Конкурс-конференции «современные аспекты изучения экологии растений»



страница1/10
Дата23.04.2016
Размер1.66 Mb.
ТипКонкурс
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.АКМУЛЛЫ»



СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ

ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

МАТЕРИАЛЫ III МЕЖДУНАРОДНОЙ МОЛОДЕЖНОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ КОНКУРС-КОНФЕРЕНЦИИ «СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ»

Уфа 2015

УДК 581.5

ББК 28.58

С 56


Современные аспекты изучения экологии растений: материалы III Международной молодежной дистанционной конкурс-конференции. – Уфа: Мир печати, 2015. – 93 с.

Печатается при поддержке Благотворительного фонда «УРАЛ»

В сборнике размещены статьи участников конкурса-конференции. Опубликованные работы содержат сведения об экологии высших растений, цианобактерий и водорослей, рассмотрены вопросы фитомониторинга окружающей среды. Сборник представляет интерес для ботаников, альгологов, микробиологов, экологов. Будет полезен бакалаврам, магистрантам, аспирантам биологических специальностей в своей учебно-исследовательской деятельности.

Научный редактор: Р.Р.Кабиров, д.б.н., профессор кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М.Акмуллы

Технический редактор: Н.В.Суханова, к.б.н., доцент кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М.Акмуллы

ISBN 978-5-9613-0343-08

Департамент непрерывного педагогического

образования БГПУ им. М.Акмуллы, 2015


ПРЕДИСЛОВИЕ
III Международная молодежная дистанционная конкурс-конференция «Современные аспекты изучения экологии растений» организована кафедрой биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М.Акмуллы и проводилась на сайте http://olimp.bspu.ru/ с 20 октября 2014 г. по 24 февраля 2015 г.

В задачи конкурса входило формирование у студентов, магистрантов и аспирантов профессиональных компетенций; развитие нестандартного мышления; совершенствование практических умений и навыков владения современными методиками и компьютерными технологиями. Состав жюри конкурса-конференции:



http://olimp.bspu.ru/data/users/1/75/image/photo_qh64h.jpg

Кабиров Рустэм Расшатович доктор биологических наук, профессор кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М. Акмуллы, академик РАЕН, Заслуженный деятель науки и образования РФ







http://olimp.bspu.ru/data/users/1/1285/image/photo_y7n8f.jpg

Фазлутдинова Альфия Ильсуровна – кандидат биологических наук, доцент кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М. Акмуллы. Научные интересы: биология, экология, география почвенных диатомовых водорослей







http://olimp.bspu.ru/data/users/1/1286/image/photo_rv714.jpg

Хусаинов Айрат Фагимович – кандидат биологических наук, доцент кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М. Акмуллы. Область научных интересов: синантропная флора, растительность антропогенно нарушенных местообитаний.







http://olimp.bspu.ru/data/users/1/1287/image/photo_7v179.jpg

Яровой Сергей Алексеевич – ст. преп. каф. ботаники и садово-паркового хозяйства МГПУ им. Богдана Хмельницкого г. Мелитополь (Украина), зам. начальника научного отдела Приазовского национального природного парка. Научные интересы: почвенные водоросли, водоросли солончаков и гипергалинных водоемов, термальных источников

Выражаем огромную благодарность

управлению Благотворительного фонда «УРАЛ» и

директору Департамента непрерывного педагогического образования БГПУ им. М.Акмуллы за оказанную финансовую поддержку

в издании сборника!

Альмухаметов Рамиль Рафаэлевич

Иванова Анастасия Алексеевна

ФГБОУ ВПО Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, г. Уфа РФ

Научный руководитель: Суханова Н. В. к.б.н., доцент кафедры биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М. Акмуллы
ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОН НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРОДА САЛАВАТ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ
Актуальность: экологическая проблема представляет собой негативную трансформацию природной среды в результате антропогенного воздействия, которое ведет к нарушению структуры и функционирования природных систем, а в итоге приводит к социальным, экономическим и иным последствиям.

Цель исследования: выяснить характер и динамику неблагоприятных с точки зрения здоровья населения и ведения хозяйственной деятельности процессов и явлений.

Основная задача исследования: определить перечень основных экологических проблем города.

Город Салават расположен в долине реки Белой с преимущественным распространением с севера на юг. Планировочные решения города в отношении организации территории, в первую очередь, размещения промплощадок, характеризуются как экологически неблагоприятные. Северная и южная промплощадки находятся на 20-80 метров выше по рельефу жилой зоны, что способствует накоплению загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы селитебной зоны, особенно, при неблагоприятных метеоусловиях. Состояние загрязнённости атмосферного воздуха города, в первую очередь, связано с деятельностью промышленного и транспортного комплекса. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2011 г. составили 73,8 тыс. т., в том числе на одного жителя – 470,0 кг. По учтенным данным в атмосферу города поступает 150 загрязняющих веществ I-IV классов опасности [1].

В результате исследований [5] обнаружено значительное загрязнение снежного покрова тяжёлой фракцией нефтепродуктов как промышленной зоны (5,09-3,99 мг/л), так и городской территории (3,43-3,15 мг/л). Значительное снижение нефтепродуктов до 1,25 мг/л и по распределению фракции неполярных тяжёлых нефтепродуктов в снежном покрове наблюдается в окрестностях г. Салавата.

Загрязнение снежного покрова сульфатами также происходит неравномерно. Максимальные концентрации регистрируются в промышленной зоне – 40,6 мг/л, т. е. там, где идёт процесс переработки сернистой нефти или испарения с поверхности отстойников очистных сооружений. Минимальные концентрации сульфатов (19,37-19,3 мг/л) обнаружены в пробах снега на окраинах города, с противоположной стороны от промышленной площадки [5].

Содержание соединений азота аммонийного и нитратов указывает на равномерное их распределение в снеговых пробах всех изучаемых зон на уровне 3,8-5,9 мг/л солей аммония,11,4-15,5 мг/л нитратов, за исключением северной части города, где нитратов меньше – 5,0 мг/л.

Как показали исследования, в течение зимы происходит накопление токсических соединений в снежном покрове. Был произведён расчёт выпадения химических соединений на единицу площади по результатам анализа снеговых проб (данные по санитарно-защитной зоне ОАО «СНОС» приведены в таблице № 1).

Таблица 1

Показатели загрязнения снегового покрова санитарно-защитной зоны ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (в мг на 1 кв. м)



Наименование веществ

Количество

Нефтепродукты

Бензин


Фенол

Ксилол


Аммиак

Сульфаты


Нитраты

710

75

3



18

1800


12000

16800

В наблюдаемый период времени превышение предельно допустимых концентраций зарегистрировано только по бензину в 1,4-1,5 раза. В то же время сравнение полученных концентраций с фоновым содержанием соответствующих веществ, отобранных в контрольном районе (санаторий Юматово) даёт превышение. Так, например, повышено содержание азота аммонийного в 25,2 раза, нитратного – в 2,6 раза, сульфатов в 1,8 раза, фенола – в 5 раз. Отмечается большое загрязнение городской зоны. Здесь наблюдаются превышения не только разовых проб по стиролу, ксилолу, бензину (1,8; 2,6; 2,2 раз), но также и средних концентраций этих же веществ, а средняя концентрация альфаметилстирола составляет 0,2 ПДК. Содержание нефтепродуктов в почве достигает 445 мг/кг, что в 1,5 раза больше фоновой концентрации. Также повышено содержание фенола в 4,7 раз, азота аммонийного в 21 раз.

Анализ почвы показал [5], что на удалении 10 км от источника выброса происходит загрязнение почвы основными компонентами выбросов ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Средние концентрации бензина превышают в 1,2-1,5 раза ПДК его в почве. Сравнение с фоновыми концентрациями контрольного района показывает повышенное содержание азота аммонийного до 27 раз, нитратного до 12 раз, фенола до 5 раз, а в районе ОАО «Салаватстекло» также и нефтепродуктов до 4 раз.

Проведённые исследования [5] свидетельствуют, что почва изучаемой территории загрязняется выбросами нефтехимических производств. В городской зоне зарегистрировано превышение ПДК по стиролу, ксилолу. В остальных районах нормативы предельного содержания лёгких и ароматических углеводородов не нарушены. Однако совместное присутствие в почве заставляет учитывать эффект их комбинации, поскольку они обладают однотипным характером токсического действия.

Эти факты свидетельствуют о том, что весь изучаемый район загрязнён лёгкими и ароматическими углеводородами примерно в два раза сверх установленных нормативов. Кроме того, возрастание показателя комбинированного действия в южной части городской зоны более чем в два раза свидетельствуют о распространении лёгких углеводородов от источника выбросов сначала вверх, а потом идёт оседание, т.е. происходит переброс лёгких углеводородов на жилую зону, превышая их диффузное распространение [5].

Для изучения влияния атмосферных осадков на динамику содержания химических веществ в почве г. Салавата [5] пробоотбор производился до и после дождя в одних и тех же точках. Результаты анализа показали изменение концентраций изучаемых загрязнителей почвы после выпадения дождя.

Увеличивается содержание азота, как аммонийного, так и нитратного (в промзоне, например, до 440% и 661%, соответственно, от начального содержания). Содержание сульфатов увеличивается в промзоне до 194%. То же самое происходит и с большим числом показателей содержания органических веществ. В промзоне увеличиваются концентрации нефтепродуктов на 244%, ксилола на 247%, стирола на 175%, альфаметилстирола на 140% и т.п. Следовательно, в загрязнённой атмосфере промышленной зоны дожди вымывают из воздуха ароматические углеводороды и другие компоненты выбросов. На северной окраине города в районе расположения деревень Мусино и М. Аллагуват, удалённых на 3-4 км от промзоны, сохраняется эта же тенденция, а именно: выпадение осадков сопровождается сильным загрязнением почвы органическими веществами [4].

Надо отметить, что здесь появляется и другая тенденция, выражающаяся в снижении концентрации некоторых показателей после выпадения дождя.

Попадая в почву, химические вещества претерпевают изменения: поглощаются радикалами почвенно-поглощающего комплекса, адсорбируются частицами почвы, всасываются растениями, метаболизируются растениями, мигрируют вместе с гравитационной водой в низлежащие слои почвы. Сравнительный анализ свидетельствует, что, наблюдается снижение концентраций большинства изучаемых веществ с мая по август. Например, концентрации фенола в августе снизились с 0,114-0,121 мг/кг, в мае до 0,048-0,112 мг/кг. Однако содержание сульфатов по всем трём зонам от весны к осени возрастает от 82-110 мг/кг до 328-485 мг/кг, что говорит об истощении буферной ёмкости почвы в отношении оксидов серы и сульфатов.

Тяжёлые нефтепродукты характеризуются содержанием тяжелых углеводородов в почве не только антропогенного, но и природного происхождения, поэтому для сравнительного анализа использовали фоновое значение данного показателя в районе санатория «Юматово». В мае повышенное по сравнению с фоном (289 мг/кг) содержание тяжёлых нефтепродуктов наблюдалось в южной части г. Салавата и 1385 мг/кг – в районе ОАО «Салаватстекло». Следует отметить, что повышенное содержание сохранилось до конца лета в районе ОАО «Салаватстекло» – до 330 мг/кг, что свидетельствует об ограниченности возможности почвы к самоочищению.

В промышленной и санитарно-защитной зонах, самоочищение от нефтепродуктов заканчивается быстрее, благодаря адаптированной нефтеокисляющей микрофлоре. В тех местах, где постоянно происходит загрязнение почвы углеводородами, углеводородокисляющих микроорганизмов больше, и самоочищение происходит быстрее. В снеге этот процесс не идёт, поэтому в снеговых пробах нефтепродукты накапливаются преимущественно в районе нефтехимического производства.

Предуралье – область повышенного содержания меди (до 40 мг/кг) [3]. В пределах биогеохимической зоны колебания в содержании меди достигают десятки раз (1-100 мг/кг), что объясняется химическим составом почвообразующей породы, механическим составом почвы, типом растительности, рельефом местности. Медико-биологические исследования в различных биогеохимических зонах России позволили выделить верхнюю пороговую границу для валового содержания меди –60 мг/кг.

По данным В.В.Добровольского [2], распространение тяжёлых металлов в объектах окружающей среды от локальных источников загрязнений прослеживается на десятки километров. Содержание тяжёлых металлов снижается до фонового уровня при расстоянии от локальных источников 25-30 км. В проведённых исследованиях [2] превышение верхней пороговой границы зарегистрировано у д. Михайловка. В остальных точках наблюдается повышенное содержание меди, в целом в изучаемом районе содержание подвижных форм меди не выше ПДК – 3,0 мг/кг.

Чернозёмные почвы в среднем содержат самое высокое количество общего цинка. Граница повреждения растений цинком в пределах от 200 до 900 мг/кг почвы. ПДК цинка 23,0 мг/кг, в изучаемом районе норматив не нарушен.

По свинцу отмечается повышенное его содержание, средние концентрации на 20% превышают ПДК, а отдельные пробы содержат свинец в 1,9 раз больше его ПДК (32,0 мг/кг почвы с учётом фона).

Хром не превышает нормативы, но низкое содержание подвижных форм хрома объясняется богатством чернозёмных почв органическим веществом, гуминовыми кислотами и илистой фракцией, благодаря чему удерживаются большие количества хрома в связанном состоянии. Однако, локальное повышение кислотности почвы на каком-либо участке может привести к переходу хрома в легкодоступные растениям растворимые формы.

Гигиеническое значение имеет никель, содержащийся в форме легко гидролизуемых соединений. ПДК по подвижным формам – 4,0 мг/кг. Превышение наблюдается в посёлке-спутнике Верхнее Юлдашево на 25%. Содержание марганца, кобальта, ртути не превышает гигиенические нормативы.

Известно, что растительная пища занимает значительное место в рационе человека, поэтому сведения о ее загрязнении химическими веществами, содержащиеся в выбросах промышленных предприятий, представляют большой интерес.

Выполнено исследование сельскохозяйственной продукции, выращенной в исследуемом районе. При выборе сельскохозяйственных культур учитывали: преобладание в рационе человека, способность к кумуляции вредных веществ, традиционность подбора культур на приусадебном участке.

Исходя из вышеизложенного, исследовали картофель, свеклу, морковь, яблоки. За период июль-сентябрь сделано 1704 исследования из трёх зон: санитарно-защитная, селитебная, рекреационная. В качестве допустимого уровня использовалось ПДК для питьевой воды, т.к. соответствующие ПДК для продуктов питания не разработаны.

Выявлено значительное загрязнение картофеля бензиновыми углеводородами, ксилолом практически на всей изучаемой территории. Свекла оказалась более «благополучной» культурой, обнаруженный в ней бензин и ксилол не вызывает опасения. Загрязнение моркови бензином достигает величин, близких к предельному уровню, неутешительной является концентрация толуола, обнаруженной в моркови всех трёх зон. Довольно высокие показатели загрязнения химическими веществами обнаружены в яблоках (по ксилолу превышение – в 60 раз, альфаметилстиролу – в 7 раз).

Таким образом, подтверждается взаимосвязь – загрязнение атмосферного воздуха – снегового покрова – почвы – сельскохозяйственной продукции, что вполне является обоснованием для дальнейшего мониторинга вышеуказанной взаимосвязи и состояния здоровья населения. Сельскохозяйственная продукция по содержанию экотоксикантов является показателем экологической обстановки в зоне влияния промышленных предприятий. К наиболее важным экологическим проблемам города относятся, опасность токсического загрязнения.

