Проекты

Изменение анатомического строения хвои Рinus sylvestris (L.) в условиях антропогенной нагрузки на территории СВАО города Москвы

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Экология и эволюция»

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 962
Предметы: Биология, Экология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 11–13 апреля 2019 года

Цель

Исследовать изменения анатомо-морфологических параметров хвои сосны обыкновенной в посадках урбанизированных территорий Москвы под влиянием поллютантов.

Описание

В докладе о состоянии окружающей среды города Москвы в 2017 году описано, что оценка благополучия территории для произрастания насаждений делается в результате подсчёта количества усыхающих и сухостойных деревьев.

Сосна – один из важнейших биоиндикаторов загрязнений окружающей среды. Воздействие поллютантов (химических веществ или соединений, которые находятся в объекте окружающей природной среды в количествах, превышающих допустимые значения и вызывающих тем самым химическое загрязнение) приводит к изменению анатомического строения тканей растений. Изучение изменений в тканях хвои позволяет узнать степень загрязнённости окружающей среды.

Гипотеза: у растений, произрастающих в благополучных условиях, и у растений на загрязнённых территориях количественные характеристики тканей листа будут отличаться.

Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи.

1. Взять пробы хвои сосны обыкновенной с основных дорог жилого района Отрадное города Москвы и из экологически чистой местности, Ботанического сада города Москвы,

в целях измерения и сравнения структур тканей и выявления зависимости их изменений от состояния окружающей среды.

2. Изучить строение хвоинок сосны обыкновенной.

3. Охарактеризовать изменения микрометрических показателей тканей хвои в экстремальных и относительно благополучных условиях городской среды.

4. Предложить метод ранней диагностики негативного влияния факторов среды, на посадки.

В процессе работы было исследовано строение листа сосны. Была изучена проблема подверженности тканей хвои различным изменениям окружающей среды.

Для проверки гипотезы провели практическое исследование, заключающееся в измерении и отслеживании изменений структур тканей хвои сосны обыкновенной на площадках СВАО г. Москвы.

Первая площадка – территория Главного ботанического сада в удалении от автотрасс, в окружении только пешеходных дорожек (контрольная группа). Вторая площадка – территория рядом с Алтуфьевским шоссе – местом с наибольшей автомобильной нагрузкой. Подбирались деревья примерно одного возраста, с каждого дерева собрано и исследовано по 20 хвоинок для получения более точных данных. Хвоя замачивалась в глицерине для размягчения тканей и прокрашивалась для получения чёткого изображения под микроскопом. По фотографии микропрепарата проводились электронные измерения линейных размеров тканей (диаметры смоляных ходов и проводящих пучков; ширина листа; расстояние между пучками и смоляными ходами; толщина всех покровных тканей, мезофилла и центральной жилки).

Оснащение и оборудование, использованное в работе:

  • бинокулярный микроскоп;
  • цифровая видеокамера;
  • электронное приложение ToupView;
  • ноутбук.

Результаты

В результате сравнения проведённых измерений было выявлено, что у хвои деревьев, растущих рядом с автомобильным шоссе, увеличена толщина эпидермиса; синхронно с уменьшением площади мезофилла отмечается уменьшение диаметра смоляных ходов и их количества; отмечается уменьшение количества эпидермальных клеток в обкладке смоляных каналов; увеличено расстояние между самими смоляными каналами, а также между смоляными каналами и эндодермой. Увеличение толщины клеток эндодермы  связано с усилением барьерных функций растения, направленных на ограничение поступления из воздуха токсичных веществ в ассимиляционную паренхиму и к проводящим пучкам. Увеличение площадей поперечных сечений проводящих пучков и расстояния между проводящими пучками, площади центрального цилиндра и количества клеток трансфузионной ткани возникает вследствие активизации процессов выведения различных поллютантов.

Выводы

1. По сравнению с контрольной группой у хвоинок с исследуемой территории изменяются структуры тканей в сторону уменьшения ксероморфности листа.

2. В условиях техногенной нагрузки отмечаются изменения анатомо-морфологических показателей хвои сосны обыкновенной. В большей степени выявлены изменения негативного характера, зависящие от продолжительности действия поллютантов.

3. Изменения показателей тканей сосны неоднозначны и зависят не только от степени загрязнения, но и от совокупности факторов среды.

Перспективы использования результатов работы

Имея представление о состоянии хвои сосны на данный момент времени, можно прогнозировать дальнейшую судьбу сосновых посадок. Характеристика тканей хвои даёт возможность отслеживать состояние городских насаждений и вовремя обнаруживать негативные изменения на этапе, когда предотвращение их распада ещё возможно и эффективно. Метод можно использовать для мониторинга состояния насаждений сосны обыкновенной. При разработке программ озеленения необходимо подбирать места для новых насаждений с учётом данных экологического мониторинга.

Особое мнение

«Проект «Медицинский класс в московской школе» интересен различными методиками и обеспечивает качественную подготовку к поступлению в медицинские вузы.

Конференция «Старт в медицину» даёт участникам возможность представления своих исследований»