Лесная экосистема

Проект «Экология лесных растений»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Кошелихинская основная школа»

городской округ город Первомайск Нижегородская область

кружок «Юннатский»

Конкурс «Экологическая мозаика»

Номинация «Сохранение природы и бережное отношение к лесным богатствам»

Проект на тему:

«Экология лесных растений»

Составители проекта:

Мурзин Дмитрий, 14 лет, 9 класс

Сироткин Алексей, 15 лет, 9 класс

Руководитель проекта:

Кочеткова Мария Николаевна,

учитель биологии и химии

I квалификационной категории

с. Кошелиха, 2015 год

Введение………………………………………………………………………………..3

Основная часть…………………………………………………………………………4

Этапы реализации проекта…………………………………………………………….5

Методика исследования………………………………………………………………..5

Результаты исследования………………………………………………………………7

— Фенологические спектры цветущей флоры…………………………………….8

— Распространение и экология некоторых растений Нижегородской области…………………………………………………………………………………………..9

Заключение…………………………………………………………….………….……11

Список использованной литературы и интернет-ресурсов…………………………12

Приложения…………………………………………………………………………….13

Введение.

Идея проекта. Изучение лесных растений имеет большое значение в жизни человека. Прежде всего, растения восполняют кислород атмосферного воздуха. Многие из растений леса используются в медицине. Такие растения имеют различные назначения. Например: болеутоляющие, витаминные, ранозаживляющие, успокаивающие. Есть растения, идущие в пищу в свежем или переработанном виде: березовый сок, фрукты и ягоды, кормовые растения. Эфиромасличные растения, которые используются в парфюмерии. В наше время существует множество факторов, влияющих на лес и на его экологию. Первым неблагоприятным фактором, является переруб древесины. Проблема в том, что при перерубе, забирают хорошие деревья, оставляя, больные, а это в свою очередь ведет к еще большему экологическому вреду. Второй фактор-это лесные пожары. Ежегодно сгорает большое количество гектаров леса. Также на экологию леса влияет небрежное отношение человека к природе (выбрасывается большое количество мусора, уничтожаются редкие виды растений). Всё это ведёт к истощению лесных ресурсов.

Постановка проблемы: современные дети мало времени проводят на свежем воздухе и в лесу, лишь немногие из них могут похвастаться знанием лесной флоры и отличить лекарственные растения от ядовитых.

Партнеры по проекту:

  • Детское объединение МАОУ «Кошелихинская ОШ» «Дружба».

  • Волонтеры.

  • Сироткин Александр Викторович – главный специалист Кременского участкового лесничества.

  • Педагоги МАОУ «Кошелихинская ОШ».

Сроки реализации проекта: июнь-ноябрь 2015 года (краткосрочный).

Место реализации проекта: село Кошелиха городской круг город Первомайск Нижегородской области.

Целью проекта является изучение лесных растений и их экологическое исследование.

Задачи, поставленные в данном проекте:

  1. Изучение особенностей лесных растений.

  2. Исследование растительных сообществ.

  3. Флористические и геоботанические исследования лесных растительных сообществ.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные данные по ресурсам лесного сырья можно рекомендовать к промышленным заготовкам, медицине. а также могут быть применены в процессе школьного обучения естественнонаучным дисциплинам общеобразовательного курса, для приобретения навыков и умений по лесной экологии и бережному отношению к природе.

Основная часть.

Множество различных авторов затрагивали и затрагивают темы экологии лесных растений, так как они действительно являются очень важными в современном мире.

Сергеев Б.Ф. «Жизнь лесных дебрей» рассказывает о жизни обитателей леса, о влиянии человека на природу, об изменениях, происходящих при освоении новых территорий.

Горышина Т.К. «Растение в городе» знакомит читателя с составом и историей формирования городской флоры, с вопросами экологии городских растений.

В книге Бергальи Роберто «Биогеохимия наземных растений» собран уникальный материал по биомониторингу тяжелых металлов и биовосстановлению наземных экосистем на примере высших растений, мхов, лишайников и грибов.

Книга Карпачевского Л.О. «Экологическое почвоведение» посвящена анализу основных свойств почв и их экологической роли. Показано значение этих свойств в жизни растений, их связь с животными.

Физико-географические условия: городской округ город Первомайск находится в южной части Нижегородской области, на расстоянии 182 километров от города Нижнего Новгорода. Его территория расположена на Приволжской возвышенности и представляет собой волнистое плато, расчлененное речной и овражно-балочной сетью. Район граничит с Дивеевским, Арзамасским, Шатковским и Лукояновским районами Нижегородской области, а также республикой Мордовия.

Площадь района составляет 122700 гектар.

Нижегородская область вытянута в меридиональном направлении, её протяженность с севера на юг составляет около 400 км, а с запада на восток в наиболее широкой южной части — около 300 км. Основные различия в климате проявляются по линии север-юг, между лесным Заволжьем и возвышенным Правобережьем.

В целом область находится в зоне умеренно континентального климата. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 3,0 на севере до 4,5 ºС. на юге области. За год выпадает около 600—650 мм осадков в Заволжье и 500—550 мм в Правобережье, две трети которых выпадает в виде дождя. С сентября по май в области преобладают южные и юго-западные ветры, а в летние месяцы — северо-западные. Среднегодовая скорость ветра составляет 3—4 м/с.

Этапы реализации проекта.

1 этап – подготовительный: постановка цели и задач, определение круга проблем (анкетирование), предварительная работа с учащимися школы, выбор оборудования и материалов.

2 этап – практический: практическая деятельность по формированию высокого уровня осведомлённости учащихся школы о растениях леса своей области и района, их экологических особенностях, ответственного и бережного отношения к природе в целом.

3 этап – обобщающий: подведение общих итогов, анализ результатов, выполнение проекта, подготовка к защите и защита проекта, составление списка систематических групп растений района и области.

Методика исследования.

Материалом для работы послужил гербарий, собранный в летний период в 2013-2014, 2014-2015 года. Материал собирался маршрутным методом в лесах с. Кошелихи и п. Прибрежный. Обработка собственного материала проводилась в классе под руководством учителя биологии. Растения определялись по П. Ф. Маевскому. Экологическая оценка проводилась по жизненным формам: деревья, кустарники, многолетние, двулетние, однолетние травы; характеристика фенотипа по группам растений: ранневесенние, весенние, весенне-летние, летние, летне-осенние и т.д.

При хозяйственной оценке отдельных видов и выявлении редких и охраняемых растений мы опирались на работы более раннего изучения этих растений.

Определение растений состояло из двух основных этапов:

а) определение площади заросли;

б) определение числа растений на единицу площади (1м×1м).

Для таких травянистых растений как зверобой, полынь и др. использовались пробные площадки размером 1м2, причем площадки закладывали, когда на 1м2 встречалось 3 экземпляра (побега) и более изучаемого вида: для определения плотности запаса сырья (см.приложение 1) кустарников (шиповника, боярышника и др.) — размером 10м2.

Для большей достоверности выборки площадки на территории массива располагали по нескольким линиям — трансектам, пересекающими площадь участка через определенное, заранее заданное число М. Число трансект и заданное расстояние между площадками зависело от площади исследуемого массива лесных растений. На площадке собиралось сырье и сразу же взвешивалось. Результаты по каждой площадке записывались отдельно и затем суммировались. По изученным площадкам высчитывалось среднее арифметическое запаса сырья.

Общая продуктивность массива определяли, умножая запас сырья 1м2 на площадь массива по нижней границе предела, который равен М-2, где М — средняя урожайность, а –2 — ошибка средней (Крылова, Шретер, 1971). Например, запас крапивы двудомной (Urtica dioica L.) на 1м2 — 150г. Площадь заросли 1000м2. Тогда, согласно методике, запас на этой площади равен: 150 — 2×0,65 = 150 – 1,3 = 148,7кг или 34,4кг воздушно-сухого сырья (при норме выхода 22%).

После этого проводили расчет эксплуатационных запасов с каждого участка. Плотность запаса сырья — средняя масса сырья на единицу площади. Выражается в единицах массы, отнесенной к единице площади (г/м2, кг/га).

Эксплуатационный запас сырья всегда меньше, чем биологический (см.приложение 1) по объему, поскольку при заготовке допустимо отчуждать только часть популяции лекарственных растений, оставляя определенную долю для ее восстановления после сбора сырья. Плотность запаса сырья — средняя масса сырья на единицу площади. Выражается в единицах массы, отнесенной к единице площади (г/м2, кг/га).

Биологический запас – количество сырья, которое можно заготовить на площади участка заготовки, без учета восстановления популяций лесных растений. Выражается в единицах массы (кг, т).

Эксплуатационный запас — количество сырья, которое можно заготовить на площади участка заготовки, не нарушая возможности возобновления растений и регенерации популяций.

Результаты исследования

В Нижегородской области три природные зоны — тайга, хвойно-широколиственные леса и лесостепи.

Леса таежной зоны Нижегородской области — в основном еловые или сосновые, на северо-востоке к ели примешивается пихта. Повсюду — на вырубках, гарях и в виде примесей можно встретить мелколиственные деревья — березу и осину. Во втором ярусе часто встречается рябина.

Растительность тайги — это не только а еще и кустарники, кустарнички, травы, мхи и лишайники. Наличие мхов, которые выживают на переувлажненных кислых подзолистых почвах, в таежном лесу обязательно. Один из распространенных в тайге кустарников — крушина ломкая — растет и южнее, но в тайге чувствует себя более комфортно. На бедных почвах у нее нет конкурентов.

Трав в тайге меньше, чем в более южных природных зонах. Большинство обычных людей ботанику знают не слишком хорошо, поэтому такие названия, как линнея северная или гудайра ползучая вряд ли им что-то скажут. Из известных растений травянисто-кустарничкового яруса типично таежные виды — это лесные ягоды: брусника и черника, болотные растения: клюква, голубика, багульник.

Сосновые леса покрывают песчаные равнины водноледникового происхождения, на которых из-за бедности почв и недостатка влаги другие деревья расти не могут. Сосна преобладает на Ветлужско-Устанской,Балахнинской, Волжско-Керженской и Окско-Тешинской низинах. Во многих сосновых лесах видовой состав очень бедный. Кустарников и кустарничков может не быть совсем, а напочвенный покров может состоять только из лишайников.

Описанное явление — наглядный пример связи разных природных компонентов. Рельефообразующие процессы определили состав растительности. В результате таяния ледников образовались обширные песчаные равнины, на которых ничего не может расти, кроме сосны и других самых неприхотливых растений. Для ели и пихты нужны более плодородные почвы, образующиеся на суглинках и глинах, которые на Волго-Окском Левобережье имеют моренное происхождение.

Широколиственных лесов на территории Нижегородской области осталось мало, большинство их было вырублено при сельскохозяйственном освоении. Для них характерно разнообразие растений всех ярусов. В древесном ярусе чаще встречаются дуб, липа и ясень, реже — вяз. Клен остролистный иногда по высоте достигает верхней границы леса, но неплохо чувствует себя и во втором ярусе под кроной более высоких деревьев. Кустарники орешник (лещина) , жимолость лесная и бересклет бородавчатый вместе с молодыми деревьями образуют труднопроходимые заросли. Мхи встречаются гораздо реже и предпочитают селиться не на земле, а на прикорневой части деревьев и на пнях. Травяной покров густой. Характерные травы — сныть, медуница неясная, копытень европейский и другие.

От растительных сообществ степей, которые занимают отдельные участки лесостепной зоны, мало что осталось. Северные степи, называемые еще разнотравными, отличаются большим количеством трав, растущих рядом, образующих густой покров и цветущих в разные сроки разноцветными цветами. Самые известные из них — васильки, незабудки, колокольчики, полыни, Степная растительность — это не только травы, а еще и кустарники — степные вишня и терн (слива) и другие.

Луга — безлесные участки, где растут травы и встречаются группы кустарников — бывают двух видов. Заливные луга образуются в поймах всех относительно крупных рек. Как правило чем крупнее река — тем больше у нее пойма, а значит площадь пойменных лугов. Материковые луга образуются вне пойм на участках, по каким-либо причинам свободным от леса.

Последнее время на лугах наблюдается массовое распространение растения амброзия. Это американская трава, семена которой попали в Россию и которая здесь успешно прижилась, захватывает все новые территории и является злостным сорняком. Она узнается по желтым цветам, которыми покрываются целые поля.

На болотах также формируются особые растительные сообщества. Они заметно различаются на разных типах болот — верховых, низинных и переходных.

Еще есть растительность водоемов — прибрежная (камыш, рогоз и другие) и водная, из которой самые заметные и популярные — белая кувшинка и желтая кубышка, которую в народе тоже называют кувшинкой.

В настоящее время все типы растительности претерпели значительные изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека. На значительной территории они полностью уничтожены или коренным образом преобразованы (распаханы, застроены и т.п.). Сообщества, близкие к коренным, сохранились лишь в виде отдельных небольших участков. Современное состояние растительного покрова Нижегородской области представлено на схематической карте (рис. 3) (приложение 2.)

Наибольшее число растений представлено травами. Среди трав большая часть — многолетники. В качестве примера можно назвать: Gratiola officinalis L. (авран лекарственный), Leonwus quinqnilobatus L. (пустырник пятилопастной), Origanum vulgare L. (душица обыкновенная). К двулетникам относятся такие растения как: Verbascum thapsus L. (коровяк медвежье ухо), Cynoglossum officinale L. (чернокорень лекарственный), Melilotus officinalis L. (донник лекарственный). Однолетников среди растений Нижегородской области значительно меньше. К ним относятся: Bidens tripartite L. (череда трехраздельная), Polygonum aviculare L. (горец птичий), Capsella bursa-pastoris L. (пастушья сумка обыкновенная).

Среди древесных растений можно назвать наиболее типичные: Sorbus aucuparia L. (рябина обыкновенная), Padus racemosa (Lam.) Gilib. (черемуха обыкновенная), Ribes nigrum L. (смородина черная) и др.

По фитоценотической приуроченности растения Нижегородской области можно разделить на 5 типов:

  1. лесные

  2. лугово-лесные

  3. сорные

  4. луговые

  5. прибрежные

Фенологические спектры цветущей флоры

По времени цветения растения Нижегородской области были разделены нами на 5 типов:

  1. ранневесенние (апрель — май)

  2. весенне-летние (май — август)

  3. летние (июль — август)

  4. летне-осенние (июнь — сентябрь)

  5. весенне-летне-осенние (апрель — сентябрь)

В флоре Нижегородской области преобладают растения с летним типом цветения.

Далее можно выделить растения с весенне-летним типом цветения: Padus racemosa (Lam) Gilib (черемуха обыкновенная) и др.

Летне-осенние растения: Urtica dioica L (крапива двудомная).

Что касается ранневесенних и растений с весенне-летне-осенним типом цветения в Нижегородской области, то они представлены в одинаковом процентном соотношении. Из ранневесенних: Convallaria majalis L (ландыш майский), Betula Roth (береза повислая). Tussilago farfara L (мать-и-мачеха). Растения, начинающие цвести в апреле и продолжающие свое цветение до осени: Artemisia vulgaris L (полынь обыкновенная). Leonurus quiquilobatus L. (пустырник пятилопастной), Chelidonium majus L (чистотел большой).

На территории с. Кошелихи и п. Прибрежный нами были выделены группы растений с полезными свойствами:

  • лекарственные растения (ландыш майский – Convallaria majalis, малина обыкновенная – Rúbus idáeus, черемуха обыкновенная – Prúnus pádus, мята полевая – Méntha arvénsis, ромашка пахучая – Matricária discoídea девясил высокий – Ínula helénium, подорожник ланцетолистный – Plantágo lanceoláta, зверобой продырявленный – Hypéricum perforátum, душица обыкновенная – Oríganum vulgáre, горец птичий – Polýgonum aviculáre и др.);

  • растения-медоносы: (гусиный лук желтый – Gagea lútea, сурепка обыкновенная – Barbaréa vulgáris, малина обыкновенная – Rúbus idáeus, яснотка белая – Lámium álbum, щавель обыкновенный – Rúmex acetósa, подмаренник настоящий – Galium verum, вербейник монетчатый – Lysimachia nummularia, люпин многолистный – Lupínus polyphýllus, цикорий обыкновенный – Cichórium íntybus и др.);

  • культурные растения (яблоня домашняя, вишня садовая, петрушка кудрявая, укроп пахучий, морковь посевная и др.);

  • декоративные растения (люпин многолистный – Lupínus polyphýllus, вероника длиннолистная – Veronica longifolia, рябина обыкновенная – Sórbus aucupária и др.);

  • растения с красящими свойствами (язвенник обыкновенный – Anthýllis vulnerária, василек синий – Centauréa cyánus, вербейник обыкновенный – Lysimáchia vulgáris, душица обыкновенная – Oríganum vulgáre, щавель обыкновенный – Rúmex acetósa, горец птичий — Polýgonum aviculáre и др.).

Распространение и экология некоторых растений

Нижегородской области

Мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara L.)

Семейство сложноцветные (астровые) (Compositae (Asteraceae)

Ботаническая характеристика: мать-и-мачеха многолетнее травянистое растение. Сразу после таяния снега на пригретых солнцем местах появляются стебельки, покрытые чешуевидными листочками. Каждый стебелек заканчивается корзинкой желтых цветков. После цветков появляются розетки прикорневых листьев Пластинка листа в очертании округлая или широкояйцевидная, по краю зубчатая плотная.

Поверхность листа темно-зеленая, голая, обратная сторона листа беловойлочная. Цветет в апреле. Корзинки одиночные 2-2,5см в поперечнике. После цветения поникающие. Цветки золотисто-желтые, краевые — язычковые. Длиной 8-10мм, почти вдвое длиннее трубчатых, расположены в несколько рядов. Трубчатые цветки снабжены хохолком из простых волосков. Семянки длиной 3,5-4мм с летучкой из волосков. Плодоносит в мае-июне.

Экология: Мать-и-мачеха растет как сорняк на склонах и насыпях, по берегам рек, ручьев, на песчаных и глинистых обнажениях.

Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L).

Семейство сложноцветные (астровые) Compositae (Asteraceae)

Ботаническая характеристика: тысячелистник обыкновенный многолетнее травянистое растение с тонким ползучим корневищем. Стебли одиночные, прямостоячие, маловетвистые, опушенные, слегка бороздчатые, высотой до 70см. Стеблевые листья очередные, мелкие сидячие; прикорневые короткочерешковые, продолговатые. Цветочные корзинки мелкие, белые или розовые. Цветёт с июля до конца лета.

Экология: Тысячелистник обыкновенный растёт на низинных разнотравно-злаковых лугах, в зарослях кустарников, на степных склонах, вдоль дорог, по оврагам.

Особенно хорошо развивается на освещенных участках, на залежах иногда образует чистые заросли.

Крапива двудомная (Urtica dioica L).

Семейство крапивные-Urticaceae

Ботаническая характеристика: крапива двудомная — многолетнее травянистое растение с мощным ползучим корневищем. Стебель прямой, четырехгранный высотой 0,6-1,5м листья зеленые, черешковые, яйцевидно-сердцевидные, по краям крупнозубчатые. Стебель и листья покрыты пушком и усеяны волосками, содержащими едкую жидкость. При прикосновении к ним появляются жгучая боль и воспаление кожи. Цветки двудомные, мелкие, желтовато-зеленые. Цветет с июня до поздней осени, плодоносит с июля. Плод – яйцевидный или эллиптический, желтовато-серый орешек.

Экология: Крапива двудомная растет как сорное растение на сухих и влажных местах у жилья, по обочинам дорог, на пустырях и в лесах.

Заключение

В лесах городского округа город Первомайск есть большое разнообразие растений – травянистые, древесные и кустарниковые формы, которые являются неотъемлемой частью биоценоза, не смотря на их обилие, они хорошо изучены и систематизированы.

Мы в своей работе изучили лесные растения городского округа город Первомайск и Нижегородской области. Описали самые распространенные растения нашей области; из них наиболее часто встречаются в лесах, такие как тысячелистник, ромашка аптечная, одуванчик, чистотел большой, тополь черный.

В работе дан большой обзор морфологических характеристик растений, а так же описаны их биологические особенности. Также мы изучили их особенности и их сообщества. Выборочно мы исследовали некоторые виды растений более углубленно, чем все остальные.

В экспериментальной части было установлено время цветения лесных растений и их взаимоотношения друг с другом, установлены их ресурсы, позволяющие применить в промышленности.

Данная работа позволила нам познакомиться с лесными растениями, изучить их разнообразие и эколого-ботаническое состояние. На данном этапе работа не заканчивается, на 2016 год планируется изучение лекарственных растений, произрастающих в лесах Нижегородской области, их эколого-ботаническая характеристика и применение. Разработать план мероприятий, которые можно будет использовать во внеурочной деятельности в общеобразовательных учреждениях для воспитания бережного отношения к природе.

Список использованной литературы

  1. Алмин, Е. П., Понамарев, А. А. Физиология растений. /Е. П. Алмин, А. А. Понамарев — М.: Колос, 1979. — 263с.

  2. Атлас лекарственных растений СССР / Под ред. Н.В. Цицина. М., 1962.-340 с.

  3. Березуцкий, М. А., Рябова, Т. П. Новые и редкие виды растения Саратовской области // Ботанический журнал. – 1990, — №12. – т. 75. – с.12-18.

  4. Борисова, Н. А. О роли выборочного подхода при определение запасов сырья лекарственных растений // Растительные ресурсы. — 1978.- № 2. -с. 16-18.

  5. Бровкина, В. Г., Державина, Т. Б. Экскурсии в природу // Биология в школе. -1993. — №5 – с.6-9.

  6. Денисова, Г. Л. Удивительный мир растений : пособие для учащихся/ Г. Л. Денисова — М.: Просвещение, 1981. — 127с.

  7. Жизнь растений. Цветковые растения / Под. ред. Л. А. Тахтаджяна. — М.: Просвещение, 1981. – т.5. – 511с.

  8. Ивченко, С. И. Занимательно о ботанике. / С. И. Ивченко — Смоленск: Руссич, 2001. — 237с.

  9. Ипатов, B.C., Кириллова, Л. А. Классификация отношений между растениями в сообществах. // Ботанический журнал.–2000.– №7. – с.92-100.

  10. Книга природы. / Ю. Дмитриев, Н. Поксарецкая, А. Владимиров. — М.: Дет.лит., 1990. — 399 с.

  11. Кузнецова, В. И. Уроки биологии 6-7- класс: Растения, бактерии, грибы. Лишайники. / В. И. Кузнецова — М.: Просвещение, 1991. — 121-123с.

  12. Лаптев, Ю. П. Рассказы о полезных растениях : пособие для уч-ся/ Ю. П. Лаптев – М.: Просвещение, 1982. — 80 с.

  13. Новиков, B.C., Губанов, И. А. Школьный атлас : определитель высших растений: книга для учащихся. / В. С. Новиков, И. А. Губанов — М.: Просвещение, 1991. — 240с.

  14. Пименов, М. Г., Пименова, М. Е. Определение сырьевой продуктивности полезных растений. Методы исследования ресурсов дикорастущих, полезных растений. : Материалы I научной школы но ботаническому ресурсоведению. / М. Г. Пименов, М. Е. Пименова — Вильнюс, 1983. — с.111-133.

  15. Серебояков, И. Г. Экологическая морфология растений. / И. Г. Серебояков – М.: 1992. – 296с.

  16. Стрижев, А. Н. Травы вокруг нас. / А. Н. Стрижев – М.: Колос, 1983. — 224 с.

  17. Тарски, С, Стефенс, М. Дикорастущие цветы. / С. Тарски, М. Стефенс – М.: ACT — Пресс, 1997.-32 с.

Список использованных интернет-ресурсов

Приложение 1.

Таблица 1

Исследованные виды

Площадь

Биологический запас, кг

Душица обыкновенная

1418,5

Зверобой продырявленный

275,6

Крапива двудомная

Мать-и-мачеха

Тысячелистник обыкновенный

Череда трёхраздельная

Приложение 2.

Республиканский конкурс «Подрост 2017» («За сохранение природы и бережное отношение к лесным богатствам») Номинация «Экология лесных растений» Учебно-исследовательская работа: «Оценка состояния зеленой зоны горы Лобач»

МБОУ «Камскоустьинская средняя общеобразовательная школа»

Камско-Устьинского муниципального района Респулики Татарстан

Республиканский конкурс «Подрост 2017»

(«За сохранение природы и бережное отношение к лесным богатствам»)

Номинация «Экология лесных растений»

Учебно-исследовательская работа:

«Оценка состояния зеленой зоны горы Лобач «

Выполнила: ученица 8 Б класса

Замалиева Леана Ильфаровна

руководитель: учитель биологии

I квалификационной категории

Камское Устье 2017 год

Стр.

1. Введение

1.1 Цель и задачи работы. Степень изученности проблемы……………………..3

1.2 Актуальность темы. Место и сроки выполнения работы…………………….3

1.3 Характеристика объекта исследования. Географическое положение заказника………………………………………………………………………………………………………..3

1.4 Характеристика заказника. Тополь, декоративные кустарники и их

особенности…………………………………………………………………………5

1.5 Методика и исследуемые методы………………………………………………8

2. Основная часть работы. Результаты исследований и их анализ.

2.1.Изучение флористического состава заказника и травяно-кустарничкового яруса …………………………………………………………………………………..10

2.2 Определение видового состава древостоя …………………..……………….12

2.3 Исследование черт приспособленности у травянистых растений заказника……………………………………………………………………………12

3. Заключительная часть работы

3.1 Выводы по основным частям работы………………………………………….13

3.2 Экологическое состояние заказника.………………………………………….15

3.3 Заключение………………………………………………………………………16

4. Список литературы…………………………………………..…………………18

5. Приложение

5.1 Таблица №5…..…………………………………………………………………..19

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Цель работы: формирование экологической культуры, способности к приобретению навыков исследовательской и природоохранной работы, изучения биоразнообразия и экологического состояния исследуемого природного объекта.

Задачи:

1.Изучение флористического состава заказника и травяно-кустарничкового яруса в насаждении;

2. Определение видового состава древостоя;

3.Исследование черт приспособленности у травянистых растений природного объекта;

Проведённые исследования были направлены на определение оценки экологического состояния парка, а также причин, влияющих на его изменение, составлении прогноза изменения этого состояния в ближайшее время, разработки практических действий по сохранению изучаемого объекта на основе проведённых исследований.

1.2. Актуальность темы, место и сроки проведения работы.

В изучаемой местности заказник в единственном экземпляре. Роль заказника в природе велика, так как он является местом межвидовых отношений организмов. Это – лаборатория, дающая нам кислород. Как и все растения, он поглощает из воздуха пыль и ядовитые газы.

Изучаемый природный объект располагается на территории посёлка Камское Устье и находится недалеко от жилых домов. Постройки, расположенные на расстоянии 2000 метров от заказника, на расстоянии 2500 метров располагается автомобильная трасса. Работа проводилась в 2016 году.

3. Характеристика объекта исследования. Географическое положение заказника.

Утверждена государственным природным заказником в 1991 году. Территория – 241 га. Располагается на землях Кляринского лесничества Тетюшского лесхоза. Здесь богатый набор луговых и степных видов растений. На крутых обрывах берега реки Волга обнажаются верхнепермские коренные породы, среди которых можно увидеть доломиты и известняки, загипсованные доломиты, аргиллиты и мергели. В Красную книгу занесены растения: зверобой изящный, козелец пурпуровый, горечавка легочная, бедренец известковолюбивый; насекомые: медведица сельская, многоцветница садовая. Заказник имеет своё историческое прошлое. Он был посажен ещё в 1971 году из тополей и декоративных кустарников. Основной породой заказника является: тополь черный. Парк является местом проведения школьных экскурсий и местом отдыха населения.

Средний возраст тополей в настоящее время – 40 лет. Средняя высота около 20 м., обхват тополей составляет около 80 см.

По краю заказника подрастают молоденькие берёзки, встречаются также клён остролистный, берёза пушистая, кустарники: брусника, калина, рябина. Растут здесь различные травянистые растения, грибы, живёт много различных насекомых и птиц. Среди травянистой растительности, особенно много весенних растений, образующих сразу же после снегосхода пёстрый цветущий ковёр, и затем вскоре, уже в начале лета, отмирающих и скрывающихся под землю. В заказнике встречаются злаки, которые имеют крупные широкие лентовидные листья. Большинство других трав здесь также являются широколиственными растениями: копытень, пролеска, сныть и т. д. В данном сообществе заказника образовались также разнообразные пищевые связи. Например, гусеница дубовой листовёртки питаются листьями дуба, гусеницами – кукушка, а на кукушку охотятся другие птицы.

Таким образом, многообразие растительного и животного населения, а также сложившееся между ними многочисленные пищевые связи обеспечивают устойчивое существование заказника, как природного сообщества живых организмов.

1.4 Характеристика заказника. Тополь черный и его особенности.

Тополиный белый пух
Мягкий и воздушный.
Он порхает и летит
В нос, глаза и уши.
Он похож на снег зимой,
Только не холодный,
А такой же беспокойный,
Лёгкий и свободный.
Как снежинки пух летит,
И на месте не сидит.
Упадёт, и снова в путь,
И ни как не отдохнуть.
И кружит пушинки ветер,
И бегут за ними дети.

(О. Вербицкая)

Томполь чёрный, или Осокомрь— растение семейства Ивовые, вид рода Тополь. Медонос, дубильное, эфиромасличное, красильное, лекарственное (народное), древесинное, декоративное растение, культивируется в озеленении.

Тополь чёрный — деревопервой величины, достигающее 30—35 м высоты и 1—2 м в диаметре ствола.

Корневая система хорошо разветвлена. Она включает в себя поверхностные и наклонно распространяющиеся корни, от которых отходят глубоко проникающие в почву якорные корни. При заносе самой нижней части ствола песком и илом образуются придаточные корни, формирующие в той или иной мере выраженный второй ярус. Мощная корневая система обеспечивает хороший рост всей массы дерева и вместе с тем придаёт ему высокую устойчивость в период течения паводковых вод и движения льда, а также сильных порывов ветра. Ветровал не характерен для тополя чёрного. Обладает большой способностью образовывать пнёвую поросль.

Ствол одинарный либо развершиненный, более или менее прямой, слабоовальный, у естественных клонов с кривизной. Тип ветвления моноподиальный. У средневозрастных и старых деревьев кора в нижней части ствола толстая — 4—6 см, тёмно-серая, растрескивающаяся, выше по стволу — светло-серая без трещин. Гребни корки прерывающиеся.

Крона чаще широкая или яйцевидная, с толстыми ветвями, особенно в нижней части ствола. Годичные побеги голые, цилиндрические, желтовато-серые, блестящие с беловатыми чечевичками. Порослевые — серовато-зелёные.

Почки многопокровные, почечные чешуи свободные. Терминальные (верхушечные) почки длиной 7—10 (15) мм, удлинённо-овальные, остроконечные, бурые, блестящие, покрытые смолистым налётом, при распускании клейкие и душистые. Боковые почки — мельче, более или менее прижатые, нижние часто с отогнутой верхушкой.

Листья простые, черешковые, цельные, очерёдно расположенные, ежегодно опадающие. Листовые пластинки голые, длиной 4—11 см, шириной 3—9 см, ромбовидные либо овально-треугольные, сверху зелёные, снизу бледнее, с оттянутой верхушкой, реже с коротким заострением, при основании широколиновидные или прямосрезанные. Наибольшая ширина пластинки находится близко от её основания. Отношение длины листовой пластинки к её ширине в среднем равно 1,34. Край листовой пластинки, за исключением основания и оттянутой верхушки, пильчатый (мелкопильчатый, крупнопильчатый, неравнопильчатый), иногда острогородчатый, с железистыми зубцами. Черешки голые, с боков сплюснутые, короче листовой пластинки, при основании пластинок без желёзок. Листовые рубцы сердцевидные. Жилкование листьев перистое. Листовой след трёхпучковый. Эпидерма однослойная. Устьица расположены на обеих сторонах листовой пластинки, но более многочисленны на нижней стороне. Средняя длина замыкающих клеток около 30 мкм. В одной замыкающей клетке содержится 7—10 (12) хлоропластов. Весьма сильно варьируют величина и форма листьев на удлинённых побегах молодых деревьев и на быстрорастущих корневых отпрысках.

Тополь чёрный — двудомное растение. Цветёт в конце апреля — начале мая, почти одновременно с распусканием листьев. Способ опыления — анемофильный (ветроопыление). Соцветия однополые, многоцветковые, висячие серёжки.

Мужские серёжки длиной 6—9 см. Прицветники бурые, обычно голые, 3—5 мм длиной, глубоко надрезанные, бахромчатые. На бледно-зелёном овально-продолговатом диске (торе) 8—30 (45) тычинок с ярко-пурпурными пыльниками. Диаметр окрашенных (набухших) пыльцевых зёрен равен ~28 мкм.

Женские серёжки длиной 5—6 см с 30—40 цветками, сидящими на коротких цветоножках. Завязь до половины или до І/3 заключена в околоцветник. После оплодотворения цветков серёжки увеличиваются до 8—11 см. В лабораторных условиях при температуре воздуха 18—22 °C семена созревают через 28—30 дней после опыления цветков, в естественных условиях этот период значительно больше.

Плод — одногнёздная многосемянная сухая двустворчатая коробочка длиной 5—7 мм, толщиной 3—5 мм, содержащая 10—12 семян длиной 2—2,5 мм. Семена снабжены пучком шелковистых волосков, способствующих переносу их ветром.

Тополь черный относится к числу наиболее распространённых видов древесных растений применяемых в озеленении населённых пунктов и рекультивации. Это обусловлено тем, что он весьма зимостоек, быстро растёт, экологически пластичен, проявляет в условиях города довольно высокие пыле-, дымо — и гозоустойчивость. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько 7 елей, 4 сосны или 3 липы; за вегетативный сезон один тополь освобождает атмосферу от 20-30 кг пыли или сажи.

1.5 Методика и исследуемые методы

Для исследования изучаемого природного объекта было выбрано три пробные площадки размером: 25*25м. Первая площадка располагается в начале заказника. Далее на расстоянии 30 м от неё располагается вторая площадка. Третья площадка находится ближе к концу заказника, недалеко от дороги. Ориентиром площадок является просёлочная дорога, которая ведёт на бывший комплекс «Нефтебазы». Рельеф площадок – равнинный на останке Приволжской возвышенности предгорной части, почвы – подзолистые — лесные.

«Изучение флористического состава заказника и травяно-кустарничкового яруса в насаждении»

Цель исследования: определение травяного и кустарничкового покрова заказника, и степени проективного покрытия почвы ( в %).

Объект исследования: травянистые и кустарничковые растения заказника.

Методы: наблюдение, описание, сравнение, измерение.

Ход работы:

А) Определение пробных площадок;

Б) Наблюдение за данными пробными площадками;

В) Определение и описание обнаруженных травянистых и кустарничковых растений;

Г) Определение проективного покрытия травяно-кустарничкового яруса в заказнике.

При описании данного яруса необходимо указать степень его выраженности (наличие либо отсутствие), какими растениями он образован и его проективное покрытие в (баллах). При этом используя таблицу №1.

Таблица №1 » Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса»

Баллы

Степень покрытия почвы (%)

Показатели проективного покрытия

Несомкнутый травяной покров, единичные растения

Между растениями довольно значительные расстояния

Растения расположены близко друг от друга, образуя сомкнутый покров, но видны » дыры»

Растения образуют » ажурный» сомкнутый покров

Растения образуют плотный многоярусный покров

«Определение видового состава древостоя»

Цель исследования: определение и описание видового состава растений древесного яруса, проведение анализа породного состава древостоя.

Объект исследования: древесные растения на исследуемых площадях.

Методы: наблюдение, сравнение, описание, измерение.

Ход работы:

А) Выбор пробных площадей;

Б) Определение и описание древесных растений на исследуемых площадях;

В) Проведение анализа породного состава древостоя. Для этого необходимо: определить участие каждой породы в древостое и получить формулу состава древостоя, пересчитав все стволы на определенной пробной площади и приняв их за 10 единиц;

Г) Определение участия каждой породы в долях от 10 единиц;

Д) Определив участие каждой породы записывают формулу, где название породы пишут не полностью, а ставят только начальные буквы. Если участие какой-либо породы меньше 1/ 10, то в формуле эта порода указывается знаком (+).

«Исследование черт приспособленности у травянистых растений заказника»

Цель исследования: выделить черты приспособленности к жизни на исследуемом участке у травянистых растений.

Объект исследования: травянистые растения заказника.

Методы: наблюдение, измерение, описание.

Ход работы:

А) Выбор пробных площадок

Б) Определение отдельных травянистых растений на исследуемых пробных площадях.

В) Исследование морфологического строения отдельных травянистых растений и черт приспособленности к жизни в заказнике.

Определяя особенности морфологического строения необходимо обратить внимание на: размер листовой пластинки;

— приспособления у цветков, которые способствуют опылению насекомыми;

— развитие подземных органов и побегов;

— приспособления для распространения плодов насекомыми;

— эфемероидность отдельных растений.

2. Результаты исследований и их анализ

2.1 «Изучение флористического состава заказника и травяно-кустарничкового яруса в насаждении»

Изучение флористического состава заказника проводилось в течение летнего времени года (2016г.). При проведении работы был определён и описан травяной ярус заказника, определена степень покрытия ими почвы в ( %), определены баллы проективного покрытия. На изучаемых пробных площадках жизненной формы растений – кустарничков обнаружено не было.

Всего на 3-х пробных площадках было обнаружено 23 вида травянистых растения. ( См. «Приложение» таблица № 2)

Таблица №2 » Проективное покрытие травянистых растений» в (баллах)

Баллы

Степень покрытия почвы ( в %)

Показатели проективного покрытия

Обнаруженные растения

Несомкнутый травяной покров, единичные растения

Колокольчик раскидистый

Между растениями довольно значительные расстояния

Копытень европейский, медуница неясная, первоцвет весенний, хохлатка Галлера( плотная), ветреница дубравная).

