Ибатуллина Гульназ Радиковна

МБОУ СОШ с. Алкино-2, Чишминский район РБ Россия

Научный руководитель: Ибатуллина Р.Р., учитель химии МБОУ СОШ с. Алкино-2

ЛИСТЬЯ БЕРЕЗЫ – БИОИНДИКАТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Введение

У древесных растений наиболее чувствительными к загрязнению окружающей среды являются листья, на которых оседает пыль, а под влиянием различных загрязнителей атмосферы в листьях происходят морфологические изменения (появление асимметрии, уменьшение листовой пластины).

Полеосаждающими  и пылезадерживающими, и газопоглащающими свойствами, являются листья березы. Наши исследования как раз связаны с изучением влияния атмосферного воздуха на листья березы. Данная работа актуальна тем, что в нашем селе исследований в этой области проводились недостаточно. Работники лесничества, когда оценивают состояние леса, используют только визуальный осмотр, а состояние атмосферного воздуха контролируется недостаточно.

Наши методы исследования позволяют определить качество здоровья среды,  путем изучения асимметрии листьев березы повислой.

Цель исследования: определение качества здоровья среды путем изучения флуктуирующей асимметрии листьев березы Betulapedula.

Задачи:

1) Изучить морфологическое описание березы повислой (Betulapedula).

2) Выбрать различные места произрастания березы повислой в с. Алкино и ее окрестностях.

3) Провести практическую работу по сбору материала (березовых листьев).

4) Измерение асимметрии березовых листьев (по пяти признакам).

5) Обработка результатов измерений.

Объектом наших исследований являются листья березы повислой.

Предмет исследования: влияние загрязнения атмосферного воздуха на симметрию березовых листьев.

С каждым годом воздействие на окружающую природную среду диктует необходимость контроля ее состояния, обеспечения ее благоприятности для живых организмов и человека. Мы выдвинули гипотезу, что чем сильнее загрязненность атмосферного воздуха, тем сильнее проявляются асимметрия листьев березы.

Методами исследования являются – измерения левой и правой половины каждого листа по отдельности и расчет их различий, то есть величина асимметрии листьев.

Вычисление интегрального показателя стабильности развития. Для этого вычисляем среднюю арифметическую всех величин асимметрии. 

1. Исследование влияния загрязнения атмосферного воздуха на симметрию березовых листьев.

Материал и методика исследования

С.Г.Баранов и Д.Е.Гавриков в своей работе «Сравнение методов оценки, флуктуирующей асимметрии листовых пластин березы повислой» сравнивали разные методы оценки окружающей среды с помощью исследования морфологических показателей. И пришли к выводу, что данный метод может быть использован для оценки качества здоровья, так как разными методами были выявлены сходные тенденции листовых пластин березы повислой.

Для древесных растений лучшим вегетативным органом является лист растения. При антропогенных воздействиях в листьях происходят морфологические изменения (появление асимметрии, уменьшение площади листовой пластинки). Такими биоиндикаторами являются листья березы, дерево с высокими поглотительными качествами.

Последствия в нарушении стабильности развития березы повислой, или бородавчатой, были выявлены в ответ на самые различные антропогенные воздействия и для оценки степени нарушения стабильности развития пятибалльная шкала [3]. Диапазон значений интегрального показателя стабильности развития до 0,040 соответствует  первому баллу (условная норма), от 0,040 до 0,044 – второму баллу, от 0,045 до 0,049 – третьему баллу, от 0,050 до 0,054 – четвертому баллу, от 0,054 и выше – пятому баллу (критическое состояние). Значения интегрального показателя асимметрии (величина среднего относительного различия на признак), соответствующие первому баллу наблюдаются обычно, в выборках растений из благоприятных условий произрастания, например, из природных заповедников. Пятый балл – критическое значение, такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне неблагоприятных условиях, когда растения находятся в сильно угнетенном состоянии [3].

В качестве объекта исследования нами была использована береза повислая или береза бородавчатая.

Березовые листья были собраны в следующих точках микрорайона  с. Алкино-2: 1 – около автодороги Уфа-Чишмы, 2 – в групповых посадках, расположенных в с. Алкино-2, 3 – в лесном массиве около д. Узы-тамак. Сбор материала следует проводить после остановки роста листьев, принято  решение провести в сентябре 2014 года. Листья березы собирали, строго придерживаясь всех механических требовании, которые изложены в методическом пособии В.М.Захарова, А.С.Баранова и др. «Здоровье среды. Методика оценки» [3].

Всего было собрано триста листьев.

Листья березы собирали из одной и той же части кроны с максимального количества доступных веток относительно равномерно вокруг дерева. В основном собирали листья одинакового размера, упаковались в полиэтиленовый пакет, в него также помещали этикетку с названием места сбора.

Затем весь этот материал был обработан сразу после сбора. Обработка материала включает в себя по 5 измерений левой и правой половины каждого листа по отдельности и расчет их различий, то есть величины асимметрии листьев. Для начала необходимо сложить лист пополам, совмещая верхушку с основанием листовой пластинки. Затем разогнуть лист и по образовавшейся складке произвести измерения. С каждого листа снимаем показатели по пяти промерам в левой и правой сторон листа. Измерения проводятся в сантиметрах (пункты 1-4) и градусах (пункт 5).

Необходимо измерить:

1. Ширину половинки листа (посередине листовой пластинки)

2. Длину второй от основания листа жилки (слева и справа от центральной жилки)

3. Расстояние между правой и второй жилкой, считая от черешка, в месте прикрепления их к центральной жилки (слева и справа).

4. Расстояние между правой и второй жилкой, считая от черешка,  с внешнего края листа (слева и справа от центральной)

5. Угол наклона второй жилки к центральной (слева и справа)

Следующий этап работы-расчеты полученных данных по методике В.М. Захарова:

Во-первых, для каждого промеренного листа вычисляем относительные величины асимметрии для каждого признака.

Для этого разность между промерами слева (L) и справа (L+R).

Во-вторых, вычисляем показатель асимметрии для каждого листа. Для этого суммируем значения относительных величин асимметрии по каждому признаку, и делят на число признаков.

В-третьих, вычисляем интегральный показатель стабильности развития величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычисляем среднюю арифметическую всех величин асимметрии.

Село Алкино-2 расположено в Чишминском районе Республики Башкортостан. Климат умеренно-континентальный, с теплым летом (+20°С), холодной зимой (-15°С), почвы черноземные, достаточно плодородные. Лесная растительность близ с. Алкино-2, представлена главным образом березовыми, липовыми, дубовыми насаждениями, есть и хвойные деревья – сосны. Территория лесного массива около д. Узы-тамак, расположена в 2,5 км от с. Алкино-2. с. Алкино-2 городского типа, с. Алкино-2 размещается на автодороге Москва-Челябинск М5. Основным источником загрязнения окружающей среды в нашей местности является автомобильный транспорт, в выбросах которого выявлено более 200 вредных веществ, среди которых особую опасность представляют оксиды углерода, углеводороды (канцерогенные формальдегиды, бензол), оксиды азота, сажа, свинец, диоксид серы, альдегиды [2].

Результаты исследований

Листья березы имеют четко выраженную двустороннюю симметрию. Принцип данного метода основан на выявлении нарушений симметрии развития листовой пластины, которые адекватно отражают уровень техногенного воздействия на растительность. При вычислении мы нашли следующие интегральные показатели стабильности развития (усредненная величина показателей асимметрии по 100 листьям в выборке)  которые приведены в таблице №1

При данной бальной оценке таблица соответствия баллов качества среды значениям коэффициентов асимметрии (таблица 2)

Те листья, которые были собраны из лесного массива, характеризуются более низкими интегральными показателями  асимметриями, что позволяет сделать вывод о том, что качество среды там более благоприятны и берез как индикатор чистоты среды  чувствую себя благополучно.

Те листья березы, которые были собраны из жилого микрорайона с. Алкино-2 (таблица 1), что соответствует 3 баллу (загрязнено) по классификации Захарова [3] характерного для территорий с менее благополучной экологической ситуацией.

Состояние здоровья среды около дороги Москва-Челябинск, что проходит вблизи микрорайона с. Алкино-2 вызывает беспокойство, показатель асимметрии высокий, что соответствует 51, по шкале Захарова В.М., это ближе критическому значению.

Растения вдоль дороги находятся в угнетенном состоянии. Листья березы имеют сильные отклонения от билатеральной симметрии. Неблагоприятная экологическая обстановка влияет не только на растения, но вероятно на животных, насекомых, птиц и человека. 

Минимальное значение (0,033), а значит мало отклонений от нормального морфологического строения, отмечены для выборки из лесного массива около д. Узы-тамак.

В жилом микрорайоне с. Алкино-2 предел сосредоточен 0,045 , а у автодороги показатель асимметрии 0,053.

Выводы:

В ходе исследования мы определили качество здоровья окружающей среды путем изучения флуктуирующей асимметрии листьев Betulapendula.

Из полученных результатов можно сделать вывод о том, что

     1. Наиболее благоприятное состояние окружающей среды мы выявили в лесном массиве около с. Узы-тамак, состояние соответствует условной норме.

     2. В жилом микрорайоне с. Алкино-2 состояние окружающей среды характеризуется как средне загрязненное, удовлетворительное.

Состояние окружающей среды около автодороги близка к критической, степень флуктуирующей асимметрии здесь наибольшая. 

Листья березы являются биоиндикаторами окружающей среды. В процессе исследований мы получили достоверную картину условий места произрастания растений, что отражало состояние здоровья среды.

Флуктуирующая асимметрия листьев березы является чувствительным индикатором состояния природных популяций. На основании  необходимых измерений и вычислений, был рассчитан показатель стабильности развития березы повислой в трех микрорайонах с. Алкино-2.

Список использованных источников

1. Баранов С.Г., Д.Е. Гавриков «Сравнение методов оценки флуктуирующей асимметрии листовой пластинки BetulapendulaRoth» (интернет)

2. Государственный доклад Минприроды РФ «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году»

3. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Н.Г. Кряжнева, Е.К. Чистякова, А.Т. Чубинишвили. – М.: Центр экологической политики России, 2000. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния природных популяций по стабильности развития: методическое пособие для заповедников.

4. Ливенцев В.П. , Антрохин В.Г. «Практикум по лесоводству», Москва, «Просвещение», 1981 г.