Для выявления загрязнения окружающей среды в качестве индикатора можно использовать флуктуирующую асимметрию листьев берёзы. Флуктуирующая асимметрия - незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии, по ней можно судить о состоянии природных популяций и окружающей среды. Существенные нарушения симметрии листовой пластинки свидетельствуют о действии неблагоприятных факторов на растения.
Цель работы: определить качество окружающей среды по асимметрии листьев берёзы.
Когда проводить исследование? Сбор материала (листьев) проводится в полевых условиях после остановки роста листьев берёзы (начиная с июля).
Подготовка к исследованию:
Поскольку растения берёзы подвержены гибридизации, которая может повлиять на уровень стабильности их развития, то рекомендуется выбирать деревья с четко выраженными видовыми признаками или берёзы бородавчатой (Betula verrucosa Ehrh., она же берёза повислая Betula pendula Roth), или берёзы пушистой (Betula pubescens Ehrh., она же берёза белая Betula alba L.). При выборе растения важно также учитывать условия произрастания особи, возрастное состояние растения, типы побегов, с которых собираются листья, и их положение в кроне, поэтому необходимо тщательно подходить к отбору модельных деревьев, с которых будет собираться биологический материал для анализа.
Как исследовать?(Методика работы)
Листья должны быть собраны с растений, находящихся в одинаковых экологических условиях (уровень освещенности, увлажнения и т.д.) Рекомендуется выбирать растения, растущие на открытых участках (полянах, опушках), поскольку берёза является светолюбивым видом, условия затенения могут быть для них стрессовыми и повлиять на стабильность развития. Для исследования рекомендуется выбирать растения, достигшие генеративного возрастного состояния. Рекомендуется собирать листья из одной и той же части кроны с разных сторон растения. У березы повислой листья лучше собирать из нижней части кроны дерева с максимального количества доступных веток, относительно равномерно вокруг дерева. Тип побега также не должен изменяться в серии сравниваемых выборок. У березы повислой используются листья с укороченных побегов. Размер листьев должен быть сходным, средним для данного растения. Поврежденные листья могут быть использованы для анализа, если не затронуты участки, с которых будут снимать измерения. Рекомендуется собирать с растения несколько больше листьев, чем требуется, на тот случай, если часть листьев из-за повреждений не сможет быть использована для анализа. Каждая выборка должна включать в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений). Листья с одного растения лучше хранить отдельно, чтобы в дальнейшем можно было проанализировать полученные результаты индивидуально для каждой особи. Для этого рекомендуется собранные с одного дерева листья связывать за черешки. Все листья, собранные для одной выборки, складывают в полиэтиленовый пакет, туда же помещают этикетку с указанием номера выборки, места сбора (делают максимально подробную привязку к местности), даты сбора. Никакой специальной обработки и подготовки материала не требуется. Материал может быть обработан сразу после сбора или позднее. Для непродолжительного хранения собранные материал можно держать в полиэтиленовом пакете на нижней полке холодильника. Для длительного хранения можно зафиксировать материал в 60%-м растворе этилового спирта или гербаризировать.
Измерения проводят в камеральных условиях линейкой с точностью до 1 мм и транспортиром с точностью до 1°. Для промеров лист помещают перед собой стороной, обращенной к верхушке побега. Лист складывают пополам, совмещая верхушку с основанием листовой пластинки. Потом разгибают лист и по образовавшейся складке производят измерения.
С каждого листа снимают показатели по пяти промерам с левой и правой сторон листа (см. рис.): 1 - ширина левой и правой половинок листа (в мм); 2 - длина второй жилки от основания листа; 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок; 4 - расстояние между концами этих же жилок; 5 - угол между главной жилкой и второй от основания листа жилки.
Рис. Промеры листовой пластинки березы (пояснения в тексте)
Результаты измерений заносятся в таблицу 1.
Таблица 1. Величины промеров листьев
№ листа | Ширина половинок листа, мм | Длина второй жилки, мм | Расстояние между основаниями 1 и 2 жилок, мм | Расстояние между концами 1 и 2 жилок, мм | Угол между центральной и 2 жилкой, ° | |||||
слева | справа | слева | справа | слева | справа | слева | справа | слева | справа | |
1. | 26 | 23 | ||||||||
2. | ||||||||||
3. | ||||||||||
4. | ||||||||||
5. | ||||||||||
6. | ||||||||||
7. | ||||||||||
8. | ||||||||||
9. | ||||||||||
10. |
Разница между промерами левых и правых половинок листа делится на сумму промеров по каждому признаку. Например, 26 - 23:49 = 0,06. Полученное значение (0,06) внести в соответствующую строку таблицы 2.
Таблица 2. Вспомогательная таблица расчетов интегрального показателя флуктуирующей асимметрии в выборке
№ листа | Величина асимметрии признаков | Величина асимметрии листа | ||||
Ширина половинок листа, мм | Длина второй жилки, мм | Расстояние между основаниями 1 и 2 жилок, мм | Расстояние между концами 1 и 2 жилок, мм | Угол между центральной и 2 жилкой, ° | ||
1. | 0,06 | 0,08 | 0,1 | 0,1 | 0,03 | 0,074 |
2. | ||||||
3. | ||||||
4. | ||||||
5. | ||||||
6. | ||||||
7. | ||||||
8. | ||||||
9. | ||||||
10. |
Сумму величин асимметрии по 5 признакам разделить на 5. Получится величина асимметрии листа (по 10 листьям), разделить на 10, получится средняя величина показателя стабильности развития для данной выборки (см. таблицу 3).
Таблица 3. Определение уровня загрязнения по величине показателя стабильности развития для березы повислой
Балл | Величина показателя стабильности развития | Шкала |
I | <0,040 | Условная норма |
II | 0,040 - 0,044 | Слабое влияние неблагоприятных факторов |
III | 0,045 - 0,049 | Загрязненные районы |
IV | 0,050 - 0,054 | Загрязненные районы |
V | >0,054 | Критическое значение |
Для оценки степени нарушения стабильности развития удобно использовать пятибалльную шкалу (см. таблицу 3). Пока такая шкала предложена только для березы, поскольку для этого объекта собран достаточно обширный материал. Первый балл шкалы – условная норма. Значения интегрального показателя асимметрии (величина среднего относительного различия на признак), соответствующие первому баллу, наблюдаются обычно в выборках растений из благоприятных условий произрастания, например, из природных заповедников. Пятый балл – критическое значение, такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне неблагоприятных условиях, когда растения находятся в сильно угнетенном состоянии. Если величина асимметрии листьев достигает критического значения, то следует предполагать высокую степень загрязнения окружающей среды промышленными и/или транспортными выбросами.
Нужно помнить, что для растений неблагоприятными могут быть и климатические факторы, особенно в северных районах. Поэтому желательно одновременно провести сбор листьев берёзы для последующего сравнения в предположительно «чистом» участке или территории, наиболее удалённой от источников выбросов, не испытывающей нагрузки антропогенных факторов.
Источник: Радченко Н.М., Шабунов А.А. Методы биоиндикации в оценке состояния окружающей среды: Учебно-методическое пособие. – Вологда: ВИРО, 2006. – 148 с.
С помощью методики можно также определить флуктуирующую асимметрию таких видов растений как: сныть обыкновенная (измеряется первая жилка от основания черешка), мать-и-мачеха обыкновенная (измеряется вторая жилка от основания черешка), клевер ползучий (измеряется первая жилка от основания черешка), тополь бальзамический (измеряется первая жилка от основания черешка), клён остролистный (измеряется средняя жилка боковых пластин справа и слева) и клён ясенелистный (измеряется первая жилка от основания черешка). Обработка заключается в измерении длин жилок на листьях с правой и левой сторон листа. Интерес представляют не размеры жилок, а разница их длины справа и слева (нарушение симметрии). Полученные результаты можно сравнить с табличными данными (см. таблицу 4).
Таблица 4. Балльная система качества среды обитания живых организмов по показателям флуктуирующей асимметрии высших растений (кроме берёзы повислой)
Балл | Величина показателя | Шкала |
I | <0,0018 | Чисто |
II | 0,0019 - 0,0089 | Относительно чисто («норма») |
III | 0,0090 - 0,022 | Загрязнено («тревога») |
IV | 0,022 - 0,04 | Грязно («опасно») |
V | >0,04 | Очень грязно («вредно») |
При использовании в работе других объектов необходимо сформулировать соответствующие цель, задачи, гипотезу, указать конкретный объект и предмет исследования.
Источник: Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. О.П. Мелеховой, Е.И. Сарапульцевой. – М.: Академия, 2008. – 288 с.
Конечно, исследовательская работа должна иметь название. Попробуй написать тему работы
Предлагаемое название работы: Оценка качества окружающей среды (указать название территории)___________________________________ по флуктуирующей асимметрии листьев берёзы ___________ (указать вид берёзы или другого используемого растения).
Объект исследования:
Предмет исследования: (указать название территории)
Цель работы: (указать название территории)
Задачи:
Например, если в данной работе решено выяснить изменение симметрии листьев берёзы под воздействием окружающей среды по годам или на разных территориях, то можно включить задачи:
Тогда в работе должна быть приведена характеристика разных районов исследования, отмечено, чем они отличаются; указаны года наблюдений и приведена характеристика климатических условий года, которая может оказать влияние на показатели асимметрии.
Гипотеза исследования: должна включать предположение о присутствии или отсутствии загрязнения окружающей среды, оказывающего влияние на флуктуирующую асимметрию в изучаемом районе (районах). Для более конкретного формулирования гипотезы нужно иметь представление о том районе (районах), где проводятся исследования.
Сформулируй гипотезу исследования самостоятельно.
Гипотеза исследования:
Итак, на первом этапе работы: выбрана тема исследования, определены объект и предмет исследования, цель и задачи. Имеющаяся методика исследования должна быть проанализирована с целью подготовки к практической части работы.
Следующие этапы работы должны включать: подбор литературных источников по предмету исследования и их анализ; выбор района исследования (одного или нескольких), составление его характеристики. Далее подбирают модельные деревья, описывают их основные характеристики, отбирают пробы листьев с деревьев, проводят измерения и расчеты согласно методике. Полученные результаты должны быть проанализированы. При необходимости осуществляется проверка гипотезы. В заключении оформляют текст работы, подготавливают презентацию и устное выступление.
Рекомендуем составить собственный план работы, включающий определенные этапы:
Этапы работы: