Дерматоглифический метод исследования

Курсовая работа Дерматоглифический метод исследования Выполнил студент

Абулкашова Сания Абзаловна

Введение

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор, как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объем этого вмешательства, оно стало многообразнее, и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Безусловно, посредством методов химического анализа можно установить присутствие вредных веществ в окружающей среде даже в самых незначительных количествах. Однако этого оказывается недостаточно для того, чтобы определить качественное воздействие этих веществ на человека и окружающую среду, и тем более, отдаленные последствия. Преимущество биологического мониторинга определяется рядом обстоятельств. Во-первых, в изменение физических и химических параметров загрязненности природной среды более трудоемко по сравнению с методами биоиндикации. Во-вторых, в окружающей среде нередко присутствует не один, а несколько токсических компонентов, которые в комплексе воздействуют на живые организмы куда сильнее, чем каждый в отдельности.

В последнее время весьма актуальными являются наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами. Система этих наблюдений и прогнозов составляет суть экологического мониторинга. В этих целях все чаще применяется и используется достаточно эффективный и недорогой способ мониторинга среды — биоиндикация, т. е. использование живых организмов для оценки состояния окружающей среды.

Таким образом, целью данной курсовой работы является изучение состояния хвойных растений для использования результатов при оценке экологического состояния городской среды.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Познакомиться с биологическими особенностями хвойных растений.

2. Отобрать необходимые методики проведения исследования и регистрации результатов, позволяющие:

а) изучить состояние хвои, сосны обыкновенной на исследуемых участках;

б) определить количественное и процентное содержание хвоинок с повреждениями на исследуемых участках;

в) сделать вывод об уровне загрязнения атмосферы.

3. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы по данной курсовой работе.

Глава 1. Обзор литературы хвоя сосна дерматоглифический загрязненность

1.1 Биологические особенности голосеменных растений Голосеменные очень древние растения, останки которых были найдены в палеозойской эре. В настоящее время это преимущественно деревья, кустарники, древовидные лианы.

Голосеменными называют растения, которые образуют семена, но не формируют цветков и плодов. Семена лежат открыто и лишь иногда покрыты чешуями. Появление семени — важный этап в эволюции растений. Запас питательных веществ в семени обеспечивает жизнь зародыша, когда он особенно уязвим — в начальный период его развития. Прочные семенные покровы защищают зародыш от неблагоприятных факторов среды. Эти эволюционные приобретения и независимость оплодотворение от наличия воды (в отличие от споровых растений) послужили причиной широкого распространения голосеменных на суше.

Ветвление моноподиальное. Листья у большинства хвойных жесткие игольчатые (хвоя) и не опадают в неблагоприятное время года. Они покрыты толстой кутикулой слоем особого вещества, выделяемого покровной тканью — кожицей. Устьица погружены в ткань листа, что снижает испарение воды, замена игл происходит постепенно в течение всей жизни растения. У других голосеменных, например, у саговников, листовая пластинка напоминает листья пальм и других цветковых растений. Корни (главный и боковые) имеют обычное для деревьев строение с микоризой (симбиоз мицелия гриба и корней деревьев), придаточные корни встречаются редко. Отличительной чертой всех голосеменных является наличие семязачатков и образование семян. Семязачатки располагаются открыто, поэтому и называются голосеменные.

В цикле развития голосеменных происходит смена двух поколений полового (гаметофит) и бесполого (спорофит). У хвойных хорошо развита древесина, а кора и сердцевина — слабо. У многих хвойных в коре, древесине и листьях есть смоляные ходы, содержащие эфирное масло, смолы и бальзамы. Хвойные растения — однодомные, реже двудомные. Например, сосна — растение однодомное, мужские и женские шишки образуются на одном растении.

Сосны широко распространены, растут они на песках, на меловых горах, а иногда прямо на скалах, укореняясь в их трещинах. Неприхотливость сосен связана и с особенностями развития их корневой системы. У сосен, растущих на плотных почвах, главный корень хорошо развит и уходит глубоко. У сосен, растущих на песчаных почвах, кроме главного корня, близ поверхности почвы хорошо развиваются боковые корни с микоризой. Они расходятся далеко в стороны от дерева. На болотистых почвах у сосен главный корень развивается плохо. Корневая система стержневая. Сосны достигают в высоту до 50 м и живут до 400 лет.

Спорообразование происходит на 30−40-м году жизни. У сосны шишки двух видов, отличающихся между собой: мужские представлены метельчатыми «соцветиями», женские — одиночные. Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов и образуют семенные чешуйки. Поздней весной или в начале лета обильное количество пыльцы, доставляемой ветрам, попадает на женскую шишку. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней — происходит оплодотворение. У сосны между опылением и оплодотворением происходит 12−14 месяцев соединяясь, спермий и яйцеклетка образует клетку с двойным (диплоидным) набором хромосом — зиготу: это первая клетка спорофита. После оплодотворения яйцеклетки из семязачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками. На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена с «крылышками» высыпаются, разносятся ветром и, попадая в почву, прорастают.

1.2 Значение голосеменных Хвойные формируют природные ландшафты — тайгу. Их значение в жизни природы и в хозяйственной деятельности человека велико. Они являются основной растительного покрова ряда биогеографических зон нашей планеты, например, сибирской тайги, поставляя в атмосферу Земли значительное количество кислорода. В нашей стране около 90% лесов представлены различными видами голосеменных растений. Они имеют огромное водоохранное и противоэрозионное значение. Семенами голосеменных растений питаются многие птицы (клесты) и млекопитающие (белки, грызуны).

Использует голосеменные растения и человек в своей хозяйственной деятельности. Так называемые корабельные сосны, имеющие длинный прямой ствол, в прежние времена использовались в кораблестроении. Весь парусный флот построен в основном, из сосны. Многие из хвойных и сейчас — прекрасный строительный материал, из которого получают вискозу, шелк, штапель, смолы, бальзамы, дубильные вещества, уксус, витамины. Кроме того, из сосны получают бумагу картон, скипидар и много других ценных для человека продуктов. Сердцевину некоторых тропических форм (например, саговниковых употребляют в пищу). Используют народной медицине. Хвоя и молодые побеги — зимний корм для лосей, глухарей. Древесину тисовых используют для дорогих поделок и мебели. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины и являются исходным материалом для многоотраслевой лесотехнической промышленности.

1.3 Биоэкологические особенности сосны обыкновенной (Pinus silvestris)

Род сосны включает около 100 видов. На территории России произрастает более10 видов сосен.

Самый распространенный вид сосны, произрастающий в России — сосна обыкновенная. Общими для этого вида чертами являются: парное расположение хвои на укороченных побегах, плоско выпуклая форма хвоинок, крепкие деревянистые шишки с утолщенными концами чешуек, своеобразное семя с крылышком.

Сосна обыкновенная — дерево первой величины. Ее ствол прямой, высоко очищен от сучьев. В молодости крона у сосен конусовидная, а в последствии — округлая. Кора в различных частях дерева отличается по цвету и толщине. Нижняя часть дерева покрыта красно-бурой корой, верхняя часть ствола — тонкой оранжевой отслаивающейся пленкой. Молодые сосны покрыты гладкой серо-зеленой корой.

Почки у сосны засмоленные, красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, острые, длина их 6−12мм, располагаются на концах побега мутовками.

Хвоя сизо-зеленого цвета расположена спирально, в пучках по две. Устьица располагаются рядами на обеих сторонах хвои. Длина хвои сосны колеблется от 2до8см. На северной части кроны длина хвои меньше, чем на южной.

1.4 Методика определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы (автор Ерохина В.И.)

Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе, такие, как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, а также транспорта, особенно дизельного). Устойчивость растений к диоксиду серы различна. Из высших растений повышенную чувствительность к SC>2 имеют хвойные .

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за эталон биодиагностики. Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30 — 60% в сравнении с контрольными участками.

1.5 Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.

Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5—10 деревьев сосны в 15 —20-летнем возрасте отбирают 200 — 300 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке. Обработанные данные вносятся в табл. экопаспорта. Полученные результаты сравниваются с результатами прошлых лет по данным экопаспорта. Делается вывод об изменении загрязнения атмосферы.

Определение загрязненности атмосферы по состоянию прироста деревьев последних лет. Биондикатором загрязненности атмосферы может служить ежегодный прирост деревьев по высоте, который на загрязненных участках может быть на 20 — 60% ниже, чем на контрольных. Для индикации состояния атмосферы этим методом в сентябре следует визуально осмотреть на ключевых участках сосновый древостой возраста 10—15 лет. На исследуемом участке выбрать направление (например, с севера на юг), вдоль которого подсчитать все деревья подряд, кроме тех, у которых поврежден главный побег. Чтобы измерения были более точными, необходимо обследовать не менее 100 деревьев, находящихся по возможности в разных местах исследуемого участка для исключения случайных факторов, например, вредителей (хрущ, пилильщик, сосновая совка). На каждом дереве измерить длину центрального побега между двумя верхними мутовками (т. е. прирост последнего года) и определить среднюю величину прироста.

Глава 2. Экологическая ситуация в г. Омске

2.1 Особенности города Омска Город Омск — один из крупнейших городов азиатской части России с населением более 1,1 млн. человек. В процессе своей жизнедеятельности город, как и любой другой крупный населенный пункт, производит значительное количество веществ, загрязняющих окружающую среду: воздух, водные объекты и территорию. До 2001 года Омск постоянно входил в число городов с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха и большим объемом загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водные объекты. Эта ситуация объясняется, с одной стороны, спецификой промышленного производства города, а с другой стороны, особенностью размещения жилых, производственных зон и транспортной инфраструктуры территории. Предприятия Российской Федерации ежегодно в окружающую среду выбрасывают более 20 тыс. тонн различных загрязнителей. Экологическая ситуация в Омске характеризуется многокомпонентным химическим загрязнением атмосферного воздуха, основными источниками которого являются автомобильный транспорт, предприятия теплоэнергетики и топливной промышленности. Наблюдаемый в настоящее время в Омской области экономический подъем, размещение новых производственных мощностей, а также развитие транспортной инфраструктуры может усугубить и без того сложную экологическую ситуацию на территории Омской области.

2.2 Изменения экологической ситуации к 2006 году Изменения в структуре производства, прошедшие с момента комплексной оценки экологической ситуации в городе Омске, привели к снижению валовых показателей воздействия на окружающую среду, кроме того, выполнен ряд природоохранных мероприятий, имеющих положительный эффект. Тем не менее, проблема экологической безопасности остается актуальной. Для оценки современной экологической ситуации нет острой необходимости проведения еще одного комплексного исследования, так как выявленные проблемы имеют сильную инерционность и за прошедший период не представляется возможным правильно оценить тенденции происходящего. Однако, изменение общих валовых показателей, на которые были направлены мероприятия разработанной программы оздоровления экологической обстановки, могут проиллюстрировать эффективность применяемых мер и позволить модифицировать план действий.

Одним из основных показателей состояния окружающей природной среды в городе служит загрязнение атмосферного воздуха. По этому параметру ситуация в Омске за последние несколько лет улучшилась. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), который определяется в рамках государственной программы мониторинга окружающей природной среды, показывает, что в нашем городе существует определенная тенденция к его снижению, особенно за последний год. В настоящее время Омск не входит в список городов с экстремальным загрязнением (очень высокий уровень загрязнения наблюдается при ИЗА более 14).

Для Омска общее загрязнение воздуха определяется выбросами предприятий, автотранспорта и выбросами от сжигания топлива в зонах неблагоустроенной жилой застройки. Государственная отчетность позволяет указать на существенное снижение уровня выбросов промышленных предприятий за последние годы, но количество автотранспорта в городе постоянно увеличивается, что приводит к повышению уровня выбросов от передвижных источников. Кроме того, невозможно оценить объемы выбросов от неблагоустроенного жилья, так как для этого необходимо разработать специальные методы расчета. В результате, уровень загрязнения остается высоким.

