Submitted by Галина Алексеевна Соколова on Wed, 26/11/2014 - 10:40
Муниципальный этап Всероссийский Фестиваль творческих открытий и инициатив
«Леонардо»
Оценка экологического состояния водоема
по морфологическим показателям
озерной лягушки (RANA RIDIBUNDA)
Автор : Лаврентьева Василина
Ученица 8 класса МБОУ «Лицей № 2им. В.В. Разуваева»
Руководитель : Соколова Галина Алексеевна,
педагог дополнительного образования
МБОУ ДОД ДДТ «Успех»
Лукин Николай Вениаминович, учитель биологии,
директор МБОУ «Лицей №2 им. В.В.Разуваева
Астрахань
2014
Содержание
Введение……………………………………………3
Цель , задачи……………………………………….3
Обзор литературы…………………………………3
Методика…………………………………………...6
5.Результаты………………………………………..7
5.1Район исследования…………………………….7
5.2.Предварительная оценка влияния среды на уровень
стабильности развития организма. ………………8
5.3.Влияние антропогенных факторов……………12
6. Выводы……………………………………………13
7. Список литературы……………………………….14
8. Приложение………………………………………15
Введение
В связи с усилением антропогенного воздействия на природную среду возникает угроза уничтожения или полного истребления живых организмов (животных и растений) обитающих на территории, подверженной этому воздействию. Для определения качества окружающей среды выбрали лягушку озерную как биоиндикатора среды. Исследования начато в 2013году в районе реки Рыча . Общая изменчивость окраски (цвета и рисунка) кожи бесхвостых амфибий изучена достаточно подробно (хотя собственно фенетические исследования ещё не многочисленны) (Яблоков, Ларина, 1985). Уделяла внимание окраске и рисунку спины.
2.Цель исследования.
Оценка экологического состояния реки Рыча по морфологическим показателям лягушек ,сравнивая влияние окружающей среды и изменения происходящие в популяции.
Задачи.
Определение разнообразие фенов у лягушки озерной , как доказательство стабильности или нарушения развития.
Оценка стабильности развития лягушки озерной морфологическим методом, основанном на флуктуирующей асимметрии , показывающим нарушения развития под влиянием факторов внешней среды.
3.Обзор литературы.
Целью исследований было сравнение действия окружающей среды на популяции животных, обитающих в прибрежной зоне реки Рыча с разным уровнем антропогенной нагрузки. Такие исследования проводила в ходе экологического мониторинга данной территории, то есть оценке состояния природных популяций в районе реки Рыча. Важно улавливать изменения, происходящие в популяциях, прежде чем они скажутся на жизнеспособности организмов. Такую возможность дает исследование стабильности развития организма - способности к формированию фенотипа без онтогенетических нарушений [ Захаров, 1987]. Оценка стабильности развития может осуществляться различными способами. Наиболее простым является морфологический подход, основанный на исследовании флуктуирующей асимметрии (различий между сторонами), являющейся следствием нарушения развития..
Симметрия, как вид согласованности отдельных частей организма, который объединяет их в единое целое, является одним из наиболее общих и широких понятий [Вейль, 1968]. Один из видов асимметрии - флуктуирующая асимметрия (далее ФА) - может быть определена по нормальному распределению относительно нуля различий между сторонами, взятых со знаком. Она является результатом неспособности организмов развиваться по точно определенным путям. Такой метод наиболее подходит для моего исследования 2013 -2014 гг.
Популяционный аспект исследования флуктуирующей асимметрии(АФ). Этот тип асимметрии проявляется в незначительных ненаправленных различиях между сторонами, которые, видимо, не имеют самостоятельного адаптивного значения и не оказывают ощутимого влияния на жизнеспособность индивидуумов. ФА определяется как следствие несовершенства онтогенетических процессов. При этом могут быть обнаружены как практически симметричные, так и в некоторой степени асимметричные особи при наличии положительной или отсутствии какой бы то ни было взаимосвязи значений признака на разных сторонах тела. Различия между сторонами в этом случае не являются в строгом смысле генетически детерминированными и могут рассматриваться как следствие несовершенства онтогенетических процессов. [Захаров,1987].
Высокая асимметрия оказывается также характерной для популяций, существующих при неоптимальных с точки зрения стабильности развития условиях, что имеет место на естественной экологической периферии ареала, при интродукции в необычные местообитания и в условиях загрязнения среды.
Из высказываний ученых выяснила , что при использовании показателя ФА возможно выявление таких изменений состояния популяций, которые еще не связаны с ощутимыми нарушениями жизнеспособности.
Данный подход перспективен для осуществления фонового мониторинга - оценки состояния природных популяций в естественных условиях. Использование данного подхода может дать информацию о состоянии разных популяций вида на протяжении всего ареала. При этом появляется возможность для обнаружения популяций с нарушенной стабильностью развития, что может иметь место на экологической периферии ареала вида и в зонах гибридизации разных форм [Захаров, 1987].
У Ищенко В.Г. в книге « Динамический полиморфизм бурых лягушек фауны СССР» нашла интересный материал по исследованию окружающей среды по фенотипам лягушек. Одним из подразделений популяционной структуры является фенетическая структура, характеризующая полиморфизм популяции по альтернативным дискретным признакам – фенам.
Многообразие или однообразие фенотипов природных популяций свидетельствуют о степени их устойчивости к различным факторам среды. Выделение наследственных признаков в виде отдельных фенов и анализ частоты встречаемости этих фенов в одной или различных географически изолированных популяциях позволяет судить о возможных путях формирования вариаций (морф), а также об общем состоянии исследуемых популяций и их потенциале [Яблоков, 1980]. Описание морфологии живых организмов позволяет в конечном итоге выделить и описать качественные и количественные признаки, определить возможные вариации (дисперсию) морф, необходимые для дальнейших популяционно-фенетических исследований.
В наше время истощение природных ресурсов, уменьшение генетического потенциала видов ставит на первый план задачу сохранения генетического фонда, в решении которой важную роль призвана сыграть фенетика. Методы, которой пригодны не только для определения мер охраны и путей восстановления, редких и находящихся под угрозой исчезновения видов, но и для контроля за популяциями фоновых видов, среди которых есть виды – индикаторы состояния окружающей среды [Масалыкин, 2001].
Поэтому фенетические исследования приобретают актуальность по мере усиления антропогенного давления на природу. В быстро изменяемой человеком биосфере Земли фенетические подходы позволяют получить многочисленные надежные данные о современном состоянии и тенденциях изменений природных популяций живых организмов, давая тем самым точку отсчета для дальнейших исследований как многочисленных «природных экспериментов», так и действия и взаимодействия эволюционных факторов [Яблоков, 1980]. Особенно важными становятся подобные исследования на ненарушенных (эталонных) территориях, число которых в настоящее время увеличивается. Одной из важных задач охраняемых природных территорий является организация работ по биомониторингу, который возможно осуществить методами фенетического исследования [Семенов, 1985].
Биомониторинг на территории реки Рыча позволит получить важные результаты о состоянии природных популяций, необходимые для контроля за состоянием популяций в антропогенно нарушенных комплексах. Из проштудированной литературы выяснила , что в настоящее время земноводные являются удобным объектом при проведении биомониторинга. Так как амфибии обитают на границе двух сред – водной и наземной, состояние их организма в полной мере отражает состояние окружающей среды [Захаров, 2000]. Поэтому по изменениям, происходящим в их популяциях, можно судить о здоровье экосистем, частью которых они являются.
4.Методика.
При обработке материала и оценке полученных результатов использовала методы, разработанные в лаборатории постнатального онтогенеза Института биологии развития РАН. (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур).Использовала методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ(оценка стабильности развития живых существ по уровню асимметрии морфологических структур).Степень отклонения среды от нормы определяется по состоянию населяющих ее живых организмов. определяется по нарушению стабильности развития наиболее массовых (фоновых) видов и оценивается по пятибалльной системе.
Таблица1. Шкала оценки отклонений состояния организма от условий нормы по величине интегрального показателя стабильности развития земноводных
№
Балл
Величина показателя стабильности развития
Качество среды
1
1
0,5
Условно нормальное
2
2
0,5- 0,54
Начальное незначительное
3
3
0,55 – 0,59
Средний уровень отклонения
4
4
0,6 - 0,64
Существенные, значительные отклонения
5
5
0,6 4
Критическое состояние
В качестве метода оценки стабильности развития применила анализ флуктуирующей асимметрии. Всего было использовано 11 признаков окраски.
Для оценки уровня ФА для каждой особи подсчитывали число асимметричных признаков. Затем общее количество асимметричных признаков делили на общее число животных. Полученная величина является средним числом асимметричных признаков на особь (ЧАПО). В качестве показателя ФА использовала так же среднюю частоту асимметричного проявления на признак (ЧАПП), которую рассчитывала путем деления ЧАПО на общее число проанализированных признаков.
Для удобства представления полученных данных и оценки степени антропогенного воздействия использовала бальную оценку уровня стабильности развития [Чубинашвили и др.,1996]. Для анализа использовали меристические(счетные) признаки окраски. При работе с группой европейских зеленых лягушек озерной лягушкой (Rana ridibunda), использовали такие пластические признаки( мерные , слевой и справой сторон ) как число полос и пятен на бедре, голени и стопе, число пятен на спине. В своей работе использовала такие признаки как число полос и пятен на бедре, голени, число пятен на спине.
Отлов лягушек производили вручную или сачками.
5.Результаты и их обсуждение
5.1.Характеристика объектов и районов исследования.
Объект исследования лягушка озерная (Rana ridibunda Pall)
Сбор материала проводили в 2013 году на территории береговой зоны реки Рыча Астраханской области. В качестве объекта исследования были выбраны амфибии рода Rana ,Rana ridibunda Pall.. Озёрная лягушка – Rana ridibunda Pallas относится к роду Лягушек – Rana Linneus, семейству Лягушковых – Ranidae, отряду бесхвостных земноводных – Anura и классу земноводных – Amphibia. Это самый крупный вид лягушек фауны России; максимальная длина тела до 150 мм. Лягушки этого вида сверху густого зеленого, оливкового, серого или коричневого цвета различных оттенков [Пестов, 2005; Isaacs, 1971]. На спине у большинства особей расположены темные крупные, реже - мелкие, желтоватого цвета, светлые пятна .
Отлов амфибий проводили в трех точках: район впадения реки Рыча в реку Волга. Зона отдыха , расположенная на берегу реки Рыча. Район дач и поселений , расположенных по берегам реки Рыча
Фото 1.Река Рыча протекает по степной части Астраханской области и впадает в реку Волга. Бассейн реки Рыча составляет 7 кв км. Глубина реки 1.5 метров, ширина 60 метров, длина 7 км. Это степная , безлесная территория, открытая для ветров, с малым количеством осадков 100мм. в год, с летними температурами до 35 градусов, а зимними – 10 градусов С. Эта территория подвержена общему антропогенному прессу города как зона отдыха , сельчан живущих по ее берегам с домами и хозяйствами , воздействию химикатов полей , расположенных в прибрежной части реки, большой автостраде проложенной в 500метрах от реки.
Несмотря на сильное загрязнение и захламление, река обладает поразительной способностью к самоочищению.
Всего исследовано в 2013 году 137 особей лягушек Rana ridibunda Pall. Из них 37 взрослых лягушек, а остальные сеголетки. В 2014 году 35 экземпляров, из них 19 экз. взрослые , а остальные сеголетки.
В ходе работы выясняла стабильность развития озерной лягушки, собранных в бассейне реки Рыча в 2013 – 2014 гг .
5.2.Предварительная оценка влияния среды на уровень стабильности развития организма.
Исследование начала в 2013 году на реке Рыча. Проведенная оценка стабильности развития лягушек рода Rana ( Rana ridibunda) в серии выборок из мест с разным уровнем антропогенного воздействия: из участка отдыха населения, участка впадения реки Рыча в Волгу, а так же с участком проживания населения показала, что лягушки имели различную окраску в связи с обитанием в различных биотопах, а значит и биотопы по степени загрязнения отличаются друг от друга.
Изучение полиморфизма проводилось визуально на основании классификации фенов, предложенной В.Г.Ищенко в 1978. Фены верхней окраски туловища: Maculata (М) – пятнистая окраска; Hemimaculata (Нm) – полупятнистая окраска с уменьшенным числом крупных пятен; Burnsi (В) – чистая; Punctata (Р) – крапчатая; Hemipunctata (Hp) – полукрапчатая с малым числом крапинок; Rugosa (R) – бугорчатая кожа . S1 – полоса, проходящая от кончика морды до клоаки; S2 – неполная, короткая полоса; S3 – прерывистая полоса; S4 – пунктирная полоса; S5 – атипичная полоса [Шляхтин, 2003].
Таблица 2. Обмер по фенам наличия на спине полосы.
Фены
Впадение
Зона отдыха
Поселение
2013
2014
2013
2014
2013
2014
Makulata(M)
33
6
45
16
73
23
Hemimaculata (Нm) –
0
0
0
0
9
0
Burnsi (В)
0
0
0
0
0
0
Rugosa (R)
10
3
21
9
23
10
S1 striata
67
21
55
10
27
2
S2 striata
9
0
0
0
1
0
S3
14
5
13
0
1
0
S4 striata
0
0
0
0
0
0
S5 striata
2
0
1
0
1
0
Роль земноводных в качестве биоиндикаторов загрязнения водоемов может быть весьма значительна. Амфибии, как модельный объект экологического контроля, так как их очень много. Обитание в узкой адаптивной зоне, довольно жесткая чувствительность к изменениям среды сделали земноводных одним из наиболее популярных объектов биомониторинга [Белова, 2009]. Ученые утверждают , что с помощью амфибий можно определить как общие закономерности реагирования на антропогенные факторы, так и предсказывать изменения, связанные с усилением антропогенного воздействия [Жукова, Кубанцев, 1982; Пескова, 2000]. Мне предстоит проверить это на лягушках обитающих в реке Рыча в течение нескольких лет.
Обработка материала
Для счетных признаков величина асимметрии у каждой особи определяется по различию числа структур слева и справа. Интегральным показателем стабильности развития для комплекса счетных признаков является средняя частота асимметричного проявления на признак. Этот показатель рассчитывается как среднее арифметическое числа асимметричных признаков у каждой особи, отнесенное к числу используемых признаков. В этом случае не учитывается величина различия между сторонами, а лишь сам факт асимметрии. За счет этого устраняется возможное влияние отдельных сильно отклоняющихся вариантов. В таблице 1 дан пример расчета средней частоты асимметричного проявления для 6 счетных признаков у 10 особей.
Диаграмма 1. Степень загрязнения реки Рыча2013 -2014 годов
А Диаграмма 2014 года Б Диаграмма 2013 года
В 2014 году увеличилась береговая зона реки Рыча на 5 метров, это послужило увеличению в зоне впадения реки Рыча в Волгу.
Таблица 3. Обработка данных по оценке стабильности развития с использованием счетных признаков у лягушки озерной в районе реки Рыча 2013 год.
№
Голень
Бедро
Пятна на спине
Право
Лево
Право
Лево
Право
Лево
Показатель
1
3
2
4
4
4
4
0
2
3
3
4
4
5
4
0,33
3
2
3
3
3
4
3
0,66
4
4
4
5
5
6
4
0,66
5
4
5
6
5
5
5
0,66
6
4
4
5
5
9
7
0,33
7
4
4
4
5
3
6
0,66
8
4
4
5
4
3
3
0,33
9
3
3
4
4
4
4
0,66
10
4
5
3
3
4
3
0,66
0,43
Впадение реки Рыча в Волгу
3
3
5
5
3
3
12
3
2
4
4
3
3
0,33
13
2
2
3
4
3
2
0,66
14
3
3
4
4
6
7
0,33
15
3
4
4
4
6
7
0,66
16
2
3
4
4
6
7
0,66
17
4
4
4
4
6
6
18
4
4
5
4
7
7
0,33
19
3
3
4
3
6
5
0,66
20
2
3
4
4
7
6
0,66
0.53 Район зоны отдыха на реке Рыча
21
3
4
4
4
6
7
0,66
22
4
4
5
6
5
6
0,66
23
3
4
5
5
6
5
0,66
24
4
3
5
5
7
6
0,66
25
3
4
6
6
6
7
0,66
26
4
4
6
5
6
5
0,66
27
4
2
6
6
7
6
0,66
28
3
3
5
5
7
7
0
29
4
4
6
4
6
5
0,66
30
3
4
4
5
6
6
0,66
0,59
Район поселения на реке Рыча
п, л – соответственно, значение признака справа и слева
А – число асимметричных признаков
n – число признаков
Таблица 4. Обработка данных по оценке стабильности развития с использованием счетных признаков у лягушки озерной в районе реки Рыча 2014 год.
№
Голень
Бедро
Пятна на спине
Право
Лево
Право
Лево
Право
Лево
А
Показатель
1
3
3
3
4
4
4
1
0,33
2
3
3
4
4
3
3
0
0
3
2
3
3
3
4
3
3
0,33
4
4
4
5
5
6
4
1
0,33
5
4
4
5
5
5
5
0
0
Район впадения реки Рыча в Волгу
0,33
1
3
3
5
6
4
3
2
0,66
2
3
2
4
4
3
3
1
0,33
3
2
2
3
4
3
2
2
0,66
4
3
3
4
4
6
7
1
0,33
5
3
4
4
4
6
7
2
0,66
Район зоны отдыха на реке Рыча
0,52
21
3
4
4
4
6
7
2
0,66
22
4
4
5
6
5
6
2
0,66
23
3
4
4
5
6
6
2
0,66
24
4
3
5
5
6
6
1
0,33
25
3
4
6
4
6
5
2
0,66
Район поселения на реке Рыча
0,59
Обработку небольших выборок (20-30 особей) можно производить вручную, получая при этом обобщенный по всем признакам показатель, удобный для сравнения с другими выборками. Статистическая значимость различий между выборками по величине интегрального показателя стабильности развития (частота асимметричного проявления на признак) определяется по t – критерию Стьюдента.
В итоге первичных учетов по 3 признакам окраски у зеленых лягушек в исследованных популяциях были рассчитаны среднее число асимметричных признаков на особь (ЧАПО) и частота асимметричного проявления на признак (ЧАПП)
При оценке различий между популяциями по ЧАПО были установлены достоверные различия между выборками из района впадения реки Рыча в Волгу и участками проживания и отдыха населения(р < 0,10). В популяции из зоны впадения в реку Волга величина флуктуирующей асимметрии в период исследования оставалась небольшой.
1
2
3
4
5
6
Рис. 1 Фены лягушки озерной (Rana ridibunda Pall)
Полученные данные свидетельствуют, что выборки значительно различаются по ЧАПО, а, следовательно, по уровню стабильности развития. ЧАПО значительно выше в популяциях, подвергающихся интенсивному антропогенному воздействию (возле села и в зоне отдыха населения), чем в популяциях в районе впадения реки.
На основе величины ЧАПП мы оценивала состояние популяций по балльной шкале уровня стабильности развития. Величина ЧАПП в популяции из зоны впадения реки Рыча в Волгу - 0,43 (0,33), что соответствует первому баллу (условная норма). Значение ЧАПП для популяции места отдыха отвечает третьему баллу стабильности развития, а район проживания населения на берегу реки Рыча – третьему- 0,59 по двум годам исследования. На основе балльной оценки логично заключить, что популяция в районе впадения реки находится в экологических условиях, близких к оптимальным для нормального развития амфибий. Антропогенный пресс в этом районе не достигает уровня, при котором изменения в состоянии популяции начинают сказываться на жизнеспособности организма (первый балл по шкале оценки стабильности развития). Следовательно, район впадения реки Рыча ,можно использовать как контрольный участок для биомониторинга.
В отличие от района впадения реки, состояние популяции в зоне отдыха и, особенно, в районе проживания населения вызывает большие опасения, так как достигает двух и трех баллов по шкале соответственно (ЧАПП=0,53; 0,52 и 0,59), Следовательно, на этих территориях происходят нарушения стабильности развития высокого уровня вследствие интенсивного антропогенного воздействия.
Близкая к критической обстановка в бассейне реки Рыча, в районе поселений объясняется тем, что в течение последних лет население сбрасывает сточные воды в реку Рыча, так же мусор и отходы без очистки. Способность к самоочищению у реки в таких условиях, конечно, резко снижена. Мы полагаем, что для восстановления экологического здоровья реки и, следовательно, популяций живых организмов, обитающих в ее бассейне, необходимо предпринять срочные меры со стороны жителей села по утилизации отходов.
Зона отдыха в районе реки Рыча так же сильно загрязнена, берега превращены в свалку бытового и технического мусора. Столь неблагоприятная обстановка, несомненно, сказывается не только на морфологической асимметрии амфибий, что следует из данных исследований, но и на всех живых обитателях реки.
Тем не менее, экологические условия на месте отдыха немного лучше, чем в зоне проживания населения(ЧАПО = 0,43 ; 0,33) уровень стабильности второй и третий соответственно). Объяснению этому мы находим в следующем. Несмотря на загрязнение река Рыча, обладает поразительной способностью к самоочищению, что связано с обильным половодьем, которое уносит практически большую часть мусора, загрязняющих веществ, влияние активного ила реки на осаждение загрязнителей.
Фото. 2. Варианты внутривидовой изменчивости озерной лягушки – морфа striata (район села Растопуловка 20.11.2013, 12.10.2014г.).
А фото Б фото
Лягушка морфы striata имеет яркую зеленую полосу на спине, четко выраженный рисунок полос на конечностях и спине, окрас светло коричневый с темными пятнами четкого рисунка. Варианты внутривидовой изменчивости озерной лягушки – морфа maculatа (район впадения реки Рыча в Волгу, 27.11.2013)
У лягушки(Фото2) совсем не заметна полоса на спине, окраска ее серо-коричневая с темными вкраплениями, с нечетким рисунком. Хорошо заметна асимметрия в рисунке пятен на спинной стороне , бедре и голени.
Провели замер пятен , полос у 137 экз.в 2013 году и 35 экземпляров в 2014 году, так как встретили меньше лягушек по сравнению с прошлым годом , хотя осенний замер вели в одно и то же время.
Таблица 5.Частота встречаемости различных морф озёрной лягушки в Астраханской области 2013 год.
№
Частота встречаемости
Striata
maculata
2013год
2014
2013
2014
2013
2014
Впадение Рычи
10%
9%
13%
11%
15%
13%
Зона отдыха
30%
25%
20%
18%
22%
34%
Поселения на берегу
60%
69%
67%
71%
63%
53%
По данным таблицы видно, что наибольшее число изменчивости морф наблюдается в районе поселения на берегу реки Рыча Астраханской области, а наименьшее – в районе впадения в реку Волга, так как большое разнообразие морф является как бы защитной реакцией на загрязнение.. Устойчиво сохраняющееся в течение ряда лет изменение частоты той или иной морфы в условиях антропогенного воздействия свидетельствует о большей чистоте вод реки Рыча в районе слияния с рекой Волга в сравнении с участками береговой зоны , заселенными людьми, а так же в зоне отдыха и в возникновении в исследуемой популяции адаптивных черт. На основании полученных данных создалось впечатление , что в загрязненной воде у лягушек проявляются фены , которые раньше не присутствовали, но они дают возможность лягушкам выжить в столь неблагоприятных условиях. Напрашивается вывод о том , что стабильное развитие лягушек идет в более чистой воде, но внешне проявленных признаков асимметрии гораздо меньше, чем у лягушек обитающих в загрязненной воде, видимо увеличение фенов это защитная реакция организма.
5.3Влияние антропогенных факторов
Осушение и разрушение водоемов, урбанизация, сооружение бетонированных вертикальных набережных на берегах водотоков отрицательно влияют на ее популяции. Кроме того, смертность повышают загрязнение водоемов бытовыми отходами, бессмысленное уничтожение человеком, открытые колодцы, движение автотранспорта и т.д. Наряду с озерной лягушкой, этот вид в больших количествах отлавливается для целей образования, медицины и науки. Иногда объем заготовок прудовой лягушки превышает заготовку озерной. Тем не менее, некоторые популяции выживают даже в условиях крупных городов (например, Москвы и Киева). Прудовая лягушка охотно колонизирует рыбхозы (где она считалась вредителем), отстойники, дренажные канавы и т.д. Сооружение новых прудов и каналов людьми способствует локальному местному расселению и возрастанию численности вида.
6.Выводы:
Исследование природных популяций за два года 2013-2014 годы из районов с разной степенью антропогенного воздействия позволило выявить нарушение стабильности развития при неблагоприятных средовых воздействиях.
Популяции озерных лягушек в бассейне реки Рыча в зоне отдыха и проживания населения характеризуются нарушениями стабильности развития, что говорит о неблагоприятном воздействии среды обитания на данные популяции.
Популяция амфибий в месте впадения реки в Волгу находится в благоприятных условиях. Антропогенный пресс в заповеднике не достигает уровня, при котором начинаются процессы нарушения стабильности развития организмов.
1. Общее число фенотипов в 2013-2014г г. – 4.
2. Самые распространенные фены Striata реже всех встречался фен с пунктирной полосой .
3.Тип окраски (серая, серая с коричневым) значительно изменился из -за обитания в разных биотопах. Так в местах имеющих загрязнения окраска более серая, а в зоне впадения реки Рыча в Волгу она более коричневая с четким рисунком.
6. Доминирующие формы полосы Striata: S1, S2, в 2013 г. фен S4 не был отмечен.
7. В целом за период наблюдений за 2013 -2014 гг полиморфизм популяций Rana ( Rana ridibunda) имеет особенности, свидетельствующие о ее нестабильном состоянии. Это проявляется в увеличении разнообразия фенотипов, в особенностях распределения фенов, которые свидетельствуют о понижении генетического разнообразия популяций. Вероятнее всего, депрессионное состояние популяций Rana ( Rana ridibunda) в 2013 г. связано с антропогенными воздействиями , такими как сброс сточных вод населением , проникновение поливной волы в реку, помыв машин в зоне реки.
7.Литература
1.Банников А.Г., Денисова М.Н. Очерки по биологии земноводных. – М.: Учпедгиз, 1956. – 168 с.
2.Белова Я.В., Взаимосвязь явления полиморфизма в популяциях озерной лягушки с трансформацией среды обитания //Ж. Естественные науки. Астрахань. Изд. дом «Астраханский университет», 2009. (в печати).
3.Жукова, Т.Н., Кубанцев Б.С. Влияние пестицидного загрязнения водоёмов на некоторые морфофизиологические характеристики озёрной лягушки // Антропогенные воздействия на экосистемы и их компоненты. Волгоград, 1982. С. 104—120.
4. В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Н.Г. Кряжева,Е.К. Чистякова, А.Т. Чубинишвили. Здоровье среды: методика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. ' М., 2000. ' 68 с.
5. В.М. Захаров, А.Т. Чубинашвили, С.Г. Дмитриев, А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Е.Ю. Крысанов, Н.Г. Кряжева, А.В. Пронин, Е.К. Чистякова,. Здоровье среды: практика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. ' М., 2000. 320 с.
6.Захаров В.М. Асимметрия животных. ' М.:Наука,1987. 216 с. 7.Захаров В.М., Кларк Д.М. (ред.) Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. Моск. отделение МФ "Биотест". ' М., 1993. С.68
8. Захаров В.М. Асимметрия морфологических структур животных как показатель незначительных изменений состояния среды // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. ' Л.: Гидрометеоиздат,1981.Т.4. 'С.59-66.
9.Здоровье среды: Методика оценки / В.И. Борисов, А.С. Баранов, А.В. Валецкий, В.М. Захаров. – М.: Центр экологической политики России, 2000.– 68 с.
10.Ищенко В.Г. Динамический полиморфизм бурых лягушек фауны СССР. М.: Наука, 1978. – 148 с.
11.Израэль Ю.А. Мониторинг состояния и регулирование качества природной среды // Вопросы географии. – 1978. - №108. – с. 64 ,74
12.Колякин Н.Н. Озерная лягушка в условиях промышленного города // Экологическая и морфологическая изменчивость животных под влиянием антропических факторов. Волгоград, 1994. С.83—92.
13.Лебединский А.А. Сравнительная характеристика полиморфизма бурых и зеленых лягушек // Фенетика природных популяций. – М., 1990. – С.160-161
14.Масалыкин А.И. Популяционно-фенетический анализ окраски и рисунка краснобрюхой жерлянки и принципы выделения признаков типа фенов. – В кн.: Зоологические исследования в заповедниках Центрального Черноземья. Тула, 2001, с.250 – 260.
15.Пескова, Т.Ю. Структура популяций земноводных как биоиндикатор антропогенного загрязнения среды. – М.: Наука, 2002. – С. 106-131.
16. Пестов, М.В. Земноводные и пресмыкающиеся Астраханской области // Методическое пособие. Астрахань: Нижневолжский центр экологического образования, 2005. 67с.
17.Снакин В.В., Мельниченко В.Е., Бутовский Р.О. Оценка состояния и устойчивости экосистем. – М.: ВНИИ природа, 1992. – с. 127
18.Семенов В.А., Лихацкий Ю.П., Масалыкин А.И. Фенетика и заповедное дело // Фенетика популяций. – М.: АН СССР, 1985. – С. 39-40.
19.Тимофеев-Ресовский Н. В., Яблоков А. В., Глотов Н. В. Очерк учения о популяциях. – М.: Наука, 1973. – 278 с.
20.Устюжанина О.А. Биоиндикационная оценка качества окружающей среды по стабильности развития и фенетике бесхвостых амфибий Rana ridibunda, R. lessonae, R. esculenta, R. temporaria: Диссертация кандидата биологических наук: 03.00.16. – Калуга, 2002. – 163 с.
21.Хмелевская Н.М. Новые данные о фенотипических особенностях окраски и рисунка травяной лягушки // Фенетика природных популяций. – М., 1990- с. 297
22.Чистякова, А.Т. Чубинашвили. Здоровье среды: методика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. – М., 2000. – 68 с.
23.Чубинишвили А.Т. Гомеостаз развития в популяциях озёрной лягушки (Rana ridibunda Pall.), обитающих в условиях химического загрязнения в районе Средней Волги// Экология. – 1998. - №1. – С.71-74.
24.Шварц С.С., Гурвич Э.Д., Ищенко В.Г., Сосин В.Ф. Функциональное единство популяции // Общая биология. – 1972. – Т. 33, N1. – С 134-136.
25.Яблоков А.В. Фенетика. – М.: Наука, 1980. – 135 с.
8.Приложение.
Рисунок 1. Схема признаков для европейских зеленых лягушек (комплексRana esculenta).
Число:
1. полос на бедре;
2. пятен на бедре;
3. полос на голени;
4. пятен на голени;
5. полос на стопе;
6. пятен на стопе;
7. пятен на спине;
8. белых островков на плантарной поверхности 2 пальца;
9. белых островков на плантарной поверхности 3 пальца;
10. белых островков на плантарной поверхности 4 пальца;
11. пор на плантарной поверхности 4 пальца;
12. зубов на межчелюстной кости;
13. зубов на сошнике.
Карта реки Рыча и Волги.
Растения семейства Lemnaceae
как биоиндикаторы экологического
состояния водной среды
Автор : Идиатулина Евгения
Ученица 7 класса МБОУ
«Лицей №2 им. В.В. Разуваева
Руководитель :
Соколова Галина Алексеевна,
педагог дополнительного образования
МБОУ ДОД ДДТ «Успех»
2013
Астрахань
Содержание
Введение ……………………………………………………..3.
Цель и задачи исследования…………………………………3
Обзор литературы…………………………………………….4
Методики…………………………………………………...…4
Результаты…………………………………………………….5
Оценка загрязнения водоёма по состоянию популяции Lemnaceae для определения качества воды в реке Рыча методом биоиндикации ………………………………5
Ряска как инструмент биотестирования……………..7
Использование ряски…………………………………..9
6.Выводы…………………………………………………………14
7.Список литературы……………………………………………15
8. Приложение……………………………………………………16
1.Введение.
Качество среды помогают определить методы биоиндикация и биотестирование. Выбранный метод биотестирование с помощью ряски помогает оценивать происходящее загрязнение и нацелено на получение быстрого сигнала о токсичности . Биоиндикация позволяет выявить результат вредоносного влияния загрязнения на окружающую среду, ее результаты могут быть учтены при выборе зоны применения биотестирования. Исследование начато на реке Рыча в 2013 году. Использованы стандартные методики исследования.
2.Цель: определить возможности ряски как биоиндикатора водной среды.
Задачи.
Дать оценку качества воды в реке Рыча по состоянию популяции Lemnaceae с помощью биоиндикации.
Используя метод биотестирования с помощью ряски определить вид загрязнения в реке Рыча.
Использование ряски .
Гипотеза.
В ходе эксперимента определить реакцию ряски на все введенные вещества, т.е. ряска, тестируя воду ,изменяет состояние своих листецов, получаем предварительную оценку состояния водоема.
3.Обзор литературы.
Для проведения работ с ряской остановилась на методе биоиндикации , который описан в методических пособиях А.С.Боголюбова www.ecosystema.ru . Попыталась оценить уровень загрязнения вод реки Рыча , на берегу которой расположены дома села Растопуловка. Ряска очень чувствительна к изменениям среды , поэтому выбрала ее в качестве индикатора.(Экосистема, 1996). Хотела определить степень реагирования ряски на различные загрязнители среды. Метод биоиндикации (Никифорова,2008) используется для установления степени загрязнения вод в водоемах, а используя ряску проверила , как она реагирует на разные вещества загрязнители. В качестве биоиндикаторов в литературе предложены разные организмы, а я остановилась на Ряске, так как ее больше всего по берегам реки Рыча. Во всех источниках встречается только описание Ряски(Басс,2001), но мало фактов о ее численности и распространении , связанным с качеством вод. Только книги Муравьева А.Г. позволили мне определиться с методикой исследования. В его книге «Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами» нашла точные указания ,как провести исследование. Информации о исследовании Ряски в Астраханской области встретила в виде нескольких строк у д.б.н. Лактионова А.П. в книге «Флора Астраханской области»
4.Методики.
