Научно-исследовательская работа Работа Дусеева Ильнара Ильшатовича, ученика 8 класса филиала СОШ 5 рп.Чишмы- ООШ с.Сайраново муниципального района Чишминский район Республики Башкортостан Руководитель- Дусеева Альмира Мукатдасовна, учитель биологии 2015 год " Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны"

Цель исследования Оценить загрязнение атмосферного воздуха в разных зонах села Сайраново по состоянию сосны обыкновенной 1. Изучить литературу по теме исследования. 2. Определить участки проведения работ в зонах контрастных по уровню атмосферного загрязнения: вблизи дорог, в зеленой зоне итд 3. Провести исследование и выявить состояние окружающей среды с помощью биоиндикатора- сосны обыкновенной

Объект исследования Сосна светолюбивое холодостойкое дерево высотой до 40 метров. Сосна растёт в сухих местах. Может расти даже на песках. Сосновые леса всегда сухие. Поэтому в сосновых лесах нужно особенно осторожно обращаться с огнём. Хвоинки сосны длинные, расположены на стебле пучками, по две хвоинки в каждом пучке. Стебель сосны покрыт оранжево-бурой корой. Семена созревают в шишках и лежат на их чешуйках открыто, голо. Шишки короткие, каплевидные – напоминают по форме очень крупные капли воды. На открытых, хорошо освещенных местах у сосны крона пышная, раскидистая, в лесу крона на вершине дерева. Сосна – ценное дерево. Её древесину ценят в строительстве больше, чем древесину ели. Древесину сосны используют в кораблестроении, вагоностроении, в авиационной промышленности. Из смолы сосны получают скипидар, канифоль. Сосна выделяет вещества, которые делают воздух целебным. Не случайно большинство санаториев и домов отдыха построено именно в сосновых лесах. Хвоя сосны содержит много витамина С.

Актуальность Известно, что сосновые леса очень чувствительны к загрязнению воздуха (Ашихмина, 2005). При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на % в сравнении с контрольными участками. Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон био диагностики»

Методика исследования 1. Определение участков проведения работы. 2. Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы 3. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек сосны) 4. Определение загрязненности атмосферы по продолжительности жизни хвои 5. Методом сравнительного анализа сделать заключение

1 этап Определение участков проведения работы. Было выбрано два участка, которые находились в зонах, контрастных по уровню атмосферного загрязнения: 1 участок - в зоне, подверженной техногенному загрязнению (в 20 метрах с шоссейной автодорогой) 2 участок -в относительно чистой зоне (окраина села, вдали от шоссейных автодорог ).

2 этап Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы С нескольких боковых побегов в средней части кроны 3 деревьев сосны отобрал по 100 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Далее провел анализ хвои. Всю хвою поделил на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания)(рис 1) и подсчитал количество хвоинок в каждой группе. Данные занес в рабочую таблицу 1 с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке.

Рис.1 Повреждение и усыхание хвои сосны 1- хвоинка без пятен; 2, 3- с черными и желтыми пятнами; 4-6 –хвоинки с усыханием

Результаты исследования Таблица 1 Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы (измеряемые показатели – количество хвоинок) Участок 1 Участок 2 Номера деревьев Номера деревьев Повреждение и усыхание хвоинок 123Среднее значение 123 Общее число обследованных хвоинок 100 Количество здоровых хвоинок (без пятен) , Процент здоровых хвоинок (без пятен) , Количество хвоинок с пятнами 3533,72121,7 Процент хвоинок с пятнами 3533,72121,7 Количество хвоинок с усыханием ,3 Процент хвоинок с усыханием ,3 Дата отбора проб

Участок 1 94,3% 3,7%2%

Участок 2 97% 1,7% 1,3%

Выводы На участке 1, обнаружили хвоинки сосны обыкновенной с небольшими повреждениями - мелкими пятнышками и усохшими на кончике участками. На участке 2 хвоинки сосны обыкновенной, в большинстве не повреждены, они ярко сизо-зеленые, чистые, пятен мало, усохших участков тоже наблюдается мало

Выводы по 2 этапу работы: Исходя из полученных данных можно сделать вывод о том, что степень повреждения и усыхания хвои сосны обыкновенной на участке 2 (окраина села)меньше, чем на участке 1 ( в 20 метрах с шоссейной дорогой), а значит и степень загрязнения атмосферного воздуха в данной зоне ниже. Это связано с тем, что наше село находится вдали от крупных автодорог, промышленных предприятий т.е от источников атмосферного загрязнения.

3 этап Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек сосны) Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно изменяются размеры женских шишек (до 15-20%). Для проведения исследования 14 октября 2015 года на ключевых участках отобрал по 10 шишек с 3 деревьев и определил линейкой их линейные размеры Полученные данные внес в табл. 2 и подсчитал средние для ключевого участка длину и диаметр шишек

Результаты исследования Таблица 2. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (измеряемые показатели – размеры шишек сосны) Участок 1 Участок 2 Номера деревьев Номера деревьев Показате ли 123Среднее значение 123 Средняя длина шишки, мм 58,558,8 58,76059,459,259,5 Средний диаметр шишки, мм 1,61,7 21,91,71,9

Состояние генеративных органов сосны обыкновенной (измеряемые показатели – размеры шишек сосны)

Выводы по 3 этапу работы: Размер шишек сосны тесно связан с районом произрастания, типом леса, возрастом древостоя, полнотой его, состоянием погоды и другими факторами внешней среды. Так как оба наших участка находятся в одинаковых условиях, то показатели по данным нашего исследования оказались примерно одинаковыми. Выяснилось, что на участке 1 средняя длина и диаметр шишек немного меньше, чем на участке 2.

4 этап Определение загрязненности атмосферы по продолжительности жизни хвои Информативным по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4-5 и более лет). С целью определения продолжительности жизни хвои на каждом участке осмотрел по 5 деревьев (рис.2). Результаты осмотра занес в таблицу 3. Рис.2. ШКАЛА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ СОСНОВОЙ ХВОИ (в годах )

Результаты исследования Таблица 3. Определение по продолжительности жизни хвои как оценка загрязненности атмосферы Количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои Участок 1Участок 2 Возраст хвои 4 года и болееВ1В1 23 Возраст хвои 3 годаВ2В2 21 Возраст хвои 2 годаВ3В3 11 Хвоя только текущего годаВ4В4 -- Индекс продолжительности жизни хвои Q 2,22,4

Расчеты По данным таблицы рассчитал индекс продолжительности жизни хвои Q сосны по формуле: 3В 1 +2В 2 +1В 3 Q = ––––––––––––––– B 1 +B 2 +B 3 где B 1, В 2, В 3 - количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои. Участок 1 Q = 3*2+2*2+1*1 =2,2 5 Участок 2 Q = 3*3+2*1+1*1 =2,4 5

Определение по продолжительности жизни хвои как оценка загрязненности атмосферы

Выводы по 4 этапу работы: Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит - и чище воздух. В данном случае индекс Q немного выше на участке 2, значит на этом участке продолжительность жизни хвои сосны больше, а значит - и воздух чище

Общие выводы по проделанной работе В ходе выполнения данной работы я пришел к следующим выводам: 1. Проанализировав научные данные о сосне обыкновенной, я изучил их индикационные способности. 2. По итогам моей работы можно сказать, что, несмотря на усиливающуюся антропогенную нагрузку, сохраняется устойчивость данной экосистемы. 3. По изучению сосны обыкновенной как биоиндикатора в нашей местности можно сделать вывод, что в разных частях нашего села – разное загрязнение 4. Загрязненность воздуха в нашем селе низкая. 5. Вдоль дороги загрязненность воздуха выше, чем на окраине села. 6. Наше село хорошее место для жизни, отдыха и восстановления сил.

Заключение Давайте, друзья, в любую погоду Будем беречь родную природу! И от любви заботливой нашей Станет земля и богаче, и краше! Каждый год весной учащиеся 5-8 классов нашей школы помогают Новотроицкому лесничеству Чишминского района в посадке хвойных деревьев

Список использованной литературы 1. Биология в школе. Научно- методический журнал 1-2, Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. М.: Издательство Мир, Экологический мониторинг. Учебное пособие под редакцией Т.Я.Ашихминой. М.: Академический Проспект, Энциклопедия для детей т 17 Био, М.: Аванта+,2000