выгорания пороха в одной ступени и прохождения пламени через перфорацию в тонком слое абляции, разделяющим пороховые части ступеней, происходит запуск и загорание пороха в сопле-камере следующей ступени, а недогоревшие остатки отработавшей ступени выбрасываются из двигателя струей газов из следующего работающей ступени двигателя. Внутренняя поверхность пороховой части ступени покрыта инициирующим составом, и ступени имеют средства для электрозапуска. Основным способом запуска ступеней двигателя является загорание от выгоревшей предыдущей ступени, при передаче пламени из сопла-камеры предыдущей ступени в сопло-камеру последующей ступени, при этом каждая ступень двигателя может быть снабжена собственным средством для принудительного запуска. В стенках сверхзвуковой части ступени выполнены отверстия, образующие в двигателе продольные каналы для вдува в сопло-камеру газов с целью управления вектором тяги двигателя.
Чем же хорош предложенный мною летательный аппарат. Прежде всего, рассмотрим принцип его работы. Отравляющие вещества, а именно пыль сухих листьев борщевика или жмыха семян хлопчатника запрессовывается непосредственно в корпус ракеты и при сжигании не оставляет никаких отходов т. к. происходит полное сгорание ступеней. Далее, количество ступеней можно набирать в зависимости от дальности полета и размера стаи саранчи.
Как видно из рис. № 13 все продукты сгорания поднимаются вверх, в стаю саранчи, производя тем самым ее уничтожение. Даже если предположить полный штиль на улице при работе ракеты, то скорость движения аппарата (10 км/ч) равная скорости стаи саранчи, рассеет дым на несколько сот метров в стаю, не дав ей осесть вниз.
5.Выводы
Одним из главных преимуществ моего предложения является дешевизна изготовления и эксплуатации ракеты. Все составляющие, такие как дозвуковая и сверхзвуковая камеры могут быть сделаны путем прессовки пороха и абляционных масс.
Полностью исключается топливная составляющая, т. е ракета не нуждается в горюче-смазочных материалах, затраты на которые составляют достаточно большую часть всех затрат малой авиации.
Нет затрат на оплату работы летчика, что играет также немаловажную роль. Движение данного двигателя можно рассчитать так, что распыление отравляющих веществ будет происходить непосредственно в облаке саранчи и не загрязнять остальные участки поля.
Вещества, которые применяются для уничтожения саранчи не являются химикатами и воздействуют на саранчу, не принося вреда другим живым существам и растениям.
После проведения обработки составляющие ракетного двигателя полностью сгорают, не оставляя никакого мусора и отходов, тем самым я получил экологически чистый аппарат.
Движение ракеты происходит с частотой шума гораздо меньшей, чем движение самолета, поэтому она не распугивает саранчу в отличии от самолета. Запуск ракеты происходит с земли при помощи простейшего устройства.
Итак, моя цель работы достигнута и гипотеза подтверждена.
6.Литература
1., , Биология: В 2 т. – М.: Высш. шк., 2000.
2. ведение в биологию. – М.: Мир, 1986.
3. ТейлорД. Биология: В 3 т. – М.: Мир, 1990. Т.1 – 3.
4., Биология. – Киев: Высш. шк., 1987.
5. Биология с основами экологии. – СПб., 2002.
Приложение.
Минусы | Плюсы |
1.Дороговизна 2.Возможный снос препарата на соседние посевы. 3.Запрет на применение некоторых Пестицидов. 4.Зависимость от метеоусловий. | 1.Высокая скорость обработки. 2.Отсутствие потерь из-за повреждения почвы колесами 3.Отсутствие технологической колеи. |
Таблица 1. Достоинства и недостатки авиахимической обработки посевов.
Показатель | Озимые зерновые | Яровые зерновые | Рапс | |||
Наземное опрыски вание | Авиаци онная обработ ка | Наземное опрыски вание | Авиаци онная обработ ка | Наземное опрыски вание | Авиаци онная обработ ка | |
Площадь посева, га | 100 | 100 | 100 | 100 | 200 | 200 |
Гирбициды | ||||||
Норма расхода, га Расход, л Цена 1л, руб Затраты на гирбициды, тыс. руб. | 0,27 297 270 80,19 | 0,2 220 270 59,40 | 0,27 270 270 72,90 | 0,2 200 270 54,00 | 2,0 400 735 294,00 | 1,2 240 735 176,40 |
Фунгициды (для рапса – инсектициды) | ||||||
Норма расхода, га Расход, л Цена 1л, руб Затраты на фунгициды (инсекициды), тыс. руб. | 0,15 165 3000 495,00 | 0,1 110 3000 330,00 | 0,15 150 3000 450,00 | 0,1 100 3000 300,00 | 0,2 40 257 10,28 | 0,15 30 257 7,71 |
Таблица 2. Расчет затрат на средства защиты растений при наземном опрыскивании и при авиационной обработке.
Диаграмма №1 Количество кладок колорадского жука после обработки метаризином.
Рис.№1 Саранча для проведения исследований.
Рис.№2 Препарат метаризин для исследования.
Рис.№3 Обработка саранчи препаратом.
Рис.№4 Конечность саранчи, зараженная грибком M. Anisopliae
Рис.№5 Конечность саранчи, зараженная грибком M. anisopliae
Рис.№6 Динамика гибели личинок перелетной саранчи (Locusta migratoria) младших и старших возрастов при инфицировании энтомопатогенным грибом M. Anisopliae. Metarhizium anisopliae
Рис.№7 Особи саранчи в колбах.
Рис.№8 Ультразвуковое исследование мышей
Рис.№9 Результаты УЗИ мышей.
Рис. №11 Пороховой ракетный двигатель состоящий из ступеней, вложенных друг в друга и армированных для повышения механической прочности ступеней сгораемым тканевым или нитяным кордом
Рис. №12 Пороховой ракетный двигатель.
Рис.№13 Принцип полета ракеты.
