Заявка на участие в конкурсе ученических проектов Ф.И.О. педагога Ф.И.О. участника Область Полное название УО Ф.И.О. директора Почтовый адрес педагога E: mail Номинация Тема проекта Соколова Галина Алексеевна Прокопчук Татьяна Маратовна Астраханская область , г. Астрахань Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей Дом детского творчества «Успех» Каблукова Людмила Николаевна 414016, Астрахань, ул. Волоколамская 9, кв 111 warwara40@mail.ru социосфера Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы плодовых деревьев и томат Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы плодовых деревьев и томат Авторы: Прокопчук Татьяна , Ученица 9 класса, МБОУ» СОШ села Старокучергановка, Астраханская область , Наримановский район Научный руководитель: Соколова Г.А. Астрахань2013 Аннотация Используя пыльцу плодовых деревьев постаралась определить степень загрязнения воздушной среды села Старокучергановка. Содержание 1.Введение………………………………………………………………… 3 2.Цели и задачи исследования………………………………………………………………3 3.Обзор литературы…………………………………………………… ..3 4.Физико-географические особенности исследуемого района ………..4 5.Методы исследования………………………………………………… 6 6.Результаты исследования…………………………………………………7 7.Вывод……………………………………………………………………..8 8.Литература……………………………………………………………… 8 9.Приложение…………………………………………………………… 8 1.Введение Пыльца растений может показать уровень загрязнения окружающей среды, поэтому мы выбрали плодовые деревья, томаты и исследовали их пыльцу. На основании вида пыльцы и ее целостности сделали заключение об уровне загрязнения окружающей среды в нашем селе. Работу начала с 2009 года и продолжаю сейчас. 2. Цель: Определить уровень загрязнения среды в селе Старокучергановка и прилегающих территориях с помощью пыльцы плодовых деревьев, овощных культур. Задачи. 1.Проанализировать структуру пыльцы, просмотреть образцы пыльцы с плодовых деревьев, овощных культур в пределах села Старокучергановка. 2.Сделать вывод о степени загрязнения окружающей среды на основании проведенных исследований пыльцы растений в районе села Старокучергановки и ее окрестностей. 3. Обзор литературы. 2 В литературе часто встречается описание пыльцы, о ее развитии и росте, но нет данных о возможных изменениях под воздействием антропогенных факторов в нашей области. В основном описаны методики работы с пыльцой злаковых(Ашихмина , 2000), но я воспользовалась ей. Основные методики по работе с пыльцой нашла и применила на плодовых деревьях, хотя в источниках указываются травянистые растения (Жданов , 1996)Во всех источниках указывается работа с травянистыми растениями, но выбрала плодовые деревья и пыльцу томатов для проведения исследования окружающей среды в селе Старокучергановка. 4. Физико-географическое описание села Старокучергановки. Описала рельеф, почвы, близость промышленных предприятий в зоне взятия проб пыльцы, погоду, температуру, осадки, ветер, давление. Село Старокучергановка расположено между ериками Дарма и Коньга в восточном направлении (1 км) от реки Волга. Село находится среди городских застроек, имеет асфальтированную дорогу, которая на востоке села соединяется с городской автострадой, а на западе с объездной дорогой российского значения. Село Старокучергановка находится на Бэровском бугре на высоте 20метров над уровнем моря. В подбугровом пространстве как раз и находятся все поля и сады. односельчан. Вокруг села солончаковые почвы, так как колхоз не функционирует с 1991 года, поля заброшены. Но раньше высаживали томаты, капусту, перец и вносили много различных удобрений и химикатов, вот и образовался устойчивый солончак. Климат умеренно-континентальный, засушливый. Зимой редкие осадки выпадают в виде дождя или снега, который как правило, быстро тает. Характерны восточные ветры, определяющие сухость и запыленность воздуха летом и сравнительно невысокие температуры зимой. Зима начинается 15-20 ноября, лето (период со средней температурой воздуха выше +25 °C) до 7 марта, а с марта по май и длится весна. Однако, в 2012 году зима держалась с сильными морозами – 15 градусов до 19 марта, чем вызвала задержку сокодвижения у растений, а значит и цветение. Абрикос так и не зацвел в этом году, так как почки все померзли, не цвел и персик, очень мало цветов было у сливы. Среднегодовая температура — +9,9 °C ,Среднегодовая влажность воздуха — 69 %. Среднегодовая скорость ветра — 3,3 м/c. 3 Исследовали деревья, растущие вдоль дороги и в садах односельчан, расположенных на удалении 100метров от дороги. 5.Материал и методика исследования Качество пыльцевых зерен в большинстве зависит от уровня физического и химического загрязнения среды. Пыльца отличается высокой чувствительностью к действиям отрицательных факторов и может являться индикатором загрязнения среды генетически активными компонентами. Методика анализа качества пыльцы заключается в определении процента ненормальных (абортивных) пыльцевых зерен. Высокая чувствительность к действиям мутагенов(этиленимин, нитрозоэтилмочевина, некоторые пестициды) проявляется у томатов и плодовых деревьев. Генетически активные факторы среды резко нарушают процесс образования пыльцы томатов, доводя до полного отсутствия в пыльниках нормальных пыльцевых зерен. Для работы мы взяли микроскоп, предметные стекла , препаровальные иглы, пипетки и слабый раствор йода. Для приготовления слабого раствора йода необходимо взять 2мл. 5 % йодной настойки и разбавить 10 мл. Этот раствор используется для окрашивания пыльцы. После окраски нетрудно отличить нормальные пыльцевые зерна от абортивных. Для наблюдения использовали следующие объекты: Пыльца взята с растения томат больших посевных площадей(1га), обработанных и не обработанных химикатами. Сравнение полученных результатов позволит следить за изменениями среды во время наблюдений. Проводим эксперимент на домашних посадках томатов. 5 – 6 кустов, которые не обрабатываем ничем, а остальные как всегда обработаем.. Взяли с каждого куста не обработанных по 3 пробы и так же по 3 пробы с обработанных. Сравниваем в %.. Пыльцу взяли и с плодовых деревьев. Выявляем наиболее чувствительные растения среди плодовых деревьев и томатов к загрязнению окружающей среды в селе Старокучергановка.. Пыльца одних и тех же сортов томатов, выращиваемых на большом участке и дома различаются. Сравнение результатов в течении ряда лет позволяет осуществить мониторинг, т.е. слежение за изменением (или отсутствием таковых) качества пыльцы во времени у данного объекта .Пыльца диких растений менее чувствительна к действию загрязнений будет и составляет всего 2%. Работу с пыльцой проводим следующим образом. Препаровальной иглой извлекаем пыльцу из пыльников цветка и помещаем ее на предметное стекло. С помощью пипетки наносим на 4 пыльцу каплю раствора йода и размешиваем каплю препаровальной иглой так, чтобы все пыльцевые зерна были в растворе, а не плавали на поверхности. Выдерживаем препарат в таком виде в течении двух минут, после этого накрываем каплю покровным стеклом и рассматриваем препарат под микроскопом. Подсчитываем количество нормальных и абортивных пыльцевых зерен у томата из 50 пыльцевых зерен, а у плодовых из 100.Определяем % нормальных (или абортивных) пыльцевых зерен по каждому цветку, взятому для анализа. Все данные заносим в полевой дневник, а затем в таблицу. На карту наносим район взятия проб с описанием рельефа, погоды, ветер, температура, влажность, осадки , давление, близость промышленных предприятий, автотрасс, обработанные химикатами поля. Описали внешний вид растений, с которых берется проба( возраст, состояние, высота ) Сделали фото растений и их цветков , с которых берется проба. 6.Результаты исследования Исследование проводила с 2009- 2013гг на плодовых деревьях села и томатах. Взятые для исследования плодовые деревья были приблизительно одного возраста, в хорошем состоянии, произрастали на приусадебных участках наших односельчан. Так же были взяты под контроль растения томатов, которые росли на грядках во дворе и на больших площадях (1га), эти томаты пойдут на продажу. Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Повышение загрязнения может снизить процент нормальных пыльцевых зерен до 50% и ниже Таблица 1. Отличие нормальных пыльцевых зерен от абортивных Нормальные пыльцевые зерна Абортивные пыльцевые зерна интенсивное окрашивание не окрашены одинаковые по размеру разных размеров неправильной формы одинаковые по форме 5 Для исследования взяли пыльцу с растения томата на большой площади посева(1га), обработанных и не обработанных химикатами. В некоторых пробах мы находили пыльцу поврежденную во всех взятых для исследования растениях, иногда пыльники были , а пыльцы не было., так как эти растения были обработаны этиленимином, нитрозоэтилмочевиной. Диаграмма 1..Сравнение больших посевных участков (1 га) томата обработанных и необработанных химикатами в селе Старокучергановка за 2009,2010, 2011, 2012 гг. Пыльца обработанная химикатами 80 2009 60 2010 40 2011 20 2012 0 июль Диаграмма 2..Количество поврежденной пыльцы на 5 кустах томатов ( 50 штук пыльцевых зерен)2009.2012гг Количество поврежденной пыльцы на 5 кустах томатов 200 150 100 необработанные 50 обработанные 0 2009 Из таблицы видно, что на формирование пыльцы влияет и сезонность, но различия в количестве поврежденной пыльцы остается примерно постоянной. На формирование пыльцы оказывает влияние и погодные 6 условия, а в июле в нашей зоне температура +35, начинает падать только в августе, но здесь учащаются пыльные бури. Вот пыльца и показала, что наибольшее ухудшение состояния окружающей среды приходится на конец лета. Провели эксперимент на домашних посадках томатов. 5 – 6 кустов не обрабатывали ничем, а остальные как всегда обработали. Взяли с каждого куста не обработанных по 3 пробы, а так же по 3 пробы с обработанных. Сравнили в % пыльцу , которую взяли с плодовых деревьев и томатов. Из таблицы видно, что % поврежденной пыльцы больше на обработанных кустах томатов. Но, если после обработки эти кусты поливали, то могли смыть часть химикатов и тогда поврежденной пыльцы, было меньше. Опыты надо еще раз провести и более тщательно наблюдать за обработкой химикатами. Провели исследование пыльцы у плодовых деревьев: яблони, сливы, персика, вишни, айвы. Все деревья примерно одного возраста, состояние разное. У абрикоса и айвы отличное, ветки все здоровые, нет сухостоя, нет трещин на коре. У остальных деревьев есть сухостой, на коре повреждения в виде трещин. Плодовые деревья в возрасте 15-20 лет это зрелые и плодоносящие деревья в самом расцвете сил. График 1. Количество поврежденной пыльцы на кустах томатов количество поврежденной пыльцы Количество поврежденной пыльцы 80 70 60 50 Ряд1 40 Ряд2 30 Ряд3 20 10 0 1 2 3 4 5 6 № куста Таблица 1. Характеристика плодовых деревьев Породы плодовых возраст состояние высота 7 деревьев Яблоня 20 лет хорошее 15м Слива 20 лет хорошее 8м Абрикос 20 лет отличное 10м Вишня 20 лет хорошее 6м Айва 20 лет Отличное 14м 1 2 3 4 5 Диаграмма 3.. Сравнительная характеристика пыльцы различных плодовых деревьев из 100 штук пыльцевых зерен за 2009 -2012 гг. Сравнительнаяхарактеристика пыльцы плодовых деревьев не обработанных химикатами (из 100экз.пыльцы) 60 яблоня 40 слива абрикос 20 вишня 0 2009 айва 2010 2011 2012 Диаграмма4.Количество пыльцы на плодовых деревьях. Слева обработанные деревья, справа не обработанные. 8 Количество пыльцы на обработанных плодовых деревьях и справо на не обработанных 80 60 40 2009 20 2010 0 яблоня слива 2011 абрикос вишня 2012 айва Из-за сильного зимнего мороза в 2012 году абрикос и слива не цвели, поэтому данные отсутствуют .Да и закончились морозы(-15)только 19 марта 2012 года, Что не характерно для Астрахани, в конце марта стоят морозы , когда обычно уже начинают цвести плодовые деревья. Больше всего поврежденной пыльцы на яблоне, а меньше всего на айве. Диаграмма5. Сравнительная характеристика пыльцы различных плодовых деревьев из 100 штук пыльцевых зерен.. количество поврежденной пыльцы Поврежденная пыльца у плодовых деревьев 60 50 40 30 20 10 0 яблоня слива абрикос вишня айва Виды плодовых деревьев Синий цвет -2009г, а бордовый 2010 Выяснили, что больше всего повреждена пыльца у яблони, но как правило, яблони высаживают ближе к дороге, возможно ,это оказывает 9 свое действие на пыльцу. И видимо яблоня из всех плодовых больше реагирует на изменения в окружающей среде. Меньше всех реакция на изменение окружающей среды у вишни, но вишня цветет самой первой и в это время еще мало личного транспорта на дороге и меньше выхлопных газов, которые действуют на пыльцу. Наиболее достоверными данными можно считать реакцию пыльцы сливы и айвы, а это 15,5 % поврежденной пыльцы на обработанных деревьях и 4% поврежденной пыльцы на необработанных деревьях. Значит, уровень загрязнения атмосферы в селе можно считать как среднее загрязнение. Для улучшения окружающей среды в селе Старокучергановка рекомендуем высаживать как декоративные деревья сливу , вишню и айву, так как они имеют наименьший коэффициент повреждения пыльцы. В настоящее время мы на пришкольном участке высадили плодовые деревья и будем ухаживать за ними и наблюдать за пыльцой. 7. Вывод Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Поэтому, исходя из этого, можно сделать вывод, что повышенного загрязнения на всех ключевых участках не наблюдается. Но необходимо отметить, что выбросы загрязняющих веществ с осадками аккумулируются почвенным покровом, поэтому особенно почва загрязнена вблизи автостоянок. Выяснили, что больше всего повреждена пыльца у яблони, но как правило, яблони высаживают ближе к дороге, возможно ,это оказывает свое действие на пыльцу. И видимо яблоня из всех плодовых больше реагирует на изменения в окружающей среде. Меньше всех реакция на изменение окружающей среды у вишни, но вишня цветет самой первой и в это время еще мало личного транспорта на дороге и меньше выхлопных газов, которые действуют на пыльцу. Наиболее достоверными данными можно считать реакцию пыльцы сливы и айвы, а это 15,5 % поврежденной пыльцы на обработанных деревьях и 4% поврежденной пыльцы на необработанных деревьях. Значит, уровень загрязнения атмосферы в селе можно считать как среднее загрязнение. Для улучшения окружающей среды в селе Старокучергановка рекомендуем высаживать как декоративные деревья сливу , вишню и айву, так как они имеют наименьший коэффициент повреждения пыльцы. В настоящее время мы на пришкольном участке высадили плодовые деревья и будем ухаживать за ними и наблюдать за пыльцой. 10 Выражаю благодарность Соколовой Галине Алексеевне, педагогу дополнительного образования Дома детского творчества «УСПЕХ». 8.Литература 1. Алексеев С.В. и др. Практикум по экологии. - М.: АО МДС, 1996.192с. Алексеев С.В. и др. Практикум по экологии. - М.: АО МДС, 1996.192с. 2. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта.- М.: Мир, 1988. - 350 с. 3. Жданов Н.В. Качество пыльцы как показатель загрязнения cреды. Экология родного края / Под ред. Т.Я. Ашихминой.- Киров: Вятка, 1996. - С. 193. 4. Злотников Э.Г., Эстрин Э.Р. Химико-экологический анализ различных природных сред: экспериментальный материал для факультативных и кружковых занятий в средних школах. - Киров: Издво ВГПУ, 1996.- 111 с. 5. Кузнецов М. А. И др. Полевой практикум по экологии. М.: 1994. 6. Снакин В.В. и др. Экологический мониторинг: Методическое пособие для учителей средних учебных учреждений. М.: РЭФИА, 1996.- 92 с. 7. Тарарина Л.Ф. Экологический практикум для студентов и школьников (Биоиндикация загрязненной среды). М.: Аргус, 1997.- 80 с. 8. Школьный экологический мониторинг. Уч.- метод. Пособие. /Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Агар, 2000. - 386 с. 9. Экологический мониторинг. Программа факультативного курса для школьников 9-11 классов /Сост. Муравьев А.Г. – СПб.: Крисмас + / ИСАР, 1998, -40с 10.Карта села Старокучергановка 11 11. Карта района школы 12