常见植物对环境变化的反应研究和对策2

研

究

性

学

习

报

告

高一.（13）班

王天肖、巩康华等

题目：常见植物对环境变化的反应研究和对策

山东省桓台第一中学班级：高一（13）班

组长：王天肖

成员：王天肖、王丽雪、王飞雪、金荣智、陆强、巩康华

指导老师：金黎明

摘要：

植物是有生命的，它和周围的环境有着密切的联系，环境条件起变化，在植物体上就会产生反应。在气象预告方面，植物对环境变化所起的反应在农业生产等方面是非常有价值的参考标准。在环境污染的情况下，污染物质对植物的毒害也同样会在植物体上以各种形式表现出来。利用这些植物来监测环境是最经济,最有效的措施之一。我们通过调查研究发现，不少敏感植物对其周围的环境都有显著的的预测和监测作用。因此，利用这一点，不仅可以帮助我们在日常生活中对某些突如其来的环境变化有所准备，还可以让我们尽可能的避免环境污染的毒害。同时对于完善我国现有的监测系统，保护我国自然环境也能起到关键性作用。

前言：

随着科技的突飞猛进，随之而来的环境污染问题就成了当前最严重的社会问题之一。毫无疑问，环境污染对于人类的危害可以说是致命的。因此，中国环境监测总站和各地区的监测站和环保局等均不同程度的设立了监测系统对环境进行监控。我们通过对湖南省环境监测中心站的调查发现，监测站监测环境的方式普遍为运用物理、化学、生物等现代科学技术方法，间断地或连续地对环境化学污染物及物理和生物污染等因素进行现场的监测和测定，作出正确的环境质量评价。显然，这需要人工定期的采集样本，再进行化验分析来得出结论。无疑，运用这种方式进行环境监控在某种程度上来讲是非常保险的，但是繁琐之至。倘若有其它特殊情况发生，导致监测人员未能及时采集样本，那么环境污染的毒害也是不能避免的。因此，我们就需要一种更为敏感更为有效的方式对环境进行监测。众所周知，植物对于环境变化会产生不同的反应，而且是非常敏感的。利用这些植物来监控环境是最经济,最有效的措施之一。因此，研究植物对环境变化的反应，及时掌握周边环境状况，积极采取相应对策，对于环境安全和人类生存发展至关重要。

研究经过：

一、活动计划安排：

第一阶段（第1周）

查阅资料、定子课题、填写研究计划表

第二阶段（第2周）

确定研究重点、野外采集实验材料并进行部分实验等

第三阶段（第3周）

整理资料、补查缺漏资料、成果总汇

第四阶段（第4周）

撰写研究报告及论文

二、人员分工：略。

三、研究方式：查阅书籍、上网搜索、进行实验等。

研究内容：各种环境变化及相应各种植物的反应和作用。

分析结果并得出对策：

生物圈中，环境每时每刻都在变化，这种变化总的来说是比较缓慢的，是人类不易察觉的。然而，有些生物（尤其是植物）对环境的变化相当敏感，并且会不同程度的有所反应，这些反应往往是可以观察到的。所以，我们就可以借助它们来对某些突如其来的环境变化有所准备。无论是在气象预告方面还是在及时治理环境污染方面，利用植物对环境的敏感反应来采取对策都是一种经济、简便而且可靠的方法。在气象方面，对于出行的人和农耕者都会有不可忽视的帮助。而且，植物受到不同的污染物的危害会表现出不同的受害症状,根据这些受害症状就可以判断出污染物的种类,并能够根据植物的受害程度和污染时间来估测污染物的危害范围。这样，无论是进行气象预告工作还是环境监测工作都会有效得多。

能预告天气的植物

通过室外观察及生活经验，获得以下信息：

含羞草：用手碰一下，如果叶子闭合快，张开还原慢，说明天气将晴朗；反之，则天气将转阴雨。

松果：空气湿度大时，干松果的鳞片收缩，预告有雨；空气干燥时，鳞片张开，预告天气将转明朗。

椿树：初春大批落叶，说明天将变暖。

烟叶：回潮将有雨。

一些我们耳熟能详的俗语同样说明着植物预告天气的功能：

草灰结成饼，天有风雨临。

水里泛青苔，天有风雨来。

一场秋雨一场寒，十场秋雨穿上棉。

早晨下雨当日晴，晚上下雨到天明。

河里浮青苔，毕有大雨来。

扑地烟，雨连天。

水缸穿裙，大雨淋淋。

咸物返潮天将雨。

柱石脚下潮有雨。

通过查阅资料，对以上结果进行补充：

桐油树：若初生花蕾呈红色，则当年旱；若花蕾呈白色，雨水多；若树叶落得早，则冬春旱。

马鞭草：马鞭草对湿度反应灵敏，若露出土外的根发霉并带白色，则预告有雨。

铁心草：叶子翻白时，表示天空将有雨。

通过研究发现：

毫无疑问，植物具有预告气象的作用。于是我们可以在庭院或者阳台家养相应的较为敏感的植物，或者直接观察户外植物，从而获得气象信息。这不仅有助于生活，而且对农作物生产大大有利。

植物与不良环境变化

一.室内：

实验：

为验证“室内污染的毒害及植物的敏感程度”，进行以下实验：

取生长状况一致的芦荟、苔藓适量，用符合实验要求的容器进行培养，并随机将其均分为四组，分别标号A（芦荟）、B（芦荟）、C（苔藓）、D（苔藓）。

向ABCD容器中分别加入适量且等量含有植物必需的各种元素的完全营养液。BD两组分别加入较多量且等量的啤酒（含甲醛）。将四组置于相同的适宜条件下，培养，观察比较植物的生长发育情况。

实验结果：D组苔藓一周内全部死亡；B组芦荟一周后不能正常生长，且叶尖、叶缘出现红棕色至黄褐色的坏死斑；AC两组植物生长情况正常。

通过实验及查阅部分资料，发现：

空气中的有害气体如一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、甲醛等对植物毒害极大。含量较多时，芦荟等植物的叶部会出现斑点。若发现植物不能正常生长，且叶片上出现坏死组织，受害叶组织与正常组织之间形成一条暗色的带，则说明室内空气质量极差，且含有二氧化硫、氟化物等污染物。

通过研究发现：

对室内环境污染较为敏感的植物主要有：芦荟、吊兰等。因此，可以在搬入新家之前等情况下，在室内摆放一部分此类植物来监测其室内环境，再决定搬入的日期，更有利于人们的身体健康，也可防止癌症等严重不良疾病的发生。

二.室外：

随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染日益严重。由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不及时，导致了全球性的三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏。严重影响着人类的生存和健康。

各种敏感的植物对环境都有一定的监测作用，通过研究它们对各种环境污染所产生的反应，就能利用这些植物来监测环境质量。

大气污染对常见植物的影响

实验：

为验证“常见大气污染物对敏感植物的毒害及植物反应”，进行以下实验，来观察地衣监测环境污染的情况。

实验题目：二氧化硫对地衣的危害及地衣对其的反应

理论依据：地衣对大气污染十分敏感，当空气中含有SO2及其它污染物时，会打乱地衣生理活动的平衡，出现受害症状以至死亡，因此地衣是监测大气污染的灵敏指示植物。

实验内容：利用地衣监测化工厂附近、城市中心受二氧化硫的污染程度。

实验过程：

（一）准备：

1、分工：参与成员分工进行合作。

2、做木质盘：制作木质盘，规格为：长12cm，宽10cm，高2.5cm，木板厚1 cm。

3、准备细沙：将细沙淘洗干净，晒干、铺于木质盘内。

（二）采集地衣：在指定地点采集生长良好的地衣，采集时连同基质一起采集并把采集的地衣固定在木质盘内。

（三）定点放置：

在化工厂附近，城市中心及市郊植被良好处,三个点上的相同高度各放置3个木质盘，注意不让阳光直射。

（四）观察记录：

组长负责每天观察情况，两天记录一次。

（五）得出相关数据

（六）数据分析

归纳得出结论，提出相关措施。

实验结果与分析：

通过监测、结合调查，我们得出三点结论：

1、市郊未被S02污染。

2、市中心已有S02污染，并对空气的质量有一定影响，这主要原因是家庭用煤作燃料，产生了S02。

3、化工厂附近S02浓度较大，对空气质量影响较大，这主要是化工厂用煤等作燃料，产生了大量S02。

4、地衣对环境污染反应敏感，适宜作为监测植物。

通过查阅资料，得到以下补充：

大气污染物：

大气中的污染物有各种气体、尘埃颗粒、农药、放射性物质等。据统计，工业废气中所含的有害物质有400多种，其中常见的约有20～30种，按污染物的危害机理，可分为以下几类物质：

1．氧化物质：如臭氧、过氧乙酰硝酸酯类、二氧化氮、氯气等。

2．还原物质：如二氧化硫、硫化氢、甲醛、一氧化碳等。

3．酸性物质：如氟化氢、氯化氢、氰化氢、三氧化硫、四氯化硅等。

4．碱性物质：如氨等。

5．有机物质：如乙烯等。

6．无机物质：如镉、汞、铅和粉尘等。

在上述污染物中，以二氧化硫(SO2)、氟化物、臭氧(O3)、氮化物与硝酸过氧化乙酰(PAN)等危害比较普遍。

现列举可用作不同污染的指示植物：

SO2：紫花苜蓿、芝麻、苔藓、棉花、土大黄、龙牙草、加拿大白杨、向日葵、胡萝卜、南瓜、马尾松、雪松。

氟化物：唐菖蒲、郁金香、雪松、苔藓、樱桃、杏、李。

氯：紫花苜蓿、波菜、萝卜、桃、荞麦、落叶松、多叶槭。

O3：烟草、马唐、花生、马铃薯、洋葱、萝卜、丁香、葡萄、牡丹。

NO2：悬铃木、向日葵、番茄、秋海棠、烟草。

PNA：繁缕、早熟禾、矮牵牛。

大气污染对植物的危害症状：

1．二氧化硫SO2是我国当前最主要的大气污染物，排放量大，对植物的危害也比较严重。SO2危害症状是：植物叶片略微失去膨压，有暗绿色斑点。不同植物对SO2的敏感性相差很大。总的说来草本植物比木本植物敏感，木本植物中针叶树比阔叶树敏感，阔叶树中落叶的比常绿的抗性弱。

2．氟化物有氟化氢(HF)、四氟化硅(SIF4)、硅氟酸(H2SIF6)及氟气(F2)等，其中排放量最大、毒性最强的是HF。植物受氟化物气体危害时，出现的症状与受SO2危害的症状相似，叶尖、叶缘出现红棕色至黄褐色的坏死斑，受害叶组织与正常组织之间常形成一条暗色的带。未成熟叶片易受损害，枝梢常枯死。

3．化工厂、农药厂、冶炼厂等在偶然情况下，会逸出大量氯气。氯气进入叶片后会很快破坏叶绿素，产生褐色伤斑，严重时全叶漂白，枯卷甚至脱落。

4．石油化工企业和汽车所排出的废气，是一种以一氧化氮和烯烃类为主的气体混合物。

这些物质升到高空，在阳光(紫外线)的作用下，发生各种化学反应，形成臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(PAN)等气态的有害物质，再与大气中的粒状污染物(如硫酸液滴、硝酸液滴等)，混合成浅蓝色的烟雾，这种烟雾的污染物主要是光化学作用形成的，故称为光化学烟雾。

在光化学烟雾中，臭氧是主要成分，所占比例最大，其次是PAN。这些污染物是氧化能力极强的物质，严重危害植物生长。

植物受臭氧伤害的症状，一般出现于成熟叶片上，嫩叶不易出现症状，伤斑零星分布于全叶各部分。伤斑可分四种类型(同一植物出现一种或多种)：一是呈红棕色、紫红或褐色；二是叶表面变白，严重时扩展到叶背；三是叶片两面坏死，呈白色或桔红色；四是退绿，有黄斑。由于叶受害变色，逐渐出现叶弯曲，叶缘和叶尖干枯而脱落。

高浓度的NO2可使植物产生急性危害，最初是叶表现出不规则水渍状伤害，后扩展到全叶，并产生不规则的白色至黄褐色小斑点。

硝酸过氧化乙酰伤害植物症状是：初期叶背呈银灰色或古铜色斑点，以后叶背凹陷、变皱、扭曲，呈半透明，严重时，叶片两面都坏死，先呈水渍状，干后变成白色或浅褐色的坏死带，横贯叶片。

水体污染对常见植物的影响

随着工农业生产的发展和城镇人口的集中，含有各种污染物质的工业废水、生活污水和矿产污水，大量排入水系，造成水体污染。污染水体的污染物质种类相当多，如金属污染物质(汞、镉、铬、锌、镍和砷等)，有机污染物质(酚、氰、三氯乙醛、苯类化合物、醛类化合物、石油等)和非金属污染物质(硒、硼等)。酚会损伤细胞质膜，影响水分和矿质代谢，叶色变黄，根系变褐、腐烂，植株生长受抑制。氰化物对植物呼吸作用有抑制作用，控制植物体内多种金属酶的活性，植株矮小，分蘖少，根短稀疏，甚至停止生长，枯干死亡。汞可使光合作用下降，叶片黄化，分蘖受抑制，根系发育不良，植株变矮。铬可使水稻叶鞘出现紫褐色斑点，叶片内卷，退绿枯黄，根系细短而稀疏，分叶受抑制，植株矮小，高浓度的铬不仅对植株直接产生毒害，而且间接影响对其他元素(钙、钾、镁、磷)的吸收。砷可使植物叶片变为绿褐色，叶柄基部出现褐色斑点，根系变黑，严重时植株枯萎。

土壤污染对常见植物的影响

土壤污染主要来自水污染和大气污染。以污水灌溉农田，有毒物质会沉积于土壤；大气污染物受重力作用或随雨、雪落于地表渗入土壤内，这些途径都可造成土壤污染。

污水中造成土壤污染的有害物质主要有各种有害金属，如汞、铬、铅、锌、铜等；砷化物、氰化物等有害无机化合物；油类、酚类、醛类、胺类等有害的有机化合物、酸、碱和盐类等。

大气造成土壤污染的主要物质有汞、铅、镉、铬等金属，以及SO2等形成的“酸雨”对土壤的酸化作用和某些粉尘对土壤的碱化作用。

此外，工业废渣经过雨水冲刷，大量流入农田，也会恶化土壤。

（至于有害元素的不良影响，以上均有提及，因此这里不做重复。）在利用植物进行监测时，若发现植物无法正常生长，或生长情况有任何类似于以上提到的异常，即应当立即采取相应防范措施，尽可能的使自身最大程度的避免污染的毒害。

后记：

通过本次研究让我们知道了应该如何学习。研究性学习活动拓展了我们的知识面，提高了我们的社会交际能力。为了完成这次研究性学习，我们不仅网上查找了有关资料，而且还到实地参观、访问，并亲自进行了实验。通过这次研究性课程的学习我们感受到集体协作的重要性，加深了成员之间的感情，增强了我的组织能力，体会到科学就是实事求是，追求真理要有坚定的信念，面对挫折，不能言败，不能放弃，要有急流勇进、勇于探究的精神。

参考文献：湖南《全省环境监测系统标准化站推荐表》

《环境监测标准一览表》

同时感谢“百度知道”的帮助

2008年12月29日