X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экология парков города Сургута

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рысьев А.С. 1

---

1Частное общеобразовательное учреждение гимназия во имя Святителя Николая Чудотворца

Стерхов А.А. 1

---

1Частное общеобразовательное учреждение гимназия во имя Святителя Николая Чудотворца

Работа в формате PDF

105.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире огромная роль отводится такому направлению как экология. Самая главная проблема на сегодняшний день – это нарушение экологического равновесия в биологических системах, загрязнение атмосферного воздуха и окружающей среды. Учеными и медиками доказано, при увеличении концентрации в воздухе вредных веществ растет процент людей страдающих заболеваниями дыхательных путей, аллергодерматозами, эпилепсией. Для определения степени загрязнения окружающей среды часто используются биологические объекты – биоиндикаторы [2].

Цель работы: оценить степень загрязненности атмосферного воздуха в различных районах города Сургута с помощью биоиндикаторов.

Задачи:

определить виды лишайников на исследуемой территории;

измерить площади проективных покрытий лишайников.

Объект исследования: парковые зоны на территории г. Сургута.

Предмет исследования: оценка влияния загазованности воздуха на проективное покрытие лишайников.

Гипотеза: Станет ли Сургут экологической пустыней?

Методы исследования:

- изучение литературы по данному вопросу;

- наблюдение;

- работа с определителями;

- анализ полученных данных.

Научная новизна работы: проведение систематического мониторинга качества воздуха в парковых зонах города Сургута.

Практическая значимость исследования заключается в возможном использовании метода лихеноиндикации для выбора мест семейного отдыха в г. Сургуте.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ПАРКОВ Г. СУРГУТА

Экология г. Сургута

Сургут – это крупнейший город Ханты-Мансийского автономного округа – Югры, город нефтяников, газовиков и энергетиков. 80% населения города работает на градообразующих предприятиях «Газпром трансгаз Сургут», «Сургутнефтегаз», «ГРЭС - I», «ГРЭС - II» «РЖД», «Городские тепловые сети». В 2019 году Сургут занял вторую строчку рейтинга самых комфортных и доступных для жизни городов России.

С развитием нефтяной и газовой промышленности городская зона достаточно быстро расширяется, при этом происходит вырубка лесов, осушение болот, меняется экосистема, уменьшается видовое разнообразие, растет загрязнение окружающей среды. Одной из основных проблем является загрязненность территории, поймы реки Обь и ее притоков отходами производства и бытовым мусором, что сделало их практически непригодными для жизни и отдыха [11].

Нефть и нефтепродукты при добыче могут попадать в окружающую среду, где оказывают негативное влияние на природные компоненты экосистемы. Они являются постоянным источником канцерогенного и мутагенного загрязнения.

В атмосферу ежегодно поступают тонны загрязняющих веществ, причем на долю автотранспорта их уже приходится более 60%.

Значительное влияние на качество атмосферного воздуха оказывают аварийные и залповые выбросы добываемого углеводородного сырья (преимущественно метана) или продуктов их сгорания в результате порывов трубопроводов и сжигания попутного газа в так называемых «факелах».

Однако атмосферное загрязнение незначительно на территориях, не затронутых промышленным освоением. Наоборот, в районах интенсивной нефтегазодобычи показатели загрязнения давно превышают предельно допустимые нагрузки. Наиболее напряженная обстановка наблюдается вокруг компрессорных станций на магистральных газопроводах [12].

Чаще всего первые признаки загрязнения атмосферы отражаются в виде повреждения растений, но накопленные загрязнения сказываются отрицательно и на состоянии здоровья людей. Отсюда напрашивается неутешительный вывод: если не принимать соответствующих мер, то суровый климат, плюс загрязнение воды и воздуха, могут сделать исследуемую местность опасной для проживания людей.

Для того чтобы оценить степень воздействия человека на атмосферу, воду, почву, в большинстве случаев требуются сложные исследования. Возникает закономерный вопрос: каким образом простым горожанам выбирать благоприятные места для отдыха? Где найти идеальное место для отдыха семьи? Ответ подскажет сама природа, нужно только внимательно присмотреться. Увидели лишайники, значит, это наиболее подходящее место для семейного отдыха.

Общая характеристика лишайников

Лишайники – это особая группа живых организмов, образовавшиеся как симбиоз гриба и водоросли. Встречаются они во всех природных зонах. «Манна небесная» также является одной из разновидностей съедобного лишайника, растущего в пустыне. Лишайники могут расти на камнях – эпилитные, на коре стволов и ветвей деревьев – эпифитные, на почве – эпигейные, на деревянных заборах – эпиксильные [7].

Основное разнообразие лишайников встречается в тундре, например, виды родов: Кладония (в том числе и олений мох), Цетрария и др. В лесах можно встретить виды родов Уснея, Пармелия и др. Тела лишайников необходимые вещества получают из воздуха. По строению тела – слоевища делятся на накипные, листоватые и кустистые.

Лишайники настолько чувствительны к составу атмосферы, что по соотношению произрастающих видов можно довольно точно определять характер загрязнения воздуха, причем иногда сделать это бывает гораздо легче и надежнее, нежели с помощью химических анализов. Таким образом, лишайники являются индикаторами атмосферного загрязнения; их устойчивость к загрязнениям падает в ряду: накипные – листоватые – кустистые, внутри которых также можно установить ряды устойчивости. Эта особенность лишайников используется для картирования территорий по уровню атмосферного загрязнения. Зону полного отсутствия лишайников называют «лишайниковыми пустынями», например, лесопокрытые площади, прилегающие к инфраструктуре нефтедобывающих комплексов и нефтеперерабатывающих заводов [2].

В условиях, когда промышленная деятельность, такая, как нефте- и газодобыча, будет расширяться в отдалённых таёжных и арктических районах, лишайники могут оказаться удобным инструментом для наблюдения за возможным увеличением кислотного поступления. Особенно губительны для лишайников двуокись серы, окислы азота, углерода, соединения фтора, тяжелые металлы [1].

ГЛАВА 2. ОПЫТНО-ПОИСКОВАЯ РАБОТА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЭКОЛОГИИ ПАРКОВ

2.1. Лихеноиндикация и методика определения проективного

покрытия лишайников

Лихеноиндикация – это метод изучения загрязнения воздуха при помощи лишайников, который позволяет выделить территории, подверженные воздействию загрязненного воздуха. Для выделения таких неблагополучных территорий иногда бывает достаточно даже неполного, без видовой идентификации, описания лишайников по их разнообразию и обилию на единице площади в данном массиве. Главное требование при этом – тщательное соблюдение единых правил описания лишайников для всех сравниваемых территорий.

На участке леса или посадок, намеченном к описанию, выбираются случайным образом 10 деревьев, на стволах которых описываются все лишайники по признакам, сведенным в таблицу. Если изучаемая территория большая, то выбирается несколько участков – один на опушке, остальные в глубине леса или парка.

Для каждого описания составляется таблица, в которую заносятся данные об исследуемом массиве, глазомерные характеристики обилия лишайников на стволе дерева, начиная от поверхности почвы до высоты 2 метра. Обилие выражается в процентах поверхности ствола, покрытой лишайниками, от общей поверхности ствола [10].

Диаметр ствола определяется на высоте груди среднего человека. После внимательного осмотра всех лишайников на всех намеченных деревьях, нужно определить количество видов лишайников, достаточно ясно отличающихся друг от друга.

Все измерения численности лишайников производились на постоянных высотах – 100 или 150 см от корня дерева (везде одинаково), либо на четырех высотах: 60, 90, 120, 150 см.

Проведя такую работу в различных парках города, можно заметить, как, точно отражает разнообразие и обилие эпифитных лишайников состояние воздушного бассейна в разных частях города [3]. Если нанести полученные данные на карту города, можно получить карту степени загрязненности городского воздуха под влиянием выбросов промышленных предприятий и автотранспорта. Такая карта может служить ориентиром для планирования мер защиты воздушного бассейна от загрязнения или найти наиболее подходящее место для семейного отдыха.

2.2. Определение проективного покрытия лишайников на стволах сосен.

Для определения проективного покрытия лишайников используется множество методик. В данном исследовании применялась методика определения проективного покрытия лишайников на стволах сосен. Предлагаемый тест требует несколько большего внимания и некоторых приспособлений для измерения. На пробных площадках 100 х 100 м в парковых зонах различных районов города выбиралось по 10 деревьев в возрасте примерно 50 лет. На каждом дереве было зарегистрировано наличие лишайников.

Для определения проективного покрытия была подготовлена специальная рамка с вставкой из плотного полиэтилена с внутренним диаметром 10 х 20 см, разделенная нами на 50 квадратов со сторонами 2 х 2 см, с расчетом, чтобы таким образом один квадрат составил 2% площади рамки. При измерении на стволе рамку располагали длинной стороной вертикально. Описания проводили на двух уровнях: приземном (нижняя сторона рамки стоит на земле) и на уровне груди исследователя (1,3 м от земли). Описания проводили с четырех сторон ствола и рамку ориентировали по компасу на соответствующую сторону света (С, Ю, З, В).

Далее, определили общее проективное покрытие и покрытие отдельных видов лишайников. Для первого случая рамка располагалась на расстоянии 30-40 см от глаз наблюдателя, а для второго – на расстоянии 20 см. Измерение заключалось в подсчете числа квадратиков рамки, заполненных лишайниками и определение их процента от площади рамки [4, 5].

2.3. Оценка состояния эпифитного лишайникового покрова

Оценка состояния эпифитного лишайникового покрова в данном исследовании проводилась по упрощенному варианту.

1. Зона неповрежденной лишайниковой растительности, указывающая на чистоту атмосферного воздуха. Лишайники обильны, встречаются на высоте более 1 м от поверхности земли. Регистрируется большое количество видов рода Brioria. Проективное покрытие на стволах сосен с северной стороны на высоте 1,3 м более 10%.

2. Зона частичного разрушения лишайникового покрова. Указывает на умеренную загрязненность воздуха. Лишайники на высоте 1,3 м практически отсутствуют. У основания дерева встречаемость лишайников менее 50%, средняя величина общего проективного покрытия от 3 до 10%.

3. Зона полного разрушения лишайникового покрова. «Лишайниковая пустыня» указывает на высокий уровень загрязненности воздуха. Встречаемость деревьев без лишайников у основания ствола более 70%, средняя величина общего проективного покрытия лишайников менее 0,1% [3, 8].

В Сургуте в качестве объектов исследования были выделены три парковые зон: парк «Энергетиков», парк «Сайма» и парк «Кедровый лог». Все парки – это сосновые массивы, парк «Энергетиков» располагается в центре города, парк «Сайма» – в развилке одноимённой реки, окружен многочисленными микрорайонами, парк «Кедровый лог» – территория, прилегающая к санаторию, в котором отдыхают и проходят оздоровление сотрудники градообразующего предприятия «Сургутнефтегаз», на окраине города, рядом с Югорским трактом. Данные, полученные в результате исследования, представлены в виде таблицы (таблица 1).

Таблица 1

Результаты лихеноиндикации в парковых зонах города Сургута

Анализируя полученные данные, следует отметить, что в парке «Энергетиков» количество встречаемых лишайников относится к 1 виду гипогимния вздутая, был отмечен 1 экземпляр уснеи жесткой [7, 9, 10]. Средние размеры лишайников не превышают 0,5 – 1,5 см, цвет тусклый, таллом хрупкий, чаще всего грязно-серого цвета, покрыт пылевыми частицами, встречаются крайне редко, 90% деревьев не имеют лишайников. Такое состояние близко к зоне полного разрушения лишайникового покрова или «лишайниковой пустыне». Вполне возможно, что на состоянии парка сказывается высокое антропогенное влияние, поскольку естественный почвенный покров был заменен на асфальтированные дорожки, крайне скудно представлены травянистые растения и поросль, размещается много декоративных элементов, скейт-парк. Рядом с парком проходят автомобильные дороги с высоким транспортным потоком. Процессы самовосстановления биоценоза практически не заметны. Сейчас парк «Энергетиков» уже не похож на естественный массив леса, каким он был в 60-70 годы ХХ века, а скорее напоминает зеленые насаждения в центре города.

В парках «Сайма» и «Кедровый лог» изучаемые лишайники имели средние размеры лишайников 2,5 – 4 см, таллом упругий, цвет естественный чаще всего серого, серого-зеленого и зеленого оттенков, без присутствия посторонних механических частиц. На данных территориях встречаются виды рода кладония, гипогимния, уснея [9, 10], что свидетельствует об относительной чистоте воздуха в данных лесных массивах и соответственно районах [6].

На основе проведенного исследования можно сделать вывод, что при сравнивании различных парковых зоны города Сургута, в центре города наблюдается зона практически полного разрушения лишайникового покрова, что свидетельствует о сильном загрязнении атмосферного воздуха. В крупных парках города наблюдается частичное разрушение лишайникового покрова, частота встречаемости лишайников у оснований деревьев составляет менее 50%, проективное покрытие от 4 до 10%, что свидетельствует о средней степени загрязненности воздуха. Таким образом, для жителей города Сургута рекомендуется выезжать за пределы города в лесные массивы для поддержания собственного здоровья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основу исследовательской работы легла гипотеза «Станет ли город Сургут экологической пустыней?».

В ходе исследования гипотеза подтверждается частично: если мы не защитим наш воздушный бассейн от загрязнения, то очень скоро в нашей тайге и парках не останется лишайников.

Не вызывает сомнения актуальность исследуемой проблемы, так как промышленное освоение районов Крайнего Севера приводит к загрязнению окружающей среды и уничтожению лишайникового покрова, а как следствие – и к сокращению популяции домашнего северного оленя, из-за отсутствия кормовой базы, представленной ягелем или оленьим мхом, который является кустистым лишайником – видом рода кладония.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Водоросли, грибы и лишайники лесостепной и лесной зон Сибири [Текст] / под. ред. Т.Г. Поповой. – Новосибирск.: Изд-во «Наука», Сибирское отделение, 1973. – 131 с.

Воспитание экологической культуры школьников: Пособие для учителя [Текст] / Под ред. Б.Т. Лихачева, Н. С. Дежниковой. – М.: «Тобол», 1997. – 96 с.

Гарибова, Л.В. Курс низших растений [Текст] / Л.В. Гарибова, Н.П. Горбунова и др. Под ред. М.В. Горленко. – М.: Высшая школа. 1981. – 520 с.

Зверев, Д.И. Практические занятия по экологии для учащихся 9 класса [Текст] / Д.И. Зверев. – М.: Просвещение, 1998. – 75 с.

Летняя учебная практика по низшим растениям и грибам : метод. пособие [Текст] / сост. П.Н. Макаров, Т.А. Макарова; Сургут. гос. ун-т. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2014.

Методы экологической оценки местообитаний в экологии растений, геоботанике и ландшафтной экологии: метод. пособие [Текст] / сост.: Л.Ф. Шепелева, З.А. Самойленко, А.И. Шепелев; Сургут. гос. ун-т. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2005. – 60 с.

Плешаков, А.А. От земли до неба: атлас-определитель : пособие для учащихся общеобразовательных учреждений [Текст] / А.А. Плешаков. – М.: Просвещение, 2000. – 219 с.

Солдатенкова, Ю.П. Лишайники. Малый практикум по ботанике [Текст] / Ю.П. Солдатенкова. [Текст] / М.: МГУ, 1977. – 124 с.

Определитель лишайников СССР. Вып.15 [Текст]. – Л.: Наука, 1971 – 1976.

Определитель лишайников России. Вып. 7 [Текст]. – СПб.: Наука, 1998. – 165 с.

Хван, Т.А. Основы экологии [Текст] / Т.А. Хван, П.А. Хван. – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. – 254 с.

Экология Ханты-Мансийского автономного округа [Текст] / Под. ред. В.В. Плотникова. – Тюмень: СофтДизайн, 1997. – 288 с.