Сравнительная оценка жизненного состояния сосен города Ростова-на-Дону и ст Вешенская Р



Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа «Эврика-Развитие»

Ворошиловского района города Ростова-на-Дону

Сравнительная оценка жизненного состояния сосен города Ростова-на-Дону и ст.Вешенской Ростовской области

(исследовательская работа по экологии)

Алмазова Зарина Гадамовна, 7 класс

Руководитель

Маслова Елена Васильевна

учитель биологии и химии

г. Ростов-на-Дону

2013 год

Содержание

1.

ВВЕДЕНИЕ

3-5

1.1

1.2.

ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ

МЕТОДЫ, АКТУАЛЬНОСТЬ И ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

3-4

4-5

2.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. БИОИНДИКАЦИЯ

2.2 ХАРАКТЕРИСТИКА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

2.3 БИОИНДИКАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

6-11

12-14

15

3.

3.1.

3.2.

3.3

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

ОПИСАНИЕ ОБЩЕГО ЖИЗНЕННОГО СОСТОЯНИЯ (ОЖС) ДЕРЕВЬЕВ

ОЦЕНКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ

16-21

16-17

18-21

22

4.

РЕЗУЛЬТАТЫ

23-29

5.

ВЫВОДЫ

29

6

ЛИТЕРАТУРА

30

Введение

Роль зеленых насаждений очень велика. Деревья выполняют газозащитную и ветрозащитную функции, снижают запыленность и загазованность воздуха, обладают фитонцидным действием, влияют на тепловой режим и влажность воздуха, борются с шумом.

Леса в наши дни испытывает на себе сильное влияние со стороны человека. Это влияние не только велико, но и очень разнообразно. Тут и сплошные рубки, и массовый туризм, и выпас скота, и загрязнение атмосферы ядовитыми газами.… Загрязнение атмосферы причиняет большой вред. Главный враг леса и насаждений – диоксид серы или иначе сернистый газ. Больше всего от него страдают сосновые леса.

А как реагирует деревья на все это? Какие изменения в них происходят?

Кислотные дожди, высокие концентрации в воздухе окислов серы иазота, а также озон, непосредственно повреждают растения, ухудшая состояние лесов.

Биоиндикация– это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений.

Биоиндикация дает возможность судить об изменениях состояния среды и прогнозировать направление этих изменений. При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители. Систему наблюдений за этой реакцией называют биологическим мониторингом.

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информацию по нахождению в воздухе техногенных загрязнителей содержат морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои.

При хроническом загрязнении атмосферы диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30-60% в сравнении с контрольными участками.

Скорость поступления фитотоксиканта сильно зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Увлажненные хвоинки поглощают сернистый газ в несколько раз больше, чем сухие. Растение интенсивно накапливает в тканях серу. Молодые хвоинки (молодые деревья) активнее поглощают сернистый газ, чем старые. Поэтому возраст сосновой хвои указывает на степень загрязнения.

Во время практики на биостанции «Экосистема», я впервые познакомилась с термином «биоиндикации». На занятиях мастерской мы оценивали жизненное состояние сосен в городе Ростове-на-Дону. В летний период во время литературно-экологической практики «Вешки» обучающиеся нашей школы занимались оценкой жизненного состояния сосен станицы Вешенской. Поэтому свою работу я хотела бы посвятить сравнительному анализу оценки жизненного состояния сосен.

Цель работы: дать оценку жизненного состояния сосен в городе Ростове-на-Дону и в станице Вешенской (Ростовская область) методом биоиндикации.

Для решения поставленной цели ставились и решались задачи:

изучение литературных источников по теме исследования;

описание общего жизненного состояния деревьев.

оценка и представление результатов исследования.

Объектом исследования являются сосновые насаждения на территории города Ростова-на-Дону и в ст.Вешенской

Предмет исследования – Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), так как использование данного вида в качестве биоиндикатора общепринято в научных исследованиях (имеются методические разработки).

Гипотеза: сосновые насаждения города более деградированы по сравнению с сосновыми насаждениями станицы Вешенской

Методы исследования :

Эмпирические (наблюдение, сравнение)

Математические (статистические, диаграммы, таблицы)

Актуальность — я считаю эту тему актуальной, так как на сегодняшний день общество окружено природой и не может существовать без нее. Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности. При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители

Значимость – результаты работа могут быть использованы как учебное пособие в школах или для дальнейшего изучения антропогенного влияния на биосферу г. Ростов-на-Дону и ст. Вешенская.

2. Основная часть

2.1.Биоиндикация

Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) – это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может проводиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость, содержание поллютантов и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ). Термин «биоиндикация» чаще используется в европейской научной литературе, а в американской его обычно заменяют аналогичным по смыслу названием «экотоксикология».

Почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами? По мнению Ван Штраалена (1998), существуют, по крайней мере, три случая, когда биоиндикация становится незаменимой.

Формы биоиндикации:

1.Фактор не может быть измерен. Это особенно характерно для попыток реконструкции климата прошлых эпох. Так, анализ пыльцы растений в Северной Америке за длительный период показал смену теплого влажного климата сухим прохладным и далее замену лесных сообществ на травяные. В другом случае остатки диатомовых водорослей (соотношение ацидофильных и базофильных видов) позволили утверждать, что в прошлом вода в озерах Швеции имела, кислую реакцию по вполне естественным причинам.

2.Фактор трудно измерить. Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве. Например, инсектицид дельтаметрин активен лишь несколько часов после его распыления, в то время как его действие на фауну (жуков и пауков) прослеживается в течение нескольких недель.

3.Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать. Данные о концентрации в окружающей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа. Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии. Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора. Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими.

Актуальность биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени. Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания.

Биоиндикация может быть специфической и неспецифической. В первом случае изменения живой системы можно связать только с одним фактором среды. Например, высокая концентрация в воздухе озона вызывает появление на листьях табака серебристых некрозных пятен. Во втором случае различные факторы среды вызывают одну и ту же реакцию. Например, снижение численности почвенных беспозвоночных может происходить и при различных видах загрязнения почвы, в период засухи и по другим причинам.

Биондикация – это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем. Возможно выделение следующих уровней биоиндикации:

1)биохимические и физиологические реакции (изменение различных процессов и накопление определенных токсикантов в органах);

2)анатомические, морфологические, биоритмические и поведенческие реакции;

3)флористические, фаунистические изменения;

4)ценотический;

5)биогеоценотический;

6)ландшафтный;

Биоиндикация может проводиться на уровне макромолекул, клетки, организма, популяции, сообщества и экосистемы. Она подразделяется на специфическую (реакция только на один фактор) и неспецифическую (одна и та же реакция на многие факторы). Чувствительными биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке и организме (изменение ферментативной активности, изменение в пигментном комплексе), так и морфологические изменения (изменения формы и размера листовой пластинки, уменьшение продолжительности жизни хвои).

Существует два основных метода биоиндикации:

пассивный;

активный.

В первом случае исследуют видимые или незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия, во втором используют ответную реакцию наиболее чувствительных к данному фактору организмов – биотестирование.

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест — объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. В роли тест-объектов выступают организмы, используемые при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др. Тест-объекты, по определению Л.П.Брагинского (1995 год) – «датчики» сигнальной информации о токсичности среды и заменители сложных химических анализов, позволяющие оперативно констатировать факт токсичности (ядовитости, вредности) среды. К чувствительным биоиндикаторам относятся лишайники, мхи, почвенные и водные микроорганизмы (водоросли, бактерии, микрогрибы). В роли биоиндикаторов могут быть использованы пыльца растений, хвоя сосны обыкновенной и др. Среди животных также выделяются группы организмов, положительно или отрицательно реагирующие на различные формы антропогенной трансформации среды (ракообразные, хирономиды, моллюски, личинки ручейников, поденок, веснянок и др.).

Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ. При этом используемые виды биоиндикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

-это должны быть виды характерные для природной зоны, где располагается данный объект;

-организмы-мониторы должны быть распространены на всей изучаемой территории повсеместно;

-они должны иметь четко выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

-биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

С помощью биоиндикаторов принципиально возможно:

-обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений;

-проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

-только по биоиндикаторам можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы;

-прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы.

Преимуществом методов биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами является интегральный характер ответных реакций организмов, которые:

суммируют все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом;

выявляют наличие в окружающей природной среде комплекса загрязнителей;

в условиях хронической антропогенной нагрузки биоиндикаторы могут реагировать на очень слабые воздействия в силу аккумуляции дозы;

фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений;

указывают пути и места скоплений различного рода загрязнений в экологических системах и возможные пути попадания этих веществ в организм человека;

Особую значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень опасности соответствующего состояния окружающей среды для всех живых организмов, в том числе и для человека. Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов.

Но, отражая степень негативного воздействия в целом, биоиндикация не объясняет, какими именно факторами оно создано. Наиболее эффективно оценка окружающей среды может производиться в сочетании абиотических и биотических параметров. Это прием все шире входит в практику.

2.2. Характеристика сосны обыкновенной

Сосна обыкновенная (Pinussyl vestris) – дерево первой величины. Каждая пара хвоинок сидит на укороченном побеге. Пучки хвои расположены по побегу спирально; обычно держатся 2-3 года. Хвоя плоско-выпуклая, жесткая, узколинейная, остроконечная, по краю мелкопильчатая; длина 30-70 мм. Мужские соцветия спирально скручены у основания молодого (весеннего) побега. Каждая тычинка имеет по два пыльцевых мешка, которые раскрываются продольной щелью. Красноватые женские цветки имеют вид шишечек длиной 0,5-0,6 см; расположены на вершине весенних побегов.

Сосна обыкновенная цветет в мае – первой половине июня. Опыляется при помощи ветра, однако оплодотворение наступает лишь через год после цветения, т. е. летом следующего года. Во второе лето шишка постепенно увеличивается, к осени достигает нормальной величины, и к ноябрю в ней созреваю семена. В марте-мае под действием тепла воздуха шишки раскрываются, и семена начинают выпадать. Таким образом, летом на сосне обыкновенной можно видеть шишки небольшие, с горошину (образовавшиеся в текущую весну), нормальной величины (прошлогодние) и раскрытые, без семян (третьего года).

В раннем возрасте сосна обыкновенная растет быстро. Наиболее её быстрый рост наблюдается в возрасте 15-30 лет. К 40-50 годам прирост в высоту обычно падает. На плодородных почвах к 100 годам деревья в сомкнутых насаждениях достигают в высоту 30-35 м, а в отдельных случаях и более.

Крона сосны к 21-40 годам принимает конусовидную форму, к 50 годам – яйцевидную, к 100 годам – округлую, к 200 годам – раскидистую с плоской вершиной.

Молодые ветви покрыты серовато-бурой тонкой корой, старые ветви и верхняя часть ствола – желтовато-красноватой слоистой корой. Кора нижней части ствола взрослых деревьев бороздчатая, толщиной 4 см и более, темно-бурого цвета, с чешуями, расположенными параллельно годичным слоям.

Древесина в поперечном разрезе имеет резко выраженные годичные кольца. Ядро красновато-бурое, образуется приблизительно с 25-летнего возраста. Древесина богата смоляными ходами. Сердцевина около 5 мм в диаметре, более широкая, чем у лиственницы. Древесина прочная долговечная.

Корневая система сосны – пластинчатая: на свежих рыхлых глубоких почвах она развивает редькообразный стержневой корень, уходящий в землю на 1-6 м и более; от стержневого корня отходят боковые.

Сосна обыкновенная светолюбива. Об этом можно судить по анатомическому строению хвои; редкому освоению кроны и значительной её светопроницаемости; отмиранию и отсутствую сучьев на большей части ствола у деревьев, произрастающий в сомкнутом лесу.

К влаге и почве сосна мало требовательна. Она может довольствоваться малоплодородными и сухими песчаными почвами, переносить условия засухи в условиях степного климата.

Сосна – быстрорастущая порода, ветроустойчивая, благодаря глубокой корневой системе со стержневым корнем. При ветре, дующем в одном направлении, она принимает изогнутые формы. К климату мало требовательна. Область её распространения очень широка.

Оценка состояния жизненного состояния сосны курсовая

фото 1. Сосны в станице Вешенской



2.3.Биоиндикационные свойства

На загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные деревья. Сосна одно из самых распространенных хвойных деревьев в нашей стране. Это дерево очень не прихотливо к почве, но зато в отношении к свету она очень требовательна и не выносит затенения.

В работе используется в качестве основного вида – биоиндикатора сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Биоиндикаторы – это организмы, присутствие, количество, или интенсивность развития, которых служит показателем каких либо естественных процессов или условий окружающей среды, наличие определенных веществ в воде или в почве, степени загрязненности. Сосна как нельзя лучше подходит в качестве модельного вида – биоиндикатора. Во-первых, это дерево очень чутко реагирует на малейшие изменения условий произрастания. Во-вторых, сосна широко распространена на большой части лесной зоны Евразии. Удобство выбора для нас заключается в том, что сосна – вечнозеленое растение и дает один побег в год. Кроме того, в методическом плане сосна изучена в наибольшей степени.

Сосна чувствительна к загрязнению воздуха газами, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик. Особенно опасен для сосны сернистый газ. Сернистый газ вещество крайне ядовитое для растений. Он оказывает вредное воздействие даже в самых маленьких дозах. Сосны, находящиеся в районе загрязнения имеют много сухих отмерших ветвей, покрыто редкой короткой хвоей. Иногда живой хвои совсем мало. Сернистый газ, проникая вовнутрь хвоинок через устьица, вызывает отравление живых тканей, в результате хвоя не снабжает дерево органическими веществами, и постепенно деревья погибают

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Материалы и методики исследования

Материалом для данной исследовательской работы послужили результаты исследований сосен в городе и в ст. Вешенской летом 2012 года. Наше изучение основано на методе биоиндикации. Суть подхода заключается в том, что по различным признакам исследуемого живого организма (в данном случае – сосны обыкновенной), мы судим о состоянии окружающей среды (общем жизненном состоянии леса). Последние несколько лет такой вид изучения экологического состояния используется довольно часто и имеет успех в научных кругах.

Мы использовали методику А. С. Боголюбова, Ю. А. Буйнова, М. В. Кравченко «Оценка жизненного состояния леса по сосне» (2003 год).

Оценка экологического состояния лесов проводилась на основе анализа морфологического состояния деревьев сосны обыкновенной (Pinussylvestris). В качестве интегральных показателей используются: степень дефолиации крон, пожелтение хвои, количество шишек и прирост побегов. Используется методика заложения постоянных пробных площадок для наблюдений, техника полевых описаний и интерпретации результатов.

Работа по выполнению данного задания включает три этапа:

1) Выбор площадок и отбор деревьев для проведения измерений.

2) Описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев.

3) Оценка и интерпретация данных, представление результатов исследования.

Выбор площадки и отбор деревьев для проведения измерений

Исследование проводится на фиксированных природных объектах, выбор

которых максимально случаен. Площадка для изучения жизненного состояния деревьев должна находится в достаточно обширном массиве леса (ст. Вешенская), либо на расстоянии 25 м от дороги (г.Ростов-на-Дону). При выборе деревьев проводилась случайная, независимая их выборка.

Описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев

Перед тем как изложить правила описания ОЖС следует остановится на некоторых

биологических особенностях деревьев и их использовании в биоиндикации.

Известно, что при ухудшении условий произрастания у сосны (как, впрочем, и у

большинства других пород деревьев) наблюдаются следующие реакции:

дефолиация, то есть опадение листвы (хвои), внешне проявляющееся в снижении обычной густоты кроны.

Состояние экологии в станице вешенской

2) потеря естественной окраски (пожелтение) кроны.

Эти явления, по мере ухудшения жизненного состояния дерева прогрессируют,

вплоть до полного отмирания дерева. Схожие измеряемые реакции организма на множественные изменения среды и составляют суть метода биоиндикации. На этих принципах и базируется методика оценки ОЖС деревьев. Для правильного описания очень важно выбрать точку с хорошим обзором всего дерева. Наблюдать и описывать дерево необходимо с разныхсторон. При выборе точки обзора важно помнить, что оптимальный вид с поверхности земли на дерево открывается с расстояния в одну высоту дерева от ствола.

Описание жизненного состояния деревьев на площадке заключается в заполнении бланка

Описание жизненного состояния деревьев на площадке заключается в заполнении бланка. Основная часть бланка – таблица, включающая графы для описания параметров деревьев, свидетельствующих об их жизненном состоянии (табл. №1).

Таблица №1

Бланк описания общего жизненного состояния деревьев (ОЖС)

дере-ва

Класс дефолиации

(0-3)

Класс пожел-тения

(0-3)

Новые шишки (0-3)

Старые шишки

(0-3)

Прирост побегов

(0-3)

Сумма баллов

(0-15)

ОЖС/кл. повреждения

(0-5)

Тип дефол.

(0-5)

Форма кроны

(0-2)

Заполнение бланка описания жизненного состояния деревьев

Основная часть бланка — таблица, включающая графы для описания параметров

деревьев, свидетельствующих об их жизненном состоянии.

Графа 1 «Номер дерева» в нее заносятся номера описываемых деревьев (N1, N2…W6).

Графа 2 «Класс дефолиации» — этот параметр дерева определяется

При его определении необходимо осматривать ветки в средней части

кроны.Дефолиация (густота кроны) оценивается по четырем основным классам, где каждому классу соответствует определенный процент потери хвои (или степень разреженности кроны)

0 — дефолиация не более 10 %

(густота кроны 90-100% от нормы)

1 — незначительная дефолиация -10-25 % (густота 75-90%)

2 — средняя степень дефолиации -25-60% (густота 40-75%)

3 — сильная дефолиация — > 60% (густота кроны <40%).

Другой, более простой (но не всегда работающий) способ определения класса дефолиации сводится к тому, что определяется возраст хвои, держащейся на побегах. Известно, что сосна дает один побег в год, а ее хвоя «в нормальных условиях» существования живет четыре года (по крайней мере в средней полосе Европейской России). Если на ветке сосны в средней части кроны четыре крайних побега покрыты хвоей, то класс дефолиации такого дерева — ноль (норма). Если хвою имеют только три крайних побега, то класс дефолиации 1,еслитолько два побега — 2, если только один крайний побег покрыт хвоей -это 3-й балл дефолиации.

Границы между побегами разных годов можно отличить при взгляде по мутовкам или по углу, который побеги образуют друг с другом.

Графа 3 «Класс пожелтения». Степень потери природной окраски, или «пожелтения» кроны оценивается визуально также по четырем классам. Потеря природной окраски оценивается в процентах по следующей шкале:

0 — нет пожелтения (потеря общей окраски кроны 0-10%);

1 — слабое (потеря 10-25% окраски);

2 — среднее (25-60 %);

3 — сильное (более 60 %).

Графа 4 «Новые шишки». Новые шишки — это шишки треугольной формы В данной графе по предлагаемой шкале визуально оценивается количество новых (не раскрывшихся) шишек на дереве. Количество шишек оценивается также по 4-х балльной шкале: 0 баллов – шишек очень много … 3 балла — шишек нет совсем.



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст




sitemap
sitemap