Біоіндикація забруднень міської екосистеми по листю деревних рослин

Ця система не дає об'єктивної оцінки впливу забруднювачів на людину і біоту. Справа в тому, що, використовуючи такий підхід, ми повинні визначити  зміст численних компонентів  забруднюючих речовин у різних природних  середовищах, потім порівняти їх концентрації з гранично допустимими  і на цій основі зробити висновок про "небезпеки" або "безпеки" для біоти і людини комплексного впливу всіх цих чинників. На кожному  із зазначених етапів виникають проблеми і труднощі, не переборні з позицій  хіміко-аналітичного контролю. Перша проблема полягає в тому, що хімічний аналіз дозволяє встановити концентрації відносно невеликого числа потенційно небезпечних і вже відомих мутагенних та токсичних речовин. Немає ніякої гарантії, що саме той компонент, концентрація якого не визначена, не робить негативний вплив на біологічні системи? Ще одна проблема - висока вартість процедури хімічного аналізу, для здійснення якої, як мінімум, потрібно розвинена приладова база та наявність кваліфікованих фахівців.

          Існують два основні методи  біоіндикації: пасивний і активний.

У першому випадку досліджують  видимі або непомітні пошкодження  та відхилення від норми, які є  ознаками несприятливого впливу, у  другому використовують відповідну реакцію найбільш чутливих до даного фактору організмів (біотестування). Це може бути як один фактор (сірчистий газ), так і багатокомпонентна суміш (вихлопні гази автотранспорту).

Біоіндикація може проводитися на рівні макромолекул, клітини, організму, популяції, спільноти та екосистеми.

Існує біоіндикація специфічна (реакція тільки на один фактор) і неспецифічна (одна і та ж реакція на багато факторів). Чутливими біоіндикаторами можуть служити як окремі процеси в клітині і організмі (зміна ферментативної активності, накопичення амінокислоти проліну, зміни в пігментному комплексі, накопичення сірки в листі), так і морфологічні зміни (зміни форми і розміру листової пластинки, поява асиметрії, хлороз і некрози, зменшення тривалості життя хвої, зниження лінійного і радіального приростів.)

Слід зазначити, що зазначені  градації не є однаковими для всіх видів забруднювачів середовища, оскільки їх вплив різний і виявлення  специфічних біоіндикаторів на той чи інший фактор додає самому методу новий науковий аспект, який дає можливість зробити його більш точним та інформативним.

Методи біоіндикації повинні відповідати наступним вимогам: відносна швидкість проведення індикації, отримання достатньо точних і відтворених результатів, наявність придатних для індикації об'єктів у великій кількості. Таким чином, біоіндикація є найбільш ефективним методом для оцінки стану навколишнього середовища.

II. Біоіндикація забруднення міської екосистеми по листю деревних рослин.

2.1 Методика визначення  площі листової пластини деревних рослин в забрудненій і чистій зонах міста.

  

 Об'єкти найбільшого  забруднення навколишнього середовища міста Лозова:

1.ПАТ «Лозівський ковально-механічний завод» (ЛКМЗ)

2. Котельні

3. Транспорт

В результаті їх роботи відбувається забруднення навколишнього середовища, пошкоджуються листя рослин. Для  того, щоб оцінити рівень забрудненості  різних зон міста, було проведено  дослідження «Біоіндикація забруднень міської екосистеми по листю деревних рослин» за методикою М. С. Міллера і Л. В. Дорогань.

  Існує кілька способів  вимірювання площі листя. За  методикою М.С. Міллера - це  ваговій метод, за допомогою  світлочутливого паперу, підрахунку  квадратиків на міліметровому  папері, планіметричних. Модифікацією  даного методу є розробка Л.В.  Дорогань, де попередньо для деревної породи визначається перекладної коефіцієнт, а потім, шляхом вимірювання довжини та ширини виробляють масові обчислення листя. Це значно прискорює роботу при великих вибірках.

     На мій погляд, це найбільш перспективна методика, так як:

• Деревні рослини поширені повсюдно (посадки, озеленення).
• В межах міста переважно ростуть дерева, які є видами - індикаторами.
• Методика проведення досліджень досить проста.
• Дозволяє отримати легко оброблювані і показові дані.

Використовуваний метод  є, певною мірою, проривом у сфері  екологічного моніторингу, має цілий  ряд переваг, істотно відрізняючись  від усіх інших, відомих до теперішнього часу, методів моніторингу (в тому числі біологічних), і вільний  від недоліків, що перешкоджають  широкому практичному їх застосування. Цей метод:

а) інтегралі тому в якості робочих індикаторів використовуються живі організми, які підсумовує впливу ВСІХ, діючих на даній території  чинників;

б) надійний і показовий  вивчає реакції безпосередньо живих  організмів на стан навколишнього середовища;

в) наочний, зручний і універсальний  кінцевим результатом є комп'ютерні бази даних, картографічні матеріали, сумісні зі стандартними ГІС-системами;

г) простий у застосуванні, експресії і дешевий внаслідок  максимальної простоти методик і  використовуваного обладнання. Оцінка екологічного якості середовища методом  біоіндикації приблизно на два порядки дешевше, ніж проведення хім. аналізів.

Все вищесказане робить застосовуваний метод, мабуть, єдиним РЕАЛЬНО ДОСТУПНИМИ і здійсненним в умовах сучасної економіки.

Найбільш чутливим органом  деревних рослин є зелений лист рослини. Добрими біоіндикаторами в місті є листя дерев з хорошими поглинальні якостями - дерева «санітари»: липа дрібнолиста, ясен, бузок, тополя, береза. Існує кілька способів вимірювання площі листя. Скористаємося способом, де, знаючи довжину і ширину аркуша, знаходять перекладної коефіцієнт. Були використані листя берези, так як це найбільш поширений вид - індикатор.

 

 

 

 

Обладнання, матеріали:

1) Папір.

2) Ножиці

3) Лінійка

4) Ваги аптекарські або  електронні.

5) Листя деревних рослин  з простою і невеликою листовою  платівкою: берези, тополі, бузку.

 

Хід роботи: Збір листя проходити 30 вересня 2011 року. Цей період найбільш сприятливий для збору листя, так як вони вже повністю сформувалися під впливом умов навколишнього середовища. Проби збирала в 3 точках кожного району, в кожній точці робилося по 3 вибірки, у кожній вибірці збирала не менше 30 листків з однієї рослини. Потім, листя, поклавши під прес, сушила до повного висушування. У листопаді виробляла лабораторну обробку матеріалу. Потім листя зважувала на електронних вагах, вимірювала довжину і ширину.

 

Встановлення переказного  коефіцієнта засноване на порівнянні маси квадрата паперу з масою листа, що має таку ж довжину і ширину. Для цього беруть папір, (в клітинку) і окреслюють квадрат, рівний довжині  і ширині, а потім акуратно змальовують  його контур. Обчислюють площу квадрата паперу, вирізають і зважують його, потім вирізують контур листа  і так само зважують.

Мал. 1 Визначення маси квадрата і листків:

 

 

З отриманих даних обчислюють перекладний коефіцієнт за формулами 1 і 2.

 

 

    

 

Де:

• K - Переказний коефіцієнт
• S - Площа аркуша (л), або квадрата паперу (кв).
• P - Маса квадрата паперу, або аркуша

      Обчислення  коефіцієнта виробляється на  підставі середніх факторів (8 - 9 листів). Таким же розрахунком  він встановлюється окремо для  кожного виду рослин.

 

Мал. 2 Вимірювання  довжини і ширини листа:

 

 

       Потім  вимірюють довжину (А) та ширину (В) та множать на переводний  коефіцієнт (К) (формула3):

 

 

 

         Отримуємо ряд значень мінливості  площі листя для кожної деревної  породи в різних екологічних  умовах.

        Для  кожного ряду обчислюють середньоарифметичні  величини, порівнюють між собою.

     У випадках  великої вибірки будують варіаційні  криві, порівнюють між собою.

   При зборі матеріалу  для біоіндикаціоні досліджень слід враховувати наступні правила:

В якості модельного об'єкта вибирається звичайні, широко поширені види, в даному випадку Береза ​​бородавчаста, Тополя чорна, Бузок звичайна. Починати збір матеріалу необхідно після завершення інтенсивного росту листя, що приблизно відповідає кінця червня і до їх опадання.

 

 

 

III. результати

  У ході виконання дослідження, використовуючи вищезгадану методику, визначили значення переказного коефіцієнта для вимірювання площі листової пластинки:

• Для берези він дорівнює-0,93

• Для тополі - 0,9

 

• Для бузка – 0,95

Хід обчислення занесено в таблиці 1 - 3.

Обчислення переказного  коефіцієнта для Берези бородавчатої.

БЕРЕЗА

 

 

 

Таблиця №1

маса аркуша папіру, гр.	маса квадрата папіру, гр	площа квадрата, см	Pл*Sкв/Pкв, см	К
1,17	1,23	32,85	31,24	0,95
1,40	1,47	45,67	43,49	0,95
1,32	1,40	40,85	38,51	0,94
1,70	1,79	48,96	46,49	0,94
0,60	0,69	28,54	24,81	0,86
1,10	1,15	30,72	29,38	0,95
1,56	1,62	49,34	47,51	0,96
1,24	1,31	34,48	32,63	0,94
0,90	0,97	29,68	27,53	0,92
		Средне значення		0,93

 

 

 

 

 

Обчислення переказного  коефіцієнта для Тополі білої.

Тополя

 

 

 

Таблиця №2

маса аркуша папіра, гр.	маса квадрата папіру, гр	площа квадрата, см	Pл*Sкв/Pкв, см	К
1,52	1,68	47,02	42,54	0,90
1,02	1,09	24,40	22,83	0,93
1,68	1,73	49,20	47,77	0,97
1,10	1,17	30,65	28,81	0,94
1,23	1,29	32,62	31,10	0,95
1,70	1,79	49,50	47,01	0,94
1,47	1,54	46,80	44,67	0,95
0,86	0,93	21,50	19,88	0,92
0,94	1,01	23,00	21,40	0,93
		Средне значення		0,94

 

 

Обчислення переказного  коефіцієнта для Бузка звичайного.

 

Бузок

 

Таблиця № 3

 

маса аркуша папіру, гр.	маса квадрата папіру, гр	площа квадрата, см	Pл*Sкв/Pкв, см	К
1,71	1,78	48,30	46,40	0,96
1,09	1,14	33,26	31,80	0,95
1,77	1,82	49,62	48,25	0,97
1,35	1,42	38,74	36,83	0,95
1,81	1,87	50,09	48,48	0,96
1,62	1,71	47,00	44,52	0,94
1,48	1,53	44,28	42,83	0,96
1,50	1,58	46,64	44,27	0,94
1,03	1,09	30,10	28,44	0,94
		Среднее значение		0,95