VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение загрязненности почвы методом биотестирования

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рыбасов  С.В. 1

---

1МБОУ Калачеевская СОШ№1

Петрова  В.И. 1

---

1МБОУ Калачеевская СОШ№1

Работа в формате PDF

665.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

С почвой связана жизнь всего живого. Она является средой обитания для червей, насекомых, бактерий, грибов, корней растений, потребляющих из нее воду и пищу. Накапливая в себе вредные вещества, почва передает их всем обитателям, что оказывает негативное влияние на развитие живых организмов, в том числе и на человека.

Снег - форма атмосферных осадков, состоящая из малых кристалликов льда. Он рассмотрен нами как источник загрязнения почвы при таянии, так как способен за долгий зимний период накапливать в себе вещества, на нем оседают автомобильные выхлопные газы. Весной часть из них проникает в почву, часть выносится талыми водами в водоемы, оказывая влияние на развитие всего живого. Следовательно, изучение состояния почв – тема актуальная.

Цель работы: исследуя пробы почвы и снега методом биотестирования, установить загрязненность окружающей среды выбросами автотранспорта.

Биоиндикаторы – это организмы, чутко реагирующие на воздействие окружающей среды. Объект исследования: почва жилой зоны г. Калач как компонент окружающей среды. Предмет исследования: загрязнение почвы выбросами автотранспорта.

Задачи: 1. Выбрать точки исследования, составить схему их расположения, отобрать пробы снега и почвы.2. Овладеть методикой биоиндикации. 3.Опытным путем установить зависимость развития кресс – салата от степени загрязнения почвы. 4. Проанализировать и оформить полученные результаты.

Гипотеза: загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомашин отрицательно сказывается на состоянии и развитии живых организмов.

Методы исследования: 1) библиографический; 2) маршрутный;

3) экспериментальный - биотестирование; 4) наблюдение; 5) биометрический; 6) анализ, статистическая и графическая обработка полученных результатов.

Наши исследования основаны на методике, данной в научной литературе, полученные результаты проанализированы, сделаны выводы, что говорит об их научности.

1. Почва и почвообразующие факторы

Из литературных источников – пособия Немыкина А.Я. «Географическое краеведение» [5], сайта http://geoglobus.ru [7], мы узнали, что почва - тонкий верхний слой суши, дающий жизнь растениям. В водоемах почв нет.

Почвой люди заинтересовались в глубокой древности, когда начали заниматься земледелием. Впервые ее стали изучать древнекитайские ученые. Основоположником современной науки о почвах считается В.В. Докучаев (Приложение 1). Свои исследования он проводил в нашей области. Это повлияло на то, что Всероссийский институт почвоведения находится в Таловском районе. Ученый считал, что, подобно минералам, растениям и животным, почвы представляют собой особые естественные тела.

Образование почвы начинается с выветривания - разрушения и измельчения горных пород. На рыхлой увлажнённой массе появляются первые бактерии, грибы и водоросли. В процессе их жизнедеятельности образуется тонкая пленка органического вещества, на которой первыми поселяются мхи и лишайники. Отмирающие растения и останки животных перерабатывают микроорганизмы, органического вещества становится больше. В почве образуется перегной, слой чёрного цвета, который называется гумусом. Он содержит основные питательные вещества, необходимые растениям, микроорганизмы. Чем больше гумуса в почве, тем она плодороднее.

Таким образом, растительность поставляет в почву органические вещества и заметно влияет на её состав. Животные и микроорганизмы, населяющие почву, перемешивают и разрыхляют ее, а также ускоряют разложение органических остатков.

От климата зависят тепловой и водный режимы почвообразования, а также скорость выветривания горных пород. В зависимости от рельефа распределяются тепло и влага, а грунтовые и почвенные воды воздействуют на многие процессы, происходящие в почве.

На формирование почвы огромное влияние оказывает хозяйственная деятельность человека. Он обрабатывает землю, чтобы вырастить растения, которые поглощают из почвы воду и минеральные вещества. Для получения хорошего урожая вносит в почву удобрения, что, несомненно, сказывается на ее составе.

Самое ценное свойство почвы - плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой.

Схема 1

Факторы, влияющие на образование почвы

Климат

Горная порода

Почва

Организ-мы

Рельеф

Почва

Человек

Вода

Почва образуется очень медленно, для полного обновления её на глубину 1 м необходимо 10 тысяч лет. Почвообразование происходит в разных условиях, в результате формируются разные типы почв - черноземы, подзолистые, каштановые почвы, солончаки и другие, все имеющие сложный состав, что отражено в схеме 2. В Воронежской области основными почвами являются черноземы.

Схема 2

С остав почвы

минеральные частицы гумус вода - почвенный воздух

- песок, глина раствор

Песчаные и глинистые частицы, из которых состоит почва, по-разному пропускают влагу. Песок быстро впитывает воду, поскольку он состоит из достаточно крупных частиц, которые не очень плотно соприкасаются между собой, и вода легко просачивается. Глинистые частички имеют меньший размер и так плотно прижаты друг к другу, что вода между ними проходит с трудом.

Способность почвы распадаться на комочки различных форм и размеров называют структурой почвы. Комковатые и зернистые почвы очень плодородны, а бесструктурные почвы, состоящие из мелких пылеватых частиц, не позволяют воздуху и влаге проникать к корням растений, поэтому они неплодородны.

В различных районах Земли толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2 - 3 метров. Сверху вниз почва неоднородна, она делится на слои - горизонты [5]: А₀ - растительная подстилка; А - гумусовый горизонт; В - переходный; С - почвообразующая порода (Приложение 2).

2. Экологическая проблема

Роль и место почвы в природе сложно переоценить, ведь она является "мостиком", который обеспечивает взаимодействие всех четырех оболочек Земли - литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы.

Почва - это важнейший природный ресурс, который является основой для производства почти всех продуктов питания. К сожалению, многие плодородные земли планеты находятся в состоянии деградации из-за ряда причин.

Хозяйственная деятельность человека изменяет все компоненты природы, в том числе и состояние почв. Факторов снижения ее качественных показателей множество:

а) При проведении строительных работ, добычи полезных ископаемых снимается верхний плодородный слой земли, почва перемешивается с мусором. В итоге, почвы полностью или частично уничтожаются.

б) Сильно изменяются почвы под влиянием сельского хозяйства. Неправильная вспашка полей вдоль склона способствует смыву почвы во время таяния снега и ливневых дождей, что приводит к уменьшению плодородного слоя, к снижению плодородия почвы. Появляются промоины, овраги. Это явление носит название водной эрозии.

в) С распаханных и незащищенных лесополосами полей ветер сносит верхний плодородный слой почвы, теряется ее плодородие. Этому способствует вырубка лесных насаждений.

г) Растения для своего развития извлекают из почвы питательные вещества. Полный вынос урожая с полей снижает плодородие почвы, так как нарушается процесс образования гумуса.

д) При обработке почвы тяжелой техникой, при использовании большегрузных автомашин для вывоза урожая происходит переуплотнение почвы. Это затрудняет дыхание корней, негативно влияет на почвенных животных.

е) При выращивании растений для борьбы с вредителями используются гербициды, порой вносится избыточное количество минеральных удобрений. Это загрязняет почву, ухудшая условия жизни растений и почвенных животных.

ж) Много загрязняющих веществ попадает в почву вследствие промышленных выбросов.

з) Особую опасность для почв и ее обитателей представляет транспорт, прежде всего автомобильный. Он – источник загрязнения не только почв, но и других компонентов среды.

Исходя из выше сказанного, изучение состояния почв и источников их загрязнения в современных условиях - тема актуальная.

3. Белый снег пушистый в воздухе кружится

Из пособия «Хрестоматия по природоведению» Железовского Б.Е. [4] я узнал много интересного. Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда не превышают поначалу 0,1 мм в диаметре. Падающие кристаллы растут в результате оседания (конденсации) на них влаги из воздуха.

Снежинки состоят на 95 % из воздуха, отсюда, белый цвет, легкость и медленная скорость падения на землю - 15 метров в минуту. Снежинки, перемещаясь вверх - вниз, попадают в слой воздуха с переохлажденными капельками воды и будущая снежинка, нарастая, увеличивается в размерах. Как известно, снег не ложится по всему земному шару, потому что природа позаботилась о температурных условиях разных стран. Именно поэтому, большая часть людей, населяющих нашу планету, за всю свою жизнь не видели снег и не держали его в руках. В северном полушарии 15,2% суши покрыты снегом, а в южном - 3,8%. Рекорд высоты снежного покрова отмечен на Камчатке - 166 сантиметров, местами до 5-6 метров.

