VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка состояния окружающей среды весовым методом и методом флуктурирующей асимметрии по дубу черешчатому и березе бородавчатой

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Фивейский А.А. 1

---

1МБОУ "СШ № 19 с УИОП"

Хрипунова Т.В. 1

---

1МБОУ "СШ № 19 с УИОП"

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность работы

При изучении степени загрязнения окружающей среды промышленными объектами важна реакция биологических объектов на поллютанты (загрязняющие вещества). Система наблюдений за реакцией биологических объектов на воздействие загрязняющих веществ называется биологическим мониторингом, который включает в себя наблюдения, оценку, прогноз изменений состояния экосистемы, вызываемых антропогенным воздействием. Этим мы и решили заняться, находясь в этно-экологическом лагере «Росток-2017» и «Росток-2018».

Гипотеза:

Антропогенное воздействие в районе р. Узола,в садовом товариществе «Луговое» (пригород г. Заволжье) и Керженский заповедник оказывает влияние на состояние окружающей среды. Это можно определить с помощью метода асимметрии листьев деревьев и весовым методом.

Цель:

Общая оценка состояния окружающей среды по интегральным характеристикам асимметрии листьев дуба черешчатого и березе бородавчатой, определение степени загрязнения окрестностей левого и правого берега р. Узола, в районе садового товарищества «Луговое» в пригороде г. Заволжья, а так же территорию Керженского заповедника, построение карты загрязнения.

Задачи:

Оценить степень загрязнения левобережья и правобережья р. Узола в Городецком районе с помощью листьев дуба черешчатого и березе бородавчатой;

Оценить степень загрязнения окружающей среды в районе садового товарищества «Луговое»;

Оценить степень загрязнения окружающей среды в районе Керженского заповедника;

Определить, какой вид деревьев более точно показывает загрязненность окружающей среды;

Построить карту загрязнения левобережья и правобережья р. Узола в Городецком районе, в пригороде г. Заволжье и территорию Керженского заповедника, сравнить уровень загрязнения на выбранных территориях.

Объект исследования – дуб черешчатый, береза бородавчатая.

Предмет исследования – биондикация атмосферного загрязнения по асимметрии листьев дуба черешчатого и березы бородавчатой и весовым методом.

Сроки выполнения работы: июль 2017 года – декабрь 2018 года

Практическая значимость исследования состоит в возможности использования материалов исследования в работе с местным населением, со школьниками по пропаганде природоохранных и экологических знаний, знакомство учащихся со своим родным краем. Метод можно применить службам надзора за экологическим состоянием атмосферы, данные применяются на уроках биологии и экологии.

Новизна работы: был использован доступный для школы метод оценки состояния окружающей среды, получены данные по загрязнению воздуха в районе р. Узола, пригороде г. Заволжье, а так же на территории Керженского заповедника.

Исследуемые экспериментальные площадки.

В ходе работы были исследованы 3 участка, на которых растет дуб черешчатый.

участок – левый берег р. Узола

участок – правый берег р. Узола

участок – садовое товарищество «Луговое»

участок – Керженский заповедник.

Река Узола протекает по территории Городецкого района. Рядом с ней расположены населенные пункты (лагерь располагался в окрестностях д. Горбуново и Воловое), садовые товарищества, проложены автомобильные трассы от г. Городца. Рядом с местом исследования на правом берегу Узолы недалеко находится цементный завод в окрестностях г. Городца.

Садовое товарищество «Луговое» расположено в окрестностях г. Заволжье рядом с озерами Михалёво и Долгое. Недалеко (примерно в 500 м) протекает р. Волга, с правой стороны от садового товарищества пролегает оживленная автомобильная трасса «Иваново – Н. Новгород».

1 2 3

Рис.1. рис.2. рис.3.

На фотографиях выше и ниже представлены данные экспериментальные площадки:

– дубы и берёзы в садовом товариществе «Луговое»

– дубы и берёзы на правом берегу р. Узола

– дубы и берёзы на левом берегу р. Узола

– дубы и березы в керженском заповеднике

При общем осмотре дубов на левом берегу р. Узола мы обнаружили много отмерших деревьев (примерно половина), ветки у них были сухие, листьев не было. На остальных дубах на коре деревьев были обнаружены изломы, наплывы, повреждения древесины от насекомых. На некоторых дубах кора совсем отсутствовала. На листьях был бело-серый налет, обнаружены галлы. Листья были чуть меньше, чем на других участках.

Дубы на правом берегу р. Узола – находятся на большем расстоянии друг от друга в смешанном лесу. Стволы деревьев также имеют небольшие повреждения от насекомых, листья покрыты обильным слоем пыли , но они чуть более крупные, чем на левом берегу.

Дубы в садовом товариществе «Луговое» находились в более лучшем состоянии, чем на первых двух участках. Отмерших деревьев практически не обнаружено, на коре было меньше изъянов, на листьях было меньше пыли и налета.

Рис.4. рис.5. рис.6.

Рис. 7, 8, 9.

Налет и насекомые на листьях дуба (рис. 4). Р. Узола правый берег (рис. 5). Садовое товарищество «Луговое» (рис. 6). Керженский заповедник (озеро – рис. 7, береза – рис. 8, дуб – рис. 9).

Возможно, повреждение дубов связано с патогенными бактериями, которые есть в древесине этих дубов.

Осмотр берез на каждом участке дал следующие результаты. В Керженском заповеднике листья у берез были очень мелкие, т.к. почвы на данной территории малоплодородные песчаные, хотя стволы у деревьев были достаточно крупные. В садовом товариществе «Луговое» листья берез были наиболее крупные, повреждения на коре деревьев встречались лишь частично. На других участках листья были среднего размера, значительных повреждений на коре берез не наблюдалось.

Результаты по методу флуктурирующей асимметрии.

Средний вес листьев на четырёх площадках.

.

При анализе полученных данных по весу листьев дуба на четырех участках оказывается, что меньше всего вес у листьев на 4 участке. На 2 и 3 участке вес листьев в среднем оказался одинаковым.

У березы самый маленький вес имеют листья на 2 участке, чуть больше на 1 и 4, самый большой вес имеют листья на 3 участке.

Следующие данные помогли нам определить показатель асимметричности листьев у дуба и березы на всех 4-х участках.

Усредненные показатели асимметричности листьев дуба черешчатого и березы бородавчатой на четырех участках.

Таким образом, анализируя полученные данные по асимметричности на трех участках, получается, что лучше всего состояние окружающей среды на 3 участке (садовое товарищество «Луговое»). Хуже всего состояние окружающего воздуха на 1 участке (левобережье реки Узола).

Показатели асимметричности на трех участках.

Показатель до 0,055 по асимметричности считается условной нормой (1 балл). Такой показатель мы выявили на 2-4 участках. А на 1 участке показатель асимметричности более 0,070 (по дубу), т.е. это 5 баллов, критическое состояние окружающей среды, хотя по листьям березы этот участок тоже показывает условную норму по загрязнению окружающей среды.

Возможно более сильное загрязнение на стороне р. Узола можно объяснить тем, что эти районы находятся ближе к г. Дзержинск, в котором много различных химических предприятий, а сам город входит в десятку самых грязных городов России.

Размер листьев можно объяснить разным типом почв на левом и правом берегу р. Узола. На левом берегу реки почвы песчаные, мало плодородные, на правом берегу слой гумуса наблюдается больший, почвы дерново-подзолистые, такие же, как и на 3 участке, со стороны г. Заволжье.

Анализируя полученные данные показателя изменчивости площади листьев на каждом из исследованных участков, можно сделать вывод, что всех выше показатель на 3 участке, чуть ниже он на 2 участке (отличается на 1,42 единицы, что составляет примерно 2%). Ниже всего показатель на 1 участке – 62,22, отличие от 3 участка составляет 10,69 единиц, что показывает отклонение от лучшего результата примерно в 15%.

Полученные данные также показывают большую загрязненность на 1 участке. Это совпадает с данными, которые мы получили 1-ым методом – методом флуктурирующей асимметрии.

Результаты по весовому методу

Но второй метод – весовой – нам показался более удобным, более простым и также наглядным. 1-ый метод является более трудоемким, но также достаточно четко показывает состояние окружающей среды.

Для школьников оба этих метода являются доступными и понятными, не требуют дорогостоящего оборудования или специальных лабораторных приборов, анализирующих состояние окружающей среды.

Поэтому оба этих метода могут быть использованы в школьной лабораторной практике по оценке экологического состояния окружающей среды.

Карта по исследуемым участкам

По полученным данным мы построили карту загрязнения на исследуемых территориях. Красный цвет означает более загрязненную зону, желтый цвет – более чистую, зеленый цвет – наиболее чистую зону.

Участок 2

Участок 1

Участок 3

Керженский заповедник

Участок 4

Выводы по работе

В ходе нашей исследовательской работы мы подтвердили нашу гипотезу, что антропогенное воздействие в районе р. Узола, в садовом товариществе «Луговое» (пригород г. Заволжье), а так же территория Керженского заповедника оказывает влияние на состояние окружающей среды. К этому выводу мы пришли, определяя состояние окружающей среды с помощью метода асимметрии листьев деревьев и весовым методом. Возможным источником загрязнения является город Дзержинск, в котором имеется много химических предприятий, а также оживленное автомобильное движение вокруг исследуемых объектов.

Общая оценка состояния окружающей среды по интегральным характеристикам асимметрии листьев дуба черешчатого и берёзы бородавчатой была определена по методикам Л.В. Дорогань. Результатом этого исследования стали, следующие показатели. По дубу черешчатому на 1 участке наблюдается критическое состояние (5 баллов), чуть ниже он на 2 и 3 участках состояние окружающей среды более благоприятное (1 балл, условная норма). По берёзе бородавчатой на всех участках наблюдается небольшой показатель асимметричности. Меньше всего он на 3 участке.

Определение степени загрязнения окрестностей в районе левого и правого берега р. Узола, а также на территории садового товарищества «Луговое» ,весовым методам по методике М.С. Миллера с помощью листьев дуба показало также большую степень загрязнения на 1 участке (изменчивость площади листьев составила 62,22 балла), а на 2 и 3 участке данный показатель практически одинаков (71,49 балла и 72, 91 балла соответственно, на 4 участке он совсем маленький – 36,664). Листья березы дали следующий результат: на 1 участке – 12,21, а на других участках он примерно одинаков – от 10,29 до 10,904.

По данным показателям мы построили карту загрязнения исследуемых территорий.

Около школы были высажены саженцы молодых дубов для улучшения состояния озеленения на территории школы.

Заключение

Данное исследование помогло нам лучше разобраться с описанием состояния окружающей среды. Мы познакомились с биоиндикационными методиками исследования, результаты которых можно использовать на уроках географии, химии, физики, биологии. Мы лучше узнали свой край, помогли озеленить территорию около школы. Наша деятельность будет продолжена в данном направлении и в будущем.