Исследовательский проект по биологии: "Экологическое состояние Козицыной рощи"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Боровская средняя общеобразовательная школа имени Героя России Тимура Ибрагимова»

457321, с. Боровое, Челябинская область, Брединский район

Ул. Мира, 11 тел. (351-41)72-183, E-mail: Borovskayschool@mail.ru

ОГРН 1027401512214, ИНН 7427005902, КПП 74070100

Тема проекта:

«Экологическое состояние Козицыной рощи»

Авторы проекта:

Зянкина Кира, Лунева Дарья,

обучающиеся 11 класса

Наставник проекта:

Гришина Наталья Михайловна,

учитель биологии

Оглавление

Введение…………………………………………………………...………………3

Глава I. Характеристика лесного массива Козицына роща………………...….4

1.1.Сосна обыкновенная………………………………………………………….4

1.2. Заболевания хвойных растений: признаки, причины……………………...5

1.3.Характеристика почв………………………………………...………….……6

Глава II. Исследование экологического состояния ……….……………………8

2.1. Анализ механического состава почвы…………………………………...…8

2.2. Анализ кислотности почв…..…………………………………..……………9

2.3. Анализ состояния хвои сосны обыкновенной…………………………....10

2.4. Анализ экологического состояния шишек сосны обыкновенной……….10

Заключение…………………………………………………………………….…11

Список использованной литературы…………………………………...………12

Приложения…………………………………. ………………………………….13

Введение

В наше время люди стали больше уделять внимание тому, что их окружает.  Следить за состоянием территорий окружающей их, а в особенности на то, по чему они ходят. Почва – это рыхлый поверхностный слой земли. Он включает в себя твердые, жидкие, газообразные компоненты и формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных, микроорганизмов. Поэтому во многом плодородие почвы обуславливается ее определенными физико-химическими свойствами. Для человека почва является источником получения сельскохозяйственных продуктов, а также сырья для некоторых отраслей промышленности. Для природы в целом почва является той средой, где происходит круговорот веществ: органические вещества преобразуются в неорганические. И нас заинтересовала, какая почва по составу в нашим лесу. Мы решили взять на разной территории три участка.

Актуальность работы: заключается в том, что изучение экологическое состояние  нашего леса никогда не проводилось на кислотность и механический состав, не исследовалось состояние хвои. Полагаем, что исследование актуально и  даст  возможность разработать правильные рекомендации по улучшению состояния.

Цель: определите экологическое состояние лесного массива.

Задачи:

• Изучить механический состав почвы, сделать анализ

• Определить экологическое состояние хвои на примере сосны обыкновенной

• Сделать вывод по завершению исследования.

Объект исследования: почва с трех участков: № 1- центр леса; № 2- окраина леса; № 3- участок возле дороги; хвоя сосны обыкновенной с трех участков: № 1- центр леса; № 2- окраина леса; № 3- участок возле дороги.

Предмет исследования: механический состав и кислотность почвы нашего леса, хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнения атмосферы.

Используемые методы:

1.  Анализ информации.

2.  Эксперименты.

3. Наблюдение и сравнение.

Гипотеза: предполагаем, что хозяйственная деятельность человека накладывает отпечаток на экологическое состояние Козицыной рощи.

Глава I. Характеристика лесного массива Козицына роща

В нашем районе наблюдается самое южное скопление ленточных сосновых боров. Они встречаются в местах выходов каменистых гряд и выходов гранитов - это массивы естественного происхождения. На севере Брединского района обособленным участком расположен лесной массив- Козицына роща. Основными лесообразующими породами являются сосна, береза и осина.

В качестве объекта для исследования нами были выбраны лесные участки: центр лесного массива, его окраина и участок у ближайший дороги, около золотодобывающего карьера. Вблизи от этого леса нет крупных промышленных и сельскохозяйственных предприятий, кроме сельскохозяйственных посевов ООО «Боровое» и золотодобывающего карьера компании «Золотое руно». На территории леса и в окрестностях нет источников поверхностных вод (родников, рек, болота и др.) и других естественных преград. Большая часть территории леса занята травянистой растительностью более 80% от территории. Здесь прорастают такие деревья как: сосна, береза, осина.

1.1.Сосна обыкновенная

Дерево высотой 25—40 м. Диаметр ствола 0,5—1,2 м. Кора в нижней части ствола толстая, чешуйчатая, серо-коричневая, с глубокими трещинами. Чешуйки коры образуют пластины неправильной формы. В верхней части ствола и на ветвях кора тонкая, в виде хлопьев (шелушится), оранжево-красная. Ветвление одномутовчатое. Побеги вначале зелёные, затем к концу первого лета становятся серо-светло-коричневыми. Почки яйцевидно-конусообразные, оранжево-коричневые, покрыты белой смолой чаще тонким, реже более толстым слоем. Хвоинки расположены по две в пучке, (2,5-) 4—6 (-9) см длиной, 1,5—2 мм толщиной, серо- либо сизовато-зелёные, как правило, слегка изогнутые, края мелкозубчатые, живут 2—6 лет. Верхняя сторона хвоинок выпуклая, нижняя желобчатая, плотная, с хорошо заметными голубовато-белыми устьичными линиями. У молодых деревьев хвоинки длиннее (5—9 см), у старых короче (2,5—5 см). Влагалище листа плёнчатое, серое, 5—8 мм, с возрастом медленно разъедается до 3—4 мм. Мужские шишки 8—12 мм, жёлтые или розовые. Женские шишки (2,5-) 3—6 (-7,5) см длиной, конусообразные, симметричные или почти симметричные, одиночные или по 2—3 штуки, при созревании матовые от серо-светло-коричневого до серо-зелёного; созревают в ноябре — декабре, спустя 20 месяцев после опыления; открываются с февраля по апрель и вскоре опадают. Чешуйки шишек почти ромбические, плоские или слабовыпуклые с небольшим пупком, редко крючковатые, с заострённой верхушкой. Семена чёрные, 4—5 мм, с 12—20-миллиметровым перепончатым крылом.

1.2. Заболевания хвойных растений: причины, признаки

Разнообразные патологические явления у растений возникают при недостатке, избытке или несбалансированности элементов минерального питания. Они связаны с нарушениями проницаемости цитоплазматической мембраны, деятельности ферментных систем, изменениями осмотического давления, кислотности клеточного сока и т. д. Признаки этих болезней большей частью специфичны, но иногда совпадают или сходны с симптомами некоторых инфекционных, особенно вирусных, болезней растений.

При недостатке азота замедляется рост растений, уменьшаются ветвистость крон, размеры побегов, листьев, хвои; они приобретают хлоротичную или красновато-пурпурную окраску. Избыток азота усиливает рост вегетативных органов растений, приводит к формированию рыхлых тканей, удлинению периода вегетации и как следствие — к снижению морозостойкости растений, повышению их восприимчивости к инфекционным болезням растений.

Дефицит фосфора, как и недостаток азота, вызывает замедление роста, измельчание и раннее опадение листьев, снижение урожая семян. Специфичные признаки фосфорного голодания: листья тусклые, синевато-зелёные с фиолетовым или бронзовым оттенком, с лиловато-коричневыми пятнами и бурыми, как бы обожжёнными краями. Хвоя сосны приобретает буровато- фиолетовую или красновато-фиолетовую окраску.

Недостаток калия проявляется в пожелтении (покраснении, побурении) и деформации хвои, иногда она рано опадает. Листья становятся тускло-синеватыми; ткань между жилками хлоротичная, с бурыми пятнами; концы и края листьев отмирают; иногда наблюдаются курчавость и скручивание листьев. Острый дефицит калия вызывает угнетение роста, слабое развитие корней, неполное одревеснение и отмирание побегов, иногда усыхание деревьев.

При дефиците кальция наблюдается курчавость молодых листьев (на концах побегов), края листьев желтеют, крошатся, происходит недоразвитие и размягчение тканей корней, отмирание побегов.

При недостатке серы появляются симптомы, сходные с признаками азотного голодания: отставание в росте, уменьшение размеров и хлоротичная окраска листьев и хвои. Иногда листья приобретают красноватый, а хвоя — беловато-голубой оттенок. Эти симптомы возникают чаще и сильнее выражены на молодых частях растений.

Недостаток магния, напротив, проявляется главным образом на старых листьях, которые покрываются мелкими желтоватыми крапинками («мраморная» окраска). Хвоя становится оранжево-жёлтой. При остром дефиците магния происходит массовое опадение листьев (они сохраняются лишь на концах побегов).

При недостатке в почве железа отмечается сильный хлороз листьев и хвои, особенно на приросте текущего года. На листьях возникают жёлтые пятна, но чаще вся листовая пластинка становится бледно-жёлтой, почти белой, с бурыми некротическими краями.

1.3. Характеристика почв

В целом на северо-западе Брединского района проходят черноземы маломощные карбонатные, в юго-восточной части – темно-каштановые почвы. Из-за пылеватой структуры почвы не способны полностью поглощать и удерживать скудные осадки. Для увеличения влажности и ослабления сухости надо широко применять снегозадержание, лесонасаждение, орошение. Практически все почвы района испытывают воздействие человека. Существует несколько самых распространенных фракций почв – каждая из них имеет свои особенности и отличия.

Виды почв по гранулометрическому составу:

Песчаные почвы:

Малоплодородные, легко пропускают воду, вымывающую из них питательные вещества. Весной они быстро подсыхают. Необходимо внесение органических удобрений, а также торфа для улучшения структуры. Посев производят на большую глубину, чем на других почвах.

Супесчаные почвы:

Хорошо прогреваются, быстро подсыхают после дождя. Рекомендуется внесение торфа, навоза, мульчи. Удерживают воду, и хорошо связывает минеральные питательные вещества.

Суглинистые почвы:

Обладают большим запасом питательных веществ, доступных растениям, отличаются подходящей зернистой структурой и легко обрабатываются.

Глинистые почвы:

Тяжелые, сильно уплотняющиеся, после дождей и полива на поверхности образуется почвенная корка, нарушающая водно-воздушный баланс. Данный тип почв плохо и медленно прогревается, поэтому готов к обработке позднее других. Основное мероприятие по улучшению свойства глинистых почв — пескование, для придания более рыхлой и комковатой структуры, а также способности быстрее просыхать и прогреваться.

В целом, такие факторы, как отсутствие по близости загрязняющих предприятий, удаленность от автотрасс, наличие защитных травяных полос благоприятно влияют на состав и свойства почвы, деревьев нашего леса. Для исследования мы взяли три участка. Участок №1 – находится в глубине леса, его окружают деревьев, в сложении леса участвуют кустарники, травяно-кустарничковая растительность, мхи, лишайники, микрофлора, различные живые организмы (звери, птицы, насекомые, черви, нематоды и др). Участок №2 – находится на окраине этого леса, его окружает травянистая растительность. Участок №3 – находится у дороги, рядом проезжают автомобили, и окружает степь.

Глава II.Исследование экологического состояния

2.1.Анализ механического состава почвы

Почва представляет собой поверхностный слой суши, который активно используется человеком для выращивания растений и сельскохозяйственных культур. Механический состав почвы (текстура почвы, гранулометрический состав почвы) – это содержание в грунте элементарных частиц разного размера (песка, ила и глины) (Приложение 1). Механический состав почвы выражают в процентах к весу сухого грунта. На таком принципе основан механический анализ почвы? Ее ключевая особенность заключается в изначальном насыщении питательными веществами в большом объеме. Ее используют с целью повышения плодородных свойств более бедных почв.

Каким методом можно определить механический состав почвы самим?

Нужно взять горсть земли, увлажнить до тестообразной массы, скатать из нее шнур (колбаску) и придать форму кольца толщиной 4–5 мм. Механический состав почвы оценивают по ее поведению в этом кольце:

1. если на кольце не появятся трещины – глинистая почва;

2. слабое растрескивание кольца – средний суглинок;

3. если кольцо разломилось – легкий суглинок;

4. если кольцо рассыпается – супесчаная почва;

5. если скатать колбаску не получилось – песчаная почва.

Эксперимент №1:«Опредиление механического состава почвы в трех участках нашего леса».

Участок №1: Сначала мы взяли почву в центре леса (участок 1). Горсть земли мы увлажнили, пока оно не стало похоже на тесто, после скатали из этой массы шнур (колбаску), и придали форму кольца. Мы видим, что при скручивании появляются слабые растрескивания кольца, значит почва в центре леса средне суглинистая (приложение 1).

Участок №2:Затем мы решили взять почву с окраины лес(участок 2).Горсть этой земли мы увлажнили, пока оно не стало похоже на тесто, после скатали из этой массы шнур (колбаску), и придали форму кольца. Мы видим, что при скручивании появляются появляются слабые растрескивания кольца, значит почва в центре леса средне суглинистая (приложение 1)

Участок №3: И также для сравнения мы взяли почву у дороги. Горсть земли мы увлажнили, пока оно не стало похоже на тесто, после скатали из этой массы шнур (колбаску), и придали форму кольца. Мы видим, при скручивании колбаски в кольцо не появляются трещины, и этот значит что почва на у дороги глинистая (приложение 1).

2.2. Анализ кислотность почвы

Кислотность почвы - это определенное свойство почвы, которое обуславливается присутствием в составе грунта ионов водорода и алюминия.

Что делает почву кислой?

Для подкисления почвы используют: рыжий (верховой) торф; перепревшие хвойные иглы или опилки; лесной мох-сфагнум; свежий навоз; компост из лиственного опада. Органические вещества вносят непосредственно в посадочную яму под корни растений. Разбрасывание органики по поверхности участка эффекта не дает.

Что влияет на кислотность почвы?

Важнейший фактор, влияющий на развитие растений и усвоение ими питательных веществ - кислотность почвы. Резкое изменение кислотной реакции могут спровоцировать: кислотные дожди, недостаточное внесение удобрений или активное использование химических средств защиты растений.

Как определить кислотность почвы на участке?

Грунт с участка разбавить дистиллированной водой (можно дождевой) до кашицеобразного состояния. После нужно профильтровать эту смесь. Через 10-15 минут опустить лакмусовые полоски для измерения pH (1-2 шт.) в смесь и подождать еще несколько минут, до полного увлажнения бумаги. В зависимости от состава почвы, лакмус начнет менять свой цвет (приложение)

Эксперимент №2: «Определение кислотности лесной почвы в трех участках нашего леса».(приложение 2)

Проба №1: Мы взяли грунт с участка №1, разбавили дистиллированной водой до кашицеобразного состояния. Профильтровали эту смесь. Через 10-15 минут опустить лакмусовые полоски для измерения pH (1 шт) в смесь и подождать еще несколько минут, до полного увлажнения бумаги. Лакмус окрасился в синий цвет, это значит, что проба под номером 1 с центра леса имеет щелочную среду.

Проба №2: Мы также взяли грунт с участка теперь только №2, разбавили дистиллированной водой до кашицеобразного состояния. Профильтровали эту смесь. Через 10-15 минут опустить лакмусовые полоски для измерения pH (1шт) в смесь и подождать еще несколько минут, до полного увлажнения бумаги. Лакмус окрасился в темно синий цвет, это значит, что проба под номером 2 с окраины леса также имеет щелочную среду.

Проба №:3 Мы взяли грунт с участка №3, разбавили дистиллированной водой до кашицеобразного состояния. Профильтровали эту смесь. Через 10-15 минут опустить лакмусовые полоски для измерения pH (1 шт) в смесь и подождать еще несколько минут, до полного увлажнения бумаги. Лакмус окрасился в светло фиолетовый цвет, это значит, что проба под номером 3 взятая у дороги почва нейтральная.

2.3.Анализ состояния хвои сосны обыкновенной

Для определения состояния хвои сосны обыкновенной и для оценки загрязнённости атмосферы, нам необходимо: хвоя сосны, микроскоп, калькулятор, компьютер. В незагрязнённых лесах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелёные точки, рассеянные по хвоинкам. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвоинок.
Для определения степени чистота атмосферы с нескольких боковых побегов в средней части кроны с 5-10 деревьев берут 100-150 хвоинок второго-третьего года жизни. Собранные хвоинки делят по признакам повреждения: неповреждённые, с пятнами, с признаками усыхания, и подсчитывают количество хвоинок в каждой группе и каждому исследуемому участку.

Состояния хвои сосны обыкновенной:

1. Если сосновые иголки без пятен - воздух считают идеально чистым;

2. Если хвоинки с редкими мелкими пятнами - воздух чистый.

Эксперимент №3 «Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы»(приложение 3):

Участок №1: Для анализа состояния хвои «сосны обыкновенной» с «участка № 1» мы взяли хвою (150 шт), рассматривая мы увидели, что состояние иголок без пятен, это значит что на «участки №1»- воздух идеально чистый

Участок №2: Также для анализа состояния хвои «сосны обыкновенной» с «участка №2» мы взяли ветки хвои (150шт), рассматривая мы увидели, что состояние иголок без пятен, это значит что на «участки №2»- воздух идеально чистый.

Участок №3: И для анализа состояния хвои «сосны обыкновенной» с «участка № 3» мы взяли хвою(150шт), рассматривая мы увидели что состояние иголок без пятен, это значит что на «участки №3»- воздух идеально чистый.

Мы видим, что на всех трех участках состояние хвои хорошее, это значит что, атмосфера тут не загрязнена.

1. Анализ экологического состояния по шишкам сосны обыкновенной

В норме шишку сосны можно сравнить с величиной крупного грецкого ореха. Если шишка старая, то она коричневого цвета. На ощупь деревянистая, а ее чешуйки рыхлые и топоращатся в разные стороны. Их размер в длину достигает от 3 до 7 сантиметров. Уже к концу лета шишки сосны приобретают свой взрослый цвет – коричневый. Шишки ровные, имеют коническую форму.Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, уменьшаются их размеры.

Эксперимент №4 Определение состояния соснового леса по шишкам сосны (приложение 4)

Участок №1: Для анализа состояния шишек сосны обыкновенной с «участка № 1» мы взяли шишки на 10 деревьях, рассматривая мы увидели, что состояние шишек удовлетворительное: ровной правильной конической формы – шишки первого года. Шишки 2-3 года жизни округлые, почти раскрыты, видны семена. Это значит что на «участки №1»- генеративные органы сформированы в норме, происходит развитие и формирование семян.

Участок №2: Для анализа состояния шишек сосны обыкновенной с «участка № 2» мы взяли шишки на 10 деревьях, рассматривая мы увидели, что состояние шишек удовлетворительное: ровной правильной конической формы – шишки первого года. Шишки 2-3 года жизни округлые, почти раскрыты, видны семена. Это значит что на «участки №21»- генеративные органы сформированы в норме, происходит развитие и формирование семян

Участок №3: Для анализа состояния шишек сосны обыкновенной с «участка № 3» мы взяли шишки на 10 деревьях, рассматривая мы увидели, что состояние шишек удовлетворительное: ровной правильной конической формы – шишки первого года. Шишки 2-3 года жизни округлые, почти раскрыты, видны семена. Это значит что на «участки №3»- генеративные органы сформированы в норме, происходит развитие и формирование семян.

Мы видим, что на всех трех участках состояние шишек хорошее, это значит что, атмосфера тут не загрязнена, в почве находится необходимое количество микроэлементов, необходимых для полноценного роста растений.

Заключение

По завершению нашего исследования мы можем сделать следующие выводы:

1. При определении механического состава почвы в трех участках нашего леса, мы видим, что при скручивании появляются слабые растрескивания кольца, значит почва в центре леса средне – суглинистая, а в центре мы видим, что при скручивании появляются слабые растрескивания кольца, значит почва средне суглинистая. И у дороги мы видим, при скручивании колбаски в кольцо не появляются трещины, и этот значит, что почва глинистая.

2. По итогам нашей работы мы можем сказать, что почва на изученных участках имеет разные среды. Участок №1, №2 (центр леса, окраина) лакмус окрасился в синий цвет. Это говорит о том, что почва имеет щелочную среду. Участок №3 (близко к дороге) лакмус окрасился в светловато-фиолетовый. Это говорит о том, что почва нейтральная. Кислотность почв оказывает большие влияние на развитие растений и жизнедеятельности микроорганизмов. При усилении кислотности угнетается рост и развитие большинства культурных и цветковых растений и бактериальной микрофлоры.

3. Исследование состояния хвои показало, что пробы, взятые на всех участках в пределах нормы, хвоя не содержит мелких повреждений, нет сухости, желтизны на хвое. Это доказывает, что экологическое состояние леса отличное.

4. Изучение состояния шишек показало удовлетворительное состояние: шишки ровной конической и округлой формы, содержат должное количество семян.

Изучение экологического состояния Козицыной рощи удовлетворительное, что очень радует, но… Люди должны заботиться о хорошем будущем, о дружбе человека и природы. Ни лес, ни озеро, ни горы, ни животный и растительный мир не могут сами позаботиться о себе. Мы должны встать на защиту нашей Земли, нашего будущего. Основными очистителями воздуха являются растения. Первостепенная роль в этом принадлежит хвойным растениям. Принимая на себя весь объем ядовитых веществ, которые попадают в атмосферу в результате деятельности человека, растения сами начинают болеть и погибают. Задача всех людей принять меры по уменьшению вредных выбросов в атмосферу и сохранению и увеличению площади лесных насаждений. Человек,- ты в ответе за родную природу!

Список использованной литературы:

1. Высоцкий Георгий Николаевич // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978

1. Шапиро Я. С. Агробиология: учебное пособие. СПб.: Проспект Науки, 2009. — 280 с.

1. http://sazhencyvorle.ru/chto-takoe-kislotnost-pochvy-opredelenie-i-regulirovanie-ph/

1. http://flowery-blog.ru/interesnoe-o-cvetah/rasteniya-dlya-shhelochnyx-pochv.html

1.  http://megaogorod.com/atricle/2824-kakie-rasteniya-rastut-na-kislyh-pochvah-i-    kak-ee-opredelit

1. https://www.promgidroponica.ru/vsjo-o-gidroponike/kislotnost_pochvy

1. https://www.promgidroponica.ru/vsjo-o-gidroponike/kislotnost_pochvy

1. https://studfile.net/preview/4187053/

1. https://fb.ru/article/163023/shishki-sosnyi-kratkoe-opisanie-foto-primenenie-v-narodnoy-meditsine-sosnovyih-shishe

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Исследование механического состава почвы

участок 1

участок 2

участок 3

Приложение 2 Исследование кислотности почв

Приложение 3Исследование сотояния хвои

Приложение 4. Исследование состояния шишек