Valievx

1
Направление: биология,экология
Тема работы: «Морфологические
изменения ели колючей,
используемые для биоиндикации»
Автор работы: Валиев Батраз 6 класс (12лет)
МБОУ лицей г. Владикавказ,
Телефон: 89280676070
Научный руководитель: Кубатиева Луиза Романовна
Учитель биологии МБОУ лицей г.Владикавказ,
Телефон: 89194268854
г.Владикавказ, 2014 год
2
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………2
1.
Биологические индикаторы………………………………………………. 3
2.
Влияние загрязнения атмосферы на состояние хвойных пород………..4
3.
Характеристика ели колючей (Glauca)……………………………………..5
4.
Методы исследования………………………………………………………6
5.
Исследовательская часть……………………………………………………6
6.
Выводы……………………………………………………………………..10
7.
Литература……………………………………………………………….....11
8.
Приложения………………………………………………………………...12
3
«Счастье – это быть с природой, видеть её, говорить с ней».
Л.Н. Толстой
Введение
Исследования посвящены одному из актуальных направлений экологии биоиндикации. Актуальность данной темы состоит в том, что в настоящее время активная
деятельность человека наносит Земле непоправимый вред. В связи с интенсивным
воздействием человека на природу резко повысился интерес общества к состоянию
окружающей среды, её воздушного бассейна, почвы, водоёмов, а также продуктов питания.
Контроль состояния окружающей среды, оценка её качества - это важнейшая составная часть
деятельности человека, которая направлена на освоение и использование природных ресурсов
для обеспечения своей жизнедеятельности.
Исследования окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых
острых проблем современности.
В последнее время сильно увеличилось количество
автотранспорта, загрязнение почвы, выбросов в атмосферу ядовитых веществ, отравление
водоёмов. Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами
отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. Все
эти негативы можно наблюдать на примере растительности вдоль автотрасс.
Роль зелёных насаждений очень велика. Они выполняют ветрозащитную функцию,
снижают запыленность и загазованность воздуха, обладают фитонцидным действием, влияют
на тепловой режим и влажность воздуха, борются с шумом. Считается, что
наиболее
чувствительны к загрязнению воздуха группа голосеменных растений, в частности это сосна
обыкновенная, ель обыкновенная, кедр, пихта - эти растения очень быстро реагируют на
вредные примеси в воздушной среде.
4
Цель исследования – определение состояния хвои ели колючей Glauca для оценки
загрязнённости атмосферы
Задачи:
- изучить литературу по теме исследования
- изучить состояние хвои ели колючей (голубой) Glauca на разных участках вдоль дорог
г.Владикавказа
-проанализировать и обобщить результаты исследования
- предложить практические рекомендации по мерам предупреждения загрязнения
атмосферы
Место проведения: районы г.Владикавказа
Объект
исследования:
Предмет
исследования: ели,
Гипотеза:
биоиндикатора
хвоя
ели
колючей
расположенные
ель колючую (голубую) Glauca
для
оценки
в
(голубой)
разных
Glauca
районах
.
г.Владикавказа
можно использовать в качестве
загрязнённости
атмосферы
Новизна работы: определение загрязненности воздуха на выбранных участках по
состоянию хвои ели колючей (голубой) Glauca .
1.Биологические индикаторы
Методы оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи
биологических систем часто называют биоиндикацией (лат. - indicare - указывать). В
соответствии с этим, организмы или сообщества организмов, которые реагируют на изменения
окружающей среды своим присутствием или отсутствием, изменением внешнего вида,
химического состава, поведения, называют биологическими индикаторами.
5
Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения
атмосферы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды.
Индикаторами присутствия сернистого газа являются лишайники и хвойные породы, наиболее
сильно страдающие от загрязнений. Информативными по техногенному загрязнению являются
морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. В зоне
техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30 - 60% в сравнении с
контрольными участками.
2.Влияние загрязнения атмосферы на состояние хвойных пород.
Обзор используемой литературы.
Природная среда претерпевает большие изменения под влиянием деятельности
человека. Растения являются важным элементом биологического мониторинга, так как чутко
реагируют на состояние природной среды. Поэтому исследователи рассматривают растения как
наиболее чувствительные и надёжные индикаторы загрязнённости атмосферы (Артамонов В.И.,
1989). Отрицательно воздействуют на растения практически все выбросы, но особенно: окислы
серы, частицы тяжёлых металлов, соединения фтора, углеводороды, окись углерода,
содержащаяся в выхлопных газах автомобилей. Растения рано стареют, редеет и уродуется их
крона, преждевременно желтеют и опадают листья и хвоя. По мнению Артамонова В.И.
индикатором загрязнённости атмосферы может служить сосна обыкновенная. Особенно чутко
реагирует сосна на загрязнения сернистым газом. Под его влиянием хвоя сосны в зонах
сильного загрязнения приобретает тёмно-красную окраску, затем отмирает и опадает,
просуществовав всего год (Артамонов В.И., Биоиндикация загрязнений … , 1988).
Из хвойных деревьев повышенной устойчивостью к газам отличаются сизохвойные
виды, из которых на первое место все авторы ставят ель колючую и ее голубую и сизую формы
(Абрамашвили, 1956; Вехов, 1954; Ткаченко, 1936; Антипов, 1979 и др.). К ним добавляют ели
6
Энгельмана и сербскую (последняя испытана в одном из самых задымленных городов мира—
Лондоне) (Васильев, Уханов, 1949; Справочник…, 1953; Ткаченко, 1936; Антипов, 1979),
канадскую (Справочник…, 1953).
3.Характеристика ели колючей (Glauca)
Ель
колючая ( голубая)
представляет собой вечнозелёное хвойное дерево,
высотой 25—30 м, редко до 46 метров. Диаметр ствола — до 1,5 метров. Кора тонкая,
чешуйчатая.
Хвоя длиной 15—30 мм, . Цвет иголок от серовато-зелёного до ярко голубого.
Шишки слабо цилиндрические, длиной 6—11 см и шириной в закрытом состоянии 2 см, в
раскрытом состоянии до 4 см. Цвет шишек от красноватого до фиолетового, зрелая шишка
светло-коричневая. Семена чёрные, длиной 3—4 мм со светло-коричневым крылом.
Ель колючая знаменита, прежде всего, своей популярной декоративной формой
«сизой» (Glauca), той самой «голубой елью», которую в наших городах, высаживают на самых
парадных местах. Хвоя у этой ели имеет голубовато-зелёную окраску, эффектно выделяющую
её на фоне обычной зелени. Голубая ель одинаково красива в любое время года
"Глаука",
Сизая ("Glauca"). Отличается
от
основного
вида
голубовато-зеленой
хвоей,
сохраняющей окраску в течение года. Продолжительность жизни хвои в зависимости от
условий 3-10 лет. Высота растений 20 м. Годичный прирост более 30 см. Крона симметричная,
конусовидная. Побеги доходят до земли, расположены ярусами почти горизонтально. В Европе
культивируется с середины XIX века. В России введена в культуру Никитским ботаническим
садом в 1858 году. Родина её – Северная Америка, но в Кабардино-Балкарии известный садовод
И.П. Ковтуненко, по разработанной им методике, вывел из её семян, несколько видов голубой
ели.
( Попов К.П., «Мир растений Северной Осетии».)
7
Ветки не ломаются под тяжестью мокрого снега. Зимостойка и засухоустойчива. Пригодна для
создания крупных массивов,
для одиночных посадок и аллей. Рекомендуется высаживать на
почетных местах в городе, на территориях промышленных предприятий, на улицах, в парках и
скверах, в садах. Продолжительность жизни ели около 200 лет.
Во Владикавказе ели колючие Glauca были высажены в честь 50-летия
Октябрьской революции на многих площадях и улицах города. Им уже 70 – 80 лет. Они
украсили площадь Ленина, театральную площадь (напротив Осетинского театра) и площадь у
Дворца Культуры Металлургов. Эти ели и стали объектом нашего исследования.
4.Методы исследования
Теоретические
Эмпирические
Математические
методы:
анализ
методы:
методы:
и
синтез,
от
наблюдение,
статистические,
абстрактного
к
сравнение,
диаграммы,
конкретному;
эксперимент.
таблицы.
Исследовательские методы: проведение эксперимента - определение состояния вегетативных
органов голубой ели (измеряемые показатели — размеры хвои ели и морфологические
изменения)
5.
Исследовательская часть. Морфологические изменения ели колючей используемые
для биоиндикации
Практическая значимость исследований заключается в том, чтобы определить состояние
загрязнённости природной среды определяемой территории и жизненного состояния ели
колючей. Выявить причины сокращения и гибели особей.
8
Методика определения состояния хвои:
1) мы выбрали конкретные участки, контрастные по уровню атмосферного загрязнения – вблизи
автодорог на разном расстоянии.
2) С ветвей деревьев отобрали побеги. Визуально исследовали их состояние.
3)Отобрали побеги с наиболее характерными отличиями.
4)Распределили хвоинки по различной степени поражения.
5)Классифицировали хвоинки и сосчитали их.
6) Данные занесли в таблицу.
Исследования проводились на трёх участках г.Владикавказа.
1-ый участок - ул К.Маркса – Театральная площадь Осетинского театра
2- ой участок – ул. Иристонская – Площадь Дворца Металлургов
3-ий участок – проспект Мира – площадь Ленина
Для исследования взяли побеги с наиболее характерными отличиями. Молодые побеги первого
года жизни в среднем имеют по 200 хвоинок. На разных участках побеги имели разное число
повреждённых хвоинок, с разной степенью поражения. Разделили их на повреждённые и
здоровые, рассмотрели хвою с помощью лупы и под микроскопом. Мы классифицировали
повреждения хвои по степени усыхания и по наличию пятен:
1-
1-здоровые хвоинки;
2-
1а - с усыханием на кончике хвои;
3-
1б – с усыханием более чем на половину;
4-
2а – хвоинки с одним пятнышком;
5-
2б – хвоинки с большим количеством пятнышек;
6-
3 – хвоинки с усыханием и с пятнами.
9
Полученные результаты занесли в таблицу.
Таблица 1. Соотношение количества поражённых хвоинок на разных
участках обследования.
1
Классы повреждения хвои
№1
№2
№3
Общее число обследованных хвоинок
участок участок участок
200
200
200
1а Количество хвоинок с усыханием на кончике хвои
18
23
9
1б Количество хвоинок с усыханием более, чем на
половину
33
46
21
2а Количество хвоинок с одним пятнышком
7
19
4
2б Количество хвоинок с пятнами
15
27
11
3
Количество хвоинок с усыханием и с пятнами
20
32
14
4
Количество пораженных хвоинок
93
147
59
5
Процент пораженных хвоинок
46,5%
73,5%
29,5%
Сравнивая результаты полученных исследований мы можем сделать вывод, что наиболее
повреждённая хвоя ели колючей Glauca у деревьев растущих вдоль дорог.
На участке №1 – ул.К.Маркса - у Осетинского театра степень поражения хвои
составил - 46,5%. Так как деревья находятся в непосредственной близости от дороги, они
постоянно подвергаются воздействию автотранспорта. Автомобиль загрязняет атмосферный
воздух не только токсичными компонентами
выхлопных газов, парами топлива, но и
10
продуктами износа шин, тормозных накладок. Преграждая путь вредным потокам воздуха,
зелёные насаждения задерживают в них пыль и газ, сами при этом укорачивают свою жизнь.
Тем самым, выполняют роль естественных фильтров, которые очищают воздух от вредных
примесей.
На участке №2 - у Дворца Металлургов особенно повреждены ветви елей –
степень поражения хвои – 73,5%. Вероятно, сказывается близость не только автодороги, но и
завода «Электроцинк».
Ветры
северо– западного направления, несущие выбросы завода
«Электроцинк» на город, в том числе и на территорию Дворца Металлургов в годовом разрезе
составляют около 32 %.
На участке №3 – площадь Ленина хвоя елей заметно ярче, молодые побеги имеют
голубовато - серебристый оттенок. Степень поражения хвои небольшая – 29,5%. Сказывается
отсутствие автомобильной трассы.
Но в результате визуального осмотра наблюдается большая разница состояния елей
на этом участке. Бросаются в глаза редкая крона некоторых деревьев с наличием засыхающих
ветвей, а так же остатки погибшей ели. По нашим наблюдениям кроны елей на площади
Ленина высыхают из-за неправильного поведения молодых людей, которые устраивают себе
место отдыха под раскидистыми ветвями красивейших елей. Дым от сигарет поднимается по
стеблю к кроне. Хвоя, являясь естественным фильтром, поглощает этот дым, содержащий сотни
ядовитых веществ. Очень скоро хвоя верхушек елей высыхает, оголяя крону, и дерево гибнет.
11
Выводы
Проанализировав научные данные о ели колючей, я изучил её индикационные способности.
В результате своих исследований я пришёл к выводу.

Ель колючая (голубая) Glauca реагирует на загрязнения окружающей
среды,
следовательно, является хорошим биоиндикатором состояния атмосферы.

Вдоль дороги загрязнённость воздуха выше, чем вдалеке от дорог;

Засыхание концов хвоинок, изменение окраски, появление белых и тёмных пятен
на хвоинках, замедление роста растений свидетельствует на присутствие в
окружающей среде опаснейших загрязнителей.

В результате влияния вредных веществ на ель происходят морфологические
изменения, повреждения стволов, густоты кроны, заражённость болезнями хвои,
как хлороз и некроз, усыхание деревьев, механическое повреждение тканей
деревьев, что приводит к постепенной гибели отдельных особей.
Во Владикавказе самый загазованный из исследуемых участков – район Дворца
Металлургов. Менее загазованный, но неблагоприятный, для ели колючей – район Осетинского
театра. Самый экологически чистый участок – площадь Ленина, но ели произрастающие там
находятся под угрозой вымирания, из-за деятельности человека. Необходимо срочно принимать
решительные меры по сохранению елей на площади Ленина.
Чтобы восполнить утраченное необходимо заниматься воспроизводством посадок
новых деревьев и своевременно осуществлять уход за ними, вести постоянную профилактику
среди населения.
12
Использованная литература
1. Абрамашвили Г. Г. Влияние загрязнений на хвойные насаждения//Гигиена и санитария,
№ 4. 1957.
2. Абрамашвили Г. Г. Ель колючая для озеленения городов. М., 1956.
3. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев//
Лесоведение. №4. 1989. С.51-54.
4. Антипов В.Г. Устойчивость древесных растений к промышленным газам.
Мн.: Наука и техника, 1979. 216 с.
5. Попов К.П., «Мир растений Северной Осетии»
6. Томас М. Д. 1962. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на растения.
ВОЗ. Женева
7. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране
окружающей среды. М.: ВЛАДОС, 2001. 288
8. Экологический мониторинг. Учебное пособие под редакцией Т.Я.Ашихминой. М.:
Академический Проспект, 2005, - 416 с.