Структура Требования к содержанию Титульный лист

Вид материалаИсследование
Пример расчетов по предлагаемым формулам
Нормальные пыльцевые зерна Абортивные пыльцевые зерна
Приготовление зольного раствора
Нормальные пыльцевые зерна
Определение серы
Определение железа
Определение свинца
Наблюдения за лесом
Мониторинг животных
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6

Пример расчетов по предлагаемым формулам

Предположим, что во время обследования деревьев на пробной площадке получены следующие данные.

1. Береза пушистая: 4 дерева, баллы 2, 2, 3, 4.

2. Ель европейская: 4 дерева, баллы 2, 2, 3, 3.

3. Осина: 5 деревьев, баллы 2, 2, 2, 3, 4.

Тогда общее число учтенных на площади деревьев составляет 13. Далее производятся следующие расчеты коэффициентов состояния отдельных видов деревьев:



Определив коэффициенты состояния отдельных видов деревьев, приступают к определению коэффициента состояния древостоя в целом по формуле:



Такое значение коэффициента состояния лесного древостоя позволяет оценить его как ослабленное.


Индикация загрязнения окружающей среды по качеству пыльцы

Качество пыльцевых зерен в большой степени зависит от уровня физического и химического загрязнения среды. Пыльца отличается высокой чувствительностью к действию 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 действию мутагенов (этиленимин, нит-розоэтилмочевина, некоторые пестициды) проявляется у томатов. Генетически активные факторы среды резко нарушают процесс образования пыльцы томатов, доводя до полного отсутствия в пыльниках нормальных пыльцевых зерен Для работы нужно иметь микроскоп, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пипетки и слабый раствор йода. Для приготовления слабого раствора йода необходимо взять 2 мл 5%-ной йодной настойки и разбавить водой до 10 мл. Этот раствор используется для окраски пыльцы. После окраски нетрудно отличить нормальные пыльцевые зерна от абортивных

.

Нормальные пыльцевые терна томатов.



Абортивные пыльцевые черна томатов (100%-нпя абортивность после действия на растение лилеиимина).



Нормальные (окрашенные, круглые, крупные) и абортивные (неокрашенные, меньшего размера) пыльцевые зерна томатов. Частичная абортивность после действия рогора.

Таблица 5.7 Отличие нормальных пыльцевых зерен от абортивных

Нормальные пыльцевые зерна Абортивные пыльцевые зерна

1) не окрашены (или окрашены

1) интенсивно окрашены, ~,\ слабо),

2) одинаковы по размеру,

' 1 2) разных размеров,

3) одинаковы по форме

3) неправильной формы

Для наблюдений можно использовать, например, следующие объекты:
  • пыльца, взятая с растений производственных посевов (колхоза, совхоза), обработанных и не обработанных химикатами. Сравнение полученных результатов позволит следить за изменениями среды во время наблюдений;
  • пыльца одних и тех же сортов томатов, выращиваемых на пришкольном участке. Сравнение результатов в течение ряда лет позволит осуществлять мониторинг, т.е. слежение за изменениями (или отсутствием таковых) качества пыльцы во времени у данного объекта;
  • пыльца диких растений для выявления видов, наиболее чувствительных (подобно томатам) к действию загрязнений. В дальнейшем эти виды растений можно использовать для мониторинговой работы.

Во всех случаях приготовление и анализ микропрепаратов следует проводить по следующему плану.
    1. Препаровальной иглой извлечь пыльцу из пыльников цветка и поместить ее на предметное стекло.
    2. С помощью пипетки нанести на пыльцу каплю раствора йода и размешать каплю препаровальной иглой так, чтобы все пыльцевые зерна были в растворе, а не плавали на поверхности.
    3. Выдержать препарат в таком виде в течение двух минут, после этого накрыть каплю покровным стеклом и рассмотреть препарат под микроскопом.
    4. По нескольким полям зрения подсчитать количество нормальных и абортивных пыльцевых зерен (желательно, чтобы их общая сумма была не менее 200-300).
    5. Определить процент нормальных (или абортивных) пыльцевых зерен по каждому цветку, взятому для анализа.

Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100%. Повышенное загрязнение может снизить процент нормальных пыль­цевых зерен до 50% и ниже.

Методы исследования состава золы и сока растений

Золой называется остаток, полученный после сжигания и прокаливания органического материала. Зола растений содержит в своем составе практически все элементы, входящие в их состав (за исключением азота, улетучивающегося в виде оксидов при озолении). Для анализа предварительно высушенные растения озоляют, золу растворяют в соответствую­щем растворителе, разбавляют водой, при необходимости нейтрализуют и фильтруют, после чего проводят качественный или количественный анализ. Обычно анализ начинают с наиболее простых качественных опреде­лений (Са2+, Fe1+, Fc2+, SO, PO) из солянокислого раствора.

Приготовление зольного раствора

Поместить 1 г золы в пробирку, смочить ее несколькими каплями дистиллированной воды, добавить 4-5 мл 25%-ного раствора соляной кислоты и выдержать на кипящей водяной бане 15.-20 минут. Содержимое перенести в мерную колбу на 100 мл, затем пробирку дважды ополоснуть дистиллированной водой, сливая ее в ту же колбу, довести объем до метки и тщательно перемешать.


Нормальные пыльцевые зерна

Абортивные пыльцевые зерна

1) интенсивно окрашены,

2) одинаковы по размеру,

3) одинаковы по форме

1) не окрашены (или окрашены слабо),

2) разных размеров,

3) неправильной формы



Приготовление сока

Черешки листьев, стебли растения нарезать кусочками длиной 2-3 см, поместить в фарфоровую ступку и растереть пестиком до появления сока. Мякоть с остатками черешков сдвинуть к стенкам ступки, соку дать отстояться и взять пипеткой для анализа.

Определение серы

5 мл раствора № 1 перенести в пробирку, нагреть до кипения и прилить 3-4 мл 10%-ного раствора хлорида бария. Выпадение белого осадка сульфата бария означает, что в составе растения содержатся соединения серы.

Определение железа

3-4 мл раствора № 1 поместить в пробирку и прилить 4-5 капель 10%-ного раствора роданида калия или аммония. Появление розового окрашивания указывает на то, что в золе растений содержатся соединения железа.

Определение свинца

Многие растения содержат свинец в виде соединений, плохо переходящих в водную вытяжку. Солянокислые зольные вытяжки также не пригодны для определения свинца, так как хлорид свинца - малорастворимое соединение и в солянокислый раствор практически не переходит. Поэтому для проведения качественного анализа готовят азотнокислую вытяжку: зольный остаток 5-10 г растительной продукции растворяют в азотной кислоте, нейтрализуют раствором аммиака и проводят анализ с родизонатом натрия. Для этого 1 каплю исследуемого раствора помещают на лист фильтровальной бумаги, добавляют каплю свежеприготовленного 0,2% раствора родизоната натрия. В присутствии ионов свинца образуется синее пятно или кольцо. При добавлении 1 капли буферного раствора, содержащего в 10 мл 0,19 г гидротартрата натрия и 0,15 г винной кислоты и имеющего рН 2,8, синий цвет превращается в красный. Реакция очень чувствительна: открываемый минимум 0,1 мкг.

Основным источником загрязнения окружающей среды свинцом является автомобильный транспорт: вместе с выхлопными газами от автомобиля свинец, образующийся при сгорании этилированного бензина, попадает в атмосферу. В зависимости от интенсивности движения опасная зона вдоль автомагистралей может простираться от 10 до 500 м. В пределах этой зоны наблюдается повышенное содержание свинца в объектах окружающей среды, например, в растениях. С помощью несложных опытов можно увидеть, что количество свинца уменьшается по мере удаления от дороги. Для этого нужно собрать около 100 г растительной пробы на расстоянии 2, 10,50, 100 и т.д. м от оживленной дороги, измельчить, добавить строго определенное количество смеси этилового спирта и воды (50 мл) и кипятить или упаривать экстракт, чтобы свинец перешел в раствор. В изучаемые экстракты по каплям добавлять раствор сульфида натрия, в ре-• зультате чего выпадает черный осадок сульфида свинца разной интенсивности: чем ближе к дороге, тем осадка больше.

Ионы свинца дают характерное окрашивание и со многими другими реактивами: хроматами, дихроматами, йодидами, дитизоном, п-тетраме-тилдиаминодифенилметаном, которые можно применять для качественного обнаружения этого опасного загрязнителя. Определение щелочности золы

Щелочностью золы называется число миллилитров 1н. раствора кислоты, идущей на нейтрализацию 1 г золы. Зола имеет щелочную реакцию благодаря большому содержанию углекислых солей калия и натрия.

1 г золы помещают в термостойкий стакан, приливают точно отмеренное количество титрованной 0,05 М серной кислоты и нагревают в течение 5 мин. для разложения углекислых солей. Содержимое стакана осторожно перемешивают и избыток кислоты оттитровывают 0,1 М раствором щелочи в присутствии универсального индикатора. Расчетвеличины щелочности проводят по формуле:

где Щ - щелочность золы, мл;

V - объем 0,05 М раствора H,SO4, мл;

V! - объем 0,1 М раствор щелочи, пошедшей на титрование избытка кислоты, мл.

Иногда щелочность выражают в мл 1 н. кислоты на 100 г взятой навес­ки. Чем выше щелочность, тем больше в растении содержание калия, натрия, кальция.

5.2.7. Учет летающих насекомых световой ловушкой

Этот метод разработан для сбора летающих насекомых, ведущих ночной образ жизни (бабочек, ручейников). В качестве источника света используют лампы накаливания мощностью 150 ватт с непрозрачным абажуром. Хорошие результаты дают лампы из синего стекла, продаваемые в аптеках для использования в бытовых условиях. Лампы располагают на высоте 1,5-2 м, помещая под ними экран из белой материи размером 1 х 1,5 м. Поблизости от световой ловушки других источников света недолжно быть. Наилучшими местами расположения световых ловушек являются открытые пространства около лесных опушек, садов, у хозяйственных построек. Наиболее активен слет насекомых на свет в условиях средней полосы до полуночи в теплые безлунные ночи.


Биологические системы, конкретные виды растений и животных, совокупности особей, образующие микропопуляции данного вида - главные объекты биологического мониторинга, который включает:

- контроль за состоянием объектов биологического мониторинга;

- контроль за источником нарушения биологического равновесия;

- анализ состояния биологических объектов;

- прогноз экологического состояния объектов наблюдений;

- разработка мероприятий по сохранению равновесия в
экосистемах.

При осуществлении этих мероприятий необходимо:

1. Фиксировать изменения объектов наблюдений, которые возникают одномоментно (в результате внезапно изменившихся условий среды или меняющихся в процессе деятельности человека);

2. Фиксировать сезонные (фенологические) изменения, чтобы заметить происходящие отклонения в их регулярности и длительности.

Организовать наблюдения нужно таким образом, чтобы соблюдались следующие условия:

• правильный выбор участка наблюдений;

• правильный выбор объектов наблюдений;

• соблюдение регулярности наблюдений;

• регистрация наблюдений, которая в зависимости от
метода может носить описательный характер (в форме
дневниковых записей) или в виде анкет, таблиц
(количественный метод); полезно прилагать цветные
фотографии;

• ограничение числа наблюдаемых видов (не более 10-20
животных и растений; рекомендуется вести наблюдения лишь
над хорошо знакомыми растениями, птицами, насекомыми,

грибами).

Фенологические наблюдения проводят 3-5 раз в году не реже 1 раза в 2-3 дня в течение 2 недель.

