"Правда о березовом листе"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа имени Героя Советского Союза Б.И. Веремея

рабочего посёлка Мишеронский»

Шатурского муниципального района Московской области

Учебно-исследовательская работа

«Правда о берёзовом листе»

Номинация «Экологический мониторинг»

Выполнила:

Гринченко Елизавета Андреевна,

ученица 8 класса

Руководитель:

Пискунова Александра Юрьевна,

учитель биологии и географии

МБОУ «ООШ р.п. Мишеронский»,

р.п. Мишеронский, 2017

Оглавление

Введение…………………………………………………………………..3

1.Теоретический раздел

1.1 Растения как биоиндикаторы состояния окружающей среды……..4

1.2 Метод флуктуирующей ассиметрии…………………………………4

2. Практический раздел…………………………………………………...4

3. Результирующий раздел……………………………………………….6

Заключение………………………………………………………………..6

Список использованной литературы……………………………………7

Приложения……………………………………………………………….8

Введение

Учебно-исследовательскую проектную работу выполнила Гринченко Елизавета Андреевна, учащаяся 8 класса Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Основная общеобразовательная школа имени Героя Советского Союза Б.И. Веремея рабочего посёлка Мишеронский» Шатурского муниципального района Московской области.

В настоящее время воздействие человеческого общества на природу привело к возникновению сложных экологических проблем биосферы. Одна из них - загрязнение атмосферы выхлопными газами автотранспорта. Эта проблема становится все более актуальной и для нашего региона, так как ежегодно возрастает количество автомобильного транспорта, чему способствует и развитие туризма. Загрязнение воздуха вызывает изменения в морфологии и физиологии растений и животных, а иногда влечет за собой гибель живых организмов. Одним из чутких индикаторов загрязнений является береза бородавчатая. Проводя наблюдения и исследования за ростом и развитием деревьев, можно выявить уровень загрязнения в разных точках родного посёлка.

Охрана окружающей среды и контроль над уровнем ее загрязнения требуют привлечения эффективных и недорогостоящих методов изучения природных комплексов. В настоящее время разработаны различные подходы к оценке экологического состояния окружающей среды, среди которых одним из перспективных направлений является биоиндикация загрязнений, основанная на изучении различных биологических, физиологических, анатомических и других отклонении в развитии организмов, а также их сообществ, возникающих под действием внешних факторов. Она включает в себя ряд относительно простых, дешевых и информативных методов оценки экологического состояния окружающей среды, основанных на изучении реакций организмов, возникающих в ответ на антропогенное воздействие.

Наша школа расположена на одной из самых оживленных улиц посёлка в непосредственной близости от перекрестка дорог, а значит, воздушная среда подвержена загрязнению выхлопными газами автомобилей, поэтому цель работы: оценить экологическое состояние пришкольной территории, сравнить его с состоянием отдельных мест обитания, расположенных на разном расстоянии от образовательного учреждения, используя метод биоиндикации.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Собрать и изучить информацию о степени загрязнения окружающей среды на территории школы и отдельных местах обитания;

2. Разработать рекомендации о способах уменьшения загрязнения окружающей среды;

3. Представить презентацию, видеоролик, буклет «Правда о берёзовом листе» по экологическому состоянию пришкольной территории и посёлка Мишеронский на экологической конференции образовательного учреждения и района;

4. Сформировать экологическую грамотность населения.
Материалы и оборудование: линейка, циркуль, транспортир, калькулятор.

Объект исследования: листья березы бородавчатой.

Предмет исследования: наличие асимметрии половинок листа.

Методы исследования:

1. Теоретический – анализ научной литературы;

2. Математический – расчет флуктуирующей асимметрии.

1. Теоретический раздел

1. Растения как биоиндикаторы состояния окружающей среды

Растения, как продуценты экосистемы, в течение всей жизни привязанные к локальной территории и подверженные влиянию двух сред: почвенной и воздушной, наиболее полно отражают весь спектр стрессирующих воздействий на систему. Наиболее чувствительными из высших растений к атмосферным изменениям, связанным с влиянием антропогенных факторов считаются древесные породы. Деревья обладают высокой экологической пластичностью, то есть способны выживать даже на сильно загрязненных участках, и широкой нормой реакции, но при этом листовая пластинка древесных растений реагирует на различные токсические примеси, которые присутствуют в окружающей среде, изменением симметрии, причем этот эффект более выражен у листьев сложной конфигурации, с большим периметром. Лист - один из основных органов высших растений, выполняющий функции фотосинтеза, газообмена и транспирации. Листья многих растений обладают свойством симметричности относительно центральной жилки. Благодаря симметричности в листьях происходит равномерный процесс фотосинтеза и образования органических веществ. При нарушении симметрии листьев растение не в состоянии полноценно развиваться, в результате чего происходит их изменение или отмирание. Известно, что большинство организмов стремится к билатеральной, то есть двусторонней симметрии. Симметричные организмы в своём развитии более стабильны, поскольку не испытывали каких-либо стрессовых воздействий, а асимметричные – напротив.
1.2 Метод флуктуирующей ассимметрии

В основу методики, используемой при выполнении данной исследовательской работы, положена теория «стабильности развития», разработанная российскими учеными А.В.Яблоковым, В.М.Захаровым. В процессе исследования последствий радиоактивного заражения, в том числе после Чернобыльской аварии. Она применима для оценки экологического состояния местности по интегральным характеристикам асимметрии листьев деревьев. 
В основу методики положена теория о том, что различие между левой и правой половинами листа коррелирует со степенью общей нарушенности окружающей среды. Флуктуа́ция (от лат. fluctuatio — колебание) — термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. Такие различия обычно являются результатом ошибок в ходе развития организма. При нормальных условиях их уровень минимален, возрастая при любом стрессирующем воздействии, что и приводит к увеличению асимметрии - чем больше показатель асимметричности, тем больше загрязнения воздуха в данном месте.
Исследования методом флуктуирующей асимметрии, т.е выявление различий между правой и левой сторонами различных морфологических структур, в норме обладающих двусторонней симметрией, можно проводить на любых объектах – будь то животные или растения. Однако, чем проще устроен организм и чем он крупнее, тем проще проводить измерения. Исходя из этого, удобным для организации подобных исследований модельным объектом, являются листья листопадных деревьев, поэтому мы выбрали один из наиболее распространенных видов деревьев – березу бородавчатую.  

1. Практический раздел

В проведении исследования можно выделить 2 этапа:

1. Полевая часть – сбор материала.

2.  Лабораторная работа – измерения и расчет. 

Сбор материала поводился после завершения интенсивного роста листьев до периода опадения листвы – 2 сентября 2017 года. Для сбора были выбраны 3 площадки – сквер вблизи школы, участки вблизи озера Лемёшинское и на удалении от школы у автобусной остановки. Согласно требованиям методики, листья были собраны с растений, находящихся в примерно одинаковых экологических условиях по уровню освещенности.  Листья взяты с 10 близко растущих деревьев – по 10 листьев с каждого дерева, всего – 100 листьев с каждой площадки. Листья взяты из средней части кроны, на уровне поднятой руки, с максимального количества доступных веток, примерно одного, среднего  размера. При этом старались задействовать ветки разных направлений, условно – с севера, юга, запада и востока. Листья с одного дерева связали ниткой по черешкам и сложили в пакеты. Каждый пакет обозначили этикеткой, на которой указали: дату, место сбора и номер площадки. 

Лабораторная обработка. 

Собранный материал обработали сразу же, пока листья не завяли. Для обработки собранного материала использовали линейку, циркуль – измеритель и транспортир.  С каждого листа снимали показатели по 5-ти параметрам с левой и правой стороны листа:

1. ширина половинок листа;

2. длина второй жилки первого порядка;

3. расстояние между основаниями первой и второй жилок первого порядка;

4. расстояние между концами первой и второй жилок первого порядка;

5. расстояние между основанием третьей жилки первого порядка и концом второй жилки первого порядка.

   Рисунок 1. Параметры листа берёзы бородавчатой

Вычисления. Величина асимметричности оценивается с помощью интегрального показателя–величины среднего относительного различия между сторонами листа (средняя арифметическая отношения разности к сумме промеров листа слева и справа, отнесенная к числу признаков). Для проведения вычислений пользуются вспомогательной таблицей 1.(см. приложение)
Обозначим значение одного промера X, тогда значение промера с левой и справой стороны будем обозначать как Хл и Хп, соответственно. Измеряя параметры листа по 5- ти признакам (слева и справа) мы получаем 10 значений X.(см. таблица 2 приложения)
В первом действии находим относительное различие между значениями параметра слева и справа ( Y ) для каждого признака. Для этого находят разность значений измерений по одному признаку для каждого листа, затем находят сумму этих же значений и разность делят на сумму. Y= X л – Хп / X л +Хп 

Подобные вычисления производят по каждому признаку, и результаты заносят в таблицу1.
 Во втором действии  находят значение среднего относительного различия по пяти признакам между сторонами каждого листа ( Z ). Для этого сумму относительных различий надо разделить на число признаков. Z =(Y₁₊Y2 +Y3 +Y4 +Y5):N, где N – число признаков. В нашем случае N-5.

Подобные вычисления производят для каждого листа. Найденные значения заносят в первую колонку таблицы1.
В третьем действии вычисляется среднее относительное различие между сторонами листа всей выборки ( Х ). Для этого все значения Z складывают и делят на числоэтих значений:X=Z/n, где Z-среднее относительное различие между сторонами листа каждого дерева; n-число значений Z.

Подобные вычисления проводят для всех индикаторных деревьев в выбранной точке, а затем находят средний показатель ассиметричности вида на исследуемой территории.

Для данного показателя разработана пятибальная шкала отклонения от нормы (таблица 3 см. приложение), в которой 1 балл-условная норма, а 5 баллов-критическое состояние.

3. Результирующий раздел

У березы бородавчатой в ответ на повышение концентрации оксида углерода транспортного происхождения изменяется цвет листовой пластинки, незначительно возрастает длина, ширина и площадь листа, сокращается количество жилок первого порядка на листовой пластине (табл. 4-23 см. приложение). Эта реакция является адаптивной по отношению к увеличению воздействия стрессового фактора.

Длина и ширина листовой пластинки меняется у березы от максимального показателя, вблизи оживленной автомагистрали вблизи автобусной остановки, минимальная – в точках с низкой интенсивностью загрязнения близи озера Лемёшинское. Оценка экологического состояния пришкольной территории образовательного учреждения ниже условной нормы (см. приложение таблица 3), так как пришкольная территория немного удалена от автомагистрали, она мало подвержена загрязнению окружающей среды.

По результатам проведенного исследования нами сделан вывод, что ширина и длина листа березы бородавчатой увеличивается в прямой зависимости от повышения концентрации оксида углерода транспортного происхождения.

Заключение

Экологическая обстановка пришкольной территории образовательного учреждения достаточно благополучная, по сравнению с показателями у автобусной остановки. Уровень загрязнения атмосферы небольшой, так как основные морфо-физиологические показатели листовой пластинки березы из дикой природы незначительно отличаются от показателей листа загрязненных районов.

Для того, чтобы не усугублять экологическую обстановку, необходимо контролировать утилизацию мусора и сброса его в отведенных местах, соблюдать правила хранения и использования удобрений, а в будущем может быть даже использовать альтернативные, экологически чистые источники топлива.

Необходимо изучать и перенимать опыт предков - бережного отношения к природным богатствам

Ежегодно необходимо проводить экологические акции среди школьников и населения по озеленению и очистке посёлка, формировать активную позицию по борьбе с нарушениями природных биогеоценозов, использовать опыт предков по защите природных богатств родного края. Для решения экологических проблем необходимо взаимодействие всех общественных структур посёлка.

Список использованной литературы

1. Алексеев В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение, 1989. – №4. – С. 51–57.

2. Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды. – М.: Наука, 1986. – 172 с.

3. Горышина Т. К. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. – 204 с.

4. Зыков И.Е. Современные технологии биоиндикации и их использование в школьной практике/ И.Е. Зыков, Л.В. Фёдорова// Сборник образовательных модулей программ повышения квалификации.-Орехово-Зуево: ИЦ МГОГИ, 2009.-С.123-142.

5. Культиасов И. М. Экология растений. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. – 384 с.

6. Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений. – С-Петерб.: Изд-во СПбГУ, 2004. – 265 с.

7. Покровская С. Ф. Влияние загрязнения воздуха на растения. – М.: Наука, 1973. – 52 с.

8. Ранкельз В. С. Загрязнение воздуха и жизнь растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 56 с.

9. Соколова Г.Г. Практикум по биоиндикации экологического состояния окружающей среды. – Барнаул: Изд-во АГУ, 2006. – 110 с.

Приложения

Таблица 1.

Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 2.

Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 3.

Значения показателя асимметричности берёзы бородавчатой

Результаты измерений

Таблица 4 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 5 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 6 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 7 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 8 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 9 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 10 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 11 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 12 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 13 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 14 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 15 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 16 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 17 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 18 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 19 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 20 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 21 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

Таблица 22 Значение измерений параметров листа берёзы бородавчатой

Таблица 23 Среднее относительное различие между сторонами листа берёзы бородавчатой

12