Программа для молодежи и школьников «шаг в будущее»

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И

ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

ОБЛАСТНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ

ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ «ШАГ В БУДУЩЕЕ -2009»

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ

Автор: Бунчужный Валерий Анатольевич

Россия, Тюменская область,

Тюменский район, с. Борки,

МОУ Борковская средняя

общеобразовательная школа

9 класс 2009 год

Научный руководитель:

Дзигасова Надежда Константиновна

учитель биологии МОУ Борковской СОШ

с.Борки 2009

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ

Бунчужный Валерий Анатольевич

Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки,

МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа,

9 класс

Краткая аннотация.

В работе изучена экологическая структура села Борки, расположенного в Тюменском районе на левом берегу р. Тура, и окружающая природная среда, выявлено наличие и состояние природных ресурсов, а также источники их загрязнения с использованием биомониторинга и биоиндикации, дана оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов (сосна обыкновенная), проведена индикация общего газодымового загрязнения по продолжительности жизни хвои на благополучие организмов. Особенность работы заключается в использовании простых и доступных методов наблюдения и выделения информации по загрязнению морфологических и анатомических изменений, а также продолжительности жизни хвои и шишек.

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ

Бунчужный Валерий Анатольевич

Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки,

МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа,

9 класс

Аннотация.

Особенности экологической обстановки в с. Борки связаны с экологическими проблемами, обусловленные природными условиями и характером воздействия на них транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Одним из факторов, влияющих на состояние окружающей среды, является шум от автомагистралей, работа местной котельной системы, радиотелефонной связи, электрические или магнитные загрязнения. Причиной разрушения почв является распашка земли и строительные работы. Основную рекреационную нагрузку несут зеленые зоны вокруг населенных пунктов. Целью работы является изучение влияния антропогенных факторов воздействия на окружающую среду с. Борки. Для оценки качества воздуха используется множество методов. В своей работе мы применили биологический подход, который получил название биоиндикация, и дали оценку состояния почвы с. Борки. Это часть экологического мониторинга – слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В результате мониторинга была проведена оценка качества окружающей среды с помощью живых объектов (биоиндикация). 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». Информативными по загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои и шишек. Для изучения неблагоприятных условий внешней среды были использованы визуальные наблюдения и сравнения по схеме имеющей некоторую точку отсчета нормального состояния, и таких приемов просмотра объекта, как некроз, суховершинность, хлороз, разрушение крон деревьев. На основании проделанной работы были сделаны выводы о состоянии воздуха в селе Борки, который считается пока нормой, но для того чтобы сохранить воздух таким чистым, необходимо проводить ряд мероприятий, способствующих снижению загрязнения окружающей среды. Данный биологический подход можно использовать на территории любого города и села России.

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ

ОБЫКНОВЕННОЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕЛА БОРКИ

Бунчужный Валерий Анатольевич

Россия, Тюменская область, Тюменский район, село Борки,

МОУ Борковская средняя общеобразовательная школа,

9 класс

План исследования

Темой исследования стало изучение биоиндикации окружающей среды воздуха с помощью сосны обыкновенной. Объектом исследования – сосна обыкновенная, лесная (Pinus silvestris). Предметом- биоиндикация атмосферного загрязнения по сосне.

К основным природным ресурсам относятся: земля, сосновый бор, травянистый покров, подземные воды и чтобы сохранить все перечисленные ресурсы необходимо проводить ежегодный мониторинг, используя экологические подходы. Поэтому возникает проблема: провести исследование состояния воздуха в окрестностях села Борки с помощью биологических индикаторов и при этом выявит ранние симптомы нарушения жизнедеятельности хвои. Но противоречие возникает в том, что человек в связи с вырубкой лесов и с развитием научно-технического прогресса совсем забыл, что природа требует постоянного внимания со стороны людей. Тем самым, целью исследования стала возможность выявить влияние антропогенного воздействия на окружающую среду с. Борки. Вопрос на сегодняшний день считаю актуальным в связи с ухудшением природной среды в районах, приближенных к городу и автотрассам международного значения. Новизна в работе заключается в том, что учащиеся сельских школ удалены от города и могут заниматься частично-исследовательской работой, используя простые и очень доступные методы, так как в дальнейшем можно полученные данные по морфологическим характеристикам подтвердить исследованием анатомических и физиологических особенностей хвои и побегов.

Нами выдвинута гипотеза: если использовать самые простые и доступные методы изучения такие как биоиндикация – оценка окружающей среды с помощью живых объектов, то можно предотвратить загрязнение окружающей среды в любых регионах нашей страны. (Виноградов Б.В.,1992, Миркин Б.М., Наумова Л.Т.,1995)

Используя оценку состояния среды с помощью живых объектов, были поставлены следующие задачи:

Изучить соответствующую литературу.
Изучить экологическую структуру и окружающую природную среду с. Борки.
Выявить источники загрязнения, используя биоиндикацию, как метод экологического мониторинга.
Наметить пути экологического улучшения с. Борки.

ВВЕДЕНИЕ

Цель исследования: выявить влияние антропогенного воздействия на окружающую среду села Борки.

При изучении данного вопроса ставились следующие задачи:

Изучить соответствующую литературу.
Изучить экологическую структуру и окружающую природную среду с. Борки.
выявить источники загрязнения, используя биоиндикацию, как метод экологического мониторинга.
Наметить пути экологического улучшения с. Борки.

Глава 1

Историческая справка

Наши предки поступили очень мудро, дальновидно, основав село у голубой артерии. Но река – а это природный освежитель воздуха, природный регулятор температуры – не работает на полную мощность, потому что на всем протяжении зажата мелочью ветхих строений. Безрадостная картина дополняется обрушением береговой линии и свалками бытовых отходов по берегу реки Тура.

1.1. Село Борки расположено в Тюменском районе, на левом берегу р. Тура, в 36 км от Тюмени – столицы нефтяного края. S села =375000 м². Село существует с давних времен – более 100 лет. Борки находятся на юге Тюменской области почти южной части Западно-Сибирской равнины. Село лежит на высоте 60-70 м от уровня моря (Балтийского) и расположено в средних широтах умеренного пояса.

Первыми поселенцами были 3 семьи в глухом лесу – бору: семья Шабановых, Текутьевых, Кониловских. Отсюда название села – Борки. С момента возникновения села численность населения выросла. Только за последние 6 лет прирост населения составил 500 человек. Сейчас в Борках проживает 1785 человек. На сегодняшний день о глухом боре напоминает лишь название села – Борки, так как фактически был вырублен и уничтожен весь зеленый массив. Очень мало сохранено природных зон отдыха. В основном это связано с развитием агропромышленного комплекса, строительством дороги, а также много леса было вырублено за годы Великой Отечественно войны.

Село Борки - село с чисто аграрными функциями, промышленность в нем отсутствует. Примерно лет десять назад прекратило свое существование сельскохозяйственное предприятие, которое занималось разведением крупного рогатого скота и выращиванием картофеля на достаточно больших территориях.

Главной транспортной артерией села является дорога федерального значения, идущая на север нашей области.

На территории села есть средняя школа, детский дом, дом культуры. Сеть торговых магазинов представлена в широком спектре, от магазинов кооперативной торговли до частных магазинов и придорожных кафе. Есть муниципальное дошкольное учреждение, а также участковая больница.

Глава II

Структура экосистемы с. Борки

2.1. Инфраструктура (загрязнители окружающей среды). В районе села промышленных объектов, которые оказывают существенные влияния на окружающую среду, нет. Близлежащее от села (8км. п. Каскара) предприятие: крупнейшая в Тюменской области –птицефабрика «Тюменский бройлер».

Перед Борками проходят несколько магистральных нефтепроводов, сразу за Борками –высотная линия электропередач. На территории села в центре стоит мачта для приема и передачи сотовой и радиосвязи. Развивается малое предприятие – небольшая деревообрабатывающая фабрика, строительство которой идет на месте старых ферм. Есть котельная, работающая на газе - своеобразный загрязнитель атмосферного воздуха. Жилой массив в основном составляют частные одноэтажные дома. На территории муниципального образования отмечены также социальные предприятия, такие как общеобразовательная средняя школа, в которой обучается на сегодняшний день 255 человек (сельские дети, воспитанники детского дома, и ребята п. Торгили). В детском саду -65 детей. Поликлиника, дневной стационар – 20 коек. Почтовое отделение, и, как сказано, было выше очень много торговых точек, придорожные кафе и автокемпинг, у которых постоянно останавливается автотранспорт. Вся вышеперечисленная инфраструктура наносит вред окружающей среде.

2.2. Ландшафт. В процессе работы было установлено, что современная экосистема изучаемого района состоит из искусственных и естественных ландшафтов, которые складывались и взаимодействовали в процессе освоения человеком с. Борки. В состав искусственного ландшафта входят: жилой массив Борков, асфальтированные дороги, агробиоценозы. К естественным ландшафтам относятся: прилегающие поля, леса, естественные пастбища. К основным природным ресурсам относятся: земля, сосновый борок (много лет посаженный человеком), травянистый покров, подземные воды. Древесная растительность представлена такими видами деревьев и кустарников как: береза, осина, сосна, рябина, тополь, клен. Зон отдыха на территории очень мало, только прилежащие леса. За поселком в сторону Тобольска есть зона, которую называют «Панчихой» - это пологий склон реки Тура, по берегу которого растут деревья. В последние годы автолюбители захламили этот участок до невозможности.

2.3. Источники загрязнения окружающей среды с. Борки

Особенности экологической обстановки в с. Борки связаны с экологическими проблемами, обусловленные природными условиями и характером воздействия на них транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Одним из факторов, влияющих на состояние окружающей среды, является шум, генерируемый транспортом, шум от автомагистралей, работа местной котельной, работающей на газе. Также источниками загрязнения нашей территории является диоксиновое загрязнение. Значительную угрозу загрязнения окружающей среды диоксидами представляет выброс автомобильного транспорта. К источникам электромагнитного загрязнения следует отнести системы радиотелефонной связи (сотовой и транспортных средств), радиостанции. Электрические или магнитные загрязнения вносят в окружающую среду преимущественно ЛЭП. Главной причиной разрушения почв является распашка земли и строительные работы (строительство коттеджей и поля под посадку картофеля). Работы по созданию природных зон, в том числе лесопарковых защитных поясов, территорий, выполняющих средозащитные, санитарно-гигиенические практически не ведутся. Основную рекреационную нагрузку несут зеленые зоны вокруг населенных пунктов.

Глава III

Методы исследований

3.1. Исследования состояния почвы.

Первый этап оценки любого зеленого насаждения лучше всего начинать с оценки состояния почвы. Мы знаем, что почва является очень важной средой для растений, так как вода и минеральные вещества поступают в растение с помощью корней именно из почвы. Обычно определяются: механический состав, кислотность, увлажненность и количество почвенных обитателей.

Полный анализ почвы требует много времени и труда. Очень важная характеристика почвы – ее механический состав, так как он определяет видовой состав и жизненность растений. Он позволяет также судить о плодородии почвы. Одно и то же растение сосны будет иметь различный внешний вид на супеси и на тяжелом суглинке.

В Борках почва подзолистая и серая лесная.

Механический состав почвы – это относительное ( в процентах) содержание в ней частиц различных размеров. Механический состав играет важную роль в жизни растений, поэтому я в совей работе тоже уделила внимание механическому составу почвы (приложение №6,6/1).

3.2. Биоиндикация и биомониторинг

Поскольку оценка качества почвы, воды и воздуха приобретает в настоящее время жизненно важное значение, необходимо определять как реально существующую, так и возможную в будущем степень нарушения окружающей среды. Для этой цели используют два принципиально разных подхода: физико-химический и биологический. Биологический подход развивается в рамках направления, которое получило название биоиндикации и биомониторинга.

3.2.1. Особенности современного состояния биоиндикации

В настоящее время состояние биоиндикации характеризуется следующими важнейшими особенностями:

признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого;
предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем;
рост шкал исследования из-за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной;
переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека;
понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.

3.2.2 Биоиндикация и биомониторинг

Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга- слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов.

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 и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ).

Биоиндикаторы – это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы».

