Биоиндикация загрязненного воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной в окрестностях с. Новый Каинлык

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Школа-интернат среднего (полного) общего образования им.Героя Советского Союза Ш.Сулейманова с.Новый Каинлык» МР Краснокамский район Республики Башкортостан

Выполнила: Глимьянова Айсылу, ученица 10 класса

Научный руководитель: Гильмуллина Л.С, учитель биологии

Леса Башкортостана - это самое большое достояние природы. Велико их значение в экономике республики, но лес - это не только древесина. Лес - самый мощный продуцент кислорода. Чем больше крона деревьев, тем больше общая фотосинтезирующая поверхность, тем больше дерево выделяет кислорода и фитонцидов, тем больше поглощает промышленных и углекислого газов, задерживает пыли и нейтрализует шумы.

Башкортостан богат лесами: общая площадь лесов составляет 6,2 млн. га, но покрытую лесом площадь приходиться 5,5 млн.га.

В Башкортостане распространены сосновые, еловые, лиственничные, березовые, дубовые, липовые и др. леса. На долю сосновых лесов приходится 9,8%, светлохвойные сосновый и лиственничные леса распространены в Башкортостане значительно шире темнохвойных. Из светлохвойных лесов преобладает сосна.

Сосна обыкновенная распространена в Башкортостане значительно шире других хвойных пород. Это объясняется тем, что она малотребовательна к теплу, богатству и влажности почвы.

В последнее время весьма актуальными являются наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами. Система этих наблюдений и прогнозов составляет суть экологического мониторинга. В этих целях все чаще применяется и используется достаточно эффективный и недорогой способ мониторинга среды – биоиндикация, т.е. использование живых организмов для оценки состояния окружающей среды.

Используя метод биоиндикации, можно определить уровень загрязнения атмосферы. Хвойные растения очень чувствительны к загрязнению среды. Они особенно сильно страдают от сернистого газа. Продолжительность жизни хвои у сосны составляет 3-4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое может существенно превысить пороговые значения.

Все эти уникальные свойства сосны и метод биоиндикации меня очень заинтересовали, и я решила исследовать качество воздуха в окрестностях моего села.

Цель исследования: изучить экологическое состояние атмосферного воздуха в окрестностях села Новый Каинлык Краснокамского района, используя в качестве биоиндикатора сосну обыкновенную.

Задачи исследования:

• 
  изучить литературу по теме исследования;
  
• 
  определить состояние хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности воздуха;
  
• 
  создать программу практических мероприятий по сохранению и оздоровлению атмосферного воздуха в с.Новый Каинлык.
  

Места проведения исследования: сосновый бор «Аулия», автомобильная трасса, окрестности санатория «Хазино».

Село Новый Каинлык является излюбленным местом отдыха жителей села и туристов, рядом с селом протекают реки Танып, Белая, возвышается природный памятник - реликтовый сосновый бор «Аулия» …Кладбище святых — так называют в народе этот холм, расположенный в окрестностях деревни Новый Каинлык. Поросший соснами примерно 200 — летнего возраста, он очень приметен на фоне прилегающей равнины.

В целях сохранения свежего воздуха, важно знать его экологическое состояние. К тому же недалеко от села располагается санаторий "Хазино", хорошо известный в нашей республике и далеко за ее пределами. В санатории давно практикуется лечение атмосферным лесным воздухом, где отдыхающие принимают целебный сон, оздоровительную физкультуру. Местное население также активно пользуется дарами природы: собирают растения, грибы, ягоды в экологически чистой зоне. Все это, в целом, значительно усиливает рекреационную нагрузку на исследуемый объект. Защита, сохранение, оздоровление атмосферного воздуха села, а вместе с тем и восполнение природы, очень востребовано и актуально в наше время.

Биоиндикация как метод экологического мониторинга

Последствия загрязнения окружающей среды отражаются на внешнем виде растений. У растений под влиянием вредных веществ происходит увеличение числа устьиц, толщины кутикулы, густоты опушения, развивается хлороз и некроз листьев, раннее опадание листвы. Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения атмосферы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды. В настоящее время разработана концепция комплексного экологического мониторинга природной среды, составной частью которого является биологический мониторинг. Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды. Обнаружив по состоянию растений присутствие в воздухе специфических загрязнителей, приступают к измерению количества этих веществ различными методами, например, испытанием растений в лабораторных условиях. Весь комплекс экологических факторов (температура воздуха и почвы, влагообеспеченность, рН среды, загрязнение почв и воздуха металлами) сказывается на биосинтезе пигментов, изменяя окраску различных частей растения. Этот биоиндикатор может оказаться наиболее информативным.

Биоиндикаторы – это биологические объекты, используемые для оценки состояния среды.

Одной из задач мониторинга является строгий контроль над составом атмосферы и управление состоянием среды. Именно действие совокупности факторов за сравнительно длительный период времени можно наблюдать, если взять долгоживущие растительные объекты, позволяющие сделать вывод о целостности реакции на загрязнение и составить прогноз.

Актуальность биоиндикации обусловлена также скоростью, простотой и дешевизной определения качества среды.

Для оценки состояния атмосферного воздуха мною используется биоиндикатор сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) Общеизвестно, что она является видом, реагирующим на загрязнение среды обитания продуктами техногенеза. Этот фитоиндикатор в естественных условиях растет в наших лесах.

В практической части своей работы я исследовала комплекс признаков сосны обыкновенной на разных участках для оценки загрязненности атмосферы.

Для того чтобы исследовать признаки сосны обыкновенной, я определила участки:

Участок № 1 – я выбрала в 30 метрах от трассы. Участок № 2 - зона отдыха санатория «Хазино». Участок №3 – сосновый бор «Аулия». После определения участков работы, я определила объекты исследования, которыми являются сосны.

С ветвей 5 деревьев я отобрала ветки одинаковой длины. Собрала с них хвою и визуально проанализировала ее. Степень повреждения хвои я определила по наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов.

Оценка повреждения (желтые или черные пятна): 1 - хвоинка без пятен, 2 - есть несколько мелких пятен, 3 - много пятен, некоторые из них крупные во всю ширину хвоинки.

Оценка усыхания: 1 - нет сухих участков, 2 - кончик на 2мм усох и пожелтел, 3- усохло до 1/3 длины. Надо иметь в виду, что шишек на конце хвоинки всегда более светлый, поэтому его окраска не включается в оценку.

Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают автомобили. У сосен на участке №1, растущих вблизи автодорог и нефтяного предприятии, живой, здоровой хвои совсем мало. Выхлопной газ с вредными веществами, проникая внутрь через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя повреждается и усыхает. Из собранных хвои с ветвей 5 деревьев, большинства из них с большим числом черных и желтых пятен.

На участке №2, обнаружила хвоинки сосны обыкновенной с небольшими повреждениями - мелкими пятнышками и усохшими на кончике участками.

На участке №3 хвоинки, собранные с ветвей 5 деревьев сосны обыкновенной, в большинстве не повреждены, они ярко сизо-зеленые, чистые, пятен мало, нет у них усохших участков.

Определение продолжительности жизни хвои.

Продолжительность жизни хвои зависит от уровня загрязненности воздуха. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны. Длинные узкие хвоинки сосны располагаются на ветвях парами. После отмирания они также остаются соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная пестрота: часть хвои зеленая, а часть – желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить, что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые – на более старых побегах, которым уже три года. «В средней полосе страны хвоинки сосны живут обычно не более двух-трех лет. На Крайнем Севере и в других районах с суровым климатом «век» хвоинок гораздо дольше».

Продолжительность жизни хвои устанавливают путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам. Количество учетных деревьев – 20 на каждом участке.

Результаты определений оформила в виде таблицы.

Рассчитала индекс продолжительности жизни хвои сосны (Q) по формуле:

3В1 + 2В2 +В3

Q= ––––––––––––– ,

В1+ В2 +В3

где В1, В2, В3 – количество деревьев с продолжительностью жизни хвои соответственно 1, 2, 3 года.

Таблица 2

Состояние хвои	Участок №1		Участок №2		Участок №3
	Кол-водеревьев	% от общего числа деревьев	Кол-во деревьев	% от общего числа деревьев	Кол-во деревьев	% от общего числа деревьев
Обследовано деревьев, в том числе:	20	100	20	100	20	100
с возрастом хвои 4 – 5 лет и более	-	0	-	0	-	0
с возрастом хвои 3 – 4 года	4	20	7	35	9	45
с возрастом хвои 2 – 3 года	9	45	8	40	11	55
хвоя только текущего года	7	35	5	25	-	0
Индекс продолжительности жизни хвои сосны (Q)	1,85		2,1		2,45

Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной и состояния кроны

Для определения состояния генеративных органов сосны и сосотояния кроны, я подсчитала число сформировавшихся почек на 3 ветвях каждого из 20 деревьев на каждом участке. Измерила длину и толщину почек.

Средние значения подсчетов и измерений занесла в таблицу.

Проанализировала состояние кроны и вычислила показатель её обесхвоенности.

Расчет производила по формуле:

В2 +2В3 + 3В4 +4В5+ 5В6

F = –––––––––––––––––––––––– 100%,

5 х (В1 +В2 + В3 +В4+ В5+ В6)

где В1 ,В2 ,В3 ,В4, В5, В6 – количество деревьев с соответствующим состоянием кроны.

Результаты оформила в виде таблицы 4.

На участке №1 вблизи автотрассы у деревьев много сухих отмерших веточек, а те, что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоей. На участке №2, большинство деревьев со слабоажурной или ажурной кроной.На участке №3 сосны с густой зеленой кроной.

Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:

1) Состояние атмосферного воздуха в сосновом боре «Аулия» можно оценить как чистое.

2) Выше степень загрязнения воздуха в лесном участке санатория «Хазино», так как он находится близко к трассе.

3) Более высокую степень загрязненности воздуха в лесном участке вблизи автодороги и от нефтеперерабатывающего предприятия, вероятно, можно объяснить влиянием автотранспорта и нефтеперерабатывающего предприятия - там его состояние можно оценить как близкое к загрязнённому.

Исходя из полученных данных, я создала программу практических мероприятий по сохранению и оздоровлению воздуха:

1.Систематически проводить мониторинг сосновой посадки для определения экологического состояния атмосферного воздуха.

2.Активно агитировать среди населения бережное отношение к природе.

3.Регулярно проводить экологические субботники с привлечением учащихся школы, жителей села.

4.Обсудить экологический проект на школьном заседании экологического сектора и вынести решение для практических действий в целях оздоровления окружающей среды нашего села.

5. Регулярно проводить мониторинг состояния леса.

6. Посетителям соснового бора и отдыхающим соблюдать «Правила пользования лесными богатствами».

7. Проводить экологическое просвещение населения: каждый водитель должен знать, что причина дымления автомобиля - неисправность двигателя, не отлаженность системы питания или зажигания. Только за счет правильной регулировки автодвигателей выброс вредных веществ в атмосферу можно уменьшить до 5 раз.
Заключение

Большое природное богатство Башкирии - ее леса, занимающее огромную территорию.

В данной работе я изучила метод биоиндикации и исследовала состояние хвои сосны обыкновенной для оценки атмосферного воздуха в окрестностях моего села.

Вывод: Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также нарушения экологического равновесия в биосфере, - множество. Однако самыми значительными из них являются два: транспорт и промышленность. Источниками загрязнения нашего леса являются дым отопительных печей, выхлопные газы автомобилей и тракторов. Сосновые леса наиболее чувствительны к загрязнению воздуха. Поэтому в перспективе мною будет продолжен мониторинг леса не только по состоянию хвои, но и по шишкам сосны. Сосна считается важнейшим индикатором антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики».

По окончании исследования я увидела, что добилась своей цели, выполнила все поставленные перед собой задачи и открыла для себя много нового и интересного.

Земля у нас одна. Мы должны заботиться о хорошем будущем, о прекрасной Земле, о дружбе человека и природы. Ни лес, ни озеро, ни горы, ни животный и растительный мир не могут сами позаботиться о себе. Вот это желание светлого, доброго, прекрасного будущего должно объединять каждого из нас.

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие под ред. С.В. Алексеева. – М.: АО МДС,1996, 192с.

2. Ломаева, С. Н. Биоиндикация загрязнений окружающей среды . – Тюмень, 1998.

3. Петров В.В. Растительный мир нашей Родины, 2-е изд., Москва «Просвещение», 1991, 32с.

4. Тимофеев А.Н. Биоэкологические исследования школьников (Биология в школе, 2007, №2, с.63-66)

5. Виноградов Б.В. растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. – М: Высшая школа, 1964

6. «Экология России» (учебник), Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова Москва, 1995

7. https://promeco.h1.ru/lek/monitoring.shtml

8. https://bioind.narod.ru

9. https://www.ievbras.ru