ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУВПО «Марийский государственный университет» Факультет биолого-химический Кафедра экологии Специальность 013500 (020803.65) Биоэкология ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой экологии к.б.н доцент Воскресенская О.Л. « » 2007 г. Малининой Светланы Анатольевны Очная форма обучения, V курс, группа БЭ-51 ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА на тему «Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.)» Научные руководители: к.б.н доцент Закамская Е.С. к.б.н доцент Скочилова Е.А. Рецензент: начальник отдела контроля атмосферного воздуха и промышленных выбросов филиал «ЦЛАТИ по РМЭ» ФГУ «ЦЛАТИ по ПФО» Остривная М.В. Студент Йошкар-Ола, 2007 Оглавление Введение 1. Обзор литературы 1. Атмосферный воздух и источники его загрязнения 2. Действие загрязняющих веществ на растения 3. Характеристика приоритетных загрязнителей воздуха и их отрицательного воздействия на древесные растения 3.1 Диоксид серы 3.2 Окись углерода 3.3 Оксиды азота 3.4 Аммиак 3.5 Пыль 1.4 Устойчивость рябины обыкновенной 23 2. Объект и методы исследования 1. Объект исследования 2. Методы исследования 2.1 Методы анализа атмосферного воздуха 2. Определение содержания серы в листьях рябины обыкновенной 3. Исследование изменения морфометрических показателей рябины обыкновенной 3. Результаты исследования и обсуждение результатов 1.Характеристика атмосферного воздуха в городе Йошкар-Ола 1. Содержание пыли 2. Содержание диоксида азота 3. Содержание углерода оксида 4. Содержание аммиака 5. Содержание ангидрида сернистого 6. Расчет единичного индекса загрязненности атмосферы 2. Содержание серы в листьях рябины обыкновенной 3. Изменение длины годичного побега рябины обыкновенной 50 3.4 Изменение морфометрических показателей листовой пластинки рябины обыкновенной. 52 Выводы 61 Список литературы 62 Приложения 69 Введение В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека.
В последние десятилетия наблюдается интенсивное насыщение атмосферы городов газообразными и пылевидными отходами транспортных средств и промышленных предприятий (Воскресенская, 2004). Они вызывают ухудшение условий существования человека и других организмов, создавая угрозу здоровью населения, нарушению климата в локальных и глобальных масштабах (Калверт, 1988). В связи с этим остро ощущается потребность в научно-обоснованных и рациональных мероприятиях по предотвращению загрязнения атмосферы и сохранению нормальных условий жизни, труда и отдыха людей и биосферы в целом (Илькун, 1978). Среди компонентов живого вещества биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации газообразных токсикантов является растительность и особенно древесно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы (Сергейчик, 1984). Поэтому одним из перспективных подходов для биологической характеристики воздушной среды является оценка состояния древесных растений по степени их газоустойчивости к промышленным выбросам (Соловьева, 2001). Выполняя санитарно-гигиенические, архитектурные, хозяйственно-экономические и другие функции, зеленые насаждения несут огромную нагрузку (Рунова, 2004). Возможности их многогранны, но это совсем не значит, что они беспредельны.
Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ.
Они гораздо сильнее реагируют на те концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравлений.
Таким образом, они выполняют индикаторную функцию (Сергейчик, 1984). В зонах повышенной загазованности, запыленности и перегрева атмосферного воздуха выявлена повсеместная повреждаемость растений.
Установлено, что велика повреждаемость растений дымом со значительной концентрацией двуокиси серы, окиси азота и углерода, сероводорода, аммиака и других (Битюкова, 2004). Многие из этих соединений, растворяясь в воде, образуют вредные для растений кислоты (Майснер, 1981). Растения в условиях урбанизированной (техногенной) среды, сохраняя внешне неизменный вид, претерпевают значительные изменения биохимического состава и физиологических процессов (Илькун, 1978). Промышленные газы и аэрозоли могут оказывать на растения комплексное и индивидуальное воздействие.
Но нередко эффект повреждения вызывается одним, преобладающим в среде, соединением (Майснер, 1981). Для оценки и прогноза состояния древостоя необходима ранняя диагностика нарушения жизнедеятельности древесных растений, подвергнутых воздействию газовых токсикантов.
В первую очередь повреждения проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения - хлорозы и некрозы тканей листа, опадание листьев, торможение роста (Горышина, 1991). Целью данной работы является оценка влияния загрязнения воздушного бассейна города Йошкар-Олы на морфометрические показатели рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.). Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи: 1. Исследовать степень загрязнения атмосферного воздуха в различных районах города Йошкар-Олы. 2. Определить концентрацию серы в листьях рябины обыкновенной в зависимости от района произрастания. 3. Установить влияние диоксида серы, содержащегося в атмосферном воздухе на морфометрические показатели рябины обыкновенной.
По результатам исследований опубликована одна печатная работа. 1.
Обзор литературы 1.1.
Особая роль в поглощении и задержке коротких ультрафиолетовых лучей пр... В нормальных условиях в атмосфере содержится огромное число компоненто... Они образуются при распаде органических веществ, прижизненном выделени... Концентрация насыщающих атмосферу различных примесей в результате дейс... Таким образом, предшественники многих основных загрязняющих веществ уж...
Диффузия через устьичные щели внутрь листа и растворение в воде, насыщ... Проникшие в цитоплазму токсические соединения сосредоточиваются в осно... Илькун Г.М. (1978) наблюдал, что вместе с транспортными метаболитами из сформирова... На деревьях в зонах высокой загазованности много недоразвитых деформир...
Сернистый ангидрид и другие кислые газы, проникая внутрь листа, наруша... Нинова Д. Хотя точный механизм действия SO2 на молекулярном уровне неизвестен, м... Инверсии и слабые ветры способствуют сильному возрастанию фитотоксично... По мере увеличения концентрации CO2 вероятность связаться с активным ц...
Устойчивость рябины обыкновенной. Результаты исследований, выполненные Н.П. Красинским (1940) и рядом его сотрудников и последователей, показали, ... (Кулагин, 1974). .
Объект и Методы исследования 2.1.
Объект исследования Систематика:CORMOPHYTA - Высшие растения Отдел: Maqnoliophyta (Anthophyta) - Цветковые или покрытосеменные Класс: Maqnoliopsida (Dicotyledones) - Магнолиопсиды или двудомные Подкласс: Rosidae - Розиды Порядок: Rosales - Розоцветные Семейство: Rosaceae - Розовые (розоцветные) Подсемейство: Maloideae - Яблоневые Род: Sorbus - Рябина Вид: Sorbus aucuparia L Рябина обыкновенная (Сергиевская, 2002). Ареал. Область распространения рябины обыкновенной охватывает почти всю Европу.
Она занимает большую часть лесной и лесостепной зон европейской части СНГ. Растет в лесах Сибири, Дальнего Востока, в горных лесах Карпат, Крыма и Кавказа (Бродович, 1979). Также отличается очень широкой экологической амплитудой (Онтогенетический 2000). В подлеске хвойных и смешанных лесов отдельными деревьями или группами, по лесным опушкам, вырубкам и гарям, оврагам, по берегам рек и ручьев, (Восточно-европейские 1994). В РМЭ рябина обыкновенная встречается по всей территории очень часто, в лиственных, смешанных и хвойных лесах (Абрамов, 2000). Существует 84 вида рябины, в нашей стране растет 43 вида. Морфологическое описание.
Жизненная форма.
Одноствольное или многоствольное дерево или крупный кустарник до 15-20 м высотой, 30-40 см в диаметре.
Ствол прямой. Кора гладкая, серая.
Крона ажурная, шарообразная или яйцевидная (Онтогенетический 2000). Корневая система у рябины имеет неглубокий стержневой корень и хорошо развитые в радиальном направлении ветвящиеся корни (Харитонович, 1968). Побеги двух типов: удлиненные вегетативные и укороченные генеративные голые и покрыты сверху блестящей сероватой пленкой (Атрохин и др 1982). Часто встречаются укороченные побеги (Валягина-Малютина, 2001). Почки войлочно-пушистые, заостренные, 0,8-2 см длиной, с 4-6 кроющими чешуями.
Расположение почек спиральное. Листовой рубец узкий, с 5 следами, но снаружи, чаще видны 3-4 следа (Валягина-Малютина, 2001). Листья сложные, непарноперистые (Сергиевская, 2002), очередные, продолговато-эллиптические с 9-15 (реже 17) листочками (Бродович, 1979), покрытые у основания железками.
Общий черешок длиной 8-17см (Онтогенетический 2000). Листочки продолговатые, острые, длиной 2-7см и шириной около 2 см, по краям просто- и двоякопильчатые, у основания цельнокрайние, с верхней стороны темно-зеленые, с нижней - серо-зеленые, жилкование несовершенноперистое (Атрохин и др 1982). Конечный листочек часто к основанию более суженный, иногда сросшийся с 1-2 верхними боковыми листочками (Онтогенетический 2000). Цветки с пятичленным околоцветником обоеполые, мелкие, диаметром до 1см собраны в крупные щитковидные соцветия 10-15см в диаметре (Кречетова, 1997) на концах укороченных побегов желтовато-белые или зеленоватые, длиной 5-10см, ароматные, горько-миндального запаха.
Цветки появляются после распускания листьев, в мае-июне. Опыляется жуками, мухами (Сергиевская, 2002). Плоды округлые яблочки, мелкие, диаметром 6-10 мм 2-5-гнездные, оранжево-красные, блестящие (Бродович, 1979). На вкус горько-кислые, с 2-6 семенами терпкие, со своеобразным запахом, созревают в сентябре-октябре.
Семена с эндоспермом, обычно в количестве 3 штук, мелкие, сплюснутой формы, на концах острые или с загнутыми концами, трехгранные, коричневые, длиной около 4 мм, шириной 2 мм, толщиной 1мм (Онтогенетический 2000). Семенная кожура светло- или темно-коричневая, блестящая. Всхожесть высокая. Проростки однопобеговые с двумя овальными семядольными и двумя ассимилирующими листьями. Семядольные листья эллиптической или слегка яйцевидной формы, с коротким черешком, суженным основанием, 6-7 мм длиной и 3-4 мм шириной (Онтогенетический 2000). Ритм сезонного развития.
Живет рябина до 150 и более лет. Растет быстро, за 1 год вырастает на 0,5м. В первом десятилетии в благоприятных экологических условиях рябина обыкновенная является быстрорастущей древесной породой. Во втором - энергия ее роста в высоту снижается. Под пологом леса, особенно на бедных почвах, она растет небольшим деревцем или кустарником (Харитонович, 1968). Возобновление.
После рубки рябина успешно возобновляется пневой порослью, отличающейся в первые годы быстрым ростом. Размножение отводками. В лесные культуры рябину высаживают 2-летними сеянцами. В пределах своего обширного естественного ареала успешно размножается семенным путем (Харитонович, 1968). Образует пневую поросль и корневые отпрыски (Атрохин и др 1982). Расселение. По лесам, опушкам и открытым местам способствуют птицы. Самосев рябины появляется не только в лиственных и хвойно-лиственных лесах, но и в чисто хвойных.
Однако лучше всего она разрастается на вырубках и других более освещенных местах. Под пологом ее кустов и зарослей часто поселяется ель и пихта, которые затем ее перерастают. В искусственных степных лесопосадках рябина расселяется с помощью птиц. Экология вида. Одни авторы относят рябину обыкновенную к теневыносливым видам (Харитонович, 1968; Атрохин и др 1982), другие напротив к достаточно светолюбивым (Бродович, 1979), однако и те и другие считают, что она может мириться с большим затенением, но не цветет в таких местах и выглядит угнетенной.
Морозоустойчива и заморозками не повреждается, засухо- и жароустойчива (Харитонович, 1968) К почве рябина нетребовательна. (Атрохин и др 1982). Эдафический фактор: к почве рябина нетребовательна. (Атрохин и др 1982). Удовлетворительно растет на подзолистых и дерново-подзолистых, суглинистых и супесчаных почвах лесной зоны, на серых и темно-серых суглинках и деградированных черноземах лесостепи, на черноземных почвах степной зоны и в горах на горно-лесных бурых почвах (Харитонович , 1968). Однако интенсивнее она растет на свежих глубоких плодородных супесчаных и суглинистых почвах (Бродович, 1979). Для произрастания этой породы непригодны засоленные, торфяно-болотные почвы и глубокие выщелоченные пески (Харитонович, 1968). Применение.
Рябина - ценная древесная порода, дает качественную красноватую древесину (Бродович, 1979), которая идет на изготовление различных столярных изделий, мебели, музыкальных инструментов; она огнестойка и с трудом загорается.
Кора применяется для выделки самых дорогих и тонких кож. Листья рябины выделяют летучие вещества, убивающие бактерии (Онтогенетический 2000). В медицине. Содержащиеся в ягодах рябины вещества повышают устойчивость организма к кислородному голоданию. Рябина укрепляет организм, способствует налаживанию обмена веществ, при помощи препаратов рябины лечат головные боли. Благодаря содержанию в рябине биологически активных веществ ее используют в борьбе с раком.
С помощью отвара цветков рябины лечат зоб. Сорбит понижает содержание жира в печени, холестерина в крови и используется как заменитель сахара. В народной медицине используют плоды, цветки, листья рябины обыкновенной. Они обладают желчегонным и мочегонным свойствами, а также противовоспалительным, витаминным, потогонным действием, понижают кровяное давление, повышают свертываемость крови. В озеленении. Рябина и ее формы - красивые декоративные растения, широко используемые в зеленом строительстве (Бродович, 1979). Часто разводится в садах и парках.
Выращивается в виде промышленной культуры повсеместно (Валягина- Малютина, 2001).