Среди отслеживаемых показателей видное место заняли биологические индикаторы: эпифитные лишайники, напочвенная растительность, кустарниковая и древесная растительность, биомасса деревьев, химический состав хвойных игл, микроэлементы в хвое и т. д.

Критерии выбора биоиндекатора:

быстрый ответ;
надежность (ошибка менее 20%)
простота;
мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Во всех случаях, когда речь идет о контроле, без которого биоиндикация в принципе невозможна, встает вопрос, что считать нормой для того или иного биоиндикатора? В одних случаях ответ будет простой. Например, появление на листьях растений некротических пятен любой формы и размера – всегда индикатор загрязнения среды, поскольку в норме их быть не должно.

3.2.3. Биоиндикация на разных уровнях организации живого

Биоиндикация может осуществляться на всех уровнях организации живого:

биологических макромолекул, клеток, тканей и органов, организмов, популяций (пространственная группировка особей одного вида), сообществ, экосистем и биосферы в целом. Признание этого факта – достижение современной территории биоиндикации.

Организменный уровень

Преимущества биоиндикации на организменном уровне – это небольшие затраты труда и относительная дешевизна, поскольку не требуются специальные лаборатории и высокая квалификация персонала.

Морфологические изменения растений, используемые в биоиндикации (приложение №6/2)

Примеры биоиндикации на организменном уровне

Индикация общего газодымового загрязнения по продолжительности жизни хвои.

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». Информативными по загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои.

Поскольку хвоинки живут в норме 4 года, то четырехлетние побеги должны быть покрыты хвоинками. При загрязнении продолжительность жизни хвои сокращается вплоть до одного года, соответственно большая часть ветвей оголена, а хвоинки остаются лишь на концах ветвей. Некрозы и продолжительность жизни хвои позволяет оценить степень загрязнения среды.

3.3. Биоиндикация атмосферного загрязнения по сосне.

В настоящее время «эталоном биодиагностики» антропогенного загрязнения атмосферы является сосна.

Сосна обыкновенная Pinus silvestris.

История: Это было почти 30 лет назад. Моряки на корабле, шедшем в Канаду, один за другим заболели цингой. Выжили лишь те, которые стали пить настой сосновой хвои. А много лет спустя был открыт секрет этого чудодейственного настоя: оказалось, что он содержит в большом количестве витамин С, необходимый человеку.

Хвойное растение, относящееся к семейству сосновых. Никто никогда не видел сосну без хвои (конечно если дерево не засохло), поэтому называют сосну вечнозеленым растением.

Сосна обыкновенная – неточный перевод с латыни. Если переводить дословно- будет сосна лесная. Конечно, какая же она обыкновенная? Лесная красавица, загадочная и щедрая целительница людских душ и тел. Красоту сосновых лесов воспел в своем творчестве известный русский художник – пейзажист И.И. Шишкин.

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris ) образует леса в европейской части

и Сибири (приложение №6/3,6/4,6/5). Дерево высотой 35-40 м. Хвоинки по 2 в пучке. Шишки длиной 3-7 см, продолговато-яйцевидные. Даёт строевую и поделочную древесину, топливо, дёготь, смолу, вар, живичный скипидар, эфирное скипидарное масло, канифоль. Из хвои получают витамин С, опилки используют для выращивания кормовых дрожжей. Посадки сосны служат для закрепления песков.

При благоприятных условиях сосна может жить 350-400 лет, но в среднем живет лет 150-200. очень светолюбива, так любит свет, что ни одна веточка не переносит его недостатка, потому и отмирают у сосен, растущих в лесу, нижние ветви, обнажая янтарный ствол. Возраст сосны можно примерно определить по следам опавших мутовок. К почве сосна не требовательна, растет и на песках, и в заболоченных местах, не переносит только засоленности. А вот в загазованном воздухе она сильно страдает: начинает отмирать крупные ветви, а потом и верхушка, и дерево медленно умирает.

Сосна может служить индикатором загрязнения атмосферы.

