Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы.

Городской профильный лагерь для одаренных детей «Интеллект»

МОУ «Гимназия 20»

Исследовательская работа

Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы.

Выполнила: Рогожина Екатерина

Руководитель: Афанасьева

Наталья Александровна.

Саранск 2008

Содержание:

1.Введение

1. Этапы исследования
2. Цели и задачи
3. Актуальность

2.Методика исследования

3.Кресс-салат как биоиндикатор

4.Описание опыта

1. Результаты проведенного опыта
2. Вывод по проведенному опыту

5.Вывод по исследовательской работе.

6.Приложение.

Введение:

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром.   Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

   Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо - и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Основные загрязняющие вещества.

   Свою  исследовательскую работу я начну с обзора  тех факторов, которые  приводят к ухудшению  состояния  одной из важнейших составляющих  биосферы-литосферы.

    Почва - это природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшее из свойств почвы - это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды.   Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. Как часто встречаются участки, покрытые остатками строительных деталей: панелей, блоков, кирпичей, заваленные золой, шлаками. В районах нефтебаз земли покрыта слоем мазута, нефти, смазочных материалов.

   Все больше и больше занимает мусор не только в городе, но и в сельских районах. Причем он может быть загрязнителем почвы и воды. Детали от машин, брошенные на почве, С/Х техника, находящаяся под открытым небом, и просто лежащая, где попало - все это подвергается коррозии, в результате чего железо и другие металлы попадает в

почву. Таким образом, в почве накапливаются соединения мышьяка, ртути, меди и др. Сернистый ангидрид попадает в почву и значительно подкисляет ее, что вынуждает фермеров вносить больше извести. В 70-х годах в ФРГ вносили 54кг/га, а 1982-83гг - 170кг/га.   Поблизости от автомобильных трасс в почве наблюдается повышенное содержание свинца. Широко распространено загрязнение почвы нефтепродуктами. В почву могут попасть пестициды. Наконец, даже минеральные

удобрения могут нанести почве ущерб, особенно при внесении их без учета конкретных особенностей данного поля. Растения не всегда могут использовать все питательные вещества удобрений. По данным академика В. Виноградова из всего внесенного в почву азота в составе минеральных удобрений 16-20%, а иногда 50% не усваиваются.

   Опасность загрязнения почвы состоит не только в изменении ее физико-химических свойств. Посторонние вещества, попадая в почву, разрушают сложившиеся связи между отдельными группами почвенного биоценоза. Разрушаются сложившиеся трофические цепи. Все это конечном счете сказывается на плодородии. Бытовые и животноводческие сточные воды загрязняют почву болезнетворными бактериями.

   Засолением называют процесс накопления солей натрия, кальция, магния в верхнем слое почвы в концентрациях недопустимых для нормального роста и развития растений. Широкое распространение оно получило в Египте, Ираке, Индии, Пакистане и в других засушливых странах. Наибольшее засоление почв в бывшем СССР происходит на орошаемых землях Средней Азии и Закавказья.

Влияние загрязнений окружающей среды на растения:

Согласно закону РФ «Об охране окружающей природной среды» (1992) зеленые зоны городов и населенных пунктов относятся к особо охраняемым природным территориям. Растительность на улицах городов, поселков рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения среды жизни человека в гигиеническом и эстетическом отношениях, поскольку растения обогащают воздух кислородом, увлажняют и очищают его, способствуют снижению шума, влияют на микроклимат территории.

   Известно, что основные экологические факторы в населенных пунктах, особенно в городах, существенно отличаются от тех, которые влияют на растения в естественной обстановке. Загрязнения воздуха, воды, почвы оказывает влияние на физиологические функции растений, их внешний облик, состояние, продолжительность жизни, генеративную сферу.

   Так, вещества-токсиканты, которые адсорбируются на клеточных оболочках растений, проникают внутрь клеток, нарушают обмен веществ; в результате резко снижается фотосинтез, усиливается дыхание. Обычно признаки поражения растений токсикантами выражаются в некрозе края листа, изменении формы пыльцевых зерен, побурении листьев и хвои, появлении уродств, отмирании. Пыль, оседающая на листья, действует как экран, снижающий доступ света и усиливающий поглощение тепловой радиации. Кроме того, возможна закупорка листьев пылевыми частицами. Загрязнения почвы и вод нефтепродуктами также вызывает различные степени повреждения растений - от отсутствия завязывания семян и отмирания отдельных органов до полной гибели.

Этапы исследования.

