Лабораторная работа №2. СОСНА В КАЧЕСТВЕТЕСТ-ОБЪЕКТА В РАДИО- И ОБЩЕЭКОЛОГИЧЕСКИХИССЛЕДОВАНИЯХ {Лабораторная работа подготовлена Е. И. Егоровой)

Индикаторные растения (см. 2.2) могут использоваться как для выявления отдельных загрязнений воздуха, так и для оценки общего состояния воздушной среды.
Факт исключительно высокой радиочувствительности хвойных древесных пород был отмечен во многих исследованиях зарубежных и российских ученых (табл.

2.1). Так, на территории Восточно- Уральского радиоактивного следа (ВУРС) сосна погибла на участке с плотностью радиоактивного загрязнения более 6,7 • 10 14 Бк[§]/км2 (поглощенные дозы 30—40 Гр[**]). Сосна по радиочувствительности
Таблица 2.1
Радиационные эффекты в растительном сообществе
(Д.А. Криволуцкий, 1988)

Характер поражения	Доза облучения, Гр
Характер поражения	весной	осенью	хроническое облучение
Г ибель голосеменных	10	15	50
Частичное угнетение травянистых растений	25	50	100
Поражение лиственных деревьев	—	50	100
Г ибель лиственных деревьев	—	125	200
Частичная гибель травянистых растений	200	325	530
Полная гибель растительности (по литературным данным)	3 000	6 000	—

близка к человеку (LD50 = 20 Гр), поэтому она является одним из основных природных тест-систем в радио- и общеэкологических исследованиях.
Радиационные эффекты оцениваются по следующим критериям: гибель и восстановление деревьев; сроки восстановления; морфологические изменения хвои и побегов; количественные характеристики (радиальный и вертикальный прирост, масса и размер хвои и побегов). Репродуктивная способность оценивается по изменчивости семян.
Большинство выявленных морфологических изменений (мор- фозов) сосны, которая произрастала в радиоактивно загрязненных районах, связаны с изменениями в меристемных тканях — это группа клеток в стадии активного деления и роста. Такая ткань представляет собой два типа клеток: одна с высокой репродуктивной способностью, другая с различной степенью дифференциации. Известно, что чувствительность клеток прямо пропорциональна степени их дифференциации. Именно поэтому при высоких дозах облучения наблюдаются гибель верхушечных побегов и появление побегов из боковых почек, находящихся на ранних стадиях дифференциации. Более глубокие причины различий радио- чувствительности меристемных тканей следует связать с биохимическими нарушениями в метаболизме клеток. При радиоактивном облучении наблюдаются: гибель почек, хвои, побегов; торможение роста побегов и хвои; двойной прирост в течение одного года вегетации; неравномерный рост хвои на побегах; уко- роченность побегов при интенсивном росте хвои («метлообразные» побеги); многопочечность (появление на побегах верхних мутовок до 30 почек вместо 5—6 в норме); нарушение ориентации хвои и побегов в пространстве (появление «мятой» хвои); искривление побегов; изменение формы хвои; появление гигантизма и карликовости побегов и хвои. Известно, что репродуктивные органы сосны обыкновенной более чувствительны к облучению, чем вегетативные. Особенно высокой радиочувствительностью обладают мужские генеративные органы. Подтверждение этому специалисты наблюдали в зоне сильного и среднего радиоактивного загрязнения после аварии на Чернобыльской АЭС: мужские цветки отсутствовали в течение первых двух лет после аварии, женские цветки также были частично или полностью поражены.
Хвойные породы, помимо их высокой радиочувствительности, особенно сильно страдают от сернистого газа. Чувствительность к нему убывает в последовательности: ель — пихта — сосна вейму- това и обыкновенная — лиственница. Продолжительность жизни хвои сосны в нормальных условиях составляет 3—4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое существенно превышает пороговое значение. Под влиянием токсиканта хвоя сосны в зонах сильного загрязнения становится темно-красной, окраска распространяется от основания иглы к ее острию, и, просуществовав всего один год, хвоя отмирает и опадает. Лиственница, ежегодно сбрасывающая хвою, значительно устойчивее к сернистому газу. Поэтому по продолжительности жизни хвои сосны и характеру некрозов можно определить степень поражения сосновых насаждений сернистым газом.
По наблюдению ученых толщина воскового слоя на хвое сосны тем больше, чем выше концентрация или продолжительность воздействия на нее сернистого газа. Это послужило основанием для разработки количественного метода индикации данного соединения в атмосфере. Суть метода «помутнения по Гертелю» заключается в том, что степень помутнения экстракта хвои прямо пропорциональна количеству воска, покрывающего хвою. Чем выше мутность, устанавливаемая фотоколориметрически, тем больше концентрация сернистого газа в воздухе. Однако современные исследования показали, что помутнение водного экстракта из хвои вызвано не только воском, но и целым рядом других веществ, присутствующих в растительных тканях. В связи с этим возникли сомнения относительно достоверности результатов теста по Гер- телю.

Между тем накопление эпикутикулярного воска под влиянием сернистого газа обнаружено и у других растений, например У райграса. По этой причине, возможно, следует определять не интенсивность помутнения экстракта, а непосредственно содержание воска в растительном материале.
Вместе с тем двуокись серы вызывает у сосны обыкновенной характерные изменения в содержании фенольных соединений, ко

торые наблюдаются задолго до появления видимых симптомов повреждения.
Принцип предложенного в лабораторной работе метода основан на выявленной зависимости степени повреждения хвои (некрозов и усыхания) от загрязнения воздуха в районе произрастания сосны обыкновенной.
Цель работы — экспресс-оценка качества воздуха по состоянию хвои Pinus sylvestris.
Для выбора подходящих деревьев (тест-объектов для определения степени усыхания и повреждения хвои в полевых условиях) потребуются увеличительные стекла (или лупы), карандаш, блокнот, компас. Порядок работы следующий: Выбрать сосенки высотой 1—1,5 м на открытой местности с 8 — 15 боковыми побегами. Выборку хвои необходимо делать с нескольких близко растущих деревьев на площади 10 х 10 м2. В блокнот вносятся сведения о месте сбора и наличии вблизи возможного интенсивного движения транспорта; указывается также время осмотра хвои. Очень важен при выборе деревьев показатель вы- топтанности участка произрастания сосны. Степень вытоптанно- сти участка оценивается баллами 1—4:1 — вытаптывания нет; 2 — вытоптаны тропы; 3 — нет ни травы, ни кустарников; 4 — осталось немного травы вокруг деревьев. При вытоптанности территории, оцениваемой баллами 3 и 4, экспресс-оценка воздушного загрязнения невозможна. Осмотреть у каждого дерева хвоинки предыдущего года (вторые сверху мутовки). Если деревья очень большие, то обследование проводить на боковом побеге в четвертой сверху мутовке (рис. 2.1). Всего собирают или осматривают не менее 30 хвоинок. Ши- пик хвоинки всегда светлее. Он не оценивается. По степени повреждения и усыхания хвои выделяют несколько классов (табл. 2.2).

Рис. 2.1. Участок побега, на котором проводят обследование хвои для экспресс-анализа качества воздуха

Классы повреждения и высыхания хвои

Классы повреждения: 1 — хвоинки без пятен; 2 — хвоинки с небольшим числом мелких пятен; 3 — хвоинки с большим числом черных и желтых пятен. Классы усыхания: 1 — на хвоинках нет сухих участков; 2 — на хвоинках усох кончик 2— 5 мм; 3 — усохла 1/3 хвоинки; 4 — вся или большая часть хвоинки сухая. Определить продолжительность жизни хвои. Обследовать верхушечную часть ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху, — это год жизни (см. рис. 2.1). Провести оценку степени загрязнения воздуха по оценочной шкале, включающей возрастные характеристики хвои, а также классы повреждения хвои на побегах второго года жизни с помощью табл. 2.3.
Оборудование и материалы:
лупа, стенды с хвоей разной степени поврежденное™, индивидуальное задание на карточке.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Получить у преподавателя задание на карточке. Оценить, пользуясь табл. 2.2, класс повреждения (некроз) и усыхания хвоинок сосны. Занести данные по всем хвоинкам в тетрадь. Провести статистическую обработку данных. Определить продолжительность жизни хвои, используя рис. Провести экспресс-оценку загрязнения воздуха по классу повреждения хвои на побегах второго года жизни с учетом возраста хвои с помощью табл. 2.3.

Экспресс-оценка загрязнения воздуха (I—VI) с использованием сосны
обыкновенной ( Pinus sylvestris)
Таблица 2.3

Максимальный возраст хвои	Класс повреждения хвои на побегах второго года жизни
4	I	I —II	III
3	I	II	III — IV
2	II	III	IV
2	—	IV	IV-V
1	—	IV	V-VI
1	—	—	VI

Примечание. I — воздух идеально чистый; II — чистый; III — относительно чистый («норма»); IV — загрязненный («тревога»); V — грязный («опасно»); VI — очень грязный («вредно»); невозможные сочетания.
Привести в отчете все типы повреждений хвои, указанных в задании; выводы о качестве воздуха (привести расчеты и таблицы). Можно строить трансекты по удаленности от воздействующего фактора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Артамонов В. И. Зеленые оракулы. — М.: Мысль, 1989.
Криволуцкий Д. А. Экологическое нормирование на примере радиоактивного загрязнения экосистем // Д. А. Криволуцкий [и др.] // Методы биоиндикации окружающей среды в районах АЭС. — М.: Наука, 1988.
Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды / под ред. В. М. Захарова, Е. Ю. Крысанова. — М.: ЦЭПР, 1996.
Тихомиров Ф.А. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. — М.: Атомиздат, 1972.

<< | >>

Источник: О. П. Мелехова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование : учеб, пособие для сгуд. высш. учеб, заведений. 2007

Еще по теме Лабораторная работа №2. СОСНА В КАЧЕСТВЕТЕСТ-ОБЪЕКТА В РАДИО- И ОБЩЕЭКОЛОГИЧЕСКИХИССЛЕДОВАНИЯХ {Лабораторная работа подготовлена Е. И. Егоровой):

- Геоэкология - Основы экологии - Экологический мониторинг - Экология животных - Экология насекомых - Экология почв и агроэкология - Экология птиц - Экология рыб -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -