При антропогенном загрязнении воздушной среды
Ткани листьев древесных растений, поврежденные в результате антропогенного загрязнения воздушной среды, выбывают из процесса фотосинтеза и перестают выполнять свои основные функции: синтеза органических веществ, выделения кислорода и фитонцидов. Ослабляется их пылезадерживающая роль, т.к. основная масса пыли оседает на слегка влажной поверхности живых листьев.
Эффективность фотосинтеза в значительной мере зависит от площади листовой поверхности. Визуальные методы оценки площади листьев и процента повреждений листовой ткани имеют малую точность. Предлагаемые методы оценки дают более точное определение пораженной и
мертвой ткани, т.к. желтеющая ткань, определенная визуально как живая,
может быть оценена как мертвая диагностическими методами.
Для проведения работы необходимо 10-20 листьев с каждой точки отбора проб и краткая характеристика места взятия образца.
Определение степени поражения листа по
Проценту пораженной ткани
Оборудование: весы торзионные, линейки, листы кальки, миллиметрованная бумага.
Ход работы.
1. Собранные листья расправили и положили на квадрат кальки, у которого длина (L) и ширина (A) соответствуют размерам листа. Рассчитали площадь квадрата (Sкв)
Sкв = L x A
2. Кальку взвесили (Ркв), лист очертили, по контурам на кальке вырезали его силуэт. Эту часть кальки тоже взвесили (Рл).
3. Определили площадь листа (Sл):
Sл = Рл х Sкв / Ркв
4. Контуры листа на кальке совместили с листом и очертили все поврежденные участки, вырезали их, взвесили кальку (Рповр).
5. Вычислили процент поврежденной ткани:
Sповр = (Sл х Рповр х 100) / Рлиста
Для оценки состояния уровня загрязнения конкретного района мы использовали следующие критерии: Визуальную оценку состояния древостоев, а также шкалу повреждений.
0 - Здоровые деревья - допускается наличие повреждений не более 5% общей площади (идеально чистый воздух);
1 - Ослабленные деревья - слабо ажурная крона, повреждение насекомыми и болезням не более 30-40% листвы, усыхание отдельных ветвей в нижней трети кроны, некрозы не более 10% площади листвы дерева (чистый воздух).
2 - Сильно ослабленные деревья - ажурная крона, повреждение и усыхание до 60-70% хвои или листвы, суховершинность, сухие ветви в средней и верхней частях кроны, значительные повреждения и поражения ствола, корневых лап, укороченный прирост или его полное отсутствие, некрозы более 10% площади листвы (относительно чистый воздух).
3 - Усыхающие деревья - сильно поврежденная крона или отдельные живые ветви с повреждением более 70-80% листвы, отсутствие текущего прироста по высоте, по стволу и корням насечки и единичные свежие поселения стволовых вредителей. Оставшаяся на деревьях листва хлоротичны, отличаются бледно-зеленым, желтоватым или оранжево-красным цветом. Некрозы характеризуются коричневым, оранжево-красным или черным цветом. Большая часть некротичных листьев быстро опадает (заметно загрязненный воздух).
Для оценки степени нарушенности древостоев и качества воздуха нами был проведен визуальный осмотр деревьев (тополя и липы), отбор проб листьев с каждой зоны, вычислены общие площади повреждений (некрозы, повреждения вредителями) исследуемых зон.
Глава 3. Ход работы
Работа выполнена на территории города Рыбинска и состояла из четырех этапов:
1. Выбор участков для проведения исследования и отметка их на карте местности;
2. Сбор материала для исследования;
3. Проведение исследовательской работы и подведение результатов;
4. Оценка полученных результатов исследования и подведение итогов работы.
Для исследования были выбраны 5 зон в черте города:
Зона 1- участок недалеко от НПО Сатурн.
Отбор проб листьев производился с тополей, расположенных во дворе по ул. Дмитрова; в непосредственной близости от НПО Сатурн, а также с лип, расположенных в первом ряду от дороги вдоль проспекта Ленина. Действие отрицательного антропогенного фактора на эту зону, несомненно, очень высоко: она находится в центре города, вблизи крупного промышленного предприятия. Соответственно загрязнение воздуха должно быть наибольшим.
Зона 2 - Петровский парк на левом берегу р. Волга. Отбор проб листьев тополя производился с растений, расположенных в непосредственной близости от берега Волги, а листьев лип – в одной из аллей парка. Антропогенная нагрузка на эту зону не велика, так как вблизи её находится только автотрасса со средним уровнем движения. Уровень загрязнения – низкий.
Зона 3 - участок расположенный рядом с лицеем № 2.Отбор проб листьев липы и тополя производился на территории пришкольного парка. Антропогенная нагрузка на эту зону не высокая, следовательно, и загрязнение не сильное.
Зона 4 - Скоморохова гора. Отбор проб листьев тополя и липы производился во втором ряду деревьев от дороги по улице Фурманова (рядом с остановкой Скоморохова гора). Антропогенная нагрузка достаточно большая. Загрязнение должно быть достаточно сильным.
Зона 5 - рядом с железной дорогой, в районе улицы Ворошилова. Отбор проб листьев тополя и липы производился в непосредственной близости от железной дороги. Кроме железной дороги антропогенные факторы (промпредприятия, автотрассы) отсутствуют. Антропогенная нагрузка средняя, а значит, загрязнение не должно быть сильным.
В каждой из приведенных выше зон выбирались примерно 5 тополей и 2 липы, производился визуальный осмотр деревьев. Затем на каждом из выбранных деревьев производился отбор проб 20 листьев.
Исследовательская часть научной работы была проведена на базе лаборатории лицея №2. На основании полученных данных, нами были составлены таблицы:
Таблица 1
Площадь некрозов и повреждений вредителями (%) по тополю в исследуемых зонах
| Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 | Зона 4 | Зона 5 | |
| S некрозов, % | 41,2 | 3,8 | 15,6 | 25,3 | 8,6 |
| S Повреждений вредителями, % | 5,5 | 18,5 | 5,3 | 4,4 | 5,4 |
Таблица 2
Площадь некрозов и повреждений вредителями (%) по липе
в исследуемых зонах
| Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 | Зона 4 | Зона 5 | |
| S некрозов, % | 21,4 | 5,6 | 9,5 | 16,5 | 7,4 |
| S Повреждений вредителями, % | 8,3 | 10,3 | 7,3 | 3,2 |
На основании данных таблиц (№1 и №2) нами были построены диаграммы и произведен их анализ.
Исходя из полученных данных установлено, что из исследуемых участков самой чистой оказалась зона 2 - Петровский парк на левом берегу р. Волга. Качество воздуха в ней соответствует индексу 1 - ослабленные деревья (повреждение насекомыми и болезням не более 30-40% листвы, некрозы не более 10% площади листвы дерева – воздух чистый). Такая чистота воздуха в ней объясняется тем, что антропогенная нагрузка на эту зону не велика, так как вблизи её находится только автотрасса со средним уровнем движения, следовательно, уровень загрязнения – низкий.
Далее, по сравнению с зоной 2, по степени загрязнения следует зона 5- рядом с железной дорогой. Здесь качество воздуха тоже соответствует индексу 1 - ослабленные деревья. Эта зона имеет среднюю антропогенную нагрузку, т.к. кроме железной дороги антропогенные факторы (промышленные предприятия, автотрассы) отсутствуют, а значит, загрязнение не должно быть сильным.
Следующей зоной, по чистоте воздуха, оказалась зона 3 - участок расположенный рядом с лицеем № 2. Антропогенная нагрузка на эту зону выше, чем у зон 2 и 5, но все равно относительно не высокая, следовательно, загрязнение средней степени тяжести. Качество воздуха в этой зоне соответствует индексу 2 - сильно ослабленные (некрозы более 10% площади листвы, воздух относительно чистый).
Далее, по увеличению загрязненности, следует зона 4- Скоморохова гора. Антропогенная нагрузка выше среднего (автотрассы с достаточно сильным движением, промышленные предприятия). Загрязнение достаточно сильное. Степень загрязнения воздуха выше индекса 2 и ниже индекса 3 (промежуточный результат) - сильно ослабленные и усыхающие деревья (сильно поврежденная крона). Воздух заметно загрязненный.
Самой загрязненной зоной оказалось зона 1- участок недалеко от НПО Сатурн. Действие отрицательного антропогенного фактора на эту зону очень высоко: она находится в центре города, вблизи крупного промышленного предприятия. Индекс качества воздуха в этой зоне равен 3 - усыхающие деревья (сильно поврежденная крона или отдельные живые ветви с повреждением более 70-80% листвы, большая часть некротичных листьев быстро опадает). Воздух заметно загрязненный.
Анализируя данные процента повреждений вредителями листьев тополя, мы заметили, что наибольшую площадь погрызов по сравнению с другими зонами (более чем в три раза) имеет зона 2 - Петровский парк на левом берегу р. Волга. По результатам исследования некрозов эта зона имеет самую низкую степень загрязнения, и, следовательно, самый чистый воздух, в то время как «городские» зоны имеют примерно одинаковую площадь повреждений вредителями. Объясняется это тем, что различия между «городским» воздухом и воздухом на том берегу р. Волга очень сильны: там (на левом берегу р. Волга) мало автострад, движение слабое, нет промышленных предприятий, много деревьев, что понижает средний коэффициент нагрузки на одно растение, а в центре города все тополя загрязнены выхлопными газами, отходами промышленных предприятий и прочими антропогенными факторами, из-за чего даже вредители «считают» их непригодными для своего питания.
С липами же ситуация иная. Липа менее чутко реагирует на атмосферные загрязнения, следовательно, коэффициент повреждений вредителями иной: на первом месте все также идет зона 2 - Петровский парк на левом берегу р. Волга – с самым высоким процентом повреждений вредителями. Далее, с разницей всего в 2 процента, идет зона 1 - участок недалеко от НПО Сатурн. Это зона с самым низким качеством воздуха. Деревья сильно повреждены и ослаблены, и поэтому подвергаются большему «нападению» вредителей, чем менее загрязненные зоны города. Еще на один процент меньше «погрызов» имеет зона 3 - участок расположенный рядом с лицеем № 2. Антропогенная нагрузка на эту зону относительно не высокая, загрязнение средней степени тяжести.
И, наконец, зона 5 (рядом с железной дорогой) и зона 4 (Скоморохова гора) имеют примерно одинаковую площадь повреждений вредителями, но более чем в два раза меньшую, чем предыдущие три зоны. Мы можем объяснить это тем, что количество деревьев на определенный участок зоны малочисленно и находятся они на отдаленном расстоянии друг от друга, что препятствует распространению вредителей.
Решить проблему загрязненности воздушного бассейна весьма сложно, так уменьшить нагрузку со стороны автомобилей или промышленных предприятий не представляется возможным. Для улучшения состояния воздуха и уменьшения антропогенной нагрузки мы предлагаем увеличить количество деревьев в разных точках города, что позволит снизить средний уровень нагрузки на одно дерево.
Наиболее устойчивыми видами в городских условиях являются - вяз перистоветвистый, акация белая, тополь черный (с развесистой и пирамидальной формами кроны), тополь бальзамический, тополь советский, ясень зеленый, рябина обыкновенная, дикие виды груш. Они рекомендуются к использованию в первых рядах улиц, загруженных автотранспортом, вблизи автостоянок и заправочных станций.
Выводы
· Таким образом, нами было проведено исследование по изучению экологического состояния воздушного бассейна города Рыбинск. По результатам исследования, качество воздуха зоны 1 (НПО Сатурн) оценивается индексом 3 – загрязненный воздух; в зоне 4 (Скоморохова гора) показатели качества воздуха оцениваются индексами 2-3 (промежуточный результат) – воздух загрязненный; зона 3 (участок расположенный рядом с лицеем № 2) соответствует индексу 2 – воздух относительно чистый; зоны 2 (Петровский парк на левом берегу р. Волга) и 5 (рядом с железной дорогой) соответствуют индексу 1 – воздух чистый.
· Была доказана справедливость биоиндикационного метода с использованием листьев тополя и липы, как биоиндикатора. Гипотезы о качестве воздуха в той или иной зоне, выдвинутые в начале работы, нашли свое подтверждение. Поэтому биоиндикационный метод может считаться объективным методом оценки экологического состояния окружающей среды.
Заключение
Качество воздушного бассейна отражается на всем живом, в том числе и на человеке. Загрязнение окружающей среды влечет за собой тяжелые последствия для людей, среди которых такие как различные заболевания, ухудшение самочувствия, уменьшение средней продолжительности жизни. Вот почему изучение экологического состояния различных факторов, в том числе и качества воздуха, актуально в наши дни.
Данную работу мы планируем использовать для просветительской деятельности среди учащихся в рамках работы информационно-валеологического центра лицея № 2. Однако, работа имеет множество иных способов для применения, среди которых и непосредственная помощь инстанциям, занимающимся изучением экологического состояния города.
Источники информации
à Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. Шуберт,Р.,1988 год. Москва, издательство «Мир»
à Биоиндикация загрязнений. Опекунова, М. Г., 2004 год. СПб, издательство санкт-петербургского государственного университета.
à Куриленко В.В, Зайцева О. В., Новикова Е. А., Осмоловская Н. Г., Уфимцева М. Д. Основы экогеологии, биоиндикации и биотестирования водных экосистем. (Под ред. В. В. Куриленко). 2003. 448 с.
à Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1979, — 376 с.
à Израэль Ю.А Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка окружающей природной среды. Основы мониторинга // Метеорология и гидрология. 1974, 7. — С.3-8.
à Герасимов И. П. Научные основы современного мониторинга окружающей среды" //Известия АН. Сер. геогр. 1978.3, -С.13-25.
à Сюткин В. М. Экологический мониторинг административного региона (концепция, методы, практика на примере Кировской области). — Киров: ВГПУ, 1999. — 232 с.
à Баландин Р.К., Бондарев Л.Г. Природа и цивилизация. М., 1988
à Озерова Г.Н., Покшишевский В.В. География мирового процесса урбанизации. М., 1981
à Хореев Б.С. Проблемы городов. М., 1975
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Сравнительная характеристика данных % повреждений
некрозов по тополю и липе в исследуемых зонах
Приложение 7
