Изучение загрязнения воздуха в микрорайоне школы по состоянию сосны обыкновенной

  Соединения серы, и в первую очередь сернистый газ, также отрицательно влияют на рост и продуктивность растений. Листопадная лиственница менее чувствительна, чем ель и сосна, что связано с большей продолжительностью воздействия газа на хвою последних. В условиях периодического задымления сернистым газом сосна погибает, поскольку хвоя полностью в течение нескольких лет отмирает. В условиях постоянного слабого задымления отмирание хвои сосны начинается при достижении содержания серы в 0,3-0,5% (в пересчете на сухой вес), тогда как лиственница не имеет никаких признаков повреждения при накоплении серы до 1%. Поступающий в листья в небольших количествах сернистый газ может окисляться до малотоксичных сульфатов, используемых растением как элемент питания. При этом содержание серы в листьях вечнозеленых растений может быть в 3-4 раза больше нормального. При повышенной концентрации сернистого ангидрида это превращение осуществляется лишь частично, вследствие чего неокисленный сернистый ангидрид оказывает губительное воздействие на клетки мезофилла. В связи с этим в пригородных и городских насаждениях происходит усыхание сосны и ели в результате неполного охвоения их крон.      Последнее обусловлено сокращением продолжительности жизни хвои, причем у сосны вместо пяти лет хвоя живет всего 1-2 года, а у ели вместо семи лет - 1-3 года.

Механизм поступления двуокиси серы внутрь хвои сходен с таковым для фтора, т.е. с поверхности листа токсикант проникает в клетки мезофилла через устьица и кутикулу. Скорость поглощения двуокиси серы через устьица является одним из важных факторов чувствительности растений к загрязнению воздуха и зависит от интенсивности газообмена у растений. Некоторое количество двуокиси серы может проникать в хвою через кутикулу, путем растворения в липофильной фазе. Кроме того, токсические вещества могут проникать внутрь листа и через поврежденную кутикулу, т.к. кутикула хвои сосны, растущей в условиях значительного загрязнения воздуха, истончается. Количество серы в хвое сосен, растущих в условиях атмосферного загрязнения, в течение года неодинаково: максимум отмечен в марте-апреле, минимум в июле-августе. У хвои сосны в первую очередь повреждаются клетки, расположенные около устьиц или лежащие рядом с эпидермой и соприкасающиеся с межклеточным пространством. Затем повреждение распространяется на внутренний мезофилл. Проникающая в клетки двуокись серы вызывает устойчивое снижение активности фотосинтеза за счет ингибирования отдельных его звеньев, разрушением пигментов и превращением хлорофилла в феофитин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. «Методика исследований»

 

В начале исследования выбираются несколько экспериментальных участков, на которых определяется состояние хвои сосны, выявляется степень повреждения хвои. Исследования проводились на трёх ключевых участках: участок №1 – в 200 метрах от школы по улице Героев Сибиряков, участок №2 – территория парка «Танаис» за спорткомплексом «Звёздный» в районе остановки Комарова, участок №3 – парк «Оптимистов» в районе остановки «Перхоровича». 

1.Определение  состояния хвои сосны

  Для этого на каждой пробной площадке, с ветвей 5-10 деревьев (в молодых 30-40 летних древостоях) нужно отобрать побеги одинаковой длины. С них собрать всю хвою и визуально проанализировать её состояние. Степень повреждения хвои определяется по наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов и так далее. Результаты учётов заносятся в таблицу (приложение). Затем необходимо сделать вывод о состоянии хвои в разных участках городского парка, определить продолжительность жизни хвои. Проводится визуальная оценка побегов сосны.

2.Определение продолжительности  жизни хвои

Продолжительность жизни хвои устанавливается путём просмотра побегов с хвоей по мутовкам. Результаты определений также оформляются в виде таблицы (приложение). Рассчитывается индекс продолжительности жизни хвои сосны (Q) по формуле: Q= 3B1+2B2+B3,

                                                                      B1+B2+B3 

где B1, B2 и B3- количество деревьев с продолжительностью жизни хвои соответственно 1, 2 и 3 года. Делается заключение о связи загрязнения воздуха и продолжительности жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны.

3.Определение состояния кроны древостоя

  Определяется  количество деревьев с различным  состоянием кроны. Для получения  достоверных результатов должно  быть осмотрено не менее 20 деревьев. Визуальную оценку древостоев  проводят по совокупности признаков: состоянию ствола, ветвей, корней, по  ажурности крон, приросту по высоте.

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. «Результаты исследований»

 

  Деревья сосны участка №3 имеют высоту около 8 м, что соответствует второму классу бонитета. Диаметр ствола в среднем составляет 8,5 см. Кроны этих деревьев несколько изрежены, возраст хвои ограничивается четвертым годом. Для деревьев, произрастающих на участке №1, №2 характерна значительно меньшая высота - около 6 м, что соответствует четвертому классу бонитета. Диаметр ствола - 6 см. Наблюдаются случаи суховершинности, нижние ветви также часто усохшие. Крона изрежена, многие ветви искривлены. Присутствует хвоя 1 и 2 годов, кое-где в незначительных количествах сохраняется хвоя 3 года. Цвет хвои желто-зеленый, присутствуют хлорозы и некрозы. Поверхность хвои покрыта серым налетом.

Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают автомобили. У сосен на участке №1, растущих вблизи автодорог, живой, здоровой  хвои совсем мало. Выхлопной газ с вредными веществами, проникая внутрь через устьица, вызывает отравление живых тканей. В результате хвоя повреждается и усыхает. Из собранных хвои с ветвей 5 деревьев, большинства из них с большим числом черных  и желтых пятен.

  На участке №2,  обнаружили хвоинки сосны обыкновенной с небольшими повреждениями - мелкими пятнышками и усохшими на кончике участками.

  На участке №3 хвоинки, собранные с ветвей 5 деревьев сосны обыкновенной, в большинстве не повреждены, они ярко сизо-зеленые, чистые, пятен мало, нет у них усохших участков.

  Количество некрозов увеличивается с возрастом хвои с 1 по 3 год, а затем на участке №3 начинают падать, вероятно, за счет дефолиации, т.к. деревья таким образом избавляются от накопившихся в хвое токсикантов. На пробной площадке №2, № 1 наблюдается увеличение доли некротизированной хвои, которая для последнего года жизни достигает 42-44% для среднего и 56% для высокого уровня загрязнения. Помимо частоты встречаемости некрозов, большое значение имеет их величина. Максимальная длина некротического участка наблюдается у хвои 3-го года в районе с высоким уровнем загрязнения и составляет 65% от общей длины хвои. На участке №3 отмечается значительное повреждение четырехлетней хвои, а для участка №1, №2 характерно поражение уже хвои второго года, наиболее фотосинтетически активной. Таким образом, проведенный морфометрический анализ подтвердил ухудшение состояния деревьев сосны обыкновенной с ростом уровня атмосферного загрязнения.

  Продолжительность жизни хвои зависит от уровня загрязненности воздуха. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны. Длинные узкие хвоинки сосны располагаются на ветвях парами. После отмирания они также остаются соединенными и опадают вместе. Массовое опадение сухой сосновой хвои происходит осенью. А незадолго до этого в кронах сосен бывает хорошо заметна своеобразная пестрота: часть хвои зеленая, а часть – желтая. Если присмотреться, нетрудно заметить, что зеленые хвоинки располагаются на побегах данного года и прошлогодних, а желтые – на более старых побегах, которым уже три года. Наименьшую продолжительность жизни хвои имеет участок №1.

    На участке №1 вблизи автотрассы у деревьев много сухих отмерших веточек, а те, что остались в живых, покрыты короткой, редкой хвоей. На участке №2,  большинство деревьев со слабоажурной или ажурной кроной.

На участке №3  сосны с густой зеленой кроной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

  Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:

1. Проанализировав  научные данные о сосне обыкновенной, и  изучив её индикационные  способности, можно сделать выводы  о высокой чувствительности к загрязнению атмосферного воздуха.

2. По изучению  состояния хвои сосны обыкновенной  можно сделать вывод, что наиболее  загрязнён воздух на участке  №1, что подтверждает выдвинутую  гипотезу. 

3. Вдоль дороги  загрязнённость воздуха выше, чем на участках расположенных в глубине лесопарков, это объясняется тем, что значительное влияние на чистоту воздуха оказывает автотранспорт.

4.Сосна является  индикатором чистоты воздуха,  на исследуемых участках  на  хвое сосны появляются повреждения (некрозы), и они составляют 40-45%. Чаще встречается краевой некроз. 

5. Из-за высокой антропогенной  нагрузки, загрязнения среды снижается  продолжительность жизни дерева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие под ред. С.В. Алексеева. – М.: АО МДС,1996, 192с.

2.Кузьмин А.В., Жиров В.К., Исаков В.Н. Статистические закономерности морфогенеза листа в условиях неоднородной среды // Экология. – 1989. - № 5. – С. 68-70.

3. Миркин, Б.М., Наумова, Л.Г. Экология России. – М. : 1995. – 168 с.

4. Петров В.В. Растительный мир нашей Родины, 2-е изд., Москва «Просвещение», 1991, с32

5. Тимофеев А.Н. Биоэкологические исследования школьников (Биология в школе, 2007, №2, с.63-66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 1. Пробные площадки

 участок №1 – в 200 метрах от школы по улице Героев Сибиряков,

 участок №2 – территория  парка «Танаис» за спорткомплексом  «Звёздный» в районе остановки  Комарова,

 участок №3 – парк «Оптимистов» в районе остановки «Перхоровича»

Рисунок 1. Определение некрозов и усыханий хвои

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

      

Фото 1. Хвоинки без пятен     Фото 2. Хвоинки с чёрными   Фото 3. Хвоинки с усыханием

                                                        и жёлтыми пятнами

 

Таблица 1. Результаты изучения состояния хвои с пробных участков

 

	участок №1	участок №2	участок №3
Длина хвои, см	4	6	7,5
Ширина хвои, мм	0,9	1	2
Продолжительность жизни, лет	3	3	4
Число хвоинок на 10 см побега, шт	32	47	62
Вес 1000шт, г	60	62	61
Некрозы, %	45	40	30