При проведении экологического мониторинга растительных сообществ , при фенологических наблюдениях, выбирают несколько хорошо известных видов растений или животных. При общей характеристике видовой структуры выбранного биотического сообщества оцениваются и фиксируются следующие показатели:

- обилие (число особей на единицу площади или объёма);

- частота (отношение числа особей одного вида (п) к
общей численности особей (N), выраженное в процентах - n x
100 : N):

- постоянство (отношение числа выборок, содержащих
данный вид (р), к общему числу выборок (Р), в процентах -
р х 100 : N (постоянные виды - более 50% выборок,
добавочные - 25-50%, случайные - меньше 25%).

- доминирование (доминантные виды, которые на своём
трофическом уровне обладают наибольшей продуктивностью)
в лесу оценивается по площади поперечного сечения ствола, а
на лугу - по площади поверхности земли, занятой растениями
данного вида.

Особи внутри одного и того же вида не идентичны. Поэтому в пределах одного и того же местообитания сосуществуют две или более отчетливо различимые внутривидовые формы животных или растений (генетический полиморфизм). При изменении условий, появлении неблагоприятных факторов какая-то одна форма оказывается лучше приспособленной и продолжает нормально развиваться и размножаться, тогда как другие - затухают и даже гибнут.


Растения обладают большим разнообразием продуктов обмена веществ, играющих роль адапторов при изменяющихся условиях обитания.

Изменения условий среды - освещения, влажности, температуры, питания сопровождаются изменениями всех групп фитогормонов - это внутренние изменения растений. Внешние изменения довольно просто регистрируются с помощью специальных приборов или без них: изменение уровня фотосинтеза, содержание хлорофилла, изменение пигментации, тургора, и, наконец, исчезновение из экосистем отдельных видов, в особенности реликтовых.

Особенно уязвимыми элементами флоры обычно бывают эндемичные, реликтовые, а также полезные (декоративные, лекарственные, пищевые) растения,) поэтому важно организовать наблюдения именно за этими видами.

При выполнении мониторинговых исследований на выбранном для наблюдений участке биосферы у растений рассматриваются анатомо-морфологические признаки листьев или хвои у древесных форм, особенности пигментации, плодоношение и качество семян. Большое внимание уделяется явлению разного рода аномалий вегетативных и генеративных органов (отмирают ли почки, изменяется ли ветвление побегов).

Ботанический мониторинг включает дистанционную индикацию и наземно-визуальные наблюдения, составление ботанических карт и взятие индикационных проб.

Наблюдения за лесом

При оценке экологической ситуации особое место занимает мониторинг лесов, так как они в больших масштабах поглощают и накапливают все вещества, загрязняющие атмосферу. Имеет значение изучение видового состава лесов и распространение эпифитных лишайников в них. О не благоприятных условиях сигнализируют следующие признаки, на которые следует обращать внимание при наблюдении:

- появление ослабленных деревьев и сухостоев среди
доминирующих видов;

- заметное уменьшение размеров хвои и листьев;

- преждевременное пожелтение и опадение листьев;

- депрессия прироста по высоте и диаметру;

- появление некрозов хвои и листьев, снижение срока
жизни хвои;

- возрастание повреждений грибами и насекомыми;

- обеднение почвы питательными веществами и закисление
(снижение величины рН почвы вследствие кислых
атмосферных осадков).

При наблюдении за грибами-макромицетами нужно помнить, что трубчатые грибы - самые чувствительные к загрязнению окружающей среды. Выпадение из ценозов трубчатых макромицетов указывает на повышение допустимых концентрации промышленных иавтотранспортных загрязнений в экосистемах. Одновременно происходит ограничение видового разнообразия пластинчатых. Известно, что лишайники и мхи издавна служат показателями чистоты воздуха, они очень чувствительны к тяжелым металлам. При оценке экологического состояния обращают внимание на:

а) общее количество видов лишайников на данной территории;

б) степень покрытия каждым из видов;

в) частоту (встречаемость) каждого вида;

г) максимальную численность каждого вида.
Данные наблюдений записывают в табл. 1.


