33

Міністерство освіти і науки України

Головне управління освіти і науки Херсонської облдержадміністрації

Херсонське територіальне відділення МАН України

Відділення: екології та аграрних наук

Секція: лісознавство

«Біоіндикація забруднення повітря за станом сосни звичайної (Pinus silvestris)»

Роботу виконав:

Байдецький Юрій Юрійович,

ученик 11-А класу

Цюрупинської спеціалізованої

школи І-ІІІ ступенів №2

з поглибленим вивченням

іноземних мов

Науковий керівник:

Куденко Анжела Анатоліївна

учитель біології

Цюрупинської спеціалізованої

школи І-ІІІ ступенів №2

з поглибленим вивченням

іноземних мов

Цюрупинськ – 2014

ТЕЗИ

Біоіндикація забруднення повітря за станом сосни звичайної (Pinus silvestris); Байдецький Юрій Юрійович; Херсонське відділення МАН України; Цюрупинська спеціалізована школа І-ІІІ ступенів №2 з поглибленим вивченням іноземних мов; 11 клас; м. Цюрупинськ Херсонської області; науковий керівник: учитель біології Куденко Анжела Анатоліївна.

Робота присвячена екологічним проблемам навколишнього середовища. Вплив токсичних речовин призводить до враження та інколи і загибелі лісів. Тому актуальним завданням є пошук методів ранньої діагностики техногенного забруднення навколишнього середовища. Сосна звичайна (Pinus silvestris) – є біоіндикатором (організм за станом якого можна судити про властивості середовища, в тому числі і про забруднення), який реагує на найменші зміни в навколишньому середовищі.

Мета дослідження полягає у виявленні забруднення повітря за станом хвої сосни звичайної (Pinus silvestris) лісових насаджень Цюрупинського лісництва.

Предметом вивчення є соснові насадження Цюрупинського лісництва.

Об’єкт дослідження: хвоя сосни звичайної (Pinus silvestris)

Завдання роботи:

• опрацювати наукову літературу з теми дослідження;

• визначити стан хвої сосни звичайної (Pinus silvestris) для оцінки стану забруднення повітря;

• визначити екологічний стан лісу;

• запропонувати практичні рекомендації по охороні та збереженню навколишнього середовища.

Практичне значення: отримані дані можуть бути використані для реалізації природоохоронних заходів, направлених на зниження рівня забруднення навколишнього середовища. Також для формування екологічної свідомості учнів при викладання біології, екології, спецкурсів та факультативів.

Опрацювавши наукову літературу з теми дослідження, на основі аналізу результатів дослідження зроблені висновки:

1. Біоіндикатором стану повітря може бути використана хвоя сосни звичайної.

2. Некротичні стани хвої сосни звичайної є найбільш інформативною ознакою.

3. Мінімальне ушкодження встановлено на ділянці лісового масиву Цюрупинського бору, найбільше ураження на ділянці з антропогенним навантаженням, автодорога Херсон - Гола Пристань;

4. Основними причинами підвищення рівня забруднення повітря є автотранспорт.

5. Антропогенне навантаження на екосистему збільшується але її стан стабільний.

ЗМІСТ

ВСТУП …………………………………………………………………………5

РОЗДІЛ 1. Теоретична частина

1.1. Біоіндикація як метод екологічного моніторингу ………………….7

1.2. Фітоіндикація навколишнього середовища…………….....................8

1.3. Біологічна характеристика виду сосна звичайна (Pinus silvestris)…11

1.4. Автотранспорт як основне джерело забруднення навколишнього середовища ……………………………………………………........................14

РОЗДІЛ 2. Дослідницька частина

2.1. Методика проведення дослідження…………………………………..22 2.2. Визначення стану хвої сосни звичайної (Pinus silvestris) для оцінки забруднення навколишнього середовища ………………………………..24

ВИСНОВКИ ……………………………………………………………………27 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ……………………………………..29 ДОДАТКИ ……………………………………………………………………...30

ВСТУП

Робота присвячена одному з напрямків екології - біоіндикації. Актуальність даної теми полягає в тому, що в даний час активна діяльність людини завдає Землі непоправної шкоди. У зв'язку з інтенсивним впливом людини на природу різко підвищився інтерес суспільства до стану навколишнього середовища, її повітряного басейну, ґрунту, водойм, а також продуктів харчування. Контроль стану навколишнього середовища, оцінка її якості - це найважливіша складова частина діяльності людини, яка спрямована на освоєння та використання природних ресурсів для забезпечення своєї життєдіяльності. Тому дуже важливо проводити біоіндикацію забруднення повітря для розробки заходів, направлених на охорону здоров'я людини та зменшення антропогенного тиску.

Перевагами фітоіндикації перед інструментальними методами є відносно низька вартість, висока швидкість отримання інформації та можливість характеризувати стан середовища за тривалий проміжок часу.

Як біоіндикатори використовують різні групи організмів, і важлива роль у фітоін­дикації стану навколишнього середовища належить саме деревним рослинам, особливо хвойним породам дерев. Вони здатні поглинати й нейтралізувати частину атмосферних забруднень, затримувати частинки пилу.

Встановлено, що хвойні дерева є зручними біоіндикаторами стану повітря протягом ці­лого року. У лісознавстві давно розроблена оцінка стану навколишнього середовища на основі змін ознак у хвойних.

Характерними ознаками хвойних дерев, які вказують на зміни газового складу атмосфери, є поява різного роду хлорозів і некрозів. Найчастіше пошкоджуються дуже чутливі молоді хвоїнки. Некроз може бути різним: червонувато-бурим, жовто-коричневим, бурим. Ці відтінки є інформативними якісними ознаками.

Мета дослідження полягає у виявленні забруднення повітря за станом хвої сосни звичайної (Pinus silvestris).

Предметом вивчення є соснові насадження Цюрупинського лісництва.

Об’єкт дослідження: хвоя сосни звичайної (Pinus silvestris)

Завдання роботи:

• опрацювати наукову літературу з теми дослідження;

• визначити стан хвої сосни звичайної (Pinus silvestris) для оцінки стану забруднення навколишнього середовища;

• визначити екологічний стан лісу;

• запропонувати практичні рекомендації по охороні та збереженню навколишнього середовища.

Практичне значення: отримані дані можуть бути використані для реалізації природоохоронних заходів, направлених на зниження рівня забруднення навколишнього середовища. Також для формування екологічної свідомості учнів при викладання біології, екології, спецкурсів та факультативів.

Опрацювавши наукову літературу з теми дослідження, на основі аналізу результатів дослідження зроблені висновки:

1.Біоіндикатором стану повітря може бути використана хвоя сосни звичайної.

2.Некротичні стани хвої сосни звичайної є найбільш інформативною ознакою.

3.Мінімальне ушкодження встановлено на ділянці лісового масиву Цюрупинського бору, найбільше ураження на ділянці з антропогенним навантаженням, автодорога Херсон - Гола Пристань;

4.Основними причинами підвищення рівня забруднення повітря є автотранспорт.

5.Антропогенне навантаження на екосистему збільшується але її стан стабільний.

Структура роботи: робота складається зі вступу, двох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків.

Розділ 1 Теоретична частина

1. Біоіндикація як метод екологічного моніторингу

У зв’язку з глибокою трансформацією природного середовища, що здійснюється під дією антропогенного впливу, який за своїми масштабами вийшов на планетарний рівень, а за силою та швидкістю випереджають вплив природних факторів, загострюються і стають актуальними проблеми збереження екосистеми та біосфери в цілому.

Визначення біологічно значимих антропогенних навантажень на основі реакцій на них живих організмів та їх угруповань пов’язано з біоiдикацією. Значимість рослинного покриву як індикатора стану екосистеми є в тому, що він дуже чутливо реагує на зміну екологічних факторів і така реакція в багатьох випадках фіксується візуально. Достатньо важливим є те, що він відображує характер змін властивостей екосистем в залежності від рівня їх організації. Ці три ознаки (чутливість, візуальність, емерджентний характер зміни рослинного покриву) визначають придатність фітоіндикації для екологічних досліджень, експертиз, прогнозування поведінки, стану та розвитку екосистем. Функції індикатора виконує той вид який має вузьку амплітуду екологічної толерантності по відношенню до якого-небудь фактора. Основою фітоіндикаційної оцінки служить екологічна специфіка видів, які ростуть тільки в певних зонах зміни якогось екологічного компоненту [1,с. 46].

Найбільшого впливу господарської діяльності людини зазнають екосистеми міста. Тому важливим є контроль за станом навколишнього середовища та своєчасний аналіз забрудненості території міста. В деякій мірі ці питання дозволяє вирішити біоіндикаційна оцінка [2, с 123].

Біоіндикація використовується в екологічних дослідженнях, як метод виявлення антропогенного навантаження на біоценоз. У якості біоіндикаторів вибирають найбільш чуттєві до досліджуваних факторів біологічні системи або організми. Зміни в поводженні тест-об'єкта оцінюють у порівнянні з контрольними ситуаціями, прийнятими за еталон. Живі індикатори не повинні бути занадто чуттєвими і занадто стійкими до забруднення.

Отже, біоіндикатори - це група особин одного виду або угруповання, наявність, кількість або інтенсивність розвитку яких у тому чи іншому середовищі є показником певних природних процесів або умов зовнішнього середовища[8, с 67].

