Фитонцидная активность сосны обыкновенной



Министерство образования РФ

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №20»

Округ Муром Владимирской области

Исследовательская работа

Тема:

Фитонцидная активность

сосны обыкновенной (Pinus silvestris)

как индикатор загрязненности воздушной среды.

Выполнила:

Попова А.С.

ученица 10 «А» класса

Преподаватель:

Савельева Лидия Александровна

учитель химии МБОУ СОШ №20

Муром 2012

Содержание

стр.

Введение.

3-4

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Загрязнение воздуха во Владимирской области

5-6

1.2. Фитонцидные растения.

7

1.3. Сосна обыкновенная как универсальный биоиндикатор

7-8

1.4. Проблема использования фитонцидных растений в ландшафтной архитектуре.

8-9

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Метод оценки фитонцидной активности растений

по времени разложения. ( Метод подводной пробы).

10

2.2. Седиментационный метод.

11-12

Глава 3. Характеристика района исследования.

13-15

Результаты

16-17

Литература

18

Приложения.

Введение.

Здоровье человека определяется сложным взаимодействием целого ряда факторов, таких как образ и качество жизни, наследственность, состояние здравоохранения, качество среды обитания, которое, в свою очередь, характеризуется состоянием атмосферного воздуха, питьевой воды, продуктов питания, почвы и ряда других компонентов. Наиболее значимым фактором окружающей среды является атмосферный воздух, по данным многолетнего наблюдения, процент статистического влияния состояния воздушного бассейна на здоровье населения составляет 34,8%.

Опасность загрязненного воздуха обусловлена наличием разнообразных загрязняющих веществ, приводящим к комбинированному их действию, возможностью массированного воздействия, непосредственным доступом загрязнителей воздуха во внутреннюю среду организма, трудностью защиты от загрязненного воздуха, который действует на все группы населения круглосуточно.

Загрязнения атмосферы городов – одна из самых распространённых проблем в настоящее время. Основным источником загрязнения воздушной среды является промышленность и автотранспорт. С каждым годом состояние здоровья человечества катастрофически ухудшаются; появляются новые. Ранее не известные заболевания, причины которых часто связанны с изменением состояния воздуха.

Рассматривая средоулучшающие функции насаждений, необходимо отметить фитонцидные свойства растений – имеющие фундаментальное значение для человека и биосферы. В силу своей высокой реакционной способности летучие выделения растении обладают целебными свойствами, применение которым можно найти в практической медицине. Известно, что фитонцидная активность растений зависит от их видовой принадлежности и места произрастания, а также фитонцидная активность растений зависит от места произрастания.

Гипотеза: Растения, произрастающие близ загазованных автомагистрали, обладают меньшей фитонцидной активностью, а следовательно оценив фитонцтдную активность можно оценить загрязненность атмосферы.

Поэтому цель работы:

Оценить фитонцидную активность сосны обыкновенной под воздействием антропогенного воздействия

Для достижения поставленной цели были сформулированны и решены следующие задачи:

Ознакомиться с характеристикой сосны обыкновенной как уникального биоиндикатора;

Изучить методы определения фитонцидной активности хвойных растений;

Определить фотонцидную активность хвойных растений методом подводной пробы и седиментационным методом Коха;

Провести сравнительный анализ фитонцидной активности сосны обыкновенной на территории парка «50-ти летия Советской власти» и «Муромского заказника».

Данная работа является актуальной, так в настоящее время слабо изучены вопросы, связанные с влиянием факторов антропогенного воздействия на фитонцидную активность хвойных пород.

Глава 1. Литературный обзор.

Загрязнение воздуха во Владимирской области.

Владимирская область является регионом с высоким промышленным потенциалом. Уровень развития отраслей промышленности один из самых высоких в Центральном Федеральном округе. Наибольшее количество предприятий и объектов, влияющих на загрязнение атмосферного воздуха, являются города Владимир, Муром, Гусь-Хрустальный и Вязниковский районы.

На территории Владимирской области осуществляют деятельность 23878 промышленных предприятий, 817 коммунальных объектов, 122 предприятия пищевой промышленности являющихся источниками загрязнения атмосферы. Промышленное производство во Владимирской области представлено машиностроением, пищевой промышленностью, электроэнергетикой, стекольной, фарфорофаянсовой и легкой промышленностью, химической и цветной металлургией.

Вклад территорий в загрязнение воздушного бассейна неодинаков, основная доля выбросов от стационарных источников приходится на промышленные центры области.

Районы

Процент вклада

город Владимир

17.2

Город Муром

15.0

Вязниковский район

9.2

Гусь-Хрустальный район

9.2

Гороховецкий район

7.7

Судогодский район

4.4

Ковровский район

4.3

Территории области, вносящие основной вклад от стационарных источников

(% от валового выброса) в загрязнение воздушного бассейна за 2009 г

Вклад остальных районов в загрязнение атмосферного воздуха составляет около 33 %.

Территории области, вносящие основной вклад от стационарных источников

(% от валового выброса) в загрязнение воздушного бассейна за 2009 г.

По данным Владимирского Росгидромета, среднегодовой уровень загрязнения атмосферы — индекс загрязнения атмосферы (ИЗА осн.) в 2011 г., рассчитанный по основным показателям, увеличился с 2,18 до 2.24. ИЗА основой – индекс загрязнения атмосферы, рассчитанный по основным загрязняющим веществам (взвешенные вещества, диоксид азота, диоксид серы и оксид углерода

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) увеличился почти в 2 раза с 6,87 (в 2009 г.) до 13.3. Сегодня ведущими загрязнителями атмосферного воздуха, как и в предыдущие годы являются формальдегид, фенол и взвешенные вещества. Обнаруживаемые уровни загрязнения атмосферного воздуха обусловлены выбросами подвижных источников–автомобилями. На долю автотранспорта в областном центре приходится более 70 % выбросов веществ. ИЗА 5 – индекс загрязнения атмосферы, рассчитанный по пяти приоритетным загрязняющим веществам (т.е. суммация веществ с преобладающим ИЗА фенол, формальдегид, бензапирен, диоксид азота, взвешенные вещества). [2]

Фитонцидные растения.

Под «фитонцидами» понимаются «продуцируемые растениями бактерицидные, фунгицидные и протистоцидные вещества, являющиеся одним из факторов их иммунитета и, вследствие этого, играющие роль во взаимоотношениях организмов в биогеоценозах».

Роль леса в оптимизации окружающей среды общеизвестна. Санитарно-гигиеническая ценность леса определяется, прежде всего, фитонцидными свойствами образующих его пород.

Одним из основных санитарно-гигиенических свойств фитонцидов является их способность убивать болезнетворные микроорганизмы. Установлено, что различные типы леса вызывают в организме здорового человека ряд изменений в деятельности жизненно важных органов.

Высокой фитонцидной активностью отличаются хвойные растения. Как показали исследования, бактериальная загрязненность воздуха в сосново-лиственном лесу с преобладанием сосны почти в 2 раза меньше, чем в лиственном. Фитонцидные свойства растений и их проявления в разных метеорологических условиях следует учитывать при озеленении городских территорий, особенно мест массового отдыха, детских учреждений и др.

Главными факторами климата, определяющими специфику органического вещества, выделяемого растением, наряду со светом, является тепло и влага. Динамика и количество выделяемых летучих органических веществ растениями зависит от условий их местопроизрастания.[4,7]

1.3. Характеристика сосны обыкновенной.

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».

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris ) образует леса в европейской части и Сибири. Дерево высотой 35-40 м. Хвоинки по 2 в пучке. Шишки длиной 3-7 см, продолговато-яйцевидные. Очень светолюбива, к почве сосна не требовательна, растет и на песках, и в заболоченных местах, не переносит только засоленности.

Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. [1,6]

Проблема использования фитонцидных растений в ландшафтной архитектуре.

К настоящему времени фитонцидная активность изучена более чем у 100 видов растений. Учитывая существенность различий в фитонцидности древесных пород и кустарников составлена шкала фитонцидной активности, где растения разделены на пять групп. Важным показателем насаждений, используемых в рекреационных целей является возраст древостоя. Экспериментально доказано. Что активные фитонциды сосна выделяет в молодом и среднем возрасте.

Вышеизложенное приводит к выводу, что проблему оздоровления городской среды необходимо решать комплексно, в том числе путем формирования единой системы «зеленой защиты». Она должна включать не только увеличение площади зеленых насаждений различного функционального назначения, но и всесторонне повышения их эффективности. Дальнейшие исследования фитонцидных свойств местных и интродуцированных растений открывают перспективу наиболее полного и целенаправленного их использования в ландшафтной архитектуре и садово – парковом строительстве.

Наряду с важными санитарно-гигиеническими и микроклиматическими функциями городских насаждений нельзя не отметить их роль в формировании архитектурно-ландшафтного облика города. Насаждения являются одним из основных компонентов городского ландшафта, с помощью которого создается объемно-пространственный облик города, подчеркиваются его индивидуальные черты, формируется единый городской ансамбль.

Таким образом, наличие озелененных территорий, их состояние, площадь, размещение являются важнейшими показателями качества жизни в городах.

Глава 2. Методика исследования.

Район исследования: ул. Московская (около сбербанка); парка 50 лет Советской власти, Муромский заказник село Польцо

Когда выполнялась работа: август-октябрь 2012

Объект исследования: хвоя сосны обыкновенной

2.1. Метод оценки фитонцидной активности растений

по времени разложения.

( метод подводной пробы).

Целые, не поврежденные листья исследуемых растений помещают в стеклянные стаканчики (или банки на 100 мл) с равным объемом дистиллированной воды, к которой добавлена 1/10 части воды из пруда. Сосуды оставляют в теплом затемненном месте на одну-две недели. В течение этого времени неустойчивые к бактериальному разложению листья разлагаются, а устойчивые – сохраняются. Повторность опыта трехкратная

Разложение тканей листьев (а, следовательно, и снижение их биологической активности) ведут по разрушению хлорофилла, побурению, непрочности листовой пластинки. [5]

Шкала оценки показана на рис.

Шкала оценки антимикробной активности высших растений по времени разложения листьев, по количеству дней разложения.

5 дней 8 дней 11 дней 14 дней

низкая нормальная высокая

2.2. Седиментационный метод.

Для проведения количественного анализа микрофлоры воздуха использовался седиментационный (механическое оседание) метод Коха, расчет ОМЧ проводился по формуле Омелянского.

Седиментационный метод является наиболее простым методом для изучения микрофлоры воздуха, хотя и не обладает большой точностью. Если применять чашки одного диаметра при одном сроке экспозиции, то этот метод может быть использован для получения сравнительных данных по бактериальному загрязнению воздуха. Метод предложен Р.Кохом и заключается в способности микроорганизмов под действием силы тяжести и под влиянием движения воздуха оседать на поверхности питательной среды в открытые чашки Петри. [5]

Приготовление питательной среды.

Один бульонный кубик залить 250 мл воды, кипятить несколько минут.

Задать реакцию среды (уровень кислотности удобно контролировать при помощи индикаторной бумаги). Для бактерий pH равен 6,5-7,0; для грибов – 4,5-5.

Для обесцвечивания бульона добавить в него один белок куриного яйца, предварительно смешанного с равным количеством воды и хорошо взбитого. Нагревать 30 секунд до появления сгустка, а затем отфильтровать.

В бульон добавить 2% желатина, кипятить 5 минут и простерилизовать.

В опытных чашках при культивировании появляются колонии бактерий и грибов. Большинство бактерий имеют колонии правильной формы с ровными краями, чаще – окрашенные или молочно-белые. Колонии грибов разрастаются в густую, пушистую, бархатистую или мучнистую массу.

Формула Омелянского.

