Оценка качества атмосферного воздуха по состоянию сосны обыкновенной

ХХIV Республиканская научно-практическая конференция обучающихся по экологии

Исследовательская работа на тему:

«Оценка качества атмосферного воздуха по состоянию сосны обыкновенной»

Секция «экологический мониторинг»

Александрова Анна Александровна, 9 класс,

Туймукова Виолетта Сергеевна, 7 класс

МБОУ «Челкасинская ООШ» Урмарского района ЧР

Научный руководитель Евсеева Надежда Михайловна,

учитель биологии и химии

МБОУ «Челкасинская ООШ»

с. Челкасы- 2019г.

Оглавление

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

1. Обзор литературы

1. 1.1 Биоэкологические особенности сосны обыкновенной (Pinus silvestris)….. 3

1.2 Флористическая индикация……………………………………………………4

2. Материалы и методы исследований………………………………………...........5

3. Результаты собственных исследований………………… ……………….. …….6

4. Заключение………………………………..………………………………… ……...7

5. Практические предложения ……………………………………………………….7

6. Список использованной литературы ……………………………………………..8

7. Приложение………………………………………………………………….............9

Введение

Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие, как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, а также транспорта, особенно дизельного). Устойчивость растений к диоксиду серы различна. Из высших растений повышенную чувствительность к SC2 имеют хвойные .

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. Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30 -- 60% в сравнении с контрольными участками.

Актуальность. Знать степень чистоты атмосферного воздуха в своем месте проживания всегда полезно. Для этого часто используют лишайники или различные древесные породы. Но так как определять лишайники довольно сложно, я решила выбрать типичный метод биоиндикации с использованием сосны. Результаты могут оказаться интересными.

Цель: изучение качества атмосферного воздуха вдоль автодороги с.Челкасы Урмарского района по вегетативным и генеративным органам сосны обыкновенной.

Задачи: 1. Изучить литературу по данной теме.

2. Определить объект для исследования.

3. Установить средний возраст деревьев.

4. Собрать материал для исследования.

5. Изучить материал в лаборатории и сделать анализ.

Обзор литературы

Глава I. Биоэкологические особенности сосны обыкновенной (Pinus silvestris)

Род сосны включает около 100 видов. На территории России произрастает более10 видов сосен.

Самый распространенный вид сосны, произрастающий в России - сосна обыкновенная. Общими для этого вида чертами являются: парное расположение хвои на укороченных побегах, плоско выпуклая форма хвоинок, крепкие деревянистые шишки с утолщенными концами чешуек, своеобразное семя с крылышком.

Сосна обыкновенная - дерево первой величины. Ее ствол прямой, высоко очищен от сучьев. В молодости крона у сосен конусовидная, а в последствии - округлая. Кора в различных частях дерева отличается по цвету и толщине. Нижняя часть дерева покрыта красно-бурой корой, верхняя часть ствола - тонкой оранжевой отслаивающейся пленкой. Молодые сосны покрыты гладкой серо-зеленой корой.

Почки у сосны засмоленные, красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, острые, длина их 6-12мм, располагаются на концах побега мутовками.

Хвоя сизо-зеленого цвета расположена спирально, в пучках по две. Устьица располагаются рядами на обеих сторонах хвои. Длина хвои сосны колеблется от 2до8см. На северной части кроны длина хвои меньше, чем на южной.

Глава II. Флористическая индикация

Для определения содержания вредных веществ в среде обитания огромное значение имеет биоиндикация состояния окружающей среды.

Биоиндикация – обнаружение и определение биологически и экологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ. Живые организмы, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить об изменении в окружающей среде, называются биоиндикаторами.[2]

Биоиндикация является составной частью биологического мониторинга – системы наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды на определенной территории с целью рационального использования природных ресурсов и охраны природы.

Вблизи больших городов и в районах выбросов вредных сернистых, хлористых и азотистых газов деревья задерживают частицы этих веществ и поглощают летучие газы. На листьях деревьев появляются светло-зеленые пятна, потом они буреют и засыхают, со временем отмирают и деревья. От выбросов заводами сернистых соединений лес может погибнуть в радиусе до 10 км, на большем расстоянии содержание газов снижается в 3-4 раза. Наименее устойчивы против газов и пыли сосна и ель, более устойчивы лиственница и все мягколиственные породы. Это и понятно – лиственные породы сбрасывают на зиму листья, а сосна, ель и кедр меняют хвою через 3-5 лет.

Если сосновые иголки без пятен, воздух считают идеально чистым; если хвоинки с редкими мелкими пятнами, воздух чистый. Если имеются хвоинки с частыми мелкими пятнами, можно говорить о загрязненном воздухе, а при наличии желтых и черных пятен – об опасно грязном воздухе. Когда максимальный возраст хвои не превышает одного года и хвоинки все в многочисленных пятнах, можно говорить уже об очень грязном, вредном для здоровья воздухе.

Гипотеза исследования. Состояние сосны обыкновенной, произрастающей на контрольном участке должна быть намного лучше, чем у сосны, произрастающей вдоль автодороги.

Объект исследования: сосна обыкновенная на контрольном и опытном участке

Ценность полученных результатов заключается в выявлении состояния атмосферного воздуха вдоль автодороги села Челкасы Урмарского района

Время ведения исследования: сентябрь- октябрь 2017 года

Материалы и оборудования: хвоя сосны 200штук и шишки 100 штук с каждого участка, пакеты, блокнот, ручка, линейка.

Методы исследования:

1)Наблюдение

2)Сравнение.

II . Математический метод.

Подсчитать среднее количество пораженной и здоровой хвои, средний размер шишек, длину хвои.

III. Биологический метод

Используя литературу изучить биологические особенности сосны обыкновенной. Определить возраст деревьев.

Методика исследования

Для определения оценки качества атмосферного воздуха по состоянию сосны обыкновенной была взята методика Ерохина В.И.

I. Определение качества атмосферного воздуха по хвое сосны

1. Надо выбрать достаточно молодые сосны 10-15 лет на открытой местности. Необходимо взять несколько точек, в которых вы предполагаете разную степень чистоты воздуха. (Рис.1)

2. На высоте своего роста собрать у каждого дерева (10деревьев в каждой точке) суммарно 200 хвоинок (20 с каждого дерева). Хвоинки должны быть в возрасте 2 или 3 лет, то есть надо брать образцы хвои с побегов второго или третьего года жизни – но для всех точек одинаково. Пробу с каждой точки надо поместить в отдельный пакет (лучше бумажный) и сразу подписать его.(Рис.2)

3.Далее надо разложить по очереди хвоинки из каждой пробы, внимательно рассмотреть каждую и выявить степень повреждения и усыхания хвои.

Классы повреждения хвои: хвоинки разделить на 3 группы и подсчитать их в каждой группе: 1 – хвоинки без пятен; 2 – с небольшим числом мелких пятнышек; 3 – с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, вo всю ширину хвоинки; (Рис.3)

Класс усыхания хвои: хвоинки разделить на 4 группы и подсчитать их в каждой группе: 1 – нет сухих участков; 2 – усох кончик на 2–5 мм; 3 – усохла треть хвоинки; 4 – вся хвоинка желтая или более половины ее длины сухая.  Все результаты учетов занести в таблицу.(Рис.4)

II. Определение длины хвои. Измеряется длин хвои (200 штук с каждого участка) и выводиться средняя величина. Расчет влияния выбросов на длину хвои производится относительно контроля. Данные контрольной площадки берутся за 100%. (Фото №5,6)

III. Определение качества атмосферного воздуха по генеративным органам – шишкам. Для этого в каждой точке отбирается по 10 шишек с нескольких деревьев 30-40 летнего возраста. Шишки должны быть одинакового возраста – т.е степени созревания. Измеряют длину и диаметр каждой шишки, вычисляют средние арифметические значения. Чем грязнее воздух, тем обычно меньше длина и диаметр шишек.

Результаты собственных исследований.

1. Для исследования мы выбрали 10 деревьев сосны обыкновенной, произрастающую вдоль автодороги нашего села и 10 деревьев в качестве контрольной, растущих на плотине, которая удалена от автодороги примерно на 1000 метров.

2. Мы определили возраст деревьев. Для этого подсчитали количество мутовок на дереве и прибавили к полученному результату 5. Среди них мы выбрали 10 деревьев 14-15 летнего возраста. И собрали с каждого дерева по 20 хвоинок в возрасте 2-3 лет. Возраст хвоинок определили по мутовкам в боковых побега.. Каждая мутовка – 1год, начиная с конца ветки.

3. Также под деревьями собрали шишки одинакового возраста.

4. Собранный материал принесли в школьную лабораторию и провели расчеты. Результаты занесены в таблицу в приложении. (Таблица 1,2,3,4, Фото№5,6)

Заключение.

Вывод.

1. Изучив литературу мы узнали, что определить состояние атмосферного воздуха можно при помощи сосны обыкновенной.

2. Для исследования выбрали участок у автодороги, а в качестве контрольной – сосновые насаждения около плотины, которая удалена примерно на 1 км от автодороги.

3. Средний возраст деревьев, необходимых для исследования составляет 10-15 лет и 30-40 лет.

4. Был собран материал для исследования: по 200 хвоинок с каждого участка в возрасте 2-3 лет и 100 шишек.

5. По классу повреждения обнаружено, что неповрежденных хвоинок без пятен на 19 % выше на контрольном участке, чем на автодороге.

По классу усыхания: на контрольном процент без сухих участков составляет 86, а на автодороге- 51, что на 35 % лучше. Хвоя на 8 % длиннее на контрольном участке.

На контрольном участке шишки длиннее на 16 % и шире на 26 %.(Диаграмм №1,2.3,4)

Все эти исследования позволяют предположить, что атмосферный воздух около автодороги наиболее загрязнен, чем на контрольном участке.

Моя гипотеза подтвердилась, вдоль автодороги действительно воздух загрязнен.

Практические предложения.

Для улучшения экологической ситуации в исследуемом районе необходимо побольше сажать разнообразные древесные породы вдоль автодороги так как поток автотранспорта снизить мы никак не можем.

Список использованной литературы

1. Арцев М. Н. Учебно-исследовательская работа учащихся // Завуч для администрации школ . 2005. № 6. Страницы от 4 до 29.

2. Ломаева, С.Н. Биоиндикация загрязнений окружающей среды. – Тюмень:1998. – 25 с.

3. Миркин, Б.М., Наумова, Л.Г. Экология России. – М. : 1995. – 168 с.

4. Понамарева, И. Н. Экология растений с основами биогеоценологии. – М. : «Просвещение», 1978. – 207 с.

5. Хлатин, С.А. Я иду по лесу. – М.: «Лесная промышленность», 1973. – 143 с.

Рисунок 1 Определение возраста сосны по мутовкам

Рисунок 2 Определение возраста хвои сосны по боковым побегам

Рисунок 3

Рисунок4

  Таблица 1. Класс повреждения хвои

Диаграмма 1.

Таблица 2. Класс усыхания хвои

Диаграмма 2

Таблица 3. Длина хвои.

Диаграмма № 3 Длина хвои

Таблица 4. Размер шишек

Диаграмма №4 Размер шишек

Фото № 1, 2 Контрольный участок

Фото № 3, 4 Экспериментальный участок

Фото № 5,6 Подсчет результатов

Тезис к работе

Оценка качества атмосферного воздуха по состоянию сосны обыкновенной

МБОУ «Челкасинская ООШ» Урмарского района ЧР, 9 класс

Научный руководитель: Евсеева Надежда Михайловна,

учитель биологии и химии МБОУ «Челкасинская ООШ» Урмарского района

Цель: изучение качества атмосферного воздуха вдоль автодороги с.Челкасы Урмарского района по вегетативным и генеративным органам сосны обыкновенной.

Задачи: 1. Изучить литературу по данной теме.

2. Определить объект для исследования.

3. Установить средний возраст деревьев.

4. Собрать материал для исследования.

5. Изучить материал в лаборатории и сделать анализ.

Методика исследования

Для определения оценки качества атмосферного воздуха по состоянию сосны обыкновенной была взята методика Ерохина В.И.

I. Определение качества атмосферного воздуха по хвое сосны

1. Надо выбрать достаточно молодые сосны 10-15 лет на открытой местности. Необходимо взять несколько точек, в которых вы предполагаете разную степень чистоты воздуха.

2. На высоте своего роста собрать у каждого дерева (10деревьев в каждой точке) суммарно 200 хвоинок (20 с каждого дерева). Хвоинки должны быть в возрасте 2 или 3 лет, то есть надо брать образцы хвои с побегов второго или третьего года жизни – но для всех точек одинаково. Пробу с каждой точки надо поместить в отдельный пакет (лучше бумажный) и сразу подписать его.

3.Далее надо разложить по очереди хвоинки из каждой пробы, внимательно рассмотреть каждую и выявить степень повреждения и усыхания хвои.

Классы повреждения хвои: хвоинки разделить на 3 группы и подсчитать их в каждой группе: 1 – хвоинки без пятен; 2 – с небольшим числом мелких пятнышек; 3 – с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, вo всю ширину хвоинки;

Класс усыхания хвои: хвоинки разделить на 4 группы и подсчитать их в каждой группе: 1 – нет сухих участков; 2 – усох кончик на 2–5 мм; 3 – усохла треть хвоинки; 4 – вся хвоинка желтая или более половины ее длины сухая.  Все результаты учетов занести в таблицу.

 Сделайте выводы о степени загрязнения воздуха по классам повреждения и усыхания хвои.

II. Определение длины хвои. Измеряется длин хвои (200 штук с каждого участка) и выводиться средняя величина. Расчет влияния выбросов на длину хвои производится относительно контроля. Данные контрольной площадки берутся за 100%

III. Определение качества атмосферного воздуха по генеративным органам – шишкам.  Для этого в каждой точке отбирается по 10 шишек с нескольких деревьев 30-40 летнего возракста. Шишки должны быть одинакового возраста – т.е степени созревания. Измеряют длину и диаметр каждой шишки, вычисляют средние арифметические значения. Чем грязнее воздух, тем обычно меньше длина и диаметр шишек.

Вывод.

1. Изучив литературу мы узнали, что определить состояние атмосферного воздуха можно при помощи сосны обыкновенной.

2. Для исследования выбрали участок у автодороги, а в качестве контрольной – сосновые насаждения около плотины, которая удалена примерно на 1 км от автодороги.

3. Средний возраст деревьев, необходимых для исследования составляет 10-15 лет и 30-40 лет.

4. Был собран материал для исследования: по 200 хвоинок с каждого участка в возрасте 2-3 лет и 100 шишек.

5. По классу повреждения обнаружено, что неповрежденных хвоинок без пятен на 19 % выше на контрольном участке, чем на автодороге.

По классу усыхания: на контрольном процент без сухих участков составляет 86, а на автодороге- 51, что на 35 % лучше. Хвоя на 8 % длиннее на контрольном участке.

На контрольном участке шишки длиннее на 16 % и шире на 26 %.

Все эти исследования позволяют предположить, что атмосферный воздух около автодороги наиболее загрязнен, чем на контрольном участке.

Моя гипотеза подтвердилась, вдоль автодороги действительно воздух загрязнен.

1