Метод биоиндикации.
Для выполнения этой работы приготовила карту-схему района (для указания точек сбора информации); плотно закрывающуюся посуду; плоскую неглубокую посуду ; лупу с увеличением в 2 – 4 раза, лучше штативную; тонкий пинцет.
В районе предполагаемого обследования найду место со спокойным замедленным течением, где есть рясковые растения. В тот же день н заполню
Таблица 1
Дата обследования
Название водоема
Течение
Ширина
Растительность
береговая
прибрежная
После того, как все сосчитано, заполню таблицу 2.
Таблица 2
Вид ряски
Число растений
Число щитков
Число щитков с повреждениями
%щитков с повреждениями
Для выявления степени загрязнения воды использовала таблицу 3.
Таблица 3
% щитков с повреждениями
Отношение числа щитков к числу особей
0
1,0
1,3
1,7
> 2,0
0
I-II
II
III
III
III
10
III
III
III
III
III
20
III
IV
III
III
III
300
IV
IV
IV
III
III
40
IV
IV
IV
III
-
50
IV
IV
IV
-
-
>50
V
V
-
-
-
Экспресс-оценка качества воды.Степень загрязнения воды:
Для выполнения биотестирования взята ряска нескольких видов: Многокоренник, Ряска малая. В 200 г баночку и поселили туда 20 растений ряски. В баночках была вода: водопроводная(контроль), речная, речная с добавлением пестицидов, удобрений, тяжелых металлов, органических веществ, нефтепродуктов, молока.
5.Результаты исследования
5.1. Оценка загрязнения водоёма по состоянию популяции Lemnaceae для определения качества воды в реке Рыча методом биоиндикации
Фото1. Ряска малая
В настоящее время одной из основных экологических проблем урбанизированных территорий, как заявлено в решении V Всемирного водного форума (Стамбул, 2009), является загрязнение водных объектов. Стремительный рост урбанизированных территорий оказывает отрицательное влияние на внутригородские водные объекты: водотоки и водоемы являются приемниками сточных вод, что негативно отражается на качестве воды и донных отложений, жизнедеятельности гидробионтов, водной растительности и прибрежной зоны. В данной работе приводятся некоторые результаты применения одного из аспектов комплекса исследования водных объектов - тест-система фитобиоиндикации , фитобиотестировании с участием Lemna minor L. на реке Рыча.
5.2. Ряска как биоиндикатор водной среды
Ареал её распространения включает в себя всю Европу, Азию (Западную, Ближний Восток, Кавказ, Среднюю Азию, Китай, север п-ова Индостан), всю Африку и Северную Америку (кроме Мексики). На Российском. Дальнем Востоке – на территории Приморья, Приамурья, Сахалина и Камчатки.
Рясковые - самые мелкие цветковые растения, при благоприятных условиях размножаются круглогодично. Выбранный тест-объект - Lemna minor L.- на наш взгляд, более полно отражает спектр действия не только тяжелых металлов, но и пестицидов, органических веществ. Рясковые характеризуются высокой чувствительностью к перемене состава воды, т.к. способны поглощать все из воды всей своей поверхностью. Отдельные растения ряски представляют собой округлую пластинку-щиток, размером 1–10 мм с дочерними щитками — "детками", прикрепленными по бокам материнского щитка. Вырастая, "детки" отделяются и превращаются во взрослые, самостоятельные растения, благодаря чему ряски быстро заполняют поверхность водоема. Быстрый рост и размножение как раз и приводят к тому, что в них накапливаются разнообразные загрязняющие вещества. Проследила за периодом выживания Ряски малой .Он составил примерно 24 часа.
Для того, чтобы определить загрязненность воды, собрала ряску в банку с одного квадратного метра на трех разных участках реки, после этого ряску разложила по видам.
Ряска бывает 4-х видов:
корней на материнском щитке или на крупных дочерних особях несколько (если корни не развиты, материнский щиток крупный — 5-10мм.) — многокоренник обыкновенный;
щиток вытянутый, на верхушке заостренный — ряска тройчатая;
с нижней стороны отчетливо выражено вздутие — ряска горбатая;
с нижней стороны вздутия нет — ряска малая.
В пробах были виды : Ряска малая и Многокоренник.
Фото 3.Многокоренник
Для выполнения этой работы приготовила карту-схему района с указания точек сбора информации.(Приложение 1) Расположение пробных площадок не случайно, прежде всего, связано с источниками загрязнения, это дает возможность разделить берег реки на 3 участка: верхнюю, среднюю, нижнюю части.
Река Рыча протекает по степному массиву 7км и впадает в реку Волга. В половодье высота воды в реке поднимается на 1,5 метра и затапливает прибрежную зону. По берегам реки на расстоянии 20 метров от реки растут деревья и травянистая растительность. На берегу реки расположены поля и дома села Растопуловка, а так же большая зона отдыха вдоль береговой зоны в 2 км от поселка, здесь же расположена туристическая база.
В районе реки Рыча нашла место, 1км вдоль береговой зоны со спокойным замедленным течением, где обнаружила рясковые растения.
Таблица 1Характеристика водоемов
Дата обследования
Название водоема
Течение
Ширина
Растительность
береговая
прибрежная
20.10.13
Рыча
+
40
среднее
много
27.10.13
Рыча
+
40
среднее
много
30.10.13
Воложка
+
41
мало
среднее
3.11.13
Воложка
+
41
мало
среднее
10.11.13
канал
Слабое
39
редкая
нет
17.11.13
канал
Нет
39
редкая
нет
После разделения по видам сосчитала количество растений, щитков, щитков с повреждениями, процент щитков с повреждениями от общего числа щитков.
Таблица 5 . Виды ряски с повреждениями и общее количество.
Вид ряски
на реке Рыча
Число растений
Число щитков
Число щитков с повреждениями
%щитков с повреждениями
степень
2013
2014
2013
2014
2013
2014
Многокоренник
обыкновенный
269
57
243
30
32
28
13,1
50
II
Ряска малая
328
147
256
85
10
23
3,9
27
II
Протока Воложка
Многокоренник
145
61
96
17
23
8
23,95
47
III
Ряска малая
108
269
80
210
18
42
22,5
20
III
Городской канал
Многокоренник
29
58
11
13
6
10
54,5
76
V
Ряска малая
16
42
5
40
3
36
60,0
90
v
Из таблицы видно, что больше всего погибших щитков в районе городского канала, затем в протоке Воложка и более чистая вода это в реке Рыча.
Повреждениями на щитках являются черные и бурые пятна — некроз и пожелтения — хлороз. В настоящее время нами проводится работа по отработке методики тестирования витального окрашивания, которая позволяет просмотреть большое количество листецов сразу и увидеть степень повреждения всего растения при разных концентрациях металлов, используя тест на крахмал , можем определить фотосинтетическую активность ряски в каждом исследуемом водоеме.
В ходе исследования определили, что степень загрязнения реки Рыча умеренно загрязненная.
6.Биотестирование
Тест-объект - это организм, помещенный в анализируемую среду, по выживаемости, состоянию и поведению которого судят о ее качестве.
В наших исследованиях были изучены 3 вида семейства рясковых, встречающихся на реке Рыча: ряска малая (Lemna minor L.), ряска горбатая (Lemna gibba L.), многокоренник обыкновенный (Spirodella polyrrhiza (L.) Schleid). Однако в работе выбор остановился на одном виде – ряске малой (Lemna minor L.), поскольку в отличие от остальных она неприхотлива в содержании, достаточная площадь листеца по сравнению с другими видами (ряска тройчатая и вольфия бескорневая), нет сезонного периодизма, как у многокоренника.
Вегетативное тело представляет собой округлую или обратнояйцевидную пластинку (щиток) 2—4,5(8) (очень редко до 10) мм длиной, (0,6)2—3(5) (очень редко до 7) мм шириной, с верхней стороны слабовыпуклую или с выдающимся горбовидным шипиком (не более 1 мм по толщине), снизу плоскую, толстоватую, непрозрачную, с тремя (редко четырьмя — пятью) жилками. Пластинки сверху зелёные, блестящие, с некоторыми неясными устьицами вдоль средней линии (устьица у вершины и около кармашка несколько больше, чем между ними), иногда с рассеянными красноватыми пятнами (особенно в течение холодного сезона); с нижней стороны плоские, желтовато- или беловато-зелёные, очень редко с красноватыми пятнами, но намного сильнее, чем сверху; наибольшая воздушная полость редко больше 0,3 мм. Щиток разделён на дистальную, рассечённую жилками, и проксимальную зоны узлом, от которой отходит тонкий, полупрозрачный и неразветвлённый корень. На узле расположены два почечных кармашка, в которых формируются дочерние особи или соцветия. Цветёт с мая до осени, но редко. Плодоносит очень редко. Цветок состоит из одного пестичного и двух тычиночных цветков, без околоцветника; завязь с одной семяпочкой; столбик 0,1—0,15 мм длиной. Плоды 0,8—1 мм длиной, 0,8—1,1 мм шириной, с крыловидными краями; крыло 0,05—0,1 мм шириной. Семена 0,7—1 мм длиной, 0,4—0,6 мм толщиной, беловатые, с десятью — шестнадцатью заметными рёбрами, остаются внутри плодов после созревания [1]. Размножается ряска малая в основном отростками, которые отделяются от пластинки и становятся самостоятельными растениями. Если растения пострадало от мороза, оно погибает и опускается на дно, но при этом зачатки новых растений не теряют жизнеспособности, перезимовывают на дне и весной всплывают на поверхность воды. Зимует ряска подо льдом, не вмерзая в него и не погибая, перезимовывает с помощью турионов, которые отличаются от вегетативных листецов тем, что меньше размером, содержат больше крахмала и тяжелее воды, почему и опускаются на дно. Так как размножение ряски преимущественно вегетативное, то любая популяция скорее всего будет состоять из клонов одной, первоначальной, особи .
В ходе исследований были отработаны условия содержания культуры. Требования к содержанию тест-культуры: Вода – чистая дистиллированная вода с рН 5-8. Питательный раствор.
В настоящее время планирую следующие опыты с ряской как индикатором среды.
Культура тест - объекта поддерживается за счет питательного раствора. Питательный раствор готовится на дистиллированной воде. Во избежание образования осадка в питательном растворе, каждый его компонент предварительно готовится в концентрированном виде отдельно в 100 см3 дистиллированной воды. Полученные растворы концентрированных солей кипятят каждый по 10-15 минут, охлаждают, после чего они могут быть пригодны для приготовления раствора в течение месяца при условии хранения при температуре от +2 до +4'С.Каждый сосуд с питательными веществами должен быть подписан с указанием состава, концентрации, времени приготовления и плотно закрыт во избежание высыхания и концентрирования.
Чистота тест-объекта. Поскольку все рясковые размножаются преимущественно вегетативным путем, то популяции растений представляют собой клоны (генетически однородные растения).Для тестирования берут колонии ряски, т.е. материнское растение и дочерние листецы.
Контрольный раствор. Перед тестированием колонии ряски помещают в контрольный раствор на 2 суток. Контрольный раствор готовится как сочетание дистиллированной воды (1/2) и питательного раствора. Общий объем составляет 200 мл.
Состав питательной среды для культивирования тест-объекта: стерильный раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевой соли в концентрации 0,037 г/дм3.
Температура содержания + 24'С+/-2'С.
Важным моментов при проведении биотестирования с системой биологического контроля является выбор параметров оценки тест-культуры. На основании серийных экспериментов с различными загрязняющими веществами предложены следующие параметры оценки:
1. Время экспозиции (от 7 до 14 дней);
2.Коэффициент роста (подсчет листецов проводится на 3, 5, 7, 10 и 14 дни). Обладая мгновенным ростом, ряска в первые дни набирает максимальный темп роста, затем его приостанавливает;
3. Учет морфологических отклонений.
3.1. Хлорозы – потеря пигмента (листецы становятся желтыми).
3.2. Некрозы – локализованные отмершие области ткани (коричневые или белые).
3.3. Подсыхание, увядание листецов.
3.4. Корни - наличие или отсутствие.
Для определения острого токсического действия (А) для каждого образца по результатам трех параллельных опытов вычисляю среднее значение коэффициента роста: А = (Xk-Xo)/Xk*100%,где Хк – коэффициент роста в контроле, Хо – коэффициента роста в тестируемой водной вытяжке. При А<= 10% тестируемая почвенная вытяжка не токсична, при А>= 50% тестируемая водная вытяжка оказывает острое токсичное действие.
Планирую провести тестирование с помощью Ряски малой. Реакция Ряски малой должна показать на присутствие тяжелых металлов в воде исследуемых водоемов.
Провела анализ реакции тест-объекта на изменение в качестве среды его культивирования солей различных металлов ( Ni 2+ + Cu 2+ + Pb 2++ Cd 2+ + Zn 2+) концентрация ПДК . Опыты буду осуществлять в несколько этапов.
На первом этапе определим влияние на жизненные функции и критерии тест-культуры растворов солей тяжелых металлов различной концентрации.
На втором этапе определим влияние на жизненные функции и критерии тест-культуры растворов при сочетании солей двух металлов.
На третьем этапе определим влияние на жизненные функции и критерии тест-культуры растворов при сочетании солей трех металлов
На четвертом этапе определяли влияние на жизненные функции и критерии тест-культуры растворов при сочетании солей четырех металлов .
На пятом этапе определяли влияние на жизненные функции и критерии тест-культуры растворов при сочетании солей пяти металлов .В качестве контроля использовали дистиллированную воду и бидистиллят.
В серии экспериментов съемки проводились цифровым фотоаппаратом Niron Coоlpix 950 с несъемным объективом. Штатив не использовался. Освещение естественное. Объем полученных изображений составлял от 771,9 Кбайт до 1,2 Мбайт, размер изображений – 2048 х 1536 рх; разрешение – 72рх/inch. После применения процедуры сжатия объем изображений в формате jpg составил 14,3 – 38,7 Кбайт. Четко просматриваются детали изображения, при съемке отдельных листецов отчетливо видны хлорозные пятна, нарушение пигментации поверхности.
Эффекты различия концентраций на изменчивость показателей роста ряски малой покажут варьирование в определенных пределах от до , что свидетельствует об очень высоком уровне реакции тестера на влияние действующего фактора.
Различия показателей жизнеспособности ряски малой при изменении сред ее культивирования покажут наличие тяжелых металлов в воде исследуемого водоема.
Окраска листецов на разных вариантах опыта меняется от зеленой, желтой, голубой и бесцветной. Зеленый цвет листецов сохраняется в контрольных вариантах, это видно на уже проведенных опытах по выживанию.
Для проведения биотестирования с помощью ряски малой в 2013 году взята вода из реки и водопроводная. В баночки с водой поместили вещества , присутствие которых хотели бы определить в воде с помощью ряски.
Таблица . Реакция ряски на вещества растворенные в воде.
№
Органические вещества
Тяжелые металлы
пестициды
удобрения
1
2
3
Применение.
Ученые обнаружили, что крошечное водное растение может использоваться как для чистки свиных ферм, так и для борьбы с глобальным энергетическим кризисом. Крупные свинофермы хранят отходы в больших лагунах для биологической обработки. Ряска использует для роста питательные вещества, содержащиеся в воде. Так она предотвращает их попадание в окружающую среду. «Ряска безвредна для окружающей среды», пояснил Ченг. «Она является экономически выгодным сырьем для производства этанола». Исследование показало, что растущая в загрязненных свиньями водах ряска производит крахмала в шесть раз больше, чем кукуруза. По словам доктора Анны-Марии Стомп из университета Северной Каролины, это значит, что производство этанола с использованием ряски может быть «более дешевым и быстрым по сравнению с кукурузой». «Мы можем убить двух зайцев одним выстрелом: наладить производство биологического топлива и очистку сточных вод», говорит ученый Джей Ченг. «Из крахмала можно с легкостью вырабатывать этанол, используя то же оборудование, что предназначается для работы с кукурузой».
Сегодня в США зерно является основным компонентом для производства этилового спирта — этанола. Однако в последние годы использование кукурузы вызывает массу протестов и нареканий из-за количества энергии, затрачиваемой на выращивание урожая и ценовых скачков, спровоцированных конкуренцией между производителями этанола и пищевой промышленностью. Ряска же является привлекательной непищевой альтернативой, у которой имеется потенциал производить гораздо больше этанола, чем у кукурузы. Кроме того, ее применение позволит разрушительный процесс (загрязнение вод) превратить в созидательный (производство спирта). Миниэкосистема ряски может быть расположена в местах, однозначно непригодных для выращивания кукурузы. В процессе производства крахмала останется вода, пригодная для повторного использования. Причем для первичного производства сгодятся любые богатые питательным веществом воды, будь то стоки животноводческих ферм или сточные воды целых жилых массивов и городов.
Ряска является привлекательной непищевой альтернативой кукурузе в производстве спирта, у которой имеется потенциал производить гораздо больше этанола, чем у кукурузы, сообщает "Зерно Он-лайн". Миниэкосистема ряски может быть расположена в местах, однозначно непригодных для выращивания кукурузы. В процессе производства крахмала останется вода, пригодная для повторного использования. Причем для первичного производства сгодятся любые богатые питательным веществом воды, будь то стоки животноводческих ферм или сточные воды целых жилых массивов и городов.
В природе это крошечное растение можно увидеть повсюду. Оно покрывает зеленым ковром лужи, мелкие пруды, канавы, водоемы с теплой стоячей водой, но "мал золотник да дорог": ряска - беззатратное растение, которое с удовольствием едят почти все домашние животные. А по своему биохимическому составу ряску можно назвать селекционным растением. Как показали исследования, по количеству сырого протеина она превосходит картофель в 5 раз, по количеству жиров - в 10, оставив далеко позади кукурузу. Эта зеленая кроха содержит в себе 3% фосфора, 6% кальция, 2% магния, а микроэлементами охватывает почти всю таблицу Менделеева: кобальт, титан, йод, никель, медь, ванадий, цирконий, радий, бром... плюс многочисленные витамины. Ряска содержит 30-35% протеинов, до 35% жиров, больше 18% солей, до 23% минеральных веществ.
В настоящее время, - рассказывает одна из сотрудниц лаборатории, - при содействии норвежского правительства ведутся исследования по получению биогумуса и биогаза из отходов животноводства и птицеводства. Оставшаяся масса (наводная жижа), содержащая азот, фосфор, калий, просто выбрасывается в природу, загрязняя ее. Между тем, как пишет в своей работе Айрапетян, эти отходы можно использовать для выращивания ряски, что в принципе организует, с одной стороны, безотходное производство, с другой - предохраняет природу от загрязнения. Он сам ездил на Арзнийскую птицефабрику с предложением построить бассейн для отходов птицеводства и выращивания ценного корма для птиц, что позволило бы круглый год иметь дешевый и вместе с тем питательный корм. Ряску можно использовать как удобрение для овощных и бахчевых культур. Одним из самых важных свойств этого растения является его способность очищать загрязненные воды, что, как пишет Айрапетян, является чрезвычайно актуальным в наше время.
Рясковые растения могут накапливать токсичные тяжелые металлы. К примеру, ряска малая (разновидность растения) за двое суток уменьшает содержание меди в отработанной воде с 5 мг/л до 1мг/л. Помимо металлов ряска накапливает в своем крошечном теле, иначе говоря, удаляет из отработанных вод токсичные органические соединения (к примеру, полихлорбифенилы - на 100%). Ряска малая накапливает в большом количестве гербициды. Учитывая исследования ученых, а также результаты производственных опытов лаборатории по экопроблемам Армгосагроуниверситета, Э.М.Айрапетян считал актуальным выращивание ряски как дешевого и полезного корма в животноводческих и рыбных хозяйствах и на птицефабриках. Что же касается очистки загрязненных вод, пишет он, то решение этой проблемы должно осуществляться при содействии государства.
Расселяется с помощью птиц, лягушек и тритонов, прилипая к их телу и лапкам. Поедается многими дикими утками. Ряска малая не погибает на открытом воздухе до 22 часов (доказано в опытах Г. Ридли, 1930 год) и за это время может быть перенесена утками на расстояние до 300 км. Разносится также крупным рогатым скотом, лошадьми и человеком, прилипая к их ногам.
Выяснила, что водные растения (гидрофиты) в водоемах выполняют следующие основные функции:
1.Фильтрационную (способствуют осаждению взвешенных веществ); 2. Поглотительную (поглощают биогенные элементы и некоторые органические вещества); 3. Накопительную (способны накапливать некоторые металлы и трудно разлагаемые органические соединения); 4. Санитарную (обладают бактерицидными свойствами); 5. Окислительную (в процессе фотосинтеза обогащают воду кислородом); 6. Детоксикационную (способны накапливать токсичные вещества и превращать их в не токсичные).Они устойчивы к цианидам. При действии цианидов в концентрации от 1 до 50 мг/л наблюдается интенсивный рост растений и увеличение содержания белка, так как процесс детоксикации имеет своим конечным продуктом аспарагин -незаменимую аминокислоту, играющую роль депо аминогрупп в реакциях переаминирования и биосинтеза белка. По окончании эксперимента отработанная ряска не только была проанализирована на содержание тяжелых металлов (ТМ), но изучены и выявлены следующие внешние изменения Ряски малой: она утратила свой густой зелёный цвет, приобрела светло-зелённый оттенок, а в пробах с высокой концентрацией загрязняющего вещества (пульпа «до очистки») - буро-зелёный, бурый, а местами ржавый и даже коричневый оттенки. В тоже время корешки всех растений значительно удлинились вплоть до 5 – 7 сантиметров. В таблице представлено содержание химических элементов в Ряске малой . Установлено, что степень очистки промышленных вод с использованием Ряски малой высокая и составляет 95 % по сравнению с химическим методом (78 %),
Выводы.
1. Согласно результатам санитарно-гигиенического и санитарно-микробиологического исследований, вода в реке Воложка и реке Рыча соответствует нормам СанПиН 2.15.0980-00, т.е. «чистая, не пригодная для питья». Вода в городском канале не пригодна для питья и загрязнена
2.Ряска малая хороший биоиндикатор водной среды, это подтвердили мои исследования по влиянию тяжелых металлов на листецы Ряски малой.
Продукт исследования
Продуктом исследования является информация о качестве воды в исследуемых водоемах, которую можно определить не делая химических анализов , а рассмотрев листецы ряски и их окраску.. Результаты исследования используются на уроках биологии, как краеведческий материал. Презентация по исследованию демонстрируется на уроках , родительских собраниях и на праздниках посвященных родному краю во всех классах Лицея №2. Принимаем участие в городских акциях по очистке берегов Волги и Рычи .
Список литературы
1. Алексеев С.В. Практикум по экологии, Санкт- Петербург, 1996 г
2. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. / Под ред.Р.Шуберта - М.: Мысль. – 1988. - 345c.
4.Денисова С.И. Полевая практика по экологии: Учебное пособие. - Мн., 1999. - 120 с.
Методы биотестирования вод. Черноголовка, 1988.
5. Методы биотестирования качества водной среды. М., МГУ, 1989.
7.Методы биотестирования качества водной среды / Под ред. О.Ф. Филенко. -М.: МГУ, 1989. - 124 с
8.Никифоров Л.А., Дмитрук С.Е. Изучение биоэлементного состава Lemna minor и Lemnatrisulca // Микроэлементы в медицине. 2008. Т. 9, № 12. С. 23–24.
9. Никифоров Л.А., Охотина Н.С., Дмитрук С.Е. Сравнительный анализ изучения химических и фармакологических свойств растений рода Lemna // VII Межрегиональная научно-практическая фармацевтическая конференция «Биологически активные соединения в профилактике заболеваний и укреплении здоровья нации». Новосибирск, 2007.С. 24–26.
10. Никифоров Л.А. Изучение противогрибковой активности, сорбционных свойств и биоэлементного состава Lemna minor и Lemna trisulca // Медицина в Кузбассе. 2009. № 7(Спецвыпуск). С. 59–60.Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 2 (14). С. 73–80
11.Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши./ Под ред. А.Д. Семенова. — Л.: Гидрометеоиздат,1977.
12. Сборник санитарно-гигиенических нормативов и методов контроля вредных веществ в объектах окружающей среды. — М.,1991.
14.Методы биотестирования качества водной среды. М., МГУ, 1989.
10. Никифоров Л.А. Изучение противогрибковой активности, сорбционных свойств и биоэлементного состава Lemna minor и Lemna trisulca // Медицина в Кузбассе. 2009. № 7(Спецвыпуск). С. 59–60.
1. Жмылев П. Ю., Кривохарченко И. С., Щербаков А. В. Семейство рясковые //
Биологическая флора Московской области; Вып. 10 / Под ред. В. Н. Павлова,
В. Н. Тихомирова. — М.: Изд-во МГУ; изд-во «Аргус», 1995.
2. Клец, А. Н. Нуркеев, С. С. Розвага Р. И. и др., Экологическая оценка
биотехнологий по очистке цианистых сточных вод и пульп с использованием
методов биотестирования. //Руды и металлы. М. : 1997. №6. - С. 37.
Приложение
ФотоСело Растопуловка Астраханская область район забора проб.
4.Биологические особенности водяного папоротника Азолла каролинская4
5.Расселение Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl ) в малых водоемах Астрахани
6.Методы исследования…………………………………………………………..4
7.Результаты исследования……………………………………………………. 4
8.Выводы…………………………………………………………………………5
9.Литература………………………………………………………………….. 5
10.Приложение……………………………………………………………… 5
1.Введение.
Семейство Сальвиниевые (Salviniaceae Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl )) появилась совершенно неожиданно в 2009 году, раньше ее никогда не было в ерике Солянка и в Астраханской области. Обнаружив ее, заинтересовалась , как она попала в водоем. Рассмотрела , сфотографировала ее и решила наблюдать за развитием и зимовкой водного папоротника Азоллы каролинской. Повторно обнаружила Азоллу в 2013 году , но уже на двух водоемах Астраханской области ,это ерик Коньга и протока Серебряная Воложка. Наблюдения продолжила в 2014 году.
Гипотеза. Видимо идет расселение Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl ) по водоемам Астраханской области, которое может привести к вытеснению аборигенных видов растений и изменению биоразнообразия водных растений.
2.Цель исследования. Выяснить некоторые особенности расселения водного папоротника в ериках Солянка, Коньга и протоке Серебряная Воложка.
Задачи.
1.Выяснить биологические особенности водного папоротника Азоллы каролинской.
2.Определить условия, повлекшие за собой расселение водного Семейство Сальвиниевые (Salviniaceae) Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl )
3.Выяснить влияние зарослей папоротника на экологическое состояние ерика Солянка, протоки Серебряная Воложка, ерика Коньги.
3.Обзор литературы.
Папоротник встречается в нашей зоне только у аквариумистов. Вся литература описывает размножение, содержание папоротника только в аквариумах. В диком виде в нашей зоне только мы обнаружили водный папоротник Азоллу каролинскую (Azolla caroliniana) в ерике Солянка в 2009 году и в ерике Коньга , протоке Серебряная Воложка в 2013 году. Описания нахождения папоротника в средней полосе России и в Астраханской области не встречали. Описание выращивания и содержание Азолы есть только у аквариумистов. Есть статья д.б.н. А.П. Лактионова о том ,что в Астрахани найдены экземпляры Азоллы каролинской.
4.Методика исследования.
Для исследования брала пробы папоротника в ерике Солянка и ерике Коньга, протоке Серебряная Воложка. Помещала в баночки и рассматривала под лупой и микроскопом. Измеряла диаметр листиков и длину ризойда. Пыталась сохранить зимой несколько особей , поместив их в глубокую плошку. Подсчитала плотность расселения, т.е. количество растений на 1 кв метре водоема. Проследила за скоростью произрастания, поместив по 20 растений в 6 баночек с водой из исследуемых водоемов. Постараюсь проследить , как будет вести себя папоротник во влажной вате зимой при температуре 6-10 градусов зимой. Определила количество пораженных растений и здоровых.
В дальнейшем , хочу выяснить подходит ли папоротник для биоиндикации водоемов.
Родина - Северная Америка. Растение распространено как в тропических, так и в субтропических областях. Это папоротник, образующий очень красивые, плавающие на поверхности воды зеленые островки. Растение очень нежное, требует бережного обращения. Встречается у аквариумистов сравнительно редко. Имеет выраженный сезонный характер роста с периодом покоя в зимнее время. Температура воды аквариума может колебаться в достаточно широких пределах. Растение хорошо себя чувствует как в умеренно теплой воде при температуре около 20 °С, так и в тропическом аквариуме при температуре 28 °С. Если температура опускается до 16 °С и ниже, это приводит к остановке роста, через некоторое время листочки растения начинают загнивать и оно погружается в воду. Сохранившиеся в донном иле споры весной дают жизнь новым растениям. Вода для азоллы должна быть мягкой, с нейтральной или слабокислой реакцией. Жесткость желательна не выше 10°, pH - меньше 7,0. Растение требует очень яркого света. Для искусственного освещения использую люминесцентные лампы типа ЛБ и лампы накаливания. Мощность люминесцентных ламп составляет не менее 2-2,5 Вт на 1 дм2 площади поверхности воды. Продолжительность светового дня 12 часов. При благоприятных условиях Азолла, быстро разрастаясь, затягивает всю поверхность аквариума, затеняя другие растения, поэтому избыток ее надо периодически удалять из аквариума. Таким образом, выясню скорость размножения папоротника.
Отмирание азоллы на зимний период связано, как правило, с уменьшением освещенности, поэтому при очень ярком освещении и достаточно высокой температуре воды сохранить растение удается. Зимой азоллу сохраняют и другим способом. Растение надо удалить из аквариума и поместить в плошку с влажным мхом. Для этого можно использовать обыкновенный болотный мох сфагнум. Температура зимовки должна быть 12 градусов.
Комариный папоротникАРЕАЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ: Северная, Центральная ЮжнаяАмерика, акклиматизирована в Европе, распространена в двух ареалах в Азии.
Описание папоротника: водное растение, плавающее на поверхности воды или укореняющееся в иле, размером 0,7—2,5 см.( Приложение) Стебель горизонтальный, несколько вильчаторазветвленный. Расположение листьев супротивное, листики двойные, черепицеобразно расположенные, чешуевидные. Каждый листик делится на 2 лопасти: верхняя доля расположена поверх воды и участвует в ассимиляции, толстая, размером 1,5 х 0,7—1,1 мм, почти острая, с узким, бесцветным краем, зеленая или насыщенно бурая (осенняя окраска), с лицевой стороны усыпана папилломами; ворсинки двухклеточные, несмачиваемые. У верхней доли имеется направленная вниз полость, в которой синяя водоросль Anabaena azollae ведет симбиотическое сосуществование с Azolla. Нижняя доля погружена в воду, тонкая и бесцветная. Скопления спор на нижних лопастях старых растений. Скопление микроспор (мужские, крупнее женских), с 8—40 шаровидными микроспорангиями на тонких ножках; содержат множество спор, в свою очередь объединяющихся в 3—б массулы. Массулы снабжены расположенными поперечно, цепляющимися выростами, или глохидиями, которые служат для фиксации положения растения. Макроспорангий состоит только из одной макроспоры. Число хромосом 2n = 48.Живущие в симбиозе с Azolla синие водоросли Anabaena azollae в состоянии связывать атмосферный азот. Благодаря этому качеству Azolla используется в качестве удобрений на рисовых полях. К тому же водяные папоротники обладают большой калорийностью и поэтому служат кормом для крупного рогатого скота и рыбы. В некоторых регионах Azolla высаживают для борьбы с комарами и москитами. В Индии водяные папоротники едят в поджаренном виде, а в Африке иногда они входят в состав мыла. В Новой Зеландии Azolla используется как лечебное средство от ангины. Азолла используется как биоиндикатор воды.
Фото 2. Листовые пластинки и бесцветная полость с синей водорослью (Anabaena azollae). Видны ризойды.
Больше склонна определить вид как АЗОЛЛА МЕЛКОЛИСТНАЯ (Azolla microphylla) имеется рудиментарное кольцо, у других видов кольцо отсутствует. В каждом микроспорангии содержится, как правило, 64 микроспоры. Внутри спорангия микроспоры образуют несколько групп, которые окружены затвердевшим пенистым веществом, образовавшимся из плазмы расплывшихся клеток тапетума. Эти образования, так же как у сальвиниевых, называют массулами.
Фото 3. АЗОЛЛА МЕЛКОЛИСТНАЯ (Azolla microphylla)
Результаты исследования
В конце сентября 2009 года на ерике Солянка обнаружили растения ярко зеленого цвета, которое заняло площадь 60 кв метров на поверхности водоема. Посмотрели листочки под микроскопом. Корневища, скорее ризойды, у растения разветвлены длиной до 2см, на верхней стороне в два ряда расположены листики размером 0,5 мм. Листья состоят из двух сегментов нижнего погруженного, всасывающего и верхнего зеленого фотосинтезирующего сегмента. Придаточные корни, свисающие из образующихся узлов, служат убежищем для водной фауны.
Думали что это ряска, но взяв пробу, выяснили, что это Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl ). Взяли несколько растений в баночку, но она через 20 дней стала чернеть и погибла. Ерик Солянка зимой покрылся льдом, и папоротник остался вмерзшим в лед. Как попала туда Азолла , только догадываемся. Возможно, кто-то из аквариумистов выбросил в ерик это растение, но на рынке такое растение в Астрахани не продают. Может перелетные птицы занесли, отдыхая на водной глади ерика. Азолла растет и на рисовых полях, возможно ,ее появление и с рисового поля, так как рис в нашей области выращивают уже несколько лет подряд. Но ерик Солянка не связан с рисовыми чеками. На впадении ерика Солянка в Волгу стоит большая пропускная дамба, которая впускает воду из Волги в ерик вовремя половодья, но не выпускает, так как ерик летом сильно мелеет .
Спустя 3 года вновь увидели заросли Азоллы каролинской , но уже на 2х других водоемах Серебряная Воложка и ерик Коньга. Проективное покрытие составило 10%, 30 %. Вновь появившаяся Азолла была меньше размером и имела множество черных образований – спор. Встречается совместно в зарослях водного папоротника Сальвиния и Ряски малой. По количеству преобладает над каждым из этих видов на 60%,что вызывает опасения в отношении вытеснения аборигенных видов водной растительности.
В первые весенние дни там, где папоротник зимовал на почве, появились зеленые точки, но мы не уверены, что это перезимовавший папоротник. Заложили опыт на выживание папоротника. Взяли баночку положили в нее мокрую вату и наблюдаем за состоянием папоротника при температуре + 12 градусов. Растение нуждается в чистой воде. Освещение 0,5-0,7 Вт/л (2000-3000 лк). Вода: 24-28С, КН 2-10, рН 6-8) предпочтительно dH до 10, рН 6-7,2). Азолла не любит падающих на нее капель воды, плохо переносит длительность освещения менее 12 ч. Размножают делением стебля.
Таблица2.Количество Азоллы мексиканской (Azolla mexicanaC. Presl ) в разных водоемах Астрахани
Измерила длину ризойдов и листовую пластинку. Поставила в комнате для наблюдения за ростом и развитием Азоллы. Часть растений поместила водопроводную воду ,как контрольные экземпляры. Часть в воду водоемов , которые исследуем. Проследим, как азолла выйдет из зимних условий, так как оставила азоллу на балконе при температуре +6 градусов, буду наблюдать за состоянием азоллы.
Основное размножение: делением летом. Разрастаются чрезвычайно быстро.
Диаграмма 1.Численность Азоллы каролинской в водоемах Астрахани.
Из таблицы видно, что ерик Солянка был наиболее плотно заселен Азоллой каролинской в 2009году. На ерике Коньга и протоке Серебряная Воложка плотность заселения вполовину меньше. Это связано, видимо с выживаемостью в зимние месяцы.
В 2014 году на всех объектах наблюдения встретили только единичные экземпляры. Значит , Азолла перезимовала, но что-то помешало ей разрастись в летний период. В конце июля эти единичные растения исчезли. На ерике Солянка в этом году не встретила ни одного растения. Такие скачки в несколько лет говорят о том , что Азолла приспосабливается к температурному режиму, к зимним температурам , к водному режиму. Какие причины вызывают выход Азоллы на поверхность водоема через1-2 года остается загадкой, над которой работаю вот уже третий год. Исследования продолжаю.
Определить вид папоротника нам помог д.б.н. А.П.Лактионов.
Применение Азоллы каролинской
Использование: для украшения поверхности средних и малых водоемов, в зимних садах. В тропической Азии азоллу издавна используют как удобрение для повышения плодородия почв на рисовых полях, по способности накапливать азот она не уступает бобовым культурам.
Сверху растение красивого голубовато-зеленого цвета, снизу розоватое. При ярком солнечном свете может производить большое количество антоцианов, окрашивая листья в насыщенный красный цвет.
Размножается летом так быстро, что в несколько недель в состоянии покрыть сплошь всю поверхность воды . Размножение двумя способами - вегетативное (отдельными веточками) и половое (спорами).
В устьицах плавающих листьев азоллы содержатся цианобактерии (Anabaena azollae), которые являются симбиотами, поглощающими азот из атмосферы. Цианобактерии передаются из поколения в поколение через мега-спорангии.[ Самсонов ,1990] .Погибая и оседая на дно, растение освобождает оставшийся азот для использования его другими организмами.
Каролинскую азоллу следует культивировать при ярком верхнем освещении и при температуре воды 10-28'C. Если температура опускается до 16'С и ниже, то это приводит к остановке роста, а через некоторое время листочки растения начинают загнивать и оно погружается в воду.
Спорангии расположены на нижней поверхности листьев. Скопление микроспор, с 8-40 шаровидными микроспорангиями на тонких ножках; содержат множество спор, в свою очередь объединяющихся в 3-6 массулы.
Осенью листья обыкновенно сгнивают, а споры падают на дно и развиваются весной новые растения.
Вода для азоллы должна быть мягкой, с нейтральной или слабокислой реакцией. Жесткость желательна не выше 10°, рН - 6.3-8.0. Растение требует очень яркого света. Продолжительность светового дня должна быть не менее 12 часов, на ночь допускается применение ночных ламп.[ Поляков , 1989 ]
При благоприятных условиях азолла, быстро разрастаясь, затягивает всю поверхность водоема, затеняя другие растения, поэтому избыток ее надо периодически удалять .Зимой растения удаляют из аквариума и помещают в плошку с влажным мхом. Для этого можно использовать обыкновенный болотный мох сфагнум. Температура зимовки должна быть не выше 12 °С. В конце марта - апреле растение следует перенести в аквариум.
Использование.
Азоллу можно использовать как естественное затенение, кроме того, она служит надежным укрытием для молоди живородящих рыб.
Каролинская азолла - декоративное растение для открытых аквариумов. Обычно оно используется в воде садов, вблизи малых озер и прудов.
Имеет коммерческое значение в культуре в южной и восточной Азии в качестве биоудобрения, ценится за азотфиксирующую способность, которая приносит пользу для таких культур, как рис, а также для подавления сорняков.
Собранные листья также используются в качестве пищи для свиней и уток в Юго-Восточной Азии, для крупного рогатого скота, рыбы и птицы во Вьетнаме, а также для свиней в Сингапуре и на Тайване. Растение содержит высокий уровень протеина (24% CP). Еще азолла используется для контроля за численностью личинок комаров и москитов. Густо покрывая поверхность водоемов, затеняет водные растения, тем самым затрудняет выработку ими кислорода в воде, благодаря чему личинки москитов (и, к сожалению, другие подводные обитатели) погибают из-за удушья.
В слаборазвитых странах азоллу едят в поджаренном виде, а в Африке иногда они входят в состав мыла, а в Новой Зеландии используется как лечебное средство от ангины.
. Практическое значение азоллы связано главным образом с использованием ее в сельском хозяйстве в качестве зеленого удобрения, обогащающего почву азотом. В тропической Азии и в некоторых других странах с этой целью азоллу разводят на рисовых полях. Однако как обязательную составную часть культуры риса азоллу используют в основном в Индокитае. Фермеры провинции Тхай-Бинь, в северной части Вьетнама, с незапамятных времен применяют азоллу на полях риса. Согласно преданию, начало этому полезному обычаю положила бедная вьетнамская крестьянка из деревни Ля-Ван провинции Тхай-Бинь. Крестьяне долго держали в секрете от иностранцев этот способ повышения плодородия. С тех пор прошло много лет. Многие ученые посвятили свои работы изучению азоллы как агрономической культуры. Оказалось, что по способности накапливать азот азолла не уступает бобовым, которые, как известно, с той же целью возделывают на полях в умеренной зоне. В некоторых странах, наоборот, азоллу рассматривают как сорняк. Из-за быстрого вегетативного размножения этот папоротник в течение короткого времени покрывает поверхность воды, препятствуя движению лодок. Интересно использование азоллы в качестве растения, подавляющего рост других сорняков на рисовых плантациях и в прудах.[Игнатов, 1989] Азоллу часто можно встретить и у любителей аквариумных растений. Обычно это азолла каролинская.
Вывод.
В ходе исследования Азоллы каролинской выяснили, что она начала распространяться в Астраханской области с 2009 года. В 2013 году уже встречается на 2 водоемах ерике Коньга и протоке Серебряная Воложка. В морфологическом строении изменений не наблюдаю. %. Вновь появившаяся Азолла была меньше размером и имела множество черных образований – спор. Встречается совместно в зарослях водного папоротника Сальвиния и Ряски малой. По количеству преобладает над каждым из этих видов на 60%,что вызывает опасения в отношении вытеснения аборигенных видов водной растительности. Исследования продолжаются.
Литература.
2."Аквариум и водные растения", Цирлинг М.Б. Гидрометеоиздат, 1991
3.Аквариум любителя. Золотницкий Н. Ф., М., Терра, 1993
10. Лактионов А.П. статья об Азолле, Наримановский р-он, пос. Солянка, по берегам и мелководью ерика Солянка, 20.10.2009, А. Лактионов, Н. Вострикова, Г. Соколова, 12С. Кособокова (AGU, MW). Американский вид папоротника, активно заселяющий водоемы Европы и Азии. Первое указание для флоры Юго-востока России. (Бюлл. МОИП 2011)..
14. Самсонов С.К. В союзе с микробами. – М.: Знание, 1990.
15.Полевой В.В. Физиология растений. – М.: Высшая школа, 1989.
16.Игнатов В.В. Биологическая фиксация азота и азотфиксаторы, 1989.
Приложение
1. Azolla mexicanaC. Presl – Азолла мексиканская.
Наримановский р-он, пос. Солянка, по берегам и мелководью ерика Солянка, 20.10.2009, А. Лактионов, Н. Вострикова, Г. Соколова, С. Кособокова (AGU, MW). Американский вид папоротника, активно заселяющий водоемы Европы и Азии. Первое указание для флоры Юго-востока России. (Бюлл. МОИП 20011).
Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. – Многокоренник обыкновенный. Там же, где и предыдущий вид.
Lemna minor L. – Р. малая. По водотокам, пресноводным ильменям и системе каналов их соединяющих, оросительным каналам, пресным водоемам балочной системы оз. Баскунчак.
Гидрофит. Травянистый плавающий не укореняющийся поликарпик. Гликофит. Водный. Гидрофит. Голарктический. ВС, АН, ХЕ, БК, ЗИБ, ПД, А, С, ВП, ЗП, Х – часто; БАС – нередко.*■
Алексей Лактионов
Применение компьютерных технологий
для обработки научно - исследовательского
материала по экологии
Автор : Ветлугин Георгий,
ученик 8 класса МБОУ г. Астрахани
«Лицей №2 им. В.В. Разуваева
Руководитель: Кастрыкин Дмитрий Юревич,
Лукин Николай Вениаминович
Астрахань
2014
Содержание
Введение ………………………………………………3
Цели и задачи………………………………………….3
Обзор литературы……………………………………..3
Методика………………………………………………..
Результаты……………………………………………….
5.1Использование общеизвестных программ в исследовательской деятельности…………………………………………….4
5.2. Мобильный телефон как инструмент исследовательской деятельности…………………………………………….16
5.3. Смартфон и его ресурсы в исследовании различных объектов………………………………………………….41
Выводы………………………………………………45
Список литературы………………………………………45
Приложение……………………………………………46
Введение
Работа над поиском применения компьютерных программ и приложений в исследовательской деятельности начата в 2013 году. Многие приложения меняются в течение года и приобретают все новые более коммуникативные функции. В работе дается анализ компьютерных программ и приложений, которые можно использовать при обработке экологического материала в научно-исследовательском поиске.
Цель: найти и применить на конкретных научно-исследовательских изысканиях как можно больше компактных простых и удобных приложений и программ для научно-исследовательской деятельности.
Создать свой сайт, где разместить все найденные ресурсы по использованию компьютерных технологий с научно-исследовательской деятельности.
Описать на конкретных научно-исследовательских работах использование компьютерных приложений и программ
3.Обзор литературы
Основной материал был найден в Интернете на различных форумах и сайтах. Часть материала обнаружил и использовал из книг по информатике.
4.Методика.
Проведен обзор имеющихся и часто используемых программ. Оказалась, что используют их пользователи – школьники только на 30 %. Найденные новые приложения для мобильного телефона, смартфона, ноутбука, компьютера проверяются на возможность использования их функций на благо науки экология. Обо все, что удачно уже применяется, поместил на свой сайт, где каждый сможет воспользоваться данным ресурсом и облегчить обработку материала по научно – исследовательскому исследованию.
5.Результаты
5.1Использование общеизвестных программ в исследовательской деятельности.
Одной из интересных программ мне кажется следующая.,Winplot (объем около 1,5 Мб) представляет собой математический инструмент для создания двумерных и трехмерных графических изображений различных функций, уравнений и неравенств (явных, неявных, параметрических и т.д.), демонстрации идей дифференциального и интегрального исчисления, изображения рекуррентной последовательности точек, построения графиков решений дифференциальных уравнений, конформных отображений, моделирования движения планет (системы трех тел).
По этому списку подпрограмм можно сделать вывод о возможности применения программы не только в школе, но и в исследовательской деятельности школьников.. Приложение работает на компьютерах с операционной системой Windows 95, 98, 2K, ME, XP, Vista, 7.
Программу разработал Ричард Паррис – профессор математики американской академии (PhillipsExeterAcademy). Программное обеспечение бесплатное. Текущая версия программы доступна на сайте автора программы http://math.exeter.edu/rparris/, открыта для обсуждения и предложений по ее усовершенствованию.
Существуют версии программы на иностранных языках, созданные пользователями некоторых стран: хорватская, голландская, немецкая, испанская, итальянская, французская, венгерская, корейская, польская, португальская, словацкая, китайская, литовская. Это говорит о широком применении программы в мире. Недавно появилась версия на русском языке (выполненная автором этих строк), которая размещена по выше указанному адресу.
Предусмотрены возможности редактирования построений: изменение цвета графиков, толщины линии, создание подписей графиков, нанесение и создание подписей точек, масштабирование сетки, отображение координат точек, получение распечаток построений.
С графиками функций можно выполнять различные преобразования: параллельный перенос, симметрия, поворот.
Программа WinPlot позволяет создавать анимации: при изменении введенных параметров можно наблюдать за поведением графика функции.
Графики всех типов могут быть вставлены в документ Word.
2. Методические возможности применения программы
Удобный русский интерфейс, наличие большого количества диалоговых окон, простота управления, многообразие функций делают ее отличным помощником учителя.
Использование программы на уроках математики, биологии, экологии позволяет провести вычислительный эксперимент с математической моделью, способствует визуализации абстракций и динамизации математических объектов; повысить мотивацию обучения; применять на уроках разнообразные формы и методы работы с целью максимальной эффективности урока; вовлекать в сознательную деятельность по самостоятельному изготовлению моделей с помощью компьютерных программ.
Думаю , что целесообразно программу во внеурочной деятельности использовать на всех этапах обучения: при объяснении нового материала; закреплении; повторении; контроле знаний, умений и навыков. При этом исследователя она выполняет различные функции: учителя, рабочего инструмента, объекта обучения, функционально-графической среды. В пособии раскрыта тема «Решение уравнений и неравенств функционально-графическими методами», при этом показан ход урока поэтапно.
Возможность программы создавать графики с анимацией позволяет наглядно и эффективно изучать тему «Задачи с параметрами», которая представлена в пособии несколькими примерами. В работе с экологическим материалом она неоценима, так как позволяет весь материал по исследованию представить графически, а это значит более наглядно и понятно. Так можно указать параметры развития лягушки на графике , показав при этом условия ее существования.
Программа может мгновенно строить графики функций, но наиболее важным является поэтапное построение графиков некоторых сложных функций. Поэтому в пособии выделены пункты поэтапного построения графиков функций и уравнений, содержащих знак модуля.
Построенные графики можно перемещать различным образом, а полученные изображения копировать и вставлять в научно-исследовательскую работу, создавая тем самым собственную базу материалов. Например, можно набрать целую серию графиков , сравнить их между собой , или составить общий график для итогового контроля.
Наиболее ценным является наличие подпрограммы «Графики-задания», с помощью которой решаются обратные задачи: программа показывает графики функций в произвольном порядке, уравнение каждого из которых необходимо определить . В математической литературе задачи такого вида встречаются крайне редко.
Создание активного (динамического) текста позволяет одновременно проследить за изменением графика функции и изменением коэффициентов в уравнении, с помощью которого задана функция. Эти дополнительные возможности позволяют учащимся быстро устанавливать связь между формулой и графиком. Так при определении по заданной формуле коэффициента развития Тополя черного в определенных параметрах окружающей среды в течение нескольких лет можно не только увидеть график , но динамику исследования.
Построение графика функции и графика ее производной в одной системе координат позволяет проследить, как связаны свойства функции (возрастание, убывание, экстремумы) и знаки (нули) производной. Точно также легко можем проследить, как связана выпуклость (вверх, вниз) графика исходной функции со знаками (нулями) второй производной
1. Семейство точек
2. Семейство графиков
3. Полярная роза
4. Связанные окна
5. Работа с текстом
6. Интегрирование
7. Площадь фигуры
8. Поверхность вращения
9. Нормальное распределение
10.Графическое решение системы неявных неравенств
11. Задача с параметром
12. Графики функции, производной и второй производной
Это используется при определении биоритма человека или любого организма..
13. Модель «Графическое решение неравенства»
Биоритм организма хорошо виден на данном графике при введении определенных параметров. 14. Геометрические преобразования графика и координатных осей
Изменение температурного режима можно увидить графически, используя данную функцию. 15. Реккурентная последовательность
16. Графики решений дифференциального уравнения
17. Кусочно-заданные функции
18. Конформное отображение
5.2 Работу начал с освоения программы POWER POINT , которую очень часто используют для демонстрации своих исследований мои друзья в творческом объединении Полевой учебный центр «Стриж».. Однако ,множество полезных функций просто никогда не встречаются в подобных презентациях.
Используя такие методы как компьютерный континуум, интеллектуальные встроенные системы, прогнозирование методами ТРИЗ, биоинформатика, естественно-интуитивное взаимодействие с компьютером, технологии и инструменты высокопроизводительных вычислений», во время которой молодые ученые получат уникальную возможность познакомиться с различными приемами в сфере современных информационно-коммуникационных технологий.
Вот несколько примеров .
Тема: Определение степени физиологической комфортности организма:
нагрузки и пульс
Для этого попробую составить план исследования.
1. оформить работу в каком-либо сервисе выбрать и установить приложение для смартфона, с помощью которого мы будем выполнять измерения пульса
2. научиться пользоваться этим приложением
3. найти добровольцев
4. обсудить какие опыты мы будем проводить
5. провести опыты
6. сделать вы
Сердце в кровеносной системе организма является ведущим органом,
от его слаженной и бесперебойной работы зависят здоровье и жизнь человека.
Человеческое сердце усердно трудится на протяжении всей жизни, сокращаясь
и расслабляясь от 50 до 150 раз в минуту. Во время его сокращения
(так называемая фаза систолы), происходит приток и отток крови, движение
кислорода и питательных веществ в организме. Другая фаза (диастолы) –
период расслабления, покоя. Здоровое сердце должно сокращаться,
переходя из фазы в фазу, через равные промежутки времени.
При сокращенном периоде систолы, орган не успевает вовремя выполнить
свои функции: обогатить организм кислородом и доставить кровь.
И не может отдохнуть полноценно в случае укороченной фазы диастолы.
Постоянный процесс данных сокращений и представляет собой сердечный ритм.
Малейший сбой в работе ведущего органа человека может
свидетельствовать о возникшем нарушении его деятельности и, как
следствие, всего организма в целом. Поэтому очень важно не упустить
момент и вовремя обратить внимание на свое здоровье, выяснить
причины этих нарушений. На сердце влияют физические и
психологические нагрузки.
Какой пульс считается нормальным в состоянии покоя?
У новорожденного ребенка – 140 ударов в минуту;
У детей 1-2 лет – 100 ударов в минуту;
У детей от 3 до 7 лет - 95 ударов в минуту;
При достижении 8-14 лет – 80 ударов в минуту;
У взрослых – в среднем 72 удара в минуту;
У мужчин — 60-80 ударов в минуту;
У женщин сердце бьётся быстрее - 65-90 ударов;
У пожилого человека – 65 ударов в минуту;
При болезни - 120 ударов в минуту ;
Незадолго до смерти - 160 ударов в минуту.
Выше были представлены средние показатели, но на сердцебиение так,
же влияет:
Тренированность. Чем более приспособлен организм к нагрузкам,
тем реже сокращается сердце. Если у обычного человека 40 ударов в
минуту – это свидетельство выраженной брадикардии, то у развитого
атлета – это обычное явление.
2) Масса тела. У тучных людей сердечная мышца вынуждена работать
с повышенной нагрузкой, поэтому у них часто отмечается тахикардия.
3) Употребление алкоголя и курение. Эти два отрицательных фактора
заставляют сердце сильнее колотиться.
Эмоциональное состояние. Сердечнососудистая система у каждого из
нас в зависимости от восприимчивости по-разному реагирует на
всевозможные события. У кого увеличивается частота сердечных
сокращений, у кого – замедляется.
5) Температура тела и воздуха. Чем прохладней, тем медленнее бьется
сердце. А, например, в бане ЧСС у любого человека будет, как во время
серьезных занятий фитнесом.
Высокая ЧСС свидетельствует о более активной работе сердечного насоса,
который перекачивает больший объем крови. В зависимости от
вышеперечисленных факторов нагрузка может возрасти настолько,
что наша сердечнососудистая система не выдержит.
Все это можно исследовать с помощью программы мобильного телефона.
Данные можно использовать для выяснения физической нагрузки для каждого
человека индивидуально.
Факторы возникновения проблем с сердцем:
1. Бессонница или тревожный сон;
2. Употребление стимулирующих веществ:
Препараты, стимулирующие центральную нервную систему (антидепрессанты);
Психоактивные вещества (галлюциногены, наркотики);
В лицее же шумим исключительно мы, "жители школьного города",
учителя и ученики. Ниже представлены наши измерения шума на переменах
в коридорах. Все числа - средний показатель за неделю (измерения в
децибелах, зеленые значения - субботние).
Первый этажВторой этаж
Диаграмма уровеня шума по этажам в разные дни недели
Мы выяснили, что:
в субботу уровень шума резко падает. Это связано с отсутствием в
субботу начальной школы.
на протяжении всей недели самым шумным этажом оказался первый.
А всё потому, что на первом этаже находится большинство начальных
классов. По той же причине по субботам этаж становится самым тихим.
несмотря на то, что на втором этаже находятся два спортивных зала и
классы как старшей, так и начальной школы. В целом он
оказался самым тихим, т.к. плотность населения этого этажа ниже
средней плотности по лицею.
На уроках показатели колебались от 40 до 50 дБ (в зависимости от урока и учителя).
Для сравнения: Некоторые шумы в децибелах
10 дБ
Тихий шелест листьев
20 дБ
Шепот человека (1 метр)
30 дБ
Шепот, тиканье настенных часов
40 дБ
Приготовление пищи на плите, парк
50 дБ
Спокойный разговор, пишущая машинка
60 дБ
Норма для офисных помещений, нормальный разговор (1 метр)
Норма
Шумно
70 дБ
Телефон, громкие разговоры (1 метр)
80 дБ
Крик, старый пылесос, оживленная улица, будильник
90 дБ
Грузовой железнодорожный вагон
Крайне шумно
100 дБ
Оркестр, раскаты грома
110 дБ
Вертолет, музыка в ночном клубе
Болевой порог, контузия
120 дБ
Отбойный молоток
130 дБ
Самолет на старте (30 метров)
140 дБ
Звук взлетающего реактивного самолета
Влияние на человека
Шум в определённых условиях может оказывать значительное влияние на
здоровье и поведение человека. Шум может вызывать раздражение и агрессию,
повышение артериального давления, шум в ушах и, в конечном итоге, потерю
слуха.
Хроническая подверженность шуму на уровне более 90 дБ может
привести к потере слуха.
При шуме на уровне более 110 дБ у человека возникает звуковое
опьянение, по ощущениям похожее на алкогольное или наркотическое.
При шуме на уровне 145 дБ у человека происходит разрыв барабанных
перепонок.
Женщины менее устойчивы к сильному шуму, чем мужчины. Кроме того,
восприимчивость к шуму зависит также от возраста, темперамента, состояния
здоровья, окружающих условий и т. д.
Шум - важный фактор окружающей среды
Дискомфорт вызывает не только шумовое загрязнение, но и полное
отсутствие шума. Более того, звуки определённой силы повышают
работоспособность и стимулируют процесс мышления (в особенности процесс
счёта) и, наоборот, при полном отсутствии шумов человек теряет
работоспособность и испытывает стресс. Наиболее оптимальными для
человеческого уха являются естественные шумы: шелест листьев, журчание
воды, пение птиц.
Индустриальные шумы любой мощности не способствуют улучшению
самочувствия. Шум от автомобильного транспорта способен вызывать
головные боли.
Вывод
Во время проведения исследований мы узнали, что:
на переменах шумовое загрязнение лицея было в пределах допустимой
нормы
из шумомеров, доступных в Android-маркете, лучше всех работает
шумомер Sound Meter
излишний шум действительно опасен для здоровья и психики человека
полное отсутствие звуков тоже отрицательно влияет на человека
Проблема.Что и как можно измерить планшетным устройством(мобильным телефоном).
Ответа у меня не было и пришлось обращаться к Интернету. Какие датчики, сенсоры или устройства и приложения к мобильному или смартфону вообще существует.
Нашел и даже использовав планшет NOVA 5000 во время исследовательской работы на природе замеряя температуру воды в Волге, освещенность возле воды и в лесу, а так же шумометр своего смартфона. Существуют так же спектрофотометры, датчики движения, магнитные датчики. Для разных моделей мобильных телефонов существуют различные приложения, которые отлично работают в любых условиях.
Датчики и сенсоры современных мобильных устройств http://www.infocity.az/?p=8233
Все можно найти на Play-Market.
Проблема . Где найти и скачать приложение?
Какие приложения использовать? Так приложение для измерения шума на мобильном телефоне. Soundmeter https://play.google.com/store/apps/details?id=kr.sira.sound&hl=en
Уровень шума.
Осталось снять показания и скачать готовый график по показаниям. Для исследовательской работы это очень удобно и просто в пользовании Decibelmeter.
Уровень освещенности
LightMeter
beeCamLightMeter
Определение размеров помещения
SmartMeasurePro
SmartRuler (линейка)
Все приведенные программы можно использовать в научно-исследовательской деятельности. Так можно использовать таблицы GOOGLE фиксируя все части эксперимента , результаты, параметры, какие-то мысли , фото и многое другое, что необходимо молодому ученому на данном этапе.
MS Excel
Методические указания по математической обработке результатов исследования с использованием табличного процессора EXCEL.
Как сделать граффик в Microsoft Exel 2007
К примеру, мы имеем дело с отчетом по продажам за 3 года следующего вида: Информация читается довольно сложно. Для презентации лучше преобразовать ее в график.
Построим график и посмотрим тренд продаж по видам товаров.
За построение графиков и диаграмм в Excel отвечает «Мастер диаграмм», который вызывается через функцию "Вставки"-"Диаграмма" главного меню: или соответствующей кнопочкой стандартной панели (обведена красным): Выберем из предложенного «График» и его «Вид»:
Жмем «Далее» и видим окно, где нужно заполнить диапазон диаграммы и выбрать направление диаграммы (строки или столбцы). Выбираем диапазон диаграммы путем нажатия на кнопку, обведенную красным: Сюда должны войти данные, участвующие в тренде. В нашем случае, это будет поле, где указано количество продаж без итоговой суммы, шапки и периодов.
Для выбора диапазона нажимаем на левую верхнюю ячейку выделяемого диапазона и протягиваем до нижней правой ячейки. Нажимаем на кнопку, выделенную красным, и возвращаемся в мастер диаграмм: Дальше выбираем направление таблицы. В нашем случае данные о продажах расположены по столбцам, поэтому мы выбираем "Ряды" в столбцах:
Для того, чтобы подписать оси таблицы и наименование товаров, зайдем в закладку "Ряд".
В окошке "Ряд" выбираем ряд ,которой собираемся переименовать, в поле "Имя" пишем нужное наименование и проверяем выбранный диапазон в поле "значение" для каждого наименования.
Для того, чтобы подписать ось "x", нажимаем на соответствующую кнопочку (обведена синим) и выделяем периоды: Возвращаемся в "Мастер диаграмм" и получаем:
Нажимаем "Далее" и оформляем полученную таблицу. Здесь есть возможность дать заголовок полученному графику, подписать оси X и Y и пр. Следующим шагом нужно выбрать размещение готового графика. Его можно поместить на том же листе, где расположена базовая таблица, либо на отдельном листе во всю страницу: Выбираем способ размещения и нажимаем "Готово". График готов!
Расчеты по формулам в Microsoft Exel 2007 Сложение:
1. В ячейке F3 пишем формулу : =(координаты ячейки)+ (координаты ячейки) и т.д. Таким образом в ячейке F3 у нас получилась формула : =B3+C3+D3+E3
2. Нажимаем ввод и в ячейке F3 у нас появляется результат = 16
3. Тоже делаем и с остальными ячейками.
Умножение:
1. В ячейке F3 пишем формулу : =(координаты ячейки-суммы балов) / (Кол-во мест исследований) и т.д. Таким образом в ячейке F3 у нас получилась формула : =B3/4
2. Нажимаем ввод и в ячейке F3 у нас появляется результат = 4
Тоже делаем и с остальными ячейками, где надо найти средний бал. Это есть в школьной программе , но не все этим пользуются школьники на деле.
Работа меня заинтересовала не только особыми приложениями , но и возможностью использовать их в научно-исследовательской деятельности и просто в жизни.
6. Выводы
1.Были найдены и применены на конкретных научно-исследовательских изысканиях как можно больше компактных, простых и удобных приложений, и программ для научно-исследовательской деятельности.
2. Создал сайт, где размещены, и в дальнейшем будут добавляться, все найденные ресурсы по использованию компьютерных технологий с научно-исследовательской деятельности.
3. Провел описание конкретных научно-исследовательских работ с использованием компьютерных приложений и программ.
7. Список литературы
1.Учебный сайт "Смартфон как инструмент для исследования..." Автор Елена Шевчук
2.Смартфон как инструмент для... (презентация)1 ученик: 1 смартфон
3.Смартфон как физическая лаборатория: готовы ли мы принять вызов школьников?
4.Фотографируем коллекцию насекомых... смартфоном или айфоном
5.Со смартфоном по тайге
6.Измеряем смартфоном площадь поверхности зелёных листьев
7.Создание игровых приложений школьниками для смартфона
8.Ориентирование по сторонам света по смартфону
9.ГАДЖЕТОВ ДЛЯ ШКОЛЬНЫХ ОПЫТОВ И НЕ ТОЛЬКО (О специализированных устройствах с датчиками)
10.Исследовательские проекты с использованием технологий и цифро
11.https://sites.google.com/site/smartfonkakinstrumentdla/10-klass-issledovatelskie-proekty сайт о работе по исследованию на смартфоне
13.http://xn--b1afankxqj2c.xn--p1ai/ сайт Сетевичок. рф
8.Приложение
Дополнительные полезные программы, для обработки исследовательских данных:отзывы о программах
Statistica
Yury: Я Statisticой пользуюсь уже больше 3-х лет и очень ей доволен. Универсальная программа для статистических расчетов как для техников, так и для гуманитариев. Всем рекомендую эту программу.
SPSS(PASW)
.Программное обеспечение PASW Statistics (ранее SPSS Statistics) позволяет решать бизнес- и исследовательские задачи. Используя PASW Statistics, Вы сможете эффективно анализировать информацию, наглядно представлять результаты в виде таблиц и диаграмм, а также, распространять и внедрять полученные результаты.
Maxima
Так-же как и перечисленные выше программы, умеет преобразоввывать текстовую информацию, в наглядную(граффики, диаграммы)
MicrocalOrigin
Мое мнение, для обработки физического эксперимента лучше Microcal Origin нет.
DataFit
DataFit является научным и техническим инструментом, который упрощает задачи представления данных, например, регрессионный анализ (кривая прямая) и статистический анализ(графики, таблицы).
Мобильные программы для измерения научно - исследовательских
данных по экологии:
Шумомеры:
1)SoundMeter
2)DecibelMeter
Измерение уровня освещения:
1)Light Meter
2)beeCam Light Meter
Измерениерасстояния:
1)Smart Measure
2)Smart Rules
Муниципальный этап Всероссийского Фестиваля Творческих открытий и инициатив «Леонардо»
Лихеноиндикация
атмосферного загрязнения
Автор : Власова Наталья
ученица 6 класса , МБОУ «Лицей №2»
Руководитель : Соколова Галина Алексеевна,
педагог дополнительного образования
МОУ ДОД ДДТ «Успех»
Астрахань
2014
Содержание
1.Введение……………………………………………………………………3
2.Актуальность………………………………………………………………3
3.Цели исследования……………………………………………………… 4
4.Обзор литературы……………………………………………………… 4
5.Методики исследования …………………………………………............5
6.Изучение видового разнообразия лишайников в городе Астрахань….7
7.Лихенофлора окрестностей города Астрахани……………………….10
8.Анализ экологических особенностей и субстратного распределения
лишайников городской зоны и окрестностей Астрахани…..……… .10
9.Вывод…………………………………………………………………….19
10Литература………………………………………………………………20.
11. Приложение……………………………………………………………21
1. Введение
Загрязненность воздуха в городе Астрахани выясняю по лишайникам. Парки, лесопосадки, крыши домов, камни в разных районах города это места произрастания лишайников и места моих исследований. Из-за очень сухого климата видов лишайников в нашей зоне полупустыни очень мало и поэтому пришлось заняться поиском лишайников, а затем и сбором. Исследование начала в 2014 году.