Список использованных источников

1. Калимуллин Б.К. Салават: планировка и застройка города. М.: Госстройиздат, 1962. 60 с.

2. Город Салават / кол. авт. Администрация г. Салавата; Авт.- сост. Зыкина Раиса Фаритовна. Уфа: Слово, 1998. 80 с.

3. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2011 году»

4. Горелов А.В. 40 лет на страже здоровья нефтехимиков/ А.В.Горелов, Т.Н. Яценко. Салават: 2005.

5. Степанов Е.Г., Салимова Ф.А., Фасиков Р.М., Шафиков М.А., Парахин А.А, Мулдашева Н.А. Влияние промышленных предприятий города Салавата на загрязнение снега, почвы и продуктов растениеводства // Фундаментальные исследования, 2004. № 5. С. 51-54.


Галикеева Гульназ Масгутовна¹, Маслова Наталья Владимировна²

1 – аспирант ФГБУН Институт биологии УНЦ РАН

2 – к.б.н., доцент, с.н.с. ФГБУН Институт биологии УНЦ РАН
Прорастание семян редкого уральского

вида Oxytropis kungurensis Knjasev (Fabaceae)
Актуальность исследования. Важность изучения биологии прорастания семян, долговечности или длительности жизни семян несомненна. Она необходима как в теоретическом отношении для общей характеристики вида, так и практическом – сохранении генофонда [6, 9].

В интродукционной работе с редкими видами растений большое внимание уделяется семенному размножению. Качество семян является хорошим критерием соответствия биологии растений новым условиям интродукции и учитывается при оценке результатов опыта интродукции редких и исчезающих видов в ботанических садах [5, 9].



Цель исследования: изучение лабораторной всхожести семян остролодочника кунгурского Oxytropis kungurensis Knjasev.

Задачи исследования. В рамках общепринятой методики изучения всхожести семян [2, 6, 10] были поставлены следующие задачи:

1. определить лабораторную всхожесть семян в зависимости от происхождения (природная популяция и интродукционный питомник) и срока хранения;

2. определить лабораторную всхожесть семян без предварительной предпосевной обработки;

3. определить лабораторную всхожесть семян при скарификации.



Объект и методы исследования

Объект исследованияOxytropis kungurensis Knjasev (Fabaceae). Это редкий эндемичный вид Южного Урала и Среднего Предуралья, включен в «Красную книгу Республики Башкортостан» (РБ) (2011) [4], категория 2 – вид, сокращающийся в численности. Включен в Красную книгу МСОП (R) и Красный список Европы (R). В РБ встречается в 11 пунктах в Учалинском и Белорецком р-нах [4].

На территории республики охраняется в Южно-Уральском государственном природном заповеднике (1 локалитет), культивируется в питомнике редких и исчезающих видов флоры РБ геоботаники и охраны растительности Института биологии УНЦ РАН, который находится на территории Ботанического сада-института УНЦ РАН (г. Уфа) [5]. Oxytropis kungurensis изучается в условиях Ботанического сада с 1996 г. (интродуктор Н.В. Маслова, с 2011 г. интродуктор Г.М. Галикеева), в коллекции 5 образцов. Цветение наблюдается в мае – июне, семена созревают в июне – июле. Размножается семенами, самосев не образует [3, 5]. Одной из необходимых мер охраны этого вида является увеличение численности малых популяций. Создание маточных плантаций в ботаническом саду необходимо для получения семян с целью реинтродукции [4].

Методы исследования. Материалом для изучения послужили семена двух образцов: 1) семена, собранные в 2003 и 2004 гг. с растений в природной популяции на горе Бузхангай в Учалинском р-не РБ (коллекторы к.б.н. А.А. Мулдашев, к.б.н. А.Х. Галеева); 2) семена, собранные с растений в питомнике редких на территории Ботанического сада (г. Уфа) (коллекторы к.б.н. Н.В. Маслова, к.б.н. О.А. Елизарьева, Г.М. Галикеева); происхождение образца (оригинальные семена): РБ, Учалинский р-н, гора Бузхангай, год интродукции семенами – 2004 г. Выбор данных образцов семян для изучения их биологических особенностей связан с тем, что популяция Oxytropis kungurensis на горе Бузхангай находится в критическом состоянии: она пострадала в результате степного лесоразведения [4].

Семена Oxytropis kungurensis имеют почковидную форму, гладкую, матовую или слабо блестящую поверхность; окраска оливково-серая и темно-коричневая; длина 1,2-2,1 мм, ширина 1,1-2,0 мм.

Семена после сбора хранили в бумажных пакетах при комнатной температуре в лаборатории. Лабораторную всхожесть определяли по общепринятой методике [2, 6, 10]. Семена проращивали по 25 шт. в 4-кратной повторности в чашках Петри на ложе из фильтровальной бумаги при комнатной температуре в темноте. Каждый опыт имел 2 варианта: 1 вариант – семена без предварительной обработки (без нарушения покрова семян); 2 вариант: скарифицированные семена (для преодоления твердосемянности применили механическую скарификацию с использованием наждачной бумаги) [6].

Результаты исследования и их обсуждение

Для семян видов рода остролодочник Oxytropis DC. характерно наличие покоя [2, 6, 10], как и для многих видов сем. Fabaceae [6, 7]. По классификации М.Г. Николаевой [6], покой семян бобовых относится к типу экзогенного, к группе физического, связанного с водонепроницаемостью кожуры [6, 7].



Всхожесть семян, собранных в природной популяции. Данные этого опыта по проращиванию семян представлены в таблице 1.

1 вариант опыта: семена без предварительной обработки (без нарушения покрова семян). Семена начинают прорастать на 4-16-й день (редко позднее, после 50 дней наблюдения) от начала опыта, прорастают по 1-2 шт. с интервалом в несколько дней (2-10 дней и более). Срок наблюдения 42-72 дня. Лабораторная всхожесть не более 34 %. Следует отметить, что семена Oxytropis kungurensis и других видов рода Oxytropis, произрастающих на Южном Урале, прорастают в течение длительного периода: в других наших опытах после длительного периода лабораторного хранения до 200 дней. Для семян других видов сем. Fabaceae после хранения также характерен длительный период прорастания [2, 10]. Замедленное прорастание семян является биологической особенностью, способствующей продлению их жизни.

При хранении всхожесть семян Oxytropis kungurensis уменьшается, т.к. усиливается твердосемянность. В условиях нашего опыта семена сохраняют всхожесть до 11 лет. По долговечности вид относятся к мезобиотикам (долговечность семян этой группы составляет от 5-6 до 10-11 лет).

2 вариант опыта: скарифицированные семена (неконтролируемая скарификация). Семена начинают прорастать на 2-3-й день от начала опыта, максимум проросших семян (3-20 шт.) отмечен на 4-6-й день наблюдения, семена прорастают ежедневно по 2-3 шт. Прорастание ускоренное, сокращается период прорастания. Скорость прорастания семян 2,3-5,2 (редко до 7) сут. (определяли по методу Х. Пипера) Срок наблюдения составил 10-13 дней. Наблюдается прорастание семян корнем, семядолями и гипокотилем, основная часть семян прорастает корнем (58,6-75,8 %). Четыре типа прорастания семян: 1) обычный (прорастание корнем), 2) гипокотильный, 3) семядольный, 4) семядольно-обычный (в том числе и нескарифицированных семян) отмечаются и у других видов сем. Fabaceae (например, астрагала Лемана Astragalus lehmannianus Bge., люцерны желтой Medicago falcata L.) [1, 8]. Лабораторная всхожесть скарифицированных семян увеличивается до 58-82%.



Таблица 1


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал