XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение степени пораженности тканей листа древесных растений при антропогенном загрязнении

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Щербакова М.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия № 22» г. Барнаул

Окорокова Е.И. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия № 22» г. Барнаул

Работа в формате PDF

610.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Город Барнаул имеет большое количество зеленых насаждений. Город вошел в двадцатку «зеленых» городов России [2].

Среди древесных растений мы можем увидеть тополя, ивы, березы, клены, ясени, липы, дубы и многие другие. Но городская среда по отношению к деревьям является достаточно агрессивной. Связано это с тем, что в городе образуется много загрязняющих веществ, которые и влияют на растения. Стоит только упомянуть об автотранспорте! Огромное количество машин, выбрасывающих в атмосферу продукты сгорания топлива, выбросы оксидов серы, углекислого газа и азота. В городскую атмосферу поступает большое количество газообразных и пылевидных отходов от транспорта и промышленных предприятий. Все это оказывает влияние на условия существования живых организмов. Так, например, растения, произрастающие в городе, живут в два раза меньше, чем растения естественных местообитаний. Организмы, которые реагируют на загрязнения окружающей среды, называют биоиндикаторами. К ним можно отнести и деревья, у которых загрязняющие вещества влияют на листовые пластинки растений, вызывая их некрозы [1].

Цель данной работы – определить степень пораженности листовых пластинок деревьев в связи с антропогенным загрязнением городской среды.

Для решения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить литературу по данной проблеме.

2. определить точки сбора листьев;

3. выяснить степень пораженности листовых пластинок;

4. оценить уровень загрязнения среды.

Объект исследования: листовые пластинки древесных растений.

Предмет исследования: состояние городской среды.

Методы исследования: анализ, сравнение, биоиндикационные, статистические.

Глава 1 Обзор литературы

1. 1. Особенности экологического состояния города Барнаула

Наш город Барнаул является достаточно крупным, промышленным городом. А это значит, что в городе есть большое количество антропогенных объектов. Все эти объекты оказывают негативное влияние на состояние природной среды города. К территориям с невысокой антропогенной нагрузкой можно отнести пойменные части реки Обь. Основная часть территории города характеризуется неблагоприятной экологической обстановкой. Выбросы промышленных предприятий, печное отопление в частном секторе выступают основным источником загрязнения атмосферы [1].

Значительное влияние на загрязнение городской среды оказывает и рельеф местности. Главные улицы и проспекты Барнаула имеют уклон к Оби. Многие загрязняющие вещества более тяжелой фракции, чем воздух, накапливаются в нижних слоях атмосферы, а по рельефу «скатываются» в старую часть города. В связи с этим очень часто в безветренную погоду в Центральном районе можно наблюдать смог.

Наибольшую антропогенную нагрузку испытывают на себе Центральный, Октябрьский и Ленинский районы. За счет очень высокой концентрации крупнейших предприятий промышленности в этих районах выбросы кадмия, например, превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) почти в 10 раз.

Есть в Барнауле районы, которые не так загрязнены выбросами. Но территория их небольшая, поэтому они не могут оказать стабилизирующего влияния для корректировки экологической обстановки. Речь идет об Индустриальном и Железнодорожном районах. Но и здесь выбросы того же кадмия превышают нормы ПДК в 2–5 раз [2].

Основными загрязнителями воздушного бассейна в городе являются предприятия нефтехимической и пищевой промышленности, электроэнергетики, черной металлургии, коксохимии, машиностроения. Технологическими агрегатами этих предприятий в атмосферу выброшено 28,6% твердых веществ, 48% окиси углерода, 24,8 диоксида серы и 69,4% оксидов азота, 44,6% летучих органических соединений от общего количества загрязняющих веществ, поступивших в атмосферу от стационарных источников всех предприятий города [5].

Еще одной очень серьезной экологической проблемой г. Барнаула является отсутствие специально созданных площадок для промышленных и бытовых отходов, учитывая тот факт, что ежегодно количество промышленных отходов увеличивается на несколько тысяч тонн [4].

1. 2. Оценка состояния среды с помощью организмов-биоиндикаторов

По современным представлениям биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.

Биоиндикация – метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов-биоиндикаторов [1].

Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации [4].

Методы биоиндикации подразделяют на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества. В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы [3].

Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими заметными признаками [1].

Накапливающие биоиндикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа [5].

Мониторинг с применением накапливающих биоиндикаторов зачастую требует применения сложных и дорогостоящих приборов, оборудования, трудоемких методик, что под силу только специальным лабораториям. Но в основном методы биоиндикации не требуют значительных затрат труда, сложного и дорогостоящего оборудования, а поэтому могут широко использоваться в школьном мониторинге [7].

Глава 2 Методика исследования

Материалом для работы послужили листовые пластинки деревьев, произрастающих на территории города. С одного дерева собиралось по 20 листьев.

Собранные листья помещали в контейнеры с водой, температура которой составляла 35-37◦ С на 30-40 минут. Делается это для размягчения тканей листовой пластинки.