Сосны пылят, а вот сказать цветут – неправильно с биологической точки зрения: сосна не относится к цветковым растениям, нет у нее цветков. Но здесь какая-то лингвистическая неувязка «пылящая» сосна ассоциируется с пылью, а сосны так прекрасны в это время! Надо бы объявить конкурс на лучшее название сосны в ее свадебную пору. Биоэнергетики утверждают, что сосна обладает удивительно большим запасом положительной энергии и способна напитать ею человека. Для этого надо прислониться к дереву спиной, обнять ствол руками, постоять так пару минут – и придет ощущение прилива жизненных сил.

А не замечали ли вы, что в сосновом бору легче дышится?

Это еще одно интересное и полезное свойство сосны – способность очищать воздух от вредных бактерий. Так это или нет, а вот от микробов нас сосны точно защищают. Сосна- один из рекордсменов в растительном мире по количеству выделяемых фитонцидов- веществ, губительных для многих микроорганизмов.

Ученые установили, что в воздухе соснового леса в 10 раз меньше бактерий, чем, например, в березовом лесу. Поэтому в сосновых борах устраивают лесные школы, пионерские лагеря, санатории.

Хвойные деревья приносят пользу – их смола и прочная древесина широко применяются в разных областях промышленности и хозяйства. А из хвои только одной сосны можно получить столько полезных витаминов, что их хватит человеку на целый год.

В Борках нет настоящего соснового леса, а все сосны – это искусственные лесопосадки и межсезонье они зеленеют островками на фоне Борковской окружающей безлистности, радуя наши глаза.

Глава IV

Реакция лесных экосистем на неблагоприятные условия внешней среды

Общие признаки

Проявляется в нарушениях структуры функций всей системы и ее отдельных компонентов. Эти нарушения можно заметить по ряду признаков, которые видны при внимательном взгляде на природный объект. Самыми общими признаками нарушения состояния лесной экосистемы являются:

-проявление сухостоя и ослабленных деревьев;

-уменьшение (заметное) размеров хвои и листвы последнего года жизни по

сравнению с прошлыми годами;

-замедление прироста деревьев по высоте и диаметру;

-появление хлорозов и некрозов хвои и листвы, сокращение срока жизни хвои.

Эти признаки можно зафиксировать без применения специальных приборов и научного оборудования. Но для того, чтобы заметить их и оценить степень опасности, необходимо иметь точку отсчета, нормальное состояние экосистемы или дерева в памяти или в заведомо ненарушенном участке леса.

Очень часто при неблагоприятных условиях внешней среды у растений возникает (приложение № 6/7,6/8,6/9,6/10,6/11)

НЕКРОЗ-омертвление участка тканей растений, чаще всего это отмирание листьев под влиянием загрязняющих веществ. Положение на растении и цвет некроза иногда позволяют сделать заключение о степени и виде воздействия.

Принято различать:

а) краевой некроз-отмирание ткани по краям листа;

б) средний некроз – отмирание листовой ткани между жилками;

в)точечный некроз – омертвление ткани листа в виде точек и небольших пятен, рассыпанных по всей поверхности листа.

СУХОВЕРШИННОСТЬ- характерное повреждение хвойных высокими концентрациями газов и в первую очередь –двуокиси серы (сернистого газа).
ДИСТАЛЬНЫЙ НЕКРОЗ-прекращение роста хвои и веток под воздействием двуокиси азота, аммиака, этилена и озона.
ХЛОРОЗ – раннее старение хвои под воздействием фторидов, тяжелых металлов и кислотных осадков.
ДЕФОЛИАЦИЯ – РАЗРУШЕНИЕ КРОН ДЕРЕВЬЕВ

Длительное загрязнение атмосферного воздуха на обширных пространствах сопровождается повреждение лесных крупных массивов, которое принято называть «гибелью лесов» в результате их осветления или «дефолиации»- изреживания кроны вследствие частичной или полной потери хвои, как правило, в зеленом состоянии. Признаки повреждения у каждого вида деревьев проявляется по-своему.

Для оценки степени нарушения древостоев необходим визуальный осмотр деревьев по изложенным выше критериям на площадках, выбранных через определенные интервалы по радиусу от возможного источника загрязнения атмосферного воздуха – в Борках это автотрасса.

Глава V. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Данная исследовательская работа начата 25сентября2008года

окончена 25 мая 2009года

Blog

Программа для молодежи и школьников «шаг в будущее»

Содержание