Ученые Астраханского государственного университета участвуют в международной программе исследования (Израэль и др,1982); Предварительная программа.. , 1985) и конечно помогли мне консультационно в проведении данных исследований. Особенно важным считаю, изучение лихенофлоры нашего города, который имеет загруженные автотрассы, промышленные предприятия, стоянки судов и выбросы Аксарайского Газокомбината, которые оказывают особое влияние на воздушную среду Астрахани.
2.Актуальность исследования
Изучение видового состава флоры любой территории земного шара - основа для осуществления всей совокупности ботанических и экологических исследований, тем более в зоне полупустыни Астраханской области. Исследования предполагается вести регулярно, так как все меняется и обстановка в городе тоже подвержена изменению.
3.Цели исследования:
Выявление биоразнообразия лишайников в разных частях города, с определением таксономического состава, исследованием биоморфологических и географических особенностей распространения лихенофлоры Астрахани , влияния городских условий на лишайники.
Задачи исследования:
Выявить видовой состав лишайников в городе и в окрестностях Астрахани, для представления их как индикаторов чистоты окружающей среды.
Выяснить предпочтения лишайников к субстрату в разных районах города Астрахани.
3. Определить степень проективного покрытия лишайниками деревьев выделенных участков и оценить зону загрязнения, качество атмосферного воздуха в избранных районах города.
4. Обзор литературы
Изучением лишайников , распространенных в Астраханской области , занимается д.б.н. В.И.Закутнова. По данным ее исследований, на территории области произрастает 137 видов лишайников. Большая их часть является накипными и листоватыми. Из книги Т.Я.Ашихминой «Школьный экологический мониторинг», мы смогла взять наиболее просто описанную методику исследования лишайников. В основном во всех источниках отсутствуют данные о лишайниках нашей полупустынной зоны, тем более очень мало данных по разным районам города Астрахани. Для своего исследования выборочно взяла участки, где есть лишайники, о которых упоминается в работах В.И Закутновой д.б.н.. По произрастанию лишайников, их количеству и состоянию намерена выяснить состояние атмосферы в этих участках, хотя для выяснения чистоты воздуха в целом по городу не смогу сказать, так как исследования провожу второй год. Однако, в дальнейшем есть поле действия , так как хотела бы исследовать и окрестности Астраханской области, а особенно район , где расположен Газоконденсатный комплекс. Изучение лишайников ряда городов России показало, что их распределение на городской территории носит закономерный характер и связано с экологическими характеристиками, в первую очередь с атмосферным загрязнением, функциональной структурой, длительностью и интенсивностью использования городской территории (Малышева, 1988)
5. Методики исследования лишайников.
На каждой пробной площадке, которые отметили на карте города(Приложение 1) при помощи программы ДубльГИС, осмотрела покрытые лишайником стволы деревьев , измерила его толщину, установила примерный возраст и состояние на данный момент, сделала фото. При осмотре дерева была использована прозрачная палетка размером 10х10 см , на высоте 0,6 м от земли по методике (Голубкова, Малышева 1978). На каждом дереве было подсчитано, сколько процентов от площади палетки занимает таллом каждого встреченного на коре лишайника. Результаты заносились в таблицу.
6. Результаты
В 2013 году выезжала в составе исследовательской группы в район села Растопуловка на опытную базу творческого объединения «Полевой учебный центр «Стриж». Некоторые данные, которые собрала, пригодились мне в данной работе.
В 2014 году решила заниматься исследованием загрязнения воздуха в городе с помощью лишайников , а для этого провела некоторые измерения.
Таблица 1. Обследование городских деревьев по наличию лишайников2013 -2014
№
Деревья
Толщина дерева см
Возраст
лет
Состояние
Дере
ва
Наличие
лишайника
Сторона света
Проективное
покрытие
2013
2014
1.
Тополь черный
60
50
+
+
С-З
15
12
2.
Вяз мелколистный
15
10
+
+
С-В
18
7
3.
Лох узколистный
12
10
+
-
С
9
8
4
Сосна Крымская
15
20
+
+
С-В
1
1
5
Сосна обыкновенная
16
20
+
+
В
5
5
6
Береза
38
20
-
+
С
3
3
7
Шелковица черная
45
25
-
+
С-З
15
10
8
Ясень ланцетный
54
25
+
+
Ю
50
38
9
Ива белая
27
20
+
+
В
60
56
10
Дуб
68
30
+
+
С
2
2
11
Акация - Робиния
18
20
+
-
3
3
Из таблицы видно уменьшение проективного покрытия для таких пород деревьев как Ива белая, Ясень ланцетный, Шелковица черная, Лох узколистный, Вяз мелколистный, тополь черный . деревьев . Как только прошла обрезка, а деревья были высотой 15-20 метров, то поглощать много углекислого газа они уже не могли и воздушная атмосфера резко ухудшилась, загазованность района резко повысилась, а отозвалось все на розетках лишайников, которые стали принимать вид завядших или засыхающих экземпляров.
Всего было выполнено 260 описаний. Для выяснения зависимости расселения лишайников от различных экологических факторов была проведена статистическая обработка материала .Варьируемой величиной было выбрано проективное покрытие лишайников (%) на каждой стороне света, а в качестве факторов рассматривалась толщина дерева, вид дерева. Статистической обработке подверглись виды, встретившиеся не менее 5 раз. У некоторых деревьев лишайники встречались на высоте 1,5- 3 метров значит ли это , что на такой высоте у нас чистый воздух?. Пробы лишайников взяты в разных районах города.
7. Изучение видового разнообразия лишайников в городе Астрахани.
Сбор полевого материала проводился в 2013- 2014 гг на территории города Астрахани и за городом в районе села Растопуловки . В ходе сбора материала было выявлено, что субстратом для поселения лишайников были придорожные камни, крыши домов покрытых черепицей, а так же различные породы деревьев. Сначала старалась найти хотя бы несколько мест в городе, где бы присутствовали лишайники, но таковых оказалось всего 5: парк телестудии с сосновыми деревьями и березами, крыши домов, камни при дороге, на почве возле школы и на набережной ерика Солянка , на острове Городском и в районе Мясокомбината., район ул. Бабаевского.
Дельта Волги во флористическом отношении входит в Афро-Азиатскую пустынную область, в Прикаспийский округ Арало-Каспийской (Туранской) провинции Ирано-Туранской области Голарктики (Тахтаджян, 1978).Дельта Волги характеризуется преобладанием семейств Teloschistaceae, Lecanoraceae, Physciaceae, Parmeliaceae, Cladoniaceae.На территории города Астрахани было обнаружила 4 семейства лишайников.: Телошистовые, Кладониевые, Леканоровые,Фисциевые (Закутнова В.И.,2008).
Виды лишайников рода Аспицилия , кочующих лишайников, чаще можно встретить на открытой площади на песчаной почве, так как чаще всего их переносит ветер. Такие лишайники встретились в районе ул Бабаевского, так как там деревья только что посажены и грунт песчаный, ветер гуляет свободно. Много таких лишайников и на Бэровских буграх.
Самое большое семейство по числу видов Телошистовые с накипными и листоватыми слоевищами встречаются везде , но все они по своему состоянию отличаются, так как живут в различных районах города. Род Калоплака имеет накипное слоевище желтовато-оранжевого цвета и имеет вид зернистой корочки .Встречаются они в основном на деревьях. Род Ксантория встречается очень часто в центре города на деревьях, старых досках, на трубах, камнях. Ксантория настенная очень устойчива к загрязненному воздуху и никак не может служить индикатором чистоты воздуха, а скорее наоборот.
Представители семейства Кладониевых встретились нам только на острове Городском и то только в одном месте – северная часть острова в 15 метрах от реки, на сырой почве. Тело их образовано двумя типами слоевищ: первым появляется чешуйчатое горизонтальное тело светло-зеленого цвета, затем по краям этих чешуек появляются вертикальные выросты разнообразной формы.
Семейство Фисциевых Род Фисция встречается наиболее часто в городской зоне, как на почве, так и на крышах домов, на коре деревьев. Но надо полагать , что они приспособились к загрязненному воздуху, так как обнаружены были вблизи предприятий, дорог .Они имеют листоватое слоевище, образующее округлые розетки, чаще всего встречающиеся на коре деревьев., особенно много было встречено в районе «10 лет Октября» Трусовского района города. Однако, после декоративной стрижки деревьев розетки лишайников побледнели , а некоторые кажутся засыхающими.
На острове Городском, который находится посередине реки Волга и делит сам город на две части, соединенные 3 км мостом через Волгу, с постоянным транспортным потоком, встреченные лишайники были в очень хорошем состоянии, но только в глубине острова. Они ярко окрашены и дернинки с лишайниками встречались там, где на 100кв метров приходилось не менее 50 деревьев. Видимо, ветер сносит автомобильные газы в восточную часть острова, где они и оседают, а западная часть остается свободной от автомобильных газов, так как в Астрахани преобладают западные ветры. Только так можно объяснить отсутствие лишайников в восточной части острова Городской. В прибрежной стороне и у воды лишайников не обнаружено . Встречались лишайники, которые росли прямо на дороге ведущей вглубь острова с западной стороны. Деревья в этом месте в основном старые, много гниющих веток и стволов деревьев, от которых необходимо иногда очищать лес. Чаще всего встречаются лишайники на иве и ясене , так как их кора не гладкая и поселяться на них очень удобно, а так же видимо не содержит ядовитых выделений. Непременно проведу анализ коры этих деревьев. Так же в разломах коры скапливается влага, которой в нашем районе крайне мало во все времена года, там и поселяются лишайники. На фотографиях фиксировала площадь занятую лишайниками на коре дерева с помощью палетки. Определить лишайники довольно сложное дело ,пришлось обращаться в АГУ к д.б.н.В.И. Закутновой . Те виды, которые не определили, оставили для дальнейшего изучения.
7.Лихенофлора Трусовского района города Астрахани
Видовой состав лишайников в районе ерика Солянка заметно беден, особенно в его городской части. Ерик протекает через район, где много шоссейных дорог, предприятий и
мусорных свалок. На тополях , которые растут в городской части ерика мы обнаружили один лишайник и то в очень плохом состоянии. Видимо на лишайники воздействуют выхлопные газы автомобильных дорог. Та часть ерика, которая находится за пределами города имеет лишайники, но содержит очень мало деревьев, поэтому точно установить на основании одного встреченного лишайника степень чистоты воздуха весьма проблематично.
8 Лихенофлора Ленинского района
Внести данные и вставить таблицы
9. Лихенофлора Кироского района
10 . лихенофлора Советского района
8.Экологическая диагностика качества атмосферного воздуха с помощью лишайников
Основаниями для индикации состояния воздушной среды служит большая продолжительность жизни таллома, отсутствие газо- и водообмена, низкая способность к авторегуляции, высокая степень зависимости от физико-химических параметров среды (Трасс, 1985). Антропогенное влияние на рост лишайников, как считает K. Schneider (1985), находится в прямой зависимости от видовой принадлежности дерева, городской застройки, экспозиции на стволе.
Определение загрязнения воздуха с помощью лишайников
В.И.Закутнова д.б.н. АГУ дает данные .по территории Астраханской области 137 видов лишайников. В основном накипные и листоватые.
Три семейства :
Телошистовые – два рода: калоплака –в виде зернистой корочки желтовато-оранжевого цвета. Растут на деревьях, древесине.
Род Ксантория – листоватые , оранжево-желтые слоевища , вид Ксантория настенная – растет на искусственных субстратах . Это устойчивый к загрязнению вид, встречается даже в центре города.
Кладониевые . Встречаются редко. У них переходная форма от листоватой к кустистой. Растут на почве. Тело их образовано двумя типами слоевищ: первым появляется чешуйчатое горизонтальное тело светло- зеленого цвета, позднее по краям этих чешуек появляются вертикальные выросты разнообразной формы. Леноровые. Род Леканора. Накипные, сплошные слоевища серо-желтого цвета., на коре деревьев.
Род Аспицилия. Кочующие лишайники, которые переносятся ветром, обитают на коре или почве. Семейство Фисциевых,Род Фисция. Произрастают на коре, в виде округлых розеток.
Собирала лишайники в заранее приготовленные конверты, полиэтиленовые коробочки. .Перед закладкой образца в конверт, пишем дату, время, место, погоду. Не следует собирать их в сухом виде, лучше их смочить водой. Собирать лишайники лучше всего с субстратом – куском коры, древесины, горной породы, на котором они растут.
Нередко в дерновинке лишайников можно встретить два и более видов. Для определения надо брать индикаторный вид. При наличии плодоношений брали слоевище с апотециями, что часто позволяет более быстро и более точно определить лишайник. Выбранное растение нужно отделить пинцетом от дерновинки и размочить в воде, т.к. зачастую только при этом условии оно приобретает естественные формы и цвет. Необходимо помнить, что плодоносящие растения часто не относится к виду, преобладающему на дерновинке, поэтому нельзя без проверки распространять определение, сделанное по растению с плодоношением , на всю дерновинку.
Таблица 2 Классы чистоты атмосферного воздуха
зоны
Степень загрязнения
Виды лишайников
Объекты
исследования
1зона
Очень сильное загрязнение
С
(So2) = 0,3 – 0,5 мг\м³
Лишайников нет, только водоросль Плеврококкус(Pleurococcus) – зеленая плесень на деревьях
Ерик Солянка
2 зона
Сильное загрязнение
С (SO2) = 0,1 - 0,3 мг\м³
Леканора (Lekanora sp.) на основании деревьев и другие накипные лишайники
Район «10 лет Октября»
3 зона
Умеренное загрязнение
Ксантория (Xanthoria parietina)
Фисция (Physcia pulverulenta)
телецентр
4 зона
Относительно чистый воздух
C (SO2) = 0,01 - 0 ,.05 мг\м³
Пармелия (Parmelia sp)
Гипогимния (Hypogymnia physodes)
Остров Городской, западная его часть
5 зона
Чистый воздух
C(SO2) = 0,005 -0,009 мг\м³
Серые листоватые лишайники на основании деревьев.Леканоры и другие вышеуказанные виды становятся в меньшем количестве, появляются кустистые, в том числе Эверния, Анаптихия, Рамалина
-
6 зона
Очень чистый воздух
C (SO2) = < 0.005 мг\м³
Кустистые лишайники Уснея, Алектория -
-
Определение чистоты воздуха с помощью лишайников
Лишайники – симбиотические организмы, образованные в результате совместного существования двух разных организмов – гриба и водоросли. Большинство лишайников не требовательно к условиям почвы и влажности, они поселяются на непригодных для других растений субстратах(глинистой сухой почве., камнях). Однако обладают рядом биологических способностей : повышенной чувствительностью к различным загрязняющим веществам , таким как газообразные SO 2,HF, HCL, NO, NO2 Лишайники интенсивно аккумулируют тяжелые металлы и ряд органических веществ, обладающих канцерогенным эффектом- например, бензопирен. Почему именно лишайники так чувствительны к загрязнению окружающей среды?У них нет непроницаемой кутикулы, благодаря чему газообмен происходит свободно через всю поверхность. Большинство токсичных газов концентрируется в дождевой воде, а лишайники впитывают ее всей поверхностью в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду из почвы. Большинство цветковых растений активны только летом, когда уровень загрязнения среды обычно ниже, а некоторые лишайники обладают способностью к росту при температуре ниже 0.Именно поэтому лишайники используют в качестве индикаторов загрязнения, в первую очередь воздуха. Если вы в зоне отдыха не встречаете ни одного лишайника, то значит ,что концентрация диоксида серы в воздухе превышает 0,3 -0,5 . мг\м³. Преобладание некоторых выносливых к загрязнению лишайников – ксантории, фасции, леканоры , говорит о том, что количество сернистого газа колеблется в пределах от 0,05 до 0,20 мг\м³ .Загрязнители определяемые с помощью лишайников .Сернистый газ (SO2) попадает в атмосферу с выбросами электростанций, предприятий обрабатываюшей, химической промышленности,а в нашем районе Газоконденсатным комбинатом. Фтористый водород (HF). Он выделяется при производстве алюминия, фосфатов, заводами фосфорных удобрений. Устойчивые к фтору виды накапливают его, количество фитотоксиканта в них служит показателем загрязнения., вызывая некроз листьев.Тяжелые маталлы(кадмий, свинец, ртуть, никель, цинк, медь)Тяжелые металлы входящие в состав мельчайших пылевых частиц, выделяют сталелитейные и плавильные заводы, попадают в атмосферу с выбросами двигателей внутреннего сгорания.
Методика комплексного определения загрязнения атмосферы
с помощью лишайников.
Планирую продолжить работу в направлении трансплантантов. На карте исследуемой местности размечаем местоположение предприятий загрязнителей. Из точки источника загрязнений проводим трансекты в различных географических направлениях с учетом розы ветров местности. На трансектах через определенные расстояния выбираются пробные площадки (100х100м) и модельные деревья, на которых будем производить определение лишайников. Если изучаем всю лихенофлора объекта, то берем все типы субстратов; если только эпифитные лишайники, то деревья одной породы. Берем не менее 10 стволов. На местности для каждого осматриваемого объекта производится полное описание согласно протоколу. Неизвестные и трудноопределяемые в полевых условиях виды собираются.
Осмотренные участки наносятся на карту.
Методика лишайников – трансплантантов
Из экологически чистых мест берутся образцы лишайников. Трансплантант –это кусок коры 10х10 см с лишайником(пармелия) или отдельные слоевища(для эвернии и рамалины). Лишайники срезают вместе с корой деревьев в незагрязненном районе, помещают на специальные стенды и выставляют в обследуемых местах. На столбах или деревьях в исследуемом районе с различной степенью удаленности от источника загрязнения монтируются листы с трансплантантами. После размещения трансплантантов на месте за ними ведем наблюдение через равные промежутки времени(5-10 суток). Замеряем степень отмирания, величину прироста, время появления первых некротических пятен и изменения окраски, изменения размеров некротических пятен, соотношение площади здоровой и пораженной части слоевища. Регистрировать отмирание слоевища с помощью фотоаппатара. Индикация с помощью трансплантантов ведется весь год, при учете осадков и температуры воздуха.
Составляется общий протокол для оценки загрязнения воздуха по степени покрытия стволов деревьев и видовому разнообразию .В исследуемом районе отыскиваем деревья, покрытые лишайниками, с целой корой. Проводя анализ , необходимо учитывать степень покрытия стволов, условия в которых растут деревья, число и видов лишайников. Оценить качество воздуха по 3 бальной системе: хорошее, удвл., плохое.
Для оценки степени покрытия ствола дерева лишайниками изготовили приспособление из толстого полиэтилена квадрат 20х20см и расчертили его на клетки. Получается прозрачная сетка, покрывая которой ствол дерева, можно оценить степень покрытия поверхности дерева лишайниками.
Результаты .
Выбрали парк, двор, участок леса –это место обследования.
Выбрали 10 деревьев определенного вида на расстоянии 5-10 метров друг от друга. Деревья должны быть примерно одного возраста., не иметь повреждений. Определили стороны света на месте, где проводим наблюдение. Приложить целлофан плотно к стволу дерева на высоте 0,3 -1,5 метра. Посчитываем количество квадратиков, где есть лишайники под целлофаном. Подсчитываем количество различных видов лишайников. Посчитываем количество лишайников доминирующего вида. Подсчитываем покров лишайников в % на каждом дереве
Таблица 3. Обследование делянки в 10 деревьев на каждом объекте.
Объект
Кол-во видов
Кол-во доминирующего вида
Покров лишайников в %на дереве
Стороны света
1Западная часть острова
4
2
90
Ю-З
2 Телецентр
2
1
50
Ю-з
3Парк «10лет Октября»
2
1
30
ю
4Ерик Солянка
1
1
5
Делаем выводы о состоянии воздуха по степени покрытия лишайниками стволов деревьев. Оцениваем индикаторную значимость каждого обнаруженного вида лишайников. Оцениваем степень загрязнения атмосферы сернистым газом.
Таблица 4. Обследование всех деревьев на территории 100х100метров
Участки обследования
1
2
3
4
5
6
Степень покрытия % юго-запад
90
50
30
5
4
30
Количество лишайников доминирующего вида
3
2
2
1
1
2
Степень покрытия лишайниками в % северо-восток
20
10
20
-
-
12
Количество видов лишайников
1
1
2
-
1
2
Количество лишайников доминирующего вида
1
1
1
-
1
1
1.Западная часть острова Городской 2.Телецентр 3.Парк «10 лет Октября» 4.Ерик Солянка. 5. Мясокомбинат. 6. Братский садик
Таблица 5. Просуммировав полученные данные по десяти исследуемым деревьям, получаем данные.
Степень покрытия
Число видов
Число лишайников доминирующего вида
Объекты исследования
Степень загрязнения
Более 20%
Более 5
Более 5
-
6 зона –очень чистый воздух
3-5
Более 5
Западная часть острова Городского
5 зона чистый воздух
2-5
Менее 5
Телецентр
Братский садик
4 зона –относительно чистый воздух
10-20%
Более 5
Более 5
Более2
Менее5
Парк «10лет Октября»
3 зона умеренное загрязнение
0 -10%
3-5
Менее 5
Ерик Солянка
2 зона сильное загрязнение
0 -2
Менее 5
-
1 зона очень сильное загрязнение
Оценка загрязненности атмосферы и ее закономерности.
Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше встречается в нем видов лишайников Таким районом оказался ерик Солянка в городской его части., там мы нашли только 2 лишайника. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывает лишайник на стволе дерева.
При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые, за ними – листоватые, последними – накипные (Закутнова В.И.,2008).
На этом основании можно количественно оценить воздух в конкретном месте. Обследование провела по наличию какого либо одного вида лишайника , в данном случае Xanthoparmelia ,на данной территории и собрала информацию о его обилии в разных точках, и подсчитала количество всех видов лишайников, произрастающих в районе исследования. Кроме выявления видового состава, определила размеры розеток лишайников и степень покрытия в %.
Таблица 6.Оценка частоты встречаемости и степени покрытия Xanthoparmelia по 5 бальной шкале.
Частота встречаемости%
Степень покрытия
баллы
Объекты
Очень редко
Менее5%
Очень низкая
Менее5%
1
Ерик Солянка
Редко
5-20%
Низкая
5-20
2
Редко
20-40%
Средняя
20-40%
3
Парк 10лет
Часто
40-60%
Высокая
40-60%
4
телецентр
Очень часто
60-100%
Очень высокая
60-100%
5
Остров Городской
Методика определения лишайников.
Рассмотрели срез таллома или апотеции. Срез приготовили лезвием безопасной бритвы, но тонкий. Срез помещаем на предметное стекло и рассматривают под 10 кратным увеличением .Можно воспользоваться индикаторным методом с использованием реактивов .Основные реактивы. Едкое кали 5 или10% р-рКОН в воде. Действует на коровой слой, сердцевину таллома и на срезы или диск апотеция. При положительной реакции они могут краснеть, желтеть, буреть, при отрицательной не изменяются. При действии на сердцевину необходимо скальпелем соскоблить часть корки. Белильная хлорная известь- концентрированный раствор извести CaCl 2O в воде сохраняетя в темной, плотно закрытой склянке. Изменение окраски такое же. Йод 10% р-р в йодистом калии или спиртовой раствор йода. Обычно этот реактив используется для срезов. Он придает им синюю окраску, переходящую в вино-красную. Изменение окраски во многом зависит от свежести материала, иногда требуется до15 минут , чтобы все проявилось .В народной медицине очень часто используется лишайник –пармелия блуждающая(порез-трава, гусиные лапки – народное название) Заготовка этого растения возможны повсеместно. Пармелия развивается на суглинистых и глинистых склонах Бэровских бугров, холмов на всей территории области. Сбор осуществляется в мае.
9.Вывод.
В результате проведенных исследований в черте города и в пригородных районах установлено, что самый чистый воздух по определению с помощью лишайников будет Городской остров, затем телецентр, парк «10 лет Октября»Трусовский район. А самой грязной воздушной средой обладает Кировский район. Выявлено, что большая часть лишайников обитает на деревьях .На территории города обнаружено 4 вида лишайников, которые хорошо произрастают , так как воздух не содержит вредных примесей. Составила схему опыта с трансплантантами, который покажет белее достовереные данные о загрязнении. Так лишайники привнесенные в зону загрязнения естественно могут показать степень угнетения в районах расположенных ближе к автострадам, промышленным предприятиям.Это будет проверятся при дальнейшем исследовании.
Видовое разнообразие лишайников на территории города не велико , всего 4 семейства. Но не все лишайники могут одинаково показать степень загрязнения воздушной среды, так как накипные лишайники вообще мало реагируют на загрязнение и естественно не могут быть использованы как индикаторы. Оставшиеся 3 семейства Телошистовые, Кладониевые, Леканоровые как раз и показывают на загрязнение воздушной среды своим жизненным состоянием, но реагируют по - разному. Так Кладониевые – резко исчезают, а Телошистовые –увеличивают яркость таллома, Леканоровые при неблагоприятных условиях кажутся засохшими, хотя остаются живыми. По субстратному распределению можно сказать, что накипные лишайники встречаются на асфальте, возле дорог, на камнях, крышах домов, но реже на деревьях. Телошистовые и Кладониевые встречаются преимущественно в чистой зоне города., т.е. на острове Городском. Леканоровые встречаются реже всех, видимо это семейство лишайников в наибольшей степени реагирует на изменения в среде и может быть индикатором изменения воздушной среды города. Субстратом для всех найденных лишайников были в основном различные породы деревьев. Однако предпочтение отдано таким породам деревьев как : ива, тополь, шелковица, ясень.
Итак, выяснила, что не все произрастающие в нашей зоне лишайники могут быть индикаторами воздушной среды, так как многие из них приспосабливаются к загрязнению и продолжают существовать, хотя может и не в очень активной, здоровой форме.
10.Литература
1.Бязров Л.Г. Концепция «здоровья экосистем» в отношении радиоактивно загрязненных территорий и использование лишайников для диагноза состояния экосистем // Чернобыль – 96: итоги 10 лет работы по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС: Сборник тезисов Пятой международной научно-технической конференции. 1996.
2.Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге.М., 2002
3.Гедымин А.В. ,Грюнберг Г.Ю, Малых М.М. Практикум по картографии с основами топографии . –М.: Просвещение,1981
5. Закутнова В.И. Современное состояние лихенофлоры Астрахани и ее изменения за 4 года // Эколого- биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия: Материалы Российской научной конференции (19 – 20 октября 1998г.) .Астрахань, 1998. С.80-81
7. Израэль Ю.А. Теоретические и прикладные аспекты фонового экологического мониторинга состояния биоты // Проблемы экологии, экологического мониторинга и моделирования экосистем. М., 1980.т.3 С. 7-23
8..Кулаков В.Г. Кустистые и листоватые лишайники лишайники Нижнего Поволжья//Волгоград,2002 .С.125.
7.Кравченко М.И. Экологические аспекты изучения лишайников.
8. Малышева Н.В. Лишайники Санкт- Петербурга. . Влияние городских условий и лихеноиндикация атмосферного загрязнения // Ботанический журнал.1988.т.83.№9. С. 39-45.
10. www.ecosystema.ru «Экосистема» Московский полевой учебный Центр
11.Федорос У.И. Экология в экспериментах.//М.: «Вента-Граф»,
2006 – с. 285-287.
12.Шапиро И.А. Лишайники: удивительные организмы и индикаторы
состояния окружающей среды \\ СПб.: Крисмас+,2003.-108с.
11.Приложение.Карты района исследования
1 Район «10 лет Октября»
Парк «10 лет Октября» расположен на берегу Зайчего острого. Рядом с ним расположен таможенный участок. Парк проходит вдоль берега реки Волга. С другой стороны проходит дорога, по которой постоянно проходит транспорт. Деревья старые расположены не очень густо, на расстоянии 5 метров друг от друга. В 2008 году сделали обрезку деревьев. Возле парка находится судостроительный завод со стоянкой больших морских и речных судов.
2.Район Братский садик
. Братский садик находится в центре города. Протяженность его 350 x 500 м. Со всех сторон садик окружает дорога, с постоянным транспортным потоком. Деревья , в основном клены, вязы, ивы высажены здесь друг от друга на расстоянии 5 метров и очень старые . В 2008 году произвели обрезку деревьев.
3. Ерик Солянка
Район ерика Солянка заметно беден лишайниками. Мало на его берегах и деревьев молодых и здоровых. Ерик протекает через район, где много шоссейных дорог, предприятий и мусорных свалок. Население часто на его берега выбрасывает мусор, сжигает тростник. Ерик полноводен только в весеннее время, когда вода из реки Волга течет в ерик и наполняет его, сметая все на своем пути. Ерик сообщается с ильменем до середины лета, а потом образуется перемычка пересыхает часть соединения и ильмень отделяется от ерика. Течение в ерике прекращается и начинается буйный рост водорослей и прибрежной растительности.
4.Район Мясокомбината
Мясокомбинат – это предприятие находится за центром города. Расположен на берегу ерика Прямая Балда. Вокруг этого предприятия высажены деревья на расстоянии 10 метров. По реке ходят маломерные суда, множество лодочных стоянок, которые сбрасывают нефтепродукты в реку.
5.Остров Городской
Остров Городской имеет намывной характер грунта и находится посередине реки Волга , делит сам город на две части, соединен трехкилометровым мостом через Волгу с постоянным транспортным потоком. Деревья, которые находятся на острове, расположены густо. У моста и возле реки деревьев нет. Лишайники обнаружены с западной стороны. Деревья , Вяз узколистный, тополь черный , клен пенсильванский, Ива белая, в этом месте в основном старые, много гниющих веток и стволов деревьев, от которых необходимо иногда очищать лес.
6.Телецентр находится в центре города. Здание с прилежащим к нему парку обнесены забором. Деревья высажены здесь на расстоянии друг от друга 1- метра.
Карта№6.
6. Проектное покрытие деревьев лишайниками в разных районах Астрахани
Надо вставить карты твоих мест исследований порайонам города Кировский, Ленинский, советский , Трусовский
7. Проектное покрытие лишайниками деревьев разных пород в городе Астрахани
Звездочками обозначены районы взятия проб
Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение
« лицей №2 имени В.В. Разуваева »
Оценка экологического состояния водоема по морфологическим показателям водоросли
как биоиндикатор водной среды
Автор: Мавлянова Нурзада
Ученица 8 класса МБОУ
«Лицей № 2им. В.В. Разуваева»
Руководитель: Соколова Галина
Алексеевна, Лукин Николай Вениаминович
педагог дополнительного образования
МБОУ ДОД ДДТ «Успех»
Астрахань
2014
Содержание
Введение……………………………………………
Цель, задачи……………………………………….
Обзор литературы…………………………………
Методика…………………………………………..
Результаты…………………………………………
Выводы……………………………………………
Список литературы………………………………
1.Введение
Работа о фитопланктоне построена на выяснении экологического состояния водоемов с помощью искусственного выращивания фитопланктона (обрастания стеклянных пластин). Для исследование выбраны три реки. Это реки Бузан, Волга и Кутум. Важно знать о чистоте воды этих водоемов, так как люди, живущие на берегах водоемов, используют воду для свои нужд. Наряду с продукционными свойствами фитопланктона, известно, что водоросли являются важным компонентом комплекса организмов, принимающих участие в самоочищении водоемов, формировании качества воды, улучшении санитарно-гигиенического состояния дельты реки Волги
1.Цели исследования
Оценить стабильность развития микро водорослей в городских водоемах, определяя степень обрастания в искусственных условиях.
Задачи:
1.Оценка экологического состояния городских водоемов с помощью обрастания стеклянных пластин водорослями в искусственных условиях.
2.Видовой состав зеленых водорослей в искусственных пробах на обрастание органических веществ максимальный, минимальный и оптимальный.
Обзор литературы
Литературы о разнообразии водорослей в водоемах достаточно много. Однако, мне интересен был вопрос как с помощью искусственного обрастания можно установить качество вод водоема. Так множество статей по фитопланктону реки Волга относятся к 1965 году, а за это время многое изменилось, например, у реки Волга увеличился сброс вредных отходов, что дает возможность увеличению размножения зеленых водорослей. По видовому разнообразию водорослей очень полезными были статьи Волошко Л.Н., где дана оценка не только количественного состава водорослей, но и уделено внимание их качественному разнообразию относительно сапробности. Конкретно для моей работы важным оказались данные автора Раилкина А.И. , который раскрывал процессы колонизации и защиты от биообрастания, которыми мне предстояло заняться. Вопрос и до ныне остается актуальным. Как избавиться от обрастания судов, набережных, других водных объектов? От чистоты малых рек, их полноводья зависит не только степень обеспечения потребностей населения и народного хозяйства в воде, но и продуктивность ландшафтов в их бассейнах. Поэтому рациональное использование малых рек города Астрахани имеет важнейшее экономическое и экологическое значение. Охрана рек от загрязнения должна осуществляться в процессе их использования.
3. Методика исследования
Наиболее перспективным объектов для оценки состояния вод и экосистем, являются водоросли - первичное и очень информативное звено трофической цепи. Кроме того, в отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода. При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами – индикаторами.
Выбрана методика отбора проб перифитона с искусственных субстратов.
Метод искусственных субстратов позволяет получить точные количественные характеристики перифитона, а так же допускает широкую возможность эксперимента. Искусственные субстраты использовали для определения продуктивности перифитона, выяснения скорости заселения субстрата. Для формирования микроперифонных сообществ использовали предметные стекла микроскопа погруженные в банки (200г) с водой из исследуемого водоема. Проверка на обрастание осматривались, записывалось и фотографировалось каждый дней
Суть методики в том, что изучение фитопланктона водоемов производилось путем сбора проб на установленных станциях. Взятие проб проводилось в посезонно года 2013 -2014 годах. Для определения видового состава фитопланктона из пробы на предметное стекло наносилась капля материала, затем она анализировалась под микроскопом, при объективе с 40- кратным увеличением и окуляре с 10 -16 – кратным увеличением. Рассматривались пластины обрастания и непосредственно под микроскопом. Данный способ исследования перифитона носит название «метод пластин обрастания» и широко используется уже около ста лет (Раилкин, 1998)
Для формирования искусственных сообществ использовали предметные стекла ,погруженные в банки (200г) с водой из исследуемого водоема по три пробы воды с каждого исследуемого участка. За контроль принята водопроводная вода. Проверка на обрастание осматривались, записывалось и фотографировалось каждый дней.
Метод микрокопирование очень трудоемкий, но пока единственный позволяющий определить виды, подсчитать их численность, плотность заселения, скорость обрастания. Фотографии делали при помощи цифрового фотоаппарата. Вода зачерпывалась с поверхности в объеме 0,5 – 1,0 л.., затем в нее погружали предметное стекло , предварительно обработанное спиртом.
Жёлто-зеленые водоросли - прокариотические организмы, встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды Жёлто-зеленых водорослей могут вызвать токсичное "цветение" в эвтрофированных местообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.
Диатомовые водоросли - микроскопические организмы, встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры). Многие диатомеи можно использовать как индикаторы качества воды водоема.
Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме амебоидной и тканевой.
Эвгленовые водоросли - Распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. При массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают "цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет.
Золотистые водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года.
Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас.
Желто-зеленые водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях.
Результаты
Ученый Бенинг А.Л. характеризовал перифитон как сообщество, обитающее на твердом субстрате за пределами придонного слоя воды. Перифитон, благодаря приуроченности к субстрату, играет первостепенную роль при оценке качества воды, анализ перифитона показывает на ранее имевшее место ухудшение качества воды. Однако, мне кажется что не только сбросы влияют на размножение , но и такие факторы как прогреваемость водоема, температурный режим, скорость течения.
При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. Склонна заявить , что такое угнетение наблюдается в реке Кутум. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. В районе береговой зоны реки Кутум множество частных домов, которые отходы своей жизнедеятельности сливают в реку, а так же проникает вода с полива огорода. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, жёлто-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. Такое цветение характерно для городского канала в весенний период , в том месте где теплостанция города сбрасывает свои воды. Здесь, разумеется, способствует развитию водорослей повышенная температура воды, когда воздух еще не прогрет. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья, она становится темно зеленой с гнилостным запахом . Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.[Кузнецов,1994].
Для проведения исследования пробы воды взяты протоки реки Бузан, Волга и Кутум. Для определения видового состава фитопланктона из пробы на предметное стекло наносилась капля материала, затем она анализировалась под микроскопом. Затем поместив предметные стекла в воду из исследуемого водоема, выдерживали их до появления налета, который впоследствии рассматривали под микроскопом непосредственно со стеклянной пластины. Видов в данных пробах было очень мало и мало по количеству встреченных экземпляров водорослей, что говорит о загрязнении водоемов, так как встреченные экземпляры водорослей являются индикаторами, указывающими на загрязнение вод водоема.
Обнаруженные водоросли относятся к отделам: диатомовые, зеленые, сине-зеленые, эвгленовые и криптомонадовые. По числу видов преобладали диатомовые водоросли, но обильнее были зеленые водоросли, создавая характерную зеленую окраску воды. Снижение скорости течения приводит к бурному развитию зеленых водорослей (Chlamydomonos brauni , Pandorina morum)диатомовой водоросли (Stephanodiscus hantzschii) . При повышении скорости течения развиваются представители эпифитона – Cocconeis placentula и фитобентоса- Navicula tripunctata.
Обилие микроводорослей в пробе реки Волга , выращенных искусственно довольно низкое, так как был уже осенний сезон 2013 года. Но по сравнению с пробами других водоемов встречаемость видов наибольшая. На реке Волга необходимо провести дноуглубительные работы, так как в настоящее время на дне реки много песка и течение замедляется, а это ведет к заиливанию и бурному размножению зеленых водорослей.
Основными представителями во всех исследуемых районах были виды альфасапробные EUGLENA, PERONIELLA, Characiopsis, DICTYOSPHAERIUM, нармальные Chlamydomonas, CHARACIOPSIS, a-ß -мезосапробные BOTRYOCOCCUS, CHLORIDELLA, CHROMULINA, BATRACHOSPERMUM и др. Содержание их в пробах составляло в среднем 60% и оставалось относительно постоянным в течение всего исследуемого периода. Для реки Волга характерно преобладание ß - мезосапробных видов, но часто встречались ß - мезосапробные виды (Чуйков и др., 1996).В исследуемый период a -- мезосапробных видов обнаружено не было, тогда как ß - мезосапробные виды были представлены в достаточной степени. Отмечено также, что по водоемам соотношение видов-индикаторов изменялось незначительно, в среднем общее их количество составляло 10 видов.
Диаграмма. Количество водорослей.
Индексы сапробности, полученные на основании показательных видов, колебались от 2,3 до 3,2. Максимальные значения индекса сапробности были зарегистрированы в 2014 году на всех водоемах (в среднем 2,9). В 2014 году средние значения индекса сапробности составили 2,5. То есть за весь период исследований средние значения индекса сапробности колебались от 2,5 до 3,0, что в свою очередь, позволяет нам охарактеризовать качество исследуемых вод как «умеренно-загрязненные» и отнести их к a-ß - мезосапробной зоне органического загрязнения. В перифитоне реки Кутум большое количество хетофоровых водорослей из рода Stigeoclonium (семейство Chaetophoraceae, отдел зелёные водоросли), так как, хетофоровые развиваются в большом количестве при сильном загрязнении вод нефтепродуктами. Как видно разница не большая, так как в данных биотопах вода содержит нефтепродукты, которые попадают в воду с многочисленных стоянок судов в Кутуме. В реке Волга обнаружили 46 видов водорослей, их много по видам , но мало по количеству. , но некоторые имеют большую численность.
Несмотря, на колебания численности, на протяжении вегетационных периодов исследуемого периода и сезонные изменения видового состава диатомей в этот период, распределение по районам индекса сапробности имело незначительные изменения. Определение перифитонных водорослей проводила по А.А. Гуревичу (1966.)
Таблица. Количество видов водорослей.
Euglena
Обитает в перстных водоёмах
Нармальные
Peroniella
Обитает в прудах
Нармальные
Characiopsis
Обитает в реках
Нармальные
Dictyosphaerium
Обитает в реках
Нармальные
Chlamydomonas
Обитает в реках
Альфасапробные
Characiopsis
Обитает в реках
Альфасапробные
Botryococcus
Обитает в реках
Мезосапробные
Chloridella
Обитает в реках
Мезосапробные
Chromulina
Обитает в реках
Мезосапробные
Batrachospermum
Обитает в реках
Мезосапробные
Изменение количественных характеристик альгофлоры связано с постоянством температур (+15º) в начале осени и к резкому спаду температуры к началу зимы(декабрь +5).
Наблюдения за динамикой видового состава и количественным развитием водных растений в водоемах республики позволяют говорить об индикаторной роли гидрофитов, значимость оснорвных видов которых приводится в табл. 2.
Таким образом, все каналы города, протоки необходимо углублять ежегодно не давая им обрасти илом, который замедляет и без того малое движение воды.
Исследования в большей степени указали на зоны загрязнения и необходимость очистки водоемов для восстановления. Свои рекомендации намереваемся отправить в администрацию города и в отдел по охране окружающей среды.
5.Выводы
При анализе фитопланктона на изучаемых водотоках и водоемах в течение периода исследований наблюдались изменения численности водорослей и разнообразие видового состава. В исследуемых районах водорослей.
7. Литература
1.Абакумов В.А., Ганыиина Л.А. Методические указания по исследованию фитопланктона для определения состояния фоновых пресноводных экосистем. - М.: Гидрометеоиздат, 1987. - 12 с.
2.Бенинг А.Л. Кладоцера Кавказа. Тбилиси: Грузмедиздат, 1941.123с.
3. Виноградова К.Л., Голлербах М.М., Зауер JI.M., Сдобникова Н.В. Определитель пресноводных водорослей СССР. Т. 13, 1980 г.
4. Волошко JI.H. Видовой состав фитопланктона Нижней волге и ее дельты//Ботан. ж., т. 56, №11, 1971, с. 1674-1681.
5. Волошко Л.Н. Динамика фитопланктона в Нижней Волге и основных протоках ее дельты// Гидробиол. ж., - № 3, 1972
6.Видиофильм«Водоросли реки Волга» Анастасия Иванова
http://www.youtube.com/watch?v=ZcoScwtmUmo
7.Вассер С.П. Кондратьева Н.В.; Масюк Н.П. и др. Водоросли. Справочник. Киев: 1989, 405 с.
9. Горбунов К.В. О распределении сине-зеленых водорослей в водоемах низовьев дельты Волги// Экология и физиология сине-зеленых водорослей. Закономерности их массового развития в водоемах. -М.: Наука, 1965
10. Горюнова C.B., Ржанова Г.Н., Орлеанский B.K. Сине-зеленые водоросли. -М.: Наука, 1969
11.Гуревич А.А. Пресноводные водоросли (определитель). Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1966. – 112 с.
12.Девяткин В. Г. Структура и продуктивность литоральных альгоценозов водохранилищ Верхней Волги. Диссертация. Борок.2003г
13.Лукошкина Н., Кушлуева И. Влияние нефтяного загрязнения на развитие пресноводных перифитонных сообществ // Мат. первого городского открытого конкурса «Охрана и восстановление водных ресурсов». – Астрахань, 2004. – с. 19-26.
14.Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 4. Диатомовые водоросли / Под ред. А.И. Прошкиной-Лавренко. – М.: Советская наука, 1951. – 620 с.
15. Кузнецова М.А., Ибрагимов А.К. и др. Полевой практикум по экологии. Пособие для учителей. - М.: Наука, 1994.
14.Раилкин А.И. Процессы колонизации и защита от биообрастания. – СПб: Изд-во Санкт-Петербургского гос. ун-та, 1998. – 269 с.
15. http://www.keweenawalgae.mtu.edu/index.htm
16. Чуйков Ю.С. Введение. - В кн.: Материалы к государственному докладу о состоянии окружающей природной среды РФ за 1995 год по Астраханской области. /под общей редакцией Ю.С.Чуйкова, Астрахань 1996, с. 3-4.
Приложение
1. Карта забора проб
1. Озеро Баскунчак
2. Река Волга
3. Река Кутум
Биоиндикаторы качества вод в водоемах
Астраханской области
Россия, Астрахань,
Ученица 9 класса МБОУ Лицей №2
Руководитель :
Соколова Галина Алексеевна,
педагог дополнительного образования
МОУ ДОД ДДТ «Успех»
Астрахань 2014
Аннотация.
Для проведения охраны и восстановления водных ресурсов Астраханской области необходимо их исследовать , оценить состояние, выяснить причины загрязнения. Сегодня наступило время посмотреть на город , его парки , водоемы, обитателей водоема , как на экосистему, в которой не всегда все взаимосвязано , как в природе. Чтобы достичь такой взаимосвязи , нужно исследовать водоемы, парки и посмотреть , как себя чувствуют организмы в городской среде.
Гуляя по набережным городских водоемов обратила внимание , что цвет и запах воды в них различен. Вода в городских каналах имеет запах сероводорода, мутная и имеет цвет хаки, что явно говорит о загрязнении воды.
Поэтому своей работой хочу показать, что показателями качества воды в водоемах Астрахани могут быть живые организмы, которые быстро реагируют на изменение среды, таким образом можно следить за экологическим состоянием водоемов и экосистемой города вцелом. Улучшение состояния водоема можно констатировать увеличением здоровых особей, их ростом и развитием. Проводя исследование водоемов - это ерики, каналы, небольшие заводи, протоки в черте города установила , что большинство водоемов имеют сильное загрязнение вод, так как живых обитателей встретила мало. Только после детального исследования водоемов можно будет дать рекомендации к их охране и восстановлению. Работу провожу с 2010года.
Содержание
1.Введение……………………………………………………..3
2.Цели и задачи исследования……………………………….3
3.Обзор литературы…………………………………………...3
4. Описание районов исследования………………………….4
5.Методы исследования………………………………………4
6.Результаты исследования…………………………………. 5.
7.Вывод……………………………………………………….. 6
8.Литература………………………………………………… 7
9.Приложение……………………………………………….
1.Введение
Для определения загрязнения вод водоемов в городе Астрахани всего использовала живые организмы, поэтому остановлюсь на методе биоиндикации. Биоиндикация — оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.
Работа проводилась с 2010 -2013 год. Живые организмы не могут указать дозу загрязняющих веществ, нельзя точно определить какие вещества подействовали, но, то, что произошел сброс вредных веществ покажет количество мертвых организмов в береговой зоне. Улучшение состояния водоема можно констатировать увеличением здоровых особей, их ростом и развитием. Мы провели исследование водоемов – это ерики, каналы, небольшие озерца в черте города и установили , что большинство водоемов имеют сильное загрязнение вод, так как живых обитателей мы встретили мало. Каналы одели в бетон, отремонтировали набережные, убрали тростник, но не все эти антропогенные действия пошли на пользу обитателей. Биологические методы дают комплексную оценку качества воды, учитывают взаимодействие разных загрязняющих веществ в каждом отдельном водоеме.
2.Цель: предварительная оценка степени загрязнения вод водоемов Астрахани с использованием водных организмов .
Гипотеза: определить качество воды, экологическое состояние водоемов города Астрахани с помощью биоиндикаторов.
Задачи:
1. Определить изменения качества воды в различных малых водоемах города с использованием методик Майера и Машкина П.В.
2.Определить качество вод в малых городских водоемах с помощью моллюсков - фильтрантов: определение плотности популяции моллюсков, на основании которой определить численность популяции; сравнительный анализ численности и возрастного состава популяции в период 2010-2012 годов; систематизация экологической информации для прогнозирования изменений, происходящих в экосистеме водоемов Астрахани.
3.Обзор литературы
В данных источниках[1,2,3]встретила методики , по которым можно было определить степень загрязненности вод, указывались приемы забора проб и специальные инструменты, которыми и воспользовалась.
Для исследования качества воды в водоемах Астрахани использовала две методики: Индекс Майера и методику П,В .Машкина . Исследуя водных обитателей , делила их на группы, каждая группа имеет набор своих представителей , которые указывают на качество вод. Для этого использую методы биоиндикации описанные в работах «Экосистемы»[2]. Другая часть видов, обитающих в узких пределах условий окружающей среды, не выдерживают даже небольшого загрязнения и исчезает — такие виды являются хорошими индикаторами низких уровней загрязнения[5].Основные методы исследования взяла из книги Басс М.Г. «Проведение комплексной весенней учебной практики школьников», где последовательно описаны этапы исследования., что я и взяла на вооружение. В книге «Биологические исследования в водоемах» автор Долгов Г.И. подробно описывает приемы и методы биоиндикации водоемов средней полосы России, но многое может быть использовано и для изучения малых водоемов Астрахани.
4. Описание районов исследования
4.1. Описание города Астрахань.
Город расположен на 11 островах Прикаспийской низменности,
в верхней части дельты Волги. Астрахань отнесена к тому же часовому поясу, что и Москва, хотя местное реальное время опережает московское на 42 мин. В Астраханской области насчитывается около 120 крупных и средних предприятий, основная их часть находится непосредственно в Астрахани. Рельеф плоско-равнинный, с отдельными небольшими буграми относительной высотой 5-15 м. Большая часть города лежит ниже уровня мирового океана на высотах около −20 м (урез воды Волги находится на отметке −26 м, в период половодья повышается до −23 м). Растительная зона: полынная (северная) пустыня, пойменные луга. Почвы: бурые пустынные, аллювиально-луговые. Годовая норма осадков — 233 мм. По количеству осадков Астрахань является самым засушливым крупным городом, находящимся в Европе. Зимой редкие осадки выпадают в виде дождя или снега, который, как правило, быстро тает. Характерны восточные ветры, определяющие сухость и запылённость воздуха летом и сравнительно невысокие -5º температуры зимой, способствующие при этом существенному понижению температуры по показателю жесткости погоды в зимний период. Весна обычно в Астрахани начинается с сильных ветров, которые быстро иссушают и без того небогатую на влагу почву, поэтому в марте и начале апреля в воздухе ощущается повышенная запылённость.
4.2. Описание водоемов исследования.
Для своего исследования взяла 4 водоема: река Болда; река Волга возле села Растопуловка; Городской канал ; Заводи на острове Городском.
К малым городским водоемам отнесли каналы, пересекающие весь город с запада на восток, созданные искусственно руками человека, это и небольшие заводи на Городском острове. К крупным водоемам отнесли реку Болда и реку Волга.
Река Болда
Река Болда– рукав дельты реки Волги. Начинается вблизи Астрахани двумя соединяющимися протоками (Кривая Болда и Прямая Болда). Далее разбивается на несколько протоков; некоторые из них доходят до Каспийского моря. Длина достигает около 8 км, а ширина 100 м; Средняя глубина 2метра. Прозрачность средняя, скорость течения 1м\мин, запаха нет. Наличие берега -8 метров. На берегу реки стоит Астраханский ГРЭС . Напротив находиться Первомайский судоремонтный завод ( ПСРЗ). На этом же берегу ,через мост находятся жилые дома, а чуть дальше пляж, который летом загрязняется отдыхающими людьми.. На пляже летом много отходов , которые не убирают.
1 2 3
Фото 1,2,3.река Волга в городе Астрахань
Река Волга
Длина реки составляет около 3460 км, а ширина 3000 метров. Глубина около 15 метров; вода в реке прозрачная, которая не имеет запаха. Скорость течения довольно большая 5метров\мин ; наличие берега- 10 метров. На берегу расположено село Растопуловка, место ,где мы постоянно с 2010 года делаем забор проб. Также расположена береговая лесополоса. Берег пологий. Река Волга судоходна, так как глубина реки большая.
4 5 6
Фото 4.5.6. река Волга возле села Растопуловка.
Городской канал
Городские каналы были искусственно созданы человеком в 18 веке, а на самом деле это река Кутум с 2 рукавами, которая впадает в Волгу. Ширина каналов 30 метров, длина примерно 7-9 км. Городские каналы Варвация и Приволжский вырыты человеком и поэтому испытывают сильное загрязнение, так как находятся в центре города. В них попадает городской мусор, сточные воды и ливневые водя, которые смывают все с улиц.Глубина этих водоемов не превышает 1,5 метров, но повышается во время весеннего половодья до 2-3 метров, измерения были сделаны при помощи ручного лота. .Все измерения ширины и длины каналов были сделаны шагами или использовали рулетку. За летний период при температуре 36-40 градусов, а в 2010 жарком году до 45 градусов в тени, все эти источники сильно испаряют воду, чем и создают микроклимат в данной зоне, собственно для этого они и были созданы. Течение в данных водоемах очень медленное 1метр за 5 минут, но вовремя весеннего половодья скорость течения увеличивается и равна 6 метров в минуту, измеряли скорость при помощи поплавка.. Вода приходит из реки Волга и наполняет все каналы водой. Вода во всех водоемах мутная, с запахом застойной воды. По набережным каналов проходят автострады, а в 10 метрах построены дома.
7 8
Фото 7,8. Городские каналы
Заводи на острове Городском
Заводи Городского острова расположены на реке Волга , которая делит город на две части. Длина достигает около 0,5 метра, а ширина 40 м. Глубина маленькая- 1метр. Вода в заводи не прозрачна имеет запах тины. Скорость течения не имеет, вода в стоячем виде. Наличие берега- около 5 метров.
Фото 9. Космическая карта Астрахани Фото9. Река Волга делит город на 2 части
5.Методы исследования
Для исследования были выбраны несколько методик. В основу были положены исследования с использованием методов биоиндикации. Метод обследования состояния популяций крупных фильтрующих моллюсков (Unio, Anodonta) по П.В. Машкину . Изучение популяции крупных фильтрующих моллюсков, как важного фактора естественного самоочищения водоемов и водотоков, провожу ежегодно с 2010 года на одних и тех же створах для накопления непрерывных данных о численности популяций, что позволит судить мне о динамике экологического состояния водной экосистемы в выбранном для исследования районе. Определяю скорость роста моллюсков по скорости прироста раковины, так как этот показатель дает интегральные объективные данные о качестве водной среды обитания для гидробионтов и хозяйственного использования водоемов в экосистеме города в целом.Суть метода состоит в наблюдении за изменением параметров раковин в популяции перловиц и беззубки. Первичными измеряемыми параметрами являются количество особей на тест - площадке в зоне прибрежных мелководий, размеры раковин моллюсков. Использовала метод пробных площадок с полным изъятием всех моллюсков. Отбор моллюсков производили на тестовых площадках площадью 1м. х 1м. в литоральной зоне реки. Среднее значение плотности в данном створе характеризует плотность популяции на некотором отрезке реки, а первичные данные протоколов позволяют оценить плотность у каждого берега, так как плотность моллюсков у разных берегов может резко различаться. В первую очередь этот параметр интересен для подсчета ущерба популяциям при ухудшении экологической ситуации.
Рассчитываю процентную долю числа раковин в каждом размерном классе. Для этого число раковин, размеры которых находятся в выбранном интервале длин, делю на общее количество всех раковин с этой площадки и результат записываю в ячейку "размерная доля в процентах". По этим данным затем строю распределение раковин по размерам, отражающее (но не прямо) их распределение по возрастам.
Метод Майера состоит в том, что всех выловленных организмов разделяю на три большие группы, которые показывают степень загрязнения водоема. Методику взяла из у А.С.Боголюбова. [2,3]Исследуя водных обитателей, делю их на группы, каждая группа имеет набор своих представителей , которые указывают на качество вод.
Для оценки состояния водоёма использовала методику Майера. Эта более простая методика, основные преимущества которой никаких беспозвоночных не нужно определять с точностью до вида, методика годится для любых типов водоёмов. Метод позволяет определить приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоёмам с определённым уровнем загрязнённости. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трёх разделов .Все таблицы учета в приложении 2.
Диаграмма 1. Количество групп животных по участкам
6. Результаты исследования
Используя методику Майера выяснила , что вода в водоемах имеет различную степень загрязнения. Организмы-индикаторы, которых встретила в водоемах, отнесены к одному из трёх разделов. Я веду свои исследования уже три года. Сравнивая количество организмов ежегодно , сделала выводы о степени загрязнения воды в водоемах.
Диаграмма 1. Количество организмов – индикаторов на реке Волга за 2011-2013гг
На диаграмме (1) можно увидеть, что в 2013 году резко уменьшается количество организмов в реке Волга. Возможно связанно с физическими явлениями (резким похолоданием зимой и высокой температурой летом). 2012 году морозы -19º держались до конца марта, что не характерно для нашей зоны и многие личинки могли просто замерзнуть , или использовали весь свой запас и погибли, так как в следующую стадию не позволила перейти низкая температура воды..Возможно еще какие –то причины способствовали этому , но мне пока не удалось их установить . Хотя в 2010 году береговая зона из-за засухи на Волге увеличилась до 8 метров. Следовательно, все организмы обитающие в мелководье погибли. Но Волга проточная река, можно предположить что где –то был выброс химических веществ, который привел к такому резкому снижению численности организмов индикаторов..
Диаграмма 2. Количество организмов-индикаторов на реке Болда за 2011- 2013 год.
На диаграмме (2) можно увидеть , что в 2011 году, вода была сильно загрязнена, так как высохшие берега в 2010 году не позволили сохранить организмы, которые обычно зимовали в прибрежном грунте.
В 2012 году резко увеличилось количество организмов индикаторов, что указывает на самоочищение водоема.
Очень жарким 2010 годом, когда высохли многие водоемы , даже в Волге уменьшилось количество воды и многие водные животные остались не в прибрежной зоне , а на суше. Этот факт отразился и на реке Болда.
Но уже в 2013 снова уменьшается количество животных –биоиндикаторов.
Диаграмма 3. Количество организмов-индикаторов в Городском канале за 2011- 2013 год.
На диаграмме (3) можно увидеть, что 2011 год и 2012 год были одинаковыми. Это связанно с тем, что в канале почти застоявшаяся вода, она постоянно загрязнена.Вода Городского канала имеет сильное загрязнение. Течение в данном месте медленное и глубина не большая . На пути водоема встречается рынок, где очень много отходов кидают в водоем. А так же много мусора в самом канале., бутылки, банки, бумаги, коробки, ящики. Однако, думаю , что ящики и старые деревья в воде создают укрытия и места проживания для водных обитателей. Так при очень тщательной очистки канала в нем резко уменьшалось количество организмов или исчезали полностью . Это связанно с тем, что проводили очистку водоема, скорость течения увеличилась и произошло , как мы думаем очищение водоема, а на самом деле мы лишили водных обитателей мест их проживания. Вот вам показали 2011 и 2012 года показывают это уменьшение организмов вследствие очистительных работ.
В 2013 году можно заметить значение индекса выросло. Диаграмма 4.
Заводи Городского острова
Количество организмов-индикаторов в Заводи Городского острова за 2011- 2013 год.
На диаграмме (4)
В 2011 году зима держалось с температурой -15 градусов до 20 марта, когда в обычные годы в это время температура была +10-15, что не характерно для нашего региона. Поэтому и наименьшее количество организмов-индикаторов. А уже в 2012 и в 2013 году одинаковое количество организмов., так как в заводях нет течения и температура воды даже в очень жаркие дни испаряется умеренно. Определенное количество активного ила позволяет более благополучно переносить зимовку всем организмам водоема.
Диаграмма 5. Количество групп животных по участкам за 2011-2013 год.
Таблица 1. Значение Майера для водоемов города Астрахань.
Года
Волга
Болда
Городской канал
Заводи острова
2011
24
13
10
14
2012
24
17
10
12
2013
20
16
11
13
1 класс
чистый
2 класс
4 класс
грязный
3 класс. Умеренная
загрязненность
По значению суммы оценивают степень загрязненности водоема: более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества; 17-21 баллов – 2 класс качества; 11-16 баллов – умеренная загрязненность, 3 класс качества; менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества. ГОСТ 17.12.04.77 и ГОСТ 17.13.07.82.
Диаграмма2. Оценка состояния водоемов Астрахани по индексу Майера.
Чтобы убедиться в правильности данных оценки водоемов по Майеру выбираю еще одну методику и группу организмов, которые укажут на степень загрязнения воды в водоемах и водотоках города Астрахани.
Метод обследования состояния популяций крупных фильтрующих моллюсков по П.В.Машкину
Это метод обследования состояния популяций крупных фильтрующих моллюсков (Unio, Anodonta) по П.В. Машкину. Одним из методов оценки способности рек к самоочищению является наблюдение за изменениями параметров раковин в популяциях перловиц. Отбор моллюсков ведем с 2010 года, а представляемые данные это среднее число по 10 заборам моллюсков.
Отбор моллюсков ведем на тестовых площадках площадью 1м х 1м. В практике исследований популяции часто используют квадратные площадки различной площади, располагаемые на местности случайным образом. Это необходимо для того, чтобы повысить точность измерений, если расположение популяции имеет некое выраженное направление в пространстве. Сбор раковин с площадки вели 2 человека, а третий держал емкость для моллюсков и сразу промывал раковины. Все живые раковины, находящиеся внутри тестовой площадки, извлекались из донных отложений. Сбор раковин производили вручную. Далее раковины тщательно промывали речной водой и разложили на берегу в тени на полиэтиленовую плёнку. После того, как все раковины с площадки извлечены, проверили качество сбора с площадки с помощью сачка - скребка с размером ячейки сетки порядка 1 х 1 мм. При первом изучении створы обращаем внимание на количество и размеры пустых створок раковин. Это первичная информация о предыстории популяции. Створы располагаются на расстоянии примерно 400-5 00м друг от друга. Если известны источники загрязнения, то обязательно одну створу располагают выше источника примерно на 200 м, а другой ниже примерно на 500 метров. Определение размерного состава популяций выловленных моллюсков сортируем просто на дрейссен и перловиц и беззубок без разделения по видам.
Таблица 1. Численность моллюсков перловица в водоемах Астрахани.
Интервал мм.
1 створа
Остров Городской
2 створа
Река Болда
3створа
Река Волга
4 створа
Городской канал
Кол-во
Размерная
Доля в%
Кол-во
Размерная
Доля в%
Кол-во
Размерная
Доля в%
Кол-во
Размерная
Доля в%
20-30
8
0,66%
-
15
0,71
5
1
30-40
2
0,46
-
3
0,14
-
40-50
1
0,08
1
1
1
0,04
-
50-60
1
0,08
-
1
0,04
-
60-70
-
-
1
0,04
-
70-80
-
-
-
-
-
-
-
-
80-90
-
-
-
-
-
-
-
-
90-100
-
-
-
-
-
-
-
-
12
1
21
5
Средняя плотность моллюсков на 1 м=
12: 8=1,5
Средняя плотность моллюсков на 1 м=
1: 8= 0,1
Средняя плотность моллюсков на 1 м=
21:8 =2,6
Средняя плотность моллюсков на 1 м=
5: 8= 0,6
Больше всего я нахожу раковины перловиц окрашенной, перловицы обыкновенной, перловицы овальной, , живородки речной , дрейсенны, литогрифа маленького.
10 11 12 13
Фото 10,11, 12,13 Виды Моллюсков
Исследование чистоты водоема с помощью моллюсков дрейссена .
По способу питания дрейссена - активный сестонофаг. Фильтрация обычно происходит при температуре 5-30 град C. Оптимальные концентрации взвеси от 3 до 15 мг/л, наиболее предпочтительный размер пищевых частиц – от 4 до 50 мкм. Отбор отфильтрованных частиц происходит на эпителии жабр и щетинок. При этом помимо отклонения бесполезных, неорганических частиц, моллюски обычно отклоняют комки диатомовых водорослей, крупные колонии зеленых и сине-зеленых водорослей, а также сгустки органических веществ. Все отклоненные материалы собираются в мантийной полости и затем удаляются через сифон в виде псевдофекалий. Потребляется в пищу только около10% отфильтрованного материала.
Благодаря обогащению субстрата псевдофекалиями, а также увеличению площади обитаемой поверхности, происходит увеличение количественных характеристик макрозообентоса. – В природных сообществах дрейссены количество и биомасса хирономид и олигохет в несколько раз больше чем на песке. Это также увеличивает самоочищающую способность водоёма и улучшает кормовую базу для обитающих в нём рыб.
Лучше всего дрейссена развивается на глубине от полутора до двух метров, живет до семи-восьми лет. Этих моллюсков можно найти на различных находящихся в воде предметах. Кроме того, их раковины можно обнаружить вместе с раковинами других моллюсков на берегах рек и ериков. Сильное обрастание затопленного дерева мы нашли на реке Болда и на берегу реки Волга в районе села Растопуловка., где обрастанию подверглись раковины перловицы. Этот рост объясняется тем, что в водоёмах, особенно при их загрязнении органическими веществами, могут оставаться немногие, но устойчивые к загрязнению виды животных. В таких условиях они достигают очень высокого обилия. Например, численность дрейссена и перловиц может достигать десятков и даже сотен тысяч особей на квадратный метр дна. Все раковины собирали вручную или использовали сачок- скребок. Методы биоиндикации такие как, индексы видового разнообразия и методы, учитывающие соотношение обилия разных групп водных организмов и были взяты нами для проведения исследования [7]. Кроме этого, учитывали способность определённых групп организмов обитать в водоёмах с тем или иным уровнем загрязнённости. Для взятия проб мы использовали следующие приспособления. Пробы брали при помощи банки отбирали через каждые 10 метров береговой линии. у обоих берегов , по 5 проб. При отборе проб при помощи сачка, производили движения, похожие на движения косы при кошении травы, причём вели сачок против течения. Благодаря продолжительному жизненному циклу многих донных животных, их сообщества надёжно характеризуют изменения водной среды за длительные периоды времени .Для этого был выбран вид моллюсков перловица, беззубка и дрейссена, которых мы встретили в ериках и в реке Волга, и в ограниченном количестве в придонной части каналов.
Диаграмма 3. Численность перловиц в водоемах Астрахани
Сравнивая два вида биоиндикации ,убеждаемся, что данные почти одинаковы, значит и степень загрязнения вод водоемов Астрахани можно считать средней загрязненности. Вода в реках Волга и Болда проточная, уносит с собой иловые частицы и таким образом очищает водоем. К зиме вода в водоемах становиться прозрачной до 2,-3 метров, а в городских каналах этого практически не происходит .А во время половодья вода везде мутная, так как уровень воды поднимается и с берегов смывается грунт, мусор.
Работы продолжаю и в этом году. Думаю , что многолетние данные позволят мне боле достоверно дать представление об экологической обстановке в водоемах Астрахани.
7. Вывод
1.Исследования по методикам Майера и по В.П. Машкину показали, что по составу макрозообентоса обследованные водоемы мало отличаются друг от друга, а данные полученные путем использования двух методик практически совпадают.
2. Сравнительный анализ состава макрозообентоса и выявленные закономерности показали, что всего было найдено в водоемах 13 видов различных групп животных, которые распределены на 3 группы, как индикаторов определенной степени загрязненности водоема. Метод Майера, хотя и накладывает определённые ограничения на количество групп водных беспозвоночных, но эти группы с систематической точки зрения являются очень разнообразными и итоговая оценка состояния водоема высчитывается исходя из количества обнаруженных таксонов и их соотношения, а не из соотношения численности отдельных видов.
3. Установлено , что качество воды I класса у водотока Волги, II класса у реки Болда, у заводей острова Городского соответствует мезосапробному уровню загрязнению воды органикой. По организмам макрозообентоса в обследованных водоемах Астрахани сделали заключение о чистоте вод водоемов, она является средней степени загрязненности. Самым чистым является река Волга, но ,она же является и самым большим водоемом и с большим течением, большей глубиной. Менее чистыми по результатам нашего исследования можно считать воды реки Болда и заводи острова Городского. Заводи пополняются водой во время половодья, а затем вода в водоеме становиться стоячей, поэтому чистота воды в заводях острова Городского меняется по сезонам , об этом мое следующее исследование .Самым грязным водоемом оказался городской канал. Продолжить работу думаю в направлении изменения состояния водоемов по сезонам, а покажут эти изменения водные организмы. Водоемы нашего города должны быть чистыми !
Выражаю благодарность Соколовой Галине Алексеевне, учителю биологии, Владимиру Евгеньевичу, к.б.н.. АГТУ, Махмудову Эмилю, Титову Алексею и всем моим одноклассникам, кто активно помогал мне проводить исследование.
2.Боголюбов А.С.Методы гидробиологических исследований: проведение измерений и описание рек. М.: Экосистема, 1996.
3.Боголюбов А.С.Методы гидробиологических исследований: проведение измерений и описание озёр. М.: Экосистема, 1996.
5.Липин А.Н. Пресные воды и их жизнь. М.: Учпедгиз, 1950.
6. Машкин П.В. Методика определения численности популяции двустворчатых моллюсков для дополнительной (школьной) сети мониторинга водных экосистем .– Пущино, Пущинский госуниверситет, 1999.
7.Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии. М.: Топикал, 1994.
8Летние школьные практики по пресноводной гидробиологии. Методическое пособие /Составители С.М. Глаголев, М.В. Чертопруд. М.: МЦНМО, 1999.
2. Таблица 1. Наличие индикаторных групп на реке Волга возле села Растопуловка
Обитатели чистых вод
Организмы средней степени чувствительности
Обитатели загрязненных водоёмов
Нимфы веснянок
Бокоплав
+
Личинки
комаров-звонцов
+
Нимфы поденок
Речной рак
Пиявки
+
Личинки
ручейников
+
Личинки стрекоз
+
Водяной ослик
+
Личинки
вислокрылок
Личинки
комаров-долгоножек
+
Прудовики
+
Двустворчатые моллюски
+
Моллюски-катушки
+
Личинки мошки
Моллюски дрейсены
+
Моллюски-живородки
+
Малощетинковые черви
+
1группа. 3 х 3 = 9 2.группа 5 х 2 = 10 3. группа 5 х 1=5
9 + 10 + 5 =24 Значение суммы и характеризует степень загрязнённости водоёма. Если сумма более 22 — вода относится к первому классу качества.
Таблица 2. Наличие индикаторных групп реки Болда.
Обитатели чистых вод
Организмы средней степени чувствительности
Обитатели загрязненных водоёмов
Нимфы веснянок
Бокоплав
Личинки
комаров-звонцов
+
Нимфы поденок
Речной рак
Пиявки
+
Личинки
ручейников
Личинки стрекоз
+
Водяной ослик
+
Личинки
вислокрылок
Личинки
комаров-долгоножек
+
Прудовики
+
Двустворчатые моллюски
+
Моллюски-катушки
+
Личинки мошки
Моллюски-живородки
Малощетинковые черви
1 группа 1 х 3 = 3 2 группа 3 х 2 =6 3 группа 4 х 1 =4
3 + 6 + 4 = 13 Значения суммы от 11 до 16 говорят о втором классе качества (водоём будет охарактеризован как мезосапробный).
Таблица 3. Наличие индикаторных групп в городском канале
Обитатели чистых вод
Организмы средней степени чувствительности
Обитатели загрязненных водоёмов
Нимфы веснянок
Бокоплав
Личинки
комаров-звонцов
+
Нимфы поденок
Речной рак
Пиявки
+
Личинки
ручейников
Личинки стрекоз
+
Водяной ослик
+
Личинки
вислокрылок
Личинки
комаров-долгоножек
Прудовики
+
Двустворчатые моллюски
+
Моллюски-катушки
Личинки мошки
Моллюски-живородки
Малощетинковые черви
+
1 группа 1 х3 =3 2 группа 1х 2 = 2 3 группа 5 х1 = 5
3 + 2 + 5 =10 От 11 до 16 баллов — третий класс качества (бета-мезосапробная зона). Все значения меньше 11 характеризуют водоём как грязный (альфа-мезосапробный или же полисапробный).:
Таблица 4. Наличие индикаторных групп в заводях на острове Городском.
Обитатели чистых вод
Организмы средней степени чувствительности
Обитатели загрязненных водоёмов
Нимфы веснянок
Бокоплав
+
Личинки
комаров-звонцов
+
Нимфы поденок
Речной рак
Пиявки
+
Личинки
ручейников
Личинки стрекоз
+
Водяной ослик
+
Личинки
вислокрылок
Личинки
комаров-долгоножек
Прудовики
+
Двустворчатые моллюски
+
Моллюски-катушки
+
Личинки мошки
Моллюски-живородки
Малощетинковые черви
+
1 группа 1 х3 =3 2 группа 3 х 2 = 6 3 группа 5 Х 1 = 5
3 + 6 + 5 = 14 Значения суммы от 11 до 16 говорят о втором классе качества (как и в первом случае, водоём будет охарактеризован как мезосапробный).Такое значение индекса характеризует заводи острова Городского как мезосапробный водоём с водой второго класса качества, что подтверждает исследование чистоты водоема с помощью моллюсков : перловицы, беззубки и дрейссены.
Биоритмы – внутренние часы организма человека
Танатарова Аделина, ученица 8 класса,
МБОУ «Лицей №2»
Руководитель :Соколова Галина Алексеевна,
Педагог дополнительного образования
МБОУ ДОД ДДТ «Успех»
Астрахань
2014
Содержание
Введение…………………………………………………………3
Понятие о биологических ритмах и биоритмологии…………..3
3.Биологические ритмы и их классификация………………………4
4.Влияние биологических ритмов на работоспособность человека……………………………………………………………….. ..6
5. Влияние биологических ритмов на трудоспособность человека
6.Выводы……………………………………………………………16
7Литература………………………………………………………..17
8. Приложение……………………………………………………..18
«Нет ничего более властного в жизни человеческой, как ритм. Любая функция… имеет постоянную склонность переходить на свойственный ей ритм.»
И.П. Павлов.
1.Введение.
Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких – на молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек..
В данной работе мы попытались изучить основные проблемы учения о биологических ритмах – биоритмологии и пути их решения.
Развитие биоритмологии – задача большой практической важности, имеющая отчетливое социально-экономическое звучание. Биоритмологические исследования и разработки нужны для обеспечения надежности и эффективности ночного труда, в частности, в сфере критических профессий (космонавты, летчики, операторы), для оптимизации распорядка труда и отдыха представителей различных специальностей в условиях круглосуточной работы на производстве, для установления периодов наибольшей и наименьшей поражаемости человека различными повреждающими факторами.
2.Понятие о биологических ритмах и биоритмологии.
Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.
Ритмы физиологических процессов в организме, как и любые другие повторяющиеся я явления, имеют волнообразный характер. Расстояние между одинаковыми положениями двух колебаний называют периодом, или циклом.
Повторяемость процессов - один из признаков жизни. При этом важное значение имеет способность живых организмов чувствовать время. С ее помощью устанавливаются суточные, сезонные, годовые, лунные и приливно-отливные ритмы физиологических процессов. Как показали исследования, почти все жизненные процессы в живом организме различны.
3. Биологические ритмы и их классификация.
Выделим следующие важные достижения биоритмологии:
1. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем.
2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах.
3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности.
4. Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе – человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем.
5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.
6. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний.
Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека.
Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.
Следовало бы самую трудную и ответственную работу выполнять в периоды естественного подъема работоспособности, оставляя для других, менее важных дел, остальное время относительно низкой работоспособности. Но из правил есть исключения. Бывают случаи, когда время наибольшей продуктивности в труде приходится на ночные и вечерние часы. Таких людей принято называть «совами», в отличие от «жаворонков» - людей, имеющих наибольшую работоспособность в утренние и дневные часы. «Жаворонки», как правило, просыпаются рано, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером же у них появляется сонливость, и они рано ложатся спать. «Совы» засыпают поздно ночью, встают также поздно утром и работоспособны бывают во второй половине дня и им рекомендуется самую напряженную работу выполнять с 5-6 часов вечера.
В результате экспериментальных исследований немецкий физиолог Р. Хашпп установил, что 1/6 часть людей относяться к людям утреннего типа, 1/3 – вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утреннему и к вечернему режиму труда, а пик работоспособности приходиться на 3 часа. Последних называют «голубями». Это, преимущественно, люди, занятые физическим трудом (Куприянович Л.И., 1976).
Следует иметь в виду, что естественный ритм жизнедеятельности организма обусловлен не только его внутренними факторами, но и внешними условиями. Например, для спортсмена одним из условий компенсации снижения физических возможностей во время отрицательного периода физического цикла является тренировка, распределение ее во времени и чередование с отдыхом. Это же относится не только к спортсменам, но и к людям любой специальности, а также к школьникам, занимающимся физкультурой и спортом.
4.. Влияния биологических ритмов на работоспособность человека
В рамках данной работы нами было проведено исследование в МБОУ лицее №2 г.Астрахани по проблеме влияния биоритмов на работоспособность человека среди учащихся 9-11 классов. Исследование проводилось в несколько этапов.
Первый этап исследования заключался в проведении тестирования учащихся 9 - 11 классов для определения индивидуального биологического профиля (тест представлен в приложении №1). Было опрошено 94 школьника МБОУ лицея №2.
При помощи теста нами выявлено следующее: среди учащихся наблюдается 13% — «жаворонки», 59% — «совы» и 28% — «голуби».
Второй этап предполагал определение индивидуального биологического ритма человека при помощи измерения температуры тела. В рамках данного этапа исследования учащимся было предложено измерять температуру тела утром, днем и вечером с целью определения своего биоритма. Результаты данного исследования представлены на рис. №2.
Рис. №2 Результаты исследования по определению биоритма
Анализируя диаграмму видно, что физиологические процессы наиболее активны у жаворонков в утренние часы, у голубей в дневное время, а у сов вечером.
На третьем этапе проводилось исследование с целью определения интеллектуального типа биологического ритма человека. Учащимся были предложены два небольших стихотворения, которые необходимо было выучить. Стихотворения были подобраны одинаковой сложности и объема, только одно заучивалось утром, а второе вечером. Обработка и анализ результатов позволили сделать вывод, что интеллектуальный подъем вечером наблюдался у 49 учащихся, т.е. у 89 % детей, чей биологический ритм соответствовал «совам». А в то же время у 11 учащихся с биологическим ритмом «жаворонок» (95 %) был спад интеллектуальной деятельности (стихи вечером были плохо выучены по сравнению со стихами, выученными утром).
Четвертый этап исследования проводился в дневное и вечернее время суток (I и II смена) для того, чтобы узнать, какой период суток является наиболее благоприятным в отношении физической работоспособности для человека с биологическим профилем «сова», «голубь» и «жаворонок». В исследовании принимали участие учащиеся 9-11 классов, из которых мы выбрали 2 группы наблюдаемых. В исследовании фиксировались результаты прыжков в длину с места. Оценки выставляли в дневник наблюдений и заносили их в таблицу; они выставлялись в соответствии с нормативами школьной программы. В проделанной работе использовались методы наблюдения, контроля и анализа. А также статистическая обработка данных.
В течение 2 месяцев мы вели наблюдение и фиксировали результаты, потому что за это время у наблюдаемых должен был выработаться нужный стереотип. Результаты прыжков фиксировались в оценках. Оценки выставлялись в соответствии с нормативами прыжков в длину с места для учащихся 9-х и 11 – х классов (см. приложение №2). В конце исследовательского периода нами было проведено (на контрольном занятии по прыжкам) соревнование для определения контрольных результатов, показанных каждой из групп. Первая группа занималась в первую смену, вторая — во вторую.
Таблица 1. Физическая работоспособность с учетом биологического типа в 1 группе
Таблица 2. Физическая работоспособность с учетом биологического типа во 2 группе
Волнообразный характер изменения работоспособности в процессе уроков связан, как нам кажется, с внутренними биологическими ритмами детей. Следовательно, можно сделать вывод: что основная задача при определении «волн» урока физкультуры — правильный подбор соразмерности параметров «волн» с возможностями учащихся.
Также из исследовательской работы видно, что в первой группе лучшие показатели прыжков в длину принадлежат исследуемым с биологическим профилем «жаворонок». Потому что они рано просыпаются и быстро достигают высокого уровня работоспособности в утренние часы, обладая высоким тонусом в первой половине дня и быстрым снижением физиологических показателей в вечернее время. А из этого следует — биологические ритмы оказывают положительное влияние на физическую работоспособность детей, занимающихся в I смену и относящихся к биологическому типу «жаворонок». На детей с биотипом «сова» биологические ритмы оказывают отрицательное воздействие, что также видно из результатов таблицы.
Во II смене показатели физической работоспособности выше у детей с биологическим типом «сова», так как они более активны в вечернее время. Из чего следует вывод: существует прямая зависимость между фактором времени суток и биологическим профилем детей, который оказывает позитивное или негативное влияние на физическую работоспособность. Таким образом, нужно учитывать в своей преподавательской работе учителям физкультуры наряду с другими и этот фактор.
Результаты данного исследования указывают на необходимость так планировать физические нагрузки, что бы они не превышали определенный уровень и в то же время были стимулом для роста спортивных показателей. В этом случае учитывается два основных фактора, взаимодействующие между собой – нагрузка (воздействие) и конкретное функциональное состояние учащегося на данный момент. А, значит, ритм урока физкультуры определяется не только внешними факторами (нагрузкой), но и внутренними биологическими часами. Так, при определении оптимальной нагрузке на уроке важно учитывать взаимодействие внутренних ритмов (биологических часов) с внешними факторами воздействия. Это следует учитывать учителям физкультуры, тренерам и другим в организации тренировочного процесса для достижения высоких спортивных результатов.
Таким образом, человеку, а также педагогам в работе с детьми необходимо учитывать, что существует прямая зависимость между факторами времени суток и биологическим профилем, который оказывает позитивное или негативное влияние на физическую работоспособность. Важно так же учитывать и тот факт, что человек с утренним биологическим типом активнее и более работоспособен в утренние часы, поэтому заниматься умственной и физической деятельностью ему лучше в первой половине дня, а с вечерним биологическим типом – во второй.
Учащимся 6-11 классов предложили Опрос 1 «Совы и жаворонки» Приложение 1
На вопросы теста отвечали 165 учащихся с 6 по11 классы. Оказалось, что среди них: 89 «жаворонков», 59 «голубей», 17 «сов». Но мы увидели очень интересную особенность: в классах, которые учатся хорошо, большинство учащихся – «жаворонки». Например, 6 а класс – 18 «жаворонков», 3 «голубя»; из 24 учащихся 14 учатся на «4» и «5». 6 в класс – 17 «жаворонков», 4 «голубя», 2 «совы»; на «4» и «5» учатся 12 человек. В 6 «б» классе из 25 человек на «4» и «5» учатся только 4 человека, здесь 5 «жаворонков», 2 «совы» и 12 «голубей».
Может быть, голуби не имеют четкого режима дня, и пик их работоспособности бывает в три часа дня, когда они идут из школы, или отдыхают, или обедают.
Мы побеседовали с учащимися 6а и 6в классов и оказалось, что они практически все имеют режим дня и на утро никогда не оставляют невыученных уроков. А в 6б классе, где больше «голубей», у детей нет четкого распорядка дня. Могут лечь спать и в 9 и в 12 часов ночи. Задания очень часто оставляют на утро, а утром или забывают выполнить, или просыпают. Но такой закономерности не прослеживается в старших классах.
5.Влияние биологических ритмов на трудоспособность человека.
Имея понятия об основных биологических ритмах, можно рассмотреть влияние биологичеких ритмов на трудоспособность человека.
Окологодовыми (цирканнуальными) называют ритмы, соответствующие смене времен года, т. е, годичные или сезонные, имея в виду, что эти ритмы подобно циркадианным не отличаются жесткой стабильностью периода. Эти ритмы обусловлены вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные ритмы сформировались в ходе естественного отбора и закрепились в естественных структурах организма. Весна - это довольно трудное время года, весной совершается больше самоубийств, чаще наблюдается депрессия у лиц с неуравновешенной психикой. Осень же является оптимальным сезоном года для человека. Годовые ритмы свойственны всем физиологическим и психическим функциям. Психическая и мышечная возбудимость у людей выше весной и в начале лета, зимой она значительно ниже. Значительно изменяется обмен веществ, артериальное давление, частота пульса: он становится реже весной и осенью, а учащается зимой и летом.[2] В окологодовом ритме меняется работоспособность человека осенью она наибольшая. Поэтому для реализации творческих замыслов, бесспорно, хороша осень. Лето лучше использовать для закаливания, формирования выносливости.
Рассмотрим влияние месячного, недельного и суточного цикла на работоспособность организма человека.
Месячный цикл в отличие от недельного существует объективно в окружающей нас природе. Это так называемый сидерический месяц - 27 1/3 дня - период вращения Луны вокруг Земли и 29 1/2 дня - синодический месяц - время от одного новолуния до другого. Все месячные циклы так или иначе связаны с ритмом половой активности. При этом, околомесячные циклы, затрагивающие весь организм обуславливают большую устойчивость женского организма, так как колебательный режим у особей женского пола тренирует их физиологические системы и функции, делает их более устойчивыми.
Мы хорошо знаем, что основное действие Луны на Землю связано с взаимодействием их масс (закон всемирного тяготения), проявляющихся в виде приливов и отливов в реках и морях, а так же с экранированием Земли Луной от электромагнитного излучения солнца или дополнительным потоком в виде отраженного света. Это важно знать и учитывать гипертоникам и гипотоникам. Итак, гипертоникам надо остерегаться полнолуния, когда кровь максимально приливает к голове, а гипотоникам - новолуния, когда кровь отливает к ногам. На смене лунных фаз необходимо делать перерывы в работе, для восполнения сил, а также делать кратковременные перерывы в работе на пиках фаз.[1]
Поэтому, желательно, в течение месячного цикла планировать нагрузку на работе, в соответствии, с биологическими ритмами, т.к. в критические дни цикла снижается работоспособность и ухудшается общее самочувствие организма.
В недельных ритмах подчеркнуто выражен социальный (экзогенный) компонент - недельный ритм работы и отдыха, в соответствии с которым изменяются функциональные отправления нашего организма.
Динамика работоспособности испытывает влияние недельного ритма: в понедельник происходит врабатываемость после выходных дней, максимум работоспособности наблюдается в середине недели, а к пятнице уже накапливается усталость, утомление и работоспособность падает. Следовательно, в понедельник и пятницу рабочую нагрузку стоит уменьшить за счет других рабочих дней. Недельному биоритму подвержены не только физиологические, но и психические процессы, а точнее целостное протекание тех и других.
Вот почему особенно удачным распорядком оказывается тот, когда попеременно усиливается то физическая, то интеллектуальная активность человека. Недельный ритм упорядочил трудовую деятельность, приспособив ее к физическим возможностям и потребностям организма. Ритм этот не случаен, и борьба с ним - это борьба человека с его же собственными, но еще не познанными законами.
При знакомстве с Сан ПиНами мы основное внимание уделили гигиеническим требованиям к расписанию уроков. Современными научными исследованиями установлено, что биоритмологический оптимум умственной работоспособности у детей школьного возраста приходиться на интервал 10-12 часов. В эти часы отмечается наибольшая эффективность усвоения материала при наименьших психофизических затратах организма. Поэтому в расписании уроков для обучающихся первой ступени основные предметы должны проводиться на втором – третьем уроках, а для обучающихся второй и третьей ступеней на 2,3,4 уроках. Не одинаково умственная работоспособность обучающихся и в разные дни учебной недели. Её уровень нарастает к середине недели и остаётся низким в начале (понедельник) и в конце (пятница) недели. Поэтому распределению учебной нагрузки в течение недели строиться таким образом, чтобы наибольший её объём приходился на вторник или среду. На эти дни расписание уроков включается либо наиболее трудные предметы, либо средние и лёгкие по трудности предметы, но в большем количестве, чем в остальные дни недели. Изложение нового материала, контрольные работы следует проводить на 2-4 уроках в середине учебной недели. Предметы, требующие больших затрат времени на домашнюю подготовку, не должен группироваться в один день. Мы решили побеседовать о составлении расписания с заместителем директора по учебной части Цыбаевой Е.А. Мы подготовили несколько вопросов:
А). В понедельник для учащихся составляется «щадящее» расписание?
Б). К пятнице накапливаются усталость, утомление, работоспособность падает. Уменьшается ли нагрузка?
1). Составляется не щадящее расписание, а расписание в соответствии с санитарными нормами. По облегчающим предметам (Изо, технология, физ-ра). А также предметы с наименьшим количеством баллов чередуются со сложными предметами (алгебра, информатика, физика).
2). Учебная нагрузка распределяется так, чтобы к концу недели количество баллов и нагрузка на учащихся снижалась. В понедельник и пятницу учебная нагрузка меньше, а во вторник и четверг она наиболее высокая. И это было подтверждено, когда мы беседовали с учащимися 11»а». Мы проанализировали учебную нагрузку в 11 «а» классе. В выпускном классе расписание составлено хорошо, и учащиеся считают, что понедельник и пятница у них загружены не сильно. А трудно им приходится во вторник и четверг, когда по 6 уроков, а в четверг ещё и 2 урока физики подряд. Среда – несколько облегчённый день (физкультура, технология).
Конечно, нельзя жить строго по расписанию, но учитывать особенности каждого дня и, сообразуясь с этим, контролировать себя вполне возможно. Распределяя рабочую нагрузку, учитывайте следующее:
а) не планируйте трудовые подвиги в понедельник. Понедельник – день конфликтов, инфарктов и инсультов;
б) дни активных действий – вторник, среда, четверг;
в) пятница – день спокойной, рутинной работы, не требующей нагрузки и напряжения.
Смена дня и ночи, времени года приводит к тому, что органы человека также ритмично изменяют свою активность. Суточный цикл, один из основных циклов, влияющих на работоспособность человека.
Самочувствие человека во многом зависит от того, насколько режим труда и отдыха соответствует его индивидуальным биоритмам. Активизация органов подчиняется внутренним биологическим часам. При энергетическом возбуждении организма происходит взаимодействие главных органов, подстройка их друг под друга, и под изменения окружающей среды. Полный цикл энергетического возбуждения органов завершается примерно за 24 часа. Причем максимальная активность органов длится около двух часов. Именно в это время органы человека лучше поддаются лечебному воздействию.
Ниже приводится время максимальной активности человека в его суточном биоритме[2]:
печень - с 1 до 3 часов ночи;
легкие - с 3 до 5 часов утра;
толстая кишка - с 5 до 7 часов утра;
желудок - с 7 до 9 часов утра;
селезенка и поджелудочная железа - с 9 до 11 часов утра;
сердце - с 11 до 13 часов дня;
тонкая кишка - с 13 до 15 часов дня;
мочевой пузырь - с 15 до 17 часов дня;
почки - с 17 до 19 часов вечера;
органы кровообращения, половые органы - с 19 до 21 часов вечера;
органы теплообразования - с 21 до 23 часов ночи;
желчный пузырь - с 23 до 1 часу ночи.
Биоритмы организма – суточные, месячные, годовые – практически остались неизменными с первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной жизни. У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важнейших жизненных систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе.[5]/
Значение суточных ритмов можно использовать для усиления, а также для снижения доз лекарственных препаратов, так как в период активности органов максимально усваиваются даже небольшие дозировки. Кроме того, необходимо очень внимательно относится к своему здоровью во время рабочего дня, в соответствии с биологической максимальной активность органа, подверженного какому-либо заболеванию, стараться избегать в это время стрессов и чрезмерных нагрузок.
Наше бурное время требует от человека постоянной активности. Так школьники занимаются в школе, затем в спортивной секции, в музыкальной школе. Такие нагрузки рано или поздно дают о себе знать тяжелым психическим стрессом[6]/
Проводя тестирование убедилась , что у нас свои стрелки времени. В одно время они указывают на активность , в другое на непреодолимую усталость. Хронобиологи правы , чем больше мы пренебрегаем своими внутренними часами, тем чаще возникают болезни и социальные конфликты, тем выше опасность того , что может случиться непоправимое Заметила что моя активность занижена ранним утром и в 14.00 , когда мне приходится идти в школу, учусь я со второй смены. Все хорошо знают , что дети в Новогоднюю ночь не собираются спать , но только наступает 2 часа ночи , как дети спят там , где их застал сон. Это переутомление. Часто на уроках замечаю я и мои одноклассники, что вроде слушаешь материал, но вникнуть , как не стараешься , не можешь вникнуть в объяснение учителя.
Заметила удивительное во время каникул. Когда не надо вставать и идти в школу сплю первое время до 12 часов дня. Однако , на 3-4 день вдруг просыпаюсь в 8 утра и чувствую , что спать больше не хочу. Значит ,первое каникулярное время у меня растянулось еще на 12 часов и мои сутки стали 38 часов. Этот же феномен подтверждает и Юрген Цуллей и Мартин Мур-Ид , хронобиологии из Гарвадского университета. Весь ритм восстановился после того как стала 15 минут дремать на диване днем .Почему задремала, да потому что давление снизилось , температура тела упала, так как всегда инстинктивно хочется укрыться пледом. Я специально замеряла давление и температуру.
Не менее удивительным мне показалось во время моей недавней болезни. Наблюдала я за собой специально и обнаружила, что не зависимо от того , что лежала в постели уже второй день, но через каждые 4 часа меня непременно клонило ко сну. Оказывается , что во время болезни у меня проявился цикл «Младенца» в точности маленькие дети через каждые 4 часа спят. Это тоже цикл , но этот цикл совпадает с тяжелыми и опасными для организма периодами : два часа дня, шесть часов вечера, десять утра. Известно , что уровень выброса гормонов меняется 4 раза за сутки, но ритм у каждого свой. Поэтому можно заметить на школьниках, как одни прыгают и веселиться, как другие чувствуют себя угнетенными.
В этот раз болея заметила , что температура повышалась к вечеру, а утром казалось , что я уже здорова. Оказывается это связано с биоритмом, кровяным давлением и конечно с суточным ритмом.
Таким образом, зная свои биоритмы , можно помочь своему организму.
6.Выводы
Биологические ритмы живых организмов, в том числе и человека, проявляются во всех жизненных процессах. Без них невозможна была бы жизнь. Поэтому при изучении биологических ритмов важно не только знать об их существовании, но и учитывать их локализацию и роль в жизни.
У человека при взаимодействии различных функциональных систем организма с окружающей средой, как следствие, выявляется гармоническое согласование различных ритмических биологических процессов, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма, свойственную здоровому человеку.
Таким образом, изучив информацию о биологических ритмах, их функциональном значении для организма человека, можно сделать вывод, что биологические ритмы оказывают непосредственное влияние на работоспособность организма, обеспечивают ее волнообразный характер. Нам хотелось именно посмотреть, влияют ли биоритмы на нашу работоспособность И мы убедились в этом. Кроме того, человеческий организм подчиняется ритмам, заложенным самой природой, и эти ритмы оказывают влияние на все процессы, происходящие в организме, то учет этих ритмов и уважительное отношение к ним — основа человеческого здоровья.
И так из года в год, из месяца в месяц, изо дня в день мы идём одной и той же дорогой жизни, преодолевая "энергетические ямы и ухабы" создаваемые взаимодействием между Землей, Солнцем и Луной. И если не учитывать, а еще хуже не знать планетарные законы взаимодействия и проявления их на Земле, мы постоянно будем спотыкаться об эти ухабы и ямы, теряя свое здоровье. И не надо винить врачей или свой организм в ухудшении здоровья на этих участках пути. В этом виноваты только мы сами. Жить с учетом природных ритмов (годового, лунного, суточного) – залог сохранения нашего здоровья и высокой работоспособности организма.
Для человека важно не только рационально использовать внутренние ритмы организма, но и найти пути управления ими.
Проблема изучения биоритмов человека далека от окончательного решения. То, что сделано в этой области, вселяет большие надежды.
7.Литература.
Санитарно – эпидемиологические правила и нормативы СанПин 2.4.2.1178 – 02.
Зверев И.Д. «Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека» Просвещение, 1989г.
Орлова Т.Я. «Психологические тесты» город Киев,1999 г.
Пепеляева О.А. Сунцова И.В. «Поурочные разработки по биологии (человека) 8(9) класс»
Ю. Ашоффа «Биологические ритмы» М.: Мир, 1984.
Гриневич В. «Биологические ритмы здоровья» Наука и жизнь. – 2005.
8. Приложение
Опрос 1: «Сова или жаворонок?»
Как известно, есть люди, которые предпочитают утренние часы для работы и других занятий. Этот тип людей называют «жаворонками». Совы же деятельны по вечерам. Тест позволит определить свою предположенность к одной из 2 – х категорий и понять в какое время вы наиболее работоспособны.
1.Трудно ли вам вставать рано?
А) да , почти всегда-3
Б) иногда- 2
В) редко- 1
Г) крайне редко – 0
2.В какое время вы предпочитаете ложиться спать?
А) после часа ночи- 3
Б) от половины 12 до часа – 2
В)От 10 до половины 12 – 1
Г) до 10 часов – 0
3.Какой завтрак предпочитаете в первый час после пробуждения?
А) солидный- 4
Б) обильный, но не очень калорийный – 2
В) достаточно одного варёного яйца или бутерброда – 1
Г) хватит чашечки кофе или чая – 0
4.Вспомните ваши лёгкие раздражения или мелкие ссоры в школе и дома. В какое время они чаще всего случаются?
А) в 1- ой половине дня – 1
Б)во 2- ой половине дня- 0
5.От чего вы могли бы легко отказаться?
А) от утреннего чая или кофе
Б) от вечернего чая – 0
6.Легко ли во время каникул нарушаете привычки, связанные с приёмом пищи?
А) очень легко – 0
Б) достаточно легко – 1
В)трудно – 2
Г) привычек не меняю – 3
7.С утра вас ждут важные дела. Насколько раньше вы ляжете вечером спать?
А) более чем на 2 часа – 3
Б) на час – два – 2
В) менее чем на час – 1
Г) как обычно – 0
8.Как точно вы можете оценивать без часов отрезок времени, равный минуте? Попросите кого- нибудь помочь вам при этой проверке.
А) отрезок оказался меньше минуты – 0
Б) отрезок оказался больше минуте – 2
Результаты:
Если вы набрали от 0 – 7 – вы «жаворонок»; от 8 – 13 баллов свидетельствует о неопределённости типа. Вы аритмик, который время от времени впадает то в одну, то в другую крайность.
От 14 – 20 баллов – совы. У каждого типа свои преимущества. Так что только от вас зависит, сможете ли вы ими воспользоваться.
Приложение № 2. Тест «Твой биологический ритм»
1.Когда бы вы предпочли вставать, если бы были совершенно свободны в выборе своего распорядка дня и руководствовались при этом исключительно личными желаниями?
Баллы
Часы
Зимой
Летом
5
5.00 – 6.45
4.00 – 5.45
4
6.46 – 8.15
5.46 – 7.15
3
8.16 – 10.45
7.16 – 9.45
2
10.46 – 12.00
9.46 – 11.00
1
12.01 – 13.00
11.01 – 12.00
2.Когда бы вы предпочли ложиться спать, если бы планировали свое вечернее время совершено свободно?
Баллы
Часы
Зимой
Летом
5
20.00 – 20.45
21.00 – 21.45
4
20.46 – 21.30
21.46 – 22.30
3
21.31 – 00.15
22.31 – 1.15
2
00.16 – 1.30
1.16 – 2.30
1
1.31 – 3.00
2.31 – 4.00
3.Как велика ваша потребность в будильнике, если утром вам необходимо встать в точно определенное время?
Баллы
Совершенно нет потребности 4
В определенных случаях есть 3
Потребность довольно сильная 2
Будильник мне абсолютно необходим 1
4.Если бы вам пришлось готовиться к сдаче экзаменов в условиях жесткого лимита времени и использовать для занятий ночь (23-2ч.), насколько продуктивной была бы ваша работа в это время?
Баллы
Абсолютно бесполезной-4
Была бы некоторая польза -3
Работа была бы достаточно эффективной- 2
Работа была бы высокоэффективной -1
5.Легко ли вам вставать утром в обычных условиях?
Баллы
Очень трудно -1
Довольно трудно-2
Довольно легко -3
Очень легко -4
6.Чувствуете ли вы себя полностью проснувшимся в первые полчаса после подъема?
Баллы
Очень большая сонливость - 1
Есть небольшая сонливость - 2
Довольно ясная голова -3
Полная ясность мысли- 4
7.Каков ваш аппетит в первые полчаса после подъема?
Баллы
Аппетита совершенно нет -1
Снижен--2
Хороший -3
Прекрасный- 4
8.Если бы вам пришлось готовиться к экзаменам в условиях жесткого лимита времени и использовать для подготовки раннее утро (4-7 ч.), насколько продуктивной была бы ваша работа?
Баллы
Абсолютно бесполезной-1
С некоторой пользой -2
Достаточно эффективно - 3
Высокоэффективной -4
9.Чувствуете ли вы физическую усталость в первые полчаса после подъема?
Баллы
Очень большая вялость -1
Небольшая вялость -2
Незначительная бодрость -3
Полная бодрость -4
10.Легко ли вы засыпаете в обычных условиях?
Баллы
Очень трудно 1
Довольно трудно 2
Довольно легко 3
Очень легко 4
11.Вы решили укрепить свое здоровье с помощью физкультуры. Ваш друг предложил заниматься вместе по 1 ч 2 раза в неделю. Для него лучше всего это делать от 7 до 8 ч утра. Является ли этот период наилучшим и для вас?
Баллы
В это время я бы находился в хорошей форме- 4
Я был бы в довольно хорошем состоянии -3
Мне было бы трудно - 2
Мне было бы очень трудно - 1
12.Когда вы вечером чувствуете себя настолько усталым, что должны лечь спать?
Часы Баллы
20.00 – 21.00 5
21.01 – 22.15 4
22.16 – 00.45 3
00.46 – 2.00 2
2.01 – 3.00 1
13.При выполнении двухчасовой работы, требующей от вас полной мобилизации умственных сил, какой из 4-х предлагаемых периодов вы выбрали бы для этой работы?
Часы Баллы
8.00 – 10.00 6
11.00 – 13.00 4
15.00 – 17.00 2
19.00 – 21.00 0
13. Как велика ваша усталость к 23 ч?
Баллы
Я очень устаю 5
Заметно устаю 3
Слегка устаю 2
Совершенно не устаю 0
13.По какой-то причине вам пришлось лечь спать на несколько часов позже, чем обычно. На следующее утро нет необходимости вставать в определенное время. Какой из 4-х предлагаемых вариантов вы бы выбрали?
Баллы
Проснусь в обычное время и больше не усну 4
Проснусь в обычное время и буду дремать 3
Проснусь в обычное время и снова засну 2
Проснусь позже, чем обычно 1
15.Вы решили всерьез заняться спортом. Ваш друг предлагает тренироваться вместе 2 раза в неделю по 1 ч, лучшее время для него — 12-2 ч. Насколько благоприятным, судя по самочувствию, было бы это время для вас?
Баллы
Да, я был бы в хорошей форме 1
Был бы в приемлемой форме 2
Был бы в плохой форме 3
Совсем не мог бы тренироваться 4
14.В котором часу вы предпочитаете вставать во время летних каникул?
Часы Баллы
5.00 – 6.45 5
6.46 – 7.45 4
7.46 – 9.45 3
9.46 – 10.45 2
10.46 – 12.00 1
16.Иногда приходится слышать о людях утреннего и вечернего типа. К какому из этих типов вы относитесь?
Баллы
Четко к утреннему 6
Скорее к утреннему, чем к вечернему. 4
Скорее к вечернему, чем к утреннему .2
Четко к вечернему………………0
Ключ к тесту
Ваш тип вы сможете определить по сумме баллов.
Свыше 72: четко выраженный утренний тип.
60 – 71: слабо выраженный утренний тип.
48 - 59: аритмичный тип.
35 – 47: слабо выраженный вечерний тип.
34: четко выраженный вечерний тип.
Кадыров Дамир Рашитович
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ
ГУМУСНОГО СЛОЯ БЭРОВСКОГО БУГРА
Руководитель:
Соколова Галина Алексеевна,
Педагог дополнительного образования
МБОУ ДОД ДДТ»УСПЕХ»
Россия, Астрахань, МБОУ СОШ №11
села Старокучергановка
Астраханской области, 7 класс
Астрахань 2013
Содержание
1.Введение Цель, задачи Обзор литературы……………………………….3
2.7. Ионнообменные процессы в почвах села Старокучергановка…………..7
2.8. Водоудерживающая способность почв…………………………………....8
2.9. Кислотность почв села Старокучергановка………………………………8
3.1.Влияние ветровой и водной эрозии на гумусный слой………………….8
3.2. Биотехнология охраны почв………………………………………………9
Глава 4. Анализ верхнего слоя почв.
4.1 Методика забора проб……………………………………………… …….10
4.2 Сухой и мокрый метод определения почв………………………………10
4.3.Оценку экологического состояния гумусового
слоя почвы по pH почвенной вытяжки……………………………………..11
4.4.Анализ почвы на ее засоленность…………………………………………14
5. Выводы………………………………………………………………………16
6. Рекомендации………………………………………………………………..16
7,Литература……………………………………………………………………17
1.Введение
Экологические проблемы Астраханской области, как и во всех других регионах, обусловлены хозяйственной деятельностью человека. Серьезной экологической проблемой является деградация почвенного покрова в нашем селе Старокучергановка. Уже значительную часть территории области занимают пустынные экосистемы.
Антропогенное вмешательство в бугровые ландшафты в селе Старокучергановка приведет к их исчезновению. Бурное развитие сельского хозяйства в 70х годах и интенсивные мелиоративные меры по улучшению качества почв, защиты от паводковых вод привели к обваловке большого количества территории .Вокруг села наблюдается механическое уничтожение и разрушение уникальных природных образований - Бэровских бугров. Околобугровые пространства используются в качестве сенокосов. Почву берут для строительства валов, зданий, производства кирпича, для укладки дорог, в личном подсобном хозяйстве. Один бугор занят самим селом, а находящийся поблизости на 70% разрушен. При этом не учитываются особенности материала того или иного бугра, вследствие чего значительная часть почв бугров выбрасывается, так как не пригодна для хозяйственного использования. Такое бесконтрольное использование бугров ведет к полному их уничтожению. Возможно ,своими действиями в отношении Бэровских бугров мы приведем к глобальной перестройке геохимической обстановки в районе села Старокучергановка, о чем уже говорят многочисленные солончаки вокруг села.
К настоящему времени известен ряд работ, посвященных исследованию гумусного состояния засоленных почв. Однако, для почв аридных территорий, в частности Нижнего Поволжья, данные работы практически не проводились. На состав гумуса в почвах в районах недостаточного увлажнения, влияют, главным образом, гидротермические условия формирования почв, их культурное состояние и степень их засоления.
Работа посвящается одной из малоизученной области уничтожения Бэровских бугров и изучения последствий неконтролируемого их уничтожения, их биосферной роли в формировании ландшафтов волжской дельты.
2.Целью исследований было определение общего содержания и анализ состава гумусного слоя Бэровского бугра села Старокучергановка . Сохранение Бэровских бугров. Результаты исследования вносят определенный вклад в теорию антропогенной эволюции почв и наземных экосистем.
Задачи. Предварительная оценка гумусного слоя почв под влиянием бугров Бэра на формирование почвенного покрова бугровых ландшафтов; подбор соответствующих объектов (Бэровский бугор, солончак, степь) для определения гумусного слоя и его изменения; изучение показателей гумусного слоя почв(основные физические свойства, содержание гумуса, солевое состояние и особенности пространственного распределения солей);сравнительный анализ состояния гумусного покрова ландшафтов бугров Бэра разной степени нарушенности; провести работу с местным населением по сохранению природного объекта и очистке территории вокруг ПТК Бэровский бугор.
Объект исследования. Почвы Бэровского бугра, солончака, степного массива на территории села Старокучергановка..
Гипотеза: с уничтожением Бэровских бугров происходит значительное изменение гумусового слоя почв села Старокучергановка, приводящее к разрушению почв.
Методы исследования.
Оценку состояния почвенного покрова Бэровского бугра с различной степенью антропогенного воздействия проводили при помощи физических параметров( влажность, плотность, водопроницаемость)по содержанию гумуса и легкорастворимых солей в почвах. Методы исследования метод полевых исследований; оценочный; визуальный; метод эксперимента; расчетный .Вначале был проанализирован материал об уникальных буграх Бэра, которые встречаются только на территории Астраханской области. Был сделан забор проб почвенных образцов с участков разрушенного и неразрушенного бугров, исследованы почвенные горизонты, установлен морфологический состав грунта бугров, определена влажность и влагопроницаемость почв, определена обменная кислотность, мокрым и сухим способом определена структура и вид почв бугра, выяснены виды растений произрастающих на Бэровском бугре на 2 буграх, и проведены сравнения видового состава. Измерены высота и протяженность бугров. Проведен социологический опрос населения об использовании грунта бугров Бэра, встреча с администрацией села..
Глава 1. Почва.
Почва играет связующую роль в процессах обмена веществ и энергии между компонентами биосферы. Поверхностные горизонты горных пород (литосферы), подвергаясь воздействию многих поколений организмов, испытывая длительное и глубокое влияние атмосферы и гидросферы, преобразуются в почвенный покров, обладающий способностью производить фитобиомассу. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. [3]
1.1. Почва – биоминеральная (биокосная) динамическая система
В почве постоянно и одновременно протекают процессы ферментативного каталитического окисления, восстановления, гидролиза. В результате происходит обогащение почвы неорганическими и органическими веществами, круговорот веществ – сущность развития почвы и ее важнейшего свойства – плодородия. Почва, в отличие от воды и воздуха, не обладает подвижностью, и ее необходимо воспринимать как структурно-функциональный биокосный компонент биосферы.[5]
Почва – биоминеральная (биокосная) динамическая система, находящаяся в материальном и энергетическом взаимодействии с внешней средой, частично вовлеченная в биологический цикл круговорота веществ. Говоря об оценке экологического состояния почвы, удобнее рассматривать ее как компонент природно-антропогенного комплекса, который включает, кроме того, воздушную среду, водные объекты, биоту и техногенную среду. Последняя является источником антропогенной нагрузки на природные компоненты комплекса и также имеет подобную структуру (воздушную среду, водные объекты, биоту)[4].
Глава 2 . Содержание гумуса в почвах села Старокучергановка.
В качестве объекта исследования были взяты почвы западной части бугра Бэра , расположенного возле села Старокучергановка Астраханской области. Почва бугрового пространства слаборазвитая дерново-карбонатная на погребенной бурой полупустынной супесчаной, на элюво – делювии осадочных пород бугров Бэра, аллювиально-дельтовая луговая грунтово-глееватая супесчанно-легкосуглинистая на супесчаном слабослоистом дельтовом аллювии, карбонатная, солончаковатая, аллювиально-дельтовая лугово-болотная слоистая карбонатная легкосуглинистая на супесчанно-дельтовом аллювии, аллювиально-дельтовая болотная тяжело-суглинистая слоистая на глинистом дельтовом аллювии. Выделение гумусовых кислот проводили их двух верхних горизонтов по стандартным методикам. Готовые растворы препаратов гумусовых кислот приводили к концентрации 0,136 гС/л (грамм углерода/литр). Изменение оптической плотности проводили в интервале рН 3-10, используя ацетатно-аммонийные буферные растворы.
Содержание гумуса вниз по профилю всех изученных нами почв закономерно уменьшается. Исключением является гумус погребенных горизонтов. Максимальная оптическая плотность характерна для гуминовых кислот (ГК), минимальная для фульвокислот ФК. Оптическая плотность смеси гуминовых и фульвокислот (ГК + ФК) занимает промежуточное положение, и в большей или меньшей степени приближено к оптической плотности гуминовых кислот. Данная закономерность может быть объяснена тем фактом, что содержание гуминовых и фульвокислот в смеси различно. И чем больше количества гуминовых кислот, тем больше и оптическая плотность.
Иная картина наблюдается во втором горизонте слаборазвитой дерново-карбонатной на погребенной бурой полупустынной супесчаной, на элюво – делювии осадочных пород бугров Бэра почве. Здесь максимальная оптическая плотность характерна для смеси ГК + ФК. Оптические плотности для ГК и ФК практически одинаковы. Вероятно, это связанно с тем, что в рассматриваемой почве гуминовые и фульвокислоты схожи по строению. Кроме того, увеличение значения оптической плотности смеси ГК + ФК, указывает на возможное межмолекулярное взаимодействие гуминовых и фульвокислот. Основные черты почвенного типа определяются единообразием поступления органических веществ, процессов их разложения и превращения в гумус; характера миграции и аккумуляции веществ; строения почвенного профиля и генетических почвенных горизонтов; мероприятий по повышению и поддержанию плодородия почв.
Морфологическое описание почвы неразрушенного Бэровского бугра на участке №1
Район: с.Старокучергановка, Наримановский район, Астраханская область
Поверхностный горизонт почвы состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы. Гумус — органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой — подпахотным. Основные функции гумуса сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе. Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов еще и червей и членистоногих.[13,14]
С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).
Сапрофаги, питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы, т.е. выполняют функцию преобразования органического вещества в почву. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.
Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов; в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных[15]
2.3.Бэровкий бугор
Бэровские бугры характерны для Прикаспийской низменности. Впервые описание Бэровских бугров Астраханской области встречается у К. Бэра, путешествовавшего в Прикаспии с1853-1856гг и получили название Бэровские бугры. По существу это не бугры, а гряды разной протяженности, что отметил и сам К. Бэр, писавший, что этим местным понятием «бугры» он будет обозначать удлиненные возвышенности. Красочное описание этих мест принадлежит самому К.Бэру: «вид всей этой страны такой, как будто бы её пропахали гигантским плугом, или как будто кто-нибудь провёл по ещё мягкой поверхности её борозды громадными пальцами, без линейки, не придерживаясь строго одного направления».
У ученых исследовавших Бэровские бугры до сих пор нет ясного понимания происхождения Бэровских бугров, так как процессы почвообразования специфичны и характерны только для этих мест. Особые климатические изменения , изменение уровня Каспийского моря установили особый водно-солевой баланс. С.А. Владыченский [3] указал на аккумуляцию солей непосредственно вокруг бугров, напрашивается вывод, что бугры являются центрами аккумуляции солей в пространстве. Бэровский бугор исследованный нами имеет высоту до 12 метров, протяженностью 2-5 км с запада на восток. Почвенный покров бугра Бэра характеризуются бурыми полупустынными засоленными почвами. Содержание гумуса в верхних горизонтах варьирует в пределах 0,9 – 1,16%. Тип гумуса гуматно – фульватный. Количество органических веществ, растворимых в минеральных кислотах, незначительно увеличивается в верхних горизонтах.
Бугры и окружающие их низменные пространства образуют необычные для воображения ландшафты, состоящие из скопления таких разных геометрических форм рельефа, как плоская равнина, усеянная субширотно ориентированными, чётко очерченными грядами и холмами с разреженным покровом полупустынной растительности, большую часть года выцветшей, бурого цвета, и лишь ранней весной ярко зеленой с пятнами тюльпанов и ирисов. Растительность окружающих пространств более разнообразна. В пределах позднехвалынской равнины доминируют разнотравно-злаковые степняки, на калмыцких песках – псаммофитные формации, в дельте Волги и в ильменях господствует водолюбивая и галофитная растительность
2.3.1. История образования Бэровских бугров
Несмотря на то, что к вопросу происхождения бэровских бугров обращались такие авторитеты отечественной науки, как К. Бэр, И.В. Мушкетов, П.А. Православлев, Л.С. Берг, И.П. Герасимов, О.К. Леонтьев, Е.В. Шванцер, И.С.Щукин, С.А. Яковлев и многие другие специалисты, общее состояние вопроса генезиса бугров можно выразить словами В.П. Зенковича о происхождении морских подводных валов: «Предложено уже до десятка теорий образования валов, но большинство из них охватывает какую-либо одну сторону явления, благодаря чему обнаруживает свою несостоятельность». И, действительно, нынешняя обеспеченность фактологическим материалом по буграм показывает, что ни одна из предложенных гипотез по буграм не согласуется с документальными фактами полностью. Особенно это касается эоловой и эрозионной гипотез. [9]
Группа морских гипотез, в основном, объясняет образование бугров и осадков бугровой толщи в мелководных и прибрежно-морских условиях. П.С. Паллас считал бугры неровностями дна осушенного Каспия. По Э.А. Эверсману, это были прибрежные формы морских прибоев. К. Бэр отнёс их к аккумулятивным формам, обязанным катастрофическому сбросу каспийских вод в Манычу. Так или иначе деятельностью моря объясняли происхождение бугров: Н.А. Соколов, И.В. Мушкетов, И.Н. Томашевский, С.А. Яковлев, М.Ф. Розен, П.А. Православлев, М.П. Брицын, В.А. Николаев, Е.Н. Бадюкова и др. основная аргументация морского прибрежного образования бугров, формировавшихся прибрежно-волновыми процессами позднехвалынского моря и песчано-глинистым материалом, приносившимся р. Волгой, предложена В.А. Николаевым. Это: 1 – литологическое сходство бугровых и морских верхнехвалынских отложений, 2 – близость их минерального состава; 3 – обилие битой и целой ракуши; 4 – несогласное залегание с базальным горизонтом, насыщенным фауной. Строго говоря, только третий и четвертый аргументы свидетельствуют о динамичной водной обстановке. В то время как другие могли иметь место и в случае эоловой дефляции мужбугровых участков, сложенных нижнехвалынскими отложениями. [11]
Эрозионные гипотезы также связывают формирование бугров с водной средой, но это была обстановка, существовавшая в дельтовых участках Палеоволги. Впервые идея предложена К. Костенковым, а в дальнейшем развивалась И.В. Мушкетовым, Ф.Ф. Голынцом, М.М. Жуковым, Л.З. Захаровым, А.Г. Доскач и др. Существуют разнообразные представления о процессах, возникавших в палеодельтах, но главным была эрозионная деятельность речных проток. В результате их вреза в первичный морской рельеф и возникли бэровские бугры, по существу, представлявшие сохранившиеся от размыва участки прикаспийской степи.
Основная аргументация сторонников эрозионной гипотезы заключалась в: 1 – расположении системы гряд и разделяющих их понижений в пределах влияния волжского стока; 2 – крупные размеры гряд; 3 – их ориентировка; 4 – опесчанивание с севера на юг; 5 – залегание бугровых отложений на шоколадных глинах с размывом; 6 – приуроченность к участкам повышенного залегания кровли шоколадных глин. Из перечисленных аргументов только первый – об определенном совпадении участков концентрации бугров с палеодельтами Волги – вскрывает возможную связь между этими явлениями.
Эоловые гипотезы происхождения бугров – самые популярные среди представлений о генезисе бэровских бугров. П.С. Паллас назвал бугры дюнами. Предложены барханноэоловая гипотеза, объясняющая образование бугров под действием ветра, перпендикулярного к оси бугров; грядовая, связывающая их формирование с продольными ветрами, либо их равнодействующей. [14]
Из обстоятельной аргументации эолового происхождения бугров следует отметить: большое сходство рельефа бугров и морфологии грядового рельефа азиатских пустынь, которые образовались параллельно господствующим восточным ветрам. Бугры имеют строгое широтное направление, на побережьях Каспия они присутствуют только где перпендикулярны берегу, глинистые окатыши бугровой толщи происходят за счёт выдува из межбугровых участков; бугры сложены материалом из кусочков размытых шоколадных глин и песчинок кварца с матовой поверхностью и коррдированными зернами полевых шпатов, - что характерно для эоловых образований. Противоречит эоловому происхождению бэровских бугров находки в них глауконита.
Полигенетичные гипотезы. В научной литературе неоднократно высказывались представления об участии нескольких факторов в формировании бугров. Так, В.М. Седайкин отметил решающую роль при образовании бугров эрозии и аккумуляции дельтовых потоков; А.Г. Доскач, помимо главного – эрозионного фактора, отводит большую роль ветру; М.П. Брицына отмечает участие морских, эрозионных и эоловых процессов, по Л.А. Жиндареву и др., накоплению бугровых отложений предшествовал эрозионный этап во время которого оформился начальный рельеф бугров.
И.В. Менабде критически обобщив весь обширный банк данных по буграм, пришла к выводу о невозможности объяснения всех особенностей строения, формы и расположения бугров действием одного фактора и предложила эолово-морскую гипотезу их происхождения. [9]
Экзотичные гипотезы – это представления, трудно вписывающиеся в реальную каспийскую палеообстановку. К ним относятся тектоническая гипотеза. Из неё следовало, что буграм на глубине соответствуют антиклинальные поднятия «нижнего ложа» степи. Вскоре после появления этих представлений, бурением было показано отсутствие под буграми тектонических складок. [9]
Рис 3. Схема Бэровского бугра разрушенного
Рис 2. Схематический геологический профиль через Прикаспийскую низменность Красноармейск –Астрахань.
2.4.Верхний слой солончака лугового гидроморфного пространства
В близи Бэровского бугра расположен солончак луговой, который образовался из-за разрушения бугра. Соли удерживаемые бугром вследствие его разрушения стали вымываться в близлежащие пространства, образуя солончаки.
Содержание гумуса в верхних горизонтах солончака лугового гидроморфного колеблется в пределах 1,9 – 2,5%. Тип гумуса фульватно-гуматный. В верхних горизонтах количество органических веществ, растворимых в минеральных кислотах изменяется не значительно. Преобладает фракция гуминовых кислот, предположительно связанных с кальцием. Высоко содержание гумусовых кислот, связанных с минеральной частью почвы – гумина.Рис 3. Схема Бэровского бугра разрушенного
2.5. Почва околобугрового пространства
От вершины бугра к его подножью и в околобугровом пространстве наблюдаю переход от незасоленных почв к засоленным или зональным пустынным. Исследуя растительность на исследуемой территории выяснил, что она связана с комплексной структурой почвенного покрова. Для строения профиля Бэровского бугра и околобугрового пространства, характерен солевой горизонт, а его мощность и залегание изменяются в зависимости от высотного положения и расстояния до вершины бугра. Торфяно-болотная глеевая засоленная почва представлена в околобугровом пространстве. Содержание гумуса в верхних горизонтах колеблется в пределах 2,0–2,8%. Тип гумуса преимущественно гуматный. Количество органических веществ, растворимых в минеральных кислотах в верхнем горизонте (Аоторф) почти в два раза превышает их содержание в горизонте В1.
2.6. Солончак околобугрового пространства
Солончак разной степени засоления и гидроморфизма распространен в околобугровом пространстве. Общее содержание гумуса – 0,36 – 0,45%. Тип гумуса фульватно-гуматный, ближе к гуматному. Характеризуется высоким содержанием фракции свободных и связанных с полуторными окислами гуминовых кислот и практически полным отсутствием в верхнем горизонте фракции гуминовых кислот, предположительно связанных с кальцием. Для данных почв характерно высокое содержание гумина.
2.7. Ионнообменные процессы в почвах села Старокучергановка
Чтобы растения могли нормально расти и развиваться, почва, как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных элементах питания, воде и кислороде. Очень большое значение имеют кислотно-основные свойства почвы и ее соленость. Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты, фосфаты, соли калия, кальция. За исключением азота остальные биогенные вещества изначально входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами. Однако они недоступны растениям, пока закреплены в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенных веществ перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного выветривания. Азот поступает в почву при гниении органических веществ в виде аммиака, который под действием нитрифицирующих бактерий окисляется в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве солями угольной кислоты, например ,карбонатом кальция, образует селитру. Однако некоторая часть органического азота денитрифицирующими бактериями превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К процессам, возмещающим потерю азота, относятся: атмосферные электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота с последующим превращением в азотную кислоту и селитру; превращение атмосферного азота в азотные соединения клубеньковыми бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения).
В природе совершается непрерывный круговорот азота, так же, как и других биогенных веществ. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается, поскольку биогенные вещества удаляются вместе с собранным урожаем .Когда ионы биогенных веществ высвобождаются, они становятся доступными растениям, но могут также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания). Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы. Способность почвы связывать и удерживать ионы называется ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то биогенные вещества выщелачиваются, и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах необходимо постоянно их пополнять, внося в виде удобрений. Неорганические удобрения (химические) представляют собой смесь минеральных биогенных веществ. Органические удобрения — это растительные остатки и отходы животных, они увеличивают ионообменную емкость почвы и по мере разложения высвобождают биогенные вещества.
2.8. Водоудерживающая способность почв
Помимо ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности, обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом, препятствующим испарению влаги. Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку в этом случае происходит обезвоживание клеток и растения погибают. Ионообменная емкость почвы, ее инфильтрация, водоудерживающая способность, а также обрабатываемость почвы зависят от ее гранулометрического состава. Независимо от механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус разрушается, утрачивается почвенная структура — происходит минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.
2.9.Влажность почв
Влажность почв разрушенного бугра характеризуется значительным варьированием и невысокими значениями. Влажность увеличивается с глубиной, значительное увеличение происходит с поверхности до слоя 10-15 см, затем идет постепенное послойное увеличение величин влажности. Отсюда следует , что увеличение влажности с глубиной указывает на неоднородность почв. Более однородным можно признать верхний горизонт. Отмечается увеличение влажности почв в западном направлении, возможно, это связано с близостью огородов села и бывшими полями совхоза, а влага боковыми токами движется в западном направлении. В ходе проведенного исследования выявлено влияние антропогенного фактора( так как унесли полбугра сельчане для строительства домов), так как пространственное распределение влаги в почвах ландшафтов практически напрямую зависит от вмешательства человека в естественное развитие Бэровского бугра. Влажность почвы в околобугровом пространстве разрушенного Бэровского бугра очень сильно варьирует и с более высокими показателями. На околобугровое пространство оказывают влияние перепады высот в мезо- микрорельефе территории, а больше всего заброшенные оросительные системы антропогенного происхождения, которые в настоящее время не работают, но они влияют на гидрологический режим околобугрового пространства, что ведет к деградации и невозможности возврата этих земель в сельскохозяйственный оборот. Не разрушенный Бэровский бугор характеризуется увеличением влаги в горизонтальном направлении в пределах одного почвенного слоя 10-15 см, так как это глубина соответствует границе солевого горизонта, дернового и намытого.На влажность Бэровского бугра влияет микрорельеф, растительность, глубина залегания солевого горизонта, гранулометрический состав, грунтовые воды.
2.9. Кислотность почв села Старокучергановка
Кислотность почвы – важный экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также аккумуляцию и подвижность загрязнителей в почве (в первую очередь металлов). При высокой кислотности угнетается рост и развитие многих сельскохозяйственных культур, подавляется жизнедеятельность микроорганизмов. При высокой кислотности почвы необходимо проводить ее известкование. Кислотность почвы определяют, измеряя величину pH солевой вытяжки. В зависимости от величины pH почва может быть кислой, нейтральной или щелочной: pH=4 и менее – сильнокислая; pH=5 – кислая;pH=6 – слабокислая; pH=7 – нейтральная; pH=8 и более – щелочная. Анализы гумусового слоя Бэровских бугров показали от нейтральной до слабокислой реакции.[7]
Глава 3 Изменение гумусного слоя почв села Старокучергановка
3.1.Влияние ветровой и водной эрозии на гумусный слой
Почвы Астраханской области наиболее подвержены ветровой эрозии. Ей охвачено 2077 тыс. га. На сбитых скотом пастбищах с изреженной растительностью образовалось 539 тыс. га развеваемых песков. Наиболее активно процессы образования пустынь идут в Харабалинском, Енотаевском, Красноярском и Наримановском районах, но присутствуют и в районе села Старокучергановка.. Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота. Большое значение в борьбе с эрозией имеет проведение фитомелиоративных работ, создание лесопосадок для задержания песков и регулирование выпаса скота. Особая роль в закреплении пустынных земель принадлежит тамариску и саксаулу. Они засухоустойчивы и выносят высокую степень засоления почв. Из-за низкого количества осадков, выпадающих на Нижней Волге, водная эрозия почв имеет здесь меньшее значение, чем ветровая. Но, тем не менее, в некоторых районах области можно наблюдать процессы образования оврагов в результате водной эрозии. Такие овраги имеются в Черноярском и Ахтубинском районах. Часто водной эрозии подвержены и склоны Бэровских бугров , так примером является бугор в районе села Старокучергановка. Причиной оврагообразования также является непродуманная деятельность человека. Перевыпас скота на возвышенных местах или распашка земли вдоль склонов бугров разрушают растительность и приводят к смыванию плодородного слоя даже при незначительном количестве осадков С годами на месте таких промоин образуются глубокие овраги. Предотвратить оврагообразование можно с помощью соблюдения экологических требований к сельскохозяйственному производству.
Растительный покров или естественный опал (опавшие листья) обеспечивают защиту земли от водной и ветровой эрозии. Для удержания воды и биогенных веществ в почве важнее всего гумус и глина, удаление которых за счет эрозии приводит к опустыниванию почвы. Но в жарком климате Астраханской области почти все растения в верхнем слое Бэровского бугра за лето успевают сгнить, а ветер сдувает часть верхнего слоя, не давая ему закрепиться.Также существуют техническая и ирригационная эрозии: Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники. Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Вокруг села Старокучергановка были поля с овощными культурами, которые возделывали в течении 50 лет, так как был совхоз , который управлял этими землями. С 1991 года совхоз перестал существовать, земли перестали обрабатывать, но почва не улучшилась, так как было выброшено много удобрений на поля. Удобрения за 20 лет не растворились и не исчезли , а по прежнему лежат на полях , загрязняя почву. В природных экосистемах имеется взаимосвязь: почва обеспечивает растения биогенными веществами, растения обеспечивают почву детритом, почвенную экосистему — пищей, защищают почву от эрозии, сокращают потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации. Поэтому взаимосвязь между почвой и растительностью — динамическое равновесие, а не стационарное состояние.
3.2. Биотехнология охраны почв
В селе почвы до 1990 года использовались в с\х, выращивали томаты, перцы, баклажаны, сорго. Вызванная таким способом загрязненность почв неорганическими ионами и нехватка полезных органических, избыток пестицидов и других вредных минеральных добавок привели к снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, а также эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву оказались весьма затратными. Вместе с тем имеются безграничные, возобновляемые ресурсы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельскохозяйственных культур и близкие, а иногда и превышающие по качеству органические удобрения (например: осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствует бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и организационно) в целом разрешимо, то второе — требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах, чем и занимаются в лаборатории Технопарка АГУ многие молодые ученые..Они в настоящее время проводит большую работу по селекции и получению методами генетической инженерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяжелые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одновременно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота). Уже не одно десятилетие насчитывает опыт применения красного калифорнийского червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и широкого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлементами.[15]
Глава 4. Анализ верхнего слоя почв.4.1 Методика забора проб
Для описания почв, изучения их морфологических признаков, установления границ между различными почвами, отбора образцов для анализов заложили специальные ямы, которые называются почвенными разрезами. Разрез поможет увидеть строение всего почвенного профиля – от поверхности до почвообразующей породы. Форма почвенного разреза прямоугольная, ширина его обычно составляет 70-80 см, длина -1,5 -2,0 м в зависимости от глубины. Одну из стенок, так называемую «переднюю стенку», делаем вертикальной. На ней проведем основное исследование почвенного профиля. На противоположной стенке ступеньки.
4.2 Сухой и мокрый метод определения почв
При исследовании почв острова применялась адаптированная методика их изучения: оставление таблиц, схем. Были изучены три почвенных разреза: два были заложены в районе Бэровского бугра и один на солончаке в районе села Старокучергановка. Чтобы изучить почвенный разрез и определить тип почв по механическому составу использовали методику, описанную в книге «Полевая практика по экологии для школьников и студентов», автор Н.В.Мех [6].
Таблица № 1
Тип почвы
Шарик
Кольцо
Шнур
Песчаная
Невозможно скатать
Нет
Нет
Супесчаная
Скатывается
Почти невозможно раскатать
Нет
Легкий суглинок
Скатывается
Раскатывается, но очень непрочный
Нет
Средний суглинок
Скатывается
Образуется сплошной шнур
Со множеством трещин и переломов
Тяжелый суглинок
Скатывается
Легко раскатывается
С небольшим количеством мелких трещинок
Глина
Легко скатывается
Легко образуется длинный тонкий шнур
Кольцо без трещин
При определении типа почвы использовал «мокрый метод», (таблица №1). Для этого небольшое количество растёртой почвы увлажнил до тестообразного состояния. Из подготовленной почвы на ладони скатал шарик диаметром 2 см, потом раскатал из него шнур и свернул его в кольцо. Выяснил, что из песчаной почвы шарик невозможно скатать, шнура нет, кольцо не образуется. Из супесчаной почвы шарик скатывается, шнура нет, кольцо почти невозможно раскатать. Из легкого суглинка шарик скатывается, шнур раскатывается, но очень непрочный.
Из среднего суглинка шарик скатывается, образуется сплошной шнур со множеством трещин и переломов. Из тяжелого суглинка шарик скатывается, кольцо легко раскатывается, шнур с небольшим количеством мелких трещинок.
Таблица №2
Тип почвы
Состояние почвенного образца
Ощущения при растирании
Песчаная
Сыпучее
Состоит только из песчаных частиц
Супесчаная
Имеются слабые комочки
Преобладают песчаные мелкие частицы - примесь
Легкий суглинок
Имеются комочки, которые разрушаются с небольшим усилием
Преобладают песчаные частицы, глинистых до 20-30%
Средний суглинок
Комочки угловатые, разрушаются с трудом
Песчаных и глинистых частиц примерно поровну
Тяжелый суглинок
Комочки плотные угловатые, почти не поддаются разрушению
Преобладают глинистые частицы, песчаных почти нет
Глина
Комочки очень плотные, не разрушаются
Песчаных частиц нет, растертая почва однородна и легко втирается в кожу
При использовании «сухого метода» узнал, что механический состав почвы определяется соотношением в почве песка и глины (таблица №2). Выяснил, что песчаная почва состоит только из песчаных частиц, в супесчаной почве преобладают песчаные частицы, мелкие частицы являются примесью, в этой почве имеются слабые комочки. В легком суглинке имеются комочки, которые разрушаются с небольшим усилием, в нем преобладают песчаные частицы, глинисты до 20-30 %. В среднем суглинке комочки угловатые, разрушаются с трудом, в нём песчаных и глинистых частиц примерно поровну. В тяжелом суглинке комочки плотные, угловатые, почти не поддаются разрушению, в нём преобладают глинистые частицы, песчаных почти нет.
Таблица №3. Структура почв
Индекс
Мощность
Окраска
Механический
Реакция
горизонта
(см)
состав
почвы
I разрез а
11
Серая
Тяжелый суглинок
7
а2
31,5
Желтоватая
Средний суглинок
7
В
107,5
Светло- желтая
Легкий суглинок
7
II разрез а
19
Темно-серая
Супесчаная
7
а2
18
Желтоватая
Песчаная
7
В
113
Светло- желтая
Легкий суглинок
7
III разрез а
15
Черная с ржавыми прожилками
Средний суглинок
6
а2
30
Черная с ржавыми прожилками
Тяжелый суглинок
5
В
105
Желтоватая
Легкий суглинок
6
Описание почвенных разрезов оформили в виде таблицы (таблица №3). В первом почвенном разрезе выделили три горизонта: в первом тяжелый суглинок, во втором средний суглинок, в третьем легкий суглинок. Во втором почвенном разрезе первый горизонт образован супесчаной почвой, второй песчаный, третий - легким суглинком. В песчаной почве, среднем и леком суглинках были обнаружены включения в виде раковин. В первом и втором горизонтах было обнаружено много корней травянистых растений - на каждом 1 дм2 стенки разреза имелось несколько корней. В 1 горизонт А - аккумулятивная или зона накопления; 2 горизонт А2 - элювиальная или зона вымывания; в 3 горизонт В - иллювиальная или зона вмывания. Мощность каждого горизонта измеряли сантиметровой лентой. Окраску горизонта определяли визуально. Она зависит от присутствия в ней различных веществ. Черный или серый цвет зависит от наличия в почве гумуса. Красный, желтый, ржавый оттенки обусловливают оксиды железа. Влажность почвы определяется визуально и на ощупь. Если влажная почва, то при сжатии образца на руке остается мокрый след; свежая почва почти сухая, чуть влажная на ощупь, при высыхании светлеет, при сжатии в руке образец почвы мажется и холодит руку; сухая почва почти совершенно сухая, при добавлении воды темнеет, почвенный образец на ощупь кажется теплым. В третьем почвенном разрезе первый горизонт образован средним суглинком, окраска черная с ржавыми прожилками, что свидетельствует о присутствии в почве гумуса и оксида железа (III), почва влажная, имеются корни. Второй горизонт образован тяжелым суглинком с прослойками песка, окраска черная с ржавыми прожилками, имеются корни, почва влажная.
Третий горизонт образован легким суглинком, окраска желтоватая, почва влажная. Были исследованы на механический состав образцы почв, взятые из первых горизонтов возле школы в солончаковой зоне Почва возле школы супесчаная, грязно-желтого цвета, сухая; присутствуют корни растений. Почва в районе Бэровского бугра супесчаная, оттенок желтый, присутствуют корни растений. Почва неповрежденном Бэровском бугре легкий суглинок, грязно-желтого цвета, сухая; присутствуют корни растений Почва на территории солончака возле школы супесчаная, желтоватого оттенка с ржавыми включениями, из-за наличия в составе почвы оксидов железа (III); сухая.
4.3.Оценку экологического состояния гумусового слоя почвы по pHпочвенной вытяжки
Провели химический анализ вытяжек почвы. Для получения почвенной вытяжки я использовал методику А.Г.Муравьева, описанную в карте-инструкции (6.2. Работа 16.[7,8] Приготовление почвенной вытяжки).Для проведения анализов почв использовали полевую мини-экспресс лабораторию «Пчелка-У\хим» ЗАО «Крисмас+»[8] Для этого необходимо было высушить образцы почвы (предварительно отобрав инородные включения, камни), затем поместить высушенную почву в чистый стакан на 200 мл и добавить к ней раствор хлорида калия в количестве 2,5хm в мл (5мл раствора на 2 г почвы). Объем раствора хлорида калия отмеряется с помощью цилиндра. Затем содержимое стакана перемешали, отфильтровали через бумажный фильтр. Вытяжка должна быть однородной и не содержать частиц почвы. Солевая вытяжка используется для определения кислотности почвы. И так, мы проводили с каждым образцом почв. чистую воду в соотношении 5хm (5 мл воды на 1 г почвы). И так, мы проводили с каждым образцом почвы. Кислотность почвы - важный экологический фактор. При высокой кислотности почвы угнетается рост и развитие растений, подавляется жизнедеятельность микроорганизмов. Чтобы ее определить, использовали универсальный индикатор мини –экспресс- лаборатории «Пчелка –У\хим» ЗАО «Крисмас+». Кислотность почв оказалась нейтральной (рН = 7) в верхней части бугра и слабокислой pH -6 в межбугровом пространстве.
4.4.Анализ почвы на ее засоленность.
Засоленность почвы характеризуется повышенным содержанием легко растворимых минеральных солей, что неблагоприятно сказывается на физических и химических свойствах почвы и создаются неблагоприятные условия для развития и роста растений. У растений, произрастающих на засоленных почвах, задерживается набухание семян, цветение, рост, снижается урожайность. При больших концентрациях солей наступает гибель растений. Наиболее вредное влияние оказывают карбонаты, хлориды и сульфаты натрия и калия. Для определения засоленности почвы используется водная вытяжка. Для её приготовления вместо раствора хлорида калия необходимо к почве добавить чистую воду в соотношении 5хm (5 мл воды на 1 г почвы).
Таблица №5
Местона-хождение почв
хлориды Сl
Сульфаты
S042-
Гидрокар-бонаты нс о3-
Свинец Рb2+
Кальций
Са2+
Железо
Fe3+
Калий
K+
Азот NO3-
Фосфор
Р043-
Бэровский бугор разрушенный
+
+
+
-
+
+
+
+
+
Бэровский бугор естественный
+
+
+
-
+
+
+
+
+
Солончак возле школы
+
-
+
+
+
+
-
-
-
Степной участок
+
-
+
-
+
+
-
-
-
Методика анализа проб .[7]
Хлориды
Для определения хлорид-аниона к 5мл каждой пробы добавили 2-3 капли 30%-ного раствора азотной кислоты и 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Хлопья хлорида серебра осели не сразу. Все эти признаки указали на содержание хлорид-ионов в концентрации от 50-100 мг/л при ПДК для хлоридов - 350 мг/л.
Сульфат -аммония
Для определения сульфат-аниона к 5 мл пробы добавили 3 капли 10%-ного раствора хлорида бария и 3 капли 25%-ного раствора соляной кислоты, через несколько минут появилась слабая муть, что указало на содержание сульфат-аниона в концентрации от 1 до 10 мг/л при ПДК для сульфатов - 500 мг/л.
Гидрокарбонат-анион
Для определения гидрокарбонат-аниона к 10 мл анализируемых проб почв парка добавили 2 капли раствора метилового оранжевого. Проба приобрела желтую окраску, затем провели титрование пробы раствором соляной кислоты (0,05н) до перехода желтой окраски в розовую. Для титрования взяли 10 мл раствора соляной кислоты (V исх.), использовали 5 мл раствора соляной кислоты (VHCl) . Объем раствора, израсходованного на титрование (Vгк, мл) составил 5 мл (Vгк = V исх. - VHCl) . Затем рассчитали массовую концентрацию гидрокарбонат-аниона (Сгк„ мг/л) по формуле: Сгк = Vгк*305. Массовая концентрация гидрокарбонат-аниона в пробе почв солончака, Бэровского бугра, степного участка составила 1525 мг/л, что не превышает ПДК. Наличие гидрокарбонат-анионов в других образцах почв мы установили с помощью 10 %-ной соляной кислоты. Из пипетки на образцы почв капают этой кислотой, с поверхности почв выделились пузырьки углекислого газа - произошло «вскипание».
Определение соды в почве
Для качественного определения соды в почве к небольшому количеству водной вытяжки добавили несколько капель спиртового раствора фенолфталеина. Отсутствие в растворе пурпурной окраски свидетельствует о том, что в наших водных вытяжках соды нет. Наличие же соды в почве отрицательно влияет на рост растений, наличие соды в почве до 0,005% вызывает гибель растений.
Фосфор
Для качественного определения содержания фосфора к 10 мл водных вытяжек добавляли по 1 мл сульфатмолибденовой жидкости. Содержимое пробирок нагревали. Выпадение осадка в водных вытяжках почв солончака, Бэровского бугра свидетельствует о наличии фосфора.
Катионы железа
Для обнаружения катионов железа к 10 мл водных вытяжек прибавили по 1 капле концентрированной азотной кислоты, затем 2 капли пероксида водорода и ввели 0,5 мл тиацината аммония. Появление розового окрашивания в водных вытяжках почв указало на небольшое содержание катионов железа (III).
Катионы Свинца
Для обнаружения катионов свинца к 10 мл водных вытяжек почв прибавили по 1 мл хромата калия. Помутнение растворов водных вытяжек почв Бэровского бугра, солончака указало на небольшое содержание катионов свинца, а их наличие в почве губительно сказывается на развитии растений.
Кальций
Для качественного определения кальция в почве к 10 мл водной вытяжки в пробирке добавляют уксусной кислоты (до появления запаха) и приливают несколько капель щавелевокислого аммония. Выпадение осадка свидетельствовало о наличии в вытяжке почв ионов кальция.
Калий
Для обнаружения в водных вытяжках ионов калия, надо к 5 мл пробы прилить раствор гидроксида натрия, чтобы осадить ионы других металлов, профильтровать и упарить раствор вдвое. Затем надо обмануть проволоку в раствор и внести в пламя спиртовки. Окраска пламени в фиолетовый цвет указало на наличие ионов калия в водных вытяжках почв парка, сквера.
Нитрат- ионы
Для обнаружения в водных вытяжках почв нитрат - ионов к 10 мл пробы мы прилили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, затем 2-3 капли пероксида водорода, затем 0,5 мл роданида калия. Розовое окрашивание пробы указало на наличие нитрат-ионов в почвах Бэровского бугра, солончака возле школы и степного участка.
4.6.Гумусовый слой
Обязательным в профиле естественной, ненарушенной почвы является наличие поверхностного органогенного горизонта (гумусовый) - качественный признак почвы.[15] Чтобы определить наличие в гумусовом горизонте почв парка различных групп органических веществ мы использовали методику, описанную в пособии «Лабораторные работы по почвоведению» (О.А. Тихомиров и др.)[.10] 20 граммов сухой почвы поместили в колбу и залили 50 мл 10 %-ого раствора гидроксида натрия, взболтали и оставили в покое. Взбалтывание повторяли через 5 минут в течение 20 минут. Профильтровали суспензию и нейтрализовали фильтрат несколькими каплями соляной кислоты (10%-ной). При отстаивании в пробирке произойдет разделение раствора на фульвокислоты и гуминовые кислоты. Фульвокислоты имеют соломенно-желтый цвет, гуминовые кислоты образуют темноокрашенный осадок Выяснилось, что гумусовый слой на верхушке бугра практически отсутствует, на склоне Бэровского бугра химический анализ показал увеличение количества гуминовых кислот. Больше всего гуминовых кислот показал химанализ у подножья Бэровского бугра.
5. Выводы.
1. Исследуемые почвы формируются в пределах одних климатических условий, но добавочное увлажнение увеличивает продолжительность биологического периода, что способствует накоплению гумуса и гуминовых кислот. Кроме того на фракционный состав гумуса в значительной степени влияет степень засоления изученных нами почв.
2.Полное уничтожение Бэровских бугров полное уничтожение бугров приведет к глобальной перестройке геохимической обстановки на территории Астраханской области. Поэтому, на наш взгляд, проблема влияния бугров Бэра и их целостности на состояние почвенного покрова Астраханской области весьма актуальна Они являются важным элементом в цепи геохимического круговорота солей. Бугры Бэра представляют собой центры аккумуляции солей- Их уничтожение приводит к перераспределению солей в прилегающих ландшафтах, что существенно увеличивает долю солончаков в крае. А это, в свою очередь, повлечет за собой массовый выход из сельскохозяйственного использования ценных пастбищ и сельскохозяйственных земель. То есть произойдет опустынивание обширных территорий.
2.Гумусовый слой на Бэровском бугре не однороден. Каждый бугор имеет свои особенности в химическом составе почвы.
3. Разрушенный Бэровский бугор напротив школы зарастает сорной растительностью по вине человека, который так не разумно распорядился почвами бугра и привел к засолению почв вокруг села, от которого не возможно избавится, к увеличению плотности 10-15 см слоя.
4. В ходе исследования обнаружено , что разрушение Бэровского бугра влияет на перемещение солей в пространстве, приводит к полному уничтожению органического вещества в почвах, при значительной водопроницаемости, что влечет за собой выход на поверхность почвенных слоев более легкого гранулометрического состава.
5.Результаты исследования направляют наши силы на разработку рекомендаций по охране бугров Бэра и рациональному использованию материала бугра в хозяйственных целях без нанесения ущерба экологическому состоянию Астраханской области
6.Рекомендации
Анна Федотова, занимающаяся исследованием бэровских бугров отметила, что предупреждения ученых "натыкаются на стену непонимания". "Главы местных муниципалитетов не проявляют по этому поводу никаких эмоций, - восклицает эколог. - Им нужен бесплатный материал для строительства. Это просто варварское разграбление природных богатств края".Чтобы предотвратить экологическое бедствие, астраханские ученые предлагают на бэровских буграх образовывать заказники, существенно ограничивая там хозяйственную деятельность. Бугры можно будет использовать в качестве кладбищ (в основном на них располагаются татарские кладбища, в том числе и золотоордынского времени) или пастбищ. В настоящее время усилиями ученых Астраханского государственного университета в Володарском районе области создано несколько подобных заказников. "Но это капля в море", - сетует Анна Федотова.
Для использования почв и устранения воздействий антропогенных нарушений гумусного слоя почв мы выработали необходимые рекомендации для жителей села:законодательно запретить использование бугров Бера без разрешения специалистов;не разрушать Бэровские бугры, так как почва бугра не подходит для хозяйственного ее использования.;Для сохранения ПТК «Бэровский Бугор» в районе села Старокучергановка совместно с эколого – биологическим центром и администрацией города Астрахани, организовать районный историко-геологический памятник природы; для устранения подмочки почв необходим дренаж;чтобы устранить засоление почв, необходима их промывка, замена верхнего слоя плодородным, нельзя завозить землю без ее химического анализа на содержание солей, правильное орошение;уплотнение почвы устраняется поливом и рыхлением;для восстановления деградированного растительного покрова необходим подсев семян газонных трав или кормовых ;озеленителям от администрации села необходимо учитывать состояние почв (структуру, физико-химические свойства, состав) при подборе цветочных культур, почвы требуют внесения удобрений.
7.Литература
Алексеев С.В. Груздева Н.В. Практикум по экологии. М., АОМДС, 1996
Арустамов Э.А. Природопользование. Учебник. М., 2000.
Владыченский А.С. Почва. Её место и роль в биосфере земли. // Биология в школе. 2002.
ДобровольскийГ.В., Е.Д. Никитин Экологические функции почв. М.: Издательство МГУ, 1986.
Карпачевский Л.А. Экологическое почвоведение. М.: Издательство МГУ, 1993.
Мех Н.В. Полевая практика по экологии для школьников и студентов. Астрахань, 2000.
По краю водоема идет разрушенный бугор Бэра, вернее то , что от него осталось.
Слева разрушенный бугор, справа не разрушенный бугор. С обеих сторон бугров Бэра солончаки и солонцы.
Всероссийский фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»
Индикация загрязнения окружающей среды
по качеству пыльцы плодовых деревьев и томатов
Авторы: Прокопчук Татьяна Маратовна
МОУ» СОШ села Старокучергановка, 9класс.
Астраханская область , Наримановский район
Научный руководитель: Соколова Г.А
МОУ ДОД ДДТ «УСПЕХ»
Полевой учебный центр «СТРИЖ»
2014
Содержание
1.Введение………………………………………………………………… 3
2.Цели и задачи исследования…………………………………………………………………3
3.Обзор литературы……………………………………………………… ..3
4.Физико-географические особенности исследуемого района …………..4
5.Методы исследования…………………………………………………… 6
6.Результаты исследования………………………………………………… 7
7.Вывод………………………………………………………………………..8
8.Литература………………………………………………………………… 8
9.Приложение……………………………………………………………… 8
1.Введение
Пыльца растений может показать уровень загрязнения окружающей среды, поэтому мы выбрали плодовые деревья и исследовали их пыльцу. На основании вида пыльцы и ее целостности сделали заключение об уровне загрязнения окружающей среды в нашем селе.
2. Цель: Определить уровень загрязнения среды в селе Старокучергановка и прилегающих территориях с помощью пыльцы плодовых деревьев, овощных культур..
Задачи.
1.Проанализировать структуру пыльцы, просмотреть образцы пыльцы с плодовых деревьев, овощных культур в пределах села Старокучергановка.
2.Сделать вывод о степени загрязнения окружающей среды на основании проведенных исследований пыльцы растений в районе села Старокучергановки и ее окрестностей.
3. Обзор литературы.
В литературе часто встречается описание пыльцы, о ее развитии и росте, но нет данных о возможных изменениях под воздействием антропогенных факторов в нашей области.. В основном описаны методики работы с пыльцой (Ашихмина , 2000), которой мы и воспользовались. Основные методики по работе с пыльцой нашли и использовали на плодовых деревьях, хотя в источниках указываются травянистые растения (Жданов , 1996)Во всех источниках указывается работа с травянистыми растениями, но мы выбрали плодовые деревья и пыльцу томатов для проведения исследования окружающей среды в селе Старокучергановка.
4. Физико-географическое описание села Старокучерганвки.
Описали рельеф, почвы, близость промышленных предприятий в зоне взятия проб пыльцы, погоду, температуру, осадки, ветер, давление.
Село Старокучергановка расположено между ериками Дарма и Коньга, 1 км от реки Волга. Село находится среди городских застроек, имеет асфальтированную дорогу, которая на востоке села соединяется с городской автострадой, а на западе с объездной дорогой города. Село Старокучергановка находится на Бэровском бугре на высоте 20метров над уровнем моря. В подбугровом пространстве как раз и находятся все поля и сады. односельчан. Вокруг села солончаковые почвы, так как колхоз не функционирует с 1991 года, поля заброшены. Но раньше высаживали томаты, капусту, перец и вносили много различных удобрений и химикатов, вот и образовался устойчивый солончак.
Климат умеренно-континентальный, засушливый. Зимой редкие осадки выпадают в виде дождя или снега, который как правило, быстро тает. Характерны восточные ветры, определяющие сухость и запыленность воздуха летом и сравнительно невысокие температуры зимой. Зима начинается 15-20 ноября, лето (период со средней температурой воздуха выше +15 °C) начинается с первых чисел мая и длится 4,5 месяца.
Среднегодовая температура — +9,9 °C ,Среднегодовая влажность воздуха — 69 %.
Среднегодовая скорость ветра — 3,3 м/c.
Исследовали деревья, растущие вдоль дороги и в садах односельчан, расположенных на удалении 100метров от дороги.
Материал и методика исследования
Качество пыльцевых зерен в большинстве зависит от уровня физического и химического загрязнения среды. Пыльца отличается высокой чувствительностью к действиям отрицательных факторов и может являться индикатором загрязнения среды генетически активными компонентами. Методика анализа качества пыльцы заключается в определении процента ненормальных (абортивных) пыльцевых зерен.
Высокая чувствительность к действиям мутагенов(этиленимин, нитрозоэтилмочевина, некоторые пестициды) проявляется у томатов и плодовых деревьев. Генетически активные факторы среды резко нарушают процесс образования пыльцы томатов, доводя до полного отсутствия в пыльниках нормальных пыльцевых зерен.
Для работы мы взяли микроскоп, предметные стекла , препаровальные иглы, пипетки и слабый раствор йода. Для приготовления слабого раствора йода необходимо взять 2мл. 5 % йодной настойки и разбавить 10 мл. Этот раствор используется для окрашивания пыльцы. После окраски нетрудно отличить нормальные пыльцевые зерна от абортивных.
Для наблюдения использовали следующие объекты:
Пыльца взята с растения томат больших посевных площадей(1га), обработанных и не обработанных химикатами. Сравнение полученных результатов позволит следить за изменениями среды во время наблюдений. Проводим эксперимент на домашних посадках томатов. 5 – 6 кустов, которые не обрабатываем ничем, а остальные как всегда обработаем.. Взяли с каждого куста не обработанных по 3 пробы и так же по 3 пробы с обработанных. Сравниваем в %.. Пыльцу взяли и с плодовых деревьев. Выявляем наиболее чувствительные растения среди плодовых деревьев и томатов к загрязнению окружающей среды в селе Старокучергановка.. Пыльца одних и тех же сортов томатов, выращиваемых на большом участке и дома. Сравнение результатов в течении ряда лет позволит осуществить мониторинг, т.е. слежение за изменением (или отсутствием таковых) качества пыльцы во времени у данного объекта .Пыльца диких растений для выявления видов, наиболее чувствительных ( подобно томатам) к действию загрязнений будет исследована нами в будущем году.. В дальнейшем эти виды будем использовать для мониторинговой работы.
Работу с пыльцой проводим следующим образом.
Препаровальной иглой извлекаем пыльцу из пыльников цветка и помещаем ее на предметное стекло. С помощью пипетки наносим на пыльцу каплю раствора йода и размешиваем каплю препаровальной иглой так, чтобы все пыльцевые зерна были в растворе, а не плавали на поверхности. Выдерживаем препарат в таком виде в течении двух минут, после этого накрываем каплю покровным стеклом и рассматриваем препарат под микроскопом. Подсчитываем количество нормальных и абортивных пыльцевых зерен у томата из 50 пыльцевых зерен, а у плодовых из 100.Определяем % нормальных (или абортивных) пыльцевых зерен по каждому цветку, взятому для анализа. Все данные заносим в полевой дневник, а затем в таблицу. На карту наносим район взятия проб с описанием рельефа, погоды, ветер, температура, влажность, осадки , давление, близость промышленных предприятий, автотрасс, обработанные химикатами поля.
Описали внешний вид растений, с которых берется проба( возраст, состояние, высота )
Сделали фото растений и их цветков , с которых берется проба.
6.Результаты исследования
Взятые для исследования плодовые деревья были приблизительно одного возраста, в хорошем состоянии, произрастали на приусадебных участках наших односельчан. Так же были взяты под контроль растения томатов, которые росли на грядках во дворе и на больших площадях (1га), эти томаты пойдут на продажу.
Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Повышение загрязнения может снизить процент нормальных пыльцевых зерен до 50% и ниже
Таблица 1. Отличие нормальных пыльцевых зерен от абортивных
Нормальные пыльцевые зерна
Абортивные пыльцевые зерна
интенсивное окрашивание
одинаковые по размеру
одинаковые по форме
не окрашены
разных размеров
неправильной формы
Для исследования взяли пыльцу с растения томата на большой площади посева(1га), обработанных и не обработанных химикатами. В некоторых пробах мы находили пыльцу поврежденную во всех взятых для исследования растениях, иногда пыльники были , а пыльцы не было., так как эти растения были обработаны этиленимином, нитрозоэтилмочевиной.
Таблица 2.Сравнение больших посевных участков (1 га) томата обработанных и необработанных химикатами в селе Старокучергановка за 2009,2010
Растения на больших участках посевов томатов из 50 штук
2009 2010
Обработанные химикатоками имеют изменения в пыльце
%
2009
2010
Не обработанные химикатами имеют изменения в пыльце
Количество поврежденной пыльцы на не обоработанных 5 кустах томатов
%
Количество поврежденной пыльцы на 5 кустах обработанных
%
Кусты томатов
2009
2010
09
10
2009
2010
09
10
1
2
6
4
12
17
21
34
42
1 куст
2
3
9
6
18
28
43
56
86
2 куст
3
1
4
1
8
12
32
24
64
3 куст
4
4
11
8
22
11
28
22
56
4 куст
5
8
23
16
46
34
47
68
94
5 куст
итого
18
7,2
102
40,8
Таблица 4. Изменения пыльцы на обработанных и не обработанных кустах томата.
Растения на больших участках посевов томатов из 50 штук
Обработанные химикатоками имеют изменения в пыльце
%
Не обработанные химикатами имеют изменения в пыльце
%
1
июль
24
48
2
4
2
август
36
72
5
10
3
сентябрь
39
78
12
24
Из таблицы видно, что на формирование пыльцы влияет и сезонность, но различия в количестве поврежденной пыльцы остается примерно постоянной. На формирование пыльцы оказывает влияние и погодные условия, а июле в нашей зоне температура +35, начинает падать только в августе, но здесь учащаются пыльные бури. Вот пыльца и показала, что наибольшее ухудшение состояния окружающей среды приходится на конец лета.
Провели эксперимент на домашних посадках томатов. 5 – 6 кустов не обрабатывали ничем, а остальные как всегда обработали. Взяли с каждого куста не обработанных по 3 пробы, а так же по 3 пробы с обработанных. Сравнили в % Пыльцу взяли с плодовых деревьев и томатов.
Количество поврежденной пыльцы на не обоработанных 5 кустах томатов
%
Количество поврежденной пыльцы на 5 кустах обработанных
%
Кусты томатов
1
2
4
17
34
1 куст
2
3
6
28
56
2 куст
3
1
1
12
24
3 куст
4
4
8
11
22
4 куст
5
8
16
34
68
5 куст
итого
18
7,2
102
40,8
Из таблицы видно, что % поврежденной пыльцы больше на обработанных кустах томатов.
Но, если после обработки эти кусты поливали, то могли смыть часть химикатов и тогда поврежденной пыльцы, было меньше. Опыты надо еще раз провести и более тщательно наблюдать за обработкой химикатами.
Провели исследование пыльцы у плодовых деревьев: яблони, сливы, персика, вишни, айвы. Все деревья примерно одного возраста, состояние разное. У абрикоса и айвы отличное, ветки все здоровые, нет сухостоя, нет трещин на коре. У остальных деревьев есть сухостой, на коре повреждения в виде трещин. Плодовые деревья в возрасте 15-20 лет это зрелые и плодоносящие деревья в самом расцвете сил.
График 1. Количество поврежденной пыльцы на кустах томатов
Таблица 5. Характеристика плодовых деревьев
Породы плодовых деревьев
возраст
состояние
высота
1
Яблоня
20 лет
хорошее
15м
2
Слива
20 лет
хорошее
8м
3
Абрикос
20 лет
отличное
10м
4
Вишня
20 лет
хорошее
6м
5
Айва
20 лет
Отличное
14м
Таблица 6. Сравнительная характеристика пыльцы различных плодовых деревьев из 100 штук пыльцевых зерен за два исследуемых года 2009, 2010гг
№
Количество поврежденной пыльцы на не обоработанных плодовых деревьях
%
Количество поврежденной пыльцы на обработанных деревьях
%
Породы деревьев
2009
2010г
09
10
2009
2010
09
10
1
28
36
28
36
57
62
57
62
Яблоня
2
31
47
31
47
48
60
48
60
Слива
3
12
30
12
30
32
59
32
59
Абрикос
4
6
12
6
12
21
43
21
43
Вишня
5
2
3
2
3
10
23
10
23
Айва
всего
73
128
14,6
128
168
247
168
247
Таблица 7. Пыльца плодовых деревьев 50 экз. 2010г
№
Плодовое дерево
Кол-во деревьев
У дороги
В 100м от дороги
1
яблоня
2
Не Поврежд
поврежд
неповрежденные
поврежденные
1
яблоня
2
33
17
42
8
2
груша
2
29
21
46
4
3
вишня
2
32
18
47
3
4
персик
2
33
17
40
10
5
слива
2
37
13
46
4
6
айва
2
12
38
47
3
7
абрикос
2
37
13
43
7
Диаграмма1. Сравнительная характеристика пыльцы различных плодовых деревьев из 100 штук пыльцевых зерен..
Синий цвет -2009г, а бордовый 2010
Выяснили, что больше всего повреждена пыльца у яблони, но как правило, яблони высаживают ближе к дороге, возможно ,это оказывает свое действие на пыльцу. И видимо яблоня из всех плодовых больше реагирует на изменения в окружающей среде. Меньше всех реакция на изменение окружающей среды у вишни, но вишня цветет самой первой и в это время еще мало личного транспорта на дороге и меньше выхлопных газов, которые действуют на пыльцу. Наиболее достоверными данными можно считать реакцию пыльцы сливы и айвы, а это 15,5 % поврежденной пыльцы на обработанных деревьях и 4% поврежденной пыльцы на необработанных деревьях. Значит, уровень загрязнения атмосферы в селе можно считать как среднее загрязнение.
Для улучшения окружающей среды в селе Старокучергановка рекомендуем высаживать как декоративные деревья сливу , вишню и айву, так как они имеют наименьший коэффициент повреждения пыльцы. В настоящее время мы на пришкольном участке высадили плодовые деревья и будем ухаживать за ними и наблюдать за пыльцой.
7. Вывод
Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Поэтому, исходя из этого, можно сделать вывод, что повышенного загрязнения на всех ключевых участках не наблюдается. Но необходимо отметить, что выбросы загрязняющих веществ с осадками аккумулируются почвенным покровом, поэтому особенно почва загрязнена вблизи автостоянок.
Выяснили, что больше всего повреждена пыльца у яблони, но как правило, яблони высаживают ближе к дороге, возможно ,это оказывает свое действие на пыльцу. И видимо яблоня из всех плодовых больше реагирует на изменения в окружающей среде. Меньше всех реакция на изменение окружающей среды у вишни, но вишня цветет самой первой и в это время еще мало личного транспорта на дороге и меньше выхлопных газов, которые действуют на пыльцу. Наиболее достоверными данными можно считать реакцию пыльцы сливы и айвы, а это 15,5 % поврежденной пыльцы на обработанных деревьях и 4% поврежденной пыльцы на необработанных деревьях. Значит, уровень загрязнения атмосферы в селе можно считать как среднее загрязнение.
Для улучшения окружающей среды в селе Старокучергановка рекомендуем и высаживаем как декоративные деревья сливу , вишню и айву, так как они имеют наименьший коэффициент повреждения пыльцы, так и другие деревья. В настоящее время мы на пришкольном участке высадили плодовые деревья и будем ухаживать за ними и наблюдать за пыльцой, которая покажет на сколько чище стал воздух в селе..
Выражаю благодарность Соколовой Галине Алексеевне, педагогу дополнительного образования Дома детского творчества «УСПЕХ».
8.Литература
1. Алексеев С.В. и др. Практикум по экологии. - М.: АО МДС, 1996.- 192с.
Алексеев С.В. и др. Практикум по экологии. - М.: АО МДС, 1996.- 192с.
2. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта.- М.: Мир, 1988. - 350 с.
3. Жданов Н.В. Качество пыльцы как показатель загрязнения cреды. Экология родного края / Под ред. Т.Я. Ашихминой.- Киров: Вятка, 1996. - С. 193.
4. Злотников Э.Г., Эстрин Э.Р. Химико-экологический анализ различных природных сред: экспериментальный материал для факультативных и кружковых занятий в средних школах. - Киров: Изд-во ВГПУ, 1996.- 111 с.
5. Кузнецов М. А. И др. Полевой практикум по экологии. М.: 1994.
6. Снакин В.В. и др. Экологический мониторинг: Методическое пособие для учителей средних учебных учреждений. М.: РЭФИА, 1996.- 92 с.
7. Тарарина Л.Ф. Экологический практикум для студентов и школьников (Биоиндикация загрязненной среды). М.: Аргус, 1997.- 80 с.
8. Школьный экологический мониторинг. Уч.- метод. Пособие. /Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Агар, 2000. - 386 с.
9. Экологический мониторинг. Программа факультативного курса для школьников 9-11 классов /Сост. Муравьев А.Г. – СПб.: Крисмас + / ИСАР, 1998, -40с
Город расположен на 11 островах Прикаспийской низменности,
Лучше всего дрейссена развивается на глубине от полутора до двух метров, живет до семи-восьми лет. Этих моллюсков можно найти на различных находящихся в воде предметах. Кроме того, их раковины можно обнаружить вместе с раковинами других моллюсков на берегах рек и ериков. Сильное обрастание затопленного дерева мы нашли на реке Болда и на берегу реки Волга в районе села Растопуловка., где обрастанию подверглись раковины перловицы. Этот рост объясняется тем, что в водоёмах, особенно при их загрязнении органическими веществами, могут оставаться немногие, но устойчивые к загрязнению виды животных. В таких условиях они достигают очень высокого обилия. Например, численность дрейссена и перловиц может достигать десятков и даже сотен тысяч особей на квадратный метр дна. Все раковины собирали вручную или использовали сачок- скребок. Методы биоиндикации такие как, индексы видового разнообразия и методы, учитывающие соотношение обилия разных групп водных организмов и были взяты нами для проведения исследования [7]. Кроме этого, учитывали способность определённых групп организмов обитать в водоёмах с тем или иным уровнем загрязнённости. Для взятия проб мы использовали следующие приспособления. Пробы брали при помощи банки отбирали через каждые 10 метров береговой линии. у обоих берегов , по 5 проб. При отборе проб при помощи сачка, производили движения, похожие на движения косы при кошении травы, причём вели сачок против течения. Благодаря продолжительному жизненному циклу многих донных животных, их сообщества надёжно характеризуют изменения водной среды за длительные периоды времени .Для этого был выбран вид моллюсков перловица, беззубка и дрейссена, которых мы встретили в ериках и в реке Волга, и в ограниченном количестве в придонной части каналов.
