Большеберезниковского муниципального района республики мордовия



Дата09.08.2019
Размер1.85 Mb.
#126959


МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ «БОЛЬШЕБЕРЕЗНИКОВСКАЯ СРЕДНЯЯОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

БОЛЬШЕБЕРЕЗНИКОВСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ

Исследовательский проект


Биоиндикация загрязнения воздуха, на территории соснового бора, по состоянию сосны обыкновенной.


Автор работы:

Лобанова Елена,

ученица 10 класса

МБОУ «Большеберезниковская средняя общеобразовательная школа» Большеберезниковского муниципального района Республики Мордовия







Руководитель работы:

Токарева Ольга Юрьевна,

учитель биологии МБОУ «Большеберезниковская средняя общеобразовательная школа» Большеберезниковского муниципального района Республики Мордовия



Большие Березники

2019

ОГЛАВЛЕНИЕ
Актуальность______________________________________________________стр 2

Глава I


    1. Описание места исследования._____________________________________стр 3-4

    2. Материалы и методы исследования_________________________________стр 4

    3. Биология сосны обыкновенной.____________________________________стр 4-6

1.3. Химический состав отдельных органов сосны._______________________стр 6

1.4. Значение сосны обыкновенной.____________________________________стр 6-7

ГлаваII. Исследовательская часть

2.1. Методика исследования ___________________________________________стр 7

2. 2.Химический эксперимент

2.2.1. Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности воздуха ____________________________________________________________стр 7-9

2.2.2 В хвойных лесах Большеберезниковского территориального лесничества активизировался шелкопряд.__________________________________________стр 9-10

2.2.3.Фитонциды. ___________________________________________________стр 10-13


2.2.4. Выделение органических веществ из хвои сосны и ели._______________стр 13-14

2.2.5. Выделение хлорофилла из хвои сосны и ели________________________стр 14

2.2.6. Обнаружение витамина С в настое хвои сосны и ели_________________стр 14

Выводы ________________________________________________________стр 15

Список литературы___________________________________________________стр 16

Приложение

Таблицы

Фотографии



Гипотеза.

Если не прекратится загрязнение воздуха в сосновом бору , то это отрицательно скажется на лес.



Цель: выявить загрязнения воздуха по состоянию сосны обыкновенной на территории соснового бора

Объект исследования: хвоя сосны

Предмет исследования: хвойный лес на территории соснового бора

Задачи: -определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы;

– уточнить данные относительно экологического состояния леса;

– предложить практические рекомендации по мерам охраны на исследуемой территории.

Методы исследования:

Теоретические (абстрагирование, анализ и синтез, от абстрактному к конкретному);

Эмпирические (наблюдение, сравнение, эксперимент)

Математические (статистические, диаграммы, таблицы)

Исследовательские: проведение эксперимента

Актуальность

Тема моей работы – «Биоиндикация загрязнения воздуха на территории соснового бора по состоянию сосны обыкновенной». Я считаю эту тему актуальной на сегодняшний день, так как ученые не вчера пришли к очевидному выводу: активная деятельность человека наносит Земле непоправимый вред.

Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности.

Вообще роль зеленых насаждений очень велика. Они выполняют газозащитную и ветрозащитную функции, снижают запыленность и загазованность воздуха, обладают фитонцидным действием, влияют на тепловой режим и влажность воздуха, борются с шумом.

Лес в наши дни испытывает на себе сильное влияние со стороны человека. Это влияние не только велико, но и очень разнообразно. Тут и сплошные рубки, и массовый туризм, и выпас скота, и загрязнение атмосферы ядовитыми газами.… А как реагирует лес на всѐ это? Какие изменения в нѐм происходят? Насколько они опасны для самого существования леса?

Вмешательство человека в жизнь леса нельзя остановить. Оно неизбежно будет продолжаться и дальше. Но всем надо стремиться к тому, чтобы причинять лесу наименьший вред. Чтобы лес как можно меньше страдал от нашего вмешательства в его жизнь. Что для этого нужно? Важную роль в жизни леса играет слой атмосферы, в котором развиваются лесные растения и другие живые организмы. Вне этого воздушного слоя нельзя представить себе леса. Атмосфера служит источником углекислого газа, кислорода и пополняется кислородом, выделяемым растениями, и углекислым газом, образующимся в процессе дыхания. В него поступают вещества, жизненно важные для обитателей леса, и из него эти вещества вновь поглощаются растениями и животными. Эта система называется лесным биогеоценозом.

Загрязнение атмосферы причиняет большой вред. Главный враг леса – диоксид серы или иначе сернистый газ. Больше всего от него страдают сосновые леса. Сосна занимает половину лесопокрытой площади. Сосновые насаждения – очистители воздуха от пыли, что зависит от хвои, еѐ количества и поверхности. У хорошо развитого взрослого дерева сосны общая длина хвоинок превышает 200км. Этим определяется высокая фильтрующая способность дерева.

Актуальность моей работы и в том, что зачастую достоверная информация недостаточна, требуется уточнение и поиск новых фактов.



1.1 Описание места исследования.

Рельеф .

Территория Большеберезниковского района располагается на эрозионно-денудационной равнине Приволжской возвышенности.



Ресурсы поверхностных вод

Основной водной артерией Большеберезниковского района является река Сура Протяженность реки по территории района – 50,3 км. Скорость течения в Суре сравнительно высокая для равнинной реки. Это объясняется уклонением ложа – в среднем 12 км/ ч. Скорость течения Суры у села Большие Березники 0,2 – 0,5 м/с. Ширина реки в среднем 80 – 100 м. Глубина её на перекатах при низких (меженных) уровнях составляет 0,8 – 1,0 м., а на плесах 1,5 – 2,0 м

Пойма р. Сура богата озерами – старицами. Одно из самых больших озер Мордовии находится именно здесь – это озеро Инерка

Климат

Климат умеренно континентальный со сравнительно холодной зимой и тёплым летом. На формирование климата заметное влияние оказывает рельеф. В пониженных формах рельефа весной и осенью больше число дней с заморозками, а в зимний период застаивание холодного воздуха вызывает более значительное понижение температуры. Район относится к зоне неустойчивого увлажнения. Годы с избыточным увлажнением чередуются с засушливыми. В весенний период наблюдаются суховеи. Преобладающие ветры – западные и юго-западные.



Почвы

В структуре почвенного покрова ландшафтов Большеберезниковского района присутствуют светло-серые лесные щебнистые почвы с небольшими массивами широколиственных лесов (27,7 %). На более низких абсолютных отметках они окаймляются урочищами склонов, сложенных элювиально-делювиальными отложениями карбонатных пород верхнего мела с темно – серыми лесными почвами и черноземами под широколиственными лесами (54,8 %). В долине реки Сура преобладают подзолистые, болотно-подзолистые, серые лесные, а торфяные болотные и гумусированные пески.



Растительность

На территории Большеберезниковского района распространены хвойно-широколиственные, широколиственные леса, кустарниковая степь, луговая степь.

Хвойно-широколиственные, или смешанные, леса располагаются преимущественно на террасовых комплексах. В состав их входят как хвойные, так и широколиственные древесные породы. На песках водно-ледниковых равнин наибольшее распространение имеют сосняки, часто с чертами таежного характера. Они в зависимости от свойств литогенной осно­вы разделяются на сосняки лишайниковые, сосняки-зеленомошники (сосняк-брусничник, сосняк-кисличник, сосняк-черничник), сосняки-долгомошники, сосняки сфагновые, сосняки травяно-болотные, сосняки сложные.

Лишайниковый бор, или бор-беломошник, растет обычно на вершинах дюн с бедными песчаными почвами при низком стоянии грунтовых вод. Ярус кустарников в лишайниковых борах отсутствует, лишь изредка встречаются можжевельник, ракитник, дрок и т. п. Для наземного яруса весьма характерен более или менее сплошной покров из лишайников – кладоний. В пониженных местах расположены пятна зеленых мхов. Травянистые растения не образуют отдельного яруса; обычны вейник наземный, белоус. Распространены некоторые виды, свойственные степям.

Сосняк-зеленомошник формируется на возвышенных участках, сло­женных крупнозернистыми песками. Грунтовые воды находятся на зна­чительной глубине. В этих местообитаниях насаждения сосны или чистые, или с березой и осиной. Сосна здесь достигает большой высоты (до 20 – 25 м). Кустарниковый ярус слабо развит; встречаются отдельные кусты рябины, можжевельника, ракитника и др. Травянистый покров негустой, среди трав отмечено присутствие кислицы, майника, грушанки и плауна. Характерен сплошной моховый покров из плевроция Шребера. Различают боры брусничники,кисличники и черничники.

Недостаточно дренируемые пониженные места, где грунтовые воды залегают на глубине 50 – 60 см, занимают сосняки-долгомошники. Они произрастают на сырых заболачивающихся торфянисто-подзолисто-глеевых почвах. Рост сосны несколько замедлен, а высота меньше, чем в предыдущем типе. Кроме сосны в первом ярусе встречается береза пушистая. В этих лесах подлесок почти не выражен. Отмечен сплошной покров из кукушкина льна.

Сосняки сфагновые располагаются на ровных пространствах или же в нижних частях склонов и поднищам котловин, отличающихся сильным развитием процессов заболачивания. Эти участки характеризуются ярко выраженным микрорельефом (наличием кочек и мочажин). Рост сосны в этих местообитаниях плохой, особенно на участках с развитым сфагновым покровом. В древостое присутствует береза пушистая. В травянистом покрове обильны осоки, пушица, на заболоченных участках встречаются северные виды растений: багульник болотный, подбел обыкновенный (андромеда), хамедафна обыкновенная.

Сосняк травяно-болотный произрастает на наносных почвах с про­точным увлажнением. Для травяного бора характерен моховой покров, густой травяной покров и редкий подлесок. В кустарниковом бору моховой покров в отличие от травяного развит слабо, подлесок сплошной и хорошо развитый.

Сосняки сложные приурочены к сравнительно богатым и влажным песчаным и супесчаным почвам с суглинистыми прослойками. Из древесных пород кроме сосны в этих сообществах встречаются ель, береза, дуб, липа. Они формируют такие типы леса, как сосняк липовый, сосняк лещиновый, сосняк дубовый. Возобновление сосны в сложных борах вследствие сильного затенения, создаваемого широколиственными породами, идет слабо. В подлеске этих лесов встречаются липа, лещина, бересклет, жимолость, рябина. Травянистый покров хорошо выражен и представлен как бореальными видами (кислица, черника, вейник тростниковидный, грушанки), так и типичными травами широколиственных лесов (сныть, копытень, осока волосистая, мятлик дубравный, фиалка удивительная и др.).

1.2 Материалы и методы исследования.

В ходе моих исследований были использованы следующие методики: глазомерной съёмки (метод засечек); сбора и учета численности насекомых методом кошения сачком, сбор насекомых из – под коры, расщелин , на стволах деревьев путём стряхивания на светлую ткань; стандартная методика геоботанического описания лесного сообщества.



1.3. Биология сосны обыкновенной.
Царицей называют сосну по праву.

Родовое название — от латинского pin — скала, гора, латинское sylvestris — лесной от sylva — лес.

У сосны древняя история. Она появилась на Земле 150 миллионов лет назад. За это время неоднократно менялся лик планеты: наступали и отступали ледники, появлялись на свет и исчезали многие виды растений и животных, а их современница — сосна — преодолела время, зацепилась корнями за землю и дожила до наших дней.

На берегах Балтийского моря встречается янтарь — изумительной красоты окаменевшая смола древнейших сосен.

Золотистые слитки окаменевшей смолы, отшлифованной морем, находят во многих местах, но именно страны Балтии считаются янтарным краем. В янтаре часто встречаются “законсервированные” в нем насекомые, жившие в те далекие времена. Такой янтарь ценится особо.

Сосна обыкновенная — вечнозеленое стройное хвойное дерево, достигающее 40 м высоты, 1,5 м в диаметре, с мутовчато расположенными ветвями. Кора дерева красно-бурая, к вершине буро-желтая, трещиноватая, тонкошелушащаяся. Молодые ветви голые, зеленоватые, потом серо-бурые; почки 6—12 мм длиной, острые, красновато-бурые, яйцевидно-конические, смолистые, находятся на верхушке главного побега и боковых ветвей. Боковые почки собраны в мутовку, окружающую более крупную центральную почку.

Вся древесина сосны пронизана многочисленными крупными смоляными ходами, тянущимися в вертикальном направлении и сообщающимися между собой горизонтальными ходами, залегающими в сердцевинных лучах. Из естественных трещин коры и искусственных надрезов вытекает смола, заливающая нанесенные повреждения, в чем состоит ее биологическое значение. Вытекающая из раны смола называется живицей (от слов “заживлять”, “исцелять”).

Корневая система с глубоко идущим главным корнем.

Листья (хвоя) сизо-зеленые, расположены попарно, жесткие, полуцилиндрические, заостренные, длиной 5—7 см, шириной 2 мм, расположены на верхушках укороченных побегов.

Серо-желтые пыльниковые (мужские) шишки размером меньше горошины развиваются весной у основания молодых длинных побегов, в пазухах кроющих листьев, и быстро отмирают. На концах молодых побегов тех же деревьев появляются красноватые овальные женские шишечки, длиной 5—6 мм и шириной 4 мм, на коротких ножках, состоящие из кроющих чешуи, в пазухах которых сидят семенные чешуи с семяпочками. Женские шишки после оплодотворения разрастаются, достигают 2,5—7 см в длину и 2—3 см в ширину. В первый год они зеленые, на второй — одревесневают и буреют. Семена длиной 3— 4 мм, черноватые или сероватые, удлиненно-яйцевидные с крылом в 3 раза длиннее семени. Цветет в мае, опыляется ветром. Семенные шишки созревают на второй год.

Сосна — одна из самых распространенных пород деревьев лесной и лесостепной зон европейской части России, Сибири, Северного Казахстана, Украины, реже встречается на Дальнем Востоке. Растет на песчаных и супесчаных почвах и верховых торфяных болотах.

Описание растения. Это вечнозеленое хвойное дерево семейства сосновых, достигающее в высоту 40 м. Кора красно-бурая, на ветвях желтоватая, отслаивающаяся. Почки удлиненно-яйцевидные, заостренные, длиной 6—12 см, смолистые, окруженные треугольно-ланцетовидными чешуями с прозрачным пленочным краем. Хвоя располагается попарно, сизо-зеленая, несколько изогнутая, жесткая, длиной 4—7 см, сохраняется на побегах 2-3 года. Мужские шишки многочисленные, желтые, собранные у основания побегов текущего года, женские—красноватые, одиночные или сидячие по 2—3 на загнутых книзу коротких ножках. После оплодотворения шишки разрастаются, деревенеют, созревают в течение 18 мес. Семена удлиненно-яйцевидные, длиной 3—4 мм, с крылом, длина которого в 3 раза превышает длину семени.

Сосна характеризуется большой морфологической изменчивостью и образует большое число форм. Растет быстро, особенно в молодом возрасте (до 30—40 лет). Прирост в высоту в благоприятных почвенно-климатических условиях достигает 70—80 см в год. Доживает сосна обыкновенная до 350—400 лет. Цветет в мае—июне, семена созревают на второй год. В медицине используют почки (укороченные верхушечные побеги), живицу и хвою сосны обыкновенной. Места обитания. Распространение. Сосна — одна из основных лесообразующих пород нашей страны. Сосновые леса занимают площадь около 120 млн. га. Растет на песчаных, супесчаных, подзолистых, дерновых, черноземовидных, глеевых и торфяно-болотных почвах. Встречается также на щебнистых почвах, на известняках, меловых и скальных обнажениях. Благодаря широкой экологической амплитуде распространена от лесотундры до степной зоны. Поднимается до высоты 1500 м над уровнем моря на Алтае и до 1800 м в Саянах. Светолюбива, морозоустойчива, засухоустойчива. В благоприятных условиях сосна — дерево первой величины, образует насаждения высшего класса бонитета; при избыточном увлажнении, на торфяно-глеевидных почвах, на очень сухих дюнных всхолмленных или на скальных обнаженных — это искривленное, сучковатое дерево, высота которого в 100-летнем возрасте не превышает 5 м. В горах иногда принимает етланиковую форму.

Применение сосны в медицине.

Сосна — лесная аптека. Чис­тую живицу (смолу) можно накладывать на рану вместо бинта или пластыря. Кладут ее и в больные зубы, чтобы унять боль. В старину разведенную спиртом смолу применя­ли для растирания мышц, суставов. Сосна — одно из древнейших лекарственных растений. Ее хвою включали в состав компрессов и припарок еще 5 тыс. лет тому назад. В Греции и Риме использо­вали при лечении простудных заболеваний. На Руси было принято жевать смолу для ук­репления зубов, десен, для дезинфекции по­лости рта. Противоцинготные свойства де­рева с давних времен известны народам Си­бири, промысловикам и мореходам. Естест­воиспытатель П.С.Паллас писал: "Собирае­мые по концам веток молодые сосновые и кедровые вершинки похваляются от морехо­дов как лучшее противоцинготное и бальза­мическое средство и составляют в лечебной науке преизрядное лекарство". В XIX в. каж­дая экспедиция брала с собой эти "снадобья жизни". Во время Великой Отечественной войны сотрудники Ботанического институ­та им. В.Л.Комарова разработали способы получения витаминного напитка из хвои сосны. Этому препарату обязаны жизнью многие ленинградцы, пережившие блокаду. В хвое содержатся в доступной для организ­ма форме микроэлементы — цинк, медь, же­лезо, фтор, молибден, имеется большое ко­личество витаминов С, Е, К.

Для приготовления хвойного напитка 30 г свежей молодой хвои (в зимней хвое витаминов больше, чем в летней) про­мывают в холодной воде, заливают стаканом кипятка, кипятят на слабом огне в закрытой эмалированной посуде 20 мин и, добавив по вкусу сахар, выпивают стакан настоя в тече­ние дня. Стакан хвойного напитка содержит столько же витамина С, сколько стакан то­матного сока, и в 5 раз больше, чем стакан лимонного.

Отвар почек сосны принимают в качестве отхаркивающего средства при вос­палении верхних дыхательных путей. Из хвои делают пасту, обладающую прекрасными ранозаживляющими свойствами. Эфирное масло входит в состав препаратов, эффективных при почечных заболеваниях. Экстракт из хвои включают в состав мыла, зубных паст в каче­стве бактерицидного и дезодорирующего сред­ства, а также в состав кремов, предназначен­ных для питания кожи лица и шеи.


1.4. Химический состав отдельных органов сосны.

Сосновые почки содержат смолы, эфирные масло, горькое вещество (пиницикрин), дубильные вещества, минеральные соли, фитонциды.

В составе живицы находятся эфирные масла (до 35 %), канифоль ( до 65 %). В канифоль входят смоляные ( пимаровая, палюстровая, абиетиновая и др.) кислоты (до 35 %)

В хвое сосны в большом количестве присутствует аскорбиновая кислота (до 300мг/%) , каротин – провитамин А, витамины К , В1, В2, Р, хлорофилл, дубильные вещества (5%), эфирное масло (до 1.3%), антоцианы, минеральные соли, незначительное количество алкалоидов.

В семенах сосны имеются питательные жирные масла, растительные белки.

1.5. Значение сосны обыкновенной.

1. Сосна имеет ценную древесину, применяемую в различных отраслях.

2. В больших масштабах ведется подсочка сосны.

3.Из добываемой из сосны живицы получают канифоль и скипидар.

4. Смолье и пни сосны используют для получения скипидара и дёгтя.

5. Из коры сосны получают дубильные вещества, из хвои – сосновое масло и витамин С.

6.Сосну широко применяют в степном и полезащитном лесоразведении, она является главной породой при создании лесных культур на песках.

7.Сосновые леса имеют большое водоохранное и водорегулирующее значение.

8.Сосновые боры выполняют важные санитарно-гигиенические функции, так как сосна выделяет фитонциды, защищающие воздух от болезнетворных микроорганизмов.

Глава 2. Исследовательская часть

2.1. Методика исследования

Сильнейшим антропогенным воздействием на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие как диоксид серы, углеводороды. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива в отопительных печах населения, а также транспорта, особенно дизельного.

Устойчивость к диоксиду серы различна. Из высших растений повышенную чувствительность к SO2 имеют хвойные деревья (кедр, ель, сосна).

Итак, считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики».

Я использовала методику «Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы».

В незагрязнённых лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелѐные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои.

Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 10 деревьев сосны в 15-20 летнем возрасте отобрала 100 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Всю хвою разделила на 3 части:

-не поврёждённая хвоя (1 класс);

-хвоя с пятнами (2,3 класс);

-хвоя с признаками усыхания(4 класс). Использовала определитель.

Подсчитала количество хвоинок в каждой группе и внесла данные в таблицу. В зоне техногенного загрязнения наблюдается более 30%-60% повреждения хвои сосны.

2. 2. Химический эксперимент

2.2.1. Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности воздуха

В незагрязненных лесах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна по всей поверхности. В загрязненной атмосфере проявляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.



Методика определения состояния хвои:

1) выбрать конкретные участки леса, контрастные по уровню атмосферного загрязнения – вблизи автодорог, предприятий и т.д.

2) С ветвей 5-10 деревьев отобрать побеги. С них отбирают всю хвою и визуально исследуют ее состояние.

3) Данные занести в таблицу.



Ход работы:

1. Я выбрала участок леса вблизи автодороги– участок №1, (проходит автотрасса и рядом свалка.)

а также участок в центре леса– №2. Участок №2 контрастный по уровню загрязнения

2) С 10 деревьев собрала хвою – 450-500 штук. Визуально сделала анализ их состояния.

3) Результаты исследования занесла в таблицу



Определение загрязненности атмосферы по продолжительности жизни хвои.

Чувствительной к техногенному загрязнению воздуха является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4-5 и более лет).

С целью определения продолжительности хвои необходимо осмотреть не менее 20 деревьев на каждом участке.

Вычисляю индекс продолжительности жизни хвои сосны по формуле:

Q = 3В1 + 2В2 + В3

В1 + В2 + В3

Где В1, В2,В3 – количество деревьев с данной продолжительностью жизни хвои.

Нахожу Q:

Q1 = 3*13 + 2*8 + 7 = 2,21

13 + 8 + 7

Q2 = 3*9 + 2*10 + 6 = 2,12

9 + 10 + 6

Qср= 2,17

2. Результаты биоиндикации:

Таблица


Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнѐнности атмосферы

(измеряемые показатели – количество хвоинок) Повреждения и усыхания хвоинок

1участок

вблизи дороги



2участок

В глубине леса



Общее число обследованных хвоинок

100

100

Количество хвоинок с пятнами

40

23

Количество хвоинок с усыханием

18

27

Количество неповреждѐнных хвоинок

42

50

Дата отбора проб 17.09.17








1 – хвоинки без пятен; 2, 3 – хвоинки с черными и желтыми пятнами; 4,5,6 – хвоинки с усыханием

3. Выводы:

В данной работе я попыталась рассмотреть основные экологические проблемы и пришла к выводу, что из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете.

1. Проанализировав научные данные о сосне обыкновенной, я изучила их индикационные способности.

2. По итогам моей работы можно сказать, что, несмотря на усиливающуюся антропогенную нагрузку, сохраняется устойчивость данной экосистемы.

3. По изучению растений – биоиндикаторов в данной местности можно сделать вывод, что в разных частях экосистемы – разное загрязнение, антропогенное воздействие на экосистему усиливается.

4. Загрязнённость воздуха в нашем лесу низкая.

5. Вдоль дороги загрязнённость воздуха выше, чем в глубине леса.

6. Наш лес хорошее место для отдыха и восстановления сил.



2.2.2. В хвойных лесах Большеберезниковского территориального лесничества активизировался шелкопряд.

Проводят визуальную оценку побегов сосны, я обнаружила, что есть поврежденные деревья. Цвет хвоинок вместо привычных зелёных имеет жёлтую окраску.

В хвойных лесах Большеберезниковского территориального лесничества этим летом появились участки с нетипичной для них окраской насаждений. Вместо привычно зеленой, она желтая, к тому же, хвоя сосен очень изрежена. Местами деревья и вовсе лишены хвои. Это поработали вредители лесов. Вредителей видов шелкопряд-монашенка, непарный шелкопряд и сосновый пилильщик заметили работники лесничеств.

После длительного перерыва наблюдается увеличение численности вредителя леса - шелкопряда непарного (очаги данного вредителя действовали в Республике Мордовия с 1996 по 2004 годы на территории всех лесничеств). В мае -июне в ряде участков Березниковского территориальных лесничеств численность вредителя превысила естественный фон и достигла очагового значения.



Шелкопряд непарный, или непарник, - Ocneria (LymantriaPorthetriadisparLОтряд чешуекрылые - Lepidoptera, семейство коконопряды -  Lasiocampidae. Непарный шелкопряд распространен в европейской части России до северной границы произрастания дуба, в Крыму и на Кавказе, в зонах мелколиственных лесов и лесостепи Сибири, в горах Средней Азии, на Алтае и в Саянах, в Приамурье, на Сахалине и Приморье.

Может кормиться многими не только лиственными, но и хвойными породами и прежде всего - местными лесообразующими породами. В Европе, в Крыму, на Кавказе и на Дальнем Востоке основными его кормовыми породами являются различные виды дуба и их спутники.

Гусеницы едят не экономно, особенно в двух последних возрастах. Огрызки листьев падают на землю и составляют около трети того количества листьев, которое потребляется гусеницами на питание. В связи с этим наносимый гусеницами вред в мае еще мало заметен и компенсируется приростом листьев, в июне же он быстро возрастает. В перенаселенных гусеницами насаждениях все листья могут быть объедены уже во второй половине мая.

Ни один из других вредителей не давал столь часто вспышек массового размножения и на столь огромных площадях, как непарный шелкопряд, причем эти вспышки очень часто носили затяжной характер.



Описание состояния кроны древостоев.

Определяют количество деревьев с различным состоянием кроны. Для получения достоверных результатов должно быть осмотрено не менее 20 деревьев. Визуальную оценку древостоя проводят по совокупности признаков: состоянию ствола, ветвей, корней, ажурности крон, приросту по высоте. Расчет показателя обесхвоенности кроны производят по формуле:


В2 + 2В3 +3В4 + 4В5 + 5В6 * 100%,

F = 5 * (В1 + В2 + В3 + В4 + В5 +В6 )

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


Состояние кроны

В

с густой зеленой кроной; отмирающие ветви в нижней части кроны


В1

со слабоажурной кроной; усыхание ветвей в нижней трети кроны

В2

ажурной кроной; сухие ветви в средней и верхней частях кроны

В3

сильно изреженной кроной или с отдельными живыми ветвями

В4

свежий сухостой; ветви усохли в текущем году

В5

старый сухостой; деревья усохли в прошлые годы

В6

Результаты исследования


  1. Выявление степени повреждения хвои




состояние хвои

участок № 1

участок № 2

кол – во хвоинок

% хвоинок от общего кол - ва

кол – во хвоинок

% хвоинок от общего кол - ва

обследовано

100

100

100

100

повреждения хвои:

1 класса


2 класса

3 класса

80

14

6


80

14



6

60

28



12

60

28



12

2.2.3.Фитонциды.


Фитонциды – вещества, выделяемые растениями в воздух. Леса разного состава выделяют различное количество такого рода веществ. На 1 га можжевеловых лесов за сутки вырабатывается до 30 кг летучих фракций, 1 га хвойного леса (сосна, ель и др.) дает лишь 5 кг, а лиственного – только 2 кг в сутки.

Фитонциды воздействуют на микроорганизмы, подавляя жизнедеятельность одних и ускоряя рост других

Фитонциды – это вещества растительного происхождения, обладающие свойством убивать микроорганизмы, в т.ч. болезнетворные.
Летучие фитонциды – это эфирные масла, выделяемые растением и защищающие его от грибков, простейших, бактерий.
Таким образом, фитонциды создают невосприимчивость, или, как говорят, природный иммунитет растений к различным видам заболеваний.
Летучие фитонциды впервые обнаружены в природе в 1928–1930 гг. А.Г. Филатовой и А.Е. Тебякиной. Обширные исследования фитонцидов в растениях были проведены Б.П. Токиным.

Методика определения фитонцидной активности экстрактов – по Б.П. Токину

(Целебные яды растений. – Л., 1946)


Лабораторией профессора Б.П. Токина было обнаружено более 500 видов растений, обладающих фитонцидными свойствами. На основании многочисленных исследований было установлено время гибели простейших после бесконтактного воздействия фитонцидных растений.

Черемша обыкновенная – 4–5 мин.


Дуб черешчатый – 5 мин.
Лимонное дерево – 5 мин.
Кедр атласский – 3 мин.
Кипарис пирамидальный – 6 мин.
Тис ягодный – 6 мин.
Можжевельник казачий – 7 мин.
Сосна обыкновенная – 10 мин.
Береза бородавчая – 20 мин.
Тополь серебристый – 9 мин.
Мята – 25 мин.
Тысячелистник – 50 мин.

ОПЫТ № 1 (по Б.П. Токину)

1. В керамической ступке растираю хвою исследуемого растения, действие фитонцидов которого необходимо проверить.

2. Отжимаю через марлю несколько капель сока исследуемого растения.

3. В небольшой стакан (50–100 мл) поместила комочек лесной почвы, добавляю немного воды, перемешиваю, даю осесть твердым почвенным частицам. Беру пипеткой каплю воды из стакана, наношу ее на предметное стекло и накрываю покровным стеклом.

Смотрю препарат сначала под малым, а затем под большим увеличением. Можно увидеть разнообразные виды почвенных простейших организмов и их активное движение в капле воды.

4. Добавляю под покровное стекло каплю приготовленного сока из хвои растений.

5. Наблюдю за движением простейших в течение нескольких минут.

Постановка эксперимента

1. Получила сок из листьев березы, тополя, дуба, разместила в разные ступки. Из коры черемухи, хвои сосны получила экстракт. Объемы исследуемых соков и экстрактов одинаковы – 0,5 мл.

2. Установила активность простейших до соприкосновения с фитонцидами (под микроскопом).

3. Внесла каплю сока березы в вытяжку почвы на предметном стекле.

4. Зафиксировала время, в течение которого происходит гибель простейших после воздействия на них растительного экстракта. Данные эксперимента внесла в таблицу.


Вид растения

Активность простейших (до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших (после соприкосновения с фитонцидами)

Береза бородавчатая

активны

движение замедлено, гибель через 20 мин

Тополь

активны

быстрая гибель через 5 мин

Сосна обыкновенная

активны

пассивное движение, гибель через 7 мин

Дуб черешчатый

активны

движение замедлено, гибель через 22 мин

Черемуха

активны

очень быстрая гибель через 4 мин

Вывод: экстракты растений, обладающих фитонцидными свойствами, в несколько раз быстрее губят микроорганизмы по сравнению с экстрактами нефитонцидных растений.

Опыт показал, что наиболее губительным для простейших является экстракт сока черемухи. В озеленении мегаполиса необходимо использовать фитонцидные растения: черемуху, березу, дуб, сосну, тополь.



ОПЫТ № 2 (по Б.П. Токину)

Методика бесконтактного определения фитонцидной активности.

1. Листья березы, тополя, дуба, хвою сосны измельчила.

2. На предметное стекло поместила каплю воды с простейшими и на расстоянии нескольких миллиметров от нее – кашицу из исследуемого растения.

3. Через 5, 10, 20 мин погибнут все простейшие, видимые под микроскопом. Опыты показывают, что при использовании одинаковых объемов кашицы время, за которое гибнут простейшие, зависит от вида взятого растения.

Постановка эксперимента

Капля жидкости с бактериями находилась на расстоянии 2 мм от экстракта фитонцидных растений. Даже без соприкосновения с соком исследуемых растений микроорганизмы через некоторое время погибли. Время воздействия на простейших увеличилось в 2 раза.



Вывод: по сравнению с опытом №1 время ответной реакции на воздействие фитонцидов увеличилось приблизительно в 2 раза для каждого исследованного вида.
Действие фитонцидов на простейших.

Опыт №1

Оборудование: микроскоп, предметные и покровные стёкла, пипетка, острый перочинный нож (или скальпель), пробирка, культура инфузорий, хвоя сосны.

Ход опыта:

Для изготовления микропрепарата, я вырастила инфузорий

В пробирку налила15 мл. воды и 2 капли молока. Затем добавила 8 капель воды, содержащей инфузорий (я её взяла из школьного аквариума). Пробирку оставила на 7 дней при комнатной температуре. За это время в ней размножились инфузории. Питательной средой для них служило добавленное в пробирку молоко.

Изготовила два микропрепарата: перенесла из пробирки каплю жидкости, в которой находились инфузории, на два предметных стекла. Затем наблюдала под микроскопом движение инфузорий.

Далее одно предметное стекло (№1) положила на чистый лист бумаги, быстро нарезала хвою сосны и разместила их на расстоянии 2-3 мм. от микропрепарата. Покрыла микропрепарат и нарезанные хвоинки стеклянным колпаком, плотно прижимая края сосуда к бумаге.

Контролем служит препарат на другом стекле (№2), без хвоинок



Обработка результатов:

Через 25 минут просмотрела оба препарата под микроскопом. Наблюдала разницу в состоянии инфузорий обоих препаратов. На предметном стекле №1 инфузории неподвижны, на предметном стекле №2 ведут себя по-прежнему.



Опыт №2

Оборудование: микроскоп, предметные стёкла, пипетка, , культура инфузорий, головка лука, хвоя сосны, яблоко.

Ход опыта:

При помощи пипетки нанесла несколько капель жидкости с инфузориями на предметное стекло и рассмотрела под микроскопом. Наблюдала движение инфузорий

Изготовила кашицу из хвоинок сосны.

Быстро положила каплю кашицы на предметное стекло, рядом с каплей жидкости с инфузориями, но так, чтобы жидкость и кашица не соприкасались. То же самое проделала с луком, яблоком.



Обработка результатов:

С течением некоторого времени инфузории погибли под влиянием фитонцидов. Гибель произошла через 20 минут рядом с хвоинками сосны через 15 минут рядом с луком через 1,5 часа рядом с яблоком (это обусловлено тем, что яблоко имеет очень мало фитонцидов, и, возможно, их действие менее

сильное, чем у хвоинок сосны и лука).

Отсюда делаю вывод, что действительно фитонциды хвоинок сосны, лука, губительно действуют на простейших.

Изменение микроорганизмов в воздухе под влиянием растений (на примере хвои сосны обыкновенной).

Оборудование: микроскоп, предметные и покровные стёкла, чашки Петри, пробирки с мясопептонным агаром.

Ход опыта: Во-первых, я приготовила мясопептонный агар (МПА):

1. Для этого я сварила мясной бульон: 500 грамм изрубленного свежего мяса без костей, жира и сухожилий залила в кастрюлю одним литром водопроводной воды, нагретой до 50 0С, и оставила настаиваться 12 часов при комнатной температуре. Мясо отжала, экстракт процедила через марлю со слоем ваты, прокипятила 30 минут для свёртывания белков и фильтровала дважды (первый раз через марлю с ватой, второй - через бумажный фильтр). Затем фильтрат долила водой до 1 литра, разлила в колбы, закрыла ватными пробками и стерилизовала при 120 0С 20 минут. Ватные пробки служили фильтрами, препятствующими проникновению бактерий из воздуха после стерилизации.

2. Для приготовления МПА к 1 литру МПБ добавила 15 грамм агара. Среду нагрела до растворения агара и установила слабощелочную реакцию среды 20%-ым раствором Na2CO3 и через воронку разлила в пробирки. Чтобы установить слабощелочную реакцию среды, прилила 20%-ый раствор Na2CO3 до посинения влажной красной лакмусовой бумажки.

При разливе агара следила за тем, чтобы края пробирок оставались сухими, иначе пробки прилипнут к стеклу.



Затем, разлила в чашки Петри МПА, поставила на расстояние 0,5 метра от пола в классной комнате после занятий и оставила на 30 минут (одна чашка служит контрольным микропрепаратом). Перенесла чашки Петри в тёплую комнату ближе к источнику тепла и оставила на трое суток.

После этого занесла веточки сосны в комнату и оставила на 24 часа.

Через 24 часа поставила чашки Петри рядом с веточками сосны и на расстоянии от него 1 метр, 2 метра, 3 метра на 30 минут.

Обработка результатов: рассмотрев под микроскопом микропрепараты, я обнаружила, что самое большое количество колоний бактерий выросло в чашках, которые находилась в комнате без веточек сосны В чашке, которая находилась на самом большом расстоянии от сосны обнаружено самое большое количество бактерий, а в чашке, стоящей возле веточек сосны, бактерий почти не обнаружено Отсюда делаю вывод, что чем дальше от веточек сосны, тем больше колоний бактерий, следовательно, под влиянием фитонцидов сосны обыкновенной произошла очистка воздуха от микроорганизмов в классной комнате.

2.2.4. Выделение органических веществ из хвои сосны и ели

Хвоя ели и сосны богата полезными для здоровья человека органическими веществами: витаминами, эфирными маслами, фитонцидами.



  1. Выделение эфирных масел из хвои сосны и ели

Выделение эфирных масел из хвои проводили методом экстракции с кипящей водой.

Ход эксперимента:



  1. Колбу на четверть объема заполнила свежей хвоей.  Залила колбу водой до половины. Закупорила колбу пробкой с отводной трубкой. Конец трубки опустила в пробирку, помещенную в стакан с холодной водой.
    Заткнула пробирку ватой. Нагрела хвою с водой.

  2. Водяной пар вместе с летучим (эфирным) сосновым маслом, попадая в пробирку, охлаждается и конденсируется. Масло тонкой пленкой будет плавать на поверхности конденсата. Аккуратно сняли масло пипеткой.
    Масла получается немного, так как в хвое его содержится всего 0,5–1%.

Результаты опыта: Методом эстракции из хвои можно выделить небольшое количество эфирного масла. Хвойные эфирные масла имеют характерный запах, эфирное масло ели и сосны различаются по запаху. Хвойные масла легко выделяются из природного сырья, поэтому широко используются в медицинских и косметических целях.

2.2.5. Выделение хлорофилла из хвои сосны и ели

Выделение хлорофилла проводила методом эстракции в органическом растворителе. Обнаружение проводила с помощью бумажной хроматографии

Ход эксперимента:


  1. Приготовление раствора красителя Небольшое количество хвои тщательно растерла в ступке песком и ацетоном (2 мл).

  2. Вырезала из фильтровальной бумаги полоску шириной 1 см. На одном конце сделала полоску поуже, чтобы получался вытянутый "язычок". Над тем местом, где полоска начинает сужаться, простым карандашом наметила линию старта. На середину этой линии нанесла одну за другой несколько капелек приготовленной вытяжки хлорофилла. Каждую следующую каплю можно наносить только после того, как высохнет предыдущая, и нужно следить, чтобы пятно на старте не получилось слишком большим.  Капли нужно наносить до образования на линии старта пятна интенсивного зеленого цвета.

  3. Подвесила полоску бумаги в пробирке так, чтобы язычок на 1 см был погружен в растворитель (бензин). Под действием капиллярных сил растворитель будет подниматься по бумаге, а вместе с ним будут подниматься и красители. Но продвигаться по бумаге они будут с различной скоростью. Медленнее всех поднимается желто-зеленый хлорофилл-b, быстрее - ксантофилл и еще быстрее - сине-зеленый хлорофилл-а. С фронтом растворителя поднимается желтый или оранжевый каротин. Опыт занимает 2-3 часа.

Результаты опыта: Методом эстрации выделили их хвои хлорофилл и доказали его наличие методом бумажной хроматографии.  Хвоя сосны и ели содержат в значительном количестве хлорофилл, что подтверждает огромную роль хвойных растений в процессе фотосинтеза и поддержания состава воздуха.

2.2.6. Обнаружение витамина С в настое хвои сосны и ели

Качественное определение витамина С проводила с помощью качественных реакций.

Ход эксперимента: Обнаружение витамина С проводила в соке ягод. В качестве образца для сравнения использовала раствор медицинского препарата аскорбиновая кислота.

Опыт 1. К 1 мл раствора марганцовки добавила по каплям исследуемый раствор. Обесцвечивание подтверждает наличие витамина С.

Опыт 2. К 1 мл раствора йода добавила по каплям исследуемый раствор. Обесцвечивание подтверждает наличие витамина С.

Опыт 3. К исследуемому раствору добавляют 1 мл раствора нитрата серебра, при этом на стенках пробирки появляется серебро, что подтверждает наличие витамина С.

Результаты эксперимента:

В настое хвои ели и сосны содержится витамин С. Проведенные опыты подтверждают эффективность использования настоев из хвои в качестве витаминного препарата.



Выводы

На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы:



  1. Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете.

  2. Изучив литературу и друге источники по теме исследования , я пришла к выводу о том , что хвойные растения (в моей работе – сосна) имеют полезные для здоровья человека свойства.

  3. Проведя химический эксперимент , я доказала, что в хвои сосны содержится эфирное масло, хлорофилл и витамин С.

Изучив комплекс морфологических признаков сосны обыкновенной на двух выбранных для исследования участках, было установлено, что на второй площадке, где антропогенное влияние недостаточно сильное, состояние хвои, интенсивность годового прироста побегов, состояние кроны древостоя лучше, чем на участке, где человек отдыхает и веселится. О губительном действии на природу отдыхающих говорит и множество отходов, и мусорных куч вокруг стоянки.

Сравнивая две исследовательские площадки, можно сказать, что воздух на территории основного лесного массива условно чистый, а рядом с местом стоянки отдыхающих, загрязнен.

Необходимо:


  • соблюдение природоохранных правил поведения в лесу;

  • осуществление очистки стоянок отдыха от мусора;

  • административное применение наказания при несоблюдении норм;

  • сохранение существующего биоценоза нашей местности.


Литература

  1. Гроссе Э. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты/ Гроссе Э., Вайсмантель Х. 2-е русское изд.- Л .: Химия , 1985, 340 с.

  2. Жизнь растений ( в 6-и томах) / ред Грушвицкий И. В. , Жилин Н. Г. Т. 4 стр448

  3. Ивченко С. И. Книга о деревьях / С. И. Ивченко – М. : Лесная промышленность , 234 с.

  4. Ильина Т. А. Большая иллюстрированная энциклопедия растений. / Т. А. Ильина. – М. : Эксмо. 2009- 304




Таблица


Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнѐнности атмосферы

(измеряемые показатели – количество хвоинок) Повреждения и усыхания хвоинок

1участок

вблизи дороги



2участок

В глубине леса



Общее число обследованных хвоинок

100

100

Количество хвоинок с пятнами

40

23

Количество хвоинок с усыханием

18

27

Количество неповреждѐнных хвоинок

42

50

Дата отбора проб 17.09.17








1 – хвоинки без пятен; 2, 3 – хвоинки с черными и желтыми пятнами; 4,5,6 – хвоинки с усыханием





Диаграмма повреждения хвои на исследуемых участках




Гибель простейших после воздействия на них растительного экстракта.


Вид растения

Активность простейших (до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших (после соприкосновения с фитонцидами)

Береза бородавчатая

активны

движение замедлено, гибель через 20 мин

Тополь

активны

быстрая гибель через 5 мин

Сосна обыкновенная

активны

пассивное движение, гибель через 7 мин

Дуб черешчатый

активны

движение замедлено, гибель через 22 мин

Черемуха

активны

очень быстрая гибель через 4 мин




Обнаружение витамина С в настое хвои

сосны и ели

Исследуемый раствор

Результат опыта №1

Результат опыта №2

Результат опыта №3

Вывод о присутствии

витамина С



Хвоя ели

+

+

+

В растворе хвои ели содержится витамин С

Хвоя сосны

+

+

+

В растворе хвои сосны содержится витамин С













Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница