А пиломатериалы и другие сортименты, полученные из древесины, зараженной спорами дереворазрушающих грибов, несут признаки гнилей. Далее имеет место развитие гнилевых процессов и в постройках. Ущерб, наносимый грибами древесине на складах, порой бывает значительным.

После рубки дерева древесина некоторое время сохраняет состояние и свойства, присущие древесине растущего дерева и это> предохраняет ее от порчи грибами. Основными защитными свойствами срубленной древесины в это время служат высокая влажность, доходящая у хвойных в заболони до 130% и в ядровой - до 70% от абсолютно сухого веса древесины, и кора, которая еще цела и непроницаема для грибов. По мере подсыхания в древесине происходят изменения, способствующие порче ее грибами,- это снижение влажности древесины, образование трещин в торцах и вдоль ствола, отставание коры, повреждения насекомыми. Большинство грибов развивается на древесине, влажность которой колеблется в пределах 20-150%. Древесина с содержанием влаги ниже 20% обычно не поражается.

Пионерами в поселении грибов на древесине являются деревоокрашивающие. Окрашивание древесины может быть связано с выделением грибами тех или иных пигментов, но иногда представляет собой чисто оптическое явление, основанное на дифракции света между бесцветными стенками древесных клеток и более темными гифами гриба.

Исследования деревоокрашивающих грибов на сосне были выполнены В. В. Миллером и др., Е. И. Мейер, Ю. В. Адо, И. Г Крапивиной, С. Н. Горшиным, Т. П. Сизовой и др., И. А. Петренко. Было определено влияние этих грибов на прочность, водопоглощение и влагопоглощение древесины, а также выявлена способность засинелой древесины более быстро разрушаться в земле. Так, гриб Ceratocystis (Ophiostoma) pini, вызывающий сильное разрушение вторичных стенок и многочисленные прободения стенок трахеид, может снижать сопротивление при ударном изгибе на 34%.

В. Я. Частухин и М. А. Николаевская выделили несколько фаз разложения валежной древесины. Первая фаза связана с развитием на древесине различных деревоокрашивающих грибов. Следующая фаза определяется активностью основных дереворазрушителей - Fomitopsis pinicola, Trametes squaveolens (Fr.) Fr., Lentinus squamosiis. Конечная стадия обусловлена развитием грибов из семейства Agaricaceae.

По данным И. А. Петренко, большая часть несовершенных грибов не способна разлагать древесину. Несовершенные грибы используют в первую очередь легкодоступные органические соединения (крахмал, декстрины, жиры и простейшие сахара), а также протоплазму клеток. И только длительное (в течение 2-3 лет) воздействие этих грибов на древесину в оптимальных для их существования условиях вызывает разрушения в стенках трахеид поздней древесины. Но древесина, пораженная грибами синевы, разрушается основными почвенными дереворазрушителями - высшими грибами значительно интенсивнее, чем здоровая. Это объясняется, очевидно, способностью грибов синевы разрушать смолы, которые являются естественными биоконсервирующими веществами.

Под воздействием высших грибов разрушение образцов древесины сосны достигает 55%, а разрушение некоторыми несовершенными грибами не превышает 3%.

Наиболее распространенной окраской древесины является синева, вызванная сумчатыми грибами Ceratocystis (Ophiostoma) pini, С. coeruleu, Ceratocystis sp., С. pilifera и несовершенными Cladosporium herbarum, Discula pinicola (Naum.) Petr. var. mammora Lagerh и др. Например, сумчатый гриб Ceratocystis (Ophiostoma) pilifera вызывает синеву, проникающую вглубь пиломатериалов. Перитеции гриба формируются на черном войлочном сплетении мицелия, что обусловливает поверхностную окраску (черные пятна и потеки). Несовершенная его стадия - Sphaeronaema piliferum Sacc.

Розовую окраску древесины вызывает гриб Fusarium sambucinum Discula rubra H. Meyer. Коричневую окраску заболони сосны вызывает Discula brunneo-tingens H. Meyer.

Хульме указывает, что если некоторые виды сосен (P. strobus, Р. lambertiana) после валки находятся в тепле (125°) и влажных условиях в течение одного и более дней, то на пиломатериалах развивается коричневое окрашивание при дальнейшем искусственном высушивании. Окрашивание идет быстро, часто в первые 24 ч искусственного высушивания. Температура, продолжительность хранения, первоначальная температура при искусственном высушивании оказывают сильное влияние на интенсивность окрашивания. Однако даже в наиболее неблагоприятных условиях на части пиловочника не развивается никакого окрашивания. Часто окрашивание располагается вокруг сучков.

Хульме на пиловочнике Pinus strobus к наиболее опасным деревоокрашивающим грибам относит Ceratocystis sp., Graphium sp., Altemaria sp., Phialophora sp., Cladosporium sp., Aurcobasidium sp.

Заражение древесины происходит с поверхности; гриб быстро проникает вглубь древесины по сердцевинным лучам. Оптимальная температура для роста грибов лежит в пределах 20-25°, при температуре 7-8° рост гриба начинает замедляться. При влажности древесины ниже 23% и более 70% древесина не поражается синевой. Развитие этих грибов идет очень быстро (5-6 дней). Окраска древесины зависит от цвета гиф, проникающих в клетки древесины, и от выделяемого гифами пигмента. Грибы питаются содержимым паренхимных клеток заболони, не разрушая клеточных стенок. Химический состав древесины под влиянием синевы заметно не изменяется, за исключением некоторого снижения количества петозанов.

По месту появления и степени распространения различают в круглых сортиментах синеву боковую и торцовую, а в пиломатериалах - бревенную и налетную. Боковая характерна для хвойных, пород, торцовая - для безъядровых лиственных. Налетная синева наблюдается в виде пятнистой или сплошной сине-серой окраски заболони. Бревенная синева имеет вид пятен и полосок у кромок.

В связи с тем, что гриб не разрушает клеточных оболочек, она не оказывает заметного влияния на физико-механические свойства древесины, но является пороком, который снижает ее сортность. Поэтому в некоторых сортиментах ответственного или специального назначения древесина с синевой не допускается. Большинство наиболее распространенных видов грибов синевы не оказывает существенного влияния на механические свойства древесины даже при длительном воздействии, но отдельные виды, например Cyratocvstis piceae (Munch.) Bakshi (Ophiostoma piceae) и др., могут вызывать достоверное снижение некоторых ее механических свойств. Физико-механическим испытаниям подвергалась в основном сосновая древесина. На прочность древесины при статических нагрузках синева существенно не влияет. Иногда наблюдается снижение прочности при статическом изгибе (до 5%) и пониженное сопротивление ударному изгибу (на 10%). Последнее связано с уменьшением в древесине при синеве количества пентозанов.

По данным Е. И. Мейер, возбудители синевы родов Harmonema, Leptographium ускоряют рост домовых грибов (настоящего, белого и пленчатого). Она полагает, что синева может оказывать влияние на скорость заражения домовыми грибами.

В. В. Миллер и др. отмечают, что засннелая древесина легче смачивается водой и быстрее поглощает ее по сравнению со здоровой. Некоторые виды грибов синевы (Pullularia pullulans (de Вагу) Berhout, Leptographium lundbergii) своим присутствием в древесине оказывают стимулирующее действие на развитие домовых грибов.

К грибам, вызывающим так называемую биржевую гниль и довольно часто встречающимся на лесобиржах, относят Corticium laeve, Stereum sanguinalentum Alb. et Schw., Peniophora gigantea (Fr.) Mass. и другие грибы. Все они встречаются на круглом лесе, выкатанном из воды. Здесь также встречаются сосновая и корневая губки, окаймленный трутовик, опенок и др.

Сосновые лесоматериалы на складах часто заселяются так называемыми складскими грибами. Среди них выделяют группы, вызывающие слабое, среднее и сильное разрушение древесины. Среди слабых следует отметить щелелистника обыкновенного - Schizophyllum commune Fr. Этот гриб вызывает слабое поверхностное гниение древесины сосны и других хвойных и лиственных пород. Встречается на пнях, валеже и сухобочинных деревьях. Он известен под названием щелевого гриба. Плодовые тела обычно располагаются в щелях и имеют вид маленьких, 1-4 см в диаметре, тонких, округлых шляпок, прикрепленных в одной точке. Иногда имеется зачаток боковой ножки. Поверхность шляпок светло-серая, войлочная, со слегка загнутыми вниз краями. Пластинки гименофора расположены веерообразно. Они сероЕатые или лиловато-коричневые, иногда расщепленные, кожистые.

Coniophora putcana (Schum. ex Fr.) Karst. - пленчатый гриб . Относится к среднеразрушающим грибам. Вызывает поверхностную бурую или желтую деструктивную гниль. Пораженная древесина полностью теряет механическую прочность и распадается на призмы. Плодовые тела имеют вид распростертых коричневых пленок со светлым бахромчатым краем. Под корой бревен развивается бесплодная белая грибница. Плодовые тела развиваются на коре и под корой заготовленных круглых лесоматериалов. Заражение заготовленной древесины производится с помощью круглых спор. Мицелий в древесине разрастается в основном в трахеидах. В них, помимо слабо ветвящихся гиф размером до 1 мкм, имеются и толстые бесцветные гифы до 4 мкм, собранные по 2-3. Тонкие гифы имеют медальоновидные пряжки. С пораженными лесоматериалами гриб заносится и в постройки. Отнесен к числу опасных домовых грибов.

К числу сильных разрушителей на складах относятся заборный, или столбовой, шпальный, красноокаймленный грибы и пениофора гигантская.

Gloeophyllum sepiarium (Fr.) Karst. - столбовой, или заборный, гриб . Часто поселяется на различных открытых сооружениях (сараях, мостах, шпалах, столбах, заборах, навесах). Встречается на лесных складах, где поселяется на лесоматериалах длительного хранения, а также в лесу на пнях, валеже. Поражает главным образом древесину хвойных пород, насыщенную влагой.

Пораженная грибом древесина вначале желтеет, потом приобретает красноватый оттенок, и в ней появляются мелкие трещины. На более поздней стадии гниения древесина становится светло-коричневой и растрескивается по годичным слоям. На последних стадиях разрушения гниль становится однородной, темно-бурой, и в ней возникают крупные радиальные трещины. В трещинах иногда образуются скопления желтовато-коричневой грибницы. На поверхности пораженных частей образуется тонкий войлочный налет и тонкие шнуры грязновато-белого цвета, которые затем принимают желтую, а позднее буроватую окраску. Пораженная древесина издает своеобразный приятный запах. Оптимальные условия для роста грибницы при 35 , минимум - около 5°, максимум - 44°.

Плодовые тела обычно развиваются в трещинах разрушающихся материалов. Они имеют вид тонких, пробковидно-кожистых шляпок, прикрепленных боком или полураспростертых. Поверхность их темно-коричневая, у основания бугристая, иногда волосистая с концентрическими зонами. Края более светлые, желтовато-бурые. Гименофор светло-коричневый или ржаво-бурый, в виде невысоких разветвленных пластинок, расходящихся f радиальном направлении. Ткань плодового тела толщиной 1-2 мм, пробковая, рыжевато-коричневая.

Lentinus lepideus (Fr.) Fr. - шпальный гриб . Вызывает очень сильное и быстрое гниение древесины и является основным разрушителем шпал. Поселяется на древесине хвойных пород (пнях, валежнике, иногда на стволах живых деревьев, хранящихся лесоматериалах, а также в погребах, сараях, шахтах). Гниль бурая, трещиноватая, легко распадающаяся на продолговатые куски, рассыпчатая. В трещинах гнилой древесины часто образуются белые налеты и тонкие пленки грибницы. Со временем на пленках появляются желтовато-коричневые пятна.

Плодовые тела в виде довольно толстых, плотных, твердеющих шляпок до 12 см в диаметре, с плотной центральной ножкой или несколько смещенной. Поверхность шляпки кремово-желтая или охряно-рыжая, покрытая темными чешуйками. Края шляпки тонкие, извилистые. Ножка чешуйчатая, желтоватая, у основания деревянистая. Пластинки гименофора набегающие, желтоватые, зубчатые или рассеченные.

Peniophora gigantea - пениофора гигантская . Считается активным разрушителем хвойной древесины. Обычно встречается на неокоренной древесине. Гниль имеет волокновидную, неяснокоррозионную структуру. Пораженная древесина сначала почти не изменяет свою окраску, затем буреет и размягчается, иногда появляются легкие неясные трещины. На поверхности пораженных частей образуются беловатые ватообразные, иногда довольно мощные пленки грибницы и очень тонкие веерообразные шнуры. Плодовые тела пленчатые, широко распростертые, грязновато-белые или желтоватые, длиной до 50 см. В сырую погоду они разбухают, а при высыхании становятся как бы пергаментными и легко отделяются от субстрата. Гименофор совершенно гладкий, бледный, желтовато-серый. Особенно хорошо развивается гриб на свежих лесоматериалах, если их влажность более 30%. Иногда гриб может развиваться и в постройках, попадая с зараженной древесиной.

Кроме указанных грибов сосновую древесину (пиломатериалы и бревна) на складах разрушают Hyphodontia arguta Erikss, Н. subalutacea (Karst.) Erikss, Ceriporia giivescens, Sphaeronaema piliferum Sacc.

Складские грибы и грибы, поражающие сосновые лесоматериалы, с зараженными материалами могут попасть в различные деревянные строения, где будут вызывать разрушение деревянных конструкций. Обычно грибы, разрушающие древесину в постройках, называются домовыми. Значительная часть дереворазрушающих складских грибов попадает в постройки при использовании не антисептированной или слабо пропитанной древесины.

Среди домовых грибов имеются виды, способные разрушать древесину и растущие деревья (окаймленный трутовик, опенок и др.).

Вызывая разрушение деревянных конструкций, домовые грибы иногда очень быстро выводят из строя относительно новые строения. Если от огня гибнет 5% деревянных зданий, то от домовых грибов 95%.

В большинстве своем домовые грибы относятся к семейству трутовых (Polyporaceae) и представлены настоящим , малым домовым (S. minor), белыми домовыми , Fibuporia Vailantii (DC. ex Fr.) Bond, et Sing., пленчатым домовым (Coniophora cerebella), а из сем. Agaricnceae пластинчатых - шахтным (Paxilius acheruntius) и др.

По данным А. М. Жукова, кроме указанных грибов в сельских постройках можно встретить грибы, встречающиеся на лесных складах и в лесной обстановке. Это представители родов Lentinus, Uloeophyllum, Fomitopsis, Coriolus, Funalia, Bjerkandera, Mycoleptodon и др. Активные разрушители. Они обычно поражают изгороди, временные загоны, сараи и т. д., сокращая возможный срок службы древесины.

Домовые грибы относятся к группе целлюлозоразрушающих грибов. Для своего питания они используют целлюлозу и сходные с ней вещества. Поэтому разрушенная ими древесина превращается в бурую распадающуюся массу, относящуюся к типу деструктивных гнилей.

Поражение древесины и разрастание в ней домовых грибов происходит следующим образом. Гифы грибов первоначально проникают в сердцевинные лучи, а затем переходят в другие элементы древесины. Распространяются домовые грибы в древесине отдельными ветвящимися гифами по полостям клеток и могут легко проникать через клеточные оболочки в любом месте, предварительно вызывая их ферментативное растворение.

Гифы домовых грибов растут обычно в полостях клеток. Стенки разрушаются неравномерно. Целлюлозоразрушающие грибы поражают в первую очередь те участки клеточной оболочки, которые меньше одеревенели.

Домовые грибы могут заражать древесину грибницей и спорами. Одно плодовое тело за сутки дает миллион спор. Исследования показали, что при наличии нескольких плодовых тел домовых грибов на древесине подполья в 1 м 3 воздуха содержалось 79 000 спор грибов, даже в комнатах первого этажа в 1 м 3 воздуха находилось 16 000 спор. Споры могут разноситься по воздуху, водой, насекомыми (жук-точильщик), грызунами и самим человеком (на одежде, обуви, с загрязненными инструментами).

По отношению к температуре домовые грибы ведут себя по-разному: оптимум 20-27°, минимум 5-9°, максимум 35-37°. Только у настоящего домового гриба максимум 26-27°.

Большинство типичных домовых грибов наиболее энергично развивается в условиях высокой влажности и неподвижности, застоя воздуха. Если в древесине не более 18% влаги, то такая древесина недоступна для грибов. Однако если древесина уже заражена, то и после ее высыхания ниже 18% содержания влаги грибница домовых грибов может сохранять в ней жизнеспособность до 1-1,5 года, и при увлажнении этой древесины процесс гниения возобновляется.

Имеет значение для развития гриба и кислотность субстрата. Большинство их лучше всего развивается при значениях pH 3-6.

Прямое солнечное освещение замедляет процессы роста грибницы домовых грибов. Все остальные домовые грибы предпочитают селиться на древесине хвойных пород (белый домовый гриб никогда не встречается на древесине лиственных пород).

Зараженности зданий домовыми грибами и их развитию способствует сырость в зданиях вследствие протекания крыш, неисправности водопровода, недостаточного отопления, плохой вентиляции и др. Зараженность домовыми грибами становится заметной, когда процесс разрушения древесины зайдет уже далеко. Это проявляется в осадках стен, прогибах балок, перекосе дверных коробок, зыбкости полов. Местами происходит отлуп и обрушивание штукатурки и даже появляются плодовые тела и пленки гриба. Чаще всего они образуются в сырых углах комнат, санузлах, неотапливаемых помещениях. Сильное развитие домовых грибов может привести к перекосу полов, обвалу потолков и междуэтажных перекрытий. Разрушение может произойти в течение года.

Serpula lacrymans - настоящий домовой гриб . Это наиболее опасный гриб. Он может разрушить крупные деревянные элементы конструкций в течение 6-10 мес. Этот гриб опасен и тем, что обладает способностью увлажнять древесину и передавать влагу на значительные расстояния при помощи особых образований - шнуров. Известно, что при сгнивании 1 м 3 древесины образуется 140 л воды. Эта влага увлажняет близлежащие к гнилой древесине участки и способствует распространению в них гнили.

Гриб образует пышные ватообразные скопления грибницы. Она вначале белая, затем приобретает местами канареечно-желтую или розоватую окраску. Под конец грибница спадается, превращаясь в грязно-серые пленки или подушки.

Распространение гриба по поверхности стен, из этажа в этаж часто происходит при помощи шнуров, длина которых может достигать нескольких метров. Шнуры довольно толстые (до 6-7 мм), иногда плоские, беловатые или пепельно-серые, деревянистые, в сухом состоянии ломкие.

Плодовые тела широкораспростертые, иногда очень большие (до 0,5 м и более в диаметре), толстые, губчатые, до 1-4 см толщиной, часто приросшие к субстрату, реже полуотогнутые или свободные. Край плодового тела утолщенный, в молодом состоянии белый, отчетливо выделяющийся. Гименофор в виде невысоких извилистых переплетающихся складочек, ячеистый и иногда крупносетчатый или извилисто-зубчатый. Цвет его охряно-желтый, затем ярко-ржавый до ржаво-коричневого. Ячейки до 2-3 мм в диаметре и примерно такой же глубины. На скоплениях грибницы и по краям плодовых тел выделяются капли водянистой жидкости, благодаря чему гриб и получил свое название (lacrymans - значит плачущий).

Настоящий домовой гриб встречается преимущественно в различных перекрытиях и в замкнутых конструкциях жилых, фабрично-заводских и административных зданий, а также в подвалах, овощехранилищах, плохо вентилируемых складских и других постройках.

Serpula minor - малый домовой гриб . Очень сходен с настоящим домовым грибом. Он отличается малыми размерами грибницы, плодового тела с коричнево-желтым цветом. Гниль аналогична настоящему домовому грибу. Встречается главным образом в перекрытиях над подвалами и в погребах.

Coriolus vaporarius (Fr.) Bond, et Sing - белый домовой гриб . Один из наиболее распространенных домовых грибов. Он развивает пышную хлопьевидную или ватообразную, всегда белую грибницу. В сырых замкнутых пространствах образуются особенно мощные скопления рыхлой грибницы, волокнистых прядей и шнуров. Шнуры толстые (до 4-6 мм), мягкие, неломкие, слабо ветвящиеся, белые. В узких пространствах гриб образует белые пленки лучисто-веерообразного строения, иногда в виде слоев прессованной ваты.

Плодовые тела появляются очень редко. Они обычно небольшие, распростертые, приросшие, вначале мягкие, иногда в виде корочки, с узким, неясно выраженным краем. Цвет плодового тела беловатый, впоследствии желтоватый до рыжеватого, рыжевато-желтого. Гименофор трубчатый. Трубочки белые, позднее желтоватые или светло-коричневые. Поры крупные, неравновеликие, в среднем 1-2X1 мкм, округлые или угловатые, сначала с цельными, а затем мелкозубчатыми краями. Этот гриб встречается чаще всего в бесплодной (мицелиальной) стадии. Его находят в междуэтажных перекрытиях жилых домов, реже на лесных складах и в надворных постройках.

Разрушение древесины под воздействием этого гриба происходит очень быстро. Он считается весьма опасным, особенно при наличии определенной влажности и отсутствии вентиляции. Зараженная древесина вначале принимает бурую окраску, затем растрескивается поперечными и продольными трещинами на крупные призматические участки и в конечной стадии гниения легко рассыпается в порошок. Поражению белым домовым грибом подвергается только древесина сосны, ели, пихты, лиственницы.

Paxillus acherutius - пластинчатый домовой, или шахтный, гриб . Грибница вначале очень скудная, бесцветная, паутинистая, позднее желтеющая, иногда с фиолетовым или лиловатым оттенком, веерообразно разрастающаяся. Старая грибница сероватого цвета. Гриб образует также тонкие, нитевидные, разветвленные, переплетающиеся шнуры, сначала светлые, затем зеленовато-желтые, иногда образующие как бы рыхлую пленку.

Плодовые тела в виде шляпок без ножки или с короткой боковой ножкой. Шляпки 2-6 см в диаметре, тонкие, мясистые, различной формы: часто веерообразные или раковинчатые, раздвоенные, суженные к основанию, иногда распростертые. Поверхность шляпки желтовато-охряная или грязно-желтая, иногда с фиолетовым оттенком или коричневая, опушенная или нежновойлочная, в старости голая и гладкая. Край шляпки тонкий, острый, подвернутый или прямой, волнисто-лопастный. Ткань шляпки мягкая, губчатая, без запаха. Пластинки гименофора радиально расходящиеся, узкие, волнистые, мягкие, дихотомически ветвящиеся, в молодом состоянии беловатые, затем яично-желтые или буроватые.

При благоприятных условиях, т. е. при влажности древесины 50-70% и окружающего воздуха - не ниже 100%, пластинчатый домовой гриб вызывает быстрое и сильное разрушение древесины, преимущественно сосновой. Пораженная древесина на первых стадиях развития гнили становится зеленовато-желтой, потом буреет, приобретает волокнистое состояние и, наконец, растрескивается главным образом в продольном направлении.

Гриб часто встречается в подполах, в каркасах домов и перекрытиях с торфяной засыпкой, в погребах и особенно в шахтах, где является одним из главных разрушителей крепежного леса. В связи с этим он и получил название «шахтного» гриба.

Т. П. Сизовой, С. Н. Горшиным, И. Г. Крапивиной и др. опубликованы диагностические признаки малоизученного вида Stachybotrys macrocarpa (Sterigrnatobotrus macrocarpa), широко распространенного на сосновой древесине, контактирующей с песчаным грунтом, и вызывающего ее умеренную гниль (Кижи).

Широко распространена на складах и в постройках также плесневая гниль , захватывающая верхние слои древесины. При этом древесина становится мягкой, при высыхании на ней образуются поперечные трещины. Такую гниль вызывают некоторые сумчатые и несовершенные грибы (Chaetomium, Rhizoctonia и др.). Плесневой гнилью поражаются сосновая и другая древесина в сооружениях с постоянно влажной средой (плотины, нижние части столбов, шпалы и др.).

Плесневые грибы при длительном воздействии на древесину способны разрушать вторичные стенки трахеид по типу, близкому к «умеренной гнили».

Самым распространенным деревом во всем мире является сосна. Ее можно встретить в разных странах и климатических зонах. Всего насчитывают около 120 видов, и более 50 пород произрастает в России, но чаще всего можно встретить сосну обыкновенную. Сосновые деревья достигают в высоту 20-40 м, в диаметре - 40-60 см, иногда метр, а их возраст составляет 300-500 лет. Исключением является американская сосна-долгожитель, произрастающая в Неваде, которая растет уже около 4700 лет.

Как правило, рубку сосновых деревьев производят в возрасте 100-120 лет. Их преимуществом является быстрый рост, который зависит от температуры воздуха и количества осадков. При благоприятных условиях годовой прирост составляет до метра в высоту. Самым лучшим для строительной сосны считается климат северной полосы. У деревьев, произрастающих в этой зоне, небольшое межкольцевое расстояние и, соответственно, меньшая рыхлость и склонность к растрескиванию. Поэтому ценными считаются архангельская, карельская и ангарская сосны.

Годичные слои хорошо видны на сосновой древесине. Их ширина в среднем составляет 3 мм, однако может варьироваться от 1 до 10 мм. Граница между разными слоями очень четкая, при этом сердцевидные лучи выражены слабо, сосудов нет. Благодаря разному цвету ядра (от светло-розового до красновато-коричневого) и заболони (желтый или розоватый), их легко отличить друг от друга. Будучи хвойным деревом, сосна имеет смолу, поэтому на поздней древесине видно много крупных смоляных ходов.

Свойства сосны

Целебные свойства сосны были известны еще в древние времена, поэтому врачи использовали ее для борьбы с легочными заболеваниями - бронхит, пневмония, туберкулез, применяя хвою и смолы для лекарств, а также создавая лечебные санатории в борах. Физико-механические характеристики сосновой древесины способствуют ее использованию для строительства, производства декора и мебели.

Влажность ядра достигает 33% и не меняется по всей длине, а средние показатели наличия ваги в заболони составляют 112% и увеличиваются к вершине.

Плотность считается низкой. При стандартной влажности ее средний показатель составляет 505 кг/куб. м, а плотность полностью высушенной древесины - 480 кг/куб. м.

Усушка колеблется в зависимости от годичных слоев от 6.7% до 7.5%. Увеличение влажности воздуха влияет на коэффициенты разбухания: тангенциальный - 0.31, объемный - 0.5, радиальный - 0.18.

Влаго- и воздухопроницаемость древесины высокая, что позволяет хорошо обработать материал защитными и пропитками.

Теплоизоляция и термостойкость сосны очень высокие, поэтому она хорошо подходит для строительства домов и производства оконных рам. Например, ПВХ и алюминий, используемые для металлопластиковых окон, имеют более низкие теплоизоляционные показатели.

Электрическая проводимость отсутствует, так как сосна является диэлектриком.

Звукоизоляция древесины низкая. При строительстве деревянного дома для обеспечения требований СНиП необходимо делать перегородку от 10 см.

Восприимчивость к излучениям : рентгеновское не имеет воздействия, световое - до 3,5 см, нейтронное - до 10 см.

Несмотря на высокую прочность древесины, сосна считается мягким деревом, которое легко обрабатывается инструментами. Поэтому ее полюбили мастера, создающие мебель и декор. Еще одним плюсом является высокая стойкость к болезнетворным процессам - грибки, плесень, насекомые. Однако высокая влагопроницаемость сосны требует большего количества пропитки. К тому же перед нанесением сосновую древесину нужно обрабатывать щелочным раствором или бензином или спиртом из-за присутствия в ней смолы.

Области применения сосны

Это дерево является очень востребованным в разных сферах благодаря его качествам. Из него изготавливают профилированные и пиленые брусы, оцилиндрованные бревна, обрезные и необрезные доски для строительства. Блок-хаус, фальш-брус и вагонку применяют в качестве отделочных материалов. Например, сосна прекрасно подходит для отделки саун, поскольку помимо красивого внешнего вида источает приятный аромат и лечебные ферменты. Древесина используется для химической переработки, в машиностроении, железнодорожной сфере, горнодобывающей промышленности. Также она применяется для производства тары, а хвоя - биологически активных веществ.

Мебельные предприятия задействуют сосновую древесину в своей работе как основной материал, так и в качестве каркаса, который шпонируют другими породами. На ней легко создавать резные и мозаичные узоры. Она хорошо тонируется, поэтому ей можно придать любой цвет. Мебель из сосны является экологичной, надежной и красивой.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Роль зеленых насаждений очень велика. Они снижают запыленность и загазованность воздуха, выполняют ветрозащитную функцию, обладают фитонцидным действием, борются с шумом, влияют на тепловой режим и влажность воздуха. На Земле примерно 350 миллионов лет назад появились первые деревья. Огромные территории были покрыты лесом, но затем значительная их часть была уничтожена людьми. Лес - сложное природное образование (биоценоз). В состав его входят не только живые организмы, но и их среда обитания - почвенно-грунтовый слой, атмосфера. Лес в наши дни испытывает на себе сильное влияние со стороны человека. Это влияние очень разнообразно. Тут сплошные рубки, пожары, массовый туризм, выпас скота, загрязнение атмосферы ядовитыми газами.… А как реагирует лес на это? Какие изменения в нём происходят? Насколько они опасны для существования леса? Вмешательство человека в жизнь леса нельзя остановить. Оно неизбежно и будет продолжаться, но всем надо стремиться к тому, чтобы причинять лесу наименьший вред. Что для этого нужно? Важную роль в жизни леса играет слой атмосферы, в котором развиваются лесные растения и другие живые организмы, без этого нельзя представить себе леса. Атмосфера служит источником углекислого газа, кислорода и пополняется кислородом, выделяемым растениями, и углекислым газом, образующимся в процессе дыхания. В него поступают вещества, жизненно важные для обитателей леса, и из него эти вещества вновь поглощаются растениями и животными. Эта система называется лесным биогеоценозом. Загрязнение атмосферы причиняет биогеоценозу большой вред. Главный враг леса - диоксид серы или иначе сернистый газ. Больше всего от него страдают сосновые леса. Сосновые насаждения - очистители воздуха от пыли, что зависит от хвои, её количества и поверхности. У хорошо развитого взрослого дерева сосны общая длина хвоинок превышает 200км. Этим определяется высокая фильтрующая способность дерева .

Тема нашей работы - «Сосна как индикатор загрязнения окружающей среды». Мы считаем эту тему актуальной на сегодняшний день, так как сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности.

Еще актуальность такой работы и в том, что зачастую достоверная информация недостаточна, требуется уточнение и поиск новых фактов. Цель исследования- определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы

Изучить литературу по теме исследования

Изучить состояние хвои сосны обыкновенной на разных участках города: вдоль федеральной трассы М5, лесопарковой зоны, около промышленной зоне, в районе озера Тургояк.

Проанализировать и обобщить результаты исследований

На основе полученных данных сделать вывод

Мы выдвинули гипотезу: сосну обыкновенную можно использовать в качестве биоиндикатора для оценки загрязнённости атмосферы.

Объектом исследования явились хвоинки сосны обыкновенной.

Предмет исследования - уровень загрязненности.

Исследовательская работа разделяется на две части: теоретическую и практическую. В теоретической части мы изучили характеристику голосемянных растений, в том числе сосны обыкновенной.

В практической части использовали опытно-экспериментальные методы исследования: эксперимент, наблюдение, теоретический анализ, по результатам которых нами были сделаны соответствующие выводы.

Глава 1. Теоретическое обоснование проблемы

Отдел Голосеменные насчитывает более 700 видов растений. Голосеменные имеют не только корни, стебель и листья, но и семена, образующиеся в особых органах - шишках. Семена голосеменных лежат на чешуях шишек открыто «голо» - отсюда и название этого отдела.

В состав отдела Голосеменных входят несколько классов, из которых ныне процветающим является класс хвойные (около 560 видов). Голосеменные растения в основном произрастают в северной части земного шара. Хвойные образуют огромные лесные массивы на Урале, в горах Кавказа, Средней Азии, в Сибири.

Голосеменные очень древние растения, останки которых находят в слоях девонского периода палеозойской эры. Расцвет хвойных приходится на юрский период. Это самая многочисленная и наиболее распространенная группа голосеменных растений. В настоящее время это преимущественно деревья (до 100м высоты), кустарники, древовидные лианы и даже эпифиты.

Ветвление моноподиальное. Листья у большинства хвойных растений жесткие игольчатые (хвоя). Располагаются хвоинки на стебле по спирали (одиночные) или собраны в пучки, чешуевидные - супротивно, не опадают в неблагоприятное время года. Снаружи листья покрыты толстой кутикулой - слоем особого вещества, выделяемого покровной тканью - кожицей. Устьица погружены в ткань листа, что снижает испарение воды, замена игл происходит постепенно в течение всей жизни растения. У хвойных растений мощно развита вторичная ксилема (древесина), состоящая на 90-95% из трахеид. Кора и сердцевина развиты слабо. Корни (главный и боковые) имеют обычное для деревьев строение с микоризой (симбиоз мицелия гриба и корней деревьев), придаточные корни встречаются редко. Отличительной чертой всех голосеменных является наличие семязачатков и образование семян. Семязачатки располагаются открыто, поэтому и называются голосеменные. Из семязачатка развиваются семена.

В цикле развития последовательно происходит смена двух поколений гаметофита и преобладающего спорофита. Хвойные вечнозеленые растения, за исключением лиственницы и метасеквойи. У многих хвойных в коре, древесине и листьях есть смоляные ходы, содержащие эфирное масло, смолы и бальзамы .

Хвойные формируют природные ландшафты - тайгу - на огромных пространствах континентов. Их значение в жизни природы и в хозяйственной деятельности человека велико. Являясь важнейшим компонентом биогеоценозов, они имеют огромное водоохранное и противоэрозийное значение. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины и являются исходным материалом для многоотраслевой лесотехнической промышленности. Изхвойных получают вискозу, шелк, штапель, бальзамы и смолы, камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты и т.д., а также пищевые продукты и витамины. Семена кедра, сибирской сосны содержат до 79% масла, близкого к прованскому и миндальному. Для медицинской промышленности хвойные служат исходным сырьем для получения витаминов и медицинских препаратов. Хвоя, семена и молодые побеги некоторых хвойных - незаменимый зимний корм животных(особеннолосей), и птиц. Древесина тисовых используется для изготовления дорогих поделок и в мебельной промышленности, она почти не подвержена действию насекомых.

Сосна - это основная лесообразующая порода. По площади (114240,8 тыс. га.) она занимает второе место, уступая лишь лиственнице. Сосна обыкновенная и образуемые ее леса имеет огромный ареал с широким диапазоном произрастания. Род сосна(Pinus L.) насчитывает около 100 видов, произрастающих в странах умеренного пояса Северного полушария, а также в горах южных широт(Европа, Азия, Северная и Южная Америка).

Родовое название - от латинского pin - скала, гора, латинское selvestris - лесной от sylva - лес .

Этот род подразделяет на два подрода: двухвойные сосны с крылатыми семенами (Diploxylon) и пятихвойные, или кедровые, с бескрылыми семенами (Haploxylon). Подроддвухвойных включает сосны обыкновенную, эльдарскую, пицундскую и другие; подродпятихвойных - кедр сибирский, сосну корейскую, сосну веймутову.

Самый распространенный вид сосны, произрастающий в России - сосна обыкновенная (Pinussilvestria). Общими для этого вида чертами являются парное расположенные хвои на укороченных побегах, плоско-выпуклая форма хвоинок в поперечном разрезе, крепкие деревянистые шишки с характерно утолщенными концами чешуи, полуторагодичный период их созревания, своеобразное сочетание семени с крылом и другие. Эти признаки характерны для всех сосен, произрастающих в различных частях ее обширного ареала.

Сосна обыкновенная - вечнозеленое стройное хвойное дерево, достигающее 40м высоты, 1,5м в диаметре, с мутовчаторасположенными ветвями. Кора дерева красно-бурая, к вершине буро-желтая, трещиноватая, тонкошелушащаяся. Молодые ветви голые, зеленоватые, потом серо-бурые; почки 6-12мм длинной, острые, красновато-бурые, яйцевидно-коничные, смолистые, находятся, на верхушке главного побега и боковых ветвей. Боковые почки собраны в мутовку, окружающую более крупную центральную почку.

Вся древесина сосны пронизана многочисленными крупными смоляными ходами, тянущиеся в вертикальном направлении и сообщающимися между собой горизонтальными ходами, залегающими в сердцевинных лучах. Из естественных трещин коры и искусственных надрезов вытекает смола, заливающая нанесенные повреждения, в чем состоит ее биологическое значение. Вытекающая из раны смола называется живицей (от слов «заживлять», «исцелять»).

Корневая система с глубоко идущим главным корнем.

Листья (хвоя) сизо-зеленные, расположены попарно, жесткие, полуцилиндрические, заостренные, длинной 5-7см. шириной 2мм, расположены на верхушках укороченных побегов.

Серо-желтые пыльниковые (мужские) шишки размером меньше горошины развиваются весной у основания молодых длинных побегов, в пазухах кроющих листьев, и быстро отмирают. На концах молодых побегов тех же деревьев появляются красноватые овальные женские шишечки, длинной 5-6мм и шириной 4мм, на коротких ножках, состоящие из кроющих чешуй, в пазухах которых сидят семенные чешуи с семяпочками. Женские шишки после оплодотворения разрастаются, достигают 2,5-7см в длину и 2-3см в ширину. В первый год они зеленые, на второй - одревесневают и буреют. Семена длиной 3-4мм, черноватые или сероватые, удлиненно-яйцевидные с крылом в 3 раза длиннее семени. Цветет в мае, опыляется ветром. Семенные шишки созревают на второй год.

1. Влияние условий среды на жизнь и строение растений

Все, что окружает растение и оказывает на него прямое или косвенное воздействие, составляет в широком смысле среду его обитания. Роль отдельных элементов среды обитания в жизни растений неодинакова. Одни из этих элементов жизненно необходимы, другие влияют на растение, но не обязательны, третьи безразличны. Элементы среды обитания, влияющие на жизнь растений, называют экологическими факторами. Для них характерно непостоянство, то есть изменения величины действия во времени. Элемент среды, постоянно присутствующий в избыточных количествах, становится средообразующим фактором, который определяет специфику среды в целом.

Характер действия любого экологического фактора зависит от его величины. Существует оптимальное значение фактора и критическое (минимальная и максимальная его величины), за пределами которых активная жизнедеятельность. Многие растения, в разных условиях обитания оказываются различными по ряду морфологических и анатомических признаков.

В процессе эволюции у растений, приспособившихся к сходным условиям, появились общие черты внешнего облика, ритма роста, анатомической структуры. Однотипность реакций растений на тот или иной экологический фактор позволяет объединить их в экологические группы.

Каждая экологическая группа может включать растения разных жизненных форм. С другой стороны, растения одной и той же жизненной формы могут относится к разным экологическим группам.

Биоиндикационные методы

Сильнейшее воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества, такие, как диоксид серы, оксид азота, углеводороды и другие. Среди них наиболее типичным является диоксид серы, образующийся при сгорании серосодержащего топлива (работа предприятий теплоэнергетики, котельных, отопительных печей населения, a также транспорта, особенно дизельного).

Устойчивость растений к диоксиду серы различна. Незначительное наличие диоксида серы хорошо диагностируется лишайниками - сначала исчезают кустистые, потом листовые и, наконец, накипные формы.

Из высших растений повышенную чувствительность к SO 2 имеют хвойные. Для ряда растений установлены границы жизнедеятельности и предельно допустимые концентрации диоксида серы в воздухе. Величины ПДК: для тимофеевки Луговой, сирени обыкновенной - 0,2мг/куб.м.; барбариса 0,5мг/куб.м.

Необходимо также учитывать, что происходит постепенное накопление диоксидов серы, а также их взаимодействие с другими загрязнителями, что усиливает негативное воздействие. Чувствительны к содержанию в воздухе других загрязнений (например, хлороводорода, фтороводорода) такие растения, как пшеница, пихта, земляника садовая, береза бородавчатая.

Стойкими к содержанию фтороводорода в воздухе являются хлопчатник, одуванчик, картофель, роза, табак, томаты, виноград, а к хлороводороду - крестоцветные, зонтичные, тыквенные, гераневые, гвоздичные, вересковые, сложноцветные. Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительными к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны, как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информативными по техногенному загрязнению является морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдается повреждение и преждевременное опадание хвои.

В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои сосны.

Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно изменяются размеры женских шишек (до 15-20%). Биоиндикатором загрязненности атмосферы может служить ежегодный прирост деревьев по высоте, который на загрязненных участках может быть на 20-60% ниже, чем на контрольных. Информативной по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои (1 до 5 и более лет).

Биоиндикация - это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов (растения, животные). Сущность биоиндикации заключается в том, что определенные факторы среды создают возможность существования того или иного вида. Виды, которые позволяют выявить специфические особенности среды, называют индикаторами. Биоиндикация дает возможность судить об изменениях состояния среды и прогнозировать направление этих изменений. При изучении степени загрязнения окружающей среды важна реакция организмов на загрязнители. Систему наблюдений за этой реакцией называют биологическим мониторингом. Хвойные растения очень чувствительны к загрязнению среды. Они особенно сильно страдают от сернистого газа. Продолжительность жизни хвои у сосны составляет 3-4 года. За это время она накапливает такое количество сернистого газа, которое может существенно превысить пороговые значения.

Под влиянием сернистого газа у сосны происходят следующие изменения:

Уменьшается продолжительности жизни хвои;

Отмирают побеги; - уменьшается ширина годичных колец;

Редеет крона;

Появляются омертвления тканей (некрозы).

Остановимся на этих признаках.

Листопад (опадение хвои) у сосны происходит осенью. Зеленые хвоинки располагаются на прошлогодних побегах и этого года, а желтые на более старых, которым уже более 3 лет. Также у сосны редеет крона, появляется много сухих веток, покрытых редкой короткой хвоей. Сернистый газ поглощается растением через устьица, растворяется в жидкой фазе клеток (цитоплазме) и вызывает отравление живых тканей (Схема №1).

Скорость поступления фитотоксиканта (природное или химические вещество, поражающее растительность) сильно зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Увлажненные хвоинки поглощают сернистый газ в несколько раз больше, чем сухие. Растение интенсивно накапливает в тканях серу. Молодые хвоинки активнее поглощают сернистый газ, чем старые. Поэтому возраст сосновой хвои указывает на степень загрязнения. При концентрации сернистого газа 1:1000000 хвоя сосны опадает. Фотосинтез полностью прекращается. Появление омертвления тканей (некрозов) чаще проявляется на хвоинках сосны под влиянием загрязняющих веществ. Различают следующие виды некрозов:

краевой некроз (по краям хвоинки);

серединный некроз (середина хвоинки);

точечный некроз - отмирание тканей листа в виде пятен, рассыпанных по всей поверхности хвоинки.

Изреживание кроны происходит в результате обезлиственности или обесхвоенности (дефолиации), когда воздействие загрязняющих веществ (в том числе и сернистый газ) приводит к разрушению верхней части дерева.

Существует удобный способ определения возраста хвои с помощью мутовок.

Часто задают вопрос: «Почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами? Есть три случая, когда биоиндикация (определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ) незаменима:

1. Фактор не может быть измерен.

2. Фактор трудно измерить.

3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать, т.е. разъяснить, растолковать.

С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Актуальность биоиндикации обусловлена также скоростью, простотой и дешевизной определения качества среды.

Биоиндикаторы - это биологические объекты, используемые для оценки состояния среды .

Типы биоиндикаторов:

1. Чувствительный. Быстро реагирует значительным отклонением показателей от нормы.

2. Аккумулятивный. Накапливает воздействия без проявляющихся нарушений. Биоиндикаторы описывают с помощью двух характеристик: специфичность и чувствительность.

При низкой специфичности биоиндикатор реагирует на разные факторы, при высокой специфичности только на один.

При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на сильные отклонения фактора от нормы, при высокой чувствительности отвечает на незначительные отклонения.

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Общая схема реакции организма на воздействие загрязнителей ОС по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) имеет следующий вид (Приложение 1):

(1) - смертность;

(2) - заболеваемость;

Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной.

Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку воздух - продукт непрерывного потребления организма.

Одним чрезвычайно вредным компонентом автомобильных выхлопов является свинец. Этотэлемент наиболее токсичен. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 200 тысяч тонн свинца.

Оксиды свинца накапливаются в организме человека, попадая в него через животную и растительную пищу. Свинец и его соединения относятся к классу высокотоксичных веществ, способных причинить ощутимый вред здоровью человека. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Свинцовое отравление (сатурнизм) занимает первое место среди профессиональных интоксикаций .

Глава 2 . Опытно-экспериментальная работа

В настоящее время установлено, что на атмосферное загрязнение воздуха более остро реагируют хвойные породы, по сравнению с лиственными. Повышенная чувствительность хвойных связана с длительным сроком жизни хвои и поглощением газов, а также со снижением массы хвои. При частых или постоянных воздействиях в тканях хвойных растений постепенно накапливаются токсичные соединения, что приводит к отмиранию хвои. В нормальных условиях хвоя сосны опадает через 3-4 года, вблизи источников атмосферного загрязнения - значительно раньше (через 1-2 года).

Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также нарушение экологического равновесия в биосфере, - множество. Однако самым значительным из них является автотранспорт.

Сосновые леса наиболее чувствительны к загрязнению воздуха, особенно к выхлопным газам автомобилей, а также выбросам веществ в воздух предприятиями и АЗС. В связи с этим перед нами стояла задача: оценить степень загрязнения воздуха на четырех участках, различных по степени загруженности автотранспортом и расположению к предприятиям города.

Методика проведения исследования подразделялась на 3 этапа:

1 этап - определение участков проведения работы,

2 этап - определение состояния хвои сосны, обработка данных,

3 этап - определение продолжительности жизни хвои сосны, обработка данных.

1 этап. Определили участки проведения работы.

Было выбрано 4 участка вблизи автодорог, которые находились в зонах, контрастных по уровню атмосферного загрязнения:

«КБ им. В.П.Макеева» (Приложение 2).

(Приложение 3)

Участок №3 - п. Тургояк, дорога в лагерь «Космос» в лесной зоне (250 м. от дороги в глубь леса) (Приложение 4)

(Приложение 5)

этап. Методика исследования «Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы»

Цель: Используя метод визуальной и количественной оценки, определить состояние хвои сосны обыкновенной (Рinussilvestris) для оценки загрязненности атмосферы.

Оборудование: хвоя сосны, цифровой микроскоп, калькулятор, компьютер.

В незагрязненных лесах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и небольшие темные точки, рассеянные по хвоинкам. В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвоинок.

Для определения степени чистоты атмосферы с нескольких боковых побегов в средней части кроны с 10-15 деревьев берут 200-300 хвоинок второго-третьего года жизни. Собранные хвоинки делят по признакам повреждения: неповрежденные, с пятнами, спризнаками усыхания, и подсчитывают количество хвоинок в каждой группе и по каждому исследуемому участку. Данные исследования заносят в таблицу. Делается вывод о степени загрязнения атмосферы.

Если сосновые иголки без пятен, воздух считается идеально чистым; если хвоинки с редкими мелкими пятнами, воздух чистый. Если имеются хвоинки с частыми мелкими пятнами, можно говорить о загрязненном воздухе, а при наличии черных и желтых пятен - об опасно грязном воздухе .

3 этап.Определили состояние хвои сосны.

Выявили степень повреждения хвои

С ветвей 4 деревьев отобрали побеги одинаковой длины. С них собрали всю хвою и визуально проанализировали её состояние. Степень повреждения хвои определяли по изменению окраски, в том числе наличию хлоротичных пятен, некротических точек, некрозов (Приложение 6).

Рис.1. Класс повреждения и усыхания хвои

Класс повреждения хвои:

1 - хвоинки без пятен,

2 - хвоинки с небольшим числом пятен,

3 - хвоинки с большим числом чёрных и жёлтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки.

Класс усыхания хвои:

1 - нет сухих участков,

2 - усох кончик 2-5 мм,

3 - усохла треть хвоинки,

4 - вся хвоинка жёлтая или более половины её длины сухая.

Результаты подсчетов занесены в таблицу.

Повреждение и усыхание хвои сосны обыкновенной в разных зонах

Состояние хвои	Участок №1Тургоякское шоссе			Участок №2Объездная дорога			Участок №3 п. Тургояк, дорога в лесной зоне			Участок №4федеральная трасса М5, район «Пекинка»
	Кол-во хвоинок	% хвоинок от общего кол-ва	Кол-во хвоинок		% хвоинок от общего кол-ва	Кол-во хвоинок		% хвоинок от общего кол-ва	Кол-во хвоинок		% хвоинок от общего количества
Обследовано хвоинок
Повреждения хвои
- 1 класса хвоинки без пятен
- 2 класса (с небольшим числом пятен)
- 3 класса (с большим числом чёрных и жёлтых пятен)
Усыхание хвои
- 1 класса (нет сухих участков)
- 2 класса (усох кончик 2-5 мм)
- 3 класса (усохла треть хвоинки)
- 4 класса (вся хвоинка жёлтая или более половины её длины сухая).

Наглядно повреждения и усыхания хвои представлены в приложениях 7-10.

Исходя из полученных данных, мы можем сделать вывод о том, что степень повреждения и усыхания хвои сосны обыкновенной на участках №4 (Федеральная трасса М5) и №2 (Объездная дорога в промышленной зоне г.Миасса) больше, чем на участке №1 (Тургоякское шоссе), а значит и степень загрязнения атмосферного воздуха в данной зоне ниже.Причины загрязнения вероятно связаны с тем, что возле участка №4 находится АБЗ(асфальтово - бетонный завод) Миасского ДРСУ, АЗС «САЛАВАТ» и стоянка большегрузов «Пекинка», вблизи участка №2 - предприятие «Кедр», 2 АЗС, ЗАО «Техсервис».

Участки №1 и №3 являются чистыми, в связи с тем, что вблизи отсутствуют предприятия, в лесном массиве нет большого потока автомобилей.

Самые запыленные, грязные ветки и хвоя сосны на участках № 1и №4 (Приложение 11), сосна с участка № 2 заражена яйцами тли (Приложение 12).

В результате исследования мы выяснили, что деревья с поврежденной хвоей сосны расположены вблизи автомагистрали, а с менее поврежденная хвоя у сосны - дальше от дороги. Хвоя сосны обыкновенной обладает большой аккумулирующей способностью. При накоплении токсичных веществ наблюдаются морфологические изменения, которые являются показателями загрязненности атмосферы. Там, где воздух сильно загрязнен, на хвое сосны появляются повреждения и снижается продолжительность жизни дерева. Если количество автотранспорта увеличится, то это приведет к нежелательным последствиям - такое растение как сосна не сможет существовать в условиях загрязнения. Для сохранения лесов необходимо принимать меры по их охране, в том числе переходить на экологически чистое топливо.

Заключение

Источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а также нарушения экологического равновесия в биосфере, множество. Однако самыми значительными из них являются два: транспорт и промышленность.Сосновые леса наиболее чувствительны к загрязнению воздуха.

Работа по данному исследованию позволяет развить экологическое мышление учащихся, сформировать навыки работы с компьютером, использовать ресурсы сети Интернет.

Задачи были решены, цель достигнута. Гипотеза подтвердилась.

Данный проект можно использовать на уроках биологии как наглядный и познавательный материал.

Коль суждено дышать нам воздухом одним,

Давайте же мы все на век объединимся,

Давайте наши души сохраним,

Тогда мы на Земле и сами сохранимся.

Н.Старшинов

Список использованных источников и литературы

Алексеев, В.А. 300 вопросов и ответов по экологии [Текст]/ Ярославль:Академия развития, 1998

Арнольд, О. Экология: нетрадиционный взгляд на проблему [Электронный ресурс] / О. Арнольд // - Биология. - 2015. - №10 - http://bio.1september.ru/topic.php?TopicID=5&Page=1

Боднарук, М.М. Биология: дополнительные материалы к урокам и внеклассным мероприятиям по биологии и экологии 10-11 класс [Текст] / Волгоград: Учитель, 2008

ЗлыгостевАлексей. Слой атмосферы [Электронный ресурс]/ http://dendrology.ru/books/item/f00/s00/z0000041/st012.shtml

Зорина, Т.Г. Школьникам о лесе [Текст] / М.: Лесная промышленность, 1987

Криксунов, Е.А., Пасечник, В.В., Сидорин, А.П. Экология: 9 класс: Учебник для общеобразоватльных учебных заведений [Текст]/ М.: Дрофа, 1995

Трасс, Х.Х. Биоиндикация состояния атмосферной среды городов. Экологические аспекты городских систем [Текст] / Минск: Наука и техника, 1984

Шуберг Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем [Текст] - М., 1988

Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие [Текст] / автор-состав. Т.Я.Ашихмина, - Киров: ООО «Типография «Старая Вятка», 2012

Энциклопедия для детей. Том 17. Биология [Текст]/ М.: Аванта+, 2000

Приложение 1

Реакция организма на воздействие загрязнителей воздуха

(1) - смертность;

(2) - заболеваемость;

(3) - физиологические признаки заболевания;

(4) - сдвиги жизнедеятельности организма неизвестного назначения;

(5) - накопление загрязнений в органах и тканях.

Приложение 2

Участок №1 -Тургоякское шоссе в 50 метрах от поворота на ГРЦ «КБ им. В.П.Макеева»

Приложение 3

Участок №2 - в черте г.Миасса объездная дорога в районе предприятий «Кедр» и ЗАО «Техсервис» между двух АЗС

Приложение 4

Участок №3 - п. Тургояк, дорога в лагерь «Космос» в лесной зоне (250 м от дороги в глубь леса)

Приложение 5

Участок №4 - федеральная трасса М5, район «Пекинка» в 2,5 км от южной части г. Миасса

Приложение 6

Отсчитывание нужного количества хвоинок

Приложение 7

Участок №1 -Тургоякское шоссе в 50 метрах от поворота на ГРЦ

«КБ им. В.П.Макеева»

Приложение 8

Участок №2 - в черте г.Миасса объездная дорога в районе предприятий «Кедр» и ЗАО «Техсервис» между двух АЗС

Повреждение хвои 1 класса (без пятен)

Повреждение хвои 2 класса (с небольшим числом пятен)

Повреждение хвои 3 класса (с большим числом черных и желтых пятен)

Приложение 9

Участок №3 - п. Тургояк, дорога в лагерь «Космос» в лесной зоне (250 м. от дороги в глубь леса)

Повреждение хвои 1 класса (без пятен)

Повреждение хвои 2 класса (с небольшим числом пятен)

Повреждение хвои 3 класса (с большим числом черных и желтых пятен)

Приложение 10

Участок №4 - федеральная трасса М5, район «Пекинка» в 2,5 км от южной части г. Миасса

Повреждение хвои 1 класса (без пятен)

Повреждение хвои 2 класса (с небольшим числом пятен)

Повреждение хвои 3 класса (с большим числом черных и желтых пятен)

Приложение 11

Участок №1 -Тургоякское шоссе в 50 метрах от поворота на ГРЦ

«КБ им. В.П.Макеева»

Участок №4 - федеральная трасса М5, район «Пекинка» в 2,5 км от южной части г. Миасса

Приложение 12

Участок №2 - в черте г.Миасса объездная дорога в районе предприятий «Кедр» и ЗАО «Техсервис» между двух АЗС

Из хвойных пород деревьев наиболее известной и распространенной является сосна обыкновенная. Более 30% товарной древесины, заготавливаемой в России, приходится на сосновые пиломатериалы. На территории бывшего Союза это основная лесообразующая порода деревьев, занимает более 15% территории всех лесов. Относится к быстрорастущим породам, за год может давать прирост до 1 м. Средняя продолжительность жизни колеблется от 300 до 500 лет. Наиболее качественная древесина получается из деревьев возраста 120-160 лет. К этому моменту высота деревьев может достигать 40-47 м, образуя при этом ровный, без сучков, ствол высотой до 16-20 м и диаметром 40-80 см.

Текстура

Сосна – ядровая порода. В процессе сушки и хранения сосновых пиломатериалов цвет ядра становится темнее, приобретая красновато-коричневый оттенок. Следует отметить, что поздняя древесина сосны всегда темнее ранней.

Годичные кольца на тангенциальных и радиальных разрезах хорошо просматриваются, образуя волнистый рисунок. Крупные и многочисленные смоляные ходы видны в виде полосочек темного цвета.

Сосновая древесина имеет среднюю плотность, хорошую стойкость против загнивания и высокую прочность. Следует отметить, что заболонь менее устойчива против болезней и насекомых-вредителей, поэтому требует обработки защитными составами. Влажная заболонь (более 25%) может легко поражаться грибками, вызывающими синеву древесины. Такое заболевание не вызывает существенного ухудшения механических свойств сосновых пиломатериалов, но от этого страдает внешний вид изделий.

Однообразная текстура сосны определяется разницей в окраске заболони и ядра, ранней и поздней древесины и различной шириной годичных колец. В связи с тем, что строение поздней и ранней древесины очень отличается друг от друга, сосна имеет малую равноплотность. Области позднего годичного слоя имеют плотность в 2-3 раза выше аналогичного показателя раннего годичного слоя.

Толщина годичных колец может быть разной, от 2-3 мм до 9-10, при этом поздняя древесина занимает в годичном слое до 26-28%. Сосна, заготавливаемая в российских лесах, имеет различное количество годичных слоев на 1 см, это число колеблется от 4 до 14.

На европейском севере России заготавливают «рудовую» (или «кондовую») сосну. Этот вид растет на возвышенностях, предпочитая песчаные и супесчаные почвы. Древесина таких деревьев плотная и мелкослойная, имеет неширокую заболонь. Ствол прямой, с небольшим сбегом, очень смолистый, сучков мало.

На низменных участках с глинистой почвой растут сосны, которые называют «мяндовыми».Они обладает более мягкой древесиной, менее смолистая, по механическим характеристикам уступает «рудовой».

В борьбе за место под солнцем сосны вырастают на большую высоту, образуя ровные цилиндрические стволы. Это дает возможность получать длинномерные ровные пиломатериалы без сучков. Такой материала легко обрабатываемые режущим инструментом, при сушке не растрескиваются. Сосновая древесина имеет красивую хорошо выраженную текстуру, приятный цвет от желтого до красновато-коричневого и широко используется в столярном деле. Ее с успехом используют мастера-резчики по дереву для своих художественных изделий.

По содержанию смолы в сосновой древесине определяют два сорта: сухощепку (другое название – дутица) и смолку. Первая имеет минимальное содержание смолы и небольшой вес, а вторая – сильно засмоленная и тяжелая. Из-за таких отличий плоты для сплава по рекам набирали только из сухощепки, а смолку вывозили транспортом, так как была высокая вероятность того, что она затонет. Но этот сорт сосновой древесины очень устойчив против воздействия влаги, утонувшие бревна могли лежать в воде годами и при этом не теряли своих свойств. Не зря ее использовали при строительстве мостов, речных и морских причалов.

Обработка

Для столярных работ стараются использовать не смолистую сосновую древесину. Обработка древесины с высоким содержанием смолистых веществ трудна, так как инструмент забивается смолой. На него налипают смолистые древесных отходы и мешают в работе. Шлифовать такую древесину проблематично, шлифовальная бумага сразу же забивается смолистою пылью. Смола проступает сквозь покрытия, портя внешний вид, а при случайном нагреве она вспучивается, поднимая краску или лаковый слой. Поэтому при необходимости использовать смолку, ее обрабатывают химическими препаратами для удаления смолы.

Сосновая древесина с низким содержанием смолистых веществ легко обрабатывается ручным и механизированным инструментом. Строгание вдоль волокон не вызывает трудностей, а вот резание поперек волокон неудовлетворительное, получить чистый торцевой срез трудно. Древесина очень хорошо поддается операциям шлифовки, поверхность по качеству лучше, чем у дуба или ясеня.

Поддается окраске морилками и протравами, но иногда смола оказывает отрицательное воздействие на такие операции. Легко окрашивается лаками и красками, но древесина имеет высокую влагопроницаемость, что приводит к повышенному расходу таких материалов.

Склеивается сосна хорошо, соединение с помощью крепежных элементов (гвозди, шурупы) удовлетворительное.
Среди всех хвойных пород деревьев, из которых заготавливают товарную древесину, сосна по праву занимает первое место. К потребителю сосновая древесина поступает в виде кругляка и пиломатериалов (доски, брусья). Широко представлены на рынке и материалы, изготавливаемые из сосновой древесины – ДСП, фанера и шпон. Также производители предлагают и готовые строительные конструкции из сосны – двери, окна т.д.

Физические свойства сосны.

Влажность.

Заболонь растущего дерева имеет высокую влажность, доходящую до 120%. Ядро имеет более низкую влажность (в 2,5-3 раза меньше влажности заболони) и практически не меняется по высоте дерева.

В разное время значение и влажность древесины различная. Утром показатель влажности выше на 25-30% по сравнению со средней и достигает максимума. В течение этот показатель постепенно понижается до минимального (на 30-35% ниже среднего уровня). В вечерние и ночные часы наблюдается увеличение влажности.

Сушка

Перед использованием древесину сосны высушивают до стандартной влажности 12%. Сушка может быть как естественной, на открытом воздухе под навесами, так и в специальных сушилках. Сосна при сушке мало подвержена короблению и растрескиванию. Выбор оптимального режима в сушильной камере и правильная укладка пиломатериалов позволяет уменьшить процент брака до минимума.

Плотность.

Древесина хвойный пород деревьев, в том числе и у сосны, имеет невысокую плотность. Средняя плотность сосновой древесины (при влажности 12%) колеблется от 500 до 520 кг/куб.м. Пределы плотности находятся в диапазоне от 350 до 800 кг/куб.м.

Проницаемость.

Для древесины сосны характерны большие значения влагопроницаемости и воздухопроницаемости. Определение значений этих показателей производят путем созданием на одной стороне образца избыточного давления в 0,1 МПа. Для ядра это значение составляет 2,6 куб.мм/кв.см/с, для заболони - 56,2 куб.мм/кв.см/с. Можно отметить, что аналогичный показатель для дубовой древесины не превышает 0,13 куб.мм/кв.см/с.

Имея такие высокие показатели влагопроницаемости сосна легко пропитывается различными анисептиками и защитными составами.

Тепловые свойства.

По своим теплопроводным характеристикам древесина сосны значительно превышает металлы (в частности, алюминий) и незначительно - поливинилхлорид. Вот почему окна, изготовленные из сосны, по своим показателям превосходят окна из алюминиевого профиля.

Механические свойства сосны.

Прочность.

Древесина сосны, заготавливаемая на севере европейской части России, имеет наилучшие показатели механической прочности. По прочностным характеристикам только кавказская пихта имеет лучшие показатели.

Технические и эксплуатационные свойства.

Древесина сосны мягкая, легко обрабатывается столярными инструментами.

Изделия из сосны легко шлифуются, образуя поверхность высокого класса чистоты, микронеровности по высоте не превышают 60 мкм. По этим показателям сосна превышает клен и ясень, у которых микронеровности достигаю величины 200 мкм, что обусловлено строением древесины этих пород.

Сосна среднеустойчива против поражению грибками и насекомыми-вредителями. Ядро более устойчиво против биологических воздействий по сравнению с заболонью.

На территории Российской Федерации естественно произрастают и культивируются более 50 видов сосны.
В строительстве используются главным образом сосну следующих видов: обыкновенная, гибкая, смолистая, болотная, корейская.
И в северных и в средних широтах самым распространенным видом является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L). Однако, качество древесины сосны обыкновенной зависит от места произрастания дерева.

Наилучшим материалом для строительства, имеющим превосходные физико-механические свойства, является сосна, произрастающая в северной полосе - ангарская, карельская, архангельская.

Это связано с тем, что на севере зима более длинная, холодная, а лето короткое и сухое, что делает расстояние между годовыми кольцами минимальным (не более 2-х мм). А сосна из средней полосы имеет более широкие кольца (до 10мм) из-за более теплого, влажного и длинного лета, мягкой зимы. Более толстые годовые кольца у сосны придают древесине рыхлость, и следовательно, бревно будет иметь более низкие показатели по прочности, теплоемкости и более высокие по растрескиванию и большему проценту усадки

Для примера: процент усадки архангельского бревна составляет 3-4%; кировского, вологодского бревна - 4-6%; костромского 6-7%; тверского, смоленского, ярославского - до 10%. Поэтому при выборе материала для строительства дома необходимо учитывать все эти моменты.

В зависимости от места и условий роста дерева, ядро сосны (центральная часть ствола) может иметь различную окраску. На более возвышенных, сухих и малоплодородных почвах у сосны формируется мелкослойная плотная древесина, называемая кондовой, которая особенно ценится в строительстве. Кондовая сосна имеет мясо-красное или желто-красное ядро. На плодородных, хорошо увлажненных почвах образуется крупнослойная, менее плотная, мяндовая древесина имеющая ядро бледно-желтоватого цвета. Мяндовая сосна ценится меньше и обладает худшими механическими свойствами.

Технические характеристики сосны

Характеристика	Значение
Плотность	513кг/м3
Плотность в свежесрубленном состоянии	625 кг/м3
Жесткость в свежесрубленном состоянии, кг/см2	79
Жесткость в сухом виде, кг/см2	109
Удельный вес	0,51
Предел прочности при статическом изгибе, Мпа	71,8
Предел прочности при сжатии вдоль волокон, Мпа	34,8
Предел прочности при растяжении вдоль волокон, Мпа	84,1
Предел прочности при скалывании вдоль волокон, Мпа:
в радиальном направлении	6,2
в тангенциальном направлении	6,4
Твердость, Н/кВ.мм:
Торцовая	23,4
Радиальная	21,6
Тангенциальная	20,7
Модуль упругости при статическом изгибе, Гпа	8,8
Удельная работа при ударном изгибе, Дж/см3	1,6
Усушка, %:
В продольном направлении	0,4
В тангенциальном направлении	6-8
В радиальном направлении	3-4

Данные при 12% влажности; 1 МПа = 1 Н/мм2

Сравнительные характеристики древесины хвойных пород.

Название древесины	Устойчивость к гниению	Твердость, кг/см2	Плотность p15, кг/м3	Плотность p усл, кг/м3
КЕДР (сосна кедровая)		200	440	350
ЕЛЬ	4: невысокая	235	450	360
ПИХТА сибирская	4: невысокая	255	380	300
СОСНА	3-4: от умеренной до невысокой	260	520	400
ЛИСТВЕННИЦА	2-3: умеренная	395	670	520

Описание основных хвойных пород древесины

СОСНА

Порода и ее основные свойства - древесина средней плотности, достаточно высокой прочности, стойкая против гниения и поражения грибком, хорошо обрабатывается. Особо ценится в строительстве из-за малого количества сучков и малого изменения диаметра по длине ствола.

Внешние признаки - ядровая порода со смоляными ходами (сосредоточены главным образом в поздней древесине). Заболонь широкая от желтоватого до розового цвета. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах с четкой границей между ранней и поздней древесиной. Сердцевинные лучи не видны.

ЕЛЬ

Порода и ее основные свойства - по физико-механическим свойствам (плотность, твердость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе) уступает сосне (примерно на 10%), но по коэффициенту качества несколько превосходит ее на 3-4%. Древесина труднее обрабатывается из-за обилия сучков и их повышенной твердости. Достоинства: односторонность строения, длинные волокна, устойчивый белый цвет, малая смолистость, высокая способность резонировать.

Внешние признаки - порода безъядровая, спелодревесная, имеет немногочисленные смоляные ходы. Древесина однородного белого цвета, иногда со слабым желтоватым или розовым оттенком. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах; поздняя древесина несколько отличается от ранней более темным цветом. Сердцевинные лучи не видны. В отличие от сосны имеет более крупные сучки расположеные мутовками, между которыми попадаются одиночные сучки меньших размеров.

ЛИСТВЕННИЦА

Порода и ее основные свойства - древесина, будучи высушенной, слабо подвержена гнили; хорошо противостоит действию воды.

Внешние признаки - годичные слои хорошо просматриваются при всех разрезах. Ствол лиственницы на 70 % состоит из ядра, резко выделяющегося по свойствам и цвету. Ядровая часть древесины содержат основную часть веществ, придающих лиственнице повышенную стойкость. Темная. Заболонь у лиственницы узкая, 8-20 мм, 25-30 % от древесной массы. Светлая. По физико-механическим свойствам уступает ядру

ПИХТА сибирская

Порода и ее основные свойства - древесина с заметно пониженными физико-механическими свойствами по сравнению с древесиной ели. В строительстве практически не используется.

Внешние признаки - порода безъядровая, со спелой древесиной; похожа на древесину ели, от которой отличается отсутствием смоляных ходов; однородного белого цвета. Годичные слои видны на всех разрезах; поздняя древесина отличается от ранней более темным цветом. Крупные сучки расположены мутовками, между которыми встречаются мелкие одиночные сучки.

КЕДР (сосна кедровая)

Порода и ее основные свойства древесина мягкая, легкая, легко обрабатывается. По физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между древесиной ели и пихты, но превышает их по стойкости против гниения. Прочность при сжатии и статическом изгибе ниже на 4-5% при плотности, равной плотности древесины ели

Внешние признаки - древесина имеет ядро светло- и желтовато-розового цвета, не резко отграничена от широкой желтовато-белой заболони. Годичные слои заметные, переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушеванный. Смоляных ходов меньше, чем у сосны, но они более крупные. Сердцевинные лучи не видны.