«Лихеноиндикация состояния атмосферы г.Уфы как способ формирования компетенций в области научно-исследовательской деятельности школьников» - ВКР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИШАЙНИКОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОИНДИКАЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 6

1.1. Взаимоотношения гриба и водоросли в теле лишайника 7

1.2. Анатомия слоевища лишайников 8

1.3. Репродуктивная и творческая познавательная деятельность школьников 10

ГЛАВА 2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА 13

2.1. Классификация методов лихеноиндикации. Активная лихеноиндикация 13

2.2. Классификация методов лихеноиндикации. Пассивная лихеноиндикация 15

2.3. Шкалы полеотолерантности лишайников 16

2.4. Индексы полеотолерантности лихеносинузий 17

2.5. Определение скорости роста лишайников 18

2.6. Способы сбора и сушки лишайников для гербария и коллекций 20

2.7. Метод использования палетки при лихеноиндикации 22

2.8. Биоиндикация, лихенология методом линейных пересечений 23

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 26

3.1. Исследования в парке имени Ивана Якутова участка №1 26

3.2. Исследования в дендрарии пришкольного учебно-опытного участка

МБОУ ШКОЛЫ №22 ГО - участка №2 31

3.3. Методические рекомендации по лихеноиндикации состояния атмосферы 36

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УРОКА ПО БИОЛОГИИ НА ТЕМУ «ЛИШАЙНИКИ» 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 46

Приложение 1 49

Приложение 2 50

Приложение 3 51

---

Введение

Качество атмосферного воздуха оказывает непосредственное влияние на здоровье человека. По данным аналитической службы международной аудиторско-консалтинговой сети FinExpertiza, Башкирия занимает седьмую позицию среди российских регионов по загрязненности воздуха. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха республики вносят предприятия топливно-энергетического комплекса, который включает в себя такие отрасли промышленности, как нефтедобывающая,

нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая и электроэнергетическая. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности сосредоточены в городах Уфа, Салават, Стерлитамак. Таким образом, проблема оценки загрязнения атмосферного воздуха в городе Уфе весьма актуальна.

Особый интерес представляет разработка методов бининдикации состояния воздуха, которые можно использовать при организации научно - исследовательской деятельности учащихся.

Тема научно-исследовательской работы: «Лихеноиндикация состояния атмосферы г.Уфы как способ формирования компетенций в области научно-исследовательской деятельности школьников».

Актуальность исследовательской работы обусловлена тем, что проблема загрязнённости атмосферы интересует всех людей, от чистоты воздуха зависит наше здоровье. Одним из доступных методов определения качества воздуха является метод биоиндикации.

Цель работы: «Изучить степень чистоты воздуха в городе Уфа».

Поставленные задачи:

1. Познакомиться с методами биоиндикации.

2. Выяснить видовой состав лишайников.

3. Провести лихеноиндикацию.

4. Выявить загрязнённые территории.

Объектом исследования являются лишайники г.Уфы.

Предметом исследования стала биоиндикация с помощью лишайников. Материалом служат проведенные наблюдения, измерения.

В ходе исследования использованы методы: наблюдение, количественный и качественный методы анализа.

Теоретическая значимость работы состоит в том, что при проведении исследований была определена степень загрязненности воздуха участков, расположенных в различной удалённости от дорог г. Уфы, проведён сравнительный анализ.

Практическая значимость заключается в том, что полученные данные можно использовать на уроках биологии, химии, географии, при проведении бесед со школьниками. Данная работа позволит выяснить качество воздуха, вести пропаганду за сохранение природы, способствовать росту экологической грамотности школьников.

Так как лишайники обладают повышенной чувствительностью к составу атмосферы, привлекателен метод биоиндикации - лихеноиндикация. У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула и газообмен происходит свободно через всю поверхность. Вместе с дождевой водой в таллом попадают различные токсичные вещества. Наиболее опасны такие вещества как угарный газ, соединения серы и фтора, оксиды азота.

Выдвинутая гипотеза: автомобильные дороги и промышленные объекты вблизи парков отрицательно влияют на лишайники.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИШАЙНИКОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОИНДИКАЦИИ (ОБЗОР

ЛИТЕРАТУРЫ)

Для сохранения человеческой цивилизации очень важно экологическое воспитание школьников. В решении данного вопроса может помочь научно-исследовательская работа по экологии, проводимая учителем с детьми. Педагогом подбираются методы, понятные и доступные для учащихся. Одним из таких методов является биоиндикация.

Биоиндикация - это обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания [1]. Очень удобным объектом исследований являются растения. Школьники могут проводить наблюдения за природой в районах, где они проживают. Тем самым формируется познавательный интерес к окружающей среде и ответственность за её сохранность. В проделанной работе на практике определили загрязнения воздуха в городе в различных парковых участках вблизи автомобильных дорог, из чего следует важность и ценность экологических условий для жизни и сохранения здоровья человека. Именно деятельность учителя, его умения донести до детей значимость природы и её законов, формирует будущее общество. От него зависит воспитание детей, в какой окружающей среде будут жить следующие поколения.

В середине девятнадцатого века финский ученый В.Ньюландер обратил внимание на видовую бедность лишайников в районах с развитой промышленностью. Оказывается, при повышенном загрязнении среды исчезают кустистые лишайники, затем листоватые и накипные. То есть лишайники можно использовать как биоиндикаторы. Многолетний опыт ученых разных стран по контролю окружающей среды показал преимущества, которыми обладают живые индикаторы. Они в условиях антропогенной нагрузки могут реагировать даже на слабые воздействия, накапливая некоторые дозовые нагрузки, и проявляют ответную реакцию при достижении критической точки воздействия. Биоиндикаторы суммируют влияние всех биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая её загрязнение и другие антропогенные изменения [2].

От загрязнения воздуха страдают все живые организмы. Лишайники повсеместно распространены и обладают специфическими свойствами, так как реагируют на изменение состава атмосферы.

Выделяют четыре основные экологические группы лишайников: эпифитные, растущие на коре деревьев и кустарников; эпиксильные, растущие на обнаженной древесине; эпигейные - на почве; эпилитные - на камнях. Из них наиболее чувствительные к загрязнению окружающей среды эпифитные лишайники.

Листоватые лишайники имеют морфологические признаки в виде крупных пластинок и чешуй, которые приподнимаются над корой дерева и их удобно собирать, а затем определять в лаборатории по атласам - определителям. В отличие от них накипные лишайники плотно срастаются с субстратом. А кустистые лишайники похожи на кустики с большим количеством «веточек», которые растут в чистых незагрязнённых районах.

1.1.Взаимоотношения гриба и водоросли в теле лишайника

Вопрос взаимоотношения гриба и водоросли в слоевище лишайника занимал умы ученых еще в конце прошлого столетия, да и в наше время продолжает волновать лихенологов. Со дня открытия С. Швенденера прошло более 100 лет. За этот период появилось не менее десятка теорий, пытающихся объяснить отношение между грибом и водорослью, однако среди них нет ни одной общепризнанной и окончательно доказанной.

Сторонники теории мутуализма считали, что в слоевище лишайника гриб и водоросль находятся во взаимовыгодном симбиозе: водоросль «снабжает» гриб органическими веществами, а гриб «защищает» водоросль от чрезмерного нагревания и освещения и «обеспечивает» ее водой и неорганическими солями. Однако в 1873 г. французский исследователь Е.Борне, изучая анатомическое строение слоевища лишайников, обнаружил внутри водорослевых клеток грибные отростки — гаустории, всасывающие органы гриба. Это позволяло думать, что гриб использует содержимое клеток водорослей, т.е. ведёт себя как паразит [3].

В настоящее время среди абсорбционных органов гриба в слоевище лишайников различают несколько типов: гаустории, импрессории и аппрессории.

Гаустории — это боковые выросты гиф гриба, которые прорывают оболочку клетки водоросли и проникают в ее протопласт. Обычно в клетке водоросли развивается один гаусторий, но иногда их может быть и два. В слоевище лишайника гаустории встречаются в большом количестве и существуют продолжительное время.

Другой тип всасывающих органов гриба — импрессории — тоже боковые выросты грибных гиф, но, в отличие от гаусториев, они не прорывают оболочку клетки водоросли, а вдавливают ее внутрь. Импрессории отмечены у очень многих лишайников, например у широко распространенной пельтигеры (Peltigera).

В отличие от гаусториев и импрессориев, образованных боковыми отростками гифы, аппрессории образуются вершиной грибной гифы. Такая вершина гифы плотно прижимается снаружи к оболочке клетки водоросли, никогда не проникая ни в ее протопласт, ни в ее внутренний слой.

Отношения между мико- и фибобионтом в слоевище лишайника не сводятся только к паразитизму гриба на водоросли. Еще в начале прошлого века крупнейший русский лихенолог А.А.Еленкин, изучая анатомическое строение лишайников, обнаружил в их слоевище некральные зоны водорослей — скопления отмерших, потерявших зеленую окраску клеток, расположенные несколко ниже зоны живых водорослей. К этим бесцветным мертвым клеткам водорослей тоже тянулись грибные гифы. Это привело Л.А.Еленкина к мысли, что гриб в слоевище лишайника вначале проявляет себя как паразитический организм, поражая живые клетки водоросли и используя их содержимое. Затем, убив водоросль, гриб переходит к сапрофитному способу питания, поглощая ее мертвые остатки. Таким образом, гриб в слоевище лишайника ведет себя и как паразит, и как сапрофит, отношения между грибом и водорослью в слоевище лишайника Л.А.Еленкин назвал эндопаразитосапрофитизмом.

---

Заключение

1. Для выполнения данной работы использовались два метода биоиндикации чистоты атмосферы в городе Уфа. Оба метода применяются в пассивной лихеноиндикации, суть которой в статистике количества и видового многообразия лишайников. Применять их целесообразно школьниками для выполнения научно-исследовательских работ, так как методики легки в использовании.

Принцип первого метода пассивной лихеноиндикации основан на использовании соотношения проективного покрытия ствола дерева лишайниками, суммарного количества видов лишайников и лишайников доминантного вида.

Принцип второго метода пассивной лихеноиндикации основан на способе «линейных пересечений». Этот метод более эффективный, чем с использование палетки, хотя измерения палеткой более наглядны.

2. По итогам исследований в парке имени Ивана Якутова (участка №1) был определен следующий видовой состав лишайников:

Пармелия серебристоносная - Parmelia conspurcata ;

Фисция восходящая - Physcia ascendens.

На территории дендрария пришкольного учебно-опытного участка МБОУ ШКОЛЫ №22 ГО (участка №2) видовой состав лишайников был богаче:

Пармелия блюдчатая - Parmelia acetabulum ;

Гипогимния вздутая - Hypogymnia physodes;

Ободковый лишайник - Lecanora allophana.

В общей численности были определены 5 вида лишайников, обитающих на деревьях. Низкая численность разнообразия данных растений подтверждает наличие антропогенной нагрузки на экосистему

3. Результаты лихеноиндикации позволяют оценить чистоту воздуха на различных площадках города Уфы. Однако второй метод дал более точные данные.

По типу местообитания участок № 1 относится к умеренному (часто) и сильно (редко) антропогенно изменённому местообитанию.

Участок № 2 соответствует типу естественные (сравнительно редко) и антропогенно умеренно изменённые (часто) местообитания.

4. С помощью первого метода удалось выяснить степень загрязненности территорий участков № 1, 2:

На первом участке среднее значение степени покрытия составляет - 26,6%, это соответствует 3-ой зоне загрязнения: зоне умеренного загрязнения.

На втором участке среднее значение степени покрытия составляет - 38,2%, это соответствует 3-ой зоне загрязнения: зоне умеренного загрязнения.

По процентному содержанию степени покрытия видно, что на втором участке экологическая ситуация лучше на 11,6 %.

Гипотеза о вреде автомобилей для чистоты воздуха была подтверждена.

---

Список литературы

1. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие для студ. Высш. Учеб.

Заведений/О.П.Мелихова, Е.И.Егорова, Т.И.Евсеева и др. - М.:Издательский центр «Академия»,2007.

2. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я. Ашихминой.- М.:Академический проект; Альма Матер, 200 8.

3. Великанов Л.Л., Сидорова И.И., Успенская Г.Д. Полевая практика по экологии грибов и лишайников. - Издательство МГУ, 1980, 112 с.

4. Жизнь растений. Том 3. Водоросли. Лишайники. М., Просвещение, 1977, 487 с.

5. Воронова И.С. Диагностика и анализ учебно-воспитательного процесса.//Научно-практический журнал Упрвление современной школой. Завуч. №1. 2012 год, с. 43.

6. Организация учебной деятельности школьников на уроках биологии/А.Н.Мягкова, Е.Т.Бровкина, Г.С.Калинова и др. -М.: Просвещение, 1988.-192 с.

7. Пчелкин А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. М. Экосистема, 1997, 25 с.

8. Солдатенкова Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. - Издательство МГУ, 1977, 124 с.

9. Трасс Х.Х. - Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг. - В книге: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем, Л.: Гидрометеоиздат, 1985, том 7, с. 122-137.

10. Чеснокова С.М. Лихеноиндикация загрязнения окружающей среды: Практикум/Владим. Гос. Ун-т. Владимир, 1999.

11. Биология. 5 класс: система уроков по учебнику В. В. Пасечника / авт.-сост. Н. И. Галушкова. - Волгоград: Учитель, 2017. - 200 с.

---