Мониторинг здоровья среды в окрестностях села Верхнеусинского посредством оценки стабильности развития на примере берёзы повисл

Цель работы
Оценка реальной ситуации здоровья окружающей среды вокруг села Верхнеусинского.

Вид на с. Верхнеусинское с юга, со стороны Макаровки.

Введение
Состояние окружающей среды, её качество являются основным условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности, как человека, так и других живых организмов. Эта задача всё чаще звучит как обеспечение здоровья среды.
Усинская котловина находится в самом центре Саянских гор, вдалеке от больших промышленных объектов, но тем не менее, влияние антропогенного фактора сказывается и здесь.
В школьном лесничестве «Гнёздышко» мы решили оценить качество среды вокруг села Верхнеусинского. Для этого взяли методику оценки среды по одному подходу – оценке стабильности развития по морфологическим признакам. Этот метод оценки окружающей среды комплексный, он сразу отражает её качество с точки зрения благополучия для живых организмов. Оценка реальной ситуации здоровья окружающей среды в нашей местности не проводилась, поэтому работа имела свою актуальность.

Методы и используемые материалы
Работа проводилась с помощью методики использования биологических объектов для оценки качества среды по методическому руководству группы экологов во главе с В.М.Захаровым в рамках международной программы «Биотест» и измерительных методов.
Используемые материалы:
листья берёзы повислой из четырёх выборок (по сторонам света) от села Верхнеусинского.

Стабильность развития и асимметрия органов
Стабильность развития как способность организма к развитию без нарушений и ошибок является чувствительным индикатором состояния природных популяций. Наиболее простой и доступный способ оценки стабильности развития – это определение величины асимметрии двухсторонних морфологических признаков.
Лист у многих растений является органом с двухсторонней симметрией. При идеальных условиях внешней среды листья должны быть двухсторонне симметричными.
При нестабильности и ухудшении качества среды происходит нарушение симметрии в строении листа. Чем больше ухудшается качество среды, тем больше происходит нарушение в симметрии листа, то есть выше асимметрия листьев..

Выбор объекта
Оценка состояния качества внешней среды может проводиться практически для любого вида организмов.
Растения – крайне важный и интересный объект для характеристики состояния окружающей среды. Они подвержены прямому воздействию одновременно из двух сред: из почвы и из воздуха и ведут прикреплённый образ жизни. Состояние их организма отражает состояние конкретного местообитания.
Для общей характеристики ситуации лучше использовать наиболее обычные виды, произрастающие в данной местности. Поэтому объектом исследования мы взяли берёзу повислую – Betula pendula.

Выбор растений берёзы повислой (Betula pendula).
При выборе растений берёзы повислой мы выбирали растения с четко выраженными видовыми признаками.
Листья собирали с растений, находящихся в одинаковых экологических условиях, выбирали растения берёзы, растущие на полянах и опушках, поскольку берёза светолюбива и условия затенения для неё могут быть стрессовыми и существенно снизить стабильность развития растения.
Листья брались с растений, достигших генеративного возрастного состояния, из одной и той же части кроны с разных сторон , на одной высоте.
Размер собираемых листьев должен был быть сходным, средним для данного растения.

Объём выборки
Каждая выборка должна включала в себя в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений). Листья каждого растения складывали в пакет отдельно. Все листья, собранные для одной выборки, складывали в полиэтиленовый пакет и туда же вкладывали этикетку с номером выборки, местом сбора и датой сбора.
Листья обрабатывали позднее, и поэтому, хранили их в полиэтиленовом пакете на нижней полке холодильника. Для длительного хранения листья можно было гербаризировать или залить 60% раствором этилового спирта.

Измерение морфологических признаков для оценки стабильности развития берёзы повислой (Betula pendula).
После сбора листьев из четырех выборок были сделаны замеры системы признаков для листьев берёзы по методике Захарова.
Рис. 1. Схема морфологических признаков для оценки стабильности (Betula Pendula).
1 – 5 – промеры листа: 1 – ширина половинки листа (измерение проводили посередине листовой пластинки);
2 – длина второй от основания листа жилки второго порядка;
3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;
4 –расстояние между концами этих жилок
5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Получение данных и статистическая обработка
Оценка стабильности развития по каждому пластическому признаку сводилась к оценке асимметрии.
Величина асимметрии рассчитывалась как различие
в промерах слева и справа, отнесенное к сумме промеров на двух сторонах листа (L - R)/ (L + R).
В таблицу № 1 заносились результаты измерений промеров листа. В таблицу №2 заносились относительные величины асимметрии для каждого признака ,вычислялся интегральный показатель стабильности развития для каждого листа. Третьим шагом было вычисление средней арифметической всех величин асимметрии для каждого растения берёзы в выборке.
На последнем этапе находили среднее арифметическое интегрального показателя стабильности развития для всех 10 растений в каждой выборке.

Таблица № 1.Таблица для обработки данных по оценке стабильности развития с использованием пластических признаков (промеры листа).Береза № 1, выборка № 1.

Таблица № 2. Вспомогательная таблица для расчета интегрального показателя флуктуирующей асимметрии в выборке. Береза №1, выборка № 1.

Пятибалльная шкала оценки стабильности развития.
Для оценки степени нарушения стабильности развития использовали пятибалльную шкалу оценки стабильности развития. Первый балл шкалы – условная норма, II балл – организмы испытывают слабое влияние неблагоприятных факторов, III и IV баллы обычно наблюдаются в загрязненных районах, V балл - критическое значение показателя асимметрии – условия среды крайне неблагоприятные.

Результаты
После обработки статистических данных по всем четырем выборкам было вычислено среднее арифметическое интегрального показателя для каждой выборки, и получены следующие результаты показателя стабильности развития растений.
Выборка № 1 – «Макаровка» - 0,031;
Выборка № 2 – «Коровий мост» - 0,035;
Выборка № 3 – «Остров» - 0,031;
Выборка № 4 – «Баданка» - 0,029,
По полученным результатам исследований составлена диаграмма, отражающая стабильность развития березы на исследуемых участках.

Выводы
Значения среднего арифметического интегрального показателя для каждой выборки не превышают 0,040, что соответствует первому баллу шкалы оценки. Значит, растения обитают в благоприятных условиях произрастания.
В окрестностях села Верхнеусинского здоровое состояние окружающей среды, близкое к значениям на заповедных территориях.

Купальница азиатская – Trollius asiaticus
семейство лютиковые (Ranunculaceae)- обычное растение нашей местности.

Кандык сибирский – Erythronium sibiricum, семейство лилейные (Liliceae) ранней весной образует настоящий сплошной ковер из цветов.