Для пересчета количества микробов на 1 м3 пользуются формулой Омелянского, который считал , что в течении 5 минутной экспозиции на поверхность плотной питательной среды 100 см2 оседает столько микроорганизмов, сколько их находиться в 10 л воздуха. Им была составлена соответвующая таблица расчета где приводятся постоянные множители, на которые следует умножить полученные количества колоний в зависимости от диаметра чашки, где производился посев.

Формула Омелянского

Х = (а×5×100×1000)/(b×c×10)

Где: а – количество колоний, b- площадь чашки с — экспозиция (время) Глава 3. Характеристика района исследования.

Физико-географическая характеристика природного комплекса Государственного заказника «Муромский»

Государственный биологический заказник «Муромский» организован 25 сентября 1964 года, имеет комплексное значение с уклоном на сохранение и восстановление численности редкого пушного зверька выхухоли, занесенного в Красную Книгу Российской Федерации. Госзаказник расположен на территории двух районов Владимирской облясти — Гороховецком и в округе Муром в пойме реки Оки. Площадь заказника 62,7 тыс, га

В географическом отношении территория представляет собой плоскую равнину с песчаными холмами и болотными низинами. Большую площадь занимают зандровые равнины, перерезанные грядами незначительных по высоте холмов, служащих водоразделами.

На низменных зандровых и аллювиально-зандровых равнинах преобладают преимущественно дерново-слабозолистые почвы лёгкого механического состава, бедные гумусом и другими питательными веществами, в комплексе с болотными почвами. Преобладают супесчаные почвы. Для восточной части территории характерны песчаные почвенные разности — обеднённые дерново-слабоподзолистые; для западной — более разнообразные по механическому составу дерново-подзолистые, песчаные и супесчаные, неполно развитые песчаные подзолы.В северной части заказника имеются значительные запасы торфа. Глубина залегания торфа 1.3 метра, мощность торфяного слоя, в среднем, 3.6 метра.

Район расположения заказника относится к зоне умеренно-континентального климата и, как правило, характеризуется умеренно тёплым летом; холодной, снежной и продолжительной зимой; короткой, облачной, часто дождливой весной и относительно тёплой осенью. По данным Муромской метеостанции преобладающими ветрами на территории заказника являются юго-западные.

Гидрологическая сеть на территории заказника определяется наличием реки Оки, её левых притоков — рек Мотра и Суворощь, озёр Беловощь, Свято, Двойки, Мичкарь, Карашево, Боровое, Тоньки, Квашонки и Мочилки, Иловец, Коломище, Виша и ряда болот приуроченных к пойме реки Оки. Протяжённость речной сети составляет более 80 километров. Площадь основных озёр составляет 341.66 га, площадь морской акватории — более 700 га. Болотные территории представлены комплексом низинных и верховых болот.

Территория заказника входит в состав смешанных лесов и относится к подзоне хвойных лесов южной части тайги. Луга занимают значительную часть Окской поймы. Наиболее распространёнными в травостое Окских лугов являются злаки — 70 — 80%. Разнотравные, очень разнообразные по своему составу. Есть участки сильно остепнённые, встречаются с преобладанием высокотравья. На более увлажнённых местах распространены щучковые, майниковые и осоковые ассоциации.

На территории заказника была произведена оценка здоровья окружающей среды наземных экосистем, которая проводилась по оценке стабильности развития популяцийберёзы повислой (Betula pendula). Однако, в 4 точках на исследуемой территории (село Татарово, село Польцо Муромского района и село Фоминки, деревня Зимёнки Гороховецкого района) были выявлены значительные изменения в состоянии растений. Эти изменения обусловлены наличием таких стрессовых факторов, как асфальто-битумный завод в селе Татарово, близость автодороги межрегионального значения Р76 «Муром -«Волга» и производство активированного угля в селе Фоминки.

