У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ
Заказать диплом, курсовую, диссертацию


Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Понравилось
Не понравилось





Книга жалоб
и предложений

 





Название МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ БЕРЕЗ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА КОЛЬСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ
Количество страниц 128
ВУЗ МГИУ
Год сдачи 2010
Бесплатно Скачать 24527.doc 
Содержание Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ... 5

ГЛАВА 1. Экстремальные условия среды на Кольском полуострове и особенности системных реакций растений 9

1.1 Характеристика климата Мурманской области 9

1.1.1. Природные зоны Кольского полуострова... 9

1.1.2. Климатические условия Мурманской области... 11

1.1.3. Температура воздуха... J2

1.1.4. Осадки...

1.2. Характеристика загрязнения окружающей среды в Мурманской области 15

1.2.1. Загрязнение атмосферного воздуха... 15

1.2.2. Загрязнение почв в индустриальных районах... 19

1.2.3. Характеристика загрязнения предприятием ОАО «Комбинат «Североникель»... 19

1.3. Изменения растительности под влиянием техногенной нагрузки 21

1.3.1. Состояние природно - территориальных комплексов в районах предприятий цветной металлургии... 21

1.3.2. Повреждение растительности в зоне действия ОАО комбинат «Североникель»... 23

1.4. Особенности аккумуляции тяжелых металлов сосудистыми растениями... 24

1.5. Реакция сосудистых растений на действие загрязняющих веществ... 29

1.5.1. Клеточный и субклеточный уровни организации 29

1.5.2. Тканевый и органный уровни организации... 34

1.5.3. Структурный уровень организма... 35

1.6. Структура и сила связей параметров биосистем... 39

ГЛАВА 2 Характеристика объекта, район, материалы и методы

исследований... 48

2.1. Выбор объекта... .„

2.1.1. Систематическое положение и распространение берез на Кольском полуострове... 49

2.1.2. Особенности биологии и морфогенеза жизненной формы дерева Betula czerepanovii Orlova {Betula tortuosa Ldb)... 55

2.2. Район сбора проб и описание пробных площадей... 63

2.2.1.Геоботаническое описание... 65

2.3. Методы измерений и анализа... 65

2.3.1. Биометрические характеристики организмов... 65

2.3.2. Биометрические параметры однолетних побегов (ауксибластов)... 68

2.3.3. Морфологические характеристики листовой пластины... 70

2.3.4. Морфологические признаки таксономического значения... 72

2.3.5. Статистическая обработка результатов: дисперсионный и корреляционный анализ... 76

ГЛАВА 3 Результаты и обсуждение 78

3.1. Оценка состояния растительных сообществ с участием березы в зоне загрязнения... 78

3.2. Изменчивость морфологических показателей организма... 83

3.3. Изменения морфологических характеристик однолетних побегов... 89

3.4. Изменчивость морфологических параметров листовых пластин... 94

3.5. Изменчивость признаков таксономического значения.. 99

3.6. Сопряженность изменений на различных структурных уровнях... 103

ВЫВОДЫ...108

ЛИТЕРАТУРА...ПО

ПРИЛОЖЕНИЯ...128

Введение



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В условиях все возрастающего

антропогенного воздействия на окружающую среду происходят значительные нарушения естественных биогеоценозов. Особенно остро эта проблема касается экосистем Крайнего Севера, которые отличаются пониженной способностью к самовосстановлению и самоочищению от загрязнения вследствие суровых природно-климатических факторов. В этих условиях большое значение приобретает проблема оценки состояния экосистем в зонах слабого и умеренного загрязнения и прогноза их изменений в будущем. В качестве диагностического критерия состояния фитоценозов наиболее перспективным можно считать метод биоиндикации (Ярмишко, 1997; Пчелинцева, 2004). Практический интерес к растительным сообществам зон слабого и умеренного загрязнения обусловлен масштабом их распространения и, с другой стороны, возможностью восстановления. Как теоретическая основа понимания происходящих изменений особую важность представляет изучение адаптивных реакций растений.

Многочисленные работы, посвященные данной проблеме, связаны с исследованиями изменений индикационных параметров различных структурных уровней от мембранной организации до растительных сообществ. На каждом отдельно взятом уровне иерархии изучается, как правило, группа параметров или признаков. Это часто приводит к необходимости изучения комплекса изменений изучаемых характеристик, и их взаимосвязи. Однако до настоящего времени остаются немногочисленными работы по комплексному изучению изменчивости и сопряженности (детерминированности) изменений на различных уровнях структурной организации.

б

Одной из важнейших лесообразующих пород на

Кольском Севере является береза. Значительную экологическую пластичность этой породы отмечал еще В.Н.Сукачев (1938) и приспосабливаясь к экстремальным условиям обитания, она является удобным объектом для биоиндикации и выявления адаптационных механизмов. На Кольском полуострове проводилось немалое количество исследований физиологических аспектов адаптации этих растений к экстремальным, в том числе антропогенным факторам (Жиров, Рапотина, 2000).

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является анализ комплекса адаптационных реакций на нескольких уровнях структурной иерархии у растений берёз, произрастающих в центральной части Кольского полуострова в условиях техногенного загрязнения. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Общее описание и анализ изменений растительности, происходящих под влиянием комплекса стрессовых факторов: промышленных выбросов и последующих изменений условий роста.

2. Анализ комплекса морфологических изменений и их детерминированности на организменном уровне организации.

3. Анализ морфологической изменчивости и согласованности изменений характеристик метамерных органов.

4. Анализ изменчивости и детерминированности комплекса параметров листовых пластин.

5. Анализ изменчивости и сопряженности изменений таксономических признаков

Научная новизна. Описаны морфологические изменения Betula czerepanovii Orlova, происходящие под влиянием техногенного воздействия комбината «Североникель» в центральной части Кольского

7

полуострова. Установлены закономерности изменений

сопряженности морфологических параметров древовидных берез в зоне промышленного загрязнения ОАО комбинат «Североникель» для организмов, однолетних побегов и листовых пластин.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в качестве основы для разработки методов оценки и прогнозов состояния фитоценозов, для отбора в природе устойчивых растений к действию техногенного загрязнения и комплекса последующих изменений окружающей среды.

Защищаемые положения.

1. Повышение силы связей морфологических параметров листовых пластин берез в градиенте экстремальных условий среды отражает степень дискомфорта условий существования.

2. Сопряженность морфологических параметров может изменяться под действием экстремальных факторов разнонаправлено на разных уровнях организации.

3. В нарушенных условиях обитания на Кольском Севере интегрированность организмов берез снижается.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференции молодых ученых ММБИ (Мурманск, 2000), научно-технической конференции МГТУ (Мурманск, 2000), научно-технической конференции МГТУ (Мурманск, 2001), второй региональной научной студенческой конференции «Естественнонаучные проблемы арктического региона» (Мурманск: КНЦ РАН ПГИ, 2001), Всероссийской научно-технической конференции (Мурманск, 2003), Четвертой региональной научной студенческой конференции «Естественно - научные проблемы арктического региона»: Мурманск: КНЦ РАН ПГИ, 22 - 24 апреля

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация

состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и 3 —х приложений, включающих 1 таблицу и 23 рисунка. Рукопись содержит 127 страниц текста, 27 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 164 источника, в том числе 25 на иностранных языках.

9

ГЛАВА 1. ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ СРЕДЫ НА

КОЛЬСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМНЫХ

РЕАКЦИЙ РАСТЕНИЙ

1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИМАТА МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ 1.1.1. Природные зоны Кольского полуострова

Кольский полуостров является крайней северо-западной частью территории России и имеет протяжённость с севера на юг около 300 км и с запада на восток 570 км. Лесная зона занимает около 80% площади области - южную и центральную её часть, но непосредственно лесами покрыто только 23% территории, остальные — берёзовые редколесья, болота, водоёмы.

На Кольском полуострове выделяются три зоны растительности (рис.1): тундра, лесотундра (является подзоной северной тайги) и тайга. Зона тундры (рис. 1) занимает северную окраину Кольского полуострова, шириной 20-30 км и до 120 км, в средней части. Она кромкой огибает и восточную часть полуострова, заканчиваясь у села Тетрино. Основная растительность здесь: мхи, лишайники, стелющиеся разновидности карликовой березы и ивы. По долинам крупных рек встречаются древесные кустарники.

Лесотундровая зона тянется полосой от 10 до 60 км южнее тундры. Характерная особенность - березовое криволесье с примесью ели и низкорослой сосны. Деревья имеют здесь кустообразную форму, небольшую высоту и располагаются отдельными небольшими группами. В изобилии встречаются различные виды кустарников и мхов. В сравнительно сухих местах почву и камни толстым слоем покрывает

10

ягель. В лесотундре обширные ягодники (брусника, морошка, голубика, вороника) и очень много грибов . Подзона редкостойной северной тайги, к которой относится основная масса лесов Мурманской области, имеет свои характерные особенности. От соседних карельских лесов леса Мурманской области отличается тем, что они менее сложны по составу, высота деревьев меньше (3-8 м) и расположены они более разреженно, сомкнутость 0,1-0,3, формы крон часто нетипичны.

Южная часть полуострова относится к тайге (рис. 1). Здесь стоят елово-сосновые леса с примесью березы, осины, рябины, ивы, ольхи. Леса Кольского сильно заболочены, поэтому в них широко распространены кустарник и травянистая моховая растительность.

В горных районах наблюдается вертикальная зональность растительного покрова. До высоты 300-400 метров располагается лесная растительность, высоты 400-600 метров заняты березовым криволесьем и кустарниками, а выше 600-650 метров растет только редкий кустарник и лишайники.

Границы между зонами не имеют прямых линий, так как распределение растительности зависит не только от климатических условий, но и от целого ряда других факторов: направления и крутизны склона, защищенности его от ветра, степени увлажненности и т.д. На одном и том же склоне в одном месте зона леса может подняться очень высоко, а в другом зона тундры может опуститься почти на дно долины. Иногда в замкнутых котловинах наблюдается инверсия температур, т.е. повышение ее с высотой.

Районы расположения горных массивов, за счет разнообразия природных условий, отличается и более разнообразным видовым составом растений, (ИьеТКОВ,Шй).

к

~~-i»^_/

11

-Мурманск /•>

* Мончегорск • Апатиты

1 - Зона тундры

2 - Зона лесотундры

3 - Зона тайги

Рис. 1. Природно-климатические зоны Кольского полуострова (по

Цветкову, 1978)

1.1.2. Климатические условия Мурманской области

Развитие всех видов растений как лесных, так и болотных, луговых и прочих прямо и непосредственно зависит от климатических условий. Положение за Полярным Кругом, но в окружении морей и особенно незамерзающего Баренцева, где проходит теплое течение, создает своеобразный климат в данном районе. Это по северному продолжительная, длящаяся 6-8 месяцев зима с обильными снеговым покровом, но без длительных сильных морозов; среднегодовой температуре около О °С, господство сильных ветров, особенно на побережье, короткая весна и прохладное лето. Продолжительность

12

вегетационного периода, когда температура бывает выше +5 °С, составляет около 100 дней в году.

В течение всего лета заморозки возможны в любой день, даже в июле, хотя его температура более стабильна (около +10 °С).

Самой своеобразной чертой Заполярья является почти двухмесячный круглосуточный день в июне-июле, компенсирующийся зимой полярной ночью.

Условия для развития растений и в течение вегетационного сезона складываются суровые: весной, когда много света и влаги и развития только начинается, часто бывают заморозки и низкие температуры, а снег, особенно в горах, может лежать до начала-середины июня. В самый теплый месяц лета - июль — средняя температура всего +13,2 °С, когда достаточно тепла и света, часто наблюдаются засухи, а в августе уже начинаются заморозки, света становится недостаточно и температура умеренная (+6 °С).

1.1.3. Температура воздуха

Кольский полуостров является одним из наиболее «теплых» районов субарктического физико-географического пояса Земли.

Средняя годовая температура воздуха на территории области колеблется от 0 °С на побережьях Баренцева и Белого морей до -2 °С в центральной части до -3 °С в горных районах. Безморозный период длится в среднем 120 дней узкой прибрежной полосе суши, по мере удаления от морей он уменьшается до 60 дней, а на вершинах Хибинского горного массива температура не опускается ниже 0 °С менее 40 дней в году.

Достаточно высокие для Субарктики среднегодовые температуры воздуха на Кольском полуострове обусловлены преобладанием влажных

13

воздушных масс морского происхождения, согретых теплым морским течением Гольфстрим в холодное время года. Даже в самые холодные зимние месяцы бывают оттепели, вызванные проникновением теплого воздуха из Атлантики. Средняя температура воздуха наиболее холодных месяцев (январь-февраль) составляет -9 и -11 °С на побережьях Баренцева и Белого морей соответственно и-13 °С в центре полуострова.

Весной и летом у земли преобладает слабый поток холодного воздуха с Баренцева моря, поэтому средняя температура в эти сезоны невысокая. На побережьях морей средняя температура самого теплого месяца (июль) составляет -+-9...+11°С, в центральных районах полуострова - от +1 до +14 °С. В любой из летних месяцев возможны заморозки на почве и снегопады.

Интенсивное похолодание может наступить в любой сезон года при вторжении холодных масс воздуха с Карского моря или полуострова Таймыр.

1.1.4. Осадки

Осадки распределяются по территории неравномерно, в среднем их выпадает 600-800 мм в год, в горах больше. Годовая сумма атмосферных осадков составляет 400-500 мм, на вершинах гор - от 800 до 1200 мм. Более половины годовых осадков выпадает в летние месяцы при вторжении континентальных масс влажного воздуха. В зимний и осенний сезоны континентальные воздушные массы обеднены влагой, так как практически отсутствует испарение. Атлантические воздушные массы оставляют значительную часть (до 30 %) влаги при преодолении Скандинавского хребта, поэтому в виде снега на Кольском полуострове выпадает немногим более трети годового количества осадков.

14

Для естественного химического состава

атмосферных осадков Кольского полуострова характерно преобладание ионов хлора (СГ) и натрия (Na+), если они выпадают из морской воздушной массы, и преобладание ионов гидрокарбоната (НСОз") и кальция (Са2+), если воздушная масса континентальная (рис.2).

Мурманск

Апатиты

1 - Морской хлоридно-натриевый (ClNa)

2 - Переходный гидрокарбрнатно-хлоридно-кальциево-магниевый (НСО3-С1Са"Мв)

3 - Континентальный гидрокарбанатно-кальциевый (НСО3Са)

Рис.2. Химический состав атмосферных осадков (по Калабину, 2001)

Постоянный снежный покров устанавливается обычно в течение октября и сохраняется в среднем 220 дней на вершинах Хибин и Чуна-тундры и 180 дней - на остальной территории. В апреле-мае осадки выпадают в виде снега и дождя, происходит таяние снежного покрова, которое продолжается и в июне. Талые воды несут в водоемы накопившиеся в снежном покрове химические вещества.

15

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

1.2.1 Загрязнение атмосферного воздуха

В год на территории области выбрасывается в атмосферу 682 тыс. тонн загрязняющих веществ, из которых 63 % приходится на цветную металлургию, 19 % - на автотранспорт, 9 % - на теплоэнергетику, 5 % -на оборонную промышленность. 2 % - на черную металлургию, 1 % - на производство фосфорных удобрений, и 1 % от валового выброса - на все остальные источники. За последние 5 лет общий объем выбросов от стационарных источников на территории Мурманской области снизился на 17%.

Основными стационарными источниками выбросов являются следующие предприятия: ОАО ТМК Печенганикель", плавильный цех которого расположен в поселке городского типа Никель, а цех обжига -в городе Заполярный, ОАО "Комбинат Североникель" - город Мончегорск. ОАО "Ковдорский ГОК" - город Ковдор, ОАО "Олкон" -город Оленегорск, ОАО "Апатитская ТЭЦ" - город Апатиты, ОАО "Мурманская ТЭЦ" - город Мурманск. На рис. 3 отражено общее состояние атмосферы. Выбросы в атмосферу характеризуются многокомпонентным химическим составом. Диоксид серы составляет 68 % от валового выброса, 18 % - оксид углерода. 0,04 % - диоксид азота, а доля других загрязняющих веществ еще меньше. Выброс диоксида серы составил 464 тыс. тонн, что на 30 % меньше по сравнению с 1980 года. Автотранспорт выбрасывает более половины диоксида азота, 77 % окиси углерода, 94 % углеводородов1 С ЭкоЛОШКгСКий ЕПЛЛС...,

к.

'

I 3

i

O-i Рис. З. Значение ландшафтно-

2 2 5 климатического потенциала загрязнения

. г \ атмосферы (по Калабину, 2001)

2-2,5 >2.5

Основная часть наиболее токсичных веществ поступает от предприятий цветной металлургии: 1659 т никеля, 48 т кобальта, 244 т меди, 839 т плохо растворимых фторидов, 838 т фтористого водорода, 28 т формальдегида, 0,8 т фенола.

Основными источниками выбросов диоксида серы, а также меди, никеля и кобальта являются предприятие ОАО комбинат «Североникель» (рис.4 - 6) и комбинат «Печенганикель» (Раткин, 1994). В 2000 году от медно-никелевого производства в целом в атмосферу поступило 404 тыс. тонн диоксида серы или 87% суммарного объема выбросов этого вещества от всех источников, включая автотранспорт (Калабин, 2001). При этом объем выбросов на ОАО "Комбинат

17

Североникель"

понизился

относительно

1980

года.

Рис.4. Динамика общих выбросов загрязняющих веществ по области ОАО «Комбинат Североникель» (в тысячах тонн) (по Калабину, 2001)

В настоящее время содержание никеля (Ni) и меди (Си) вблизи города Мончегорска достигает в отдельных дождях 1 мг/л. В центральной части полуострова, где сосредоточены крупные промышленные предприятия, в осадках преобладает сульфат-ион (SO4 ). Кислые дожди (рН < 5,0) зафиксированы на расстоянии до 200 км от промышленной зоны. Химические вещества, выпадающие из атмосферы с осадками и в «сухие» периоды, накапливаются в снежном покрове. Поэтому для прибрежной полосы Баренцева и Белого морей естественным является хлоридно-натриевый (ClNa) состав снега, для остальной территории - гидрокарбонатно-хлоридно-кальциево-натриевый (НСО3 - ClCa'Na). Под влиянием крупных предприятий снежный покров закисляется, т.е. его рН < 5,0. По мере приближения к промышленным центрам кислоты частью нейтрализуются содержащими в пылевых частицах щелочными элементами, рН снега увеличивается до 6,0-6,4.
Список литературы
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 1425
Скачать бесплатно 24527.doc 





Найти готовую работу


ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:


Связаться

Доставка любой диссертации из России и Украины

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ


Ссылки:

Выполнение и продажа диссертаций, бесплатный каталог статей и авторефератов

Счетчики:

Besucherzahler
счетчик посещений

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.