XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ФЛУКТУИРУЮЩАЯ АСИММЕТРИЯ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ КАК КРИТЕРИЙ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (на примере п.Савино)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Одинцов Е.А. 1

---

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Савинская средняя школа

Громова Т.Б. 1

---

1МБОУ Савинская средняя школа

Работа в формате PDF

249.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

В настоящее время антропогенное влияние на окружающую природу растет, увеличиваясь с каждым годом. Одним из методов определения антропогенного воздействия на природу является биоиндикация. Это очень эффективный метод мониторинга окружающей среды. Основывается он на изучении воздействий различных экологических факторов на биологические характеристики объектов природы.

В основу методики, используемой при выполнении данной учебно – исследовательской работы, положена теория «стабильности развития» («морфологического гомеостаза»), разработанная российскими учеными А.В. Яблоковым, В.М. Захаровым. Эти ученые доказали, что стрессирующие воздействия различного типа вызывают в живых организмах изменения стабильности развития, которые могут быть оценены по нарушению морфологических структур. Метод флуктуирующей асимметрии (ФА) Является в настоящее время перспективным подходом для изучения оценки состояния живых организмов при воздействии на них антропогенных факторов.

Показатель флуктуирующей асимметрии (ФА) представляет собой ненаправленные различия между правой и левой сторонами морфологических структур, в нормальных условиях они симметричны. Такие различия являются результатом ошибок в развитии организма в целом или отдельных его частях.

При возрастании (стресса) антропогенного воздействия показатель ФА увеличивается, что соответственно приводит и к повышению асимметрии.

У деревьев лучшим вегетативным органом является лист. При увеличении антропогенного влияния на территории в листе происходят изменения формы (асимметрия) и размеров.

Хорошими биоиндикаторами являются листья березы повислой (betula pendula Roth.). Использование показателей ФА листовой пластинки березы повислой, в настоящее время, рекомендовано в нормативных документах экологических служб.

Актуальность исследования.

Использование метода флуктуирующей асимметрии листа березы для оценки качества окружающей среды охраняемой территории (заказника).

Цель работы:

Провести анализ экологического состояния территории п. Савино методом оценки показателей флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой.

Задачи:

Провести маршрутные исследования и определить показатели ФА листьев березы 2 участков на территории п. Савино.

Дать оценку экологическому состоянию окружающей среды, выявить основной вид антропогенного влияния на данных территориях.

Гипотеза:

Одним из основных источников антропогенного влияния на окружающую среду в п. Савино является транспорт.

Объект исследований: листья березы повислой.

Предмет исследований: показатели ФА листьев березы повислой.

Метод исследования: метод флуктуирующей асимметрии листа березы повислой для оценки качества окружающей среды (по В.М. Захарову и Крысанову Е.Ю., 1996).

2. Основная часть.

2.1. Объект исследования.

Объектом исследования была листовая пластинка березы повислой (betula pendula Roth.) (рис.1).

Домен – Эукариоты

Царство – Растения

Подцарство – Зеленые растения

Надотдел – Высшие растения

Отдел – Цветковые

Класс – Двудольные

Порядок – Букоцветные

Семейство - Березовые

Рис.1. Береза повислая (betula pendula Roth.)

Районы исследования.

Савинский район и п. Савино находится на юге Ивановской области, которая расположена на Восточно-Европейской равнине. Поверхность района пологоволнистая. Савинский район лежит в умеренно-континентальном. Большое влияние на формирование климата оказывают воздушные массы с северной Атлантики. Территория района расположена в зоне смешанных лесов. Экологическое состояние относительно благоприятное.

2.3. Сбор материалов и методика исследования.

Сбор материалов проводился на территории п. Савино с 04 по 12 августа 2021 г.

Материал для исследования был собран на 2 площадках (Рис. 2):

Рис.2. Площадки сбора материалов на территории п. Савино

Площадка №1 (около дороги п.Савино – п.Лежнево)

Площадка №2 (около дома по адресу ул. Октябрьская д. 2)

Сбор материалов проводился по методике В.М. Захарова (см. Приложение 1).

С каждой из 2 площадок было собрано по 100 листьев (10 деревьев с каждого по 10 листьев). Сбор проводился с площадок, находящихся на разных уровнях антропогенного воздействия. Листья собирались с берез, находящихся примерно в одинаковой экологической обстановке (опушка лесного массива). Сбор листьев происходил только с укороченных побегов и по возможности со всех сторон света. Листья с одной исследуемой площадки складывались в полиэтиленовый пакет с этикеткой, на которой указано место сбора, дата и автор сбора.

Для обработки собранного материала потребовались следующие инструменты:

- линейка с ценой деления 1 мм;

- циркуль;

- транспортир с ценой деления 1 градус;

- калькулятор.

У каждого листа измерялось пять признаков с левой и правой сторон (рис.3)

Рис.3 Схема признаков для измерения

С каждого листа снимались 5 измерений:

1 - ширина (измеряется по середине листовой пластинки);

2 - длина второй жилки второго порядка

3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;

4 - расстояние между внешними концами этих же жилок;

5 – угол между главной и второй жилкой второго порядка.

В общей сложности было произведено более 2 000 расчетов. Расчеты по первым четырем признакам производились циркулем и линейкой, по пятому – транспортиром. Результаты измерений были занесены в таблицу (Табл.1).

Табл.1

Вспомогательная таблица для расчета стабильности признаков листа

С начала для каждого листа вычисляется асимметрия отдельно по формуле: Х= Х_л - Х_п / Х_л + Х_п и заносится в табл. 2

Табл.2

Вспомогательная таблица для расчета флуктуирующей асимметрии (ФА)

На последнем этапе находим среднеарифметическую асимметрию для площадки в целом.

Для оценки качества среды использовали пятибалльную шкалу степени нарушения стабильности развития березы повислой, разработанную В.М. Захаровым (табл. 3).

Табл.3

Балльная шкала оценки качества среды по величине флуктуирующей асимметрии листа Betula pendula (по В.М. Захарову и Крысанову Е.Ю., 1996)

2.4. Результаты измерений.

Измерения проводились на 2 площадках в п. Савино. Была сформирована база данных, состоящая из 2000 измерений. Математическая статистическая) обработка проводилась в программе Microsoft Excel. Мною были рассчитаны следующие показатели, изучаемых признаков:

- среднее значение по каждому признаку (Табл. 4);

- среднеквадратическое отклонение (Табл. 4);

- коэффициент вариации (Табл. 5).

Табл.4

Показатели среднего значения и среднеквадратического отклонения, изучаемых признаков.

Табл.5

Показатели коэффициента вариации, изучаемых признаков.

Использование данных вычислений позволили сделать вывод о возможности применения методики флуктуирующей ассиметрии листьев березы повислой. По методике Кокорина и Татаринцева 2010 года если вариабельность морфологического признака древесной породы более 25%, то она определяет непригодность в качестве биоиндикационного вида и снижает его практическую значимость.

Изучение коэффициентов вариации листовой пластинки березы повислой. на изучаемой территории, показало, что все признаки характеризуются низкими (до 10%) и в основном средними (11-25%) значениями коэффициента вариации, что свидетельствует о низком уровне их изменчивости.

Из этого можно сделать вывод, что применение методики флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой в моем случае оправдано.

Величина флуктуирующей асимметрии (ФА) оценивается с помощью интегрального показателя – величины среднего относительного различия на признак. Используя данные промеров листовых пластинок из контрольных площадок (Приложение 2), вычислили среднее значение ФА для каждой площадки ( Табл.6).

Табл.6

Оценка качества среды территории Савинского района.

Выборка, расположенная вдали от дороги (площадка №2) характеризуются небольшим показателем ФА, что позволяет сделать вывод о незначительном отклонении от нормы условий окружающей среды. На площадке №1 (Табл.6) отклонения уже критическое. Растения в таких условиях находятся в сильно угнетенном состоянии. Поэтому у них проявляются сильные отклонения от билатеральной симметрии. Полученные данные позволяют подтвердить гипотезу, что одним из основных источников антропогенного влияния на окружающую среду в районе п.Савино является транспорт.

Заключение

Выполнив работу, я пришел к следующим выводам:

В результате работы были проведены маршрутные исследования на 2 площадках в п. Савино, отобраны образцы листьев березы повислой, определены показатели флуктуирующей асимметрии. Которые показали, что экологическое состояние окружающей среды в п. Савино относительно благоприятное. Вдали от дороги наблюдается незначительное отклонение от нормы состояния окружающей среды, а вдоль дороги критическое состояние.

Площадка, где качество среды критическое, лежит вблизи от крупной дороги, по которой активно двигается автотранспорт, а на площадке, которая удалена от дороги состояние окружающей среды условно нормальное. Это подтверждает мою гипотезу, что одним из основных источников антропогенного влияния на окружающею среду в п. Савино является транспорт

На основании полученных данных я разработал практические рекомендации:

Регулярно (один раз в два года) проводить оценку чистоты воздуха методом флуктуирующей асимметрии листа березы повислой для оценки качества окружающей среды (по В.М. Захарову и Крысанову Е.Ю., 1996).

В целях регуляции газового состава воздуха и степени его загрязнения необходимо высаживать деревья в зонах с высокой антропогенной нагрузкой (вдоль дороги). 

Использовать для этого наиболее устойчивые к воздействию пыли, дыма и газа виды древесных пород: тополь, липу, вяз, акацию белую, боярышник обыкновенный, шиповник, бересклет, барбарис обыкновенный, бузину красную.

Результаты исследований и практические рекомендации направлены в экологический отдел администрации.

Список используемой литературы

Горыщина Т.К. Экология растений/Т.К. Горыщина – М.:Мир, 2005.-295с

Дружинина Т.А. Лебедь Л.В. Исследование биоиндикационных свойств древесных пород в городской среде - М.:Наука, 2010.-42с

Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Н.Г. Кряжева, Е.К. 
Чистякова, А.Т. Чубинишвили. - М.: Центр экологической политики 
России, 2000 – 318с

Математическая обработка результатов при проведении экологических исследований, Владимир,2008

Кряжева Н.Г. Чистякова Е.К., Захаров В.М. анализ стабильности развития березы повислой в условиях химического загрязнения //Экология 1996. №6 с.441-444.

Шуберт Р. Биондикация загрязнителей наземных экосистем/ Под ред Р. Шуберта. – м.:Мир, 1998