Исследовательский проект

Шило Виктория Максимовна

Демидова Елена Владимировна

Донецкая Народная Республика

Сосна обыкновенная как индикатор загрязнения окружающей среды

ВВЕДЕНИЕ

Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе наиболее острых проблем современности. Одними из наибольших источников загрязнения окружающей среды является интенсивное развитие промышленности, автомобильного транспорта. На долю выхлопных газов в общем объеме загрязнений городского воздуха приходится от 38 до 42% всех выхлопных выбросов. При этом в атмосферу попадает до 200 веществ химической природы, в том числе оксиды углерода, азота, серы.

Воздух, который вдыхает человек, оказывает влияние на его здоровье и работоспособность. При вдыхании загрязненного воздуха снижается иммунитет человека и, как следствие, обостряются старые и появляются новые заболевания. Не удивительно, что в последнее время многие горожане находят у себя признаки такой болезни, как синдром хронической усталости. Видимо, организм человека устает сражаться за свое выживание.

В последние годы продолжается интенсивный рост онкологических, аллергических, кожных заболеваний, болезней верхних дыхательных путей, патологии беременности и детства. Изменяя окружающий мир, человек меняет себя, и, очень часто, не в лучшую сторону.

В последние годы все больше прослеживается важная функция растений – очищение естественной среды от всевозрастающего количества загрязнителей.

На страже нашего здоровья стоят «легкие планеты» - хвойные леса, которые очищают загрязненную вредными веществами воздушную среду, а также служат индикаторами загрязнения.

Хвойные растения вечнозеленые, обладают декоративными и санитарно - гигиеническими свойствами. Благодаря темно - зеленой окраске хвои, стройности ствола, красивой текстуре коры, являются украшением городских зеленых насаждений. Кроме того, они снижают запыленность и загазованность воздуха, выполняют ветрозащитную функцию, обладают фитонцидным действием, способны бороться с шумом, влияют на тепловой режим и влажность воздуха.

Хвойные растения способные чутко реагировать на слишком низкое или чрезмерно высокое содержимое отдельных компонентов воздуха. Растения реагируют на загрязнения воздуха изменением окраски, опадением хвои, гибелью. Поэтому они выступают индикаторами уровня загрязнения окружающей среды.

На сегодняшний день мало изучено о влиянии токсичных веществ на морфологические особенности хвойных растений.

В связи с этим автор решил выяснить степень загрязненности воздуха города Харцызска, используя сосну обыкновенную в качестве индикатора.

Объект исследования - насаждениясосны обыкновенной городаХарцызска.

Предмет исследования - морфологические особенности сосны обыкновенной.

Цель исследования:

Выяснить эффективность использования сосны обыкновенной в качестве индикатора загрязненности воздуха для оценки влияния его на здоровье человека.

Гипотеза: используя в качестве биоиндикатора сосну обыкновенную, можно определить степень загрязнения воздуха в городе.

Задачи:

1. Теоретически обосновать проблему влияния загрязненного воздуха на состояние сосны обыкновенной.

2. Выбрать исследуемые территории.

3. Дать оценку загрязненности атмосферы путем изучения морфологических характеристик сосны обыкновенной.

4. Определить состояние повреждения хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы.

5. Предложить практические рекомендации относительно мероприятий по сохранению здоровья человека.

Место проведения: участкихвойных насаждений территории города Харцызска, ДНР.

Исследовательские приемы:

Теоретические: абстрагирование, анализ и синтез.

Эмпирические: наблюдение, сравнение, эксперимент.

Математические: статистические.

Исследовательские: проведение эксперимента.

Этапы реализации проекта:

Подготовительный (поиск методов и форм организации проекта, выбор объекта и территории для исследования).

Диагностический (изучение литературы по данной теме, выбор методик исследования).

Исследовательский (внедрение выбранных методик исследования, экспериментальная проверка).

Итогово - обобщающий (систематизация материала, оформление результатов проекта в виде презентаций, буклета).

Ожидаемые результаты:

1. Разработка механизма выявления загрязненности воздуха по морфологическим признакам сосны обыкновенной.

2. Возможность использования полученных результатов на уроках биологии, экологии, при проведении практических работ и исследовательской деятельности учеников.

3. Привлечь внимание молодежи к проблеме состояния окружающей среды города Харцызска ДНР, убедить в важности бережного отношения к окружающей природе.

4. Создание практических рекомендаций относительно мероприятий по сохранению здоровья человека.

1. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Морфологические особенности изучения сосны обыкновенной

Исследования проводились с весны 2023 года по осень 2023 года. Автором было заложено три участка произрастания сосны обыкновенной (мониторинговые зоны), размещенные на разном расстоянии от дороги(приложение 1). Первая мониторинговая зона находится вдоль дороги улицы К.Цеткин г. Харцызска ДНР, где деревья расположены на расстоянии 5 метров от дороги. В этой зоне произрастает 10 деревьев. Вторая мониторинговая зона находится в районе троллейбусного Депо. В этой зоне произрастает 11 деревьев, размещенных на расстоянии 9 метров от проезжей части дороги. В качестве контрольной зоны выбран участок сосновых насаждений парка им. Чехова, где растут деревья на значительном расстоянии от дороги.

В ходе исследования автором проводились измерение параметров растений(высота, диаметр ствола и возраст растений), согласно методикам исследования.Для изучения были выбраны все растения исследовательских зон, однако в контрольной зоне выбрали лишь 10 исследуемых растений.

Как показали проведенные исследования, возраст исследуемых растений колеблется от 21 до 38 лет.

При измерении диаметра ствола была установленная зависимость между условиями существования, возрастом деревьев и толщиной ствола.

Таким образом, параметры всех исследуемых растений разные и формируются под влиянием разных факторов: возрастных особенностей растений, условий существования, загрязнения воздуха.

