Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
раздел 1

Биоекологични особенности хвойных древесных растений в условиях городских экосистем

курсовая работа по специализации биоэкология

(направление - экология и охрана окружающей среды)

С А Н И Е

вступит ........................................................................ .. | 3

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .................................... ... | 5

1.1. | Влияние аеротехногенного загрязнения окружающей среды в городских экосистемах на показатели фитовитальности хвойных растений ................................................ | 5

1.2. | Использование хвойных древесных растений в биоиндикационных исследования городских экосистем ... ... | 8

1.3. | Фитомелиоративная роль Pinopsyda в городских экосистемах .................................................... | 13

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ...... | 20

2.1. | Общая характеристика территории и методов исследования ................................................... .. | 20

2.2. | Определение морфометрических характеристик Picea abies ............................................................ .. | 29

3. Морфометрические особенности хвои Picea abies в условиях города Калуша (РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ) ............................ | 31

Выводы ................................................................... | 35

Список использованной литературы ......................... | 36

приложения ..................................................................... | 40

Введение

Исторический процесс повышения роли городов в развитии цивилизации с одновременной трансформацией природной среды рассматривает урбоэкология. Именно она сегодня обладает инструментальными и биологическими методами индикации городской среды, которые дают возможность выявить действие урбогенних повреждая факторов и установить уровень жизненности популяции людей [34]. Поэтому актуальным вопросом является поиск путей оптимизации окружающей природной среды городов, совершенствование системы биомониторинга урбоэкосистем через поиск и внедрение в практику исследований информативных высокочувствительных биомаркеров загрязнения.

Актуальным направлением экологических исследований является поиск путей нейтрализации губительного воздействия промышленных выбросов, загрязняющих атмосферу. особой биоиндикационныхкрема и в мониторинге окружающей природной среды. Под влиянием загрязнения окружающей среды меняются эколого-физиологические признаки: пигментация, окраска растений [36]. Биоиндикация имеет определенные преимущества как метод получения непосредственной информации об изменениях состояния биоты в конкретных условиях загрязнения, но он должен сочетаться с химическими и геофизическими исследованиями для получения не только качественных, но и количественных сведений [40] .Дослидникы рассматривают растения как наиболее чувствительные и надежные индикаторы загрязнения атмосферы. Растения, растущие в городе, страдают от выхлопных газов автомобилей и дыма из труб. Они рано стареют, редеет и деформируется их крона, преждевременно желтеют и опадают листья и хвоя [2]. Если хвойные растут вблизи промышленных предприятий, то чем сильнее загрязнен воздух, тем быстрее опадает хвоя. В норме хвоя опадает через 5 6 лет, тогда как у промышленных предприятий значительно раньше [43]. Индикаторные растения могут использоваться для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего качественного состояния природной среды. Фитотоксичних действие атмосферных загрязнителей оказывается путем наблюдения за дикорастущими и культурными растениями, растущими в зоне загрязнения [8].

При биоиндикации изменения в биологической системе всегда зависят как от антропогенных, так и от природных факторов среды. Эта система реагирует на воздействие среды в целом в соответствии с такими внутренними факторами как условия питания, возраст, генетически контролируемая устойчивость и уже присутствуют популяционные нарушения биологической системы [8,18].

В истории развития биоиндикации особое место занимают растительные организмы (методы фитоиндикации). Предмет фитоиндикации четко очерченный это оценка экологических факторов с помощью признаков растений [18].

Использование растений как биоиндикаторов промышленного загрязнения природной среды позволяет, таким образом, не только оценить экологическое воздействие отдельных химических веществ, но и установить совокупнуюдействие загрязнителей с учетом различных природных факторов [10].

Концепция биоиндикации основана на адекватном отражении живым организмом условий среды, в которых он развивается и на смену которых соответствующим образом реагирует. Человечество давно заметил и использовало для практических нужд способность отдельных растений определенным образом реагировать в ответ на действие раздражающих факторов (изменение скорости роста, процессов цветения, об-ние плодов, интенсивности окраски и т.д.) [6, 25, 40]. Так, еще в середине 19 в. были отмечены повреждения растений дымом вокруг бельгийских и английских содовых фабрик, а несколько позже с появились публикации о повреждения дымом хвойных.

Биоиндиакцийний метод все распространяется, поскольку имеет такие преимущества, как [5, 7, 18]:

возможность оценки суммарного эффекта внешнего воздействия;

изучение влияния загрязнения на растения и животных, то есть определение биологического воздействия физических и химических факторов среды обитания;

определения влияния в пространстве и времени;

- высокая чувствительность и относительная дешевизна метода.

В соответствии с организационными уровнями биологических систем можно выделить разные уровни биоиндикации, между которыми нельзя ранней резких границ [5]:

1-й уровень: биохимические и физиологические реакции;

2-й уровень: анатомические, морфологические, биоритмични и поведенческие;

3-й уровень: флористические, фаунистические и хорологические изменения;

4-й уровень: ценотические изменения;

5-й уровень: биогеоценотический изменения;

6-й уровень: изменения ландшафтов,

По особенностям реакции на воздействие загрязнителей растения делятся на растения-индикаторы и растения-мониторы [28].

Растение-индикатор это растение в которой признаки повреждения выявляемой ются при воздействии фитотоксическому концентрации загрязняющих ве-вин или их смеси. Такие растения являются химическими сенсорами, которые могут проявлять в окружающей среде присутствие загрязняющего вещества, но наблюдение за ними не позволяют получи данные о ее количество [7]. Биоиндикаторы должны быть генетически идентичными, быть достаточно чувствительными, реагировать на вредные вещества макси-мально специфически и количественно. Метод должен быть простым в осуществлении, воз-ным для воспроизведения и ции и-ным [46].

Индикаторами могут быть такие растения, которые аккумулируют в тканях загрязняющее вещество или продукты метаболизма, образованные в результате взаимодействия растения с зов-нишнимы факторами: тяжелыми металлами, газообразными веществами, такими как фтористый водород (НF) или оксиды серы (SОx). Вследствие их действия у растений могут меняться параметры развития: скорость, качество роста и созревания, цветения, образования плодов и на-Сенной, процессов размножения; снижается продуктивности ность и урожайность. Каждый параметр отдельно или их ком-плекс можно использовать, чтобы определить наличие заб-руднюючих веществ в воздухе и (посредством проведения опытов) в контролируемых условиях для того, чтобы сопоставим-ти признаки повреждения или изменения в состоянии растения с наружу ностью определенной загрязняющего вещества или их смеси. Такие исследования показали, например, что табак очень чувствителен к воздействию озона и реагирует характерными повреждениями [40]. Также выявлено, что количество завязи и урожайность поми-коридоров значительно уменьшаются при хроническом воздействии на это растение озона в низких концентрациях. В соевых бобов за действия определенных доз SО2 появляются нежелательные признаки, изменю ются скорость роста и урожайность [7].

Растение-монитор это растение, по признакам повреждения на которой можно получить информацию о количестве загрязняющих веществ или их смеси в окружающей среде. Для того чтобы индикатор стал монитором, то есть мог информировать о качественных и количественных характеристиках загрязнителя, необходимо определить и использовать зависимости между реакцией растений на загрязнение и концентра-цией этого вещества в окружающей среде. Для этого используют три основных способа [40]:

сопоставления степени повреждения, вызванного загрязняющим веществом, с известной концентрациею загрязняющего вещества в окружающей среде;

использование растения как живого коллектора (накопителя загрязняющих веществ);

измерения количества загрязняющего вещества или метаболитов (вновь веществ), которые появились в растительных тканях после воздействия загрязнителя, и сопоставь ления полученных значений с концентрацией загрязняющего вещества в воздухе.

Организмы-мониторы (биомониторы) должны помочь качественно и количественно распознать вредные организмы и их распространение. Они часто применяются для контро-лю вредных воздействий [28].

Поскольку в результате присущей растениям сменности виды и сорта растений по-разному реагируют на воздействие негативных факторов, следует отбирать те растения, реакция которых предсказуема. Таковы мхи, папоротники, голо- и покрытосеменные, которые используют в качестве биоиндикаторов и (или) биомониторы [7,26, 35]. А также особая роль, при этом, принадлежит хвойным видам [32].

Для биоиндикации используют пассивный и активный мониторинг. С помощью пассивного мониторинга изучают в свободно живущих организмов видимые или незаметные повреждения, а также отклонения от нормы, которые являются признаками стрессового воздействия. Активный мониторинг предполагает выявление тех же действий на тест-организмы, которые находятся в стандартизированных условиях [7].

Итак, биоиндикация (в т.ч. фитоиндикация) является важным средством для оценки комплексного эффекта различных факторов среды обитания и осуществляется на локальном, региональном и национальном уровнях и играет важную роль в охране окружающей природной среды, поскольку появление у растений типичной признаки повреждения указывает на наличие в окружающей среде загрязняющих веществ.

1.3 фитомелиоративные роль Pinopsida в городских экосистемах

Фитомелиорация- это процесс использования природного преобразовательной функции растительности в оптимизации ноосферы. Фитоценотический покров, или автотрофный блок экосистемы, является биосферно активным. Он производит биомассу, фиксирует углекислый газ и молекулярный азот, пстичнисть, которая выработалась в процессе эволюции и интродукции [41] .Значення хвойных древесных пород-интродуцентов важное в лесном хозяйстве, полезащитном лесоразведении, садово-парковом строительстве, ландшафтной архитектуре, озеленении городов [21]. По отдельным литературным данным, большое количество интродуцированных хвойных устойчивы к промышленных выбросов и внешних воздействий другой этиологии. Хвойным характерна высокая холодостойкость, которая способствует наличии в тканях смоляных веществ, которых в лиственных породах нет. В состав смол входят вещества вторичного метаболизма. Древесные растения, которые обладают повышенной холодостойкостью, ксеноморфные анатомо-морфологическим чертами строения устойчивы и к аеротехногенного загрязнения [41].

Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды, и особенно газового состава атмосферы, служит появление разного рода хлорозов и некрозов, уменьшение размеров ряда органов (длина хвои, побеги текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и количества заложенных почек), уменьшение ветвления. Из-за меньшего рост побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается сближение расстояния между хвоинками (их на побеге больше, чем в чистой зоне). Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность его жизни (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет- в чистой). Влияние загрязнения вызывает также стерильность семян (уменьшение его сходства) .Все эти признаки не специфичны, но в совокупности дают достаточно о объективную картину [46] .Дослидження других авторов показывают, что хвойные растения служат чувствительными индикаторами состояния урбанизированных территорий. Так, М. Илькун [24] отмечает, что за действия урбопромислових поллютантов, и в частности, соединений фтора, происходит уменьшение линейных размеров хвои. Автор приводит последовательные этапы повреждения тканей и клеток хвои ели: изменение окраски, деформация, разрушение хлоропла

Фитотоксиканты, которые попадают в ткани листа попадают в проводящие сосуды, по которым происходит их отток и постепенное накопление на верхушке хвои. При достижении концентраций, превышающих нейтрализующей способность хвои происходят, собственно, структурные изменения ассимиляционных тканей. Полное закупорки проводящих сосудов является прямой причиной минерального голодания и отмирание хвои. Образование некротических пятен на середенний части хвои не является специфической реакцией на атмосферные загрязнители. Похожие патологические изменения возникают при различных стрессовых воздействиях, вызванных абиотическими факторами [44]. Так, в условиях систематического воздействия на сосну обыкновенную подпороговых концентраций соединений фтора и хлора наблюдается образование дополнительного количества смоляных ходов, особенно в средней и апикальной частях хвои. Вне зоны задымления образуется около 10 смоляных ходов, а в условиях хронической загазованности 14-17. Этот феномен является неспецифической реакцией сосны на воздействие разнообразит неблагоприятных факторов механического повреждения, химического и физического загрязнения [32].

Таким образом, наиболее чувствительной реакцией хвои на стрессовые воздействия антропогенной природы является укупорки смоляных ходов, и как следствие данного процесса некротизации верхушки хвои и ее полное отмирание [17].

Смесь газов, присутствующих в атмосферном воздухе городов и промышленных районов влияет на все ткани хвои, изменяя большей или меньшей степени их структурной организации. Это затрудняет возможность использования анатомических данных при диагностике качества окружающей среды урбоэкосистем [24].

В литературе описан процесс усыхания Picea в районах, загрязнение SO2. Отмечено, что процесс усыхания происходит в п Пять этапов и начинается с потери хвои из верхней части кроны дерева, однако молодые побеги остаются невредимыми. Во второй фазе потеря хвои из средней части кроны продолжается, что приводит к дальнейшей изоляции верховой ее части (третья фаза). Четвертая фаза характерыбазируется усыханием всей верхушки дерева, а на конечном этапе потеря хвои происходит и с нижней части кроны. Тот факт, что особого повреждения испытывает верхняя часть кроны обусловлен не только физиологически, но и большим количеством загрязнителей, на нее попадают. Кроме изменения режима роста под влиянием урботехногенних поллютантов в хвойных деревьев происходит деформация ствола, веток и кроны. Разительная перемена формы кроны деревьев, особенно задержка нормального ее развития со стороны источника загрязнения состоялась в течение последних ста лет [32].

Урботехногенни загрязнители оказывают значительное влияние на продукцию биомассы хвойных растений. Это приводит к уменьшению линейных размеров хвои и снижение элонгации побегов. Так, в Picea наблюдается уменьшение радиального прироста и прироста в высоту, роста побегов, числа и размера хвои. Изменения претерпевают также репродуктивные органы: уменьшаются линейные размеры и масса шишек, семян и их способность к прорастанию. Описаны также негативное влияние ряда загрязнителей физиологическое состояние пыльцы и его оплодотворяющую способность у растений родов Picea, Larix и Pinus [14, 31, 42].

Научные исследования показывают, что резистентность растений к действию урботехногенних поллютантов находится в тесной функциональной зависимости с интенсивностью фотосинтетических процессов [41].

Указывается, что основной причиной инактивации фотосинтеза является нарушения в пигментной комплексе [13]. Большинство загрязнителей, попадающих в растительные клетки, аккумулируются в хлоропластах, вызывая свободнорадикальное фотоокисления, разрушение хлорофилла и его преобразования в феофитин [39]. Изменение светопоглощения также может использоваться для оценки экологического состояния территорий, подлежащих урботехногенному прессинга [8]. Однако, эти процессы не являются специфическими. Снижение содержания общего хлорофилла, разница в изменениях хлорофиллов а и b, а также рост содержания феофитин отмечено различными учеными при воздействии SO2 [7], HF и HCl [13, 23], тяжелых металлов [23]. Под действием навиво низких концентраций этих веществ снижается интенсивность фотосинтеза. Ингибирование фотосинтеза за действия «кислых газов» наблюдается задолго до появления визуальных признаков повреждения растения. Описано снижение скорости ассимиляции СО2 за действия загрязнителей смогов характера [46].

Использование хвойных дает возможность проводить биоиндикации на больших территориях. Хвойни- основные индикаторы, которые применялись для оценки экологического состояния лесов Европы. Их использование также достаточно информативно на малых территориях (например, влияние автодороги на прилегающей зоне, если она прилегает к хвойного леса, состояние окружающей среды в городских экосистемах разного ранга и характера) [46,8].

Итак, древесные хвойные растения имеют чрезвычайно большое значение, как и для биоиндикационных исследований городских экосистем, так и отмечаются санирующей функцией является в урбанизированных территориях, является проявлением фито- мелиоративной деятельности.

Раздел 2

Материалы и методы исследования.

2.1. Общая характеристика территории и методов исследования

Исследования проводились в рамках урбоекосистеми Калуша, что является развитым промышленным, многоотраслевым центром.

Географическое положение. Одно из главных преимуществ города Калуша-выгодное географическое положение. Хорошо развитая транспортная сеть объединяет город с Европой и Западом через железную дорогу и автомобильные дороги. Сеть автомобильных дорог с объединяет Калуш с другими городами, такими как Львов (130 км), Ужгород (280 км), Киев (560 км). Эти и другие города соединены с Калушем также по железной дороге. В 30 км от Калуша, в Ивано-Франковске, расположенный аэродром, способно регулярно принимать тяжелые транспортные самолеты. По характеру рельефа территория города состоит из равнинной части. Поверхность города расчленена реками Лимница, Сивка, Млинивка. 10 часть города покрыта лесами. В городе есть гора Высочанка (соответственно называется и район).

Климат города умеренно-континентальный, влажный с прохладнымлетом и м которой зимой. Калуш лежит в Атлантик-континентальной климатической области. Климат в городе формируется под преобладающим влиянием влажных воздушных масс Атлантического океана и Средиземного моря. Это приводит резкое снижение температуры воздуха зимой и повышение температуры летом. Годовые суммы осадков колеблются в пределах 600-800 мм. Основное количество осадков приходится на теплый период. Это эт связано с тем, что город принадлежит к влажной умеренно-теплой акроклиматичнои зоны и на климат города существенно влияет близость гор Карпат.

Административно-территориальное устройство. Калуш - город областного подчинения с площадью 6453,5 га (это 0,5% территории области), расположенный на расстоянии 30 км от областного центра. Калуш состоит из нескольких районов: Старый город, новый город (в народе

Загрузка...

Страницы: 1 2 3