Глава 2. Методика исследования
Биоиндикация загрязнения воздушного бассейна г. Рыбинска по состоянию листьев липы и тополя обыкновенных.
Авторы:
Ромашов Тимофей, ученик 11 класса,
Зазулина Наталия, ученица 10 класса
МОУ лицей №2.
Научный руководитель:
Вахрамеева Светлана Михайловна,
учитель биологии МОУ лицей №2, преподаватель доп. образования ДПО «Молодые таланты»
Рыбинск, 2011 год
Оглавление
Введение. 3
Цели работы: 4
Задачи исследования: 4
Глава 1. Обзор литературы.. 5
Глава 2. Методика исследования. 8
Глава 3. Ход работы.. 10
Выводы.. 14
Заключение. 14
Источники информации. 15
Приложение 1. 16
Приложение 2. 17
Приложение 3. 18
Приложение 4. 19
Приложение 5. 20
Приложение 6. 21
Приложение 7.
Приложение 8. 22
Введение
В наши дни урбанизация стала одним из основных факторов загрязнения окружающей среды. Именно с ней связано более 75% общего объёма загрязнения.
Экологическая ситуация в любом городе или сельском районе может кардинально измениться не только за продолжительное время, но часто и за считанные часы, так как интенсивность выбросов предприятиями отходов в атмосферу или водоем, интенсивность попадания животноводческих стоков в реку и т.д. иногда катастрофически увеличиваются. Поэтому необходимо вести регулярное наблюдение за состоянием городских экосистем и их элементов. Такие постоянные наблюдения за происходящими в экосистемах процессами называются экологическим мониторингом (от латинского слова монитор – тот, кто напоминает, предупреждает).
На основе данных мониторинга разрабатывают прогнозы дальнейшего изменения наблюдаемых признаков и принимают решения для улучшения экологической ситуации.
Биомониторинг используют для оценки уровня загрязнения среды по состоянию организмов и их обитания. Оценка среды по состоянию живых организмов называется биологической индикацией.
Представляемая методика изучения, мониторинга и оценки жизненного состояния растений базируется на методе биоиндикации. Суть подхода заключается в том, что по различным признакам исследуемого вида живого организма (в данном случае – повреждений листьев липы и тополя), мы судим о состоянии окружающей среды. Другими словами, индикаторный вид своим состоянием информирует нас о неблагополучии внешних условий.
При проведении данной работы, в качестве основных видов-биоиндикаторов использовались листья тополя обыкновенного и липы обыкновенной. Тополь и липа как нельзя лучше подходят в качестве модельного вида-биоиндикатора. Тополь чутко реагируют на малейшие изменения условий произрастания, а липа широко распространена на большей части нашего города, следовательно, проблема поиска участков для исследования сведена к минимуму.
Цели работы:
1. Изучить экологическое состояние атмосферного воздуха в черте города, используя в качестве биоиндикаторов липу обыкновенную и тополь обыкновенный.
2. Убедиться в справедливости биоиндикационных методов определения степени загрязнения атмосферы по состоянию листьев тополя и липы путём сравнения показателей на ключевых участках.
Задачи исследования:
1. На основе полученных результатов выявить степень загрязнения атмосферного воздуха по состоянию листьев тополя обыкновенного и липы.
2. Выявить основные источники загрязнения и возможные пути снижения антропогенной нагрузки.
Глава 1. Обзор литературы
Согласно определению Н.Ф. Реймерса: “Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей… Сообщество индикаторное – сообщество, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно судить об общем состоянии среды, включая ее естественные и искусственные изменения”. Безусловно, объективные факты свидетельствуют о существовании тесного влияния факторов среды на биотические процессы экосистемы (плотность популяций, динамику видовой структуры, поведенческие особенности). Такие факторы среды, как свет, температура, водный режим, биогенные элементы (макро- и микроэлементы), соленость и другие имеют функциональную важность для организмов на всех основных этапах жизненного цикла. Однако можно использовать обратную закономерность и судить, например, по видовому составу организмов о типе физической среды. Поэтому “Биоиндикация – это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений”.
Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Биоиндикация, как и мониторинг, осуществляется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза. Очевидно, что сложность живой материи и характера ее взаимодействия с внешними факторами возрастает по мере повышения уровня организации. В этом процессе биоиндикация на низших уровнях организации должна диалектически включаться в биоиндикацию на более высоких уровнях, где она предстает в новом качестве и может служить для объяснения динамики более высокоорганизованной системы.
Теоретическая и практическая неполнота работ в области биоиндикации связана с объективными методологическими трудностями отображения и моделирования предметной области. Оценка антропогенного воздействия на биотические компоненты экосистем во многом осложняется пространственно-временной дифференциацией видовой структуры, т.к. ценопопуляции одного и того же вида, входящие в разные сообщества организмов, характеризуются различными экологическими условиями обитания и их реакции на действие фактора могут существенно отличаться. У видов со слабо выраженными механизмами популяционного гомеостаза эти реакции всегда достаточно контрастно выражаются в снижении физиологической устойчивости части особей к действию антропогенных факторов и, в конечном счете, в нарушении процессов репродукции. Однако для большинства видов реагирование на любое техногенное воздействие (если, разумеется, оно не носит катастрофический характер) принципиально не отличается от выработанных в ходе эволюции тривиальных реакций на колеблющиеся изменения среды. В процессе адаптации биоценоза к меняющимся условиям включаются компенсационные механизмы и, при умеренных воздействиях, в популяциях вырабатывается некоторый средний, генетически обусловленный уровень интенсивности воспроизводства за счет "перераспределения факторов смертности". И только в том случае, когда давление антропогенных факторов выводит экосистему за рамки естественной изменчивости, происходит нарушение динамической стабилизации популяционных связей, изменяется генетический состав и идет подавление наиболее генерализированного свойства популяций – воспроизводственного процесса.
Необходимым условием для выявления качественных нарушений биотических процессов, происходящих в экосистемах под влиянием антропогенных факторов, является знание диапазона естественной изменчивости биоценозов, т.е. построение пространства состояния популяций. В связи с этим возникает необходимость определения тех параметров, которые позволят с заданной подробностью и точностью оценить состояние биоценоза, вычленить изменения, вызванные действием антропогенных факторов, и получить необходимую и достаточную информацию для прогноза возможных изменений состояния экосистемы. Однако для получения такого “динамически достаточного описания” (термин Б.К.Павлова) необходимо знание "правил" внутреннего преобразования популяций в результате действия каких-либо факторов. Но мы не можем сформулировать эти "правила" до тех пор, пока не определим ряд необходимых и достаточных параметров описания состояния популяций, достаточно чувствительных, информативных и обладающих достаточной селективностью в рамках поставленной задачи. Поэтому все исследования популяций и сообществ принципиально промежуточные (т.е. не конечны) и необходимо постоянное накопление информации, ее анализ и синтез, в процессе которых структурно-функциональные описания биоценозов и "правила" их преобразования приводятся в соответствие друг с другом.
Существенные методологические трудности биоиндикации возникают и при оценке состояния биоценоза по соотношению видов в конкретной экосистеме выборочным методом. Если исходить из понимания популяции, как совокупности особей, то информация, которую мы получили, не может быть экстраполирована за пределы временнóго периода или станции (полигона), на котором осуществлена выборка. Необходимо получить информацию о форме распределения вероятностей нахождения особей в той или иной точке пространства экосистемы. Исходя из найденного закона распределения, можно рассчитать число необходимых проб, обеспечивающих заданную точность интерполяции. Такой подход возможен для оценки состояния популяций на небольших площадях, например, в небольших замкнутых мелководных водоемах. Для крупных водоемов количество выборок ограничивается временем, за которые можно сделать пробы в сходных условиях (например, даже в течение суток может произойти перераспределение планктонных особей в пространстве). Проблемы, связанные с изучением пространственно-временной дифференциации зоопланктона при проведении мониторинговых исследований, показаны, например, на большом экспериментальном материале О.М. Кожовой и Б.К. Павловым (1986 г.).
Таким образом, биоиндикацию можно определить как совокупность методов и критериев, предназначенных для поиска информативных компонентов экосистем, которые могли бы:
- адекватно отражать уровень воздействия среды, включая комплексный характер загрязнения с учетом явлений синергизма действующих факторов;
- диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ и оценивать их значимость для всей экосистемы в ближайшем и отдаленном будущем.
Глава 2. Методика исследования
При проведении данной работы была использована методика, взятая из учебно-методического пособия Р.Р. Кабирова, Е.В. Сугачковой «ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ».