Экологические механизмы адаптации растений в изменяю-щихся условиях среды обитания

Министерство  образования и науки Российской Федерации

 федеральное  государственное бюджетное

 образовательное  учреждение

 высшего профессионального  образования

 «Оренбургский  государственный педагогический  университет» 

Институт Естествознания и Экономики

Кафедра ботаники и физиологии растений

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине экология растений

«Экологические механизмы адаптации растений в изменяющихся условиях среды обитания»

 

 

 

 

Выполнил: студентка 301-э группы

Брусенцева ЕленаАлександровна

Руководитель: к.б.н. доц. каф.ботаники и физиологии  растений Маханова Г. С.

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург 2013 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 4

Глава 1. Характеристика природно-климатических условий Оренбургской области 5

Глава 2. Состояние и охрана атмосферного воздуха 8

2.1. Критерии  санитарно-гигиенической оценки  состояния воздуха 8

2.2. Характеристика  загрязнения атмосферного воздуха  в г.Оренбурге 13

Глава 3.Устойчивость растений к стрессовым факторам 20

3.1. Газоустойчивость  растений 25

3.1.1 Адаптация растений к действию газов 26

3.1.2. Группы устойчивости растений 28

3.1.3. Повышение устойчивости растений к загрязняющим газам 28

3.2. Устойчивость  растений к тяжелым металлам 30

3.2.1. Влияние тяжелых металлов на физиологические процессы 31

3.2.2. Адаптация растений к тяжелым металлам 33

Заключение 38

Список  использованных источников 38

 

  

Введение

 

В последние годы наряду с изменениями климата происходит значительное увеличение антропогенной нагрузки на природные и урбанизированные экосистемы. В этих условиях важным свойством живых организмов является способность сочетать устойчивость (гомеостаз) и приспособление их строения и функций к изменяющимся условиям среды (адаптация), что дает возможность выжить в условиях нарастающего антропогенного экологического стресса.

Цель данной работы раскрыть адаптивные стратегия растений. Благодаря разным типам стратегий, растения осваивают местообитания с разной интенсивностью антропогенного воздействия. Оценка экологической пластичности растений и определение их адаптивного потенциала  позволяет решать разнообразные экологические и прикладные задачи, а также прогнозировать поведение видов при климатических изменениях и антропогенных воздействиях.

Значительную роль в создании благоприятной для людей среды  обитания играют зеленые насаждения. В городских ландшафтах они выполняют важнейшие средообразующие и средозащитные функции, связанные с выделением кислорода и фитонцидов, ионизацией воздуха, формированием своеобразного микроклимата и т.д. В то же время насаждения, произрастающие на урбанизированных территориях, испытывают на себе постоянное отрицательное влияние техногенного загрязнения, поэтому с каждым годом все большее значение приобретает проблема изучения резистентности растений в городских условиях.

 

 

 

 

Глава 1. Характеристика природно-климатических условий Оренбургской области

 

Территориально Оренбургская область расположена в глубине  континента далеко от океанов. Эта континентальность значительно сказывается на климате, почвах и растительности Оренбуржья.

Климат Оренбургской области  континентальный, лето сопровождается суховеями, жаркое, зима с устойчивым снежным покровом и холодная. Наблюдается большая абсолютная амплитуда колебаний температуры воздуха, достигающая 85°С. 

Среднегодовая температура +4,7. Среднемесячная температура июля +22 (максимальная +28,6). Среднемесячная температура января –13,7 (минимальная –18,3). Летом в область поступает нагретый воздух из Средней Азии и Казахстана, поэтому температура воздуха достигает +40... +43. В холодный период года усиливаются морозы благодаря холодному воздуху из Сибири. Температура опускается до –40С (минимум 41.6 С). Осадки в среднем 374 мм в год. В период весеннего паводка некоторые городские районы могут затапливаться.

Зимой наблюдаются только отрицательные температуры и  суровые морозы (до -40°С...–49°С). Летом стоит солнечная и жаркая погода, а днем, особенно в июле, температура часто поднимается до +35°С...+40°С.

Вегетационный период примерно 180 дней. Особенность климата Оренбургской области - засушливость, поскольку выпадающие осадки теплого периода года не успевают просачиваться в почву, т.к. быстро испаряются из-за высоких температур воздуха.

Распределение осадков по территории Оренбургской области неравномерное, их количество снижается с С–З (450 мм в год) на Ю–В (260 мм в год). Максимум осадков приходится на хребет Малый Накас (примерно 550 мм в год). Около 60-70% годовой нормы осадков приходится на лето, что немного снижает засушливость климата.

Низкая влагообеспеченность  степей нередко приводит к засухе. За последние 100 лет в С–З части области наблюдались 1 раз в 3–4 года средние и сильные засухи, а на юге 1 раз в 2-3года.

Длительность залегания снежного покрова колеблется от 135 дней на Ю  до 154 дней на С. Касательно снежного покрова, средняя из наибольших декадных высот  составляет от 60 до 20 см, снижаясь с  С на Ю.  
Глубина промерзания земли составляет на С–З 70 см, на В – 1 м.

 

Таблица 1

Месяц	Январь	Февраль	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Август	Сеняб.	Октяб.	Ноябрь	Декаб.	Год
Абсолютный максимум, °C	5	6	18	31	37	40	42	41	38	27	19	6	42
Средний максимум, °C	-10	-10	-3	12	22	27	29	27	20	10	0	-7	10
Средняя температура, °C	-14	-13	-6	7	15	20	22	20	14	4	-3	-10	47
Средний минимум, °C	-18	-18	-12	0	8	13	15	13	8	0	-7	-15	-1
Абсолютный минимум, °C	-43	-40	-37	-26	-6	-1	5	-1	-5	-20	-38	-39	-43
Норма осадков, мм	26	21	22	25	29	40	37	33	34	38	37	32	374

Поскольку область расположена  в лесостепной и степной зонах, ей свойственны богатые почвенные  ресурсы, благоприятные для возделывания зерновых и технических культур. Поэтому все черноземные степи  распаханы, под пашней находится 51% всей территории. Распаханность – самая высая в РФ. Леса области занимают немного – 4 % территории, включая известный Бузулукский бор.

Особенность почв - их широтная зональность. От луговых степей к  опустыненным степям сменяются следующие  типы и подтипы почв: типичные, обыкновенные и южные черноземы, темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.

Эта закономерность объясняется  действием 3 процессов степного почвообразования. Это гумусонакопление, карбонатизация и осолонцевание. 

На юге влияние карбонатизации на почвообразование усиленно: чем  дальше на юг, тем сильнее выражен  процесс осолонцевания, препятствующий гумусонакоплению. В подзоне опустыненных степей светло-каштановые почвы, развитые на глинистых породах, почти полностью являются солонцеватыми.

В структуре пахотных угодий черноземы занимают 79%, подтип темно-каштановых почв – 16%, серые лесные почвы – 4% площади области. Среди черноземов наибольшая площадь приходится на южные черноземы – 44%, обыкновенные – 26%, типичные и выщелочные - 9%. В подзонах южных и обыкновенных черноземов соответственно 14 и 7% площади занимают солонцы. В подзоне темно–каштановых почв площадь солонцов составляет 36%.

Неполноразвитые и эродированные  почвы занимают среди типичных черноземов 17% их площади, обыкновенных черноземов - 39%, южных - почти 50%, в подзоне темно-каштановых почв – 22% ее площади. Подзона обыкновенных черноземов распахана на 74%, южных – на 52%, темно-каштановых почв – на 43%.

 

Глава 2. Состояние и охрана атмосферного воздуха

 

2.1. Критерии санитарно-гигиенической оценки состояния воздуха

 

Оценка уровня загрязнения  атмосферы выражается через концентрацию примеси путем сравнения ее с гигиеническими нормативами.

Наиболее распространенными  в настоящее время критериями оценки качества природных сред —  атмосферного воздуха и вод суши — являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ  в названных средах. Нормативы  ПДК различных веществ, утвержденные Минздравом России, едины для всего государства. В России установлены ПДК для более 600 различных атмосферных примесей .

Предельно допустимая концентрация — это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека и его потомства не оказывает и не окажет прямого или косвенного влияния на него (включая отдаленные последствия) и на окружающую среду в целом.

В связи с тем, что кратковременные  воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ могут вызывать функциональные изменения в коре головного мозга и зрительном анализаторе, были введены значения максимальных разовых ПДК. С учетом вероятности длительного воздействия вредных веществ на организм человека были введены значения средних суточных ПДК.

Таким образом, установлены  для каждого вещества два норматива: 

• максимально разовая предельно допустимая концентрация– максимальная 20-30 минутная концентрация, при воздействии которой не возникают рефлекторные реакции у человека (задержка дыхания, раздражение слизистой оболочки глаз, верхних дыхательных путей и др.);
• среднесуточная предельно допустимая концентрация– средняя за сутки концентрация, при воздействии которой не развиваются обще токсичные, мутагенные, канцерогенные эффекты при неограниченно длительном вдыхании.

Предельно допустимые концентрации веществ, определяемых в атмосферном воздухе на территории Оренбургской области, приведены ниже в таблице. Во второй графе таблицы приведены классы опасности веществ:

1 — чрезвычайно опасные;

2 — высокоопасные;

3 — умеренно опасные;

4 — малоопасные.

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации (ПДК) определяемых загрязняющих веществ

Вещество	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		максимально-разовая	среднесуточная
Аммиак	4	0,2	0,04
Азота диоксид	2	0,2	0,04
Азота оксид	3	0,4	0,06
Серы диоксид	3	0,5	0,05
Взвешенные в-ва (пыль)	3	0,5	0,15
Гидрохлорид	2	0,2	0,02
Метилмеркаптан	4	1*	–
Сероводород	2	0,008	–
Углерода оксид	4	5	3
Формальдегид	2	0,035	0,003
Гидрофторид	2	0,2	0,005
Аэрозоль фторидов	2	0,03	0,01
Хлор	2	0,1	0,03
Серная кислота	2	0,3	0,1
Фенол	3	0,01	0,003
Бенз(а)пирен	1	–	1*
Углеводороды	–	–	–
Бензол	2	0,3	0,1
Толуол	3	0,6	–
Ксилол	3	0,2	–
Этилбензол	3	0,02	–