Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Институт химии и проблем устойчивого развития
Высший колледж рационального природопользования
Курсовая работа
«Учебно-биологическая практика»
Место прохождения практики: УНЦ «Черноголовка»
Время прохождения практики: 6 июля 2009г – 13 июля 2009г
Выполнила студентка группы ПР-21
Шарова Юлия Ивановна
Москва 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.ТЕМАТИЧЕСКИЙ ГЕРБАРИЙ ЗЛАКИ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ В ЕЛОВОМ ЛЕСУ
3. КОЛЛЕКЦИЯ ЛИСТЬЕВ ПОВРЕЖДЕННЫХ НАСЕКОМЫМИ
4. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОБИТАТЕЛЯМИ ВОДОЕМА – ВОДОМЕРКА
5. ЗАДАНИЯ
5.1 ЭКСКУРСИЯ «ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПРИДОРОЖНЫХ РАСТЕНИЙ»
5.2 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
«ВЛИЯНИЕ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ВИДОВОЙ СОСТАВ ЛЕСНОГО БИОЦЕНОЗА»
5.3 ЭКСКУРСИЯ «В СОСНОВОМ БОРУ»
5.4 ЭКСКУРСИЯ «В СМЕШАННОМ ЛЕСУ»
5.5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА «ВЛИЯНИЕ РЕКРЕАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ НА СТРУКТУРУ ПОЧВЫ»
ЛИТЕРАТУРА
В период с 6 июля 2009 года по 13 июля 2009 года мы проходили рабочую учебно-биологическую практику в УНЦ «Черноголовка».
С 1997 г. на НЭБ «Черноголовка» ИПЭЭ РАН существует Совместный учебно-научный биологический центр Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Московского педагогического государственного университета (УНЦ «Черноголовка» ИПЭЭ РАН) (имеются двусторонние договора). Кроме того, в УНЦ «Черноголовка» ИПЭЭ РАН выполняют курсовые и дипломные работы студенты следующих базовых Вузов региона:
1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова;
2. Московский педагогический государственный университет;
3. Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева;
4. Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина;
5. Высший колледж рационального природопользования Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева;
6. Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого;
7. Самарский государственный университет;
8. Тверской государственный университет;
9. Новосибирский государственный университет.
Научно-экспериментальная база «Черноголовка» расположена в Ногинском районе Московской области (60 км к северо-востоку от Москвы), на территории Черноголовского Научного Центра РАН, в 4 км от города Черноголовка, в лесу, на двух участках общей площадью 40 га. База организована в 1975 г. (распоряжение Президиума Академии наук СССР № 125000-1018 от 25 июня 1975 г.) по инициативе академика В.Е. Соколова для сравнительного изучения поведения и химической коммуникации диких млекопитающих в условиях, максимально приближенных к естественным. На НЭБ «Черноголовка» постоянно работают сотрудники лаборатории поведения и поведенческой экологии млекопитающих, возглавляемой научным руководителем базы д.б.н. В.В. Рожновым. Здесь круглогодично выполняются экспериментальные исследования коммуникативного и социального поведения наземных млекопитающих, биологии размножения; разрабатываются методы и технологии содержания и разведения редких видов млекопитающих.
На базе имеется уникальная живая коллекция наземных млекопитающих общим числом около 2000 особей. Среди них хищные (куньи – хори, норки, соболи; виверровые – мусанги, генетты; рыси, мелкие кошачьи), копытные (кабарга), насекомоядные (ежи, выхухоли), грызуны (лесные полевки, серые полевки, мышовки, песчанки, домовые мыши, хомячки, морские свинки), зайцеобразные (кролики), летучие мыши.
Для разных видов млекопитающих построены специальные комплексы вольер и полигонов, в большинстве уникальные.
Задание заключалось соборе тематического гербария «Злаки». Гербарий должен содержать следующие виды: тимофеевка луговая, ежа сборная, костер безостый, мятлик луговой, пырей ползучий (с корневищем) и все другие найденные злаки даже если их название нам неизвестно.
Злаки - семейство узколистных однодольных растений. Это очень крупная и сложная таксономическая группа, в которой выделяли от двух до 12 (сейчас признают обычно 5 или 6) подсемейств, объединяющих примерно 700 родов и 10 000 видов.
Стебель злака, называемый соломиной, на всем протяжении, если не считать вздутых, разделенных регулярными интервалами узлов, обычно полый, хотя есть и исключения, например сахарный тростник и некоторые виды подсемейства бамбуковых. Участки стебля между соседними узлами называются междоузлиями. Как правило, злаки – травы. Листья узкие, с параллельным жилкованием, обычно сидячие, без черешка, отходят по одному от каждого узла поочередно в разные стороны, располагаясь на стебле в два супротивных ряда.
Корневая система злаков мочковатая, т.е. без главной центральной оси, образованная многочисленными тонкими корнями, пучком отходящими от нижней части стебля. Закреплению растения в почве часто способствует кущение – образование множества прикорневых побегов. Такая корневая система, эффективно поглощающая и накапливающая воду, помогает выживать в условиях регулярного стравливания травоядными животными, периодических засух и степных пожаров.
Цветки мелкие, малозаметные, без четко выраженного околоцветника. Цветок обычно обоеполый, т.е. содержит и тычинки, и пестик. Пестик состоит из завязи с двумя (реже – тремя) столбиками, несущими длинные перистые рыльца. Тычинок обычно три – с длинными, свешивающимися из цветка нитями и продолговатыми пыльниками.
Колоски, в свою очередь, прикрепляются к более крупной оси сложного соцветия. Если эта ось простая, соцветие называется кистью (колоски на коротких ножках) или колосом (колоски сидячие). Однако у большинства злаков главная ось соцветия ветвится, и колоски находятся на ее боковых ветвях. Такая сложная кисть называется метелкой.
Завязь у злаков одногнездная, т.е. в ней находится единственная полость с семяпочкой. Характерный плод злака – зерновка или в обиходе называемая просто зерном, например пшеничным, кукурузным и т.д. От плодов другого типа он отличается очень тонким околоплодником, практически неотделимым от единственного семени.
В ходе выполнения этого задания нами было собрано 14 видов злаковых.
Выбрав несколько елей высотой 1-2 метра, нужно было определить их возраст по количеству мутовок ветвей (ель образует по 1 мутовке ветвей в год, кроме того, в течение первых 3-4 года жизни ель не образует мутовок, так что к полученному результату нужно было прибавить 3-4 года). Зная высоту и возраст, определить примерный прирост ели за год, рассчитать средний прирост для 10 елей. Также измерить диаметры стволов у растений разного возраста и, далее, рассчитать скорость утолщения стволов. По полученным данным мы заполнили таблицу 1 и построили график, где на оси X – годы, а на оси Y – средний прирост за этот год (см).
Таблица 1. Результаты измерений
Средний прирост в высоту за год: 10,5 см.
Утолщение ствола ели за год равно 2,5 мм.
Рисунок 2
. Средний прирост ели в высоту
Все вышеуказанные действия мы произвели, но измерения проводили на 8 елях, так как более обнаружить не удалось. На графике показано, что средний прирост елей с возрастом уменьшался. Это можно увидеть и по таблице: у самых старших елей, самый большой прирост. Я предполагаю, что такое отклонение от среднего прироста было вызвано тем, что первые ели росли в одиночестве. Следовательно, они получали больше питательных веществ и света. Но прирост диаметра ствола за год наибольший у 33, 22 и 34 летних. Получается, что отклонение от средних значений не велико.
Значит можно сделать вывод, что соседство с другими растениями приводит к замедлению роста, и слабо отражается на утолщении ствола.
Задание №3 - собрать коллекцию листьев поврежденных насекомыми: галлы, погрызы, повреждения листовертками. Листовертка -
мелкая молевидная бабочка, размах крыльев не больше 2,5 см, с довольно толстым телом, покрытым густыми волосками, с широкими часто пестро окрашенными передними крыльями. Гусеницы листовёртки 16-ногие, длиной 1-2 см. Гусеницы листовёрток питаются листьями растений, причём стягивают паутиной объедаемые листья в трубки или пучки, внутри которых и скрываются. Появляется ранней весной. Появлению листовертки способствует повышенная влажность и температура воздуха плюс 19-24 градуса. Галлы – разрастание тканей растений. Образование галлов вызывают личинки галлиц, которые развиваются в тканях растений. Галицы, семейство насекомых отряда двукрылые подотряда длинноусые. Длина 1-5 мм. Существует много видов галлиц, питающихся ветками, листьями или цветками смородины, ветками малины. Отдельные виды характеризуются большой вредоносностью. Малинная стеблевая галлица во время массового цветения откладывает яйца на молодые стебли. Личинки вгрызаются в них и образуют вздутия (галлы), в которых и зимуют. Личинки другого вида малинной галлицы уходят из побегов зимовать в почву. Поврежденные побеги отмирают. Личинки смородинных галлиц также зимуют под кустами в почве. Смородинная побеговая галлица вызывает образование пустот под корой, отчего ветки не растут и обламываются. Листовая галлица может сильно повреждать листья, тормозить рост молодых кустов смородины и крыжовника. Погрызы – это повреждения, которые делают жуки листоеды, гусеницы, и другие мелкие животные. В ходе выполнения этого задания был собран гербарий «Поврежденные насекомыми листья» для наглядности. Также мы заметили, что погрызы есть практически на всех растениях, галлы на многих, но повреждение смородины встречалось чаще всего, листовертки чаще были на яблоневых листьях.
Большая водомерка. Размеры ее 13-17 мм. Обитает на поверхности воды. Тело узкое, вытянутое, рыжеватой окраски. Имеются крылья и надкрылья. Передняя пара конечностей укорочена и служит для захвата добычи (водомерка – хищник). Средние и задние пары конечностей длинные, смазаны жировым веществом, и не смачиваются водой, благодаря этому водомерка как бы скользит по поверхности воды.
Задание заключалось в следующем: выяснить способы, скорость и направления передвижения животных. Также необходимо было определить, где они преимущественно находятся – в солнечной или затененной части водоема, и выявить, как они предпочитают держаться – поодиночке или группами, как реагируют на приближение опасности (приближение человека). Наблюдения проводили на пруду в течение июля и августа 2009 года. В июле была жаркая погода и водомерки были замечены только в конце месяца, когда температура воздуха упала. И всё же днем (12-15 ч) их обнаружить не удавалось, и встречались они только вечером (19-21 ч). В теплую погоду августовским вечером можно было увидеть как скопление водомерок у берегов, так и активно передвигающихся по глади пруда. Наблюдения проводились с берега, и непосредственно в водоеме. На их основании были сделаны следующие выводы.
Водомерка большая передвигается по глади воды в направлении пищи. По поверхности скользит, а если встречается волна или другое препятствие, то она его перепрыгивает. Также она быстро начинает скакать от приближающейся опасности (приближение человека). Держаться предпочитают молодые особи группами, а взрослые поодиночке. Преимущественно находятся в затененной части водоема, наибольшую активность проявляют вечером, а днем прячутся в тени у берега.
Внимательно осмотрев особенности строения всех органов растущего подорожника большого, я проделала с ним несколько опытов.
1. Испытала лист и черешок на разрыв. Разорвать удалось не сразу. Сначала лист деформировался и растянулся, а уже после этого разорвался. Выдернула из листа несколько жилок, потянула и отпустила их. Жилка сначала растянулась, а потом, когда воздействие внешней силы прекратилось, приняла прежнюю форму и размеры. Значит, можно сказать, что жилка весьма упругая. Это свойство жилок помогает выживать подорожнику большому в таких местах, где присутствуют постоянные нагрузки, т.е. Вдоль дорог.
2. Надавив на лист подорожника, который прилегает к земле, и отпустив, я заметила, что лист временно изменяет форму, а потом восстанавливает её. Т.е. Деформация отсутствует. Я считаю, что это связано с упругостью жилок листа.
3. Высота исследуемого зеленого цветоноса 18,5 см. Я испытывала его свойства, такие как прочность и упругость. Потянула и попыталась разорвать. Разрыв произошел в колосовой части. Попытка разорвать цветонос ниже колоса не увенчалась успехом. После сгибания, цветонос быстро принимает исходное положение. Если разрывать цветонос со зрелым колосом, то семена высыпаются, тем самым способствуют распространению растений. Из этого следует, что цветонос прочный, но только до колоса. В колосовой части он хрупкий, а также он довольно упругий.
4. Колос подорожника большого
4. Растерев на ладони зрелый колос, я изучила семена подорожника большого. Семена имеют неправильную форму. Поверхность семян граненая. Размер около 1мм.
5. Судя по тому, что вдоль лесных тропинок подорожник найти сложнее, чем вдоль хорошо освещенных луговых, можно утверждать, что подорожник большой скорее светолюбивое растение, чем теневыносливое.
По результатам наблюдений я составила таблицу.
Таблица 2. Приспособительные признаки подорожника большого
| Признаки |
Характеристика |
Приспособительное значение признака к вытаптыванию |
| 1. Расположение листьев |
Листья розеткой прилегают к земле. |
Под давлением ног листья не рвутся, а лишь прижимаются к грунту и передают ему силу давления. |
| 2. Свойство жилок в листьях |
Жилки упругие, устойчивые к деформации. |
Под действием силы натяжения лист не разрывается, но временно растягивается, а потом принимает исходную форму; к тому же дуговое жилкование препятствует повреждению всей листовой пластинки. |
| 3. Высота и свойства цветоноса |
Высокий цветонос h=18,5 см, гибкий, упругий, но хрупкий в колосовой части. Колос расположен во второй трети цветоноса. |
Зеленый цветонос под давление ног сгибается и не рвется, а потом снова выпрямляется, если давление исчезает. |
| 4. Величина и масса семян. |
Очень мелкие (~1 мм) семена, массой менее 10 мг |
Большие размеры способствуют закреплению в подошве обуви и переносу на значительные расстояния, что способствует расселению вида. |
| 5. Количество семян |
В каждом колоске по 4 семени. На колосе длиной ~6 см таких колосков около сотни. Итого 4*100=400 семян с одного цветоноса. Цветоносов на одном растении чаще 3-4 шт. 400*4=1600. |
Такое обилие образуемых семян помогает виду продолжать свое существование, несмотря на жесткие условия произрастания. |
| 6. Окраска семян |
Семена коричневые. |
Преобладающая окраска под цвет почвы делает семена незаметными на ней. |
| 7. Поверхность семян |
Угловатая форма семян. |
Такая форма помогает лучше прилипать к ногам людей, животных, колесам автомобилей. |
| 8. Способ распространения семян |
Прикрепляются к ногам прохожих. |
Это помогает подорожнику большому распространяться на значительные расстояния. |
| 9. Корневая система |
Мочковатая корневая система |
Благодаря такому типу корневой системы растение прочно держится в земле. Мочковатая корневая система быстрее восстанавливается при повреждении, а также собирает влагу с поверхности сильно уплотненной почвы, т.е. где влага глубоко не проникает. Тем самым такая корневая система обеспечивает растение со столь широкими листьями водой. |
На пешеходной тропинке особи подорожника большого крупнее и их примерно столько же, сколько и на проселочной, но на проселочной они мельче. На автомобильной дороге с асфальтовым покрытием особей подорожника нет. Подорожника особенно много там, где вытоптана большая часть прилегающей к тропинке территории и проложены дополнительные, чаще в обход луж, дорожки.
У нас это растение называют подорожником, т.к. он действительно растет вдоль дорог и тропинок, где меньше конкурентов. А коренные жители Америки называют его «следом белого человека» потому, что после завоевания европейцами Америки подорожник большой появился там – семена, прилипшие к ногам конкистадоров, пересекли океан. И появились там, где ступала нога европейцев.
Подорожник растет плохо, а то и вовсе не встречается там, где тропинки пролегают среди высоких трав, особенно на нарушенных территориях: у оврагов, помоек, на пустырях.
Вдали от дороги, где не ступала нога человека, подорожник расти может, т.к. семена могут переноситься животными. Среди густой травы вероятность встретить подорожник мала. В тени лесов вдоль исхоженных тропинок подорожник я встречала. На болотах его появление маловероятно, т.к. туда сложно попасть семенам, и растение не приспособлено к произрастанию на болоте. А вот в местах выпаса диких копытных встретить подорожник вполне возможно.
5.2 ЭКСКУРСИЯ «ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА»
В ближайшем, который посещается людьми, я провела экскурсию. Целью этой экскурсии являлась оценка влияния некоторых видов деятельности человека на лесные сообщества.
По окончании экскурсии была заполнена таблица 3.
Таблица 3. Влияние разных факторов человеческой деятельности на лесное сообщество
| Факторы антропогенного влияния |
Какое воздействие оказывает данный фактор на лесное сообщество |
Какие меры необходимо принять для усиления охраны биоценоза |
| 1.Сбор растений |
Сбор растений практически не ведется |
Я считаю, что самым влиятельным фактором являются свалки в лесу. Следует организовать сбор мусора. А остальные факторы значительного влияния не имеют. Запретить людям ходить за грибами и отдыхать в лесу будет сложно. |
| 2.Неконтролируемое разведение костров |
Существующие несколько кострищ на опушках леса окопаны, и вряд ли представляют угрозу в виде пожара. Огонь беспокоит лесных животных. А сбор сухих веток в округе лишает некоторых животных жилища |
| 3.Вытаптывание и формирование тропиночной сети |
По краю леса тропиночная сеть густая, что приводит к уплотнению почвы |
| 4.Выбрасывание бытовых отходов и помойки |
Влияние этого фактора очень велико. На обследуемой мною территории были обнаружены 2 помойки со строительным и бытовым мусором. Мусор вблизи кострищ. |
| 5.Вырубка деревьев |
В той части леса, где я проводила экскурсию, вырубка леса не ведется (видимо деревья еще молодые). |
| 6.Порча коры деревьев |
Этот фактор оказывает значительное влияние, т.к. весной здесь ведется активный сбор березового сока. |
| 7.Шум и фактор беспокойства |
Этот фактор, возможно, имеет место, потому что отдыхающие у костра вряд ли ведут себя сдержанно и не шумят. К тому же грибники постоянно поддерживают связь криками. |
| 8.Сооружение гнездовий для птиц |
Гнездовий птиц, сооруженных руками человека, я не встретила. |
| 9.Сооружение кормушек для птиц и подкармливание птиц в суровое время года |
Кормушек нет, и подкармливание вряд ли ведется. |
| 10.Въезд в лес на транспорте |
Въезд на транспорте вполне возможен. Имеется хорошо накатанные дороги, но они не уходят глубоко в лес. |
Цель
: оценить изменение видового состава растений лесного биоценоза под влиянием рекреационных нагрузок (вытаптывание).
Введение
: Под рекреационной нагрузкой подразумевают комплексное воздействие отдыхающих людей на природные экосистемы.
При любых экзогенных (внешних) нарушениях биоценоза конкурентная мощь исходных видов, слагающих сообщество, ослабевает. Нарушаются сложившиеся связи в сообществе. Это позволяет другим видам внедриться в сообщество и существовать в нем до тех пор, пока внешнее воздействие сохраняется. По соотношению этих групп видов можно оценить степень нарушенности сообщества. К видам растений, внедряющимся в исходный лесной биоценоз, можно отнести: подорожник большой, мятлик обыкновенный, мятлик однолетний, лапчатку гусиную, клевер ползучий, клевер луговой, манжетку обыкновенную, одуванчик лекарственный, пырей ползучий.
Материалы и оборудование
: на каждую группу необходима веревка длиной 4 метра, рулетка, четыре колышка, определитель растений, блокнот, ручка.
Ход работы
: Перед определением влияния рекреационных нарушений на биоценоз были выбраны в лесу участки для сравнения.
Оценку можно было проводить либо через сравнение близлежащих нарушенных и ненарушенных территорий (при одинаковом исходном типе растительности), либо по линии от центра тропинки к дереву, которое обходят стороной люди. Причем последний вариант предпочтительнее. Но так как такого дерева не нашлось, то сравнение проводили на близлежащих участках с нарушенной и ненарушенной территорией.
Подсчитала количество видов растений на каждой площадке. На площадке №1 (нарушенная территория) были обнаружены 11 видов, из них 54,55% лесных и 45, 45% придорожных. На площадке №2 (ненарушенная территория) были обнаружены также 11 видов, но они все относились к лесным. Площадки № 1 и №2 расположены не очень глубоко в лесу (около 50 метров вглубь леса). На площадке №3 обнаружены 12 видов, из которых 75% лесных и 25% сорных. Эти площадки расположены около 1 км вглубь леса.
По результатам заполнила таблицу:
Таблица 4. Видовое соотношение растений лесного биоценоза на нарушенной и ненарушенной территориях
| № площадки |
Удаленность от тропинки, м |
Количество лесных видов |
Доля лесных видов, % |
Количество придорожных видов |
Доля придорожных видов, % |
| 1 |
0 |
6 |
54,55 |
5 |
45,45 |
| 2 |
2,5 |
11 |
100 |
0 |
0 |
| 3 |
0 |
9 |
75 |
3 |
25 |
| 4 |
3 |
11 |
100 |
0 |
0 |
Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что вытаптывание (тропиночная сеть) изменяет лесной биоценоз, привнося растения сорные по отношению к исходным. Также выявляется зависимость видового соотношения растений на тропинке от удаленности тропинки от края леса. Соответственно чем глубже в лес уходит тропинка, тем меньше доля сорных растений, и, видимо, меньше антропогенная нагрузка (вытаптывание).
Во время экскурсии по сосновому лесу я сравнила по внешнему виду деревья, выросшие в гуще леса и одиночно. У тех деревьев, что росли одиночно, раскидистая крона, количество отмерших нижних веток невелико. А те, которые росли в гуще, отличаются тонкими длинными стволами. Нижние ветки у них отмерли, крона небольшая, к тому же узкая. Это связано, в первую очередь, с количеством получаемого света. Там, где освещенность хорошая (одиночные деревья), деревьям не нужно было бороться за солнечные лучи и тянуться ввысь, как в случае с деревьями из гущи леса.
В популяции сосен происходит самоизреживание. Этот факт становится особенно очевидным, если сравнить количество сосен в молодом лесу, с количеством сосен на аналогичной площадке в спелом лесу. На площадке 10м*10м в молодом сосновом лесу (12-15 лет) в среднем растет 30 сосенок, а в спелом (80-100 лет) на той же площади 3. Самоизреживание очевидно.
Таблица 5. Степень угнетения деревьев на площадке спелого леса внутри одной популяции на 1 га
| Показатели |
1-го класса |
2-го класса |
3-го класса |
4-го класса |
5-го класса |
Всего |
| Количество сосен |
15 |
48 |
63 |
45 |
12 |
183 |
| Толщина ствола, мм |
36-44 |
32-36 |
28-33 |
26-28 |
18-22 |
Из полученных данных можно сделать вывод, что в популяции сосен тип взаимодействия – конкуренция. Особи растущие близко друг другу или близко к сильному здоровому дереву угнетены и погибают. Выживают те особи, вокруг которых наименьшее количество соседей, у которых есть возможность развернуть крону. То есть это особи 1,2 и 3 классов.
Примечание:
1. По степени угнетения деревья одного возраста в лесу принято делить на пять классов. К первому классу относят деревья, возвышающиеся над общим пологом леса. Ко второму – деревья основного полога. К третьему – деревья, входящие в общий полог леса, но имеющие менее развитую крону, иногда «сжатые» с боков. К четвертому классу – деревья с сильно сдавленной кроной, находящиеся частично в общем пологе или ниже него. К пятому классу – деревья, кроны которых полностью располагаются под общим пологом, засыхают или совсем засохли.
2. Толщина ствола определяется на уровне груди путем измерения диаметра одного дерева среднего размера.
Мы определили и сравнили интенсивность размножения деревьев разных классов по степени угнетения в популяции (величина зрелых шишек, возможность распространения семян ветром). На основе этих фактов сделали вывод о том, какие особи сосен оставляют больше потомства, какие меньше или совсем не оставляют.
Сосны первого и второго классов имеют более крупные шишки, у сосен первого класса возможность распространения семян ветром большая. Это связано с тем, что они выше других особей и получают больше света. Меньше потомства оставят деревья третьего и четвертого классов. Потому, что из-за недостатка света и сжатости кроны шишек у них меньше и они мельче. Практически не оставят потомства деревья пятого яруса – у них очень мало шишек.
На той же площадке лесного биоценоза мы изучили видовой состав растений в других ярусах. В подросте росли береза белая и дуб черешчатый; в подлеске – лещина; из кустарничков мы увидели: волчье лыко и малину; из травянистых: щитовник мужской, ландыш майский, копытень европейский, землянику лесную, гравилат городской, сныть обыкновенную и дудник лесной; мох - кукушкин лён; также на березе можно было увидеть накипные и кустистые лишайники.
Все эти растения любят умеренное увлажнение. Но всё же можно отметить, что сосна светолюбива и не является влаголюбивой, т.к. на болотах и в затенении она растет плохо. Береза и дуб – более влаголюбивые и теневыносливые. Травянистые растения относятся к теневыносливым и любящим умеренное увлажнение. В лесу довольно влажный воздух, поэтому мхи и лишайники тоже растут хорошо. Я считаю, что разные потребности, которые при совместном произрастании неплохо удовлетворяются, способствуют тому, что эти растения уживаются вместе. Но если полностью погибнет нижележащие ярусы, то с деревьями первого яруса ничего не произойдет, а вот если уничтожить древесные ярусы, то в травянистом ярусе произойдет смена биоценоза. Травянистые растения соснового леса заменяются растениями нарушенных территорий, которые со временем сменятся на луговые растения. Это произойдет потому, что изменится освещение и влажность.
Материалы и оборудование
: рулетка, банка, блокнот, ручка.
Ход работы
:
1. На площадке 25 м2
сосчитали количество экземпляров древесных видов: сосны 3 экземпляра, березы 47, дубов 2.
2. На площадке 1 м2
посчитали количество живущих здесь видов травянистых растений: 7 видов.
3. На площадке 25 м2
определили доминирующие виды древесных и травянистых форм. Из древесных доминировала береза, из травянистых ромашка аптечная.
4. На территории 25 м2
отыскали разновозрастные экземпляры доминирующего вида. Произвели учет взрослых и молодых растений (достигших высоты не менее 1,5 м). Молодых было 28 экземпляров, а взрослых 30.
5. На площадках по 0,25 м2
в пределах леса и на лесной поляне сосчитали число зеленых листоносных стеблей независимо от того, к какому виду они относятся. В пределах леса таких стеблей насчитали 46, а на опушке 55.
6. Используя термометр, мы определили, что температура воздуха в лесу 16-17о
С, на опушке 17о
С. Так как погода была безветренной и влажной, то результаты измерений сильно не отличались. В ветреную погоду вероятнее всего, что в лесу температура на пару градусов будет выше. Днем в жаркую сухую погоду, в лесу температура будет ниже, потому что кроны деревьев ограничивают проникновение лучей солнца.
7. Сравнили влажность и комковатость почвы в лесу, на лесной поляне и на незадернованной поверхности проезжей части дороги. Почва влажная на ощупь на всех трех участках, но на проезжей части комковатость выше.
8. Число надземных ярусов в изучаемом лесном фитоценозе равно 3. Главные виды, входящие в эти ярусы: в первом береза, во втором малина, в третьем ромашка аптечная.
9. В это время (экскурсия проходила во второй половине августа) цветущие растения были только в третьем ярусе. То есть цвели только травянистые растения. Все они относились к опыляемым насекомыми.
10. С территории в 1м2
собрали в банку всех обнаруженных животных, видимых невооруженным глазом. Сосчитали. Их количество: 1 лягушка, 1 клоп, сверчок, 4 тли, 3 комара, и около 40 муравьев. Итого ~ 50 животных.
11. Нами были обнаружены следующие организмы паразиты: грибы трутовики. И следы пребывания жуков короедов и листоедов.
12. На небольшом участке этого леса нами были обнаружены 3 ямки, на месте которых, по всей видимости, росли деревья. Вследствие дождей, ямки заполнились водой и постепенно растительность близ ямок меняется. Вдоль тропинок преобладает растительность нарушенных территорий.
5.6 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА «ВЛИЯНИЕ РЕКРЕАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ НА СТРУКТУРУ ПОЧВЫ»
Цель
: оценить влияние рекреационной нагрузки на структуру почвы.
Введение
: Под рекреационной нагрузкой подразумевают комплексное воздействие отдыхающих людей на природные экосистемы.
Вытаптывание – основной процесс нарушения природной среды, сопутствующий рекреационной деятельности человека. Главными последствиями этого процесса являются непосредственное механическое повреждение растения и изменение физических и химических свойств почвы. Выявлено, что в ходе увеличения рекреационных нагрузок происходит увеличение плотности и твердости почвы. Линейная зависимость между этими величинами достаточно хорошо прослеживается при умеренных и средних нагрузках на почву. Однако сжатие почвы имеет определенный предел, поэтому дальнейшее увеличение нагрузки не сопровождается увеличением плотности или твердости почвы и линия зависимости графика выходит на «плато» (рисунок 5).
Рисунок 5.
Изменение твердости почвы в сосняке зеленомошно-брусничном в зависимости от степени рекреационной нагрузки (на юге московской области)
Для характеристики физических параметров почвы часто используют твердость почвы: этот показатель хорошо оценивает степень рекреационного воздействия на биоценоз, его легко определить (с помощью твердомера), и он более репрезентативно, чем, например, плотность почвы, отражает процесс вытаптывания. В зависимости от типа почв, на поздних стадиях рекреационной дегрессии сообществ, твердость верхнего горизонта почвы может возрасти в 2-3, а иногда даже в 10-30 раз. Увеличение твердости почвы по мере усиления нагрузок свойственно не всем типам почв – на легких, в первую очередь песчаных, в отдельных случаях можно наблюдать обратную зависимость нагрузки и твердости (плотности) почвы. Другими словами, вслед за уничтожением травяного покрова возможно разрыхление, разбив песка.
При сильных нагрузках происходит уплотнение почвенных горизонтов на глубину до 50 см.
Материалы и оборудование
: плотномер Качинского или любой узкий длинный металлический предмет (например, тупой нож), линейка, карандаш, блокнот.
Ход работы
: Для проведения исследований мы выбрали тропинку, ведущую к речке (в рекреационном биоценозе) и провели замеры плотности с помощью тупого ножа, который втыкали в землю до полного проникновения с одинаковым усилием руки. Глубину проникновения ножа в почву отмечали линейкой. Измерения осуществлялись в пятикратных повторениях. Для каждой точки рассчитывался средний показатель. Результаты заносили в таблицу. На её основе строился график зависимости твердости почвы от расстояния до тропинки. В тех же точках измерений линейкой определялась толщина подстилки (в см). На исследуемой территории изучалась и фотографировалась тропиночная сеть, рассматривалась структура вазопедонов (почвенных чаш, сформированных из пересекающихся тропинок, которые дают плотные стены), оценивалась степень заболачивания у тропинок на тяжелых почвах. Исследования мы решили проводить в 3-х местах:
1. Тропинка, ведущая к речке. Здесь мы выясняли зависимость твердости почвы от расстояния до середины тропинки.
2. Схождение двух тропинок. Здесь рассматривалась структура почвы, которая сформировалась из пересекающихся тропинок.
3. Тропинка у речки, около места схода с мостика. Здесь мы измеряли глубину проникновения плотномера (ножа) в месте схода с мостика, в 0,5 м и в 2,5 м от этого места.