Біологічну індикацію широко використовують сьогодні для оцінки забруднення навколишнього середовища. У зв'язку з потребою проведення глобального моніторингу, використання індикаційних можливостей біологічних об'єктів набуває все більшого значення. Рослини-індикатори використовуються як для виявлення окремих забруднювачів, так і для спостереження за загальним станом повітря.

1.2. Фітоіндикація навколишнього середовища

Природне середовище під впливом діяльності людини зазнає великих змін. Рослини, чутливо реагують на стан природного середовища, і є важливим елементом біологічного моніторингу. Тому дослідники розглядають рослини як надійні індикатори забруднення атмосфери. Негативно впливають на рослини викиди оксиду сірки, частинки важких металів, сполуки фтору, фотохімічне забруднення, вуглеводні, окис вуглецю, що міститься у вихлопних газах автомобілів. Рослини рано старіють, рідшає і спотворюється їх крона, передчасно жовтіє і опадає листя і хвоя . На думку Артамонова В.І. індикатором забруднення атмосфери може бути сосна звичайна. У нормальних умовах хвоя сосни опадає через 3-4 роки, а поблизу від джерел забруднення атмосфери - значно раніше. Особливо чутливо реагує сосна на забруднення сірчистим газом. Під впливом токсиканта хвоя сосни в зонах сильного забруднення набуває темно - червоне забарвлення, потім відмирає і опадає, проіснувавши всього рік[7, с 49].

Чутливість сосни звичайної до тривалого забруднення повітря (по Артамонову В.І.).

SO2	HF	NH3	HCl, Cl2	NO2
+++	++	++	+++	++

Позначення: + + - чутлива, + + + - дуже чутлива.

Вплив оксидів азоту і сірки викликає у сосни звичайної опадання хвої, яка зберігається лише на пагонах останнього року (Ількун Г.М., 1971).

Під впливом токсиканта у сосни відбуваються наступні зміни: зменшення тривалості життя хвої, відмирання пагонів, поява некрозів (омертвіння тканин) зрідження крони, зменшення ширини річних кілець.

Зупинимося на цих ознаках.

Хвоєпад (листопад) у сосни відбувається восени. Зелені хвоїнки розташовуються на торішніх пагонах, а жовті на старіших, яким вже більше трьох років. Також у сосни відбувається зрідження крони, з'являється багато сухих гілок, покритих рідкісною короткою хвоєю. Сірчистий газ поглинається рослиною через продихи, розчиняється в рідкій фазі клітин (цитоплазмі) і викликає отруєння живих тканин.

Швидкість надходження фітотоксикантів сильно залежить від вологості повітря і насиченості листя водою. Зволожені хвоїнки поглинають сірчистий газ в кілька разів більше, ніж сухі. Рослина інтенсивно накопичує в тканинах сірку. Молоді хвоїнки ( молоді дерева ) активніше поглинають сірчистий газ, ніж старі. Тому вік соснової хвої вказує на ступінь забруднення. При концентрації сірчистого газу 1:1000000 хвоя сосни опадає. Фотосинтез повністю припиняється. Поява некрозів (омертвіння тканин) частіше проявляється на хвої сосни під впливом забруднюючих речовин. Розрізняють такі види некрозів: крайової некроз (по краях хвоїнки); серединний некроз; точковий - відмирання тканин листка у вигляді плям, розсипаних по всій поверхні хвоїнки (Додаток А).

Існує зручний спосіб визначення віку хвої за допомогою мутовок (Додаток Б).

Але чому для оцінки якості середовища доводиться використовувати живі об'єкти? На думку Ван Штраалена є три випадки, коли біоіндикація незамінна.

1. Фактор не може бути виміряний.

2. Фактор важко виміряти.

3. Фактор легко виміряти , але важко інтерпретувати.

З точки зору охорони природи, важливіше отримати відповідь на питання, до яких наслідків призведе та чи інша концентрація забруднювача в середовищі. Це завдання і вирішує біоіндикація, дозволяючи оцінити біологічні наслідки антропогенної зміни середовища.

Актуальність біоіндикації обумовлена ​​також швидкістю, простотою і дешевизною визначення якості середовища[12, с87].

Типи біоіндикаторів :

1. Чутливий. Швидко реагує на значні відхилення показників від норми.

2. Акумулятивний. Накопичує вплив фактора без зовнішніх виявів порушень.

Біоіндикатори описують за допомогою двох характеристик: специфічність і чутливість.

При низькій специфічності біоіндикатор реагує на різні чинники, при високій - тільки на один.

При низькій чутливості біоіндикатор відповідає тільки на сильні відхилення фактора від норми, при високій - на незначні.

Кожна людина повинна знати навколишній рослинний світ, вміти користуватися методом фітоіндикації. Індикатором забруднення атмосфери може бути використана сосна звичайна.