WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Экологические особенности березы повислой (betula pendula roth.) в условиях нефтешламового загрязнения (по результатам исследования электрометрическим методом)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Курило Юлия Анатольевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (Betula pendula Roth.) В УСЛОВИЯХ НЕФТЕШЛАМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

(по результатам исследования электрометрическим методом)

03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Омск - 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Григорьев Аркадий Иванович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Баженова Ольга Прокопьевна

кандидат сельскохозяйственных наук

Максимов Сергей Викторович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Томский государственный университет»

Защита состоится 10 июня 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, Омск, наб. Тухачевского, 14, ауд. 212; тел./факс: 8 (3812) 24 – 37 – 95

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте (http: http://www.omgpu.ru ) Омского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан 7 мая 2011 г.

Отзывы, заверенные печатью, можно отправлять по адресу: 644099, Омск, наб. Тухачевского, 14; тел./факс: 8 (3812) 24 – 37 – 95

Ученый секретарь

диссертационного совета Т.Ю. Колпакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время проблема охраны окружающей среды при переработке и хранении продуктов углеводородного сырья является наиболее актуальной. Предприятия нефтеперерабатывающей отрасли оказывают существенное воздействие на окружающую среду, в частности на состояние древесных растений. Город Омск относится к числу городов, испытывающих интенсивное техногенное загрязнение в результате деятельности промышленных предприятий, таких, как ОАО «Газпромнефть - Омский нефтеперерабатывающий завод «ОНПЗ», ТЭЦ – 4, ТЭЦ – 5, ОАО «Омский каучук» и др. Древесные растения, произрастающие в санитарно – защитной зоне этих промышленных предприятий реагируют изменениями в анатомо – морфологической структуре органов и тканей, в физиологических реакциях, в биохимическом составе хвои, листьев, коры и в цитогенетической характеристике (Григорьев, 2008).

Изучение устойчивости растений к различным стрессам невозможно без применения соответствующих методов диагностики. В настоящее время разработано довольно много косвенных методов оценки устойчивости: визуальный метод с применением различных шкал и категорий состояния растений (Демаков, 2000; Мазуркин, 2003 и др.), биохимический метод (Кулагин, 1974; Судачкова, 2005 и др.), метод проращивания семян (Донец, 2008; Донец, Григорьев, 2010), метод искусственных растений (Положенцев, 1951), по элементам макроструктуры годичного кольца и по пропорциям ствола (Демаков, 2002) и другие методы. Среди них наиболее перспективными представляются электрофизиологические методы, поскольку они непосредственно регистрируют характеристики клеточных мембран, тесно связанные с общей устойчивостью растений к стрессам (Опритов, 1958, 1991, 2007; Синюхин, 1957, 1963; Гунар, 1953,1970; Скотт, 1964, Карасев, 2006). К современным электрофизиологическим инструментальным методам относятся: диагностика по электрическому сопротивлению прикамбиального комплекса тканей (Положенцев, Золотов, 1970; Голодрига, Осипов, 1972), диагностика по электрическим потенциалам (Коловский, 1971, 1980; Воденеев, 2007), термо – экспресс метод (Карасев, 1988, 2006; Lyr, Garbe, 1995). А. А. Маторкиным, М. А. Карасевой (2007, 2009) предложен метод экспресс – оценки состояния деревьев по импедансу ПКТ, биоэлетрических потенциалов и температуры стволов.

Такое интегрированное свойство, как устойчивость растений к внешним стрессорам, на основании изменения электрического сопротивления (ЭС) является важным комплексным показателем. В связи с этим нами были проведены исследования по выявлению зависимости изменения электрического сопротивления в прикамбиальном комплексе тканей (ПКТ) и листовой пластинки березы повислой от гидротермического режима воздушной среды, а также был проведен эксперимент по выявлению зависимости влияния продуктов нефтешлама на изменения ЭС растений.

Для установления степени надежности, достоверности результатов, полученных электрометрическим методом, нами было проведено изучение флуктуирующей асимметрии листьев на этих же модельных деревьях березы повислой. Проведенные исследования позволят составить характеристику состояния экосистемы по чувствительным показателям в условиях широкого распространения нефтешламового загрязнения.

Цель исследования – изучить особенности изменения электрического сопротивления листьев и ПКТ ствола березы повислой при нефтешламовом загрязнении почвогрунтов.

Задачи исследования:

  1. Выявить особенности изменения электрического сопротивления листьев и ПКТ ствола березы при различных гидротермических режимах воздушной среды.
  2. Исследовать флуктуирующую асимметрию листовой пластинки березы повислой в различные вегетационные периоды в условиях нефтешламового загрязнения почвогрунтов.
  3. Подготовить практическую рекомендацию по использованию электрофизиологического метода для оценки экологического состояния древесных растений в условиях нефтешламового загрязнения.

Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследования:



Впервые изучена зависимость электросопротивления листьев и ПКТ ствола березы от уровня нефтешламового загрязнения почвогрунтов. Разработана рекомендация по экспресс – оценке состояния деревьев березы повислой в условиях нефтешламового загрязнения электрометрическим методом.

Полученные результаты позволяют дополнить эколого - биологическую характеристику березы повислой по устойчивости к нефтешламовому загрязнению и являются основой для создания нормативной базы в целях контроля состояния лесных экосистем в районах с наличием нефтешламового загрязнения.

Практическая значимость.

Полученные результаты могут быть использованы в скрининговых исследованиях состояния лесных экосистем на территории санитарно – защитных зон нефтеперерабатывающих предприятий и в районах нефтедобычи и транспортировки нефти.

Материалы исследования используются в преподавании экологических дисциплин (общая и прикладная экология, экологический мониторинг, геоэкология) на химико – биологическом факультете Омского государственного педагогического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Установлено достоверное увеличение электрического сопротивления в изученных органах (листья, ПКТ ствола) березы повислой при нефтешламовом загрязнении почвогрунтов.
  2. Установлено совпадение результатов исследования электрического сопротивления листьев березы повислой с данными изучения их флуктуирующей асимметрии.

Оценка личного вклада: материал собран автором самостоятельно в период с 2008 по 2010гг. Автор принимала участие в разработке методики исследования электрометрическим способом древесных растений, провела математико – статистическую обработку результатов исследования, составила выводы и привела рекомендацию.

Апробация результатов исследования.

Материалы основных результатов исследования по теме диссертации были доложены и обсуждены на Международных научных конференциях:

«Эколого – экономическая эффективность природопользлвания на современном этапе развития Западно – Сибирского региона» (Омск, 2008, 2010); «Экологические и экономические проблемы в меняющемся мире» (Омск, 2009), «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2009, 2010), «Экологические и экономические проблемы в меняющемся мире» (Тюмень, 2010); «Экологическая безопасность и устойчивое развитие территории» (Чебоксары, 2011).

Публикации. По материалам исследования опубликовано 11 работ, в том числе одна в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций, приложений. Изложена на 128 страницах, содержит 20 таблиц, 16 рисунков, 7 приложений. Список литературы состоит из 281 наименований, в том числе 26 иностранные работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности изучения физиологического состояния березы повислой электрометрическим методом при нефтешламовом загрязнении почвогрунтов.

Диагностирование состояния древесных растений электрофизиологическими методами

Приведен материал основных этапов развития электрофизиологии растений. Рассмотрены особенности исследования электропроводности у высших растений. Отмечено, что первые серьезные биоэлектрические исследования были проведены на рубеже 20 века (Вотчал, 1913; Синюхин, 1957; Опритов, 1958; Босс, 1964; Скотт, 1964; Леваковский, 1967; Клейн, 1989). Изучением электрического сопротивления у различных видов и органов растений занимались многие исследователи (Тарусов, 1938; Араратян, Бадалян, 1958; Фенсом, 1963; Положенцев, Золотов, 1970; Голодрига, 1971; Рутковский, 1973; Григорьев, 1973; Шеверножук, 1975; Коловский, 1980; Ивакин, 1976; Погорелова, 1983; Карасева, 2003; Карасев, 2006; Маторкин, 2009 и другие). Следовательно, электрического сопротивления (импеданса) древесных растений при действии неблагоприятных факторов, в том числе нефтешламовом загрязнении, служит одним из адекватных подходов к оценке состояния лесных экосистем.

Однако вопрос о том, как изменяется электрическое сопротивление тканей органов древесного растения в различных условиях произрастания не достаточно исследован, особенно в связи с техногенным загрязнением.

Методика и объекты исследования

Объектом исследования являлись деревья березы повислой (Betula pendula Roth.) семенного происхождения, как наиболее широко распространенный вид, отличающийся высокой зимостойкостью и наибольшей чувствительностью к нефти и продуктам ее распада (Донец, Курило, 2008), произрастающие в санитарно – защитной зоне буферных прудов ОАО «Газпромнефть - Омский нефтеперерабатывающий завод «ОНПЗ», в течение вегетационных периодов 2008 – 2010гг.

Измерения сопротивления проводились модифицированным цифровым мультметром MASTECH MY67.





Методика определения электрического сопротивления ПКТ ствола березы повислой. При регистрации электрического сопротивления ПКТ ствола деревьев оценивали распространения сигнала с двух противоположных ее сторон (с чистой и загрязненной – со стороны котлована с нефтешламовым загрязнением). Предварительно ствол очищался от коры стамеской размером 10 X 5 мм. Измерительные элементы - иглы из хромированной стали (Schmitz, 1983) вводятся под углом 90°относительно ствола, на высоте 130 см от поверхности почвы (согласно методике Шеверножука, 1997). Динамика электрического сопротивления у березы повислой наблюдалась с периодичностью 5 дней в начале и конце периода вегетации, в период вегетации (июнь – сентябрь) измерения проводили с интервалом 10 – 15 дней (в не дождливые дни). Определение ЭС проводилось в 5-ти кратной повторности с двух противоположных сторон ствола дерева. В 2010 г. в начале первой декады мая (1 мая) был заложен опыт на участке размером 10 X 35 м с внесением нефтешлама в приствольные круги модельных деревьев диаметром 2,0 м в пределах проекции кроны. В каждом варианте опыта было использовано по три модельных дерева. В эксперименте было три варианта: I вариант – контроль (группа «А»), II вариант – с внесением нефтешлама на половину приствольного круга с дозой 3,70 кг/м2 (асимметричное нефтешламовое загрязнение, группа «Б»), III вариант – с внесением нефтешлама на всей площади приствольного круга с дозой 3,70 кг/м2 (симметричное нефтешламовое загрязнение, группа «В»). За период исследования проведено 1260 измерений березы повислой на 30 модельных деревьях.

Группа «симметричного нефтешламового загрязнения», располагалась в зоне интенсивного нефтешламового загрязнения в ложбинке. Группа «асимметричное нефтешламовое загрязнение» - у бровки бассейна, заполненного нефтешламом. «Контроль» - деревья произрастают на условно чистой территории в санитарно – защитной зоне буферных прудов ОАО «Газпромнефть - Омский нефтеперерабатывающий завод «ОНПЗ».

Методика изучения листовой пластинки березы повислой. Объект – листья тех же модельных деревьев березы повислой, которые были использованы для исследования электрического сопротивления ПКТ ствола. Для анализа использовали деревья березы в возрасте 25 – 30 лет.

Измерения электрического сопротивления листовой пластинки березы повислой проводили в вегетационные периоды в 2008 и 2010 годы. Величину сопротивления измеряли у 10 листьев с каждого дерева, расположенных в нижней части кроны и у каждого листа проводили по 3 измерения. Измерения ЭС проводили, вдоль главной жилки в трех точках: у основания листа, в середине листовой пластинки и на вершине листа согласно методике А. П. Ивакина (1976) и нашей модификации. Расстояние между измерительными иглами 10мм. Было исследовано 760 штук листьев.

Исследование флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой проводилось по методике В. М. Захарова, Е. Ю. Крысанова (1996). Отбор производился после завершения роста листьев (вторая половина июля) в нижней части кроны с 11 модельных деревьев в 2008 г. и 10 деревьев в 2010г. Всего было отобрано для исследования 210 листьев. В камеральных условиях у листьев измерялись по пять показателей с каждой стороны листа относительно главной жилки. Величина асимметричности оценивалась с помощью интегрального показателя – величины среднего относительного различия на признак.

Наблюдения за ходом развития фенологических фаз в вегетационные периоды проводили по общепринятым методикам (Шнелле, 1961; Зайцев, 1981) с уточнениями И.Н. Елагина (1984) и Л. С. Плотниковой (1988).

Характеристика гидротермического режима воздушной среды в районе исследований составлялась по данным метеостанции ГУ «Омский ЦГМС - Р» за 2008 – 2010 годы.

Данные по анализу почвы в районе наших исследований брались по результатам исследований, проведенных ранее под руководством профессора А.И. Григорьева (ОмГПУ).

Результаты исследований были обработаны стандартными методами вариационной статистики, корреляционного, регрессионного и дисперсионного однофакторного анализов с использованием пакета Statistica. Сравнения вариантов опыта проводились по критериям Стьюдента и Фишера.

Природные условия района исследования

Представлена общая характеристика района исследования и рассмотрена характеристика гидротермического режима воздушной среды в вегетационные периоды исследования 2008 – 2010 гг. Исследования проводились в санитарно – защитной зоне буферных прудов ОАО «Газпромнефть - «ОНПЗ». Почвы в районе исследования носят антропогенный измененный характер, который представляет смесь различных горизонтов материнских пород, тяжелосуглинистого и глинистого механического состава, образовавшихся в результате профилирования дна и боковых склонов при строительстве буферного пруда Омского нефтеперерабатывающего завода в 1949 – 1954 гг. По данным Центра мониторинга окружающей среды Омского гидротемериологического центра фоновый уровень в районе наших исследований составляет 40 мг/кг. Насыщение почвы продуктами нефтешлама у уреза нефтешламового пруда (НШП) составляет 32630 мг/кг, на удалении 3-х метров от уреза НШП Хср = 560,20 мг/кг, на удалении 6 м от НШП Хср = 285,20 мг/кг. Климат г.Омска континентальный, средняя температура июля + 17С, января - 20С (Климат…, 1980).

Электрическое сопротивление ПКТ ствола березы повислой в бассейне буферного пруда

Анализ динамики электросопротивления у модельных деревьев, позволяет отметить, что ЭС выше, чем сильнее распространение загрязнения в приствольной их части.

Влияние нефтешламового загрязнения на ЭС ПКТ деревьев березы повислой, произрастающей на бровке нефтешламового пруда (группа с симметричным шламовым загрязнением), составило r = 0,84±0,10, на контроле r = 0,51±0,08 при 5 - % уровне значимости критерия Стьюдента.



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.