1.2. Динамика роста исследуемых растений

Наблюдение за динамикой роста побегов сосны обыкновенной проводились впериод набухания почек до прекращения роста побегов, с апреля по июнь 2023 года через каждые семь дней.

Выяснено, что набухание почек у сосны обыкновенной происходило в середине апреля (15-17 числа). Вступление растений в эту фазу характеризуется постепенным удлинением почки вследствие нарастания внутри нее побега, поэтому начальный момент набухания почки определялся визуально.

Начало роста побегов у сосны обыкновенной автор определял, когда возрастающие почки увеличились в длину в три раза сравнительно с теми, которые находились в состоянии покоя. Выявлено, что почки начали расти у исследовательских растений I и II мониторинговых зон на 2 дня раньше (20 апреля), по сравнению с контрольной зоной (22 апреля). Как показали наблюдения, на протяжении апреля и с середины мая, рост побегов происходил медленно и постепенно. Основной прирост годовых побегов наблюдался в мае и июне. Окончание роста побегов определен путем систематических измерений их длины. Выяснено, что рост побегов у растений I и II мониторинговых зон, прекратился на 2 дня раньше, чем в контрольной зоне.

В целом прирост за вегетационный период составил в контрольной зоне – 16 см, в II мониторинговой зоне - 13,1 см, в I мониторинговой зоне - 7,8 см.

Таким образом, в I и II мониторинговых зонах сравнительно с контрольной зоной, видно выраженное замедление роста побегов, что возможно объясняется влиянием токсичных веществ на растения.

1.3. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек)

Для проведения исследования в осеннее время на опытных участках отобрали 100 шишек (по 10 шишек с 10 деревьев) и определили их линейные размеры полоской миллиметровой бумаги. По полученным данным, подсчитали средние для участков длину и диаметр шишек.

Длина и диаметр шишек сосны обыкновенной, произрастающей на территории парка (контрольная зона) больше шишек сосен, которые растут близи дороги (I зона и II зона).

1.4. Определение состояния повреждения и длины хвои

Из нескольких боковых побегов средней части кроны 10 деревьев автор взял по 300 хвоинок второго и третьего года жизни.Можно было наблюдать зависимость качества хвои от чистотывоздухаиотдаленности от автотрассы.Установлено, наибольшее количество хвоинок с пятнами и усыханием наблюдается в I и II мониторинговых зонах.Такие результаты опытов свидетельствуют о загрязненности воздуха в этих зонах.

В контрольной зоне основная часть хвои сосны здоровая, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, которые равномерно рассеяны по всей поверхности.

Наибольшую длину хвои имеют растения контрольной зоны, что возможно связано с возрастными особенностями исследуемых растений.

ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных источников относительно влияния токсичных веществ на растения свидетельствует, что сосна обыкновеннаячувствительна кзагрязнению атмосферного воздуха.

2. Установлена зависимость между среднегодовым приростом исследовательских растений сосны обыкновенной и отдаленностью ее от дороги. Чем ближе к дороге растут деревья, тем меньше размеры среднегодового прироста. Возможно, что токсичные вещества воздуха тормозят делениемеристематической ткани, вследствие чего уменьшается прирост побегов и размеры годовых колец.

3. Наблюдается прямо порционная зависимость между длиной хвоинки, степенью ее повреждения и отдаленностью исследуемых растений от дороги.

4. Выявленные исследовательским путем изменения морфологических характеристик у исследуемых растений, подтверждают научные данные об эффективности использования сосны обыкновенной в качестве индикатора мониторинга воздуха.

5. Наиболее загрязненными являются участки I и II мониторинговых зон, размещенных близко от дороги. Это дает возможность прогнозировать степень экологической опасности для здоровья человека.

Практические рекомендации:

Учитывая тот факт, что хорошее состояние атмосферы является залогом здоровья человека, необходимо:

1. Учебным заведениям выпускать агитационные листовки для привлечения автовладельцев к состоянию их автотранспорта.

2. Вести экологическое просвещение среди населения о доступных методах биоиндикации, позволяющих людям судить о степени загрязнения окружающей среды и возможности предупредить негативные последствия, тем самым обеспечить безопасность своему здоровью и окружающей среде.

3. Создать реакционную зону в районе контрольной зоны (участок сосновых насаждений парка) для организованного отдыха населения с целью оздоровления населения. Известно, что сосновые насаждения выделяют фитонциды, которые уничтожают болезнетворные бактерии и задерживают их развитие.

4. Создать «экологическую тропу», которая будет способствовать повышению ответственности людей за сохранение окружающей среды, своего здоровья, воспитанию чувства любви к природе, своей родине.

5. Увеличивать площадь озелененных территорий города, так как зеленые насаждения имеют важное санитарно-гигиеническое значение: улучшают температурно-влажностный и радиационный режимы, являются мощным фактором защиты населенных мест от пыли, газов, ветра и шума, способствуют очистке атмосферного воздуха от загрязнений, благоприятно влияют на организм человека (акция «Посади дерево», экологическое движение «Зеленый патруль»).

Заключение

Проведённые исследования, с целью выяснения эффективности использования сосны обыкновенной в качестве индикатора загрязненности воздуха для дальнейшей оценки влияния загрязненного воздуха на здоровье человека методом биоиндикации, подтверждают, что с увеличением автомобильного потока, происходит загрязнение атмосферного воздуха. В результате влияния вредных токсичных веществ на сосну обыкновенную, происходят морфологические изменения, повреждение стволов, усыхание деревьев, повреждение хвоинок. Это дает возможность прогнозировать неблагоприятное воздействие на состояние здоровья человека.

Земля у нас одна. Человек должен беречь все живое на нашей планете, тем самым сохраняя свое здоровье!