Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа по теме: «Исследование хвои сосны»»
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 5»
города Валуйки Белгородской области
Номинация: «Экология лесных растений »
Исследовательская работа по теме:
«Исследование хвои сосны»
Автор: Карпенко Виктория Сергеевна, 7-Б класс
Руководитель конкурсной работы: Жерлицина Елена Алексеевна,
учитель биологии МОУ «СОШ №5»
г. Валуйки Белгородской области
2016 год
Содержание:
1. Введение
2. Цель, задачи, объект исследования
3. Литературный обзор 4. Методика исследования
5. Практическая часть
6. Результаты исследования
7. Литература
Введение. Сосновый лес - это важнейший фактор в экологическом равновесии биосферы, состав, структура и энергетика которой обусловлены в основном деятельностью живых организмов. Сосновый лес - крупнейший накопитель солнечной энергии и биологической массы, один из источников кислорода; он очищает околоземную атмосферу, регулирует сток воды, защищает почву от эрозии, положительно влияет на движение и режим воздушных масс. И, наконец, лес - это здоровье и отдых людей, источник разнообразного ценнейшего сырья.
Тема: «Исследование хвои сосны»
Цель: провести исследование состояния хвои сосны обыкновенной в Монастырском лесу.
Задачи: определить состояние хвои сосны обыкновенной.
Объект исследования – сосна обыкновенная, лесная (Pinus silvestris).
Литературный обзор
Сосна обыкновенная, лесная (Pinus silvestris). Хвойное растение, относящееся к семейству сосновых. Никто никогда не видел сосну без хвои (конечно если дерево не засохло), поэтому называют сосну вечнозеленым растением.
Сосна обыкновенная – неточный перевод с латыни. Если переводить дословно- будет сосна лесная. Конечно, какая же она обыкновенная? Лесная красавица, загадочная и щедрая целительница людских душ и тел.
Сосна обыкновенная (Pinus silvestris ) образует леса в европейской части и Сибири. Дерево высотой 35-40 м. Хвоинки по 2 в пучке. Шишки длиной 3-7 см, продолговато-яйцевидные. Даёт строевую и поделочную древесину, топливо, дёготь, смолу, вар, живичный скипидар, эфирное скипидарное масло, канифоль. Из хвои получают витамин С, опилки используют для выращивания кормовых дрожжей. Посадки сосны служат для закрепления песков.
При благоприятных условиях сосна может жить 350-400 лет, но в среднем живет лет 150-200. очень светолюбива, так любит свет, что ни одна веточка не переносит его недостатка, потому и отмирают у сосен, растущих в лесу, нижние ветви, обнажая янтарный ствол. Возраст сосны можно примерно определить по количеству мутовок плюс 5-6 лет. К почве сосна не требовательна, растет и на песках, и в заболоченных местах, не переносит только засоленности. А вот в загазованном воздухе она сильно страдает: начинает отмирать крупные ветви, а потом и верхушка, и дерево медленно умирает. Сосна может служить индикатором загрязнения атмосферы.
Это еще одно интересное и полезное свойство сосны – способность очищать воздух от вредных бактерий. Так это или нет, а вот от микробов нас сосны, точно защищают. Сосна - один из рекордсменов в растительном мире по количеству выделяемых фитонцидов- веществ, губительных для многих микроорганизмов. Ученые установили, что в воздухе соснового леса в 10 раз меньше бактерий, чем, например, в березовом лесу.
В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждении и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни сосны.
Основной реакцией дерева на неблагоприятные факторы является снижение прироста хвои, побегов у деревьев, подвергшихся воздействию выбросов промышленных предприятий и выбросов автомобильного транспорта, относительно контроля.
Какие же вещества наиболее опасны для растений? Это сернистый газ, фтор, хлор, аммиак, фенол, окислы азота, сероводород, уксусная кислота, пары ртути, хлористый водород, окись углерода. Но все же врагом №1 надо считать для леса сернистый газ. Это вещество в особенно больших количествах попадает в атмосферу и при этом очень ядовито для растений.
Разные древесные породы неодинаково чувствительны к этому воздействию. Одни из них более стойки, другие, напротив, очень уязвимы. Каждая древесная порода чувствительна по-своему. Это отчасти зависит от того, как долго сохраняются на дереве листья или хвоя, какова продолжительность их жизни.
Наши лиственные деревья с опадающей ежегодно листвой лучше противостоят вредному воздействию промышленных выбросов, чем вечнозеленые хвойные, у которых хвоинки живут несколько лет. Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики».
Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт. Загрязнение воздуха автотранспортом отличается значительной неравномерностью в пространстве и во времени, поэтому очень важен оперативный и детальный учет интенсивности и структуры транспортных потоков, особенно в городах и крупных населенных пунктах. Санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 машин в час. Сегодня в мире примерно 600 млн. штук автомобилей. В выхлопных газах двигателей содержатся более 200 химических соединений и элементов? Наибольший вклад в структуру загрязнения вносят окислы углерода и азота, углеводороды, сернистые соединения, сажа. В среднем каждый автомобиль выбрасывает в сутки 3,5-4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу. При использовании этилированного (с добавлением свинца) бензина этот высокотоксичный элемент попадает в выхлопы. В организм человека свинец попадает с продуктами, выращенными у дорог, с молоком коров, которые выпасались на обочинах дорог. Повышенное содержание свинца отмечено в организме детей, играющих вблизи автотрасс, у гаражей и т. д. «Вклад» автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня в большинстве регионов России не менее 30%. Автомобили используют кислород атмосферы. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5-8 кг резиновой пыли ежегодно.
НЕКРОЗ - омертвление участка тканей растений, чаще всего это отмирание листьев под влиянием загрязняющих веществ. Положение на растении и цвет некроза иногда позволяют сделать заключение о степени и виде воздействия.
Определение состояния хвои сосны обыкновенной.
В данной работы я руководствовалась методикой, взятой из сборника Алексеева С.В., Груздевой Н.В., Муравьева А.Г., Гущиной Э.В. «Практикум по экологии».Для метода биоиндикации по хвое сосны достаточно собрать с боковых побегов кроны сосны 5-20 деревьев в 15-летнем возрасте примерно по 300 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Всю хвою разделить на три части (неповреждённая хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчитать количество хвоинок в каждой группе. На основании этих данных и делается вывод о степени загрязнённости атмосферы.
Для исследования я подобрала три участка сосновых насаждений, располагающихся как в условиях сильного загрязнения (возле автомагистрали), так и на мало загрязняемой территории на удаленном расстоянии от источников загрязнения, на всех участках я измерила длину 10 хвоинок и вычислила среднюю длину хвои (приложение №1 таблица№2). Первый участок я взяла на отрезке дороги в село Яблоново Валуйского района. Это основная дорога и за пятнадцать минут наблюдения я насчитала 22 машины (с 12.30 до 13.45). По краю дороги выбрала пять сосен примерно пятнадцати - двадцатилетнего возраста. С боковых побегов кроны сосен собрала примерно по 60 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Общее количество пар хвоинок 300 штук. Сложила их в пронумерованный пакет. В кабинете хвоинки рассмотрела под лупой и разложила на три группы по классу усыхания и повреждений. Первая группа - неповреждённая хвоя, вторая - хвоя с пятнами, и третья группа - хвоя с признаками усыхания, подсчитали количество хвоинок в каждой группе и занесли в таблицу№2 (приложение№1).
По этой же схеме собрала и осмотрела хвоинки, собранные на участке №2 – это территория очистительных сооружений и на участке №3 на территории поселка «Утиный». Все данные занесла в таблицу №2 (приложение№1). Затем данные сравнила между собой и составила заключение о степени повреждения хвои сосен с исследуемых участков. Учитывая, что из 300 хвоинок только третья часть абсолютно чистые, можно сделать вывод, что экологическая обстановка в городе не самая лучшая.
Увидела, что кроме участков усыхания и пятен на участке №3 на хвоинках я встретила черные, блестящие крупинки. Сначала я подумала, что на хвоинки осела сажа, но рассмотрев хвоинку под микроскопом, увидела, что это чьи - то яйца. Что бы узнать, что это такое, мы с педагогом отправились на консультацию в лесничество Валуйского района. Максименко В. В. – государственный лесной инспектор Валуйского района сообщил нам, что мы нашли яйца тли, а вот какой мы узнали вместе по определителю. Вредителем оказалась тля Cinara, род тлей из семейства Lachnidae. Это крупные и среднего размера тли, длиной 2-7 мм. Буровато-серые или чёрно-бурые. Волосистые, с большими трубочками. Питаются растительными соками. Встречаются на сосновых (ель, сосна, кедр, пихта, лиственница) и кипарисовых (можжевельник, туя). Сидят рядами на хвое сосны обыкновенной. Яйца зимуют на нижней поверхности хвои. Меры борьбы: весной обработка карбофосом. При необходимости обработку повторить через 10-12 дней. Тля прокалывает покровы растения и высасывает сок. В местах массовых укусов ткани деформируются, а затем отмирают. Может происходить скручивание листьев и образование галлов. Цветы на пораженных цветоносах не развиваются, вянут, едва раскрывшись. Сам цветонос быстро увядает. Плоды не завязываются, завязь осыпается. Тли, как и другие равнокрылые насекомые (мучнистые червецы, корневые червецы, белокрылки, цикадки, шитовки, ложнощитовки), высасывают из растения намного больше сока, чем им необходимо для поддержания жизненных сил. Излишки влаги и углеводов выводится из организма тли в виде сахаристых выделений, которые называются падь или медвяная роса. Эта липкая сладкая жидкость покрывает растение, затрудняя его дыхание. Падь является хорошим субстратом для развития различных грибков. Сажистые грибки, например, могут покрывать лист сплошным слоем, уменьшая интенсивность фотосинтеза, что угнетает и без того ослабленные растения. Интересно, что падь могут собирать пчелы. Мед, полученный из такого сырья, называют падевым. Сосновый лес, заселенный тлёй становится «медоносным».Партеногенетически развивающиеся тли обладают колоссальной плодовитостью, и за лето потомство одной родоначальницы могло бы достигнуть многих сотен и даже тысяч миллионов. Однако такого масштаба развитие тлей не достигает из-за значительной их гибели, так как у них много врагов — личинки мух-жужжалок (Bombuliidae), златоглазки (Chrusops), жуки и личинки божьих коровок, клопы, сверчки, клещи и птицы. Так мы узнали, что сосны около Д/К «Нефтяник» необходимо лечить, иначе они могут засохнуть на корню.
Также я сравнила средний размер хвоинок на всех участках. Для этого на каждом участке с сосен было взято по 10 хвоинок, их размер замерялся, и находилось среднее арифметическое значение. Оказалось, на участке №1 средняя длина хвоинок 4,3 мм, на участке №2 - 4,6, на участке №3 – 3,5 (приложение №1, таблица №2).
Вывод: Повреждения на хвоинках говорят о наличии загрязнения. Самые короткие хвоинки на участке №3 , я это связываю с тем, что на соснах была обнаружена тля Cinara.
Для того чтобы проверить метод биоиндикации, то есть соответствует ли состояние хвои загрязнению воздуха я взяла пробу снега на всех трёх площадках. В талой воде пробы снега с участка №1 визуально оказалось больше всего осадка по сравнению с другими участками. Меньше осадка было в талой воде из пробы с участка №2 и совсем мало осадка было в пробе талой воды с участка №3. Снег растопила и проверила РН талой воды. Величина РH снега обусловлена попаданием из атмосферы не только твёрдых частиц, но и газообразных загрязняющих веществ: SO2, CO, CO2, N2O, NO, NO2. Этот показатель очень важен, т. к. может сильно повлиять на реакцию среды почвы после таяния снега (подкислить или подщелочить). Чистый снег, как и чистая дождевая вода, имеет РH = 5,6, что связано с наличием в воздухе CO2, образующим угольную кислоту, подкисляющую атмосферные осадки. Если в воздухе много оксидов азота, сернистого газа, диоксида серы и других кислотных оснований, то снег будет иметь величину РH
Вывод
Сравнив данные, я выяснила, что самый чистый участок №3 (поселок «Утиный»), более загрязненный участок №2(очистительные сооружения), а самый угнетенное состояние у сосен на участке №3(дорога в село Яблоново). Я с удивлением увидела, что у сосен, растущих по дороге в село Яблоново не самое плохое состояние. Разбираясь, почему же у сосен в городе хуже общее состояние, чем у сосен у автодороги с большим потоком автотранспорта, я выявила одно преимущество участка №1 - это то, что там естественный лес, а в городе это искусственные посадки.
Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной.
Затем я определила состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек сосны). Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно уменьшаются размеры женских шишек (до 15-20%).
Для проведения исследования в осеннее время я отобрал по 10-20 шишек с 5-10 деревьев желательно с 30-40-летнего возраста, и определил их линейные размеры мерной лентой.
Из полученных данных вывела средние для ключевого участка длину и диаметр шишек, и занесла в таблицу №3.Средняя длина и диаметр шишки на участке №1 соответственно 49мм. и 43 мм., на участке №2 –44мм. и 27 мм., на участке №3 –42мм. и 29мм.
Вывод
Обследовав шишки сосны обыкновенной, можно сказать, что самые крупные шишки у сосен, произрастающих в лесу по дороге в село Яблоново (участок №1). Затем по размеру следуют шишки с участка №2 (очистительные сооружения) и с участка №3 (поселок «Утиный»). Шишки с последних двух участков почти одного размера. Это говорит о том, что растения, произрастающие в лесу более сильные, чем посаженные человеком в городе, а сосны в городе подвергаются антропогенному воздействию, так как размер шишек на городских участках №№2,3 меньше, чем в лесу.
Заключение
Проанализировав полученные результаты, я сделала вывод, что сравнивая естественную посадку (лес по дороге в село Яблоново) и участки с искусственными посадками в на очистительных и в поселке «Утиный», я получил погрешности биоиндикаторных методов исследования, связанные с тем, что посаженные человеком сосны менее жизнеспособны изначально. Тем не менее, можно сказать, что в разных районах города примерно одинаковая экологическая обстановка, в основном связанная с загрязнением автотранспортом. Но учитывая, что из 300 хвоинок на каждом участке только третья часть абсолютно чистые, можно сделать вывод, что экологическая обстановка в городе не самая лучшая. Считаю, что возможно использовать сосну обыкновенную для проведения мониторинга чистоты воздуха, так как проверка на кислотность показала, что среда талой воды щелочная, следовательно, снег загрязнен выхлопными газами автомобилей и выбросами теплоэлектростанций, вследствие чего хвоинки сосны имеют пятна и усыхания.
Сократив количество используемого во всем мире ископаемого топлива, переведя работу автотранспорта на альтернативное топливо, каждый можем внести вклад в борьбу с загрязнением воздуха и глобальным потеплением.
Моя гипотеза не подтвердилась, как и мнение большинства жителей города - воздушная среда города в осенний период является не такой чистой, как бы хотелось, и основной загрязнитель - это выхлопы автотранспорта и выбросы очистительных сооружений.
Предлагаемые мероприятия:
-Выпустить агитационные листовки с привлечением внимания автовладельцев к состоянию их автомобиля.
-В городе увеличить количество зеленых насаждений, мы как юннаты готовы помочь в озеленении города.
Я хочу провести дополнительные исследования в летний период для определения влияния автотранспорта на растительный покров в городе Валуйки.
Литература:
Алексеев С.В., Груздева Н.В. и др. Практикум по экологии. Учебное пособие. -М.:
Нейштадт М.И. определитель растений. Пособие для студентов пединститутов и учителей. – М.: государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1963г.
Природно-ресурсные ведомости №6 (381) июнь 2012г , сокращенный вариант доклада С.С. Чичерина (ГГО им. Воейкова) по вопросу «Информирование общественности о состоянии загрязнения атмосферного воздуха».
Федеральный закон Российской Федерации от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».
Информационные источники Интернет:
www.businessdecision.com - Website Partner
wikipedia.
mojgorod.ru/hmao/uraj/
http://www.wood.ru/ru/opissos
http://www.omsk.edu/article/vestnik-omgpu-41.pdf
Приложение №1
Таблица №1
Воздействующий газ
Растение
Внешние признаки повреждения растений
Диоксид серы
Сосна обыкновенная
Побурение кончиков игл хвоинок
Ель европейская
Хвоя буреет и опадает
Ясень американский
Обширное междужилковое обесцвечивание листьев
Фтористый водород
Пихта европейская
Цвет поврежденных участков хвои меняется от зеленого до красновато- бурого
Таблица №2
1.Определение состояния хвои
Повреждение и усыхание хвоинок
Номера ключевых участков
1
2
3
Общее число обследованных хвоинок
300
300
300
Количество хвоинок с пятнами
153
180/5
50
Процент хвоинок с пятнами
51%
62%
16,6%
Количество хвоинок с усыханием
41
8
92
Процент хвоинок с усыханием
13.7%
2%
30,7%
Количество чистых хвоинок
106
107
158
Процент чистых хвоинок
35.3%
36%
52.7%
Средняя длина хвои
4,3
4,6
3,5
Дата отбора проб
17.09.12
09.10.13
20.11.13
Вывод: Учитывая, что из 300 хвоинок только третья часть абсолютно чистые, можно сделать вывод, что экологическая обстановка в окрестностях леса не самая лучшая.
Таблица №3
2. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной
Средние значения по 10 деревьям
Номера участков
1
2
3
Средняя длина шишки, мм
49
44
42
Средний диаметр шишки, мм
43
27
29
Вывод: Данные говорят о том, что растения, произрастающие в лесу более сильные, чем посаженные человеком в местах их проживания, так как они подвергаются антропогенному воздействию, так как размер шишек в местах, где много скопление людей меньше, чем в лесу.
