Хвоя сосны как биоиндикатор загрязнения окружающей среды

РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

ХВОЯ СОСНЫ КАК БИОИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

НА РЕГИОНАЛЬНУЮ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ КОНФЕРЕНЦИЮ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ОБУЧАЮЩИХСЯ НПО И СПО ЗАПАДНОГО ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

2012 г

Содержание

Введение        

I. Глобальное  загрязнение окружающей среды        

1.1. Экологические проблемы на ранних этапах развития цивилизации        

1.2. Загрязнение окружающей среды. Виды загрязнений.        

II. Основные загрязнители биосферы.        

2.1. Газообразные вещества раздражающего действия.        

2. 2. Твердые и жидкие вещества раздражающего действия.        

2.3. Классификация загрязнителей по механизму действия на ткань.        

III Биоиндикаторы        

IV. Тест на диоксид серы по Гертелю.        

Заключение        

Список литературы:        

Введение

Они пилили сучья, на которых сидели сами,
И при этом кричали о своей опытности,
О том, как можно пилить еще быстрее...
И они с грохотом полетели в бездну.
Взиравшие на них покачали головами,
Тем не менее, продолжали пилить.

Б. Брехт

В соответствие с Указом президента Путина за номером 1157, 2013 год, объявлен годом охраны окружающей среды. Конечно такой год нужен России, нужен всей земле и как можно чаще, не зависимо от того объявлен год, годом охраны окружающей среды или нет.

 Тема нашего исследования «Хвоя сосны как биоиндикатор загрязнения окружающей среды». Эта тема особенно актуальна в сегодняшнее время, т.к. усиливается загрязнение окружающей среды и становится сложной и нестабильной экологическая обстановка во многих регионах, в том числе и в городе Зима.

Целью данной работы является исследование загрязнения, его видов и источников.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение литературы по данной проблеме.
2. Рассмотрение понятия о загрязнении и его видах, биоиндикаторы.
3. Тест на диоксид серы по Гертелю.

Экологические проблемы возникли не сразу. Они зрели постепенно и во второй половине XX века приобрели поистине планетарные масштабы. Причин их возникновения много, но наиболее очевидны и важны следующие из них: 1) демографический взрыв; 2) колоссальные масштабы человеческой деятельности; 3) нерациональное потребление первичных природных ресурсов; 4) технократическое мышление древний культ природы заменился культом техники. Если в прошлом отрицательное последствие человеческой деятельности рассматривались преимущественно по отношению к тем или иным компонентам природы, то в настоящее время эти последствия наносят ущерб человеку, его здоровью и благосостоянию.

Объектом исследования является загрязнение и его виды, хвоя хвойных деревьев.

Практическая значимость темы заключается в  изучении поставленных задач.

Анализ результатов позволили предложить следующие правила экологической безопасности поведения.  

В работе использованы следующие методы:

1. Теоретический анализ;
2. Поиск;
3. Опыт.  

   Основной предполагаемый результат исследования – сбор материала, проведение опыта, составление правил экологической безопасности поведения.

I. Глобальное  загрязнение окружающей среды

1.1. Экологические проблемы на ранних этапах развития цивилизации

Экологические проблемы в культурном наследии народов. Экологические проблемы, с которыми столкнулось человечество в конце 20 века, имеют долгую историю и сложный путь формирования. Корнями они уходят в те далекие времена, когда еще первобытный человек в упорной борьбе с грозными силами природы отстаивал свое первейшее и неотъемлемое право на жизнь. Культурное наследие народов различных континентов подтверждает это. Так, в мифологии ацтеков говорится о пяти эрах, каждая из которых заканчивалась экологической катастрофой. Первая эра, в которой жили люди-гиганты, закончилась потопом; вторая эра – “Солнце земли” – была разрушена землетрясением, а люди превратились в обезьян; третья эра – “Солнце ветров” – погибла от сильного урагана. Нынешнюю, четвертую эру – “Солнце огня” – ждет всеобщий пожар. И наконец, окончательной катастрофой, согласно этой легенде, закончится пятая эра, когда погибнут земля и солнце.

Немало древних источников указывает и на сугубо природные причины гибели реальных цивилизаций, в частности шумерской, погибшей в конце 3 тысячелетия до нашей эры от жестокой засухи.

Под экологическим кризисом понимают напряженное состояние между человеком и природой. Он характеризуется не столько усилением взаимодействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы.

Первые антропогенные экологические кризисы связанны с хозяйственной деятельностью человека. Использование огня и изобретение оружия, возможно, привели человечество к экологическому кризису, причиной которого стало истребление охотниками крупных млекопитающих средних широт. Сменился тип хозяйства, что явилось событием глобальной значимости и привело к кризису примитивного поливного земледелия. Сведение лесов, которые заменялись агроценозами, резко сокращало влагооборот, что способствовало увеличению площади пустынь. С этого времени начал свой отсчет экологический кризис продуцентов

Таким образом, рост потребления человечеством природных ресурсов и использование огня, земледелия и скотоводства на всем протяжении его существования в до индустриальную эпоху сопровождался локальными экологическими кризисами и формировал постоянную тенденцию к изменению окружающей среды, причем в первую очередь следует отметить антропогенное давление на биоту и почвы

От экологического кризиса следует отличать экологическую катастрофу. Так как кризис обратимое состояние, в котором человечество выступает активно действующей стороной, а катастрофа необратимое явление. Человек при экологической катастрофе – вынужденно пассивная, страдающая сторона.

1.2. Загрязнение окружающей среды. Виды загрязнений.

Для современного этапа взаимодействия человека и природы характерно глобальное загрязнение всех компонентов природы, КРИЗИС РЕДУЦЕНТОВ (загрязнения окружающей среды). Почти одновременно с кризисом редуцентов наступают два других кризиса - тепловой и глобальный кризис надёжности природных компонентов экологических систем.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ – это привнесение в природу или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для нее агентов. В наиболее общем смысле это все то, что выводит природные системы из состояния равновесия.

Механическое загрязнение характеризуется наличием твёрдых веществ, оказывающих лишь механическое загрязнение среды без физико-химических последствий.

Физическое загрязнение - это изменение физических параметров среды. В зависимости от этого оно подразделяется на:

1. Тепловое
2. Световое
3. Радиоактивное
4. Шумовое
5. Электромагнитное

При химическом загрязнении загрязнителями являются газообразные и жидкие химические соединения. Главными источниками ввода в окружающую среду остаточных продуктов является:

1. Энергетика около(45%)
2. Промышленность более (10%)
3. Сельское хозяйство около (40%)
4. Коммунально-бытовое более (5%)

Многие загрязнители биосферы распространяются на большие расстояния, тем самым, усугубляя глобальный характер загрязнения окружающей среды. Вероятность распространения загрязнителей определяются их количеством, временем жизни этих веществ и продуктов их превращения. При оценке влияния загрязнителей на природные компоненты принимают во внимание их токсичность. Серьезное внимание уделяется изучению влияния на природу и человека таких загрязнителей, как пестициды, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, диоксид серы, диоксид и оксид азота и др.

Пестициды – это та “ядовитая приправа”, которую человечество вносит в окружающую среду преднамеренно. Пестициды называют “троянским конем” современной цивилизации. Все пестициды очень токсичны, весьма устойчивы к воздействию окружающей среды, а многие из них являются канцерогенами.

Проблема радиации и поведения радиоактивных веществ в биосфере волнующих человечество. Накопление искусственных радиоактивных вещее-биосфере, привело к ситуации, когда радиоактивное загрязнение пришлось  как новый фактор, нарушающий глобальное экологическое равновесие.

Тяжелые металлы несут особую опасность среди химических загрязнителей, опасны своей способностью легко, накапливаться в организме.  Но самое главное – они быстро меняют свою химическую формулу и практически не поддаются биологическому разложению.

Загрязнение атмосферы диоксидом и оксидом углерода, диоксидом (оксидами азота является причиной развития глобальных экологических проблем, как глобальное изменение климата, кислотные дожди.

Проблема загрязнения окружающей среды приобрела планетарный характер. Ядовитые отходы современного промышленного производства загрязняют мировой океан, атмосферу, почву, подрывают саму возможность существования цивилизации.

II. Основные загрязнители биосферы.

2.1. Газообразные вещества раздражающего действия

2. 2. Твердые и жидкие вещества раздражающего действия.

.

2.3. Классификация загрязнителей по механизму действия на ткань.

III Биоиндикаторы

Био... и лат. indico — (указываю, определяю), организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.

Для выявления разных загрязняющих веществ используются разные виды биоиндикаторов. Для общего загрязнения – лишайники и мхи, для загрязнения тяжелыми металлами – слива и фасоль, диоксидом серы – сосна обыкновенная и люцерна, аммиаком – подсолнечник, сероводородом – шпинат и горох и др.

Таблица Признаки повреждения растений под влиянием химических веществ

Многие  организмы весьма чувствительны и избирательны по отношению к различным факторам среды обитания (химическому составу почвы, вод, атмосферы, климатическим и погодным условиям, присутствию др. организмов и т. п.) и могут существовать только в определённых, часто узких границах изменения этих факторов. Например, скопления морских рыбоядных птиц свидетельствуют о подходе косяков рыбы. Специфические организмы планктона и бентоса указывают на происхождение водных масс и течений, характеризуют определённые параметры среды обитания (солёность, темп-ра и т. п.)

Типы биоиндикаторов:

1. Чувствительный.
Быстро реагирует значительным отклонением показателей от нормы. Например, отклонения в поведении животных, в физиологических реакциях клеток могут быть обнаружены практически сразу после начала действия нарушающего фактора.

2. Аккумулятивный.
Накапливает воздействия без проявляющихся нарушений. Например, лес на начальных этапах его загрязнения или вытаптывания будет прежним по своим основным характеристикам (видовому составу, разнообразию, обилию и пр.). Лишь по проишествии какого-то времени начнут исчезать редкие виды, произойдет смена преобладающих форм, изменится общая численность организмов и т.д. Таким образом, лесное сообщество как биоиндикатор не сразу обнаружит нарушение среды.

IV. Тест на диоксид серы по Гертелю.

Так как сосна наиболее чувствительна к содержанию в атмосферном воздухе сернистого газа (диоксида серы) мы первом делом остановились на анализе выбросов диоксида серы.

Материалы и оборудование. Хвоя из разных мест произрастания сосен (около промышленных предприятий, в лесу, около автотрасс), дистилированная вода, пробирки, спиртовка.

Ход работы. В пробирку помещается по несколько хвоинок (одинаковое для разных вариантов опыта). Хвоя заливается водой, кипятится в течение 5 минут. Помутнение воды пропорционально количеству воска на хвое. Интенсивность помутнения воды оценить по четырехбалльной шкале.

1 пробирка – место произрастания сосны – ул. Краснопартизанская (частный сектор)

2 пробирка – место произрастания сосны – с. Ухтуй, трасса

3 пробирка – место произрастания сосны – ул. Октябрьская (котельная)

4 пробирка-место произрастания сосны – район Р.Ц. «Сосновая горка»

Заключение

Чем выше содержится в атмосфере диоксида серы, тем больше накапливается на хвоинках сосны воска (защитная реакция).  

Диоксид серы относится к газообразным веществам раздражающего действия. Эти вещества вызывают раздражение слизистых оболочек. Природные источники раздражающих веществ вулканическая деятельность, лесные пожары, обмен веществ растений, микроорганизмов, животных. Антропогенные источники: сжигание твердого и жидкого топлива, работа предприятий химической промышленности. Наличие в воздухе загрязнителей раздражающего действия усиливает проникновение в организм других вредных веществ и повышает опасность инфекционных заболеваний. Опасность раздражающих веществ усиливается при наличии в воздухе пыли. Источниками диоксида серы в атмосфере являются: переработка и сжигание каменного и бурого угля, нефти и нефтепродуктов, древесины, отбеливания белья, дезинфекция помещений, производство цемента, соды, целлюлозы. Установлена прямая зависимость между соединением в воздухе диоксида серы и количеством заболеваний человека.

В результате нашего небольшого исследования, мы пришли к следующему выводу, что содержание диоксида серы в атмосфере меньше, там, где в наименьшей степени действуют антропогенные источники, то есть это лесная зона. А источниками загрязнения атмосферного воздуха в районе произрастания исследуемых сосен, отрицательно влияющие на сосны, являются автомагистраль (автотранспорт) – основной загрязнитель.

Что можно сделать, чтобы уменьшить воздействие диоксида серы на наш организм. Предлагаем правила экологической безопасности:

1. не гулять с непокрытой головой под дождем,
2. не пить дождевую воду,
3. не сосать сосульки,
4. бороться с пылью (влажные уборки),
5. не находиться в помещении, где кипит белье с отбеливателем,
6. озеленять помещения,
7. известковать почву,
8. не находится в близи остановок транспорт.

Список литературы:

1.Дзятковская Е.Н.   Экология и здоровье.  Издательство ИЧП «Арком»  Иркутск, 1994 г.,  часть 1

2.Дзятковская Е.Н.   Экология и здоровье.  Издательство ИЧП «Арком»  Иркутск, 1994 г.,  часть 2

3.dic/academic/ru

4.http://all-qiqiena.ru

5.http://rqtu-640.narod.ru

6.http://www.ecoloqy-poral.ru

7.http://ru.wikipedia.orq