Оцінка забрудненості атмосфери в селищі Аять методом біоіндикації, Контент-платформа
Управління освіти Нев'янського міського округу
ОЦІНКА ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ В СЕЛЬШІ АЯТЬ МЕТОДОМ БІОІНДИКАЦІЇ
10 клас МКОУ ЗОШ п. Аять
вчитель біології та хімії
МКОУ ЗОШ п. Аять
РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОЦІНЮВАННЯ ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ МЕТОДОМ БІОІНДИКАЦІЇ. 6
1.1 Біологічні особливості Pinussylvestris. 6
1.2. Стан атмосферного повітря. 7
1.3 Характеристика району дослідження. 8
1.4 Обгрунтування вибору сосни звичайної як біоіндикатора 9
1.5 Хлорози та некрози. 10
1.6 Визначення тривалості життя хвої та віку сосни звичайної 11
1.7. Дефоліація крон та гілок. Термін проведення описів. 12
РОЗДІЛ 2. ЕМПІРИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ: ОЦІНЮВАННЯ ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ МЕТОДОМ БІОІНДИКАЦІЇ. 13
2.1. Вибір майданчиків та термінів проведення описів. 13
2.2. Визначення забрудненості атмосфери за тривалістю життя хвої 14
2.3. Визначення стану хвої сосни звичайної з метою оцінки забрудненості атмосфери. 15
2.4. Визначення забрудненості атмосфери за станом приросту 17
2.5. Визначення забрудненості атмосферного повітря за довжиною хвої. 18
2.6. Визначення забрудненості повітря з дефоліації крон та гілок 20
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. 22
Ця робота присвячена біоіндикації повітря в селищі Аять за станом сосни звичайної (Pinussylvestris).
Вирішення цієї проблеми має велике практичне значення. Роль повітря у житті організмів величезна. Рослини реагують на забруднення повітря зміною забарвлення, опаданням листя, смертю. А якщо поганорослині - то погано і людині! Зростає кількість легеневих захворювань, слабшає імунітет, народжуються неповноцінні діти.
Метоюданої є вивчення стану атмосфери в селищі Аять методом біоіндикації.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступнізавдання:
1. Вивчити вплив викидів котельні на стан хвої сосни звичайної.
2. Вивчити вплив викидів котельні на довжину хвої сосни звичайної.
3. Вивчити вплив викидів котельні на тривалість життя хвої сосни звичайної.
4. Вивчити вплив забруднення повітря на дефоліацію.
5. Вивчити вплив викидів котельні на довжину приросту сосни звичайної.
6. Оцінити рівень забрудненості повітря в селищі Аять.
7. Запропонувати заходи щодо покращення екологічної ситуації у селищі Аять.
Об'єкт дослідження: стан атмосферного повітря у селищі Аять.
Предмет дослідження: вплив викидів котельні на стан повітря у селищі Аять.
У процесі роботи ми зверталися до таких методів:
Спостереження було безпосереднім без використання технічних засобів.
Вимірювання довжини хвоїнок проводили за допомогою лінійки в лабораторії. Вимірювання річних приростів проводилося за допомогою лінійки на контрольних ділянках. Вимірювання невеликих відстаней проводилося кроками за методикою [2. с. 40]. Для цього рулеткою відміряли відстань 50 метрів. Потім ця відстань проходили 2 – 3 рази своїм звичайним кроком та обчислювали середню довжину кроку, розділивши 50 метрів на кількість кроків. Для вимірювання відстані до об'єкта середню довжину кроку множили кількість кроків до об'єкта. Великі відстані визначали за допомогою спідометра автомобіля.
Вік деревавизначали візуально за методикою [5. с. 4]. Для цього ретельно підраховували кількість мутовок на стовбурі та додавали 5 років.
3 . Системний аналіз
Виявляли вплив забруднення повітря на морфологічні ознаки сосни звичайної. Досліджувалися сосни одного віку, що ростуть на різній відстані від головного джерела забруднення повітря – котельні. Обробляли дані за допомогою персонального комп'ютера.
Класифікацію методів дослідження взято з книги Алексєєва практикум школяра [1. с.].
Нами було висунуто гіпотезу: якщо застосувати метод біоіндикації за комплексом ознак сосни звичайної, можна визначити стан атмосфери у селищі Аять.
Ця дослідницька робота є польовим екологічним дослідженням, оскільки здійснювалася при виїзді на природу (вулиці селища, ліс) [1. с. 13].
РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОЦІНЮВАННЯ ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ МЕТОДОМ БІОІНДИКАЦІЇ
1.1 Біологічні особливості Pinussylvestris
Сосна звичайна (Pinussylvestris) дерево висотою до 30 - 40 метрів, в молодості з конусовидною кроною, пізніше заокругленою, на старості зонтикоподібною або плоскою, високо піднятою над землею. Тривалість життя дерева 150 – 200 років. Світлолюбна, жаростійка, до ґрунтів невибаглива. Може рости навіть на найсухіших, найбідніших і заболочених ґрунтах. Хвоя по дві штуки в пучку, жорстка, гладка, колюча, 4 – 8 см завдовжки. Окремі хвоїнки живуть 2-3 роки, у деяких випадках до 4 років. Опадають щороку, але не всі одразу, а частинами. Гілки утворюють мутовки. Щороку утворюється новий каламут. Навесні на молодих гілках можна побачити маленькі шишки двох типів. Одні їх зеленувато – жовті, зібрані групами біля заснування молодих пагонів. Це чоловічі шишки. Інші, червоні,одиночні, – жіночі. Вони знаходяться на вершинах молодих гілок, сидять по 1-3 на коротких ніжках. Наприкінці травня сосни починають цвісти. У цей час можна бачити цілі хмари "жовтого пилу", що піднімаються над лісом. У разі дощу весь цей пилок падає на землю і зноситься водою в низини, що дає привід необізнаним людям говорити про випадання «сірчаного дощу». Запилення відбувається навесні, а запліднення влітку наступного року. Спочатку жіночі шишки зелені, потім у міру дозрівання стають коричневими. Через два роки з шишок висипається насіння. Нові шишки – це шишки трикутної форми. Старі шишки мають форму «їжачка». Насіння подовжено – яйцеподібне, завдовжки 3 – 4 мм. з крилом у 3 – 4 рази довше за насіння. Час вильоту насіння розтягнутий і продовжується з перших днів весни до кінця травня.
1.2 Стан атмосферного повітря
В даний час відомо більше 150 речовин, які викидаються в атмосферу у великих кількостях та розцінюються як речовини, що забруднюють атмосферу. У складі атмосферних забруднювачів переважають гази. 78% сумарного обсягу газів, що викидаються в атмосферу, становить сірчистий газ. У тому числі 58% сірчистого газу надходить від спалювання кам'яного вугілля [7. с.19].
У кам'яному куті міститься також 1,5% азоту. Азотовмісні сполуки піддаються в процесі горіння тим самим змінам, що і сірковмісні. Надходження в атмосферу оксидів сірки та азоту завдає найбільшої шкоди живим та неживим об'єктам. Крім того, у кам'яному куті міститься золи від 2 до 45%. Гази та дрібні частинки пилу слабо вловлюються фільтром і, надходячи в атмосферу, створюють підвищену забрудненість повітря [7. с.20]. Значна кількість викидів шкідливих речовин в атмосферу постачає автотранспорт: порівняно з 1950 роком кількість легкових автомобілів збільшилася докінцю XX століття в 10 разів і склало понад 450 млн. машин, а до 2030 року очікується збільшення їх числа до 1 млрд. Автотранспорт є одним з основних забруднювачів атмосфери оксидами азоту NO та NO2 та чадним газом (оксидом вуглецю (II), CO) , що міститься у вихлопних газах. Частка транспортного забруднення повітря становить понад 60% CO і більше 50% NO і NO2 від загального забруднення атмосфери цими газами [2. с. 222].
Кожен автомобіль окремо викидає в атмосферу порівняно невеликий обсяг вихлопних газів, що містять близько 200 компонентів.
1.3 Характеристика району дослідження
Селище Аять розташоване на північний захід від Єкатеринбурга на відстані 41 км. від нього залізничною гілкою Єкатеринбург – Нижній Тагіл. Площа селища 5,52 га. Клімат помірно-континентальний. Морозна зима та помірно тепле, порівняно коротке літо. Невелика кількість опадів із максимумом у літній час. Ґрунти дерново-підзолисті та підзолисті. Форма рельєфу – низькі гори [3. с. 36]. Джерелами забруднення повітря в селищі є котельня, що працює на кам'яному вугіллі, автомобільний транспорт, будинки з пічним опаленням.
1.4 Обґрунтування вибору сосни звичайної як біоіндикатор
В даний час методи біоіндикації, що найчастіше застосовуються на практиці, враховують морфологічні зміни вищих рослин. Основою для цього є в першу чергу незначні витрати праці при спостереженні та оцінці явищ, що спостерігаються. Вимірювання найчастіше можуть проводитися без спеціальних лабораторій та навченого персоналу. Сосна якнайкраще підходить як вид – біоіндикатор. По-перше, сосна звичайна є однією з найчутливіших серед хвойних рослин до газодимових забруднень.1). По-друге, сосна поширена на більшій частині лісової зони Євразії, отже проблема пошуку ділянок для дослідження зведена до мінімуму. Зручність вибору сосни щодо досліджень пов'язані й з тим, що сосна – вічнозелене рослина і дає один втечу на рік, що значно спрощує спостереження.
Крім того, у методичному плані сосна опрацьована найбільше [5 с.1-2]. Цим пояснюється вибір сосни звичайної як найважливішого індикатора антропогенного впливу, який у наш час за зразок біоіндикації [4. с. 103].
Інформативними за техногенним забрудненням є морфологічні та анатомічні зміни, а так само тривалість життя хвої. При хронічному забрудненні повітря діоксидом сірки спостерігаються ушкодження та передчасне опадання хвої сосни. У зоні техногенного забруднення відзначається зниження маси хвої на 30 – 60% проти контрольними ділянками [4. с.104].
Зазвичай у неї вивчають тривалість життя, пошкодження, довжину та масу хвої, прирости втечі за рік, зміни забарвлення хвої, дефоліацію крон та гілок.
1.5 Хлорози та некрози
У відповідь на вплив різних стрессорів хвоя сосни змінює своє забарвлення.
Хлороз - бліда забарвлення хвої, побуріння або побронзовування.
НЕКРОЗИ - відмирання обмежених ділянок тканини – важливі симптоми ушкоджень під час індикації, іноді досить специфічні.
Для хвойних найбільш характерними є верхівкові некрози темно-бурі, різко обмежені некрози кінчиків хвої. При розвитку некрозів під впливом SO2 спостерігаються спочатку брудно-жовті плями.
Після загибелі клітин уражені ділянки висихають і можуть за рахунок виділення дубильних речовин фарбуватись у бурий колір. На ділянках, що продуваються, хвоя явно пошкоджується сильніше, ніж угустому насадженні [6. с.52].
У незабруднених лісових екосистемах основна маса хвої здорова, немає пошкоджень і лише мала частина хвоїнок має світло – зелені плями і некротичні точки мікроскопічних розмірів, рівномірно розсіяні по всій поверхні. Ушкодження у вигляді хлорозів та некрозів з'являються у забрудненій зоні [4. с.104]. (Додаток 2)
1.6 Визначення тривалості життя хвої та віку сосни звичайної
Тривалість життя хвої визначають, розглядаючи пагони з хвоєю по шпильках. Одна мутовка – один рік життя. (Додаток 3)
Вік дерева можна впізнати за клунками. Цей спосіб для сосни звичайної дуже зручний, доступний і точний (для дерев не старше 50-60 років).
Кожна мутовка на стовбурі дерева відповідає річному приросту. Щоб визначити вік сосни з точністю до двох років, достатньо ретельно перерахувати кількість мутовок на стовбурі і додати приблизно 5 – 6 років [5. с.4].
1.7. Дефоліація крон та гілок. Термін проведення описів
Відомо, що при погіршенні умов зростання у сосни звичайної спостерігається дефоліація, тобто опадання хвої, що зовні проявляється в зниженні звичайної густоти крони.
Дефоліація оцінюється за чотирма основними класами, де кожному відповідає певний відсоток втрати хвої або ступінь розрідженості крони (рис. 3) [5. с. 3-6].
Інший, більш простий, але не завжди працюючий спосіб визначення класу дефоліації зводиться до того, що визначається вік хвої, що тримається на пагонах. Якщо на гілці сосни в середній частині крони чотири крайні пагони вкриті хвоєю, то клас дефоліації такого дерева – нуль (норма). Якщо хвою мають тільки три крайні пагони, то клас дефоліації - 1, якщо тільки дві пагони - 2, якщо тільки одинкрайня втеча покрита хвоєю - це 3-й клас дефоліації. Оцінка класу дефоліації проводиться візуальним методом (Додаток 4).
ГЛАВА 2. ЕМПІРИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ: ОЦІНЮВАННЯ ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ МЕТОДОМ БІОІНДИКАЦІЇ
2.1. Вибір майданчиків та термінів проведення описів
Для проведення досліджень нами було обрано 5 майданчиків на різній відстані від котельні (Додаток 5).
Один із майданчиків ( №1) є контрольним. На кожному майданчику обстежили п'ять дерев одного віку. Розмір майданчиків приблизно 100м×100м.
- Майданчик №1 – відстань до котельні 4,5 км. Ліс. Контрольний майданчик.
- Майданчик №2 – відстань до котельні 1000 метрів. Околиця селища.
- Майданчик №3 – відстань до котельні приблизно 800 метрів. Центральна частина селища поряд із дорогою
- Майданчик №4 – відстань до котельні приблизно 400 метрів. Центральна частина селища поряд із житловими будинками
- Майданчик №5 – відстань до котельні приблизно 100 метрів.
2.2. Визначення забрудненості атмосфери за тривалістю життя хвої
Для цього дослідження нами використовувався спрощений варіант методики [4. с.106-107].
Чим більша тривалість життя хвої, тим повітря чистіше [4. с.107].
З метою визначення тривалості життя хвої обстежено на кожному майданчику по 5 дерев віком 10-15 років. Встановлюємо тривалість життя хвої шляхом огляду пагонів з хвоєю по мутовках. Дані заносимо до таблиці.