1. Постановка цели и задач исследования;
2. Подготовка  материалов и оборудования для проведения опыта (земля, чашки, семена кресс-салата);
3. Проведение опыта;
4. Выводы.

Цели исследовательской работы.

Выявить влияние уровня физического и химического загрязнения почвы на  прорастание семян кресс-салата.

Задачи исследовательской работы:

1. Изучение литературных источников.
2. Заложение и проведение опыта  в течение 10 дней.
3. Обработка результатов.
4. Выводы.

Актуальность:

Я считаю, что эта  исследовательская работа очень актуальна в настоящее время. В наши дни серьезно стоит вопрос о защите окружающей среды. Бездумная деятельность человека на протяжении веков разрушала среду обитания. Важнейшей задачей в наши дни является формирование новой социальной и экологической нравственности. На смену лозунгам типа «Человек - царь природы» или «Нельзя ждать милостей от природы, взять их у нее - наша задача!» должны прийти установки на разумное и бережное отношение к тому, благодаря чему мы существуем, к нашему общему и единственному дому - планете Земля. Наши потребности растут, и от природы мы берем все больше и больше. Поэтому необходимо обеспечить восполнение природных ресурсов по принципу расширенного воспроизводства. В этом главная задача охраны природы сегодня. Таким образом, охрана природы с экономической точки зрения есть управление природными ресурсами, обеспечивающее их расширенное производство. Человек должен понимать, что его деятельность, в конце концов, приведет к полной гибели всего живого. Загрязнение окружающей среды выхлопными газами приведут к полному исчезновению растений. Но ведь они же выделяют кислород, так необходимый нам для дыхания, а, следовательно, для жизни. Получается, что человек косвенно вредит самому себе. Если люди в ближайшем будущем не научатся бережно относиться к природе, они погубят себя. А для этого надо воспитывать экологическую культуру и ответственность. И начинать экологическое воспитание надо с  младшего школьного возраста, так как в это время приобретенные знания могут в дальнейшем преобразоваться в прочные убеждения. Я считаю, что экологическое воспитание - самое важное в наше время. Ученики, получившие определенные экологические представления, будут бережней относиться к природе. В будущем это может повлиять на оздоровление экологической обстановки в нашем крае и в стране.

   Любовь к природе, интерес к растениям не всегда приходят сами собой. Если человек способен почувствовать красоту цветущего луга, если его радует изящный колокольчик и кружевной папоротник, - это залог того, что такой человек будет бережно относиться к растительному миру. Он лучше поймет необходимость охраны бесценных богатств флоры, он станет надежным ее защитником. В своей исследовательской работе я хочу показать, как пагубно влияет деятельность человека на растения, доказать, что человек не царь природы, а ее составная часть. Если гибнет какое-то звено цепи, то угроза нависает над всеми. Когда мы поймем это?! Пора остановиться, прекратить самоистребление. Надо жить в гармонии с природой. Тогда мир наступит и в душе каждого из нас. Я верю в это!

Методика исследования:

1)Подготовительный период

•  Выбрать  тему исследовательской работы
• Сформулировать  цель и задачи исследовательской работы
• Собрать как можно больше информации о предмете изучения

    2)Практический период

• Закладка опытов на субстратах, взятых  с трех разных участков.
• Проверка всхожести семян (замачивание)
• Наблюдение за прорастанием семян
• Вычисление  процента проросших семян  от общего числа  взятых
• Сделалась  выводы по проделанному опыту.

Кресс-салат как биоиндикатор.

Биоиндикатор- организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых  можно с большой достоверностью  судить о свойствах среды, в том числе  о присутствии и концентрации загрязнений.

Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

  Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).

   Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток.

  При проведении  опытов с  кресс-салатом, следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный  режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве (чернозем, верхний горизонт серой лесной почвы) всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водно-воздушный режим. Поэтому в качестве субстрата для контроля следует брать почву того же типа, что и для опытов.

     Кроме загрязнения почвы на, кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы, автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо уменьшают их длину.

  Кресс-салат можно выращивать на незастекленных балконах многоэтажных домов, расп6ложенных вдоль автодорог. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты двух метров. Одновременное выращивание кресс-салата на балконах нижних и верхних этажей летом, в период теплой и безветренной погоды, обычно показывает заметные различия в качестве проростков.

Описание опыта:

Материалы и оборудование: земля, семена кресс-салата, вода.

Ход работы:

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений  с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенная для  опытов, я проверила на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращиваются в чашках в насыщенной водой среде. После определения  всхожести семян я приступила  к проведению опыта.

1. Я взяла землю с трех разных участков, находящихся близко к проезжей части, в 100м от проезжей части и землю с приусадебного участка.
2. Чашки  я заполнила до половины  исследуемой землей и увлажнила одним и тем же количеством  отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.
3. В каждую чашку на поверхность земли  уложила по 100 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами было примерно одинаковое.
4. Покрыла семена  теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек  и аккуратно разгладила поверхность.
5. Увлажнила верхних слои субстратов до  влажности нижних.
6. В течение 10 дней  я наблюдала  за прорастанием семян, поддерживая  влажность субстратов  примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывала в таблицу.

Скорость прорастания семян кресс-салата

Почва, взятая на приусадебном участке (1)

Загрязнение: слабое.

Почва взятая, в 100м от автомобильной магистрали (2)

Загрязнение:  среднее.

Почва, взятая около автомобильной магистрали. (3)

Загрязнение: сильное.

Обработка результатов:

Свое наблюдение я начала  с 3-ого дня, т.е. с того момента, когда проросшие семена  были посажены  в субстраты. Уже на следующий день  можно было считать проросшие семена.

В субстрате (1)  количество  проросших семян достигло 35% и проростки были ровные  и достаточно высокие. В субстрате (2)  количество семян было немного меньше и составляло 23%. Проростки были  немного поменьше, но ровные. В субстрате (3) всхожесть уменьшилась до 18%. На 6-ой день проведения опыта процент ростков в  (1) субстрате увеличилось до  87%. Во (2) субстрате проросших семян стало 67%. Немного увеличился и процент  проросших семян в субстрате (3)-  20%.

На 7-ой день проведения опыта количество ростков еще немного прибавилось. В (1)их стало  -88%, во (2)-59%, а в (3) так и осталось 20% проростков.

По мере наблюдения всхожесть семян остановилась, их число перестало расти. Теперь  необходимо  оценить внешний вид ростков.

В субстрате (1) ростки высокие и ровные. Все они примерно одинакового роста, крепкие.

В субстрате (2)  проростки короче, чем в (1) субстрате. Длина их не равномерна, но побеги ровные. В субстрате (3)  проростки мелкие и уродливые. Лишь несколько из посаженных ростков  выросли в нормальную длину.

Вывод по проделанному опыту.

  Я взяла землю с трех участков, взятых на разном расстоянии от автомобильной магистрали.  И посадила в неё  одинаковое количество семян кресс-салата. Оказалось, что чем ближе к непосредственному месту загрязнения (в нашем случае  автомобильной дороге), тем меньше число, а, следовательно, и процент проросших семян. Чем дальше от  непосредственного места загрязнения, тем число проросших семян больше. Кресс-салат как биоиндикатор определил состояние почвы. Этот опыт показывает о том, что повышенное загрязнение  почвы в городских агломерациях  отрицательно влияет на  прорастающие вблизи растения, замедляя  процесс  роста растений, и может привести  к  их гибели.

Заключение по исследовательской работе.

Подводя итоги работы, можно сделать следующие выводы:

   Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Загрязнителем почвы в городских условиях  служит и  автомобильный транспорт. В выхлопных газах  двигателей  содержится более 200 химических  соединений  и элементов. Загрязнения почвы отработанными газами автомобилей отличается  значительной  неравномерностью и в пространстве и во времени. Поэтому  очень важен контроль над транспортными потоками, а также попадаемого в почву  выхлопного газа, пагубно влияющего на растущие рядом растения. Культурные же растения следует сажать  на значительном расстоянии от  автомобильной магистрали.

В настоящее время  значительная часть болезней человека  связана с   ухудшением экологической обстановки в нашей среде обитания: загрязнениями  воды, атмосферы и почвы. Приспосабливаясь к неблагоприятным экологическим условиям, организм человека испытывает  состояние напряжения и утомления.

Список литературы:

• Охрана окружающей среды, Справочник. Составитель  Л.П.Шариков.
• Экологический словарь, Алма-Ата 1983г.
• Теоретическая экология, М.,1987.
• Чернова Н.М. Экология, М.,1988Г.
• Е.М.Сергеев, Г.Л.Кофф. «Рациональное использование и охрана окружающей среды городов».
• А.Н.Захлебный, И.Т.Суравегина. Экологическое  образование школьников во внеклассной работе. - М.:Просвещение,1984г.
• А.Д.Потапов. Экология. Москва, 2000г.
• Г.В.Тягунова. Экология. Москва, 2005г.