Биоиндикация почвы с помощью растений

«РАСТЕНИЯ – БИОИНДИКАТОРЫ»

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.

Скачать:

Предварительный просмотр:

VII КРАЕВАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ШКОЛЬНИКОВ «ЮНЫЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ ЗАБАЙКАЛЬЯ»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Усть-Карская средняя общеобразовательная школа»

Елина Валерия Евгеньевна, 6 класс

Тарасова Оксана Сергеевна,

учитель биологии и химии

МОУ «Усть-Карская СОШ»

2.1. Растения -сорняки – биоиндикаторы ……………………5-7

2.2. Анализ почвы с приусадебного участка…………………7-8

2.3. Анализ почвы с цветочных горшков…………………….8-11

2.4. Комнатные растения-биоиндикаторы……………………11

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.

Последствия загрязнения окружающей среды отражаются на внешнем виде растений. У растений под влиянием вредных веществ происходит увеличение числа устьиц, толщины кутикулы, густоты опушения, развивается хлороз и некроз листьев, раннее опадание листвы. Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения атмосферы. в природе есть такие растения, которые могут указать на характер почвы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды. В настоящее время разработана концепция комплексного экологического мониторинга природной среды, составной частью которого является биологический мониторинг. Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды. Обнаружив по состоянию растений присутствие в воздухе специфических загрязнителей, приступают к измерению количества этих веществ различными методами, например, испытанием растений в лабораторных условиях.

Я так считаю, что я не могу изменить состояние атмосферы, но я могу повлиять на характер почвы: внести удобрения минеральные и органические.

Определить состояние почвы на приусадебном участке и в кабинете химии по растениям — индикаторам

1. Найти необходимые сведения в литературе и сети Интернет по данной теме;

2. Ознакомиться с методикой исследования почв по растениям-биоиндикаторам и помощью универсальных индикаторных бумажек;

3. Определить по растениям — индикаторам плодородие, кислотность почв и наличие микроэлементов;

4. Сделать выводы о типе почв и оценить возможность выращивания экологически чистой продукции.

Гипотеза: Если знать по растениям – индикаторам характер почвы и наличие микроэлементов, то можно помочь почве, чтобы вырастить качественно и количественно хорошие растения

Объект исследования: растения-биоиндикаторы и почва

Субъект исследования: состояние местных почв.

Изучен и определен характер и состояние почвы по растениям-биоиндикаторам, выбраны дальнейшие действия по улучшению почвы и выращиванию культур и комнатных растений.

1. Основная часть

1. Биоиндикация — это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) — это клетки, организмы, популяции, сообщества. Есть растения, которые произрастают на кислой, щелочной и т. д. С их помощью можно определить характер почвы.

Сорняки. Так называем эти растения только мы. С нашей точки зрения они вовсе не нужны. Но на самом деле это очень полезные растения.

На крайне кислых почвах развиваются: плауны, сфагновые и зеленые мхи, вереск обыкновенный, белоус торчащий, цетрария, щавелек малый, лютик, торица, мята, подорожник, конская щавель.

Средне- и слабо- кислые почвы более других предпочитают: хвощ полевой, мать- и- мачеха, медуница, вероника дубравная, папоротник, торица полевая, калужница болотная, лютик ядовитый, толокнянка, сердечник луговой, фиалка трехцветная, пикульник, клевер пашенный, молочай, василек полевой, живокость полевая.

На нейтральных почвах хорошо растут большинство растений, в том числе и предпочитающие небольшие отклонения в сторону большей или меньшей кислотности: пастушья сумка, донник, манжетка обыкновенная, мыльнянка лекарственная, пырей ползучий, пупавка красильная, редька дикая, ромашка, вьюнок полевая, клевер луговой, цикорий, лебеда, мокрица.

А вот любители щелочной среды: дрема белая, мак, подмаринник цепкий, кровохлебка, клоповник, бадяг, чернушка полевая, живучка, очный цвет полевой, молочай, подорожник ланцетолистный, горчица полевая, золотысячник зонтичный , бузина сибирская, вяз шершавый.

На бедных, истощенных почвах можно встретить: вереск обыкновенный,

белоус торчащий, бессмертник песчаный, чернику и бруснику, очиток едкий, мхи и лишайники, ситник нитевидный, душистый колосок.

А вот плодородную почву обязательно облюбуют: яснотка, крапива, лебеда, белена черная, малина, мокрица, печеночница, иван-чай, таволга, сныть, чистотел, копытень.

Есть и растения, безразличные к плодородности почвы. Они хорошо развиваются как на бедных, так и на богатых полезными веществами почвах: лютик едкий, пастушья сумка, мятлик луговой, черноголовка, ежа сборная, сосна обыкновенная, портулак.

Минеральный состав почвы.

На почвах, богатых азотом любят расти: крапива двудомная и жгучая, кипрей, крестовник весенний, лебеда татарская, хмель, щирица запрокинутая, калужница.

На почвах с недостатком азота скорее всего вы встретите: росянку, люцерну и астрагала, бобовые.

На азотистых и плодородных почвах растут: крапива, мокрица, пастушья сумка, лебеда.

На большое содержание фосфора укажут: портулак и горчица.

Легкие рыхлые почвы предпочитают: бессмертник песчаный, очиток едкий, дымянка лекарственная, пикульник обыкновенный, незабудка полевая.

А вот на плотных глинястых чаще встречаются: лютик ползучий, лапчатка гусинная, подорожник большой, ромашка ромашковидная, горец птичий, бересклет бородовчатый.

На сухих почвах неплохо развиваются: ястребинка волосистая, очитки ( едкий, пурпурный, большой), ковыль перистый, толокнянка, полевица белая, наземные лишайники.

Средне- требовательны к влаги: лисохвост луговой, пырей ползучий, ежа сборная, клевер луговой, горошек мышиный, чина луговая.

Предпочитают самые влажные, порой даже заболоченные, места обитания: брусника, багульник, морошка, калужница, герань луговая, камыш лесной, таволга вязолистная, горец змеиный, мята полевая, чистотел болотный.

Проведя опрос, я узнала, что у большинства опрошенных мною, на приусадебном участке произрастают такие растения как хвощ, пырей, лебеда, одуванчик и мокрица.

Эти растения говорят о характере почвы, на которой мы выращиваем урожай. Хвощ полевой: средне и слабо-щелочная почва, пырей, лебеда и мокрица на нейтральной плодородной и хорошо увлажненной почве.

2.2. Анализ почвы с приусадебного участка

На основе этого, я решила провести исследование на характер почвы. Взяла несколько образцов почвы у себя на приусадебном участке, у соседей и у руководителя моего проекта Оксаны Сергеевны. Каждый образец имел такие признаки: легкость и наличие органических остатков.

Опираясь на содержание книги М. М. Гостева » Химический кружок в школе, [4, стр. 95], нашла описание определения кислоты и щелочи в почве, путём определения рН при помощи индикаторных бумажек.

Оборудование для моего исследования:

Колбы, воронки, фильтры, чашки Петри, стаканчики, стеклянные палочки и универсальные индикаторы.

Для проведения опыта, взяла почву из разных мест и разных цветочных горшков. Поместив каждую порцию почвы в отдельные стаканчики, налила кипяченной воды и тщательно перемешала. Дала отстояться. Отфильтровала несколько раз. Фильтрат разлили по чашкам Петри и опустила индикаторные полоски. Руководитель моего проекта показала мне, как реагируют индикаторы на кислоту и щелочь. В кислой среде полоска стала розовой, а в щелочной — синяя.

Источник

Биоиндикация почвы с помощью растений

Определение особенностей почв с помощью растений-индикаторов

Срок приема материалов с 5 до 30 сентября 2016 г.