При выборе площадок руководствовались местом произрастания сосны обыкновенной в микрорайонах города.

2.3 Объекты исследования Опытные участки (с антропогенной нагрузкой):

Участок № 1 — ЦАО (Центральный административный округ) Законодательное собрание. Посадки сосны находятся вдоль проезжей части одной из центральных улиц города с оживленным автомобильным движением. Участок № 2 — Парк Аграрного университета. Посадки сосны удалены от автомобильных дорог на 250−300 м. Парк находится непосредственно в черте городе. Участок № 3 — КАО (Кировский административный округ) Высшая школа милиции. Посадки сосны находятся вдоль проезжей части на обочине автомагистрали. Участок № 4 — Парке культуры и отдыха им. 30-я ВЛКСМ. Посадки сосны удалены от автомобильных дорог на 300−400 м. Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5−10 деревьев сосны (в молодых 15−20-летних древостоях) отобрали 200−300 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

Анализ хвои проводили в лаборатории. Всю хвою разделили на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания), и подсчитали количество хвоинок в каждой группе. На рис. 1 показаны различные варианты состояния хвои сосны. Данные занесли в рабочую таблицу 1. с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке.

Для сравнения результатов с разных участков мы составили диаграммы в % отношении неповрежденной и поврежденной хвои и хвои с усыханием.

Вывод По результатам настоящего исследования можно сделать вывод о том, что хвоя сосны обыкновенной обладает большой аккумулирующей способностью. При накоплении токсических веществ наблюдаются морфологические изменения, которые являются показателем загрязненности атмосферы. В настоящее время не наблюдается существенного различия в состоянии сосновых древостоев в зависимости от удаления от источника. Проведенное исследование показало, что деревья в городе находятся в ослабленном состоянии. У деревьев наблюдается снижение длины и массы хвои, появление точечных и апикальных некрозов.

Анализ диаграмм позволил нам выделить 2 зоны загрязненности атмосферы города Омска:

— наиболее загрязнена атмосфера центра города (участки 1,2,3) ;

— меньшему загрязнению подвергается лесопарковая зона города (участок 4);

I. Центральная часть города несет наибольшую антропогенную нагрузку и имеет мало зеленых насаждений. В лесопарковой зоне города состояние загрязненности атмосферы немного лучше, чем на оживленных улицах.

II. Лесопарковая зона значительно снижает загрязненность атмосферы за счет большого массива лесопосадок. Антропогенная нагрузка на эти территории ниже городской, загрязнение атмосферы дают промышленные предприятия города, автотранспорт.

1. Ашихмина Т. Я. и др. Биоиндикация и биотестирование — методы познания экологического состояния окружающей среды. — Киров, 2005.

2. Голубев И. Р. О мониторинге «здоровье — окружающая среда» / И. Р. Голубев // Гигиена и санитария. — 2001. — № 4. — 66−68.

3. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Омской области в 2006 году: сб. / ред. A.M. Луппов. — Омск: Манифест, 2007. — 287 с. 20.1 Д63.

4. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Омской области в 2007 году: сб. / ред. A.M. Луппов. — Омск: Манифест, 2008. — 199 с. 20.1 Д 63

5. Климат Омска / Ц. Ф. Швер и др… — Ленинград.: Гидрометеоиздат, 1980.-248 с.

6. Мелехова О. П. «Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование, Москва. — 2007

7. Охрана окружающей среды в Омской области: стат. сб. / ред. А. А. Агеенко. — Омск: Омскстат, 2008. — 36 с.

8. Шуберт Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Р. Шуберта. -М.: Мир, 1988. — 348 с.

9. http://s99-omsk.narod.ru/teachers/nou/biolog.htm

10.http://rcso.omskportal.ru/ru/RegionalPublicAuthorities/rcso/roundtables/2009/27−01−2009.html

11. http://ecomsk.ru/articles/Esstrat1.pdf