После этого листья помещаются на 20 минут в 0,2% раствор соляной кислоты. Кислота хорошо проникает в повреждённые клетки, в результате чего мёртвые и повреждённые ткани окрашиваются в коричневый цвет.

После извлечения листьев из кислоты визуально оценивается площадь поврежденных тканей листьев.

Глава 3 Результаты исследования

В ходе исследования, которое проводилось в период с 10 по 23 сентября 2025 года, были определены точки сбора: ул. Змеиногорский тракт, ул. Ядринцева г. Барнаула.

Обе эти улицы характеризуются интенсивным потоком автомобилей. Для достоверности исследования определили контрольную точку – лесная зона г. Барнаула (район остановки «Мать и дитя»). Листья собирали со следующих пород деревьев: береза, липа, ива.

В контрольной точке листья были собраны с этих же пород деревьев. Количество листьев, собранных с каждого дерева – 20.

В контрольной точке листья были собраны с этих же пород деревьев. Количество листьев, собранных с каждого дерева – 20 (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Листья, собранные в лесной зоне

Все собранные листья визуально изучались, фиксировались некрозы, повреждения целостности листовой пластинки – погрызы (см. Рисунок 2).

Рис. 2. Анализ собранного материала

Результаты исследования показали следующее (см. Таблица).

Таблица

Результаты исследования повреждения насекомыми листовых пластинок

Анализ полученных результатов показал следующее: в среднем, 80 % листьев, собранных с ул. Змеиногорский тракт и ул. Ядринцева не имели погрызов насекомыми. Листья имели небольшие некротические пятна (Рисунок 3). Визуально их площадь составляла порядка 20-30 %. После помещения их в раствор соляной кислоты, площадь повреждения увеличилась.

Меньшее количество повреждений отмечается у листьев липы – 30 % (от общего количества листьев липы), и еще меньше – 15-20 % повреждений, у ивы.

Листья растений, произрастающие в лесной зоне, в большей степени были повреждены насекомыми. Процент повреждения составил около 50 %.

После этого собранные листья помещали в контейнеры и заливали водой, температура которой составляла 35 – 37 ◦С. Листья в воде выдерживались 40 минут. Это делалось для размягчения листовой пластинки. Затем листья помещались в раствор соляной кислоты (0,2 n – ый раствор). Время выдержки листьев в соляной кислоте составило 20 минут. Раствор кислоты хорошо проникает в поврежденные клетки листовой пластинки. Все поврежденные и отмершие ткани окрашиваются в коричневый цвет.

Для ул. Змеиногорский тракт некрозы тканей составили около 60 %. Для ул. Ядринцева – порядка 40 %. При этом большее количество некрозов характерно для листьев березы – 70 % (от общего количества листьев березы) (см. Рисунок 3).

Рис. 3. Листья с ул. Змеиногорский тракт

Некротические пятна до погружения листьев в раствор соляной кислоты отмечались не часто – у 15-17 % от общего количества листьев, собранных в лесу. После раствора соляной кислоты количество пятен увеличилось незначительно – до 18 % (см. Рисунок 4).

Рис. 4. Листья лесной зоны после замачивания в соляной кислоте

Таким образом, исследования выявили больший процент поражения листовых пластинок – некрозов у древесных растений, произрастающих на ул. Змеиногорский тракт и ул. Ядринцева по сравнению с листовыми пластинками, собранными в лесной зоне. Наименее устойчивой к загрязнению атмосферы является береза, так как для нее характерно большее количество некротических пятен. В меньшей степени повреждены листья липы. И достаточно устойчива к загрязнению атмосферы ива.

Выводы:

1. В среднем, 80 % листьев, собранных с ул. Змеиногорский тракт и ул. Ядринцева не имели погрызов насекомыми. Листья растений из лесной зоны, в большей степени были повреждены насекомыми –50 %.

2. До погружения листьев с ул. Змеиногорский тракт и ул. Ядринцева в раствор с соляной кислотой площадь некротической ткани в среднем составил 20-30 %. После – около 60 % с ул. Змеиногорский тракт и около 40 % – с ул. Ядринцева.

3. Большее количество некрозов характерно для листьев березы – 70 % (от общего количества листьев). В меньшей степени повреждены листья липы. И достаточно устойчива к загрязнению атмосферы ива.

4. Высокий процент некрозов листовой пластинки свидетельствует о повышенной антропогенной нагрузке на ул. Змеиногорский тракт и ул. Ядринцева.

Список литературы:

1. Алексеев,С.В., ГруздеваН.В. Практикум по экологии. – М.: АО « МДС», 1996. – 189 с.

2. Вершинин, В. Л. Экология города : [учеб пособие] / В. Л. Вершинин. – 2-е изд., испр. и доп. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 88 с.

3. Гавриков, Д.Е. Практика по прикладной экологии и экологическому мониторингу / Д.Е. Гавриков. – Иркутск: Изд-во ГОУ ВПО «Иркут. Гос. пед. ун-т», 2004 – 328 с. 

4. Степановских, А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов / А.С. Степановских. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.

5. Федорова А.И., Никольская А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 142 с.

6. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп./Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический проект, 2006. – 41 с.