Многие растения приспособились к определенной среде обитания, поэтому по их наличию можно сделать вывод о структуре, химическом составе почвы, степени ее плодородности, уровне залегания грунтовых вод. Эта информация часто подтверждается при проведении исследований на участке и лабораторных анализов почвы с него.
Мы предлагаем провести параллельно химический анализ образцов почв и определение их свойств на одних и тех же участках по растениям-индикаторам. Такое сравнение может дать интересные результаты.

Чтобы изучать почвы по растениям-индикаторам, надо выбрать фитоценозы с дикорастущей растительностью – лес, луг, степь, болото и т.д. Разумеется, окультуренные участки – поля, сады, огороды, парки для этого не подходят. На исследуемой территории надо изучить несколько участков, так как по одному образцу в науке выводы делать нельзя. Для каждого участка необходимо составлять список видов и указывать их обилие, так как некоторые растения могут оказаться случайными . Если вы не знаете видовое название растения, то его надо определить – в полевых условиях, по сделанным фотографиям или использовать метод гербаризации. Заодно так можно получить хороший гербарий. (Как правильно сделать гербарий объясняется в работе «Гербарий своими руками»).

Если вы сами еще не умеете работать с определителем растений, то проконсультируйтесь с учителем биологии.

Можно рекомендовать следующие определители ( многие из них можно скачать или читать он-лайн в интернете, если у вас нет самой книги).

Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006.
Определитель растений средней полосы Европейской части СССР
Автор: Нейштадт М. И. (Издательство: Москва, «Учпедгиз», 1954)

Флора Сибири. В 14 томах
Авторы: Кашина Л. И., Красноборов И. М., Шауло Д. Н., и др.
Издательство: Новосибирск, «Наука». Сибирское отделение, 1988 – 2003
Растения средней полосы Европейской России
Автор: Шанцер И. А.
Издательство: Москва, Товарищество научных изданий КМК, 2007

Травянистые растения СССР. В 2-х томах
Авторы: Алексеев Ю. Е., Вехов В. Н., Гапочка Г. П. и др.
Издательство: Москва, «Мысль», 1971

В.Новиков, И.Губанов Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения Издательство «Дрофа»
И. Пескова. Растения России. Определитель. Издательство: АСТ, 2015 г.

Задание 1. Определение степени плодородности почвы.

По количеству необходимых для растения веществ различают следующие экологические группы растений:

1. Олиготрофы

Это растения, нуждающиеся в небольшом количестве минеральных и органических элементов. В природе на таких землях растут низшие растения — сфагновые мхи и лишайники: кладонии, пельтигера, цетрария, или исландский мох.

Из высших растений это обитающие во влажных лесах и болотах багульник, брусника, вереск, клюква, подбел, черника и растения песчаных почв — белоус, бессмертник, кошачья лапка, ястребинка волосистая и др.

Для того чтобы сделать такие почвы пригодными для культивирования других растений, необходимо повысить их плодородие внесением удобрений.

2. Мезотрофы

Растения-мезотрофы довольствуются средней обеспеченностью почв минеральным питанием. Это зеленые мхи гилокомиум и ритидиадельф, папоротник мужской, вероника дубравная, ветреница лютиковая, земляника лесная, грушанка круглолистная, душица, иван-да-марья, любка двулистная, смолевка поникшая, яснотка пурпуровая, вероника длиннолистая, дудник, гравилат речной, медуница, майник двулистный, купальница, овсяница и другие растения.

3. Эвтрофы

Это растения, нуждающиеся для нормальной жизнедеятельности в большом количестве разнообразных химических элементов. Указателями богатых почв являются растения-эвтрофы и растения-мегатрофы. На плодородных почвах растут: мох мниум, папоротники страусово перо и кочедыжник женский., иван-чай, копытень , коротконожка лесная, крапива двудомная и жгучая, купырь лесной, лебеда, лисохвост, лунник, малина, медуница, мокрица, овсяница гигантская, паслен черный, перелеска благородная , хвощ лесной, чина луговая, костер безостый и некоторые другие виды.

Задание 2. Определение по признакам растений количества азота в почве.

Важнейшим элементом питания растений является азот.

При нехватке азота растения слабо растут, имеют чахлый вид, бледную окраску листьев. При достаточном азотном питании развитие надземных органов и общее состоянии растений хорошее.

Индикаторами значительного содержания азота в почве являются растения-нитрофилы. Они растут на обогащенных азотом почвах ольховых лесов — калужница, крапива двудомная, недотрога, паслен сладко-горький, хмель. В верхних слоях почвы под пологом лиственных лесов — звездчатка лесная, пролесник многолетний, на плодородных пустырях — крапива глухая и яснотка пурпуровая, лопух, марь белая, пустырник. На лугах и вспаханных участках растут гусиная лапчатка, подмаренник цепкий, пырей, горец птичий.

Индикаторами низкого содержания азота в почве являются растения-нитрофобы. Ими являются многие бобовые растения: дрок красильный, люцерна, астрагал и другие. Выживать на почвах, бедных азотом, им помогает симбиоз с азотфиксирующими микроорганизмами. Помимо бобовых известно до двух сотен видов других растений, дружащих с азотфиксирующими микроорганизмами. Это лох, облепиха, ольха , шефердия.

Задание 3. Определение водного режима почв.

Растения — индикаторы водного режима почв.

Индикаторами разного водного режима почв явля¬ются растения-гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.

Влаголюбивые растения (гигрофиты) — обитатели влажных, иногда заболоченных почв: голубика, багуль¬ник, морошка, селезеночник очереднолистный, белозор, калужница, герань луговая, камыш лесной, сабельник болотный, таволга вязолистная, горец змеиный, мята полевая, чистец болотный.

Растения достаточно обеспеченных влагой мест, но не сырых и не заболоченных — мезофиты. Это большая часть луговых трав: тимофеевка, лисохвост луговой, пырей ползучий, ежа сборная, клевер луговой, горошек мышиный, чина луговая, василек фригийский. В лесу это брусника, костяника, копытень, золотая розга, плауны.

Растения сухих местообитаний — ксерофиты: кошачья лапка, ястребинка волосистая, очитки (едкий, пур¬пурный, большой), ковыль перистый, толокнянка, полевица белая, наземные лишайники.

Растения — индикаторы глубины залегания грунтовых вод

Установление показателей глубины залегания грунтовых вод имеет значение для уточнения свойств почв и для выработки рекомендаций по мелиорации их. Для индикации глубины залегания грунтовых вод можно использовать группы видов травянистых растений (индикаторные группы). Для луговых почв выделяется 5 групп индикаторных видов (табл. 1).

Индикаторные группы растений — указатели глубины грунтовых вод на лугах

(по Г.Л. Ремезовой, 1976 г.)

Помимо названных групп растений, есть переходные виды, которые могут выполнять индикаторные функции, например мятлик луговой, может быть включен как в первую, так и во вторую группы. Он указывает залегание воды на глубине от 100 до более 150 см. Хвощ болотный — от 10 до 100 см и калужница болотная — от 0 до 50 см. В качестве биоиндикатора может быть использо¬ван и один вид, если этот вид имеет массовое развитие в конкретном местообитании.

Глубину почвенно-грунтовых вод в лесных экосистемах и характер увлажнения почв можно определить по табл. 2.

Растения-индикаторы глубины залегания грунтовых вод и характера увлажнения почв

(по СВ. Викторову и др., 1988)

Задание 4. Определение кислотности почв.

Растения- индикаторы кислотности почв

Кислотность — одно из характерных свойств почвы лесной зоны. Повышенная кислотность отрицательно сказывается на росте и развитии ряда видов растений. Это происходит из-за появления в кислых почвах вредных для растений веществ, например, растворимого алюминия или избытка марганца. Они нарушают углеводный и белковый обмен в растениях, задерживают образование генеративных органов и приводят к нарушению семенного размножения, а иногда вызывают гибель растений.

Повышенная кислотность почв подавляет жизнедеятельность почвенных бактерий, участвующих в разложении органики и высвобождении питательных веществ, необходимых растениям.

В процессе эволюции сформировались три группы растений:

ацидофилы — растения кислых почв,

нейтрофилы — обитатели нейтральных почв,

базифилы — растут на щелочных почвах.

Зная растения каждой группы, в полевых условиях можно приблизительно определить кислотность почвы. Кроме того, для конкретных биоценозов характерны почвы с определенными значениями рН.

• Болота, заболоченные местности и места, оставшиеся после осушения болот – сильнокислые субстраты с рН 3-4,5;
• Хвойные леса – кислые почвы;
• Смешанные леса – грунт со средним рН (от 4,5 до 6,0);
• Лиственные леса – слабокислые субстраты — рН 5,0 – 6,4;
• Заливные луга с частичным застоем воды — кислые грунты с показателем рН 5,0 – 6,0;
• Остепненные луга – слабокислые почвы;
• Фитоценозы со степной растительностью — рН грунта от слабокислой до нейтральной.

Растения-индикаторы кислотности почв (по Л. Г. Раменскому, 1956)

Задание 7. Определение особых признаков почв по растениям.

Некоторые растения приспособились к специфическим условиям произрастания и их наличие на участке позволяет делать определенные выводы об особенностях химического состава почвы.
К кальцефилам относят растения, для жизнедеятельности которых необходимо большое количество кальция. Отсюда они растут около меловых отложений. К ним относятся многие бобовые, лиственница европейская, дуб известковый, ветреница лесная, таволга шестилепестная. Попав на обычную почву, растения-кальцефилы спокойно произрастают и на них. Если отмечается недостаток кальция и земля становится более кислой, то появляются такие растения, как щавелек, белоус, луговик дернистый, а также сфагнум. Они хорошо переносят накопление в почве солей алюминия, железа, марганца. Иногда в отдельную группу выделяют растения-кальцефобы, то есть растения, которые не могут жить на основных кальциевых почвах. К ним относится вся растительность болот (сфагновые мхи, пушица, росянка, подбел).

На засоленных почвах могут жить особые растения – галлофилы. К ним относятся солянки, солерос, анабазис, тамариск , некоторые виды полыни, бессмертники, Они распространены на морских побережьях, а также в местностях с сухим климатом — пустынях, полупустынях и даже степях на особых типах почвы — солонцах и солончаках. Нередко такие растения имеют суккулентный облик — с толстыми стеблями и вздутыми листьями, что способствует сохранению труднодоступной влаги.
Звездчатка средняя и коровяк предпочитают песчаники. На суглинках и глинистых почвах распространены лютик ползучий и одуванчик. На участке, где в почве присутствуют соли тяжелых металлов, растут прострел и фиалки. Если в составе земли отмечается недостаток бора, то обычно высокие полынь, прутняк и солянка превращаются в карликовые.
При высоком содержании цинка и свинца изменяются формы лепестков у некоторых растений, например мака. При избытке в почве меди и молибдена у шток- розы лепестки становятся узкими, неестественно рассеченными.

Итак, если вы хотите установить типы почв по характерным растениям, то надо выбрать несколько типичных участков вашей местности (можно изучить один фитоценоз или несколько — лес, луг, болото ). Это интереснее, так как получится сравнение.
Далее необходимо совершать приятные прогулки, описывая, собирая и определяя растения, характерные для этих участков.
Разумеется, вы не найдете все растения из списка. Надо обращать внимание на наличие одновременно нескольких видов растений типичных для конкретного вида почвы или обилие одного-двух видов. Например, на участке в огромном количестве могут расти почти только одни хвощи, и это означает, что почва кислая.

Желаем интересных открытий! Они ждут нас даже в обыденной жизни.

Источник