Сибирский Букет

English version

• Стартовая страница
• О проекте
• О нас
• Площадки
  • Шелехов и Аршан
  • Летний лагерь
• Наблюдения
  • Местные растения
  • Цветочные часы
  • Барометр
• Легенды о цветах
  • Cборник легенд о растениях
• Исследования
  • Предмет и метод
  • Ход работы
  • Результаты и выводы
• Тест
• Ссылки
• Авторы

О проекте

Растения являются основой жизни на Земле. Они образуют громадное количество органической материи во время фотосинтеза при взаимодействии солнечной энергии, воды и углекислого газа. При этом высвобождается свободный кислород, который поступает в атмосферу. Его содержание в атмосфере Земли составляет около 21% по объему и постоянно поддерживается на этом уровне. Практически весь этот кислород биогенного происхождения. Материя, образующаяся в процессе фотосинтеза, в свою очередь служит основным источником существования травоядных, а в итоге хищных животных и других организмов. Таким образом, растения являются источником существования и человека, они его кормят, одевают, лечат, дают жилье и топливо. Именно осознание важнейшей роли растений в жизни всего населения планеты Земля и побудило нас начать работу над этим проектом.
В этом проекте мы хотим рассказать о наших исследованиях. Юля и Ася, самые серьезные из нас, во время летней практики 2004 года обобщили материалы исследований разных лет, проведенные учащимися Шелеховского лицея. Эти исследования показывают, как растения реагируют на загрязнение атмосферы и почвы. Оля и Никита занимались систематикой растений и сбором легенд и мифов, связанных с ними. Загадочные легенды иногда производили такое впечатление на них, что им хотелось нарисовать иллюстрации к этим легендам. Кроме того, с раннего утра и до самой ночи они следили за ходом цветочных часов и за показаниями цветочного барометра. Между такими разными исследованиями, несомненно, есть общее – это наблюдения за тихой жизнью других жителей нашей планеты. Эти жители – растения – не могут сказать громко все, что они чувствуют, но внимательный и добрый изучающий взгляд человека откроет тайну их многозначительного молчания. Правильно ли мы ведем себя, как часть населения планеты Земля? Как чувствуют себя рядом с нами наши соседи по планете? Что мы можем сделать, чтобы всем было хорошо под ласковым солнцем? На эти и другие вопросы мы хотели ответить своей работой.
Итак, наш главные "изюминки" нашего проекта это:
— оригинальные рисунки растений;
— оригинальные иллюстрации к легендам о цветах;
— фотографии чудесных мест Восточной Сибири;
— публикация результатов многолетних исследований учащихся Шелеховского лицея;
— и нечто особенное, что трудно назвать словами: душа нашей команды, вложенная в каждую страницу проекта.
Мы надеемся, что многие люди найдут что-либо интересное для себя на этих страницах.

На верх

О нас

Мы живем в небольшом городе Шелехов и учимся в Шелеховском лицее. Наш город расположен недалеко от большого алюминиевого завода. Мы знаем, что наш город объявлен зоной с неблагоприятной экологической обстановкой. Но мы родились здесь, живем и считаем это место своей малой Родиной. Мы хотим сделать все, что в наших силах, чтобы исправить ситуацию. Первое, что мы можем сделать сейчас, учась в нашем лицее, это узнать все, что связано с жизнью живых существ в экологически неблагоприятных условиях, проанализировать данные экспериментов и сделать выводы, которые затем можно использовать для улучшения экологической ситуации.
Заняться исследовательской работой мы можем во время летней практики, которая проводится в двух местах: с одной стороны – в загрязненных районах недалеко от промышленных предприятий, с другой стороны – в экологически чистом месте. Ежегодно, с 1995 года, команда лицеистов выезжает в поселок Аршан, еще одну жемчужину Восточной Сибири. Поселок Аршан – горный бальнеологический курорт, расположенный вдали от каких-либо промышленных предприятий. Здесь мы изучаем местные растения, разнообразие видов которых очень велико из-за разной зональности этого места. Мы собираем сказания и легенды о разных растениях, мы наблюдаем за поведением растений в течение дня. Мы считаем время по цветочным часам и предсказываем погоду по цветочному барометру. Здесь мы берем пробы растений, которые потом называем «фоновыми», так как именно с этими пробами мы сравниваем пробы из городских районов.
Несколько лет учителя и учащиеся Шелеховского лицея занимаются этой работой. Уже накоплен большой экспериментальный материал, выводами об исследовании которого мы хотим поделиться. Самый главный вывод, который мы сделали во время работы – это то, что растения не просто наблюдают за всем происходящим вокруг них, но и остро реагируют на изменения в природе. Это разная реакция, но почему-то на деятельность человека растения чаще реагируют с болью. Может быть, еще можно что-нибудь исправить?

На верх

Знакомство с «площадками»

Наш город находится в 10 километрах от Иркутска, центра Восточной Сибири в России. Совсем недалеко от нашего города расположено озеро Байкал – жемчужина России, самое глубокое и чистое озеро на Земле. Места вокруг озера Байкал поражают своей красотой и богатством природных ландшафтов. Но наш город, от которого всего 100 километров до Байкала, представляет собой совершенно другую картину. Шелехов был построен 42 года назад в связи с созданием большого предприятия – Иркутского алюминиевого завода. Город назван именем «российского Колумба» Григория Шелехова, иркутского купца, который основал первые русские поселения на Аляске.
Алюминиевый завод растет и увеличивает свои мощности с каждым годом. Основное население города работает в его корпусах. Но расстояние от города до жилых кварталов слишком мало – всего 2,5 километра! А получение алюминия из бокситов относится к самым экологически грязным производствам. Вот и получается, что завод одновременно кормит все население города и отравляет его, потому что строительство очистных сооружений не успевает за ростом производственных мощностей. Прекрасные сосновые леса, росшие в наших краях испокон века, постепенно исчезают. Печально видеть серый смог над городом, подъезжая к нему. Но мы живем в этом городе, мы родились здесь и считаем эти места своей родиной. Нам хотелось бы исправить ситуацию, сделать все, что в наших силах.

Шелехов и Аршан

Шелехов – это город с высокой концентрацией промышленных предприятий. Кроме Иркутского алюминиевого завода в нашем городе существуют Завод железобетонных изделий, Кабельный завод, Известковый и Трактороремонтный заводы. К этому добавляются выбросы в атмосферу от работы автотранспорта и печного отопления. Уровень загрязнения воздуха в городе очень высок. Средние за год концентрации веществ в атмосфере превышали предельно допустимую концентрацию по бензопирену в 12,9 раза, формальдегиду в 6,7 раза, фторидам от 4 до 8 раз, фтористому водороду 1,5-5 раз, пыли – в 1,3-2,7 раза.
Поселок Аршан расположен в Тункинской долине, в 350 километрах от Шелехова. Здесь вообще нет промышленных предприятий. Местное население – буряты – считают долину реки Кынгарги, где находится поселок Аршан, священным местом культового поклонения. Дело в том, что и в самой реке, и по ее берегам из-под земли бьют минеральные источники, вода которых помогает исцелиться от многих болезней. Недалеко от поселка расположен Дацан – буддийский монастырь. Буддийские монастыри строят только в священных местах, где обнаруживают мощный источник космической энергии. Именно в таком месте находится весь поселок Аршан с ледяной горной рекой Кынгаргой и горячими минеральными источниками, стремительными водопадами и синими хребтами предгорий Восточного Саяна, уходящими прямо в небо.

На верх

Лагерь

Наша жизнь в летнем лагере в поселке Аршан – это просто экзотическая сказка по сравнению с учебными буднями. Здесь и священное место, и летнее тепло, и чудесный горный воздух помогают отдохнуть от длинной зимы и учебы, набраться впечатлений и сил. Мы живем в лагере две недели, а получаем заряд на целый год, а может быть, и больше. Кроме отдыха мы работаем. У нас идут занятия по ботанике, биологии и экологии. Каждый год мы берем пробы растений на одних и тех же площадках на лугах, в лесу и предгорьях, чтобы провести многолетние наблюдения. Учителя говорят, что таким образом у нас «формируется понятие о целостности и диалектике природных комплексов нашего края», что мы «приобретаем навыки полевых исследований, камеральной обработки и анализа материалов». При этом мы узнаем много интересного о растениях, легенды и мифы о них, возможность использования в медицине. Это взрослый взгляд на цели и задачи нашего лагеря, а нам часто бывает просто интересно и весело там!

На верх

Наблюдения

Во время летней практики кроме сбора растений для исследовательских работ мы вели натурные наблюдения. Это самая интересная часть практики. Делается это так: среди ребят составляется график полевого дежурства по 2 часа для пар наблюдателей. Наблюдатели описывают состояние лесных и полевых растений. С самых ранних утренних часов до поздней ночи можно наблюдать за растениями. Наблюдения показали, что жизнедеятельность растений подчинена определенным биоритмам. И наиболее отчетливо суточные биоритмы проявляются у цветов, имеющих яркие и крупные лепестки. Цветы таких растений раскрываются и закрываются в определенное время суток. Эту способность растений давно приметили люди. Еще в Древней Греции и Риме на цветниках высаживали специальные растения, которые открывали и закрывали венчики в разное время дня и таким образом определяли время.
Известный ботаник XVIII века Карл Линней, долгое время изучая цветы, установил закономерность раскрытия их венчиков и создал своеобразные цветочные часы. Эти часы были в городе Упсале в Швеции. Циферблат часов был разбит на ряд секторов, в каждом из которых высаживался строго определенный вид растений, какие специально подбирались по времени своего раскрытия. В течение солнечного дня ботанические часы безошибочно шли: каждый час раскрывало цветки какое-нибудь одно растение, за ним другое, и так до наступления сумерек.

На верх

Местные растения

В Восточной Сибири богатый мир флоры. В своем проекте мы рассказываем о самых разных местных растениях.

На верх

Цветочные часы

Мы живем в другом климатическом районе, и мы составили свои цветочные часы для нашего региона в летнее время.
Вот что происходит на лесных полянках и на цветущих лугах Восточной Сибири в течение длинных летних дней и коротких ночей. Когда только забрезжит рассвет, самым первым растением раскроется желтый козлобородник, его лепестки вспыхнут между тремя и пятью часами утра. За ним проснется голубой цикорий запорхают алые крылышки мака, появятся солнечные шарики одуванчиков и осота огородного.
Чуть позднее вспыхнет красно-розовым цветом куст шиповника. К шести часам проснутся голубые поля льна, бело-фиолетовыми цветами заколышется картофельное поле, красными угольками рассыплется полевая гвоздика.
В восьмом часу всплывет и расправит лепестки белая водяная лилия и вьюнок, а к девяти, когда солнце затопит светом все вокруг, раскроют лепестки ноготки и покажет скромные желтые цветы мать-и-мачеха.
К середине дня луг запестрит разнообразными красками раскрывшихся цветов, а после полудня цветы, раскрывшиеся раньше других, начнут засыпать.
Первым закроет свой венчик козлобородник. За ним — одуванчики. После пяти часов уйдет под воду водяная лилия, сделается зеленым поле льна. Но вплоть до захода солнца можно любоваться цветами шиповника.
Однако есть цветы, которые раскрываются только к ночи.
После захода солнца начинает благоухать ночная фиалка. С наступлением сумерек широко раскрывает белоснежные венчики дрема. Звездочками мелькают их цветы в темноте, разливая душистый аромат и привлекая бабочек-опылителей.
Почти все ночные цветы имеют белую окраску и очень сильный приятный запах. Это объясняется тем, что только белые цветы видны ночью насекомым-опылителям средь темной зелени травы. Сильный же аромат направляет насекомых по верному пути.
Следовательно, «пробуждение» и «сон» цветов в определенное время дня и ночи есть не что иное, как приспособление растений к насекомым-опылителям.

На верх

Барометр

У цветочных часов есть одна особенность – они «работают» в своем ритме. Время они показывают лишь в безоблачный солнечный день, а в пасмурные дни и перед переменой погоды или не раскрываются вовсе, или закрываются слишком рано.
Мы постарались изучить эту особенность местных растений и обнаружили среди наших цветов несколько «барометров». Цветы желтой акации и жимолости в ожидании дождя выделяют обилие нектара, запах которого привлекает пчел, и они целыми роями кружат над кустами. По их жужжанию можно предугадать приближение дождя. Зато в погожие дни и перед сухой погодой выделение нектара акацией и жимолостью сведено до минимума.
Не раскрываются в сырую погоду цветы осота, льна и одуванчика. Перед долгим ненастьем опускает свои тройчатые листочки клевер.
Но есть растения — предсказатели и сухой погоды. Так, папоротник в преддверии зноя скручивает листья, тем самым защищая себя от перерасхода воды.

На верх

Легенды о цветах

Мы составили сборник легенд о растениях которые растут в наших местах..

На верх

Исследования

Мы хотим познакомить вас с содержанием исследовательских работ, которые ведутся учащимися Шелеховского лицея. Во время летней практики собираются метериалы для таких исследований, которые впоследствии обрабатываются, анализируются, и по результатам анализов делаются соответствующие выводы. Юлия обобщила результаты трех исследовательских работ, которые имеют одно общее — реагирование растений на загрязнение окружающей среды. Принцип исследования в двух работах один и тот же — собираются листья березы и тела мхов, высушиваются и определяется содержание в пробах микроэлементов — цинка и марганца. Принцип исследования третьей работы — определение процента больных сосновых хвоинок. Пробы для опытов берутся в чистой экологической зоне (Аршан), это так называемые фоновые пробы, и на нескольких площадках города Шелехова. Те и другие пробы сравниваются с лабораторными пробами.
Метод подсчета больных сосновых хвоинок самый простой — это визуальный анализ.
Сложнее обстоит дело с определением содержания микроэлементов, так как здесь требуется специальная аппаратура. И почему этот принцип лег в основу исследования?
Множество биологов и химиков прошлого исследовали живые существа, стараясь отыскать некую особую субстанцию, "жизненную силу", обуславливающую функционирование организмов. Однако ни самой субстанции, ни каких-либо указаний на то, что она существует, найти не удалось. Ученые выяснили, что организмы состоят из тех же химических элементов, что и воздух, вода, минералы горных пород и почв.
В состав живых организмов входит более 80 химических элементов. Одни элементы необходимы организмам в больших количествах (макроэлементы), другие в ничтожно малых (микроэлементы). Важно знать роль каждого химического элемента в формировании жизнедеятельности живых организмов.
Фрей-Васлинг обратил внимание на то, что химические элементы, необходимые растениям, занимают строго определенное место в периодической системе. Дальнейшие исследования показали, что жизненная необходимость химического элемента определяется не просто его положением в периодической системе, а целым рядом свойств, таких как потенциал ионизации, ионный радиус, поляризуемость и др. Установлено, что с увеличением атомной массы элемента увеличивается его токсичность. Содержание таких элементов в организме, как правило, очень мало.
К числу микроэлементов относят элементы, содержание которых в живых организмах не превышает 10%. Микроэлементы принимают активное участие в процессах дыхания, фотосинтеза, синтеза белков, белковом и углеродном обменах, синтезе гумуса и других процессах.
Химический состав растений зависит от интенсивности процессов техногенеза. Техногенный тип миграции элементов, возникший в результате активной деятельности человека, подчиняется не природным факторам, а социально-экономическим законам и является разнообразным по своему проявлению. В том числе включает переброску на большие расстояния продуктов переработки природного сырья. В атмосферу поступает несгоревшее полностью сырье, твердые и газообразные отходы производства, а в водоемы – твердые и жидкие. Это приводит к резкому перераспределению химических элементов, что вызывает нарушение биогеохимических круговоротов таких элементов как C, B, P, Pb, Cu, Zn, Fe, Sn, Hg, Ag, Mn.
Распределение химических элементов в результате хозяйственной деятельности человека неравномерно, что приводит к высокой концентрации химических элементов в локальных местах с последующим "рассеиванием" их в более широких ареалах, то есть образуются техногенные аномалии, связанные с работой индустриальных центров.
Для нормального функционирования организмов необходимо, во-первых, определенная концентрация микроэлементов в среде обитания, во-вторых, определенное соотношение между поглощаемыми микроэлементами, в-третьих, определенные формы соединений, в которых находятся микроэлементы в среде обитания. Несоблюдение этих требований приводит к нарушению различных биохимических процессов: повышенные или пониженные концентрации микроэлементов в среде обитания могут вызвать эндемические заболевания.
Почему именно содержание цинка и марганца определялось в пробах растений?
Содержание Zn в золе растений в среднем 10, а в сухом растении его от 15 до 70 мг/кг. В почвах количество этого элемента не превышает 65 мг/кг, а усвояемого растениями - от 0,03 до 20 мг/кг. Коэффициент биологического поглощения (КБП) цинка 10. Особенностью этого металла является низкая химическая активность, поэтому он в незначительной степени вовлекается во вторичный кругооборот. В растениях цинк участвует во внутриклеточной регуляции.
Среднее содержание Mn в растениях 10 мг/кг, КБП колеблется от 0,1 до 100. В клетках растений наибольшее количество марганца находится в цитоплазме. Он входит в состав многих ферментов и хлорофилла, активизирует их образование. Марганец принимает активное участие в процессах фотосинтеза, дыхания, в азотном и нуклеиновом обменах. Активность марганца в различных физиологических и биохимических процессах определяется не только его количеством в растении, но и соотношениями с другими химическими элементами, участвующими в этих процессах. Особенно важно соотношение между Mn и Fe, Mn и Cu.
Железо поступает в растение в составе хелатов. где оно находится в двухвалентном состоянии. В случае накопления повышенных концентраций Fe (II) может токсично воздействовать на растение. В присутствии Mn железо окисляется и выпадает в осадок, но процесс этот протекает при определенном соотношении между этими элементами. В случае нарушения этого соотношения может наблюдаться следующее:
- при недостатке марганца происходит накопление в растении Fe (II), которое может достичь токсических концентраций;
- при избытке марганца Fe (II) переводится в Fe (III), последнее накапливается в виде органофосфорного Fe и растение начинает испытывать недостаток в Fe (II).
Подобным образом медь влияет на содержание марганца. Такое взаимодействие проявляется не только в растениях, но и в почве. Марганец принимает участие в процессах почвообразования. Почвенные горизонты, обогащенные железом, особенно иллювиальные, содержат повышенное количество марганца.
В частности, цинк играет важную роль в жизни растений, поэтому его избыток или недостаток вызывает у них самые различные заболевания. Недостаток цинка приводит к замедлению или прекращению роста большинства растений: у деревьев наблюдается мелколистность, розеточность, листопадность; у кукурузы вызывает хлороз, у томатов – скручивание листьев, у цитрусовых – крапчатость листьев.
Недостаток марганца в почвах сдерживает рост и развитие растений. У многих при этом снижается усвояемость йода, у дубильных растений сокращается образование таннидов, у овса появляется крапчатость и неприятный запах, у бобов – пятнистость. Большинство растений при дефиците марганца накапливает железо, а при избытке марганца содержание железа уменьшается, что приводит к хлорозу.
В паре "растение-почва" наблюдается зависимость между содержанием химических элементов в почвах и растениях. При малом содержании элемента в почве растение поглощает все имеющиеся количество доступных для него форм этого элемента, и, несмотря на это, его содержание в растении уменьшается.
При оптимальном содержании элемента в почве химический состав растений в основном зависит от биологических особенностей растения и физиологической роли данного элемента.
Геохимическая среда в этом случае не является лимитирующим фактором, поэтому в растении начинают работать механизмы регуляции. Количество поглощаемого элемента определяется потребностью для осуществления физиологических процессов. Установлено, что климатические условия, в частности температура и увлажнение, оказывают влияние на поглощение элементов растениями, а, следовательно, и на химический состав. Например, в северных регионах растения содержат больше Cu, Mn, Zn.

На верх

Предметы исследования
Одни учащиеся лицея изучали содержание цинка и марганца в листьях березы и во мхах, собранных ими на площадках Шелехова и Аршана. Другие занимались исследованием хвои сосны как индикатора загрязнений окружающей среды. Чем объясняется выбор предмета исследований?
1. Мы сопоставили проценты содержания цинка и марганца в мытых и немытых листьях березы, собранных в пригородах Шелехова и в Аршане (фоновая проба). Мы установили, что листья березы, произрастающей на поле около ИркАЗа, содержат цинка в 2 раза больше, а марганца – почти в 10 раз меньше фоновой. Каковы причины наблюдаемого эффекта?
2. Мхи относятся к растениям, наиболее чувствительным к загрязнению среды обитания, поэтому они были выбраны в качестве объекта анализа.
3. Ксероморфная хвоя сосны отличается пониженной газоустойчивостью по ряду причин: это большая продолжительность жизни хвои, в течение которой она постоянно подвергается воздействию газов, и повышенная заболеваемость ее по сравнению с лиственными породами. В результате воздействия загрязнителей нарушается процесс формирования и роста хвои. Из-за этого уменьшается продолжительность ее жизни до 2-3 лет, а в отдельных случаях – до одного года, в то время как в молодых ненарушенных сосняках она достигает 6-9 лет. К внешним изменениям, являющимися результатом воздействия техногенных загрязнителей, относятся хлорозы и некрозы ассимилирующих органов растений. Эти признаки представляют большой интерес в диагностическом плане.
Выбранные для исследования растения относятся к различным отделам: мхам, голосемянным и покрытосемянным, что дает возможность изучить не только химический состав этих растений, но и систематику. Таким образом, исследования носят комплексный характер.
Для ведения многолетних наблюдений за состоянием растительных компонентов биогеоценозов заложено 5 мониторинговых площадок (субтерриторий), площадью по 400 квадратных метров, имеющие идентичные растительные доминанты и почвы: 3 контрольных – в окрестностях г. Шелехова и 2 фоновые в окрестностях поселка Аршан. На этих площадках были сделаны полные геоботанические и почвенные описания, взяты образцы растений и почв на химические анализы. Общие пробы готовили на кафедре ботаники, а аналитические исследования выполнялись на кафедре физических методов анализа Иркутского государственного университета.

Метод исследования листьев березы и мхов
Для определения химического состава мхов и содержания химических элементов в листьях березы применили рентгено-спектральный флуоресцентный метод анализа (РСФА). Отличительной чертой современного РСФА является применение его для определения элементов в биологических объектах и для контроля загрязнения окружающей среды. По сравнению с другими физическими методами анализа (атомно-абсорбционным, эмиссионно-спектральным, нейтронно-активационным) РСФА, при использовании аппаратуры с энергетическим разложением спектра, обладает следующими преимуществами:
1. возможность одновременного определения большого числа элементов;
2. сохранение материала исследуемого образца, что дает возможность повторного анализа его другими методами;
3. малые трудозатраты на анализ, простая обработка спектров, возможность использования компьютеров для расчета концентрации;
4. метод легко поддается автоматизации.
Последние две особенности являются наиболее важными при проведении массовых анализов.
Предварительные исследования показали, что с помощью РСФА во мхах можно определять Mn, Fe, Zn, Nb Pb, Sr. Содержание Zn и Mn во мхах больше содержания других перечисленных элементов, поэтому подсчитывалось количество именно этих микроэлементов.
Для проведения исследований отобрали 5 проб мхов и листьев березы в разных местах. Первые две из них были отобраны в поселке Аршан. Вторая – в пригороде Шелехова, около 3 км от промышленной зоны, третья проба – примерно в 6 км, четвертая проба – в 0,5 км от ИркАЗа. Проба, взятая в Аршане, принималась за фоновую. Пробы, отобранные в пригородах Шелехова, приняли за контрольные, то есть с их помощью оценивали не только влияние природных факторов, но и окружающей среды на содержание Zn и Mn.
Для определения путей проникновения Zn и Mn в организм растения (из почвы или из атмосферы) анализировали независимо мытые и немытые листья березы и растения мха.
Каждая проба мытых и немытых листьев березы была проанализирована 4 раза.

Аппаратура
Исследования проводили на рентгеновском флуоресцентном спектрометре VRA-30 фирмы "Карл Цейс". Спектрометр имеет один сканирующий канал и комплектуется тремя рентгеновскими трубками с различными анодами: вольфрамовым, родиевым и хромовым. Рентгеновское излучение разлагается в спектр по методу Соллера с помощью кристаллов-анализаторов LiF(200), LiF(220), PE, ADP, KAP, Si. Для регистрации излучения используются сцинтилляционный и проточно-пропорциональный счетчики. Первый применяется для измерения К-излучения элементов с порядковыми номерами Z>25 и для измерения излучения L-серий элементов с Z>60. Второй счетчик используется для измерения К-излучения элементов от 9F до 29Cu и для измерения K-излучения элементов с Z<60. Все процессы регулирования, измерения, внутреннего управления прибором ведутся с помощью внутренней микро-ЭВМ.
При выполнении экспериментов интенсивности рентгеновского излучения регистрировали при условиях: рентгеновская трубка с родиевым анодом, напряжение на рентгеновской трубке 40 кВ, сила тока 40 мА; кристалл-анализатор LiF(200); сцинтилляционный детектор, экспозиция 60 сек. Аналитическими линиями служили Ка-линии Zn и Mn.

Метод исследования сосновой хвои
При исследовании хвои была использована методика, опубликованная в книге "Экологический мониторинг" под редакцией Ф. Снакина (Москва, 1996). Наблюдения велись 3 года (2000, 2001, 2002). Были отобраны по 10 веточек сосны двухлетнего возраста с 10 деревьев на каждой площадке, затем подсчитывалось общее число хвоинок, количество здоровых и пораженных (Синеющие некрозы).
Выделяли 3 класса повреждения хвои (некрозы): 1 – хвоинки без пятен (здоровые); 2 – с небольшим количеством мелких пятен; 3 – с большим числом черных и желтых пятен или полностью желтые (усохшие).

На верх

Ход работы

Подготовка проб листьев березы к анализу
Перед созданием лабораторных проб собранные листья березы сушили в месте с ограниченным попаданием солнечных лучей. После этого пробу делили на две части. Первую часть несколько раз промывали в холодной дистиллированной воде и высушивали в сушильном шкафу до полного удаления влаги (мытые листья). Вторую часть пробы оставляли без изменений (немытые листья). Далее сухие листья измельчали с помощью ножниц до размера частиц примерно 1 мм. Из материала проб после измельчения ножницами взяли по 6 навесок массой 5 г, одну навеску оставляли без изменения, а остальные перетирали в агатовой ступке со спиртом в течение 5, 10, 15, 20 и 30 мин соответственно. Из подготовленных таким образом листьев березы готовили излучатели путем прессования таблеток на подложке из борной кислоты в специальной прессформе. Для приготовления одной таблетки брали 2 г материала, таким образом, из каждой навески пробы получили по 2 таблетки-излучателя. После этого от каждой таблетки измерили интенсивности Ко-линий Zn и Mn.

На верх

Результаты и выводы

Результаты исследования листьев березы
Средние результаты анализа и их доверительные интервалы, рассчитанные для вероятности P = 0,95, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты анализа листьев березы

Из данных таблицы видно, что содержание Zn в листьях березы проб 2 и 3 (районы в 3 км и 6 км от промышленной зоны) аналогично его содержанию в фоновом образце (пос. Аршан). Проба 2 содержит Zn значимо меньше, чем проба 1. Из этого можно сделать вывод, что процессы техногенеза мало влияют на содержание Zn в листьях березы этого региона. Однако проба листьев березы, взятая в непосредственной близости к ИркАЗу, содержит Zn в 2 раза больше, чем фоновая проба. Приходится делать вывод, что увеличение содержания Zn – это действие процессов техногенеза. Для этой пробы существенно различаются результаты для мытых и немытых листьев. Это указывает, что загрязнение Zn идет через почву, и через устьица с частицами пыли. Следует отметить, что стандартный лабораторный образец листьев березы, создаваемый в Институте Геохимии (г. Иркутск), содержит Zn столько же, что и фоновая проба.
Накопление Zn в листьях пробы 4 происходит вследствие каких-то процессов на внутриклеточном уровне. Можно предположить, что увеличение потребления Zn наблюдается вследствие изменения pH почвы, а также при избытке или недостатке каких-то других элементов или соединений.
При определении Mn в листьях березы установили резкое уменьшение содержания этого элемента во всех пробах, взятых в окрестностях г. Шелехова по сравнению с фоновыми (Аршанская проба). Содержание Mn в Аршанской пробе соответствует лабораторному образцу, следовательно, можно говорить о недостатке Mn в Шелеховских пробах. Причем соотношение содержания этого элемента в мытых и немытых листьях позволяет говорить, что Mn поступает в растения в основном из почвы через корневую систему. Исключение составляет проба 2, для которой значимо отличаются результаты анализа мытых и немытых листьев. Аналогичное отличие имеет место и для Аршанской березы.
Проанализированы пробы мытых и немытых листьев березы, отобранные в различных районах Шелехова и в Аршане. Установлено, что содержание Zn в двух пробах г. Шелехова мало отличается от фонового (Аршан). Исключение составляет проба 4 (Шелехов, ИркАЗ), где содержание Zn более чем в 2 раза выше, чем в фоновой пробе. Содержание Mn в Шелеховских пробах листьев березы в 3-10 раз меньше, чем в фоновых. Вероятно, это обусловлено влиянием процессов техногенеза. Высказано несколько гипотез о причинах наблюдаемого эффекта. Содержание Zn и Mn в мытых и немытых листьях мало отличается, что указывает на то, что поступают эти элементы в основном из почвы через корневую систему.

Результаты исследования мхов
По разработанной методике определения химического состава рентгено-спектральным флуоресцентным методом анализа (РСФА), проанализировали группу проб мхов. Результаты анализа приведены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты анализа проб мхов

Данные таблицы 2 показывают, что содержание Zn и Mn во мхах, отобранных на площадке 1 в Шелехове (проба 6), которая относится к промышленной зоне, соответственно в 5 и 18 раз превышает содержание этих элементов во мхах, отобранных на площадке 2 в Шелехове (проба 7), хотя эти мхи относятся к одному виду. По сравнению с пробами мхов других видов, отобранных с других площадок, содержание Zn и Mn в пробе 6 в 4-15 раз больше. Кроме этого, предварительные исследования показали, что мхи, отобранные с площадки 1 Шелехова, в 1,5-2 раза больше содержат Ni, Fe и Pb по сравнению со мхами, отобранными с других площадок. Это указывает на сильное загрязнение промышленной зоны тяжелыми металлами. Наиболее вероятным источником такого загрязнения является кабельный завод. Для окончательного вывода необходимо увеличить число анализируемых проб и расширить круг определяемых элементов, в частности, необходимо разработать методики рентгено-спектрального определения Pb, Fe и Ni. Кроме этого необходимо выяснить пути поступления тяжелых металлов во мхи, проанализировав мытые и немытые пробы.

Результаты исследования сосновой хвои
Результаты исследований можно представить в следующей таблице 3:

Многочисленными исследованиями установлено, что появление более 20% поврежденной хвои свидетельствует о серьезных нарушениях лесных экосистем. Таким образом, наши исследования подтверждают, что в Аршане процент поврежденных хвоинок находится в пределах естественных физиологический процессов и климатического воздействия на хвою (от 6 до 9%), а в районе Шелехова процент поврежденных хвоинок составляет 30-50%, что свидетельствует о высокой степени повреждений лесных экосистем.
В отличие от сезонов 2000-2001 гг. летом 2002 г. была использована методика составления вариационных рядов мониторинговых площадок, которая заключается в следующем: мониторинговые площадки закладываются по мере приближения или удаления от источника загрязнения. Таким образом, было заложено 5 площадок в южном направлении от промышленной зоны. 1 площадка на расстоянии 15 км, 2 площадка – 10 км, 3 площадка – 7 км, 4 площадка – 6 км, 5 площадка – 4,5 км. Данные по этим площадкам составили следующую таблицу 4:

Из таблицы видно, что по мере приближения к промзоне увеличивается число хвоинок с пятнами с 29% до 42%.
Особенно чувствительна хвоя к высоким концентрациям соединений серы, фтора и тяжелых металлов. Следовательно, можно сделать некоторые выводы:
1. Токсичные элементы аэропромвыбросов накапливаются в больших концентрациях в хвое, что отражается внешними изменениями.
2. Количество поврежденной хвои прямо пропорционально концентрации серы, сернистого газа и тяжелых металлов в воздухе.
3. По соотношению здоровой и поврежденной хвои к общему числу хвоинок на ветке возможна визуальная оценка уровня загрязнения атмосферы.

На верх

Тест

Мы предлагаем вам самостоятельно проверить уровень ваших знаний, полученных из материалов нашего сайта или из других источников. Этот тест не предполагает оценки. На каждый вопрос может быть дано несколько правильных ответов. Вы увидите свой результат, нажав на кнопку "ВАШ РЕЗУЛЬТАТ" ниже вопросов теста. Результат представлен в виде диаграммы, где столбики серого цвета обозначают максимальное количество баллов, которые можно получить за каждый вопрос, а оранжевым уветом — количество набранных вами баллов. Общая сумма баллов — в конце диаграммы. Желаем успеха и верим, что задаем важные вопросы!

Наш тест

---

1. Что вы знаете о хвоинках сосны?

2. Двойное оплодотворение характерно для…

3. К мхам относятся растения, у которых:

4. Какие из перечисленных растений относятся к голосеменным?

5. Мхи относятся к биоиндикаторам, так как:

6. Березу относят к покрытосеменным растениям, так как у нее:

7. Индикаторами чистого воздуха являются:

8. Оболочка растительных клеток легко пропускает:

9. К растениям, способным поглощать газы загрязнители из среды и очищать воздух, относятся:

10. Ели и сосны, как и другие хвойные деревья, выделяют особые летучие вещества:

11. Расположите растения в цветочных часах в порядке их распускания:

12. Почему житейская мудрость «все хорошо в меру» справедлива и для растений:

13. Что наблюдается при недостатке цинка у большинства растений:

14. Какие экологические факторы влияют на жизнь растений:

15. На формирование растительных сообществ влияет:

16. Можно ли назвать сукцессиями следующие процессы:

17. Какие растения господствуют в растительном сообществе леса:

На верх

Ссылки

Список литературных источников:

Бусик В.В., Водопьянова Н.С., Иванова М.М.Флора Центральной Сибири в двух томах. - Новосибирск: Наука, 1979.

Жизнь растений в шести томах, под ред. Федорова А.А.- М.: Просвещение, 1980.

Биология: учебник для 6 классов, под ред. Черемушкиной В.А. - Новосибирск: Наука, 2002.

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. T.I.- М.: Мир, 1966.-366 с.

Ивлев A.M. Биогеохимия.- М.: Высшая школа, 1986.

Небель Б. Наука об окружающей среде. Т. 2.- М.: Мир, 1993.

Пономарев В.Д. Аналитическая химия.- М.: Высшая школа, 1982.

Лосев Н.Ф., Смагунова А.Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа.- М.: Химия, 1982.

Смагунова А.Н., Тарасенко С.В., Базыкина Е.Н., Карпукова О.М. Рентгенофлуоресцентный анализ в экологии // Журнал аналитической химии.-1979.- Т.34, N 2.- С 388-397.

Белочинская Л.И., Мугнуева В.Т. Влияние поллютантов на физиологические и биохимические характеристики древних растений.- Томск.

Красиков С.П. Легенды о цветах.- М.: Молодая гвардия, 1990.

Базина И.Г., Гамзикова О.В., Бирюкова Е.В. Зависимость содержания цинка и марганца в листьях березы от окружающей среды. Исследовательская работа. Шелеховский лицей, 2000.

Карпов О.А., Распутина Н.В., Груздева А.Н. Разработка методики рентенофлюоресцентного определения цинка и марганца во мхах. Исследовательская работа. Шелеховский лицей, 2001.

Ефимушкин А.А. Хвоя сосны обыкновенной как индикатор степени загрязнения окружающей среды зоны влияния ОАО "СУАЛ-ИркАЗ". Исследовательская работа. Шелеховский лицей, 2002.

Ссылки на Интернет-ресурсы:

Science and Plants for Schools
Aboutflowers.com
Красная книга Иркутской области
Ботанический сервер Московского Государственного Университета
Plants for People
Sacred Earth
Talking Flowers - UK flower delivery
MEANINGS & LEGENDS OF FLOWERS
Тункинские гольцы
legends about flowers

На верх

Авторы

Команда Шелеховского лицея: Юлия, Ася, Ольга, Никита; тренеры: Евгения и Елена.ы

На верх