Снег подобен громадному зеркалу, отражающему в космос 90% энергии Солнца. Грязный снег отражает 30% солнечных лучей, вот почему в городах зимой теплее, чем в поле.

Начиная с 2012 года, в предпоследнее воскресенье января отмечается Всемирный день снега. Мы решили приобщиться к новой традиции и раскопали к празднику множество интересных фактов о снеге на сайте ru.wikipedia.org/wiki/ [7].

4. Изучение загрязненности снега методом биоиндикации

4.1 Кресс - салат как биоиндикатор

Отрицательное воздействие выхлопных газов автомашин на природу велико. Некоторые растения особенно чутко реагируют на них. Их можно использовать для обнаружения действия этих газов. Одним из таких растений является кресс - салат, взятый нами для подтверждения гипотезы [1,2]. Это -однолетнее овощное, быстрорастущее растение. С ним можно в короткие сроки провести опыты с многократным повторением.
Кресс-салат рекомендуется учеными для исследования почвы на вредные вещества, для определения загрязнения воздуха, снега выхлопными газами [2]. Замедление роста растений свидетельствует о присутствии в окружающей среде опаснейших загрязнителей [1].

Исследование проведено в 2 этапа по методике, предложенной Т.Я Ашихминой, методом биотестирования. В разное время нами заложено 2 опыта. Цель: установить зависимость развития кресс – салата от степени загрязнения компонентов окружающей среды - снега и почвы.

На первом этапе исследования в конце зимнего сезона 2017 г. проводился анализ загрязнения снегового покрова. Для этого были поставлены опыты по прорастанию семян кресс - салата (Приложение 3). Материалы и оборудование: семенакресс-салата, колбы, чашки Петри, линейка, талая снеговая вода из трех точек города, блокнот, ручка.

Точки исследования

№ 2

№ 1

Схема 2

школьный двор ул. Коммунистическая

№ 3

кольцо-развязка

1. Применив маршрутный метод, взяли пробы снега с трех площадок, в разной степени удаленных от оживленных автомобильных дорог.

2. Растопили снег, талую воду поместили в пронумерованные колбы - №1, №2, № 3 соответственно точкам исследования.

3. Взяли три чашки Петри, пронумеровали их (№1, №2, №3), выстлали салфетками в три слоя и в каждую поместили по 50 семян кресс – салата.

4. В каждую чашку с семенами добавили талую воду из разных точек исследования соответственно проведенной нумерации.

5. Наблюдали прорастание семян и рост проростков в течение 10 дней, добавляя, по мере высыхания, талую воду.

На втором этапе исследований:

1. Взяли небольшие плошки для выращивания цветов, пронумеровали их соответственно точкам исследования.

2. Поместили в них почву из точек забора с разной интенсивностью движения автотранспорта.

3. В каждую произвели посев семян кресс- салата, отсчитав предварительно по 50 штук.

4. Наблюдали прорастание семян и рост проростков в течение 15 дней, увлажняя почву по мере ее высыхания.

5. Вели тщательный подсчет проросших семян, измерение длины корешков и высоты проростков. Длина корешков и высота побега измерялись с помощью линейки с точностью до 0,1 см (Приложение 4).

6. Для большей точности исследования опыты повторили трижды, после чего высчитали средний результат (таблицы 1 и 2).

4.2 Результаты исследования

В качестве показателей биотестирования были рассмотрены всхожесть семян, длина корешков, высота побегов растений, прирост за 3дня.

Данные наблюдений по фазам развития заносили в таблицы дневника наблюдений (Приложение 3,4,), средние результаты даны в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Показатели развития кресс - салата при поливе талой водой- опыт № 1

В опыте № 1 всхожесть семян оказалась высокой.

Таблица 2

Показатели развития кресс - салата в почве - опыт № 2

Мы сопоставили полученные данные при двух исследованиях (Приложения 5). Больше всего проросло семян в чашке Петри и плошке под №1 - внутренний школьный двор. Он удален от дорог. Эти проростки были самыми высокими, имели самые длинные корешки и наибольший прирост. Противоположные показатели у растений в чашке Петри и плошке под №3 - снег и почва взяты с кольца - развязки, где поток машин велик. Промежуточное положение занимают проростки, для выращивания которых в первом опыте использовалась талая вода с улицы Коммунистической, а во втором с этой улицы была взята почва. Наибольшие различия в развитии имеют проростки, выращенные в почве.

5. Заключение. Выводы

Собранный материал о почве говорит о том, что она играет значительную роль в жизни человека. Почву называют главным богатством любого государства, поскольку благодаря ней производится около 90% продуктов питания человечества, поэтому сохранение почв, восстановление утраченного плодородия является важнейшей государственной задачей. Каждый из нас должен бережно относиться к одному из главных богатств Земли - почве.

В ходе наших исследований мы пришли к выводам:

1. Растение кресс - салат чутко реагирует на загрязнение окружающей среды и прежде всего почвы.

2. По результатам развития кресс-салата следует сделать вывод, что загрязнение почвы в разных точках неодинаково:

а) по мере удаления от оживленных дорог снег и почва становятся чище, что способствует повышению всхожести семян, развитию проростков растений кресс- салата;

б) наиболее высокую степень загрязнения имеют снег и почва, взятые с клумбы автодорожной развязки-кольца, наименьшую - внутреннего школьного двора.

3. Различия наиболее выражены при развитии проростков в почве, что свидетельствует о более высокой степени ее загрязнения по сравнению со снежным покровом.

4. Считаем, что основным фактором, определившим разные свойства талой воды и почвы, следует считать выхлопные газы, так как точки исследования находятся вблизи и отличаются друг от друга разной транспортной нагрузкой.

5. Полученные данные подтверждают выдвинутую нами гипотезу: вещества выхлопных газов автомобилей отрицательно влияют на развитие живых организмов.

6. Вопрос изучения воздействия транспортных средств на воздух, снег, почву и здоровье проживающих там людей очень актуален.

Планирую исследования с кресс- салатом, как индикатором, продолжить.

Наши исследования имеют практическое значение. Исходя из полученных результатов, мы даем рекомендациидля сохранения здоровья.

Рекомендации

Не выращивать овощи вблизи дорог.

Для посадки растений избегать брать почву вблизи оживленных трасс.

Не употреблять в пищу плоды деревьев и кустарников, растущих в придорожных полосах.

Не собирать грибы, ягоды, лекарственные травы рядом с дорогой.

3. Не пробовать снег на вкус и с осторожностью применять в быту талую снеговую воду, так как снег не безвреден.

Практическая реализация проекта

С результатами исследования были ознакомлены одноклассники, участники межмуниципальной конференции «Школьная инициатива» и регионального тура конкурса «Я - исследователь». Из представленной информации многие узнали, что снег не безвреден и может содержать опасные для здоровья вещества, что почва подвергается загрязнению и нуждается в нашей заботе и внимании.

6. Список использованных источников

Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. Учебное пособие.- М.: Изд. Агар, Рандеву - АМ, 2000.- 400с.

Газета «Первое сентября». / Федина М.А. Биотестирование снега. - «Биология» №24 2007 г.

Гришин В.Д. Календарь российского земледельца. - М. : Изд. МСХА, 1991 - 96с.

Железовский Б.Е. Хрестоматия по природоведению.- Саратов. :Изд. Детская книга,1995.-352с.

Немыкин А.Я. Географическое краеведение. Учебное пособие.- Воронеж. 2014.- 96 с.

Энциклопедия. Открой мир вокруг себя. Том 11 Растения. - М.: Изд. Де Агостини, 2010.-64с.

Интернет сайт: ru.wikipedia.org/wiki/; http://geoglobus.ru

Приложение 1

Основоположник науки о почвах - почвоведения

Докучаев

Василий Васильевич

(1846 – 1903)

Приложение 2

Почвенные горизонты

А0

А

С

В

А₀- растительная подстилка; А - гумусовый горизонт;

В - переходный; С - горная порода

Приложение 3

Показатели развития кресс – салата - опыт №1

09.03.2017г.

Приложение 4