Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Обзор литературы

1.1 Загрязнение биосферы. Виды загрязнителей

1.2 Влияние загрязнителей на растительность

1.3 Растительность Челябинской области

1.4 Береза - как биоиндикатор загрязнения окружающей среды

1.5 Системный подход к анализу в экологии

2. Собственные исследования и их результаты

2.1 Физико-географическая характеристика Уйского района

2.2 Материал и методика исследования

2.2.1 Материал исследования

2.2.2 Методика проведения исследований

2.2.3 Методика выполнения алгоритма системного анализа

Список использованной литературы

Введение

Города не зависимо от их масштаба становятся очагами экологических проблем, а весь спектр неблагоприятных экологических последствий, происходящих в среде обитания, неизбежно сказывается на здоровье населения. Одна из проблем современного города - загрязнение воздушного бассейна.

Оценка флуктуирующей асимметрии билатеральных организмов хорошо зарекомендовала себя при определении общего уровня антропогенного воздействия. Традиционные методы, оценивающие химические и физические показатели, не дают комплексного представления о воздействии на биологическую систему, тогда как биоиндикационные показатели отражают реакцию организма на всё многообразие действующих на него факторов, имея при этом биологический смысл.

Оптимальным объектом биоиндикации антропогенных воздействий данным методом являются растения. Растения, как продуценты экосистемы, в течение всей своей жизни привязаны к локальной территории и подвержены влиянию почвенной и воздушной сред, наиболее полно отражающих весь комплекс стрессирующих воздействий на экосистему.

Уйский район является одним из экологически неблагополучных районов Челябинской области, что связано с размещением здесь автомагистралью Чебаркуль-Магнитогорск, выбросы которого составляют 90% в общем объеме загрязнения. Экологическое состояние всех сред жизни района напряженное.

В связи с этим цель нашей работы установить дендрогеографические особенности системы листовой пластины березы повислой (Betula pendula) с. Кочнево Уйского района Челябинской области.

1. Обзор литературы

1.1 Загрязнение биосферы. Виды загрязнителей

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Загрязнитель -- любой природный или антропогенный агент, попадающий в окружающую природную среду в количествах, превышающих фоновые значения и вызывающий тем самым её загрязнение (также загрязнителем именуют и источник загрязнения, например, завод). При этом «мерой» загрязнения данным агентом среды, является, степень отклонения от фоновых значений данного агента. Согласно этой (широкой) трактовке, любой новый для среды агент (даже если он не токсичен по отношению к биоте), рассматривается как загрязнитель.

В узком смысле «загрязнитель» - это физический, химический или биологический компонент, попавший в среду техногенным путем, и оказывающий вредное токсическое действие на биоту (живые организмы).

Загрязняющее вещество -- химическое вещество, присутствующее в окружающей среде в количествах, превышающих фоновые значения.

Виды загрязнителей

1. Физические загрязнители - загрязнители, созданные различными физическими полями (шум, радиоактивное излучение, электромагнитное излучение).

2. Биологические загрязнители -- биологические виды (в том числе микроорганизмы), не характерные для данного биогеоценоза или находящиеся там в излишних, превышающих обычные, количествах.

3. Техногенные (антропогенные) загрязнители - агенты загрязнения, созданные человеком.

4. Природные (естественные) загрязнители - агенты загрязнения, имеющие природное происхождение.

Физическое загрязнение может быть тепловым - вследствие повышения темпеpатуpы из-за потеpь тепла в промышленности, в жилых домах, теплотрассах и т.д.; шумовым - из-за превышения интенсивности шума вследствие работы пpедпpиятий, движения тpанспоpта и дp.; световым - вследствие превышения освещенности из-за искусственных источников света; электромагнитным - из-за действия радио, телевидения, промышленных установок, линий электpопеpедачи; радиоактивным - из-за превышения естественного уровня (фона) содержания радиоактивных веществ.
Биологическое загрязнение происходят при поступлении в окружающую среду биологических отходов или в результате быстрого размножения микpооpганизмов на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.

Антропогенное (техногенное) загрязнение - загрязнение окружающей среды, возникающее в результате хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на состав и концентрацию природных веществ в результате выбросов антропогенных загрязнителей. В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной среде.

Природные (естественные) загрязнения обычно вызваны катастрофами - вулканами, селями, торнадо, цунами и др.

1.2 Влияние загрязнителей на растительность

Развитие растений тесно связано с условиями окружающей среды. Температуры, характерные для данного района, количество осадков, характер почв, биотические параметры и даже состояние атмосферы - все эти условия, взаимодействуя между собой, определяют характер ландшафта и виды растений являющихся его частью. Если окружающие условия изменяются, то изменяется и растительный мир. Изменения способна вызвать даже разница в количестве осадков, выпадающих в разные годы. Если изменение условий очень значительны, то растения, обладающие большой чувствительностью к таким изменениям, испытывают стресс и, в конечном счете, могут погибнуть. Значительные изменения даже какого-либо одного параметра могут приводить к гибели растений.

Любая популяция растений включает в себя различные индивидуальности. Точно так же, как один вид растений может быть более или менее чувствительным к загрязнениям, чем другой, внутри популяции каждого вида может различаться чувствительность отдельных экземпляров. Поэтому в присутствии определенных количеств загрязнений наименее устойчивые виды и экземпляры ослабевают или гибнут, в то время как более устойчивые продолжают участвовать в производстве следующего поколения растений. В этом поколении также может проявиться аналогичное различие в устойчивости, и, таким образом, процесс селекции продолжается, и популяции растений приходится реагировать на дополнительные параметры, связанные с воздействием окружающей среды.

К сожалению, не все популяции растений обладают генетической структурой, обеспечивающей устойчивость по отношению к существующим концентрациям всех загрязнений. Во многих случаях скорость увеличения количества загрязнений в атмосфере превышает скорость перестройки генетического аппарата популяции, что не дает возможности растениям приспособиться к изменению окружающих условий. При загрязнении окружающей атмосферы такие виды исчезают.

1.3 Растительность Челябинской области

В связи с тем, что Челябинская область расположена в трех природных зонах, растительный покров ее отличается большим разнообразием. В ее пределах можно встретить самые различные типы ландшафта, начиная от горных тундр и темнохвойных таежных, смешанных и широколиственных лесов до ковыльных степей. Не менее богата растительность Челябинской области по видовому составу - от горноарктических и до полупустынных форм. Количество видов определяется почти в 1500, из которых встречаются более часто 210 видов, остальные - изредка. По видовому разнообразию растительности Челябинская область превосходит все другие области Урала, уступая только Башкирской АССР. Объясняется это взаимопроникновением в пределах ее территории европейских и азиатских элементов как в древесной, так и кустарниково - травянистой растительности. В то же время Уральские горы, являясь важным климатическим рубежом, обусловливают значительные различия в характере растительности европейского и азиатского склонов. Если на западных склонах распространены широколиственные леса европейского типа, то на восточный склон не переходит почти ни одна широколиственная древесная порода, за исключением липы.

Особенностями климатических условий объясняется смещение к северу лесостепной и степной зон в Зауралье, по сравнению с Предуральем, и северных таежных лесов - к югу, вдоль Уральского хребта. В горной части области в растительном покрове прослеживается вертикальная поясность. В средней, наиболее высокогорной части Южного Урала различают три пояса. Основным из них является пояс горно-таежных темнохвойных лесов, простирающийся до высоты 1000 -- 1150 м. над уровнем моря. В нижней полосе его преобладают пихтово-еловые леса, среди которых встречаются лиственнично-сосновые леса, иногда с липой в подлеске. Там, где основные породы были вырублены, выросли осиново-березовые леса. Леса в этом поясе чередуются с луговыми полянами.

Выше идет подгольцовый пояс, переходный от горно-таежного к гольцовому. Прирост древесины здесь замедлен более суровым климатом и коротким вегетационным периодом. Лес в этом поясе редкий и низкорослый, чередуется с влажными субальпийскими лугами.

Вершины гор более 1200 м заняты «гольцами». Лес здесь не произрастает. Это - пояс каменных россыпей и горных тундр, покрытых мхами, лишайниками и тундровым разнотравьем, включая бруснику, голубику, водянику и другие.

На западных склонах Южного Урала, в пределах высот 250--650 м, расположены южнотаежные, хвойно-широколиственные леса, занимающие большую часть территории лесной зоны. Наибольшая роль из хвойных пород принадлежит сосновым, лиственнично-сосновым и смешанным липово-сосновым лесам. К ним добавляются широколиственные породы (кроме липы): клен, ильм и отчасти дуб и различные кустарники. Для этих лесов характерно видовое богатство растительности и пестрота растительного покрова.

На крайнем западе горнолесной зоны находятся широколиственные леса. Основными породами в них являются: липа, клен, ильм, вяз, ольха, осина, береза и другие. В связи с тем, что в этом районе на высотах бывает теплее и суше, чем в низинах, где застаивается холодный воздух, сосново-березовые леса иногда сосредоточиваются в долинах, тогда как склоны гор покрыты дубом. А еще выше растут липа, клен и ильм.

Подлесок в этих лесах составляют лещина, рябина, ива, бересклет, жимолость, черемуха, местами малина и различные виды шиповника. Богат травяной покров, иногда с папоротниками и высокотравьем. Вклинившиеся в пределы Челябинской области участки Уфимского плато заняты лесостепью. Это можно видеть на западе Саткинского и востоке Ашинского районов. Равнинные зауральские пространства Челябинской области почти поровну делятся между лесостепной и степной зонами. Примерной границей между ними является река Уй.

В северной части лесостепной зоны в растительном покрове чередуются между собой сосновые (иногда с лиственницей), елово-сосновые и березово-сосновые леса с суходольными лугами и участками луговой степи.

Южная часть подзоны представляет собой в типичном виде колковую лесостепь. Луговые и разнотравно-злаковые степи чередуются здесь с сосновыми борами, сосново-березовыми рощами и березовыми колками.

Сосновые боры в лесостепной зоне приурочены обычно к выходам на поверхность гранитных пород, либо к отложениям песка в долинах рек. В пределах зоны известны такие сосновые боры, как Багарякский, Каштакский, Челябинский, Уйский, Дуванкульский, Варламовская лесная дача и другие.

Гораздо более типичны для лесостепи березовые колки. Они размещены преимущественно в сильно увлажненных западинах, но часто -- и на водораздельных пространствах. Луговые и разнотравно-злаковые степи южной лесостепи характеризуются густым травостоем, который состоит в основном из злаков.

1.4 Береза - как биоиндикатор загрязнения окружающей среды

Берёза (лат. Bйtula) -- род листопадных деревьев и кустарников семейства Берёзовые (Betulaceae). Берёза широко распространена в Северном полушарии; на территории России принадлежит к числу наиболее распространённых древесных пород. Общее число видов -- около ста или немного больше.

Береза повислая (Betula pendula) - вид растений рода Берёза (Betula) семейства Берёзовые (Betulaceae).

Деревья высотой 15 - 30 м, с обхватом ствола до 120 - 150 см. Это однодомные, раздельнополые, ветроопыляемые (анемофильные) растения.

Корневая система берёз мощная. Стержневой корень проростка отмирает очень быстро, зато боковые корни развиваются мощно и богаты тонкими мочковидными корешками. Берёза растёт медленно только впервые годы. Потом, наоборот, начинает расти быстро, и это обеспечивает ей победу над конкурирующей травянистой растительностью. Кора от белоснежно - белой до серовато - белой.

Полости клеток пробковой ткани на стволах заполнены белым смолистым веществом - бетулином, который придаёт коре белую окраску.

Внешняя часть - береста - обычно легко отслаивается лентами. У старых деревьев нижняя часть ствола нередко покрывается тёмной коркой с глубокими трещинами.

Листья берёзы очерёдные, цельные, по краю зубчатые, яйцевидно-ромбические или треугольно-яйцевидные, моносимметричные, с широким клиновидным основанием или почти усечённые, гладкие, до 7 см длиной и 4 см шириной (рис.4), перед опаданием желтеют.

Молодые листья клейкие. Жилкование листовой пластинки совершенное перисто-нервное (перисто-краебежное): боковые жилки оканчиваются в зубцах.

Почки попеременные, сидячие, покрытые спирально расположенными, часто клейкими чешуйками; боковые почки немного отстоящие.

1.5 Системный подход к анализу в экологии

В настоящее время нет единства в определении понятия «система». В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система -- это элементы и связи (отношения) между ними. Например, основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой. А. Холл определяет систему как «множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками».

В соответствии с задачами системного исследования можно выделить два типа определения системы - дескриптивное и конструктивное.

Дескриптивное (описательное) - определение системы через ее свойства, через внешние проявления. Например, ключ - это предмет, легко открывающий замок.

Конструктивное определение - описание через элементы системы, связанные с основным системообразующим фактором - с функцией. В конструктивном плане система рассматривается как единство входа, выхода и процессора (преобразователя), предназначенных для реализации определенной функции.

Далее рассмотрены основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем, используемые в системном анализе и при использовании системного подхода.

Подсистема. Элемент системы, который при подробном рассмотрении оказывается системой. Любая система состоит из нескольких уровней подсистем.

Надсистема. Более общая система, которая включает в себя подсистемы.

Элемент. Далее не разложимая единица при данном способе расчленения. Связи между элементами ведут к появлению в целостной системе новых свойств (эмерджентность), не присущих элементам в отдельности. В силу этого подмножества элементов системы могут рассматриваться как подсистемы (компоненты), что зависит от целей исследования.

Связь. Взаимное ограничение на поведение объектов, создающее ограничение на поведение объектов и зависимость между ними;

Прямая связь. Непосредственное воздействие объектов одного на другой;

Обратная связь. Воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования;

Структура. Упорядоченность отношений, связывающих элементы системы и обеспечивающих ее равновесие, способ организации системы, тип связей.

Системообразующий фактор. Признак, который объединяет объекты в систему.

Системоразрушающий фактор. Признак, который разрушает объекты.

Хаос. Состояние неупорядоченности, определяющее не только разрушение, но рождение систем.

Системный анализ. В настоящее время системный анализ является наиболее конструктивным направлением.

Системный анализ -- научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов.

В качестве объекта системного анализа могут быть рассмотрены любые системы, явления, а также отдельные проблемы, решение которых является особо важным в функционировании системы.

Стратегический уровень системного анализа предполагает расширение поиска решений, переход на качественно иной, более высокий уровень. Задача ставится таким образом, чтобы сконструировать систему с максимально возможной эффективностью, обеспечивающей отсутствие появления проблем, требующих решения на тактическом уровне.

1.6 Флуктуирующая асимметрия листовой пластины

1.6.1 Биоиндикация

Биоиндикация - оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях (Ашихмина, Т.Я.).

Для учета изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов - биоиндикаторов. Биоиндикаторы - виды, группы видов или сообщества, по наличию, степени развития, изменению морфологических, структурно-функциональных, генетических характеристик которых судят о качестве воды и состоянии экосистем. В качестве биоиндикаторов часто выступают лишайники, в водных объектах - сообщества бактерио-, фито-, зоопланктона, зообентоса, перефитона.

Флуктуирующая асимметрия (ФА) хорошо зарекомендовала себя, как популяционный критерий нестабильности онтогенеза и именно поэтому ее исследованиями занимаются ученые в различных географических зонах с использованием ряда методов. Приходится признать, что до сего дня методология вопроса оценки стабильности онтогенеза критерием ФА не до конца разработана. Очень мало работ посвященных сравнению имеющихся подходов к определению ФА и изучению признаков, используемых для нахождения интегрального индекса.

Иногда под стабильностью развития понимают не только ФА, но и менее информативные индексы, например, индекс стабильности развития. Последний получают методом усреднения разностей всех билатеральных признаков. Причём часто не используются правила выбраковки выборок содержащих информацию о направленной асимметрии и антисимметрии.

Так, изучение березы мелколистной проводилось на основе известного метода интегральной оценки стабильности развития.

Флуктуирующая асимметрия - это единственный показатель, отражающий стабильность развития, хотя другие работы и указывают на роль других видов асимметрии. Например, Грехем с соавторами приводят ряд примеров различного подхода к определению ФА в зависимости от характера функции f(L) = R и распределения значений (L - R), где L и R - величина признака с левой и с правой сторон. При этом, направленная асимметрия, как и антисимметрия, сопутствуя ФА, не могут игнорироваться при определении общего показателя стабильности развития. Учитывая широкий спектр работ в области ФА и стабильности развития, ответ на вопрос о неравноценности признаков, используемых для определения ФА, заслуживает серьезного внимания.

загрязнение экология листовой пластина

1.6.2 Дендроиндикация

Дендроиндикация (от греч. dendron - дерево и лат. indicatio - указатель) - использование древесных растений для оценки состояния и изменений окружающей среды под воздействием экологических факторов. Среди биоиндикационных методов исследования природных процессов и антропогенных воздействий дендроиндикации занимает особое место, т. к. позволяет решать многие разноплановые и междисциплинарные задачи: от оценки воздействия выбросов конкретного предприятия на ближайший лесной массив до влияния гелиофизических и астрофизических факторов на лесные экологические системы. К достоинствам дендроиндикации относятся возможность оперативного проведения исследований с минимальными затратами.

Основные методы дендроиндикации: морфометрические - анализ изменения прироста побегов, радиального прироста ствола, площади и массы листьев (хвои), продолжительности жизни хвои на деревьях (сосна, ель) и др.; анатомо-цитологические - оценка изменений анатомического строения листьев (хвои); физиолого-биохимические - изменение физиологических и биохимических процессов (из-за сложности и трудоемкости эти методы пока не находят широкого применения на практике); фенологические - исследование закономерностей сезонного развития древесных растений; дендрохронологические - методы датировки природных явлений и археологических остатков, основанные на анализе годичных колец древесины. Дендрохронология является специальным разделом дендроиндикации.

Другое направление дендроиндикации - дендроклиматология. Предметом ее изучения является взаимосвязь между колебаниями климата и приростом древесных растений, их репродуктивной способностью и состоянием. В основе системы ее исследований лежат дендрохронологические методы. Дендроклиматические исследования позволяют выявить связи между колебаниями климата и изменчивостью радиального прироста (по диаметру) различных древесных пород-долгожителей (сосны, лиственницы, дуба и др.). В качестве индикаторов изменений природных условий используются около 20 видов хвойных и лиственных пород. Ряды дендроклиматических данных охватывают временные интервалы (500-1000 лет), превышающие продолжительность инструментальных наблюдений. По изменчивости прироста деревьев в разные годы, наблюдаемой как у живущих, так и давно отмерших, но сохранившихся в торфяных болотах и в вечной мерзлоте остатков стволов, можно получить представление об изменениях климата за последние 10-12 тыс. лет. Это позволяет при соответствующей математической обработке многовековых рядов, характеризующих радиальный прирост и его связь с климатическими условиями, составлять дендрохронологические шкалы и прогнозировать возможные изменения климата в будущем. Дендроклиматология позволяет оценивать изменения продуктивности лесов, колебания урожайности древесных пород не только в связи с изменениями климата, но и с циклической активностью Солнца. Согласно исследованиям, проведенным Н.В. Ловелиусом (1979), анализ прироста деревьев, произрастающих на границе ареала, не подтвердил определяющей роли экотопа в их реакции на региональные и глобальные изменения природных условий. Установлено сходство в изменении их роста на больших пространствах. Выявлены ритмы внутривековых и вековых колебаний роста деревьев, обусловленные глобальными изменениями определяющих их факторов природной среды.

2. Собственные исследования и их результаты

2.1 Физико-географическая характеристика Уйского района

Уйский район расположен в центральной части Челябинской области. Год образования - 1926. Общая площадь - 2637 кв. км. Население - 28 тыс. чел. Районный центр - село Уйское. С севера Уйский район граничит с Чебаркульским районом - протяжённостью 78 км; с востока с землями г. Пласта протяжённостью - 64, 9 км, с юго-востока - с Троицким районом - протяжённостью 21,4 км; с юга с Верхнеуральским - 53 км; с запада граничит с республикой Башкортостан - протяжённость границ составляет 65 км. Сельских населенных пунктов - 43.

Уйский район расположен в центральной части Челябинской области, здесь находится ее географический центр. Богатый землями, лесами, водоемами, ресурсами полезных ископаемых, он по праву называется краем станицы «Золотой долины». Удаленность района от крупных промышленных центров определяет возможность производить здесь экологически чистую продукцию сельского хозяйства повышенного спроса. На территории района расположены три ботанических памятника природы (Уйский бор, Ларинский бор и Булатовский бор), один геологический Памятник Природы (разрез фтанитов у д. Булатово) и Государственный (биологический) заказник в Уйском бору, имеется множество родников. Уйский район является географическим центром Челябинской области с уникальным природно-географическим ландшафтом, где горно-лесистая природа переходит в лесостепную. Уйский, Ларинский и Булатовский боры богаты ягодами, грибами, лекарственными травами и дикими животными, родниками, а водоемы - рыбой.

2.2 Материал и методика исследования

2.2.1 Материал исследования

Исследования проводились в августе 2012 года. Материалом исследований послужили листья березы повислой.

Лист - наружный орган растения, основной функцией которого является фотосинтез.

Как правило, лист состоит из следующих тканей:

Эпидермис -- слой клеток, которые защищают от вредного воздействия среды и излишнего испарения воды. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного происхождения (кутикулой).

Мезофилл, или паренхима -- внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию -- фотосинтез.

Устьица -- специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газообмен.

Жилки листа являются сосудистой тканью и расположены в губчатом слое мезофилла. Жилки состоят из ксилемы -- ткани, служащей для проведения воды и растворённых в ней минеральных веществ, и флоэмы -- ткани, служащей для проведения органических веществ, синтезируемых листьями. Обычно ксилема лежит поверх флоэмы. Вместе они образуют основную ткань, называемую сердцевиной листа.

У любого листа в морфологии растений есть две стороны: абаксиальная и адаксиальная.

Абаксиальная сторона (от лат. ab -- «от» и лат. axis -- «ось») -- сторона бокового органа побега (листа или спорофилла) растения, обращённая при закладке от конуса нарастания (вершины) побега. Другие названия -- спинная сторона, дорзальная сторона.

Противоположная ей сторона называется адаксиальной (от лат. ad -- «к» и лат. axis -- «ось»). Другие названия -- брюшная сторона, вентральная сторона.

Термины «абаксиальный» и «адаксиальный» удобны тем, что позволяют описывать структуры растений, используя само растение как систему отсчёта и не прибегая к двусмысленным обозначениям типа «верхняя» или «нижняя» сторона. По тому, как листовые пластинки разделены, могут быть описаны две основные формы листьев.

Простой лист состоит из единственной листовой пластинки и одного черешка. Хотя он может состоять из нескольких лопастей, промежутки между этими лопастями не достигают основной жилки листа. Простой лист всегда опадает целиком.

Если выемки по краю простого листа не достигают четверти полуширины листовой пластины, то такой простой лист называется цельным.

Сложный лист состоит из нескольких листочков, расположенных на общем черешке (который называется рахис). Листочки, помимо своей листовой пластинки, могут иметь и свой черешок (который называется черешочек, или вторичный черешок). В сложном листе каждая пластинка опадает отдельно. Сложные листья являются характерными для некоторых высших растений, таких как бобовые.

Существует два подкласса жилкования: краевое (основные жилки доходят до концов листьев) и дуговидное (основные жилки проходят почти до концов краёв листа, но поворачивают, не доходя до него).

Типы жилкования:

Сетчатое -- локальные жилки расходятся от основных подобно пёрышку и разветвляются на другие маленькие жилки, таким образом создавая сложную систему. В свою очередь сетчатое жилкование делится на:

Перисто-нервное жилкование -- лист имеет обычно одну основную жилку и множество более мелких, ответвляющихся от основной и идущих параллельно друг к другу. Пример -- яблоня (Malus).

Радиальное -- лист имеет три основных жилки, исходящих от его основания. Пример -- краснокоренник, или цеанотус (Ceanothus).

Пальчатое -- несколько основных жилок радиально расходятся недалеко от основания черешка. Пример -- клён (Acer).

Параллельное -- жилки идут параллельно вдоль всего листа, от его основания до кончика. Типично для однодольных растений, таких как злаки (Poaceae).

Дихотомическое -- доминирующие жилки отсутствуют, жилки разделяются на две. Встречается у гинкго (Ginkgo) и некоторых папоротников.

Материал для исследований отбирался в трех точках березового леса, которые находились на небольшом расстоянии от трассы Чебаркуль-Магнитогорск:

1 точка - 50 м от трассы. Высота березы примерно составляет 10 - 15 м, не высокие, обхват ствола равен 30 - 60 см, деревья имеют пышную раскидистую крону, листья маленького размера и не запылены.

2 точка - 200 м от трассы. Высота березы примерно составляет 10 - 15 м, обхват ствола равен в среднем 35 - 65 см, не высокие, имеют пышную крону, листья маленького размера, но и часто встречаются среднего размера, и не запылены.

3 точка - 450 м от трассы. Высота березы примерно составляет 10 - 15 м, обхват ствола равен 30 - 65 см, не высокие, имеют пышную крону, пластина листьев не широкая, листья маленького размера, но и часто встречаются среднего размера, и не запылены.

В день сбора материала для исследований температура воздуха была - 18 Со, ветер - 5 м/с, влажность воздуха - 75 %, атмосферное давление - 750 мм. рт. ст.

2.2.2 Методика проведения исследований

В основу методики, используемой при выполнении данной исследовательской работы, была положена теория «стабильности развития» («морфогенетического гомеостаза»), разработанная российскими учеными А.В.Яблоковым, В.М.Захаровым и др. в процессе исследований последствий радиоактивного, заражения, в том числе после Чернобыльской аварии. Эти ученые доказали, что стрессирующие воздействия различного типа вызывают в живых организмах изменения гомеостаза (стабильности) развития, которые могут быть оценены по нарушению морфогенетических процессов.

В рамках данной методики предлагалось оценить стабильность развития (степень, флуктуирующей асимметрии) на примере листьев одного из листопадных деревьев своей местности - березы повислой (Betula pendula).

Работа начиналась с выбора точек исследования - площадок, находящихся на одной линии от трассы Чебаркуль-Магнитогорск.

Дистанция между площадками составила 10 - 15 м от мощности источника загрязнения.

Сбор материала проводился 28 августа 2012 г.

Для анализа использовались только средневозрастные растения, избегая молодые экземпляры и старые.

Сбор листьев производился с 10 близко растущих деревьев - по 10 листьев с каждого дерева (рис.7), всего - 100 листьев, с одной, площадки. Всего было взято три площадки 50 м, 200 м, 450 м. Следовало брать несколько больше листьев с площадки, на - случай попадания поврежденных листьев.

У березы брались листья только с укорочённых побегов. Листья старалась брать примерно одного, среднего для данного вида размера.

Листья с одного дерева сложила на газету и т.к. далее, и после складывала в файлы по 10 деревьев в каждый файл (по 100 листьев в файле). Всего 10 файлов и 1000 листьев.

Каждый файл снабжался этикеткой, на которой указывалось: дата, место сбора и номер площадки.

Для измерения лист складывался поперек пополам прикладывая макушку листа к основанию, потом разгибала и по образовавшейся складке производила измерения:

С каждого листа снимала показатели по 5-ти параметрам с левой и правой стороны листа.

Первые четыре параметра снимала линейкой с четкими миллиметровыми делениями. Угол между жилками - измерялся транспортиром.

Листья измерялись в течение 7-8 дней после их сбора, обращалось внимание не на абсолютные размеры параметров, а на разницу между левой и правой половинками.

Данные измерений заносились в таблицу в программе Excel.

2.2.3 Методика выполнения алгоритма системного анализа

Статистическая обработка материала осуществлялась по разработанному профессором Самотаевым А.А. алгоритму с помощью пакета программ Statistika.

Ей предшествовало определение вида распределения признаков листовой пластины для одного вида дерева - березы повислой (Betula pendula) в трёх точках исследования, с помощью коэффициентов эксцесс (As) и ассиметрия (Ex).

Используя кластерный метод, установили расположение вида в ряду уменьшения чувствительности к действию антропогенных факторов, с помощью метода Варда. Э.А. Вуколов «кластерным анализом, называет, анализ, основанный на образовании единой меры, охватывающей ряд неклассифицированных объектов, проводимых с целью выделения структур, классов, зон объектов».

Объектами исследования послужили листья березы повислой, характеризующиеся по пяти признакам, кластерный анализ позволил разбить участки на группы (зоны), однородные по заданным параметрам. Количество участков выбирала заранее.

Далее была установлена структурность и присутствие системы среди оцениваемых параметров листовой пластины, с помощью метода главных компонентов.

Следующим шагом послужило определение системообразующих и системоразрушающих элементов, с помощью корреляционного анализа. Корреляционный и факторный анализы дали возможность установить число и структуру подсистем. Корреляция оценивает меру связи (зависимости) между этими переменными. Факторный анализ -- метод статистического исследования связей, состоящий в конструировании ограниченного числа абстрактных числовых факторов, в наиболее полной мере снимающих вариацию наблюдаемых статистических переменных, с последующей интерпретацией сконструированных факторов на основе степени их связи с наблюдаемыми переменными.

Проводилось построение математической модели на основе множественного регрессионного уравнения для заключительного элемента подсистем и установление различия между механизмами образования подсистем и структур сравниваемых листьев с помощью F-критерия Фишера.

Заключительным этапом явилось образование эшелона, когда элементы активизации и итог деятельности подсистем нижнего уровня структурно выше и из них организуется новый эшелон.

Окончив построение подсистем большой системы, в каждом из уровней объекта переходила к формированию и определению объема фактической и теоретической пирамид. Высота пирамиды отражает иерархическое строение, где её каждый новый эшелон образуется системой, включающей элемент активизации и итог деятельности подсистем нижележащей структуры.

Список использованной литературы

1. http://chelindustry.ru/ - Челябинская область

2. uyskiy@mail.ru

3. www.priroda.chel.ru

4. Антонов, А.В. Системный анализ / А.В. Антонов - М.: Высшая школа, 2007, - 453 с.

5. Ашихмина, Т.Я. Биоиндикация и биотестирование - методы познания экологического состояния окружающей среды / Т.Я. Ашихмина - М.: Наука, 2008, - 213 с.

6. Батлук, В.А. Основы экологии и охрана окружающей природной среды / В.А. Батлук - М.: Наука, 2007, - 335 с.

7. Блауберг, И.В. Становление и сущность системного подхода / И.В. Блауберг, Э.Г. Юдин - М.: Наука, 2010, - 272 с.

8. Булыгин, Н.Е. Дендрология / Н.Е. Булыгин, В.Т. Ярмишко - М.: Россия, 2010, - 231 с.

9. Васильев, В.И. Основы теории систем: Конспект лекций / В.И. Васильев, Л.Г. Романов, А.А. Червонный - М.: МГТУ ГА, 2008, - 104 с.

10. Волкова, В.Н. Основы теории систем и системного анализа / В.Н. Волкова, А.А. Денисов - М.: СПбГТУ, 2006, - 520 с.

11. Вуколов, Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов Statistika и Excel / Э.А. Вуколов - М.: Форум - Инфра, 2007, - 464 с.

12. Гроздова, Н.Б. Береза / Н.Б. Гроздова - М.: Лесная промышленность, 2009, - 65 с.

13. Данченко, А.М. Экология семенного размножения берёзы / А.М. Данченко, Н.М. Трофименко - М.: Наука, 2009, -- 182 с.

14. Данченко, А.М. Популяционная изменчивость берёзы / А.М. Данченко -- М.: Наука, 2008, -- 202 с.

15. Дорошенко, Ю.А. Алгоритм анализа больших экономических систем / Ю.А. Дорошенко, А.А. Самотаев - М.: Институт экономики УрО РАН, 2009, - 39 - 44 с.

16. Дорошенко, Ю.А. Теоретические и методологические основы анализа интегрированных экономических систем: монография / Ю.А. Дорошенко, А.А. Самотаев - М.: Челябинск: ЧГАА, 2011, - 275 с.

17. Дроздов, Н.Д. Основы системного анализа / Н.Д. Дроздов - М.: Наука, 2010, - 15 - 53 с.

18. Ермаков, В.И. Механизм адаптации березы / В.И. Ермаков - М.: Ленинград: Наука, 2007, - 144 с.

19. Захаров, В.М. Здоровье среды / В.М. Захаров - М.: Наука, 2006, - 320 с.

20. Зорина, A.A. Естественная и методическая изменчивость показателей флуктуирующей асимметрии / А.А. Зорина - М.: ВоГТУ, 2008, - 353 с.

21. Зорина, A.A. Оценка флуктуирующей асимметрии. Специальные методы биометрии / А.А. Зорина, A.B. Коросов - М.: Секция «Биология», 2007, - 88 с.

22. Коровин, В.В. Структурные аномалии стебля древесных растений и их использование в селекции. Лесохозяйственная информация / В.В. Коровин - М.: Наука, 2008, - 320 c.

23. Корчагина, И.А. Семейство берёзовые. Жизнь растений / И.А. Корчагина -- М.: Просвещение, 2010, -- 324 с.

24. Кряжева, Н.Г. Анализ стабильности развития березы в условиях химического загрязнения / Н.Г. Кряжева, Е.К. Чистякова, В.М. Захаров - М.: Экология, 2010, - 444 с.

25. Левит, А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование / А.И. Левит - М.: Юж. - Урал. КН., 2009, - 246 с.

26. Ловелиус, Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий / Н.В. Ловелиус -- М.: Экология, 2011, - 234 с.

27. Мелехова, О.П. Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и биотестирование / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова -- М.: Академия, 2007, -- 288 с.

28. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков - М.: Агентство «ФАИР», 2007, - 320 с.

29. Самотаев, А.А. Структурный анализ экономических систем (теория и практика): монография / А.А. Самотаев, Ю.А. Дорошенко - М.: Тюмень: Ист Консалтинг, 2010, - 300 с.

30. Синадский, Ю.В. Береза. Ее вредители и болезни / Ю.В. Синадский -- М.: Наука, 2009, -- 218 с.

31. Шиятов, С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале / С.Г. Шиятов -- М.: СПб, 2010, - 242 с.

32. Шмойлов, Р.А. Теория статистики / Р.А. Шмойлов - М.: Финансы и статистика, 2011, - 560 с.

33. Щукин, И.И. Экология для студентов вузов / И.И. Щукин - М.: «Феникс», 2009, - 224 с.

Размещено на Allbest.ru