Глава II . Район исследования

Для сравнительных характеристик были взяты два района: один на промышленной окраине города Красноярска, а другой в 50  км за городом около дачного товарищества (экологически благополучный).

Районы исследования:

1. Северо-восточная окраина города Красноярска, за аллюминиевым заводом, ТЭЦ-3, в непосредственной близости (около 500 метров) с промышленным предприятием. Официальной вывески нет, но по справкам, которые наводили школьники предыдущих исследований это  асфальтовый завод. Они исследовали карту «ДубльГИС» и справочник услуг города Красноярска и  определили, что в этом месте зарегистрировано предприятие ООО «Сиблеском», рекламирующее продажу асфальта.  Рядом (100 метров) оживленная автострада (Прил. 3)

По направлению ветра исследуемый район четко попадал под действие промышленных выбросов асфальтового завода (рис. 1). Заводская труба периодически выпускала то черный, то белый дым с примесью твердых частичек.  Из литературных источников мы выяснили состав, технологию изготовления и назначение асфальта (см. Приложение 1-2).

Рис. 1 Промышленные выбросы в районе исследования в промышленной зоне Красноярска

Растительность представлена луговым разнотравьем и отдельно расположенными участками изреженной древесной растительности (березой). Деревья располагались на расстоянии друг от друга. Возраст деревьев – 25-30 лет. Стволы сильно «изуродованы»: располагаются не всегда вертикально, кора значительно растрескалась (длинные и глубокие вертикальные трещины), кроны облиственны на 10-15%. Живые побеги с листьями располагаются пучками из одного места (наподобие «ведьминых метл») (рис. 2). Листовые пластинки с явно заметной деформацией (большие,  узкие), край листовой пластинки практически ровный (без зубчиков) и т.д.

 

 

 

       

 

Рис.2. «Ведьмины метлы» на деревьях в промышленной зоне города Красноярска

Пробы (листья) были взяты в трех точках: 500 м на северо-восток от асфальтового завода и 100, 170 и 200 метрах на север от автотрассы.   

2. Для сравнения с исследуемым районом был выбран участок (контроль) в 50  км за городом Красноярском на север от дачного товарищества. Это место,  мало подвергшееся антропогенному воздействию и не имеющее вблизи промышленных предприятий и оживленных автотрасс.  Растительность представлена луговым разнотравьем и участками лесного древостоя (береза). Плотность расположения деревьев – средняя. Возраст деревьев – 25-30 лет. Облиственность крон – 100%. Стволы берез светлые, без видимых повреждений коры.

Пробы (листья) были взяты в трех точках: 50 км от города Красноярска и в 100, 170 и 200 метрах на север от дачного товарищества.

ГЛАВА III. СХЕМА, ЭТАПЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Схема исследований

Выбор темы
Анализ научной литературы
Выбор методов исследования
Гербари- зация листовых пластинок	Метрические измерения морфоло- гических параметров листовых пластинок (длина, ширина, размер черешка)	Матема- тический подсчета соотношения длины и ширины листовых пластинок	Определение площади листовой пластины (использование компьютерной программы)	Приготов- ление и химический анализ спиртовой вытяжки хлорофилла	Статис-тическая обработка результатов
Оформление полученных результатов работы
Формулировка выводов

Методика  исследования

1. Проанализировали литературные и интернет источники по тематике исследования и подобрали методы исследования.(2-4, 11)

2. Нами были собраны листья березы на двух исследуемых участках: 1. северо-восточная окраина города Красноярска, за аллюминиевым заводом, ТЭЦ-3, в непосредственной близости (около 500 метров) с промышленным предприятием (асфальтовый завод). Рядом (100 метров) оживленная автострада. 2.   Контрольный участок в 50 км за городом Красноярском около дачного товарищества. Листовые пластинки собраны на одинаковой высоте от земли – 120 см. Часть образцов загербаризирована и пронумерована, а часть оставлена в «сыром виде» для приготовления спиртовой вытяжки (5).

3. Приготовление спиртовой вытяжки хлорофилла из листовых пластинок березы (рис. 3) согласно методике описанной в «Практикуме по физиологии растений» под ред. В.Б. Иванова.

 

 

Рис. 3  Приготовление спиртовой вытяжки.

 

4. Проведение химического анализа полученной спиртовой вытяжки с использованием Спектрофотометра 2000 (СФ-2000) в исследовательской лаборатории отдела физико-химической биологии и БТ древесных растений института леса и древесины им В. Н. Сукачева СОРАН под руководством аспиранта  Дейч Ксении Олеговны.

5. Провели метрические измерение морфологических характеристик 180 листовых пластинок березы (длины, ширины, размера черешка) линейкой (Приложение 4-9). Методика измерения взята из учебно-методического пособия «Школьный экологический мониторинг» авт. Т.Я. Ашихмина. Измеряемые образцы взяты с двух площадок: около асфальтового завода (90 штук) и на участке за городом (90 штук).

6. Методом математического подсчета выявили соотношение длинны и ширины 180 листовых пластинок  березы, взятых около асфальтового завода и на участке за городом. Определили коэффициент соотношения (Приложение 4-9) длины и ширины листовых пластинок по формуле:

К⁰ = L / h,

где К⁰ – коэффициент соотношения длины и ширины листовых пластинок; L – длина листовой пластинки; h – ширина листовой пластинки. (5)

9. Измерили площадь листовых пластинок березы (60 штук), взятых около асфальтового завода и на участке за городом (Приложение 10). При измерении площади пластинок использовали компьютерную программу WCIF ImageJ.

10. Данные обработали, построили таблицы и диаграммы.

 

Результаты исследования

Исследования проводились сентябрь 2012 – январь 2013 года

Всего было собрано, загербаризировано и изучены морфологические параметры 180 листовых пластинок.

Измерена площадь 60 листовых пластинок.

Приготовлено 6  образцов спиртовой вытяжки.

Результаты представлены в таблицах и на диаграммах.

 

 

3.3.1. Содержание хлорофилла в листьях

 

 

Рис.4 Содержание хлорофилла в тканях листьев березы в промышленной  зоне города Красноярска и за городом

 

При сравнении результатов содержания хлорофилла в тканях листа березы выяснили, что уровень хлорофилла в промышленной зоне города Красноярска снизился в среднем на 35% по сравнению с исследуемым участком за городом.

 

3.3.2. Измерение морфологических характеристик листовой пластинки (длина и ширина листа, размер черешка, соотношение длины и ширины листа)

 

             

 

Рис. 5 Диаграмма соотношения длины листа и черешка, ширины листа, К⁰ березы 100  метров от завода и экологической чистой зоны.

 

Рис.6  Диаграмма соотношения длины листа и черешка, ширины листа, К⁰ березы 170 метров от завода и экологической чистой зоны.

 

  

Рис. 7  Диаграмма соотношения длины листа и черешка, ширины листа, К⁰ березы 200 метров от завода и экологической чистой зоны.

 

После анализа показателей можно увидеть изменение морфологических характеристик листовой пластинки березы бородавчатой:

- в среднем длина листа в промышленной зоне города Красноярска больше чем за городом на 2 см, что составляет 34%;

- ширина листовой пластинки в промышленной зоне города Красноярска также увеличилась, но не значительно – на 0,3 см, что составляет 7%;

- длина черешка листа березы в промышленной зоне Красноярска наоборот уменьшилась на 0,2 см, что составляет 10%.

При изучении соотношений длины и ширины листовой пластинки (К^о) также выявлены изменения: К^о увеличился у деревьев в промышленной зоне города Красноярска на 0,4. что составляет 25%.

Обобщая результаты, можно сказать, что лист в промышленной зоне Красноярска стал более «узким и  длинным», а черешок листа «уменьшился».

 

Рис. 8 Изменение морфологических характеристик листовой пластины (длины, ширины листа, размеров черешка и соотношений длины и ширины листа – К^о) березы в промышленной зоне города Красноярска

 

Рис.9  Изменение морфологических характеристик листовой пластины (длины, ширины листа, размеров черешка и соотношений длины и ширины листа – К^о) березы за городом Красноярском

 

Если рассмотреть результаты изменения морфологических характеристик листовой пластинки только в промышленной зоне города Красноярска, но по мере удаления от источника загрязнений (промышленного предприятия и автомагистрали) то видно: чем дальше – длина листа увеличивается на 3 см, что составляет 32%. Скорее всего это связано с тем, что промышленные выбросы не оседают рядом с предприятием, а относятся ветром на расстояние.

 Такая же ситуация складывается с размерами черешка: длина черешка увеличивается (по мете удаления от источников загрязнения) на 0,4 см, что составляет  33% (и приближается к показателям исследуемого района за городом).

При изучении соотношений длины и ширины листовой пластинки (К^о) по мере удаления от источников загрязнения в промышленной зоне города Красноярска выявлено увеличение на 0,5, что составляет 36 %.

А вот морфологические показатели листовой пластинки за городом (длина и ширина листа, размеры черешка, К^о) не отличаются по мере удаления от жилья.

                3.3.3. Измерение площади листовой пластинки

 

 

Рис.10 Площадь листовой пластинки березы за городской чертой и в промышленной зоне города Красноярска 

 

При сравнении средних показателей площадей листовых пластинок выяснили, что она увеличилась в среднем на 3,904, что составляет 3,3% - в промышленной зоне города Красноярска в сравнении с исследуемым участком за городом.

ВЫВОДЫ

1. Содержание хлорофилла в тканях листа березы в промышленной зоне города Красноярска на 35 % меньше, чем за городом.

2. Произошла деформация листовой пластинки березы в промышленной зоне - лист стал более «узким и длинным».

3. Увеличилась общая площадь листовой пластинки в промышленной зоне города Красноярска на 3,3%.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований мы пришли к заключению - наша гипотеза подтвердилась: у растения березы, произрастающей в разных по воздушному загрязнению местах, произошли изменения биохимических и морфологических  характеристик, что подтверждает влияние загрязнения атмосферного воздуха на рост и развитие растений.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов. СПб: СМИО Пресс, 2000.

2. Криксунов Е.А. и др. Экология: 9 класс: Учеб. Для общеобразовательных учеб. заведений.- М: Дрофа, 1995.

3. Зверев А.Т., Зверева Е.Г. Экология: учебник для 7-9 классов общеобраз. школ.- М.: Дом педагогики, 1999.

4. Чернова Н.М. Экология. 10 (11) Кл.: учеб. Для общеобразов. учрежд. – М.: Дрофа, 2007.Алексеев С.В. и др.

5. Экологический практикум школьника: Учебное пособие для учащихся.- Самара: Корпорация «Федоров», Издательство «Учебная литература», 2005.

6. Красинский Н.П. Теоретические основы построения ассортиментов газоустойчивых растений, М, 1950.

7. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда.. М. 1974.

8. Культиасов И.М. Экология растений. М.. Изд-во МГУ, 1982.

9. Рубин Б.А. Курс физиологии растений. М. Высшая школа, 1976, стр 157-167.

10. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907.

11. Иванов В.Б. и др. Практикум по физиологии растений: Учебное пособие для студентов высших педагогических учебных заведений.- 2-е издание испр.-М.Издательство «Академия, 2004.

11. Лазарева Э.А., Портнов А.Н., Маркелов В.Л., Халилов Г.Х., Черенщиков А.Г. ВЛИЯНИЕ ВЫБРОСОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И АВТОТРАНСПОРТА НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 10 – С. 97-98 URL: www.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_id=4442.

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

                                  Район исследований (фото из космоса)

 

 

 

                                 Район Исследований (схема)