Проектная и исследовательская деятельность обучающихся

Гырдымова Светлана Владимировна

Размещение проектов, исследовательских и творческих работ обучающихся

Скачать:

ВложениеРазмер
PDF icon tezis.pdf377.34 КБ
Файл issledovatelskaya_rabota.docx565.34 КБ
Файл podrost.pptx1.29 МБ

Предварительный просмотр:


Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

с. БОРОДИНОВКА

Биоиндикация атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования ЗАО Михеевского ГОКа

(учебно – исследовательская работа)

Выполнила:  Жумагулова Алтынай

 ученица 7 класса

 Руководитель: Гырдымова

 Светлана Владимировна,                              учитель биологии, магистр

                                                                                                                                     

                                                                   

                       

                         

                         с. Бородиновка

2016


Оглавление

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

Глава 1.  Сосна обыкновенная ‒ «эталон» биоиндикации в условиях антропогенного влияния на окружающую среду. ………………………...........8

Глава 2.  Биоиндикация  атмосферного воздуха по комплексу  признаков сосны обыкновенной в условиях  функционирования ЗАО Михеевского ГОКа ……………………………………………………………………………..13

Глава 3.  Результаты исследования……………………………………………16

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………...26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….27

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………...28

ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………………….29


ВВЕДЕНИЕ

Сегодня, как никогда, перед человечеством стоит вопрос о необходимости изменения своего отношения к природе и обеспечения соответствующего воспитания и образования нового поколения. Основой как национального, так и мирового развития общества должна стать гармония человека и природы. Каждый человек должен понимать, что только в гармонии с природой, возможно, его существование на планете Земля. Человечество подошло к порогу, за которым нужны и новая нравственность, и новые знания, новый менталитет, новая система ценностей. Экологическое образование должно охватывать все возрасты,  стать приоритетным, опережающим все другие области хозяйственной деятельности. Экологическими знаниями, подобно арифметике, должны обладать все — независимо от специальности, характера учебы и работы. Поэтому важным звеном современного образования в последние годы все в большей степени являются экологическое образование и воспитание.

Именно исследовательская деятельность обучающихся способствуют возбуждению интереса к решению экологических проблем своей местности. Вызывает чувство удовлетворения полученными результатами; возникает чувство сопричастности за судьбу природных объектов, осознание значимости практической помощи природе родного края. В процессе исследовательской деятельности обучающиеся учатся находить возможности, позволяющие реализовать знания, умения и навыки в решении

реальных экологических проблем; участвовать в работе, приносящей пользу природе как общему дому; понимать, что знания и умения по изучению местности, по охране окружающей среды, которые они получают в школе, будут полезны в их дальнейшей жизни. Такой подход к организации исследовательской деятельности способствует повышению качества экологического образования, обеспечению преемственности образовательных уровней [2].

Активная деятельность человека на современном этапе развития производства наносит  непоправимый вред окружающей среде не только  крупным мегаполисам, но и их окрестностям, и сельской местности. Для условий исследуемой нами местности, а именно нахождение её вблизи промплощадки  Михеевского ГОКа в село Катенино Варненского муниципального района, наиболее чувствительны к загрязнению воздуха лесные фитоценозы [8], а именно лесопосадки  сосны обыкновенной.

Роль атмосферы в природных процессах огромна. Чистый воздух необходим для жизни человека, растений и животных. Атмосферные загрязнения оказывают отрицательное влияние на живые организмы, что приводит к сокращению численности, видового разнообразия животных и растений, заболеваемости человека. Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также серьезные нарушения экологического равновесия в биосфере множество. Одно из самых значительных  из них является техногенное  воздействие предприятий, занимающихся добычей железной руды.  В нашей работе мы исследуем влияние Михеевского ГОКа на территории Варненского муниципального района как источника антропогенного воздействия на зелёные насаждения сосны обыкновенной.    Технологические процессы, происходящие на предприятии, приводят к образованию массы пыли. Это буровзрывные работы в карьере, дробление руды  при обогащении, дефляция отвалов, отходов обогащения и добычи, погрузка и транспортировка. Даже на среднем ГОКе это сотни тысяч тонн пыли в год, что сопоставимо с выбросами крупных промышленных комбинатов.

Так, при массовом взрыве в карьере в воздух на высоту 150–250 метров поднимается одновременно 150–200 т пыли, которая воздушными потоками разносится на километры. Состояние биоты является индикатором экологического благополучия территории вследствие миграции элементов в системе «горные породы - подземные воды - газы - почва - биота». Под биотой  понимается  совокупность всех живых организмов, включая человека, связанных посредством обмена энергией и питательных веществ в единое целое. Растительная биомасса быстро реагирует на различные стрессовые воздействия, на отклонения от оптимума условий существования. Лимитирующие факторы могут быть как естественные (изменение температуры, влажности, химического состава почв и многие другие), так и техногенные, которые по сравнению с естественными отличаются более катастрофичным характером проявления. Ответом на стресс (если его воздействие не выходит за пределы зоны угнетения, то есть,  не приводит к гибели организма) является значительное изменение морфоструктуры такого  объекта исследования как сосна обыкновенная  (например, изменение формы ствола, повреждение и усыхание хвои, сокращение продолжительности жизни хвои, изреженность крон древостоев, утолщение кутикулы листовой пластинки сосны обыкновенной). Появление этих признаков  свидетельствует о наличии неблагоприятных факторов в воздушной среде.

 Оценку состояния воздушной среды можно проводить в условиях школы в рамках развития непрерывного экологического образования  обучающихся, организуя  такую форму  внеурочной деятельности  как  экологическую полевую экспедицию с использованием биоиндикационных методов исследования, являющихся  достаточно эффективными и недорогими [6]. Биоиндикация – метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов – биоиндикаторов (фитоиндикаторов). Этим и обуславливается выбор нашей темы исследования.


Цель исследования: оценить степень загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования Михеевского ГОКа в село Катенино Варненского муниципального района.

Объект исследования: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.).

Предмет исследования: морфологическое  и анатомическое состояние побегов, хвои, кроны древостоев сосны обыкновенной в условиях антропогенного воздействия. Исследования проводили, применяя «щадящий режим» в отношении природных объектов.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по теме исследования.

2. Освоить и применить методику определения степени загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования Михеевского ГОКа.

3. Заложить основу для дальнейшего экологического мониторинга воздушной среды в условиях антропогенного воздействия.

4. Убедиться на собственном опыте в эффективности использования методов биологической индикации в оценке качества состояния воздушной среды.

5. Разработать практические рекомендации.

Методы исследования: морфометрический, биоиндикация, наблюдение, сравнение, сопоставление.

Гипотеза: если применить метод биоиндикации по комплексу признаков сосны обыкновенной, то можно доказать   влияния Михеевского ГОКа  на   загрязнение атмосферного воздуха как источника антропогенного воздействия на окружающую среду.

Место проведения  исследования: массив лесопосадок сосны обыкновенной, расположенный вблизи   промплощадки  ЗАО Михеевского ГОКа, находящийся в село Катенино Варненского муниципального района Челябинской области.

Исследования проводились в период с 21.06. – 23. 06. 2016 года.

Новизна и практическая значимость работы:

работа может быть использована на уроках биологии, а также во внеурочной деятельности обучающихся, при проведении классных часов на тему природоохранной деятельности лесных массивов, распространении  опыта учебно ‒ исследовательской деятельности среди учителей Варненского района, создание сборника исследовательских проектов.

Вопросами дивгностики жизненного состояния деревьев, экологического мониторинга с применением методов биоиндикации, биологическим контролем окружащей среды занимались: Алексеев В.А., Ашихмина Т.Я., Вронский В.А., Мелехова О.П., Петров В.В., Тимофеев А.Н., Чернова Н.М.


Глава 1.  Сосна обыкновенная ‒ «эталон» биоиндикации в условиях антропогенного влияния на окружающую среду

Воздействие горного производства на окружающую среду - многообразно и проявляется в прямом и косвенном воздействии на природные ландшафты. Горное производство способствует уничтожению растительного покрова, возникновение техногенных форм рельефа (карьеры, отвалы, хвостохранилища.), деформации участков земной коры (особенно при подземном способе добычи полезных ископаемых). Среди загрязнителей воздушной среды выделяются, прежде всего, запыленность и загазованность. При разработке рудных месторождений в атмосферу выделяется значительное по видам и объёмам количество газов. В первую очередь это метан (СН4) и сопутствующие углеводороды, а также сернистый газ (S03), углекислота (НСОЗ), окись углерода (СО), сероводород (H2S), радон, азот. Производственные факторы определяют как газовую, так и пылеаэрозольную загрязненность. Состояние атмосферного воздуха характеризуется концентрациями загрязненных веществ, зависящих от поступления вредных ингредиентов в воздушную среду и рассеивания их в атмосфере.

Для того чтобы определить существующую и возможную в будущем степень нарушения окружающей среды используют два принципиально разных подхода: физико-химический и биологический. Биологический подход получил название биоиндикации.

        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.

В настоящее время состояние биоиндикации характеризуется следующими важнейшими особенностями:

∙​ признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого;

∙​ предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем;

∙​ рост шкал исследования из‒за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной;

∙​ переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека;

∙​ понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.

В качестве биоиндикатора выбран чувствительный к пыли и   газам такой объект фитоиндикации  как  сосна обыкновенная

Биоиндикаторы – это биологические объекты, используемые для оценки состояния окружающей  среды.

Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции.

Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать химические вещества. В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы.

Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, облика, повреждением тканей, изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками.

Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа.

Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют.

Например, по ширине годичных колец сосен в окрестностях химических предприятий можно определить, в какие годы заводы особенно сильно загрязняли  окружающую среду. В годы сильного загрязнения атмосферы закладываются более тонкие кольца. Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик. В особенности вреден для нее сернистый газ. Сернистый газ, проникая внутрь хвоинок через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя почти не снабжает дерево органическими  веществами. У деревьев, растущих вблизи источников газодымового загрязнения много сухих отмерших веточек, а те, что остались, покрыты короткой, редкой хвоей[1]. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния.

Одной из задач экологического  мониторинга является строгий контроль за составом атмосферы и управление состоянием среды. Именно действие совокупности факторов за сравнительно длительный период времени можно наблюдать,  если взять долгоживущие растительные объекты, позволяющие сделать вывод о целостности реакции на загрязнение и составить прогноз [7].

Для оценки степени состояния атмосферного воздуха нами будет  взят биоиндикатор ‒ сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) 

Критерии выбора биоиндекатора:

∙​ быстрый ответ;

∙​ надежность (ошибка менее 20%)

∙​ простота;

∙​ мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Общеизвестно, что она является «эталоном» биоиндикации,  видом, реагирующим на загрязнение среды обитания продуктами техногенеза. Этот фитоиндикатор в естественных  условиях растет в наших лесах. В связи с этим сосна обыкновенная представляет собой удобный объект для биоиндикации уровня загрязнения атмосферного воздуха в нашем Варненском муниципальном   районе.

«Реакции Pinus sylvestris L. на наличие загрязняющих веществ в воздухе и почве неспецифичны и отражают общий уровень загрязнения среды химическими веществами различной природы. Для оценки химической нагрузки на фитоиндикатор используют разные его признаки (характеристики). Самым распространенным и наиболее простым в исполнении является морфологический подход.

Информативным признаком определенного уровня загрязнения атмосферы является состояние хвои: изменение окраски (хлороз, пожелтение), преждевременное увядание хвои, время жизни, наличие некротических пятен. При этом форма и цвет некротического пятна является специфической реакцией на определенный вид загрязнения, а доля пораженной поверхности хвоинки может быть использована для количественной оценки реакции фитоиндикатора. Для индикационных целей могут быть использованы также морфологические и анатомические характеристики хвои сосны. Хвоя сосны может быть использована и как биоаккумулятор аэрогенных загрязнений. Это связано с тем, что хвоя сосны обладает способностью эффективно поглощать загрязняющие вещества, в частности, соединения металлов, в виде аэрозолей за счет диффузионного осаждения последних в полостях и воздушных каналах листовой пластинки. Сосна обладает также биоаккумулирующей способностью для ряда металлов, соединения которых поглощаются корневой системой из почвы. Ввиду малой поверхности листа, утолщенной кожицы и малого количества устьиц вынос поглощенных микроэлементов с поверхности листовой пластинки сосны при испарении влаги и газообмене с атмосферой очень мал. За время жизни хвои (4-6 лет в зависимости от условий произрастания дерева) в ее массе накапливаются характерные для данной местности микроэлементы в количествах, достаточных для аналитического определения [6, С. 63].


Глава 2.  Биоиндикация атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях в условиях функционирования  ЗАО Михеевского ГОКа

1). Методика исследования по оценке степени повреждения и усыхания хвои состоит в следующем: с нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10 деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте собирают всю хвою и визуально анализируют ее состояние. В лабораторных условиях определяют степень повреждения по наличию  хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов. Данные заносятся в рабочую таблицу дневника полевой практики (Таблица 3).

При обследовании состояния хвои определяется степень ее повреждения и усыхания, а так же  индекс продолжительность жизни.

Внимательно осматривают хвоинки участка центрального побега предыдущего года (второй сверху) и определяют по шкале класс повреждении (Таблица 1) и усыхания хвои (Таблица 2). На основании  оценочной шкалы, включающей возрастные характеристики хвои, а также классы повреждения хвои на побегах второго года жизни по таблице 4 определяем степень загрязнения атмосферного воздуха в условиях антропогенного воздействия. Затем сопоставляем результаты с индексом загрязнения атмосферы (Таблица 6).


Таблица 1

Классификация повреждения хвои

Класс повреждения хвои

1

2

3

Степень повреждения

Хвоинки без пятен

Хвоинки с небольшим числом пятен

Хвоинки с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки

Классификация усыхания хвои

Таблица 2

Отсканировано 16.11.2010 18-00_000

Информативной по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4 ‒ 5 лет).

На каждом участке осматриваются невысокие деревья (в возрасте 15‒ 20 лет). Результаты заносятся в таблицу. По данным таблицы 5 рассчитывают индекс продолжительности жизни хвои Q сосны по формуле:

,

где В1, В2, В3 – количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит – и чище воздух.

2). При определении интенсивности годовых приростов побегов сосны измеряется длина прироста каждого года, толщина побегов, ветвление побегов определяют подсчетом веточек в местах междоузлий, данные заносят в таблицу (Таблица 7).

На основании данного показателя формулируется вывод о зависимости состояния побегов сосны от условий произрастания.

3). Для определения состояния кроны древостоев подсчитывают количество деревьев с различным состоянием кроны.

Визуальную оценку древостоев проводят по совокупности признаков: состоянию ствола, ветвей, корней, по ажурности крон, приросту по высоте, данные заносят в таблицу (Таблица 8). Затем вычисляют показатель обесхвоенности кроны по формуле:

,

где В1, В2, В3, В4, В5, В6 – количество деревьев с соответствующим состоянием кроны.

Далее формулируется  вывод о состоянии кроны древостоев на исследуемых  участках, определяется степень загрязнения атмосферного воздуха.


Глава 3.  Результаты исследования

Согласно выбранной методике были выбраны два ключевых участка исследования:  дана характеристика участков  единого массива посадок сосны обыкновенной.

Участок №1 – в 8.39 км. на северо-востоке от промплощадки функционирующего Михеевского ГОКа.  Древесная растительность представлена  лесопосадками сосны обыкновенной.

Степень вытоптанности – 3.

Участок №2 – в 8.39км. на северо-востоке от функционирующего Михеевского ГОКа.  Древесная растительность представлена искусственными посадками сосны обыкновенной. Степень вытоптанности - 3

Данные исследования  занесли в таблицы. На основании  полученных данных построили диаграммы. Сравнив полученные результаты, сделали соответствующие выводы, составили практические рекомендации.

Выполнение  работы на всех этапах  подтверждается фотоснимками  (Приложение 1).


     

Определение состояния хвои сосны обыкновенной

Таблица 3

Состояние хвои

Участок  №1

Участок  №2

Кол-во хвоинок

% хвоинок от общего кол-ва

Кол-во хвоинок

% хвоинок от общего кол-ва

Обследовано

200

100

200

100

Повреждение и усыхание хвои:

1-ого класса

156

78,0

154

77,0

2-ого класса

34

17,0

33

16,5

3-его класса

10

5,0

13

6,5

Рис. 1 Результаты повреждения и усыхание хвоинок

Оценка степени загрязнения воздуха проводилась по оценочной шкале,

включающей возрастные характеристики хвои, а также классы повреждения хвои на побегах второго года жизни по таблице 4.


Возрастные характеристики и классы повреждения хвои

на побегах сосны [4]

Таблица 4

Максимальный возраст хвои

Класс повреждения хвои на побегах второго года жизни

4

I

I‒II

III

3

I

II

III‒IV

2

II

III

IV

2

IV

IV–V

1

IV

V–IV

1

VI

I–воздух идеально чистый; II–чистый; III–относительно чистый («норма»); IV–загрязненный («тревога»); V–грязный («опасно»); VI–очень грязный («вредно»); ––невозможные сочетания. 

Вывод:  на основании полученной информации видно, что повреждение и усыхание хвоинок 2 и 3 класса у сосен, растущих на участке №1, составляет 22%. У сосен, растущих на участке №2 – 23%. По результатам  этих данных можно сделать вывод о том, что степень  загрязнение воздуха на исследуемых участках практически одинакова  и соответствует показателю  III по шкале определения степени загрязнения атмосферного воздуха ‒  относительно чистый («норма»).

Продолжительность жизни хвои зависит от уровня загрязненности воздуха (Приложение 4). Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны. Длинные узкие хвоинки сосны располагаются на ветвях парами. После отмирания они также остаются соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная пестрота: часть хвои зеленая, а часть – желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить, что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые – на более старых побегах, которым уже три года. «В средней полосе страны хвоинки сосны живут обычно не более двух-трех лет. На Крайнем Севере и в других районах с суровым климатом «век» хвоинок гораздо дольше». [5, С. 322]

Продолжительность жизни хвои устанавливают путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам (Приложение 2). Количество учетных деревьев – 20 на каждом участке.

Рис. 2 Компоненты ветви хвойного дерева, служащие биоиндикатором [2]

Информативной по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4‒5 лет).

На каждом участке осматриваются невысокие деревья (в возрасте 15‒20 лет). Результаты заносятся в таблицу. По данным таблицы рассчитывают индекс продолжительности жизни хвои Q сосны по формуле:

,

где В1, В2, В3 – количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит – и чище воздух.


Продолжительность  жизни хвои

Таблица 5

Состояние хвои

Участок  №1

Участок  № 2

Кол-во деревьев

% деревьев от общего кол-ва

Кол-во деревьев

% деревьев от общего кол-ва

Обследовано деревьев

20

100

20

100

Возраст хвои 4-5 лет

7

45

8

40

Возраст хвои 3-4 года

4

35

8

40

Возраст хвои 2-3 года

6

10

4

20

Хвоя текущего года

3

10

0

0

Рис.  3  Результат анализа  продолжительности жизни хвои


Участок № 1:

;

Участок № 2:

  .

Сопоставление полученных результатов по продолжительности жизни сосны проводилось путём сравнения их  с индексом загрязнения атмосферного воздуха. По данным таблицы  6 индекс загрязнения атмосферы  показал  низкий уровень загрязнения. Так как, числовое значение на участке №1 составило 1,92, что соответствует показателю индекса продолжительности жизни хвои  ≤ 5, на участке №2 числовое значение составило 1,33, что  соответствует показателю индекса продолжительности жизни хвои  ≤ 5.

Таблица 6

 Уровни загрязнения воздуха по ИЗА [9]

Уровень загрязнения

атмосферного воздуха

Значения ИЗА

Низкий

≤5

Повышенный

5‒7

Высокий

7‒14

Очень высокий

≥14

Вывод: как видно из полученных результатов, индекс продолжительности жизни хвои сосны  на участке №1 выше на 0,59 в отличие от хвои деревьев, расположенных на участке №2. Сделать вывод о том, что на участке №1 воздух чище, чем на участке №2 мы не можем, потому как это единый массив лесопосадок сосны обыкновенной, находящийся под влиянием одной воздушной среды, а значит и показатель степени загрязнения воздуха не должен расходиться в условиях антропогенного воздействия.

Вследствие сделанных нами фотоснимков объектов исследования на участке №2  нами было обнаружено  влияние не антропогенного фактора, как мы предполагали, а факторов биогенного происхождения, приводящего к сокращению продолжительности жизни хвои (Приложение 3).  

Нами был обнаружен Рыжий сосновый пилильщик (Neodiprion sertifer). Особенно сильно вредит этот представитель сосне обыкновенной, крымской и горной, поедая их хвою. Поврежденные деревья слабеют, теряют декоративность, уменьшают прирост, суховершинят и заселяются короедами. Самка рыжего цвета, длиной 7‒8 мм, крылья желтоватые. Самец черный,

6‒7 мм в длину (Рис. 4). Личинка пилильщика – ложногусеница, зеленовато-серая, с узкой, более светлой полоской вдоль спины и черной головой

(Рис. 5).  Отрождение личинок происходит одновременно с цветением сосны обыкновенной. Личинки живут группами (гнездами) по 20-30 особей и более, питаются хвоей предыдущих лет.

http://photosflowery.ru/photo/7f/7ff8c5ae6400bc28e75d0639bf064e7a.jpg

Рис. 4 Самец и самка рыжего соснового пилильщика (Neodiprion sertifer)

DSC04580DSC04582

Рис. 5 Ложногусеница соснового пилильщика

Ложногусеницы первого-второго возраста поедают только мягкие ткани хвои и не трогают сосудисто-волокнистых пучков. От этого хвоя закручивается и усыхает, образуя бурые пятна, хорошо заметные на фоне зеленой кроны сосны. Веточки с сухой закрученной хвоей или с облысевшими побегами. При питании личинок старшего возраста от хвоинок остаются только «пеньки». В июне личинки коконируются в подстилке под деревьями. В августе-сентябре выходят имаго, которые откладывают яйца в однолетнюю хвою. Исследуя массив лесопосадок сосны обыкновенной, нами было обнаружен происходящий процесс внутри видового угнетения сосны[1]. Ближе к центру исследуемого участка всё больше деревьев с очень тонкими стволами, ослабленными побегами с повреждённой и усыхающей хвоей.

Характеристика побегов сосны обыкновенной

Таблица 7

№ участка

Длина годового прироста, мм

Участок № 1

140

Участок № 2

125

Рис. 6  Результаты длины годового прироста побегов сосны обыкновенной

Вывод: годовой прирост побегов сосны на участке №2 ниже, в отличие от участка №1, что подтверждает влияние биогенного фактора.

Состояние кроны древостоев сосны обыкновенной

Таблица 8

Состояние кроны

Количество деревьев

Участок  №1

Участок  №2

Густая зелёная крона; отмирающие ветви в нижней части кроны

В1

7

0

Со слабоажурной кроной; усыхание ветвей в нижней трети кроны

В2

9

1

С ажурной кроной; сухие ветви в средней и верхней частях кроны

В3

3

2

С сильно изреженной кроной или с отдельными живыми ветвями

В4

1

2

Свежий сухостой; ветви усохли в текущем году

В5

0

0

Старый сухостой; деревья усохли в прошлые годы

В6

0

0

Показатель обесхвоенности кроны:

Участок № 1:

Участок № 2:

Вывод: как видно из расчетов, обесхвоенность кроны сосны обыкновенной на участке №2  выше, чем  на участке №1, что согласно показателям предельно допустимых норм показывает нам на   загрязнение атмосферного воздуха [1].  Причина такого результата не  в  воздействии   Михеевского ГОКа  как антропогенного источника загрязнения атмосферного воздуха, а  влияние биологических факторов биогенного происхождения на исследуемый участок №2  источником которого послужили:

- внутривидовое угнетение пород друг другом из-за очень высокой загущенности массива лесопосадок;

- влияние биологического объекта ‒ вредителя сосны обыкновенной рыжего соснового пилильщика (Neodiprion sertifer), наносящего большой вред сосновому фитоценозу, являющийся источником биогенного характера.


ВЫВОДЫ

  1. Изучили литературу по теме исследования.
  2. Обучающиеся освоили и применили  методику оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной.
  3. Заложили основу для дальнейшего экологического  мониторинга воздушной среды.
  4. Убедились на собственном опыте в эффективности использования методов биологической индикации в оценке качества состояния воздушной среды.
  5. Разработали практические рекомендации.

В ходе исследования были выявлены источники биогенного воздействия на окружающую среду: высокая загущенность лесного массива лесопосадок сосны обыкновенной, вследствие чего идёт внутривидовое угнетение, вредитель сосновых пород ‒ сосновый пилильщик, жизнедеятельность которого ведёт к гибели сосны.

Выдвинутая нами гипотеза о том, что в процессе исследования мы сможем доказать факт  о доминирующем влиянии ЗАО Михеевского ГОКа на воздушную среду как источника антропогенного воздействия оказалась неверна. Исследуя массив лесопосадок сосны обыкновенной, мы обнаружили на участке №2  влияние биологических факторов биогенного происхождения, наносящих огромный вред лесному биоценозу. Не всегда антропогенный фактор  является главным источником загрязнения окружающей среды.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Учитывая тот факт, что хорошее состояние атмосферы является залогом процветания всех живых организмов на Земле, в том числе и человека, необходимо:

  • активизировать дальнейшее сотрудничество руководства горнодобывающих предприятий с образовательными учреждениями, занимающихся исследовательской деятельностью в области экологического мониторинга и охраны окружающей среды;
  •  внедрять в производство  новые экологически чистые технологии, обеспечивающие безотходное, замкнутое и экономичное производство;
  • вести экологическое просвещение среди населения о доступных методах биоиндикации, позволяющих людям судить о степени загрязнения окружающей среды и возможности предупредить негативные последствия, тем самым обеспечить безопасность себе и окружающей среде;
  • организовать сотрудничество с руководством лесного хозяйства Варненского муниципального района, на предмет санитарной обработки лесных массивов, в целях сохранения лесных биоценозов от воздействия факторов биогенного происхождения, так как  ослабление  деревьев инфекционными болезнями в дальнейшем способствует бурелому, заселению их стволовыми вредителями;
  • использовать в исследовательских работах дополнительные методики биоиндикации лесных фитоценозов для более эффективной оценки степени загрязнения воздушной среды.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Алексеев, В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев [Текст] / В.А. Алексеев // Лесоведение ‒1989.‒ №4
  2. Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг [Текст] /

Т.Я. Ашихмина. – М.: АГАР,‒ 2000г.

  1. Вронский, В.А. Прикладная экология [Текст] / В.А. Вронский. – Ростов н-Д.: Изд-во «Феникс»,‒ 1996г.

  1. Мелехова, О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование [Текст] / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова//  – М.: Издательский центр «Академия»,2007. – 288с.

  1. Петров, В.В. Растительный мир нашей Родины [Текст] /В.В. Петров.‒ 2-е изд., Москва «Просвещение», ‒1991, 322с.

  1. Тимофеев, А.Н. Биоэкологические исследования школьников  Биология в школе [Текст] / А.Н. Тимофеев //‒ 2007.‒ №2.‒ С.63-66.
  2. Чернова, Н.М. Основы экологии [Текст] / Н.М. Чернова. – М.: Просвещение, ‒1995г.

  1. http://ru-ecology.info/term/5581/, свободный.‒ Загл. с экрана.

  1. http://www.mosecom.ru, свободный.‒ Загл. с экрана.


[1] Алексеев В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев. Лесоведение 1989 №4


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Областной лесной конкурс «Подрост» 2017 года Выполнила: Жумагулова Алтынай , ученица 7 класса, МОУ «СОШ» с . Бородиновка, Варненский муниципальный район Руководитель: учитель биологии, магистр Гырдымова Светлана Владимировна. Биоиндикация атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования ЗАО Михеевского ГОКа

Слайд 2

Актуальность темы: роль атмосферы в природных процессах огромна. Чистый воздух необходим для жизни человека, растений и животных. Атмосферные загрязнения оказывают отрицательное влияние на живые организмы, что приводит к сокращению численности, видового разнообразия животных и растений, заболеваемости человека. Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также серьезные нарушения экологического равновесия в биосфере множество . Одно из самых значительных из них является техногенное воздействие предприятий, занимающихся добычей железной руды. 2

Слайд 3

Цель работы: оценить степень загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования ЗАО Михеевского ГОКа на территории села Катенино Варненского муниципального района. 3

Слайд 4

Объект исследования : сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.). Предмет исследования : морфологическое и анатомическое состояние побегов, хвои, кроны древостоев сосны обыкновенной в условиях антропогенного воздействия . Гипотеза : если применить метод биоиндикации по комплексу признаков сосны обыкновенной, то можно доказать влияние Михеевского ГОКа на загрязнение атмосферного воздуха как источника антропогенного воздействия на окружающую среду. 4

Слайд 5

В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой были сформулированы задачи исследования : 1 . Изучить литературу по теме исследования. 2 . Освоить и применить методику определения степени загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной в условиях функционирования ЗАО Михеевского ГОКа . 3 . Заложить основу для дальнейшего экологического мониторинга воздушной среды в условиях антропогенного воздействия. 4 . Убедиться на собственном опыте в эффективности использования методов биологической индикации в оценке качества состояния воздушной среды. 5. Разработать практические рекомендации по улучшению экологического состояния. 5

Слайд 6

Результаты исследования по выявлению загрязнённости атмосферного воздуха в условиях функционирования ЗАО Михеевского ГОКа на территории Варненского муниципального района Исследования проводились на территории с. Катенино Варненского муниципального района. Обработка и аналитическая работа по собранному природному материалу проводилась на базе образовательного учреждения с. Катенино . Участком исследования стал лесной массив посадок сосны обыкновенной, находящийся в 8.39.км. от промплощадки ЗАО Михеевского ГОКа . Согласно выбранной методике были определены два ключевых участка исследования, дана характеристика участков единого массива посадок сосны обыкновенной. 6

Слайд 7

Определение состояния хвои сосны обыкновенной Таблица 3 Состояние хвои Участок №1 Участок №2 Кол-во хвоинок % хвоинок от общего кол-ва Кол-во хвоинок % хвоинок от общего кол-ва Обследовано 200 100 200 100 Повреждение и усыхание хвои: 1-ого класса 156 78,0 154 77,0 2-ого класса 34 17,0 33 16,5 3-его класса 10 5,0 13 6,5 7

Слайд 8

Результаты повреждения и усыхание хвоинок Рис. 1 Вывод : на основании полученной информации видно, что повреждение и усыхание хвоинок 2 и 3 класса у сосен, растущих на участке №1, составляет 22%. У сосен, растущих на участке №2 – 23% . По результатам этих данных можно сделать вывод о том, что степень загрязнение воздуха на исследуемых участках практически одинакова и соответствует показателю III по шкале определения степени загрязнения атмосферного воздуха ‒ относительно чистый («норма»). 8

Слайд 9

Продолжительность жизни хвои Таблица 5 Состояние хвои Участок №1 Участок № 2 Кол-во деревьев % деревьев от общего кол-ва Кол-во деревьев % деревьев от общего кол-ва Обследовано деревьев 20 100 20 100 Возраст хвои 4-5 лет 7 45 8 40 Возраст хвои 3-4 года 4 35 8 40 Возраст хвои 2-3 года 6 10 4 20 Хвоя текущего года 3 10 0 0 9

Слайд 10

Результат анализа продолжительности жизни хвои Рис. 3 Сопоставление полученных результатов по продолжительности жизни сосны проводилось путём сравнения их с индексом загрязнения атмосферного воздуха. Индекс загрязнения атмосферы показал низкий уровень загрязнения. Так как, числовое значение на участке №1 составило 1,92 , что соответствует показателю индекса продолжительности жизни хвои ≤ 5, на участке №2 числовое значение составило 1,33 , что соответствует показателю индекса продолжительности жизни хвои ≤ 5. 10

Слайд 11

Показатель обесхвоенности кроны Участок № 1: Участок № 2: Вывод : как видно из расчетов, обесхвоенность кроны сосны обыкновенной на участке №2 выше, чем на участке №1, что согласно показателям предельно допустимых норм показывает нам на загрязнение атмосферного воздуха. Причина такого результата не в воздействии Михеевского ГОКа как антропогенного источника загрязнения атмосферного воздуха, а влияние биологических факторов биогенного происхождения на исследуемый участок №2 источником которого послужили : - внутривидовое угнетение пород друг другом из-за очень высокой загущенности массива лесопосадок; - влияние биологического объекта ‒ вредителя сосны обыкновенной Р ыжего соснового пилильщика ( Neodiprion sertifer ), наносящего большой вред сосновому фитоценозу, являющийся источником биогенного характера. 11

Слайд 12

12 Рис. 4 Ложногусеница Соснового пилильщика

Слайд 13

Выводы: 1. Изучили литературу по теме исследования. 2. Освоили и применили методику оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по комплексу признаков сосны обыкновенной. 3. Заложили основу для дальнейшего экологического мониторинга воздушной среды. 4. Убедились на собственном опыте в эффективности использования методов биологической индикации в оценке качества состояния воздушной среды. 5. Разработали практические рекомендации. Выдвинутая нами гипотеза о том, что в процессе исследования мы сможем доказать факт о доминирующем влиянии ЗАО Михеевского ГОКа на воздушную среду как источника антропогенного воздействия оказалась неверна. Исследуя массив лесопосадок сосны обыкновенной, мы обнаружили на участке №2 влияние биологических факторов биогенного происхождения, наносящих огромный вред лесному биоценозу. Не всегда антропогенный фактор является главным источником загрязнения окружающей среды. 13

Слайд 14

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!