По результатам всех исследований сделан вывод, что в целом качество среды в заказнике «Муромский» благоприятное и составляет 85 % [8]

Анализ загруженности улиц автотранспортом позволил определить три зоны наибольшей интенсивности движения: перекрестки улиц Московская – Войкова, Куликова – Советская и Московская – Филатова. Такая загруженность объясняется тем, что улица Куликова является одной из основных дорог междугородних грузовых перевозок между Рязанской, Нижегородской, Тамбовской и другими областями. На улице Куликова также находятся четыре торговых центра наиболее популярных у жителей и гостей города. Улица Московская является центральной магистралью и связывает восточную и западную части города. На этой улице располагается множество магазинов, аптек, офисов, ресторанов, многоэтажных жилых домов и предприятий. На перекрестке улиц Московская – Филатова суммарная оценка загруженности перекрестка составила 8 433 шт. / сутки, на перекрестке улиц Куликова – Советская – 10 857 шт. / сутки, а на перекрестке улиц Московская – Войкова – 11 349 шт. / сутки. В соответствии с «ВСН 42-87 Инструкцией по проведению экономических изысканий для проектирования автомобильных дорог» на всех исследуемых улицах загруженность является средней.[9]

Результаты и выводы.

Результаты исследования по методу подводной пробы показали, что наибольшей фитонцидной активностью обладает сосна обыкновенная растущая на территории Муромского заказника, наименьшей фитонцидной активностью обладает сосна обыкновенная прорастающая на территории парка «50 ти летия Советской власти», средние результаты фитонцидной активности показали деревья растущие на улице Московская .

Данные результаты показывают, что сосны, растущие вдоль крупных дорог более низкую фитонцидную активность.

Результаты Седиментационного метода Р.Коха, также выявили более низкую фитонцидную активность у сосен, растущих вдоль дорог.

Результаты исследования показали, что набольшей фитонцидной активностью обладаю сосна обыкновенная растущая на территории Муромского заказника, что подтверждает гипотезу о том что растения, произрастающие близ загазованных автомагистрали, обладают меньшей фитонцидной активностью, а следовательно оценив фитонцидную активность можно оценить загрязненность атмосферы. Значит воздух вдоль улицы Московской и Парка 5-ти летия Советской власти, более загрязнен.

Результаты также показывают разную фитонцидную активность сосны в городе (на улице Московской и парке, хотя располагаются они достаточно близко), что возможно объясняется разным возрастом растения.

В дальнейшем работа будет дополнена данными сравнительного анализа фитонцидной активности лиственных деревьев.

Литература.

1.Аргунова М.В., Моргун Д.В., Речкаова Н.И..Экологический мониторинг.- М.: Издательский центр «Школьная книга», 2008.

Государственный доклад « О санитарно-эпидемиологической обстановке во Владимирской области в 2011 году» Владимир 2012 г.

Кочергина М.В.,Фитонцидные свойства сосны обыкновенной в условиях зеленой зоны г.Воронежа// материалы междунар.науч.-практ. Конференции «Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: совремнные проблемы». – Воронеж, 2009

Слепых В.В. Природные и антропогенные факторы и фитонцидная активность древесных пород // Лесное хоз-во. 2004. № 6. С. 17 – 19.

Федорова А.И., Никольская А.Н.,Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений.-М.:Владос, 2001

Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2005.



ЭФИРНЫЕ МАСЛА СОСНЫ КАК ИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ //Химия растительного сырья. 2001. №1. С. 79–84.

http://www.forest.ru/rus/publications/druglesa/3-2.html

http://www.mivlgu.ru/

Приложения.

Таблица 1.

Результаты эксперимента – метод подводной пробы.

вид растения

(номер площадки)

Дни наблюдений

2

4

6

8

10

12

14

Сосна обыкновенная

(Муромский заказник)

Никаких изменений

Иголки потеряли окраску и приобрели бурый цвет

высокая

высокая

Сосна обыкновенная

(Муромский заказник)

Никаких изменений

Иголки потеряли окраску и приобрели бурый цвет

высокая

Сосна обыкновенная

(Муромский заказник)

Никаких изменений

Иголки потеряли окраску и приобрели бурый цвет

Гниение пробы

высокая

Сосна обыкновенная



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap sitemap