чистый воздух. Оценка чистоты воздуха с. Хушенга по состоянию соснового бора. Оценка чистоты воздуха с. Хушенга по состоянию соснового бора
 Скачать 449.85 Kb.
|
|
Оценка чистоты воздуха с. Хушенга по состоянию соснового бора ОглавлениеВведение 3 1Биоиндикация как метод контроля состояния атмосферного воздуха 4 2Биологические особенности сосны обыкновенной 6 3Методика и ход исследования 8 3.1 Исследование состояния хвои 9 3.3 Исследование продолжительности жизни хвои 10 3.2 Исследование состояния генеративных органов 11 4Результаты исследования 12 Заключение 14 Список использованной литературы 15 Приложение 1 16 Введение Важнейшим фактором, от которого зависит здоровье человека и условия его жизнедеятельности, является состояние окружающей природной среды, в частности – атмосферного воздуха. В настоящее время техногенная нагрузка на природные комплексы повышается, поэтому необходимо постоянно проводить как отдельные исследования, так и комплексный мониторинг окружающей среды с использованием современных методов. К одному из этих методов относится оценка состояния окружающей среды с помощью инструментов биоиндикации, т.е. оценки состояния живых организмов на территориях, подвергающихся техногенному воздействию. Известно, что живая природа чутко реагирует на загрязнители, поэтому применение данного инструмента не теряет актуальности. В месте моего проживания – селе Хушенга Хилокского района Забайкальского края – основными загрязнителями окружающей среды являются транспортные магистрали – автомобильная и железная дорога. Непосредственно к дорогам прилегают лесные массивы, которые являются местом отдыха жителей села, используются для сбора грибов и ягод. Также рядом с дорогами находятся спортивные сооружения. Поэтому меня заинтересовал вопрос о степени загрязнения окружающей среды на лесных участках, и о возможном влиянии этого загрязнения на состояние движения проходящего рядом с лесом транспорта. Цель исследования: определить уровень загрязнения воздуха методом оценки состояния сосны обыкновенной. Задачи исследования: 1. Рассмотреть биоиндикацию как метод контроля состояния атмосферного воздуха в теоретическом аспекте. 2. Раскрыть биологические особенности сосны обыкновенной как биоиндикатора. 3. Провести исследование состояния воздуха вблизи источников загрязнения и проанализировать результаты. Биоиндикация как метод контроля состояния атмосферного воздухаЭкологическое состояние воздуха – это состояние атмосферного воздуха определённой территории, определяемое воздействием природных и антропогенных (производственных, социальных и бытовых) факторов1. К компонентам воздуха, негативно влияющим на качество окружающей среды, относятся сернистый ангидрид, окислы азота и углерода, формальдегид, тяжелые металлы и пыль, большая часть которых поступает в воздух от транспорта2. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в селе Хушенга являются автомобильный и железнодорожный транспорт. Как же определить чистоту воздуха, не имея под рукой ни лаборатории, ни необходимого оборудования? Оказывается можно воспользоваться доступными живыми организмами (биоиндикаторами), обитающими на территории исследования. О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменение этих условий, например, повышение солености воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной. Часто задают вопрос: «Почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами?». Существуют, по крайней мере, три случая, когда биоиндикация становится незаменимой3: 1. Фактор не может быть измерен. Это особенно характерно для попыток реконструкции климата прошлых эпох. Так, анализ пыльцы растений в Северной Америке за длительный период показал смену теплого влажного климата сухим прохладным и далее замену лесных сообществ на травяные. В другом случае остатки диатомовых водорослей (соотношение ацидофильных и базофильных видов) позволили утверждать, что в прошлом вода в озерах Швеции имела кислую реакцию по вполне естественным причинам. 2. Фактор трудно измерить. Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве. Например, инсектицид дельтаметрин активен лишь несколько часов после его распыления, в то время как его действие на фауну (жуков и пауков) прослеживается в течение нескольких недель. 3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать. Данные о концентрации в окружающей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа. Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии. Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора. Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими. Эффективность применения биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени. Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания. В экологическом словаре сказано, что биоиндикатор – это живой организм, по наличию, состоянию и поведению которого можно судить об изменении в окружающей среде1.В словаре биологических терминов Н.Ф. Реймерса говорится, что для определения состояния воздуха наиболее часто используются показатели состояния высших растений, лишайников, мхов, почвенных водорослей, бактерий и др.2 По общепринятой классификации, из высших растений к категории очень чувствительных относятся хвойные: кедр, ель, сосна3. Сосна – распространённая древесная порода в окрестностях села Хушенга, поэтому в качестве биоиндикатора была выбрана именно сосна обыкновенная. Биологические особенности сосны обыкновеннойСосна (лат.Pinussylvestris) –род хвойных деревьев семейства Сосновые(Pinaceae).По современным данным существует около 120 видов сосны, которые в естественном произрастании рассеяны по всему Северному полушарию от экватора до заполярья. В умеренном и субарктическом климате они образуют леса на равнинах, а в субтропиках, тропиках и вблизи экватора произрастают в горах1. Сосны - вечнозелёные, богатые смолой деревья, очень крупные, реже мелкие, иногда почти кустарники. Хвоинки сосны - видоизмененные листья, они покрыты толстостенной кожицей, устьиц у них немного, и они находятся в углублениях. Хвоя сосны сохраняется 2-4 года. В силу особенностей строения сосны в любое время года экономно испаряют влагу. Шишки - видоизмененные побеги. Красноватые шишки – женские, зеленовато-желтые - мужские. Сосны чрезвычайно распространены по всему северу России и большей части Сибири и образуют как чистые леса, так и леса в смеси сельюи другими породами. В лесу сосны имеют (до 35 метров) колоннообразный ствол. Продолжительность жизни 150-200 лет. Наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса, это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния. Сосновые леса являются благоприятным местом обитания мелких промысловых зверей и птиц, которые здесь находят достаточный корм и надежную защиту в течение года, особенно в зимнее время они защищены от холодных ветров. Народнохозяйственное значение сосны огромно. Древесина сосны с красноватым ядром и желтовато – белой заболонью отличается высокими техническими качествами и прочностью. По сравнению с древесиной лиственницы у сосны она легкая и мягкая, в то же время достаточно плотная и прочная, легко обрабатывается. Широко применяется в жилищном строительстве, столярном и мебельном производстве, вагоностроении и авиационной промышленности. Древесина сосны так же, как и других хвойных пород, является ценным сырьем для химической промышленности. В городах и селах можно видеть причудливые украшения из древесины сосны в деревянных строениях: двухэтажных коттеджах, особняках, уникальные предметы спального гарнитура, кухонной, а также другой домашней мебели. Сосна обыкновенная долго служила и продолжает служить поставщиком живицы, из которой вырабатывают смоляные спирты и кислоты, эфиры и терпены, канифоль и скипидар, а также многие другие продукты. Методика и ход исследованияДля оценки состояния атмосферного воздуха в окрестностях с. Хушенга мы использовали набор методик «Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны»1.Состояние сосны обыкновенной было исследовано по следующим параметрам: 1. Состояние хвои. 2. Состояние генеративных органов. 3. Продолжительность жизни хвои. Исследования проводились в июне-октябре 2021 г. Были выбраны 3 участка (пробные площадки) с вытоптанностью не более 2 баллов (вытоптаны тропы) и разной удаленностью от источников загрязнения (автомобильная и железная дорога). Карта расположения участков приведена в Приложении 1. Характеристики участков приведены в таблице 1. Таблица 1 – Характеристика обследуемых участков
3.1 Исследование состояния хвоиДля исследования состояния хвои был принят в расчет тот факт, что в незагрязнённых лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения. Внешний вид хвои по классам поврежденности показан на рисунке 1.  Рисунок 1 - Внешний вид хвои разной степени поврежденности Сбор материала производился в июне 2021 года. С 10 деревьев на каждом участке сняли по 10 парных хвоинок с веток второго года жизни (вторая мутовка сверху). Всю хвою разделили на 3 части: неповреждённая хвоя (1 класс); хвоя с пятнами (2,3 класс); хвоя с признаками усыхания (4-6 класс). Подсчитали количество хвоинок в каждой группе и внесли данные в таблицу 2. Таблица 2 - Повреждение и усыхание хвои сосны обыкновенной на разных пробных площадках соснового бора (2021 г.)
Далее был определен уровень загрязнения воздуха на каждом участке соснового леса (таблица 3). Таблица 3 –Уровень загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны (2021 г.)
3.3 Исследование продолжительности жизни хвоиИнформацию по степени загрязнения воздуха могут также дать результаты исследования продолжительности жизни хвои – чем больше загрязнен воздух, тем меньше продолжительность. Сбор материала производился в августе 2021 года. На каждом участке было осмотрено по 30 деревьев небольшой высоты в возрасте 10-15 лет. Возраст хвои определялся путем подсчета количества мутовок с хвоей на центральном побеге. Средняя продолжительность жизни хвои на участке определялась по формуле:  Собранные данные представлены в таблице 4. Таблица 4 – Продолжительность жизни хвои
3.2 Исследование состояния генеративных органовДействие различных загрязнителей атмосферного воздуха влияет на репродуктивную функцию сосны, происходит ее подавление. Это можно обнаружить по уменьшению числа шишек на дереве, количеству семян с нормальным развитием, изменению размеров женских шишек. Изменения могут составить до 15-20%. Исследование проводилось в октябре 2021 года. На каждой пробной площадке было отобрано по 10 шишек с 10 деревьев возрастом 20-40 лет, затем были определены их линейные размеры с помощью миллиметровки (таблица 5). Таблица 5 - Состояние генеративных органов сосны (размеры шишек)
Результаты исследованияПолученные при проведении исследования данные сравнивались с данными, полученными на тех же участках и в те же месяцы в 2020 году. Результаты приведены в таблице 6. Таблица 6 – Результаты исследований состояния сосны обыкновенной в 2020-2021 г.
Проанализировав полученные данные, можно сделать следующие выводы: 1. Самое плохое состояние воздуха по исследованию состояния хвои наблюдается на пробной площадке №1 (в 50 м от автомобильной и 100 м от железной дороги). На пробной площадке №3 (в 650 м от автомобильной и 700 м от железной дороги)воздух можно назвать чистым, но количество повреждённой и усохшей хвои приближает эту территорию ко II уровню загрязнения, что означает относительно чистый воздух. Кроме того, на наиболее удаленном от источников загрязнений участке выше средняя продолжительность жизни хвои и средняя длина шишки, что также говорит о более чистом воздухе на этой площадке. При этом диаметр шишки варьируется, и связь этого показателя с удаленностью от источников загрязнения не наблюдается. 2. Сравнение результатов исследований 2020 и 2021 годов показывает негативное изменение таких характеристик, как повреждение и усыхание хвои, состояние генеративных органов сосны, что говорит об усилении техногенного загрязнения воздуха. Это может быть связано со значительной интенсификацией движения по автомобильной и железной дорогам, проходящим через село Хушенга, в течение последнего года. Заключение Итак, в результате проведенного исследования выяснилось, что сосновый лес, прилегающий к автомобильной и железной дорогам, проходящим через село Хушенга подвергается значительной техногенной нагрузке. Загрязнение воздуха наиболее значительно на расстоянии 50-100 м до автомобильной и железной дорог, на расстоянии 350-400 м является средним по уровню, а на расстоянии 650-700 м воздух практический чистый, хотя влияние источников загрязнения ощущается и здесь. При этом, на основании сравнения с результатами исследования предыдущего года, можно сделать вывод об ухудшении экологической ситуации. В связи с этим я считаю, что организовывать места для отдыха и занятий спортом нужно на расстоянии не менее 500 м от автодороги и железнодорожных путей. Также жителям села можно порекомендовать не заниматься сбором грибов и ягод вблизи этих источников загрязнения, особенно учитывая все более активное движение транспорта. Исследования, проведенные в течение двух последних лет на трех участках, конечно, не могут дать полную картину состояния окружающей среды на территории села Хушенга и в близлежащих окрестностях. Для лучшего видения ситуации нужно продолжать работу в этом направлении. Очень желательно организовать комплексный биомониторинг, задействовав большее число участков, а также другие методики биоиндикации (например, по состоянию лишайников, коры деревьев и т.д.) в совокупности с физико-химическими методами. Я считаю, что данное направление исследований весьма перспективно, т.к. напрямую касается здоровья и качества жизни населения нашего села. Список использованной литературы Губанов,И.А. Pinussylvestris L. – Сосна обыкновенная // Иллюстрированный определитель растений Средней России. В 3 т. — М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог.иссл., 2002. – Т. 1. Папоротники, хвощи, плауны, голосеменные, покрытосеменные (однодольные). –526 с. Карташев,А.Г. Ведение в экологию: учебное пособие/А.Г.Карташев. – Томск: Изд-во ТУСУР, 2000. – 300 с. Кузнецов,В.Н. Справочные и дополнительные материалы к урокам экологии / В.Н.Кузнецов. – М.: Дрофа, 2002. – 128 с. Мукминов, М.Н. Методы биоиндикации: учебно-методическое пособие / М.Н. Мукминов, Э.А. Шуралев. – Казань: Казанский университет, 2011. – 48 с. Реймерс,Н.Ф. Краткий словарь биологических терминов: книга для учителя/Н.Ф.Реймерс. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1995. – 368 с. Словарь экологических терминов[Электронный ресурс]. – URL: https://eco-23.ru/stati/11-articles/29-slovar-ekologicheskikh-terminov. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие.– 3-е изд., испр. и доп. / под ред. Т.Я. Ашихминой.– М.: Академический Проект, 2006. – 416 с. Приложение 1 Карта расположения обследуемых участков  1Карташев,А.Г. Ведение в экологию: учебное пособие/А.Г.Карташев. – Томск : Изд-во ТУСУР, 2000. – 300 с. 2Кузнецов,В.Н. Справочные и дополнительные материалы к урокам экологии / В.Н.Кузнецов. – М.: Дрофа, 2002. – 128 с. 3Мукминов, М.Н. Методы биоиндикации: учебно-методическое пособие / М.Н. Мукминов, Э.А. Шуралев. – Казань: Казанский университет, 2011. – 48 с. 1Словарь экологических терминов[Электронный ресурс]. – URL: https://eco-23.ru/stati/11-articles/29-slovar-ekologicheskikh-terminov. 2Реймерс,Н.Ф. Краткий словарь биологических терминов: книга для учителя/Н.Ф.Реймерс. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1995. – 368 с. 3 Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие.– 3-е изд., испр. и доп. / под ред. Т.Я. Ашихминой.– М.: Академический Проект, 2006. – 416 с. 1Губанов,И.А. Pinussylvestris L. – Сосна обыкновенная // Иллюстрированный определитель растений Средней России. В 3 т. — М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог.иссл., 2002. – Т. 1. Папоротники, хвощи, плауны, голосеменные, покрытосеменные (однодольные). – С. 120. 1 Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие.– 3-е изд., испр. и доп. / под ред. Т.Я. Ашихминой.– М.: Академический Проект, 2006. – 416 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||