Анализ изменений размеров и структуры годичных колец у сосны обыкновенной

Экологическое состояние растительности Южного Урала. Основные загрязнители атмосферы, дендроиндикация. Физико-географическая характеристика Кусинского и Еманжелинского района, сравнительный анализ изменений размеров и структуры годичных колец у сосны.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Многообразие факторов естественного изменения климата делает актуальным применение метода дендрохронологии при изучении динамики прироста деревьев по годичным кольцам. Деревья являются "летописцами природы" с обширной памятью. В динамике прироста древесины зафиксирована изменчивость, как влияния абиотических процессов, так и влияние биотических отношений.

Изучение динамики прироста деревьев по площади сечения ствола в различных экотопах имеет большое значение для выявления климатических трендов, влияния антропогенных факторов на развитие древесных насаждений, а так же для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию лесных экосистем.

Резкие изменения климатических условий на территории Челябинской области делают актуальным использование методов дендрохронологии для прогнозирования примерных погодных условий по спилам сосны обыкновенной (Pнnus sylvйstris). Сосна является главным биоиндикатором окружающей среды в нашем регионе, каждое, даже не значительное изменение климатических условий или антропогенной нагрузки записываются на ее годичных кольцах.

В связи с этим целью моей работы явилось проведение сравнительного анализа динамики радиального прироста сосны обыкновенной на территории Еманжелинского и Кусинского районов с помощью дендрохронологического анализа спилов деревьев и прогнозирование погодных условий в будущем.

На основании поставленной цели нам предстояло решить следующие задачи:

Изучить физико-географическую характеристику Кусинского и Еманжелинского районов.

Изучить методики дендрохронологии.

Выявить влияние биотических, абиотических и антропогенных воздействий на рост деревьев в Кусинском и Еманжелинском районах.

Сравнить результаты исследований роста деревьев по их годичным кольцам в Кусинском и Еманжелинском районах.



1. Обзор литературы

1.1 Экологическое состояние растительности Южного Урала

Растительность Челябинской области, согласно физико-географическому делению, можно разделить на три зоны:

Растительность горно-лесной зоны, включающую западные и северо-западные районы области, куда входят подзоны: а) смешанных хвойно-широколиственных лесов; б) светлохвойных и лиственничных лесов; в) темнохвойных елово-пихтовых лесов.

Растительность лесостепной зоны, включающие центральную и северо-восточную, восточные части области (от реки Уй на север), с преобладанием лесов из березы и осины; участков луговой степи и остепененных лугов, в настоящее время почти полностью распаханных и ленточных островных боров.

Растительность степной зоны (южнее реки Уй), включающую разнотравно-ковыльные, луговые степи, кустарниковую растительность по балкам и низинам; островные боры, каменные степи.

В Челябинской области можно встретить почти все виды растительности, распространенные в умеренной и арктической зонах России. Южный Урал является местом контраста трех ботанико-географических областей: Европейской, Сибирской и Туранской (среднеазиатской).[1].

Основные загрязнители атмосферы

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и, что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.[7]

В настоящее время существует три основных вида загрязнителей атмосферы:

промышленность;

бытовые котельные;

транспорт.

Эти три основных источника загрязнения атмосферы каждый день выбрасывают в воздух тонны ненужных окружающей среде отходов, которые в ней не перерабатываются и не усваиваются организмами. Накопление многих из загрязнителей в организме растений, животных и человека ведут к летальным последствиям или мутациям.

К веществам, выбрасываем в окружающую среду, относят:

1. Пыль представляет собой смесь различных по величине твердых частиц. При любом пылевом загрязнении пыль может быть природной или же из выбросов предприятий. В зависимости от компонентов пыль может быть свинцовой, кремниевой и т.д.

Пыль может вызывать атрофические заболевания, заболевания легких -силикозы (вызываются пылью, содержащей двуокись кремния), гнойничковые заболевания кожи, заболевания глаз (конъюнктивиты и др.), снижение иммунитета и др.

2. Сажа содержит большое количество канцерогенных веществ. Исторически известна так называемая болезнь трубочистов - рак кожи. Это объяс­няется тем, что такой компонент сажи как 3,4-бензпирен является сильным канцерогеном.

3. Сернистый газ (диоксид серы, сернистый ангидрид) образуется при сгорании любого вида топлива. Особенно много сернистого газа образуется при сгорании каменного угля. Сернистый ангидрид токсичен. Во влажном воздухе сернистый ангидрид присоединяет воду с образованием сернистой кислоты. Из сернистой кислоты образуется серная кислота. Серная кислота воздействует на слизистые оболочки (дыхательной системы, ЖКТ), разрушает их, что способствует возникновению инфекционных заболеваний. Кроме того большое количество сернистого газа в воздухе может приводить к нарушению окислительно-восстановительных процессов, ферментативной активности, нарушению высшей нервной деятельности и др. Сернистый газ 1убительно действует на зеленые растения..

4. Оксиды азота всегда выделяются при сгорании топлива (особенно автомобильного) и получении азотистой кислоты Т.е. наибольшее количество оксидов азота в воздухе отмечается в районах химических комбинатов и автомагистралей.

Из оксидов азота может образовываться азотная кислота, которая неблагоприятно воздействуют на дыхательные пути, миокард. Изменения со стороны миокарда бывают значительно выражены даже при небольших концентрациях азотной кислоты и ее солей. Высокая концентрация оксидов азота в атмосфере часто бывает причиной кислотных дождей (с рН до 4 и ниже). Высокая кислотность дождей снижает урожайность. Выпадая у озер, кислотные дожди повышают кислотность озерной воды, вызывает уменьшение количества ценных сортов рыбы и др.

5. Угарный газ (СО) образуется при сгорании любого топлива, при работе автомобильных двигателей. Угарный газ может быть причиной острого отравления.

Попадая в кровь, угарный газ образует комплекс с гемоглобином -карбоксигемоглобин. Сродство СО к гемоглобину в сотни раз выше чем у ки­слорода. Из-за связывания гемоглобина угарным газом возникает гипоксия в связи с нарушением транспорта кислорода кровью. При связывании половины всего гемоглобина крови угарным газом (при 50 % карбоксигемоглобина от всего количества гемоглобина) происходит тяжелое отравление с возможным летальным исходом.

Существует возможность хронического отравления угарным газом, связанного с постоянным вдыханием его в повышенных концентрациях и постоянным присутствием в крови карбоксигемоглобина. При этом могут возникать астеновегетативный синдром, бессонница, головные боли, ухудшение памяти, снижение быстроты рефлекторных реакций и др.[7]

Дендроиндикация

Дендроиндикация (от греч. dendron - дерево и лат. indicatio - указатель) - использование древесных растений для оценки состояния и изменений окружающей среды под воздействием экологических факторов. Среди биоиндикационных методов исследования природных процессов и антропогенных воздействий дендроиндикации занимает особое место, т. к. позволяет решать многие разноплановые и междисциплинарные задачи: от оценки воздействия выбросов конкретного предприятия на ближайший лесной массив до влияния гелиофизических и астрофизических факторов на лесные экологические системы. К достоинствам дендроиндикации относятся возможность оперативного проведения исследований с минимальными затратами.[8]

Основные методы дендроиндикации: морфометрические - анализ изменения прироста побегов, радиального прироста ствола, площади и массы листьев (хвои), продолжительности жизни хвои на деревьях (сосна, ель) и др.; анатомо-цитологические - оценка изменений анатомического строения листьев (хвои); физиолого-биохимические - изменение физиологических и биохимических процессов (из-за сложности и трудоемкости эти методы пока не находят широкого применения на практике); фенологические - исследование закономерностей сезонного развития древесных растений (см. Фенология); дендрохронологические - методы датировки природных явлений и археологических остатков, основанные на анализе годичных колец древесины. Дендрохронология является специальным разделом дендроиндикации. [8]

Другое направление дендроиндикации - дендроклиматология. Предметом ее изучения является взаимосвязь между колебаниями климата и приростом древесных растений, их репродуктивной способностью и состоянием. В основе системы ее исследований лежат дендрохронологические методы. Дендроклиматические исследования позволяют выявить связи между колебаниями климата и изменчивостью радиального прироста (по диаметру) различных древесных пород-долгожителей (сосны, лиственницы, дуба и др.). В качестве индикаторов изменений природных условий используются около 20 видов хвойных и лиственных пород. Ряды дендроклиматических данных ох...