Таблица 1. Вид таблицы для записи результатов наблюдений за лишайниками (лихеноиндикации)


Вид лишайника

Уровень поселения (на основании ствола до 0,6 м-К на остальной части ствола - С)


Весь древостой К% покрытия)















Изучение пигментного состава хвои и степени ее поражения.

Последовательность работы:

1.Берут пробы хвои из нескольких зон участка.

2. На каждой площадке обследуется 10 деревьев.

3. Измеряют длину некрозов' (к общей длине хвои) и
определяют степень поражения (отношение длины некроза к
длине хвои). После этого выводят среднее значение для 10
деревьев. Иногда вместо степени поражения хвои определяют
классы повреждения или усыхания (рис.1).

4. О пигментном составе судят по содержанию
хлорофилла. Хлорофилл экстрагируют 80% водным раствором
ацетона, а концентрацию определяют спектрофотомет-
рическим методом. Для этого экстракт хлорофилла помещают
в кюветы спектрофотометра или фотоэлектроколориметра и
измеряют показания при длинах волн 645 и 663 нм
• адсорбиия-А). Содержание определяют по формулам:

хл а = 12,7 х А(663) - 2,69 х А(645)

хл b = 22,9 х А(645) - 4,68 х А(66З)

суммарный хл = 20,2 х А(645) + 8,02 х (663)

Материалы и оборудование: ножницы, линейка, 80% р-р ацетона, химические стаканы, делительную воронку, спектрофотометрические кюветы, спектрофотометр.




Класс повреждения 1 2 3
хвои (некрозы).

Класс усыхания хвои 1 1 1 2 3 4

Рис. 1 Классы повреждения и усыхания хвои. Повреждения: 1- хвоинки без пятен; 2 - с небольшим числом мелких пятнышек; 3-е большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки. Усыхание: 1 - нет сухих участков; 2 - кончик 2-5 мм усох; 3 -усохла треть хвоинки; 4 - вся хвоинка желтая или более половины ее длины - сухая.


Мониторинг животных

Для изучения животных лучше выбирать не площадки, а маршруты внутри выбранного участка и фиксировать всех встречающихся животных, насекомых и птиц. Характеристика даётся на основе визуальных наблюдений. Лучше, чтобы наблюдения вела группа из нескольких человек. Основное оборудование: бинокль , карманная лупа, водяной сачок с крупными ячейками (для рыб и насекомых) и подвесная сетка для сбора планктона. Для учета грызунов по линии маршрута расставляют плашки-давилки. Слежение за представителями животного мира (мониторинг животных) фиксирует изменения:

- численности популяций;

- соотношения видового состава;

- частоты появления форм с отклонениями (нетипичных форм);

- продолжительности жизни (длина жизненного цикла у
форм, поддающихся наблюдениям).

Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную (соотношение полов), пространственную (колонии, стаи, семьи и т.д.).

Численность того или иного вида выражается определенным числом особей . Определяют численность и амплитуду колебаний этой численности в течение сезона. В различные годы численность отдельного вида может подвергаться существенным колебаниям, как циклического характера (рис), так и связанного с процессами вымирания или, напротив, процветания популяции.



1900

1910

1920 Годы

1930

1940

Рис. Циклические колебания численности некоторых видов животных.


Плотность популяции -это численность популяции, отнесенная к единице занимаемого ею пространства, или среднее число особей на единицу площади или объёма. Плотность - видоспецифичный показатель.

Рождаемость - численно выраженная способность популяции к увеличению. Например, если в популяции 500 особей, способных к размножению, и в течение 10 дней появилось 50 новых, то рождаемость составит: р = 50:10 = 5, а в пересчёте на 1 особь р = 50: (10 х 500) = 0,01.

Выживаемость популяции - доля особей в популяции, доживших до определённого момента времени или до возраста размножения.