II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИТОЦЕНОЗА ШКОЛЬНОГО ПАРКА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Духанова С.Л. 1

---

1

Пожидаева С.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

 СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ	Страницы
1.1. Актуальностьтемы	3
1.2. Цель и задачи исследования	3
1.3. Литературный обзор	3
1.3.1. История возникновения школьного парка	3
1.3.2. Понятие деградации лесов	3
1.3.3. Понятие экологического риска	4
1.3.4. Зачем необходимо сохранять биоразнообразие	4
1.3.5. Рекреационное устройство лесов	5
1.4. Характеристика района исследования	6
1.5. Методика исследования	6
1.5.1. Методика мониторинга зеленых насаждений	6
1.5.2. Оценка экологического состояния фитоценоза	7
1.5.3. Методика лихеноиндикации	8
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ	9
2.1. Результаты исследования	9
2.2. Природоохранная деятельность	13
3. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	14
3.1. Выводы	14
3.2. Рекомендации	14
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	15
5. ПРИЛОЖЕНИЯ	16

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними экологические проблемы актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека. Деревья в городе выполняют функцию «зеленого буфера» или «легких» в мегаполисе: насыщают атмосферу кислородом, аккумулируют часть загрязняющих веществ, выполняют рекреационную функцию. [1] Школьный парк прилегает к зданию средней школы №11, граничит с парком лицея №3. Находится внутри микрорайона Интернациональный, вдали от основных автотрасс. И является прогулочной зоной учеников школы и жителей микрорайона. Для оценки и прогноза состояния парка необходима ранняя диагностика нарушения жизнедеятельности растений, подвергнутых антропогенному воздействию. Исследования парка за последние годы не проводились. Поэтому изучение влияния антропогенного воздействия на озеленение мы считаем очень важным вопросом и решили рассмотреть его в нашей работе.

Цель: изучить экологическое состояние фитоценоза пришкольного участка средней школы №11 города Старый Оскол.

Задачи:

1. Провести инвентаризацию древесной растительности школьного парка, сравнить с данными 2008 года.

2. Диагностировать и оценить жизненное состояние древесно-кустарниковой растительности и рекреационную дигрессию травяного покрова.

3. Провести лихеноиндикацию различных участков парка.

4. Разработать методы решения по сохранению и улучшению видового разнообразия школьного парка.

Объект исследования: школьный парк.

Предмет исследования: особенности изменения состояния фитоценоза парка в условиях многолетней антропогенной нагрузки.

Гипотеза: предположим, чтоэкологическое состояние растительности парка неудовлетворительное.

Литературный обзор

На сайте школы №11 рассказывается об истории создания нашей школы. [2] «История нашей школы неразрывно связана с историей города. Старый Оскол 70-х годов - город ударных комсомольских строек, город новых микрорайонов, город мечты. Сюда приезжали молодые парни и девчата из самых разных уголков Советского Союза, надеясь, что этот мало кому известный городок станет главным в их жизни. На заводах и стройках рядом с коренными старооскольцами трудились украинцы, белорусы, казахи, татары, молдаване, узбеки - люди более двадцати национальностей. Юго-западная часть города строилась совместно русскими и болгарскими строителями. Названия обжитых и утопающих в зелени микрорайонов говорят сами за себя: Интернациональный, Весенний, Студенческий, Юность. Средняя общеобразовательная школа № 11 расположена в микрорайоне Интернациональный». В 1971 году подписан акт о создании школы. Тогда же учителя и ученики школы заложили пришкольный парк. (Приложение I) В последние годы, убирая территорию около школы, мы стали наблюдать деградацию деревьев в парке.

В настоящее время в России наблюдается деградация леса – «утрата жизнеспособности и гибель лесных насаждений под влиянием антропогенных или природных факторов». [3] Деградация проявляется в снижении жизненного состояния деревьев, гибели подроста, упрощении структуры и сокращении видового разнообразия лесных экологических систем. [3] Одним из самых губительных видов антропогенного воздействия является техногенное загрязнение окружающей среды. На начальных этапах деградации лесов уменьшается видовое разнообразие за счет выпадения наиболее чувствительных к загрязнению видов, особенно среди моховидных и лишайников. На последующих стадиях гибнут всходы и подрост многих видов деревьев. Вытаптывание и уничтожение лесной подстилки приводит к обеднению, уплотнению, нарушению структуры почв. Видовое разнообразие трав сначала увеличивается за счет сорных растений, а затем уменьшается, т.к. сорняки вытесняют лесные травы. [4]

