Исследовательская работа по теме "Оценка загрязненности почвы с использованием кресс-салата в качестве биоиндикатора"

ГУО « УПК Полошковский  детский сад – средняя школа Климовичского района»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка загрязненности почвы

с использованием кресс-салата

в качестве биоиндикатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор работы:

Вигуро  Анна Владимировна ,

учащаяся  9 класса.

 

 

                        Руководитель работы:

Шалыгина  Снежана Игоревна,

учитель биологии и химии

ГУО «УПК Полошковский детский

 сад-средняя школа

 Климовичского района»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

агр. Полошково, 2020 г

Тезисы на  экологический проект

   Почва – это природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшее из свойств почвы - это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды. Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. Методы оценки загрязнения почв имеют большое практическое значение в хозяйственном, агротехническом и экологическом отношении. Почва, содержащая токсичные элементы, тяжелые или радиоактивные металлы может представлять угрозу для человека, животных и растений. Поэтому в целях экологической безопасности и перед сельскохозяйственным использованием почвы обязательно следует проводить оценку качества почвы.

     Цель проекта: определить, с помощью биологического индикатора (кресс-салат) уровень загрязнения исследуемых почв.

Задачи:

1)                       Выбрать пробные площадки в селе и провести отбор проб почвы.

2)                       Освоить методику оценки загрязнения почвы, используя в качестве тест-объекта кресс-салат.

3)                       Выявить всхожесть кресс-салата на различных почвах.

4)                       Выяснить возможные причины загрязнения почвы.

Объектом исследования являются  почвенные пробы,  взятые в агр. Полошково  Климовичского  района, кресс-салат.

Предмет исследования: изучить состояние местных почв и всхожесть семян кресс-салата.

Методы исследования:

1)                       Теоретический – анализ научной литературы;

2)                       Практический – наблюдение, биоиндикация.

3)                       Экспериментальный – выращивание кресс-салата.

Гипотеза: всхожесть семян кресс-салата зависит от состояния (качества) почвы, если почва загрязнена - всхожесть снижается.

По результатам наших исследований загрязнения отсутствуют в контрольной пробе. Всхожесть семян достигает 90-100%,всходы дружные, проростки крепкие, ровные; слабое загрязнение в пробе, взятой в лесу. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные; среднее загрязнение в  пробе, взятой около здания школы. Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства; сильное  загрязнение (менее 20%) почв выявлено в пробе, находящейся рядом с дорогой. Проростки мелкие и уродливые. Всхожесть семян оказалась в опыте разной, хотя семена имели одинаковую всхожесть и прошли контроль. Всхожесть семян подтвердила нашу гипотезу, что состав и качество почвы влияет на прорастание и развитие проростков растений, особенно это было заметно при прорастании кресс-салата. Наименьшая длина зародышевых корешков и побегов у кресс-салата наблюдается в пробе, взятой в агр. Полошково около дороги. Это очень оживленная дорога (легковые, грузовые автомобили, общественный транспорт). Значит, почва здесь загрязнена ионами свинца. Наибольшая  длина зародышевых корешков и побегов, по отношению к контролю,  наблюдается  в пробе, взятой  в лесу, что близко к контрольному субстрату. Это можно объяснить удаленностью от дороги и меньшей интенсивностью движения автотранспорта.

Исходя из полученных результатов,  по оценке загрязнения  почвы,  в качестве биоиндикатора рекомендуем использовать растения кресс-салата, так как они очень чувствительны  к изменениям окружающей среды, всходы и проростки появляются  за 3-12 дней, нет необходимости использования дополнительного оборудования, методика диагностики среды достаточно проста и адекватна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Содержание

Введение………………………………………………………………5

1.Литературный обзор……………………………………………...8

1.1.Биологические особенности кресс-салата……………………..8

1.2. Кресс - салат как биоиндикатор……………………………….8

1.3. Факторы, влияющие на прорастание семян………………….9

2. Материалы и методы……………………………………………..12

3. Результаты………………………………………………………….14

Заключение……………………………………………………………17

Список литературы…………………………………………………...18

Приложения.......................................................................................19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почва – наш самый драгоценный капитал.

Жизнь и благополучие всего комплекса

наземных биоценозов, естественных и искусственных,

зависят в конечном итоге от тонкого слоя, образующего

самый верхний покров Земли.

Ж.Дорст

Введение

           Сегодня экологические проблемы превалируют над всеми другими проблемами современности. В связи с усилением антропогенной нагрузки, испытываемой природными комплексами, становится необходимой разработка и апробация методик, позволяющих оценивать экологическое состояние природно-антропогенных сред. В экологическом мониторинге используют различные  методы исследования. 

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 объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. В наши дни человек все больше вмешивается в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. [9]

 Получается, что люди косвенно вредят сами себе. Если мы в ближайшем будущем не научимся бережно относиться к природе, мы погубим себя.

По современным представлениям биоиндикаторы – группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.  Биоиндикация – определение качества среды с помощью биоиндикаторов.

Почва - это природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшее из свойств почвы - это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды.   Очень широкие масштабы приняло загрязнение земли. Как часто встречаются участки, покрытые остатками строительных деталей: панелей, блоков, кирпичей, заваленные золой, шлаками. Древняя китайская мудрость гласит: «Состояние земли и прежде всего пашни – лучший показатель нравственного здоровья общества». А что представляет собой земля, почва? Это результат терпеливого многовекового труда природы. Это уникальное и легкоуязвимое природное образование. Растения получают воду и питательные вещества из почвы.[2]

Почва – главный фундамент жизни. Все живое на Земле зависит от этого тонкого, драгоценного, жизнеродящего слоя.

Методы оценки загрязнения почв имеют большое практическое значение в хозяйственном, агротехническом и экологическом отношении. Почва, содержащая токсичные элементы, тяжелые или радиоактивные металлы может представлять угрозу для человека, животных и растений. Поэтому в целях экологической безопасности и перед сельскохозяйственным использованием почвы обязательно следует проводить оценку качества почвы. [8]

           Актуальность проекта

         Мы  выбрали эту тему, так как заинтересовал уровень загрязненности почвы на территории агр. Полошково. Актуальность проблемы загрязнения почвы обусловлена тем, что год от года увеличивается антропогенное воздействие на окружающую среду. В данный момент возросла необходимость сохранять почву. Мировое производство продуктов питания постоянно растет и это требует не только сохранения, но и постоянного повышения плодородия почвы. Всякая почва обладает той или иной плодородностью, но если постоянно только извлекать из нее элементы питания и не вносить органические и минеральные удобрения, то плодородие падает. С древних времен люди научились отличать по цвету, структуре и другим внешним показателям различать виды почв, одни из которых являются более благоприятными для выращивания растений, а другие вовсе не подходят для сельскохозяйственной и иной деятельности. Сохранение почвы жизненно важно для человека. Почва играет роль биологического нейтрализатора различных загрязнений, является важнейшим компонентом биосферы планеты. [3]

 Почва - это природное образование, обладающая рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Важнейшие из свойств почвы - это плодородие, связанное с наличием в ней гумуса и воды. Существует множество методик по оценке качества почвы. Мы выбрали один из самых реагирующий на химический состав и другие качественные характеристики почвы, в настоящее время очень распространено. Таким образом, имеющаяся информация позволяет сделать вывод о том, что тема достаточно актуальна. Для этого мы взяли кресс-салат, обладающий повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, к загрязнению воздуха и газообразными выбросами автотранспорта, а также к плодородию почвы.

Научная значимость проекта определяется тем, что её материалы могут быть использованы экологическими службами, а также в учебном процессе в школе.

Практическая значимость проекта заключается в том, что данный метод определение всхожести семян позволяет быстро в домашних условиях определить наличие загрязнения в почве.

Цель проекта: определить, с помощью биологического индикатора (кресс-салат) уровень загрязнения исследуемых почв.

   Задачи:

     1) Выбрать пробные площадки в селе и провести отбор проб почвы.

    2) Освоить методику оценки загрязнения почвы, используя в качестве тест-           объекта кресс-салат.

     3)Выявить всхожесть кресс-салата на различных почвах.

     4)Выяснить возможные причины загрязнения почвы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1

                                     Литературный обзор

 

   1.1 Биологические особенности кресс-салата

Кресс-салат — скороспелое холодостойкое растение семейства Капустные. Отличается обилием витаминов : аскорбиновая кислота — до 115; рутин — 80; каротин — до 4. Содержит также соли йода, калия, железа.

Растение сравнительно нетребовательно к почвенному плодородию, для него пригодны любые участки. Необходим постоянный полив — при пересушивании появляются цветочные стебли, листья грубеют и мельчают. Повреждается кресс-салат теми же вредителями, что редис и капуста.

Кресс-салат — однолетнее растение. Прикорневые листья у кресс-салата черешковые, перисто-рассеченные или цельные, овальные, по краю зубчатые. Стебель разветвленный, достигает высоты 1 м. Кресс-салат требует довольно много света и нуждается в хорошем увлажнении и высоком плодородии почвы. Цветки многочисленные, мелкие, белые. Цветет в мае - июне. Плод - стручок с овально-яйцевидными крылышками. Семена очень мелкие, продолговатые. Растение перекрестноопыляющееся. Это холодостойкая культура, оптимальная температура для ее роста около 15...18°C. [4]

         Растение любит свет, особенно на ранних этапах развития, хотя хорошо растет при частичном затенении.  Вегетационный период его до технической спелости 15-25 дней, до созревания семян - 165 дней. Для кресс-салата наиболее пригодны легкие плодородные почвы (рН 6,5-6,8).

 

1.2 Кресс-салат как биоиндикатор.      

         Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кресс-салат - скороспелое холодостойкое растение, но требовательное к почвенной влаге. Хорошо растет на всех почвах, правда , предпочитает легкие, плодородные. Привлекательны также весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на 3-4 день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10 суток. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян). При проведении опытов с кресс-салатом, следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве ( чернозем, верхний горизонт серой лесной почвы ) всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водно-воздушный режим. [1]

  Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.).

 

      1.3. Факторы, влияющие на прорастание семян.

Почва – это рыхлый поверхностный слой земной коры, который образовался в процессе выветривания, деятельности живых организмов, разложения органических остатков и перемешивания полученных веществ.

Кислотность почвы.

Повышенная кислотность почвенного раствора ухудшает рост корней, отрицательно действует на набухаемость семян. Отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Ухудшается использование растениями питательных веществ почвы и удобрений. На кислых почвах происходит вымывание элементов питания, обеднение перегноя. Отрицательное действие высокой кислотности в значительной степени связано с увеличением растворимости соединений алюминия, железа и марганца в почве. Повышенное содержание их в растворе ухудшает растения. [6]

Загрязнение почв.

Почвы загрязняются различными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий.

Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.

Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате не дозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. В ряде отраслей сельского хозяйства пестициды применяют в больших количествах для защиты растений и борьбы с сорняками. Ежегодное их применение, часто по несколько раз в сезон, приводит к их накоплению в почве и ее отравлению. [3]

Главными источниками загрязнения являются:

Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественный учреждений – больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др. Транспорт так же влияет на загрязнение почвы.⁵

Содержание гумуса в почве.

Гумус (перегной) - сложное сочетание особых, присущих только почве органических веществ, синтезированных почвенными микроорганизмами в процессе разложения мертвых растительных и животных организмов. Это наиболее характерная и существенная часть почвы, с которой тесно и неразрывно связано почвенное плодородие. В перегное (гумусе) содержатся и сохраняются основные элементы питания растений.

Гуминовые вещества: стимулируют дыхание растений даже в условиях острого дефицита кислорода. Под действие гуминовых веществ потребление кислорода листьями молодых растений увеличивается, а в условиях засушливой погоды уменьшается, повышают качество сельскохозяйственной продукции. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2

Материалы и методы

     Область исследования:  экология

     Объекты исследования: почвенные пробы,  взятые в агр. Полошково   Климовичского  района, кресс-салат.

    Предмет исследования: изучить состояние местных почв и всхожесть семян кресс-салата.

2.1. Методика работы

1 этап

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращиваются в насыщенной водой среде. Берут салфетку и на нее раскладывают определенное количество семян. Проращивание ведут при температуре 20-25 °C. Нормой считается прорастание 90-95 % семян в течение 3-4 суток. Процент проросших семян от посеянных называется всхожесть.

Процент проросших от числа посеянных (всхожесть) составил 90%, что считается нормой.  ( Приложение 1)

2 этап

1. Я взяла землю с четырех разных участков. Первая проба земли  бралась рядом  с  автомобильной дорогой , вторая проба земли была взята из леса, третья  проба земли около здания школы и четвертая проба – контроль.

2.Я взяла четыре контейнера и заполнила их исследуемой землей, увлажнила одним и тем же количеством  отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.

3.В каждый контейнер на поверхность земли  уложила по 30 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами было примерно одинаковое.

4.В течение 15 дней  я наблюдала  за прорастанием семян, поддерживая  влажность субстратов  примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывала в таблицу. (Приложение 1)

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3

Результаты

 

                       Таблица 1.Скорость прорастания семян кресс-салата

Исследуемый субстрат	Число проросших семян,%
	4день	6	8	10	12	13	14	15
Участок рядом с дорогой	17	18	18	18	18	18	18	18
Участок у леса	30	40	55	60	60	60	60	60
Участок около здания школы	25	30	40	40	40	40	40	40
Контроль	85	90	90	90	90	90	90	90

 

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения.

1. Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.

2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3. Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60 %. Проростки по сравнению с контролем тоньше и короче. Некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые.

 Таблица 2. Субстрат рядом с дорогой

Кол-во взятых семян	Кол-во проросших семян	% проросших семян	Внешний вид проростков
30	5	18	Мелкие и уродливые

Загрязнение: сильное

 

 

Таблица 3. Субстрат из леса

Кол-во взятых семян	Кол-во проросших семян	% проросших семян	Внешний вид проростков
30	18	60	Нормальной длины, крепкие и ровные.

Загрязнение: слабое

 

 Таблица 4. Субстрат около здания школы

Кол-во взятых семян	Кол-во проросших семян	% проросших семян	Внешний вид проростков
30	12	40	Короткие и тонкие; некоторые имеют уродства.

Загрязнение: среднее

 

 Таблица 5. Контроль

Кол-во взятых семян	Кол-во проросших семян	% проросших семян	Внешний вид проростков
30	27	90	Крепкие и ровные.

Загрязнение: отсутствует

 

 Выводы

1.                 Загрязнения отсутствуют в контрольной пробе. Всхожесть семян достигает 90-100%,всходы дружные, проростки крепкие, ровные.

2.                 Слабое загрязнение в пробе, взятой в лесу. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.

3.                 Среднее загрязнение в  пробе, взятой около здания школы. Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.

4.                 Сильного  загрязнения (менее 20%) почв выявлено в пробе, находящейся рядом с дорогой. Проростки мелкие и уродливые.

5.                 Всхожесть семян оказалась в опыте разной, хотя семена имели одинаковую всхожесть и прошли контроль.

6.                 Всхожесть семян подтвердила нашу гипотезу, что состав и качество почвы влияет на прорастание и развитие проростков растений, особенно это было заметно при прорастании кресс-салата.

7.                 Наименьшая длина зародышевых корешков и побегов у кресс-салата наблюдается в пробе, взятой в агр. Полошково около дороги. Это очень оживленная дорога (легковые, грузовые автомобили, общественный транспорт). Значит, почва здесь загрязнена ионами свинца.

8.                 Наибольшая  длина зародышевых корешков и побегов, по отношению к контролю,  наблюдается  в пробе, взятой  в лесу, что близко к контрольному субстрату. Это можно объяснить удаленностью от дороги и меньшей интенсивностью движения автотранспорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

     Подводя итоги работы, можно сделать следующие выводы:

   Загрязнителем почвы  служит   автомобильный транспорт. В выхлопных газах  двигателей  содержится более 200 химических  соединений  и элементов. Загрязнения почвы отработанными газами автомобилей отличается  значительной  неравномерностью и в пространстве и во времени. Поэтому  очень важен контроль над транспортными потоками, а также попадаемого в почву  выхлопного газа, пагубно влияющего на растущие рядом растения. Культурные же растения следует сажать  на значительном расстоянии от  автомобильной магистрали.

В процессе работы, я выяснила, что биоиндикация – это метод, позволяющий судить о состоянии окружающей среды по особенностям развития организмов-биоиндикаторов. С помощью биоиндикатора - кресс-салата, я проводила исследование влияет ли загрязнение почвы на прорастание семян. Для получения объективной картины загрязнения экосистем необходимы исследования в двух направлениях. Во-первых, должны совершенствоваться методы инструментального химического анализа, во-вторых, целесообразно более широкое использование биоиндикаторов.

 Применение организмов, реагирующих на загрязнение среды обитания изменением визуальных признаков, имеет ряд преимуществ. Оно позволяет существенно сократить или даже исключить применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов анализа.

Исходя из полученных результатов,  по оценке загрязнения  почвы,  в качестве биоиндикатора рекомендуем использовать растения кресс-салата, так как они очень чувствительны  к изменениям окружающей среды, всходы и проростки появляются  за 3-12 дней, нет необходимости использования дополнительного оборудования, методика диагностики среды достаточно проста и адекватна

 

 

Список используемой литературы

 

1.                 Зверев А.Т."Экология. Практикум. 10-11 кл." – М.: ООО «Издательский дом «Оникс 21 век» , 2004г. – 176 с.

2.                 http://ecodelo.org/node/9559

3.                 http://ru.wikipedia.

4.Теоретическая экология, М.,1987.

5. Е.М.Сергеев, Г.Л.Кофф. «Рациональное использование и охрана окружающей среды городов».

6.     А.Д.Потапов. Экология. Москва, 2000г.

7.Г.В.Тягунова. Экология. Москва, 2005г.

8. Научно-исследовательская работа школьников по биологии: пособие для учителей общеобразоват. учреждений с рус.(бело-рус.) яз. обучения/ С.С. Маглыш, А.Е. Каревский. – Минск: Сэр-Вит, 2012.- 80 с М 12

9. М 12 Основы экологии: учебник/ В.В. Маврищев. – 2-е изд. – Мн.: Выш.шк., 2005. – 416 с.: ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Проверка семян кресс-салата на всхожесть

            

Закладка опыта (07.11.2019 г.)

            Полученные результаты (21.11.2019 г.)

        

Субстрат около дороги                                  Субстрат около здания     школы

             

Контроль                                                               Субстрат из леса

 

Скачано с www.znanio.ru