Таблица 6. Глубина проникновения плотномера в почву в месте исследования №1, см
№ точки
№ измерения
|
1 (середина тропинки) |
2 (25 см от середины тропинки) |
3 (край тропинки) |
4 (25 см от тропинки) |
5 (50 см от тропинки) |
| 1 |
0.9 |
0,8 |
0,6 |
0,6 |
0,7 |
| 2 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
0,8 |
| 3 |
1,3 |
1,1 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
| 4 |
1,4 |
1,5 |
1,3 |
1,1 |
1,3 |
| 5 |
1,4 |
1,6 |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
Среднее
значение
|
1,325 |
1,3 |
1,15 |
1,0 |
1,125 |
Рисунок 6
. График зависимости твердости почвы от расстояния до центра тропинки
Ширина тропинки около 0,5 м. На графике видно, что при удалении от центра тропинки плотность почвы уменьшается, а в 0,5 м от тропинки незначительно увеличивается. Это связано с тем, что количество растений там увеличивается, и они корнями скрепляют почву.
На втором месте исследования было отмечено следующее: плотность почвы на второй тропинке меньше, чем на первой, и в том месте, где вторая тропинка примыкает к первой, плотность почвы резко увеличивается. На второй тропинке плотность почвы меньше, потому что рядом располагается лужа, и почва более увлажнена, что особенно было значимо в день исследования, так как дождя давно не было, и почва была очень сухой. Эти результаты представлены в таблице 7.
Таблица 7. Глубина проникновения плотномера в почву в месте исследования №2, см
№ точки
№ измерения
|
1 – я тропинка |
2 – я тропинка |
3 схождение тропинок |
| 1 |
1,2 |
2,6 |
1,5 |
| 2 |
1,4 |
2,6 |
1,7 |
| 3 |
1,5 |
2,7 |
1,6 |
| 4 |
1,4 |
2,7 |
1,5 |
| 5 |
1,3 |
2,7 |
1,7 |
| Среднее значение |
1,36 |
2,66 |
1,6 |
В третьем месте исследования, я предполагала, что плотность почвы будет больше в месте схода с мостика. Но это оказалось не так. Я предполагаю, что близость воды (река) определяет увлажненность почвы, и, соответственно, почва менее твердая в этом месте. В 0,5 от мостика глубина проникновения плотномера не сильно отличается от глубины проникновения около мостика. Эта точка не очень удалена от реки и к тому же покрыта растительностью, которая удерживает влагу. А вот в 2,5 м от мостика, где нет растительности плотность почвы большая.
Таблица 8. Глубина проникновения плотномера в почву в месте исследования №3, см
№ точки
№ измерения
|
1 сход с мостика |
2 0,5 м от мостика (с подстилкой) |
3 2,5 м от мостика (без подстилки) |
| 1 |
3,8 |
3,9 |
0,9 |
| 2 |
3,9 |
4,1 |
1,1 |
| 3 |
4,0 |
4,0 |
1,0 |
| 4 |
4,1 |
4,2 |
1,2 |
| 5 |
4,0 |
4,0 |
1,0 |
Среднее
значение
|
3,96 |
4,04 |
1,04 |
Из всех полученных данных я сделала вывод, что уплотнение почвы приводит к исчезновению растительности и подстилки. К тому же на плотность почвы значительно влияет близость источников воды. В более плотных почвах меньше воздуха, что затрудняет дыхание растений и подземных животных, соответственно плотные почвы богатой растительностью не обладают. Тропиночная сеть отрицательно сказывается на растительном и животном сообществах, хотя рекреационная нагрузка и распределена более равномерно, но все же, уплотнение почвы происходит на довольно широкой территории, и растительность всё равно на ней исчезает. Поэтому я считаю, что для уменьшения рекреационной нагрузки лучше делать узкие тропинки, потому что плотность почвы будет той же, что и на широкой тропиночной сети, при много больней нагрузке.
1. Большой атлас природы России / Под ред. М. Сергеева, Е. Бровкина, М.: ЗАО «Эгмонт Россия Лтд.», 2005 – 644с.
2. Основы экологии 10 (11) классы. Сборник задач, упражнений и практических работ / И.А. Жигарев, О.Н. Пономарева, Н.М. Чернова, М.: Дрофа, 2007 – 208с.
3. Растения средней полосы Европейской России. Полевой атлас / Шанцер И.А., М.: Тов-во научных изд. КМК, 2007 – 470 с.
4. Школьный атлас-определитель высших растений / В.С. Новиков, И.А. Губанов, М.: Просвещение, 1985 - 239 с.
|