При оценке любого природного объекта необходимо проанализировать экологический риск. В Федеральном законе РФ от 10 января 2002 года "Об охране окружающей среды" даётся определение экологического риска, которое гласит, что «экологический риск - вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды и вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и антропогенного характера». (Федеральный закон РФ от 10 января 2002 года "Об охране окружающей среды".[5] Экологический риск — это оценка на всех уровнях — от точечного до глобального — вероятности появления негативных изменений в окружающей среде, вызванных антропогенным или иным воздействием. Под экологическим риском понимают также вероятностную меру опасности причинения вреда природной среде в виде возможных потерь за определенное время. Вред природной среде при различных антропогенных и стихийных воздействиях, очевидно, неизбежен, однако он должен быть сведен до минимума и быть экономически оправданным.

В настоящее время считается, что наибольшим естественным разнообразием обладают малонарушенные природные экосистемы. Из этого следует, что угроза биоразнообразию тем сильнее, чем дальше отдаляется лесная экосистема от естественного состояния в результате интенсивной хозяйственной деятельности и использования природных ресурсов. Каждый вид, занимая свою, только ему присущую нишу, играет уникальную роль в экосистеме. Исчезновение любого вида приводит к разрыву его многочисленных связей с другими видами, вследствие чего нарушается функционирование экосистемы, повышается риск их неустойчивости и деградации. Исчезновение видов – это не только невосполнимая потеря информационных и генетических ресурсов, но духовно-эстетическая и нравственно-этическая проблема. [6] «Мы предсказываем, что в случае сохранения нынешних темпов вымирания животных и растений уже к концу нынешнего столетия на Земле перестанут существовать две трети всех известных науке видов птиц, млекопитающих, бабочек и растений», - заявил президент Международной организации ботаников Питер Рейвен на Международном конгрессе ботаников, проходившем в 2002 году в Сент-Луисе (США). Поэтому сохранение природных экосистем представляет собой главное условие жизни человечества.

Оценка состояния растительности города строится в соответствии с уровнем организации экосистем. Экосистема ориентирована на наиболее важный компонент биоценоза - древостой, а также на травянистый покров. В качестве критериев при оценке состояния растительности города приняты показатели жизненности древесных и кустарниковых растений по состоянию кроны и листьев (хвои) и категории рекреационной и техногенной дигрессии травостоя. [7] Также используются методы лихеноиндикации. Использование лихеноиндикационных методов позволяет осуществлять длительный экологический мониторинг состояния атмосферной среды урбанизированных территорий в пространстве и во времени. По видовому составу лишайников можно проводить диагностику влияния загрязнения на развитие города, что несравнимо более важно, чем непосредственная индикация загрязнения. [8]

Для сохранения видового разнообразия парка необходимо его рекреационное устройство, направленное на создание благоприятных условий для организации массового отдыха, на предотвращение возможных нарушений. Оно включает устройство дорог и тропиночной сети, установку малых архитектурных форм и других элементов лесопаркового пользования. Лесозащита от захламления базируется на экологическом воспитании населения. Однако состояние лесов показывает, что необходимы более жесткие штрафные санкции, а также лучшая организация мероприятий по сбору мусора.[9]

Характеристика района исследования

Парк школы №11 находится на территории юго-западной части города (Приложение II). Рядом расположен парк лицея №3 , жилые дома и рынок «Болгарский». С восточной стороны проходит второстепенная автотрасса – улица Димитрова.

Юго-западные микрорайоны расположены в низинной юго-западной части города на Среднерусской возвышенности на высоте 145 км над уровнем моря, в долине рек Оскол и Осколец. Мезорельеф: холмистая равнина; микрорельеф: правый берег реки Осколец, на глубине 20-25 метров залегают подземные воды. Почвы: песчаный чернозем, серые и темно-серые лесостепные на лессовидных суглинках. Гумус – 5%. Климат умеренно-континентальный. Преобладают ветра западного направления.

На расстоянии 5 км к юго-западу находятся обогатительная фабрика ОАО СГОК, цементный завод, на западе на расстоянии 3 км расположено ОАО ОЗММ, на расстоянии 5 км – ОАО СГОК, 10-12 км – ОАО ЛебГОК и завод ГБЖ. На территории микрорайонов проходят две основные автотранспортные магистрали – проспект Губкина, проспект Комсомольский.

Методика исследования

Нами была использована методика мониторинга зеленых насаждений населенного пункта.[8]

Провели инвентаризацию древесно-кустарниковой растительности (август 2015г), сравнили с инвентаризацией 2008 года.

На территории парка проводили измерения расстояний между деревьями, определяли их положение относительно друг друга, зданий, газонов, тротуаров. Деревья наносили на план-схему участка, отмечали повреждения.

Определили коэффициент рекреационной нагрузки: К_рек. = L_дор. / S_парка. Для этого подсчитали площадь изучаемого участка, длину тропинок, пересекающих участок. Если принять, что средняя ширина тропинки равна 1 метру, то суммарная площадь тропинок равна их общей длине.

Определили среднюю продолжительность жизни деревьев, исходя из диаметра ствола и спиленных ранее деревьев (у пней возраст можно определить по годичным кольцам), а также года образования школы и закладки парков, аллей.

Состояние насаждений определяли по признакам:

«хорошее» - насаждения здоровые, с хорошо развитой кроной, без существенных повреждений;

«удовлетворительное» - насаждения здоровые, но с неправильно развитой кроной, со значительными, но не угрожающими их жизни повреждениями, с дуплами;

«неудовлетворительное» - насаждения с неправильной и слабо развитой кроной, со значительными повреждениями, ранениями, зараженность болезнями или вредителями, угрожающими их жизни.

Оценили также экологическое состояние растительности с помощью таблицы 1.

Таблица 1

Оценка экологического состояния растительного сообщества

Для определения лихенологического состава парка мы работали по методикам А.С. Боголюбова, М.В. Кравченко «Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации» (сайт «Экосистема»).[11] Для измерения численности лишайников (их проективного покрытия) использовали способ «палетки». Способ палетки является методом непосредственного измерения проективного покрытия лишайников на стволах деревьев, т.е. измерения процентного отношения площади, покрытой лишайниками, к площади, свободной от лишайников. Палетку накладывали на ствол дерева, фиксировали. Исследование проводили по наличию двух видов лишайников, толерантных к загрязнению ксантории настенной и фисции сизой. На каждом дереве описывали 4 пробные площадки: у основания ствола и на высоте 1,4 – 1,6 м (с разных сторон). Отмечали, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там вид. Указывали жизнеспособность каждого образца: есть ли плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. Оценка покрытия дается по пятибалльной шкале. [8]

Таблица 2

Степень покрытия лишайниками

Кроме этого, для более точной характеристики экологического состояния школьного парка использовали данные работы исследовательских работ учеников нашей школы Акининой Алины и Емельянова Станислава по изучению морфометрических показателей рябины обыкновенной и основных характеристик флуктуирующей асимметрии листьев.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Результаты исследований

Мы провели инвентаризацию древесно-кустарниковой растительности, сравнили с данными 2008 года. (Приложение III)

Таблица 6

Инвентаризация древесно-кустарниковой растительности школьного парка

За семь лет значительно уменьшилось количество деревьев. Большая часть из них погибла и была спилена работниками ООО «Зеленстрой», липа крупноцветковая и три каштана конских росли на клумбах и были близко расположены к зданию школы, поэтому их тоже пришлось спилить, на этом месте в 2011 году были высажены розы. В 2013 году были высажены 10 кустов сирени и 6 деревьев туи. (Приложение IV)

Оценили экологическое состояние оставшихся деревьев. Из 200 деревьев 4 дерева дуба черешчатого находились в хорошем состоянии, 186 деревьев в удовлетворительном, 10 – в неудовлетворительном. Наблюдались повреждения коры антропогенного происхождения, обломанные ветви, засохшая крона. Только на двух деревьях, находящихся в неудовлетворительном состоянии, обнаружены плодовые тела трутовиков, у большинства деревьев листья повреждены грибковыми заболеваниями. Расстояние между деревьями составляло в среднем 2,5 – 3 м. Отметили, что под большинством деревьев почва утоптана. Видовой состав травяной растительности беден, листовая подстилка нарушена. Общее экологическое состояние напряженное. (Приложение V). Считаем, что данные изменения произошли из-за постоянного вытаптывания.

На одном участке ограничили площадку размером 20м_*20м. Измерили длину троп, пересекающих этот участок. Она равна – 66,5м. Подсчитали коэффициент рекреационной нагрузки. К_рек = 66,5м/400м²*100% = 16,625%

Рис. 2 Изучаемый участок

Коэффициент рекреационной нагрузки считается средним для парков. Но дальнейшее расширение и увеличение тропинок может привести к уплотнению почвы, изменению температурного, водного и воздушного режима.

Мы обратились к работе ученицы нашей школы Акининой Алины «Мониторинг экологического состояния дендрофлоры юго-западных микрорайонов города Старый Оскол на примере рябины обыкновенной». В ней изучалось изменение морфометрических показателей (длины и ширины листовой пластинки, прирост годичного побега) деревьев рябины обыкновенной, произрастающих в лесу и в школьном парке. Самый высокий прирост длины годичного побега наблюдался у растений, произрастающих в Обуховском лесу, и составил 81,8мм. Прирост длины годичного побега в школьном парке равнялся 71,2мм. Максимальная длина листовой пластинки отмечена у деревьев, произрастающих в Обуховском лесу (190,5 мм), ширина - 185 мм. В школьном парке – соответственно 183мм и 175 мм. (Приложение VI) Произошло уменьшение показателей. Таким образом, данные показывают статистически значимое влияние района исследования на морфометрические данные рябины обыкновенной. Но, если сравнить с годичным приростом, длиной и шириной листа растений, растущих в районах основной автотрассы (соответственно 52 мм, 171 мм, 158 мм), то уменьшение показателей произошла незначительно. Можно сделать вывод, что парк не испытывает сильной антропогенной нагрузки от автотранспорта.

Применяя метод «палетки», оценили степень покрытия лишайниковым талломом деревья парка. На 10 деревьев липы сердцевидной: 5 – вдоль второстепенной автотрассы (ул. Димитрова), 5 – в центре парка накладывали палетку с двух сторон на высоте 1,4 м. У основания ствола не удалось снять показания, т.к. деревья побелены. Результаты занесли в сводную таблицу:

Таблица 7

Сводная лихенологическая таблица школьного парка

Наиболее низкий балл оценки у лишайников, покрывающих деревья вдоль автотрассы, т.е. воздух в данной части парка более загрязнен выхлопами автомобилей. Сравнили с данными предыдущих исследований, проводимых учениками нашей школы Гончаровой Ольгой, Черных Анастасией, Колпаковой Ириной, Пожидаевым Петром в 1998, 2003, 2008, 2013 годах. Сделали вывод, что с каждым годом незначительно уменьшается степень лишайникового покрытия, т.е. парк не испытывает сильной нагрузки от выхлопных газов автотранспорта. (Диаграмма 1)

Рис. 3 Диаграмма 1. Общий балл загрязненности воздуха

Обратились к работе Емельянова Станислава «Оценка интегральных показателей флуктуирующей асимметрии листьев липы мелколистной в школьном парке». По результатам исследований можно отметить, что состояние качества среды в парке по данным ФА неоднородно. Центральная часть парка условно чистая, деревья парка вдоль автотрассы имеет незначительный уровень отклонения от нормы, что и подтверждается описанными выше исследованиями лихенофлоры и проводимыми ранее расчетами морфометрических показателей рябины обыкновенной. (таблица 1, рисунок 4)

Таблица 11

Оценка качества среды пробных площадок

Площадки	Значение показателя асимметричности	Балл	Качество среды
Центральная часть парка	0,029	1	Условная норма
Вдоль автотрассы	0,041	2	Незначительные отклонения от нормы

Рис.4 Диаграмма 2. Величина интегрального показателя стабильности развития липы сердцевидной на пробных площадках

Отсюда, мы можем сделать вывод о вероятности дальнейших отрицательных изменений в фитоценозе школьного парка, т.е. экологический риск. В своей работе мы попытались оценить экологический риск воздействия различных источников на экологическое состояние парка. Для этого необходимо знать, прежде всего, сами риски (факторы экологической опасности), а также ущерб от их проявления. [15] Риск вызван антропогенным загрязнением - вытаптыванием травяного покрова, уничтожением цветущих растений, уборкой опавшей листвы. В дальнейшем, возможно, спрогнозировать полное нарушение целостности парка, гибель его основных компонентов (растительного и животного мира, редуцентов). Логическим продолжением оценки риска является управление его уровнем, которое направлено на обоснование оптимальных в данной ситуации решений по его уменьшению. Процесс управления риском состоит из четырех элементов: сравнительная оценка и ранжирование рисков, определение уровней приемлемости риска, выбор стратегии снижения и контроля риска, принятие управленческих (регулирующих) решений. [15]

С целью сохранения видового разнообразия фитоценоза парка и уменьшения экологического риска в нашей школе ведется природоохранная деятельность:

1. Акция «Чистый город» - ежегодно весной и осенью учащиеся школы очищают парк от мусора.

2. Фотовыставки и выставки рисунков и плакатов «Лесная мозаика», «Береги лес от пожара», «Сохраним нашу Землю!».

3. Традиционный выпуск календариков на природоохранную тематику.

4. В 2015 году школьная территория огорожена забором.

5. Весной и осенью 2015 года высажены саженцы каштана конского (35 саженцев), дуба черешчатого (10 саженцев), липы мелколистной (3 саженца). (Приложение VII)

Выдвинутая гипотеза частично доказана. Действительно школьный парк испытывает антропогенную нагрузку, но не стороны автотранспорта, а со стороны пешеходов. Кроме этого мы выдвинули ещё одну гипотезу, которую собираемся проверить в ближайшие годы: гибель древесной растительности парка может быть обусловлена постоянной уборкой опавшей листвы.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Выводы

Проведенные нами исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Проведенная инвентаризация древесно-кустарниковой растительности показала, на территории школы произрастает 200 деревьев и 185 кустарников. В сравнении с данными 2008 года произошло значительное уменьшение числа деревьев из-за их гибели.

2. Экологическое состояние парка напряженное, наблюдаются признаки дигрессии травяного покрова из-за вытаптывания.

3. Состояние лишайникового покрытия приближается к среднему значению. Наиболее низкий балл оценки у лишайников, покрывающих деревья вдоль автотрассы, т.е. воздух в данной части парка более загрязнен выхлопами автомобилей.

4. Разработаны методы решения по сохранению и улучшению видового разнообразия парка.

Рекомендации

1. Реализовать на базе школы №11 пилотный проект по сохранению дендрофлоры школьного парка (не убирать опавшие листья в течение 5-10 лет).

2. Рекомендуем жителям микрорайонов выходить на прогулку по асфальтированным дорожкам или в специально отведенные зоны отдыха.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. http://sud-expertiza.ru/upalo-derevo/

2. http://stosh11.narod.ru/inf-2.htm

3. Энциклопедия лесного хозяйства: в 2-х томах. – Т.1. – М.: ВНИИЛМ, 2006. – 424 с.

4. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. – М., 2002, - 132 с.

5. Федеральный закон РФ от 10 января 2002 года "Об охране окружающей среды".

6. Карпачевский М.Л., Тепляков В.К., Яницкая Т.О., Ярошенко А.Ю. Основы устойчивого лесоуправления: учебное пособие для вузов; Всемирный фонд дикой природы (WWF). – М., 2009. – 143 с.

7. http://www.alppp.ru/ ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА БОЛЬШОГО ГОРОДА.

8. Ашихмина Т..Я. Школьный экологический мониторинг — М.: Атар, 2000. – 254с.

9. Петин А.Н., Новых Л.Л., Петина В.И., Глазунов Е.Г. Экология Белгородской области: Учеб. пособие для учащихся 8-11 классов. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 288с.

10. Гетко, Н.В. Растения в техногенной среде: Структура и функция ассимиляционного аппарата / Н.В. Гетко. – Минск: Наука и техника, 1989. –208 с.

11. www.ecosystema.ru/ Оценка экологического состояния леса по асимметрии листьев.

12. Федорос Е.И., Нечаева Г.А. Экология в экспериментах: учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2007. – 384 с.

13. http://www.scienceeducation.ru/ Бельская Е.Н., Бразговка О.В., Сугак Е.В. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ // Современные проблемы науки и образования.–2014.–№6.

14. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=556382

15. http://www.scienceeducation.ru/ Бельская Е.Н., Бразговка О.В., Сугак Е.В. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ // Современные проблемы науки и образования.–2014.–№6.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Рис. 1, 2 Школа в 70-е годы.

ПРИЛОЖЕНИЕ II

План микрорайона Интернациональный

Рис. 3

Масштаб: 1см - 100м

ПРИЛОЖЕНИЕ III

Рис.4 Диаграмма 1 Инвентаризация древесно-кустарниковой растительности

ПРИЛОЖЕНИЕ IV

Проведение наблюдений (Рис. 5-10)

Проведение наблюдений (Рис. 11-14)

ПРИЛОЖЕНИЕ V

Повреждения деревьев (Рис. 15-18)

ПРИЛОЖЕНИЕ VI

Таблица 1

Морфометрические показатели рябины обыкновенной (из работы Акининой Алины)

Рис. 19-21

ПРИЛОЖЕНИЕ VII

Посадка деревьев и кустарников (Рис. 23-25)

25