Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 1 с. Арзгир

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 1 с. Арзгир
Мониторинг антропогенного ландшафта
по сосне обыкновенной
Работа
ученицы 9 «Б» класса
МБОУ СОШ № 1
с. Арзгир
Феденко Дарьи
Руководитель:
учитель биологии
1 категории
Недбайло Н.М.
с. Арзгир
2013год
2
Содержание
Стр.
1.
Введение
3-4
2.
Обзор литературы
5–7
3.
2.1. Биологические особенности хвойных растений
5-6
2.2. Биоэкологические особенности сосны обыкновенной
6–7
Материалы и методика
3.1 Район исследования
7
8
3.2 Методика исследования
9 - 12
3.2.1. Выбор площадки и отбор деревьев для проведения
исследования
3.2.2. Описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев
9 - 10
10 -11
3.2.3. Оценка состояния зеленых насаждений с использованием 11 -12
простейшей шкалы
4. Результаты исследований
13-14
5. Заключение
15
6. Список литературы
16
7. Приложения
3
«Скажи мне – и я забуду,
покажи мне – и я запомню;
дай мне действовать
самому – и я научусь»
1. Введение
Проблема состояния окружающей природной среды имеет в наше время
особую актуальность. И оценка качества природной среды в мировой
практике осуществляется на основе экологического мониторинга. В этих
целях все чаще применяется и используется достаточно эффективный и
недорогой способ мониторинга среды – биоиндикация, т.е. использование
для оценки состояния окружающей среды живых организмов.
Цель работы:
- изучение состояния окружающей среды (атмосферного воздуха) в центре
села Арзгир, используя в качестве биоиндикатора сосну обыкновенную.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
1. изучить научно-методическую литературу, посвящённую данной теме
исследования;
2. провести обследование состояния растений вида сосна обыкновенная;
3.определить степень дефолиации деревьев;
4. определить степень пожелтения листьев;
5. определить критерий жизненного состояния деревьев для оценки
состояния окружающей среды.
Актуальностью данной темы является то, что воздействие людей на
природу стало носить не локальный, а глобальный характер.
Гипотеза: если концентрация вредных веществ возрастет и увеличится
антропогенная нагрузка на растения, то произойдет снижение критерия их
жизненного состояния.
Методы исследования:
1. Наблюдение.
4
2. Описание.
3. Сравнение.
4. Биоиндикация.
5
2. Обзор литературы
2.1. Биологические особенности хвойных растений.
Голосеменные очень древние растения, останки которых находятся в
слоях девонского периода палеозойской эры. Это самая многочисленная и
наиболее распространенная группа голосеменных растений. Хвойные
вечнозеленые растения, за исключением лиственницы и метасеквои. Они
представлены в основном деревьями, кустарниками, древовидными лианами
и даже эпифитами. Игловидные или конусовидные листья располагаются на
стебле по спирали (одиночные) или собраны в пучки, чешуевидные
супротивно.
У хвойных мощно развита вторичная ксилема (древесина), состоящая на
90-95% из трахеид. Кора и сердцевина развиты слабо. Зародышевый
первичный корень превращается, как правило, в мощный стержневой и
функционирует всю жизнь. Часто развивается две формы корней – обычно
удлиненные
и
сильноветвистые
укороченные.
Именно
последние
представляют собой микоризу. Корневые волоски локализованы в узкой
зоне. У многих хвойных в коре, древесине и листьях есть смоляные ходы,
содержащие эфирное мало, смолы и бальзамы.
Хвойные растения – однодомные, реже двудомные. Например, сосна –
растение
двудомное, мужские и женские шишки образуются на одном
растении. В типичном случае она достигает высоты 50 м и живет до 400 лет.
Спорообразование происходит на 30-40-м году жизни, но бывает и раньше.
Спорофиллы собраны в шишки двух видов, резко отличающихся между
собой: мужские представлены метельчатыми
«соцветиями», женские –
одиночные. Мужская шишка, имеющая эллипсовидную форму длиной 4-5
см, диаметром 3-4 см, образуется в пазухе чешуйки на месте укороченного
побега и представляет собой побег с хорошо развитой осью (стержнем), на
которой
спирально
расположены
микроспорофиллы,
редуцированные
спороносные листья. Их можно рассматривать как гомологи тычинок
6
покрытосеменных. На микроспорофиллах с нижней стороны формируются
микроспорангии (пыльники).
Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов, они
больше по размерам и сложнее устроены. На главной оси в пазухах кроющих
чешуек образуются толстые чешуи с двумя семязачатками на верхней
стороне. Эти чешуи называют семенными.
Хвойные формируют природные ландшафты – тайгу – на огромных
пространствах континентов. Их значение в жизни природы и хозяйственной
деятельности
человека
велико.
Являясь
важнейшим
компонентом
биогеоценозов, они имеют огромное водоохранное и противоэрозийное
значение. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины
и являются исходным материалом для многоотраслевой лесотехнической
промышленности. Из хвойных получают вискозу, шелк, шпатель, бальзамы
и смолы, камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты и т.д., а
также пищевые продукты и витамины.
2.2 Биоэкологические особенности сосны обыкновенной
Самый распространённый вид сосны, произрастающий в России - сосна
обыкновенная(PinussylvestrisL.). Общими для этого вида чертами являются:
парное расположение хвои на укороченных побегах, плоско-выпуклая форма
хвоинок в поперечном разрезе, крепкие деревянистые шишки с характерно
утолщёнными концами чешуек, полуторагодичный период их созревания,
своеобразное сочетание семени с крылом.
Сосна обыкновенная – дерево первой величины. Её ствол в
насаждениях прямой, как правило, высоко очищен от сучьев. Деревья,
выращенные на свободе и опушках леса, имеют меньшую высоту, с низко
расположенной кроной. В молодости крона у таких деревьев конусовидная,
позже становится округлённой и зонтиковидной, более плоской. Это
объясняется тем, что с 40-50 лет рост осевого побега деревьев растущих на
свободе, значительно замедляется, а со 100-125 лет – прекращается. Прирост
7
боковых побегов замедляется, и вследствие этого крона приобретает
округлую или зонтиковидную форму. Кора в различных частях дерева
отличается
по
цвету
и
толщине.
Нижняя
часть
дерева
покрыта
глубокобороздчатой, краснобурой корой. Верхняя часть ствола и крупные
ветви – гладкой серо-зелёной корой.
Почки у сосны засмоленные, красновато-бурые, удлинённо-яйцевидные,
острые, длина их 6-12 мм, располагаются на концах побегах мутовками.
Хвоя сизо-зелёного цвета расположена спирально, в пучках по две; в
основании окружена влагалищами из чешуи. С внутренней стороны она
плоская, с наружной выпуклая, жёсткая, на верхушке заострённая, по краям
мелкопильчатая. Устьица располагаются рядами на обеих сторонах хвои, но
обильно на плоской. Длина хвои сосны колеблется от 2 до 8 см. Наибольшей
длины хвоя достигает на побегах последних 6 лет и на осевом побеге. На
северной части кроны длина хвои меньше, чем на южной. (П. Рейвн
«Современная ботаника»,1990)
8
3. Материалы и методика
3.1. Район исследования
Ставропольский край, Арзгирский район, село Арзгир, пришкольный
участок МБОУ СОШ № 1 (Приложение 1), район ЗАГСа (Приложение 2)
Арзгирский район — один из 26 районов края, который выглядит точкой
на карте нашей Родины. ( Приложение 3, рисунок 1.). Для нас Арзгирский
район — это малая родина, дом, в котором мы живем. Несмотря на малые
размеры, на территории нашего района можно увидеть много интересного.
При
кажущемся
Арзгирского
однообразии
района
можно
окружающей
встретить
природы
на
территории
удивительные
растения,
приспособившиеся к существованию в условиях недостаточного увлажнения,
сильной жары летом и суровых морозов зимой. Животный мир хорошо
приспособился к условиям существования в сухих степях, полупустынях и в
нашем «море» — Чограйском водохранилище.
Арзгирский район расположен на северо–востоке Ставропольского края.
Площадь 3379 км2, что составляет 5,1% от площади края. С запада на восток район
протянулся на 83, 5 км, а с севера на юг – на 77,5 км. На севере Арзгирский район
граничит с Республикой Калмыкией, на северо – западе с Туркменским районом,
на юго – западе район граничит с Благодарненским, на юге с Буденновским, на
востоке с Левокумским районами. Общая площадь границ около 300 км.
Село Арзгир – центр района, основано в 1876 году. Название образовалось от
тюркского словосочетания «Арсгир», «Арс» - это имя собственное, «гир» - ручей.
Жители занимаются земледелием, скотоводством, на полях выращивают пшеницу,
рожь, овёс, ячмень.Люди, живущие в районе, совершили подвиг, приспособив
окружающую среду для нормального существования. Беречь это богатство —
наш долг. ( А. Н. Подкладов, География Арзгирского района, Ставрополь, 2005
год.)
9
3. 2. Методика исследования
Методика изучения, мониторинга и оценки жизненного состояния базируется
на методе биоиндикации. Суть подхода заключается в том, что по различным
признакам
исследуемого
хвойного
дерева
мы
судим
о
состоянии
окружающей среды, т.е. общем жизненном состоянии.
Работа по выполнению данного задания включает три этапа:
- выбор площадок и отбор деревьев для проведения измерений;
- описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев;
-оценка и интерпретация данных, представление результатов исследования.
Для выполнения работы понадобятся: рулетка, бинокль, бланки описаний по одному на 2-3 учащихся.
3.2.1. Выбор площадки и отбор деревьев для проведения исследования
Как правило, все долговременные исследования, а особенно мониторинг,
проводятся на постоянных площадках. Мы выбрали две площадки, одна на
территории школьного двора, а вторая в районе ЗАГСа. При выборе деревьев
очень важно обеспечить случайную выборку деревьев. В научных
исследованиях система случайной выборки, при которой выбранные
субъекты отражают общее состояние всего объекта изучения, называется
отбором представительной пробы.
В нашем случае мы взяли для описания, имеющиеся деревья вида сосна
обыкновенная. Это дерево очень чутко реагирует на малейшие изменения
условий произрастания, в том числе и на загрязнение среды. Удобство
выбора сосны для проведения исследований связано и с тем, что сосна –
вечнозеленое растение и дает один побег в год, что существенно упрощает
наблюдения. В методическом плане она проработана в наибольшей степени.
Сроки проведения описания. Сроки, в которые можно проводить описания
общего жизненного состояния сосны практически не ограничены.
Наилучшим периодом для проведения мониторинга следует считать период с
конца августа по декабрь. Для сосны достаточно одного описания в год.
Перед тем как изложить правила описания ОЖС следует остановиться на
10
некоторых биологических особенностях деревьев и использовании их в
биоиндикации. Известно, что при ухудшении условий произрастания у сосны
наблюдаются следующие реакции: дефолиация, то есть опадение хвои,
внешне проявляющееся в снижении обычной густоты кроны; пожелтение
кроны. Явления по мере ухудшения жизненного состояния дерева
прогрессируют, вплоть до полного отмирания дерева. Схожие измеряемые
реакции организма на множественные изменения среды и составляют суть
метода биоиндикации. На этих принципах и базируется методика оценки
ОЖС (общего жизненного состояния) деревьев.
3.2.2. Описание общего жизненного состояния (ОЖС) деревьев
Описание жизненного состояния деревьев на площадке заключается в
заполнении бланка. Он состоит из двух частей.
Первая часть – шапка бланка. В ней находится важная информация –
номер площадки, дата составления описания, сведения об авторе,
составивших это описание.
Основная часть бланка – таблица, включающая графы для описания
параметров деревьев, свидетельствующих об их жизненном состоянии.
(Приложение 4, таблица 1; Приложение 5, Таблица 2),
Графа 1 «Номер дерева» - в неё заносятся номера описываемых деревьев.
Графа 2«Класс дефолиации» - этот параметр дерева определяется визуально
при помощи бинокля.
Дефолиация (густота кроны) оценивается по четырём основным
классам, где каждому классу соответствует определённый процент потери
хвои.
Класс дефолиации кроны:0 - норма (опало < 10% хвои, имеется 4х летняя
хвоя), 1 - слабая (10-25%. 3 х летняя хвоя), 2 - средняя (25-60 %, 2хлетняя
хвоя), 3 - сильная (>60%, 1-летняя хвоя).
Графа 3 «Класс пожелтения». Степень потери природной окраски, или
«пожелтения» кроны оценивается визуально также по четырём классам.
11
Потеря природной окраски оценивается по следующей шкале: 0 - норма (010% хвои), 1 -слабое (10-25%), 2 - среднее (25-60 %), 3 - сильное(>60%).
Графа 4 «Общее жизненное состояние».
Оценить состояние сосны обыкновенной можно и с использованием
простейшей шкалы.
3.2.3. Оценка состояния зеленых насаждений с использованием
простейшей шкалы.
О наличии вредных для живых организмов примесей в атмосфере можно
судить
по
состоянию
сосны
обыкновенной.
Оценка
ее
состояния
производится по пятибалльной шкале на основании обследования. Шкала
оценки по внешним признакам (шкала визуальной оценки) составлена в
соответствии с требованиями санитарных правил РФ. Она приведена в
таблице.(Приложение 6,таблица 3)
Ц е л ь : определение состоянияхвойных насаждений
Порядок выполнения работы:
1. Используя таблицу, определить баллы состояния хвойных.
2. Определить средний балл состояния по формуле:
К1 
b
i
N
где К1 – коэффициент состояния отдельных деревьев;
b1 – баллы состояния отдельных деревьев;
N – число учтенных деревьев.
3. Коэффициент состояния деревьев в целом на участке (К) определяется
как среднее арифметическое средних баллов состояния различных деревьев:
К=
K1  K 2  K 3
число видов
5. Оценить состояние деревьев по таблице «Состояние деревьев».
(Приложение 5, таблица 2)
12
Оценка данных и представление результатов исследования
Оценка данных. Оценка заключается в выведении величины, позволяющей
сравнивать и интерпретировать данные описаний. Оценку можно проводить
по классу общего жизненного состояния и с использованием простейшей
шкалы.
13
4. Результаты исследования
Обследование
проводили
по
общепринятой
методике.
Нами
было
обследовано 8 деревьев (по 4 на каждом участке). (Приложение 4,таблица 1),
(Приложение 5,таблица 2). Мы выбрали две площадки, расположенных
примерно на расстоянии 200 метров друг от друга, отличающихся уровнем
антропогенных воздействий. Одна в районе ЗАГСа (площадка №1), а вторая
на территории школьного двора (площадка №2).
Изучив и сопоставив полученные данные, мы выяснили, что из 8 изученных
деревьев - 1дерево
получило оценку жизненного состояния 0 баллов
(полностью здорово), 2 дерева – 1 балл,2 дерева – 2 балла,3 дерева – 3 балла
(Приложение 7, таблица 4).
Обработка результатов, полученных при использовании методики
«Оценка состояния зеленых насаждений с использованием простейшей
шкалы».
Выводы.
С помощью таблицы определены баллы состояния и средний балл
состояния сосны обыкновенной на площадке 1(территория ЗАГСа):
К1= 2,5 балла;
К2 = 2,5 балла;
К3 = 2,5 балла;
К4 = 1,5 балла
Коэффициент состояния деревьев в целом на участке (К) определен как
среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов
деревьев на всей площади пришкольного участка: К =2,3
Общее состояние деревьев было оценено по таблице2. Так как
полученный показательК = 2,3 соответствует интервалу К = 1,6 - 3,5, то
состояние деревьев на участке оценивается в II балла, то есть древостой
относится к категории ослабленных.
14
С помощью таблицы определены баллы состояния сосны обыкновенной и
средний балл состояния сосны обыкновенной на площадке 2(территория
школы):
К1= 2,0 балла;
К2 = 1,6 балла;
К3 = 1,6 балла;
К4 = 1,5 балла
Коэффициент состояния деревьев в целом на участке (К) определен как
среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов
деревьев на всей площади пришкольного участка: К =1,7
Общее состояние деревьев было оценено по таблице2.
Так как полученный показательК = 1,7соответствует интервалу К = 1,6 3,5, то состояние деревьев на участке оценивается в II балла, то есть
древостой относится к категории ослабленных.
Выводы
В результате проделанной работы было выяснено, так как пробные площадки
находятся на небольшом расстоянии друг от друга, то можно утверждать, что
сосна обыкновенная находится в равных экологических условиях. Но из
таблиц и вычислений видно, что на площадке №1, район ЗАГСа, в целом
состояние деревьев хуже, чем на пришкольной территории, площадка №2.
Так как она находится в непосредственной близости к одной из центральных
автомагистралей и насаждения сосны обыкновенной испытывают здесь
большее угнетение, что подтверждается и повышением коэффициента
жизненного состояния древесных пород. Площадка №1 К=2,3, площадка №2
К=1,7.
Таким образом, можно заключить, что воздух в центре села загрязнен,
растения расположенные на территории школы и растения сквера снижают
эту загрязненность, испытывая на себе большую нагрузку. Необходимо
дальнейшее озеленение центра села породами устойчивыми к загрязнению.
15
Заключение
Все, что окружает растение и оказывает на него прямое или косвенное
воздействие, составляет среду его обитания. В условиях населенного пункта
эти условия можно назвать экстремальными с точки зрения пригодности их
для нормального роста и жизнедеятельности растений. Хвойные, а именно
сосна обыкновенная, наиболее чувствительны к загрязнению воздуха.
В результате проделанной работы, мы изучили биологические и
экологические
особенности
хвойных
растений
на
примере
сосны
обыкновенной и убедились, что она может быть объектом индикации
состояния атмосферного воздуха.
16
Литература
1. Биология. Большой энциклопедический словарь – М.: Большая
Российская энциклопедия, 2001.
2. Васильев А.Е. Ботаника. Анатомия и морфология растений. / А.Е.
Васильев [и др.] – М.: Просвещение, 1988.
3. Еленевский А.Г. Ботаника: систематика высших, или наземных
растений./ А.Г. Еленевский, М.П. Соловьева, В.Н. Тихомиров – М.:
Академия, 2006
4. Одум Ю. Экология / Ю. Одум. – М. Мир, 1986
5. Рейвн П. Современная ботаника. В 2 т./ П. Рейвн, Р. Эверт, С. Айкхорн;
пер с англ. – М.: Мир, 1990
6. Федоров А.И., Никольской А.Н. Практикум по экологии и охране
окружающей среды. / А.И. Федоров, А.Н. Никольской – М.: Владос,
2001
7. Якушкина Н.И. Физиология растений. / Н.И. Якушкина – М.: Владос,
2005
17
Приложение 1
Пришкольный участок МБОУ СОШ № 1 с. Арзгир
18
Приложение 2
Территория района ЗАГСа.
19
Приложение 3.
Рисунок 1.
Физико – географическое положение с. Арзгир.
20
Приложение 4.
Таблица 1.
Бланк описания жизненного состояния деревьев
№ площадки__1__ Дата_25.09.2013_
Автор –Феденко Дарья
Местоположение-район ЗАГСа
№ дерева
Класс дефолиации
(0-3)
Класс
ОЖС (0-5)
пожелтения(0-3)
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
1
2
4
0
1
1
21
Приложение 5.
Таблица 2.
Бланк описания жизненного состояния деревьев
№ площадки__2__ Дата_30.09.2013_
Автор –Феденко Дарья
Местоположение–территория школы
№ дерева
Класс дефолиации
(0-3)
Класс
ОЖС (0-5)
пожелтения(0-3)
1
1
2
3
2
1
1
2
3
0
1
1
4
0
0
0
22
Приложение 6.
Таблица 3.
Состояние деревьев
Коэффициент
состояния деревьев (К)
Балл состояния
древостоя
Характеристика состояния
древостоя
К  1,5
I
здоровые
К  1,6  2,5
II
ослабленные
К  2,6  3,5
III
сильно ослабленные
К  3,6  4,5
IV
усыхающие
К  4,6
V
сухие
23
Приложение 7.
Таблица 4.
Балл ОЖС
Общее количество деревьев на % деревьев с данным
площадках с данным баллом баллом ОЖС
ОЖС
0
1
12,5
1
2
25
2
2
25
3
3
37.5
4
0
0
5
0
0
Сумма
8
100