Растения расположены близко друг от друга, образуя сомкнутый покров, но видны » дыры»

Льнянка обыкновенная, земляника лесная, лютик едкий, чистяк весенний, гусиный лук.

Растения образуют » ажурный» сомкнутый покров

Нивяник обыкновенный, зеленчук жёлтый, мать-и-мачеха, сныть обыкновенная, подорожник большой.

Растения образуют плотный многоярусный покров

Тимофеевка луговая, живучка ползучая, ежа сборная, крапива двудомная.

Анализ полученных результатов представляем в форме следующей таблицы:

Таблица №3 «Проективное покрытие травянистых растений на исследуемых пробных площадях» (выраженное в баллах)

№ пробной площадки

Количество обнаруженных видов растений

Количество растений, имеющих проективное покрытие – 1балл

Количество растений, имеющих проективное покрытие – 2 балла

Количество растений, имеющих проективное покрытие – 3 балла

Количество растений, имеющих проективное покрытие – 4 балла

Количество растений, имеющих проективное покрытие – 5 баллов

2.2 «Определение видового состава древостоя»

Исследуемый лес-заказник. Основной деревообразующей породой является – тополь черный.

Таблица №4 » Видовой состав древостоя»

№ пробной площадки

Видовое название растений

Тополь черный, берёза пушистая, яблоня лесная, рябина обыкновенная

Тополь черный, клён остролистный, калина

Тополь черный, калина, яблоня лесная, берёза пушистая

Всего: 6 видов деревьев.

2.3 «Исследование черт приспособленности у травянистых растений заказника»

Исследование особенностей морфологического строения отдельных травянистых растений заказника позволило выявить черты приспособления их к жизни в данном фитоценозе. Определяя эти особенности, можно отметить следующие черты:

— широкая листовая пластинка — копытень европейский: листовая пластинка округлая с выемкой, кожистая, сверху блестящая, по очертанию напоминает след копыта, — отсюда и название.

— приспособления у цветков, препятствующие самоопылению и способствующие опылению насекомыми — колокольчик раскидистый, земляника лесная.

— приспособления для распространения плодов насекомыми — у копытня цветки лежат на земле, под листьями и опыляются мелкими ползущими насекомыми, семена его снабжены мясистыми придатками, которыми питаются муравьи, они собирают семена, растаскивают их и этим способствуют расселению растений.

— сильное развитие подземных органов и побегов — живучка ползучая, земляника лесная.

— эфемероидность — медуница неясная, хохлатка Галлера, лук гусиный жёлтый, чистяк весенний. (Ранневесенние растения, имеющие короткий вегетационный период развития).

Все определённые черты приспособленности отдельных травянистых растений заказника позволяет им прекрасно сожительствовать с другими видами растений, а также различных животных. Это говорит о том, что данное сообщество является устойчивым.

3. Выводы по основным частям работы

3.1 Значение данного природного объекта в природе велико. При выполнении данной работы можно сделать следующие выводы:

«Изучение флористического состава заказника и травяно-кустарничкового яруса в насаждении»

Яруса кустарничков обнаружено не было.

Количество обнаруженных видов растений:

1-я пробная площадка – 18

2-я пробная площадка – 12

3-я пробная площадка – 14

Проективное покрытие травянистых растений составило:

1-я пробная площадка — больше всего видов растений, имеющих оценку проективного покрытия – 3 балла( где растения расположены близко друг от друга, образуя сомкнутый покров, но видны «дыры» — льнянка обыкновенная, земляника лесная, лютик едкий, чистяк весенний, гусиный лук жёлтый.);

меньше всего растений имеющих 1 балл – это единичные растения (колокольчик раскидистый).

2-я пробная площадка – больше всего видов растений, имеющих оценку проективного покрытия – 3 балла;

Растений, имеющих балл проективного покрытия = 1 не обнаружено, меньше всего растений, имеющих балл =2 (копытень европейский, медуница неясная), а также растений, имеющих балл = 4 (2 растения – сныть обыкновенная, подорожник большой).

3-я пробная площадка – больше всего растений, имеющих оценку проективного покрытия – 3 балла (6 видов растений), растений имеющих балл проективного покрытия =1 не обнаружено; малый балл =2 — два растения).

«Определение видового состава древостоя»

Было отмечено, основной деревообразующей породой является – тополь черный. Также на каждой пробной площадке произрастают и другие древесные растения – берёза пушистая, клён остролистный, яблоня лесная, рябина обыкновенная, калина. По краям заказника, с северной его части растут берёзки. Наличие видов древесных растений, которые растут в заказнике, говорит о стабильности и устойчивости данного фитоценоза.

«Исследование черт приспособленности у травянистых растений заказника»

Большое значение для роста и развития травянистых растений в заказнике играет наличие у них отдельных черт приспособленности к жизни в данном фитоценозе. При исследовании черт приспособленности можно отметить следующее:

— для распространения плодов у отдельных растений играют насекомые (например, муравьи), этому способствует наличие у семян отдельных растений мясистых придатков, поедаемых муравьями, которые собирая семена, растаскивают их (копытень европейский).

— размер листовой пластинки и сильное развитие подземных органов и побегов (живучка, земляника), что способствует их размножению.

— эфемероидность, т. е. раннее цветение отдельных растений. Наличие этой приспособленности осуществляется благодаря действию абиотического фактора окружающей среды – солнечного света, который способствует их развитию до распускания отдельных видов древесных и травянистых растений.

— наличие у некоторых растений сочных плодов – плод ягода. Это приспособление для распространения семян птицами, несмотря на то, что эти ягоды являются пищей.

Таким образом, наличие определенных черт приспособленности к жизни в заказнике у отдельных растений способствует устойчивости фитоценоза – заказника, а взаимодействие видов обеспечивает эффективное использование ресурсов исследуемого участка, препятствуя бесконтрольному росту численности тех или иных видов растений.

3.2 Экологическое состояние заказника

На основании проведённых исследований можно заключить, что заказник является сообществом живых организмов. Организмы, живущие на одной территории и приспособившиеся к совместному обитанию образовали единый биогеоценоз.

Заказник имеет главенствующее значение в природе и жизни человека. Чтобы понять, как построено и как живёт растительное сообщество, надо знать не только его видовой состав, но и роль каждого вида. В данном фитоценозе господствующим видом является – тополь. В нём имеются также и сопутствующие виды, это придаёт устойчивость заказнику. Если их количество сократится, то это будет одним из основных признаков нарушенности фитоценоза. Это может произойти в результате различных повреждений, загрязнения воздуха, почвы а также в результате вытаптывания. Все окружающие тополь растения создают условия для развития других растений и самих себя.

Велико значение заказника в природе. Одной из главных функций, которая ему принадлежит является — экологическая. Это место межвидовых отношений организмов, лаборатория, дающая нам кислород. Он выполняет также: санитарно-гигиеническую, водоохранную, рекреационную функции.

Как и все леса, он поглощает из воздуха пыль и ядовитые газы.

Это природный комплекс, который необходимо охранять. В нём допустимы только рубки ухода и санитарные рубки. Режим лесопользования должен вестись с соблюдением основных принципов сбережения природных экосистем рационального использования лесных ресурсов. Кроме того, этот природный объект является одним их исторических и природных заказников дпосёлка, так как его корни уходят в прошлое. Проведение данных исследований является результатом эколого-краеведческой работы. Это природное наследие подлежит охране и дальнейшему изучению.

На основании оценки экологического состояния заказника был составлен следующий прогноз:

Так как обследуемый фитоценоз относится к лесному, то леса раньше других компонентов природной среды испытывают отрицательное влияние как абиотических факторов природной среды, так и биотических. Большое значение имеет биотический фактор, это прежде всего – антропогенное воздействие, которое может привести к потери биоразнообразия в фитоценозе. Причины потери заключаются в следующем:

— Пожары и выжигание растительности в весенний период;

— Негативное воздействие человека проявляется при выкашивании трав, неправильном сборе лекарственных растений;

— Усиливающийся поток отдыхающих;

— Выпас вблизи фитоценоза скота;

— Пагубно могут сказаться атмосферные осадки, такие как с диоксидом серы, азотом, а также радиоактивные загрязнения.

3.3 Заключение

Человечество является частью огромной развивающейся Вселенной.

Наш дом — планета Земля – существует благодаря уникальному живому

сообществу. Силы природы делают наше существование опасным и

непредсказуемым приключением, однако, Земля предоставила нам все

условия, необходимые для развития жизни.

( Хартия Земли)

Проведённая работа позволила глубже познакомиться с природой родного края. Важное значение при этом играло приобретение практических навыков работы с природным объектом, умения правильно определить флористический состав заказника, оценить жизненное состояние растений, определить экологическое состояние природного объекта. Данные исследования проводились в соответствии с составленным планом на всех обследуемых пробных площадках, выводы составлялись на основе полученных результатов.

Проведение таких работ заставляет задуматься о сохранении, охране и дальнейшем наблюдении и изучении данного фитоценоза. Способность к восстановлению живого сообщества, благополучие людей зависят от сохранения биосферы и всех её экологических систем, богатого разнообразия растений, животных, плодородной почвы, чистой воды и воздуха. Это позволяет признать, что всё живое на Земле взаимосвязано, и любая форма жизни имеет свою ценность независимо от пользы, которую представляет для человечества.

Забота о глобальной окружающей среде, ресурсы которой не бесконечны, является задачей всех народов. Защита Земли, её разнообразия и красоты является нашим священным долгом. Экологические знания нужны каждому человеку, чтобы сбылась мечта многих поколений о создании достойной человека среды, обеспечении гармонии человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу. Важнейшие из экологических условий выживания человека и всего живого – это мирная жизнь на Земле. Именно к этому должен стремиться экологически образованный человек.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. , , » Энциклопедия природы России. Деревья и кустарники». – М.: 1997

2. К. Нидон, П. Шерфель, Б. Шайба, И. Петерман » Растения и животные». Руководство для натуралиста.- М.: Мир, 1991

3. » Растительный мир нашей Родины» М.: Просвещение, 1991

5. / Под общей редакцией .- Т.: Гриф и К», 2008

6. » По тундрам, лесам, степям и пустыням».- М.: Просвещение, 1975

7. Научно — методический журнал » Биология в школе»// Биоэкологические исследования школьников №1 2001

5. ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица №5 » Травянистые растения заказника»

Название обнаруженных видов растений

Цветение, встречаемость

Значение в природе и жизни человека

Мать-и мачеха

Апрель-май; растёт по краям аллеи

Лекарственное растение

Чистяк весенний

Апрель-май; встречается в глубине аллеи

эфемероид

Первоцвет весенний

Апрель — май; растёт по краям аллеи

Культивируется как декоративное

Медуница неясная

Апрель-май; в глубине аллеи

Лекарственное растение

Гусиный лук жёлтый

Апрель-май; в глубине и по краям аллеи

Эфемероид

Хохлатка Галлера( плотная)

Апрель-май; ближе к окраине аллеи

Эфемероид

Копытень европейский

Май; в глубине аллеи

Многолетнее, вечнозелёное растение, пахнет перцем, раннее использовался как лекарственное растение

Зеленчук жёлтый

Май-июнь; в глубине аллеи

Травянистое многолетнее растение

Лютик едкий

Май-сентябрь; по окраинам аллеи

Ядовит

Ветреница дубравная

Апрель — май; в глубине аллеи

Эфемероид

Сныть обыкновенная

Июнь-июль; в глубине аллеи

Трудноискоренимый садовый сорняк( молодые черешки и листья можно употреблять в пищу)

Живучка ползучая

Май-июнь; в глубине аллеи

Многолетнее травянистое растение

Ежа сборная

Май-июль; по окраинам аллеи, ближе к полю

Хорошее кормовое растение

Земляника лесная

Май-июнь; среди берёз по краям аллеи

Лекарственное растение

Подорожник большой

Июнь — сентябрь; по окраине аллеи, ближе к дороге

Лекарственное растение

Льнянка обыкновенная

Июнь-сентябрь; по окраине аллеи, ближе к полю

Многолетнее травянистое растение

Крапива двудомная

Июль-сентябрь; в глубине аллеи, образуя заросли

Лекарственное растение

Колокольчик раскидистый

Май-июнь; на окраине аллеи

Дву — или многолетнее растение травянистое растение

Тимофеевка луговая

Июнь — июль, по окраине аллеи, ближе к полю

Культивируется как ценное кормовое растение

Ивяник обыкновенный

Июль — август; По окраине аллеи, ближе к лесу и дороге

Декоративное растение

Благодаря чему лес как экосистема существует длительное время?

Казалось бы, что всё и так понятно. Но раз вопрос существует, то нужен и ответ.

Все растения по своей природе из окружающей среды поглощают углекислый газ и воду. Это основа их жизнедеятельности, костяк, структура и скелет организма. Если еще учитывать минеральные вещества, находящиеся в почве, то растения могут иметь определенные свойства и функции. И также на почвах, богатых какими-то определенными веществами могут произрастать какие-то определенные растения. А некоторые растения растут везде. Растения, своими листьями и стволами/стеблями останавливают распространение вредных веществ в природе. Тем самым очищая окружающую среду от выхлопных газов, ядов и прочего мусора, производимого жизнедеятельностью человека.

Говоря о растениях, подразумевается и деревья тоже. Потому как деревья как и все растения входят в Царство Растения. Также в экосистему входят и «жители» Царства Грибы и частично можно также «приплести» представителей Царства Животные. Все эти участники так или иначе способствуют очищению поверхности нашей планеты от вредных факторов, производимых людьми.

Лес и все растения самовоспроизводятся. Даже если за ними не ухаживать, то природа распорядилась так, что растения будут хаотично произрастать всюду самопроизвольно, расселяясь дуновением ветра и еще неизвестно какими способами разноситься по всей планете.

Лес – это сложная природная экосистема. Компоненты этой экосистемы находятся в непрерывных взаимоотношениях между собой и окружающей средой. Именно этим и объясняется, прежде всего, относительная устойчивость и долговечность «первобытного» леса. Такой лес развивается по своим природным законам. Вмешательство человека в жизнь леса приводит к нарушению биологической устойчивости лесных экосистем, к нарушению установившихся связей между их структурными компонентами.

Лес является сложным природным комплексом, в образовании которого большую роль играют борьба за существование и естественный отбор. Степень разнообразия лесов неодинакова и зависит от множества факторов, но по ряду внешних признаков можно выявить элементы однородности и разделить лес на отдельные, более или менее однородные участки. Поскольку основным признаком леса является древесная растительность, то и при разбивке леса на однородные участки следует объединять их по характеру древесной растительности. Элементарные однородные участки растительного покрова называют фитоценозами, в лесу это – лесные фитоценозы. Лесной фитоценоз нельзя рассматривать как простое, механическое скопление растений на определённой территории, поскольку он представляет собой лесное растительное сообщество, обусловленное средой, естественным отбором и борьбой за существование. Задолго до появления термина фитоценоз в лесоводственной практике такие участки получили название насаждений.

Лесной фитоценоз (насаждение), давая представление о лесе как о растительном сообществе, отражает очень важные, но не все признаки и особенности леса, поскольку лес сообщество не только растительное, но и биологическое сообщество, включающее в себя кроме растений многочисленные виды других живых организмов: грибов, животных, микроорганизмов и т.д. Еще Г.Ф. Морозов отмечал, что растения и животные в лесу приспособлены друг к другу и к условиям окружающей среды и находятся под постоянным взаимовлиянием.

Такое совместное взаимовлияющее, взаимно приспосабливающееся сосуществование живых организмов получило название биоценозов. Следовательно, лес является одним из таких биоценозов.

Совокупность живых организмов (биоценоз) представляет собой единое целое с условиями окружающей среды. В.Н. Сукачев назвал это единство биогеоценозом (от греческих слов bio – жизнь, geo – земля, coinos – общий). «Биогеоценоз, – по В.Н. Сукачеву, – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии». Понятие биогеоценоза было введено В.Н. Сукачёвым в 1944 г., хотя сама идея начала разрабатываться им значительно раньше. Современные теоретические представления о биогеоценологии даны О.В. Смирновой .

Близкие по своему характеру лесные биогеоценозы можно объединить в определенный тип лесного биоценоза, который в практике лесного хозяйства получил название тип леса.

Близким к биоценозу является понятие экосистема, введённое английским учёным Тэнсли в 1935 г. По Тэнсли, экосистема – это динамическая открытая система, в которой все живые организмы, почва и климат являются составными частями. Этот термин широко распространён в современной научной литературе. На первый взгляд между понятиями биогеоценоз и экосистема вроде бы много общего. Однако они отличаются размерностью. По В.Н. Сукачёву, конкретный биогеоценоз ограничивается размерами фитоценоза, входящего в данный биогеоценоз. Экосистема же Тэнсли практически безгранична. Экосистемой можно назвать и каплю воды, с содержащимися в ней микроорганизмами, и планету Земля.

Лесная экосистема является наиболее точным и понятным определением лесного сообщества. Хотя идея экосистемы очень давняя и признана обществом универсальной, но лишь с наступлением эры научно- технической революции стало возможным оперировать экосистемой как целым, опираясь на научный базис. Целью анализа экосистем является изучение и понимание их структуры и совершающихся в них процессов. В лесных экосистемах эти цели могут быть непосредственно связаны с пониманием биологических пределов продуктивности лесов и влияния хозяйственной деятельности человека на состояние, рост и воспроизводство лесов.

Экосистема представляет собой частный случай общего понятия системы – собрания взаимодействующих реальностей или набора частей и взаимосвязей между ними. Система называется открытой, если она имеет входы и выходы из нее. Экосистема считается открытой, если одна из ее составляющих является живой. В типичной наземной экосистеме входами являются солнечная энергия и осадки, а выходами – минеральные вещества и вода, т.е. энергия и материя. В управляемой лесной системе древесина, растения, животные, вода, рекреационные ценности леса являются выходом, используемым человеком. Главным элементом всех наземных экосистем, в т.ч. и лесных, является пищевая цепь, связывающая физическую окружающую среду с тремя главными жизненными компонентами: продуцентами, консументами и редуцентами.

Все природные экосистемы обладают некоторыми общими свойствами: функциональной интеграцией, целостностью, устойчивостью и иерархичностью .

Функциональная интеграция – это появление нового качества при объединении компонентов в систему. При этом поведение каждого компонента объясняется свойствами всей системы.

Целостность экосистемы проявляется в том, что внутри неё не проходит ни одной существенной границы в характеристике биоценоза и экотопа. Помимо этого, система реагирует на внешние воздействия всеми своими компонентами. Например, изреживание древостоя приводит к изменению характеристик всех ярусов растительности, подстилки и верхних горизонтов почвы.

Устойчивость экосистемы – это её способность к саморегуляции, к сохранению функциональных связей и продуктивности при изменении внешних условий. Она проявляется или гомеостазом – стабильностью, слабой зависимостью от условий окружающей среды, или адаптацией – приспособлением к изменившимся условиям путём некоторой трансформации системы. При сильном давлении извне гомеостатическая система может стать адаптивной, а при чрезмерном – может разрушиться.

Иерархичность проявляется в многоступенчатости или соподчинённости природных систем, отображающих разные уровни организации. В лесу иерархичность иллюстрируется следующей схемой многоступенчатости: дерево, древостой, биоценоз, биогеоценоз.

На свойствах природных систем основан методический подход к их изучению, названный системным.

И.С. Мелехов отмечает, что лесная экосистема характеризуется следующими особенностями:

  1. сложной комплексной организацией, взаимосвязанностью организмов и ценозов, единством организмов и среды в этом комплексе;
  2. динамическим равновесием, автоустойчивостью, авторегуляцией, выработанной в результате длительной эволюции и естественного отбора всех элементов лесного сообщества;
  3. высокой способностью восстановления и обновления;
  4. особым балансом вещества и энергии;
  5. постоянным биологическим круговоротом и обменом веществ и энергии, выносом вещества за пределы биогеоценоза и притоком его из других биогеоценозов;
  6. динамичностью процессов, находящихся в сложных диалектически противоречивых взаимодействиях с тенденциями к устойчивости и стабильности леса;
  7. географической обусловленностью.

Лесу свойственны тенденции к биологической, экологической и морфологической устойчивости, то есть к саморегуляции. В течение длительного периода времени лес может существовать, сохраняя свои типичные черты. Но эта устойчивость не означает статичности леса, его неподвижности и застоя. Напротив, лес нужно рассматривать как природную динамическую саморегулирующуюся систему. В лесу непрерывно идут процессы обмена веществ и энергии, процессы обновления и отмирания, происходят изменения в росте, развитии и взаимоотношениях лесных компонентов. Следовательно, лес меняется как в пространстве, так и во времени.

Воздействие внешних факторов, особенно антропогенных, может привести к изменениям, резко нарушающим биологическую систему леса. При интенсивном и систематическом воздействии на лес неблагоприятных факторов (химическое отравление, пожары, вытаптывание и т.д.), нарушение экологического равновесия в лесу может оказаться необратимым. Наоборот, при отсутствии неблагоприятных для существования леса факторов он способен восстанавливать эту систему. Это очень важное биологическое свойство леса.

Лес как систему можно рассматривать не только на уровне отдельного биогеоценоза (экосистемы), но и более высоких уровнях: ландшафтном, лесного массива и т.д., как комплекс взаимосвязанных биогеоценозов (экосистем). Ещё Г.Ф.Морозов подчёркивал, что лесоводство имеет дело не

только с отдельными насаждениями, но всегда с их совокупностью. Речь идет о взаимообусловленности различных лесных насаждений, биогеоценозов (экосистем), о влиянии их друг на друга. В этом случае отдельный лесной биогеоценоз является одновременно элементом более широкой, более всеобъемлющей природной системы. То есть лес как систему необходимо рассматривать на межбиогеоценозном (межэкосистемном) уровне.

При таком подходе к лесу нужно учитывать взаимоотношения различных биогеоценозов, представленных не только лесными насаждениями, вырубками, гарями, полянами и другими лесными участками, не покрытыми лесом или находящимися в начальной стадии зарастания лесной растительностью.

Таким образом, лес представляет собой природное единство, сложную систему с её взаимосвязанными биотическими и абиотическими компонентами, систему живых организмов и их сочетаний с биологически активной средой, систему, которую необходимо рассматривать на разных уровнях, в нескольких измерениях – и в пространстве и во времени, представлять не только в статике, но и в динамике. Главное связующее звено в этой системе древостой. Он является основным эдификатором лесного сообщества и органически связан с окружающей средой, от неё зависит и влияет на неё .

С экономических позиций лес представляет собой совокупность различных ресурсов, прежде всего сырьевых ресурсов древесного происхождения, недревесного растительного происхождения, животного происхождения, а также источником многосторонних полезных функций, связанных с его воздействием на человека и окружающую среду.

Список лиетратуры:

  1. Мелехов И.С. Лесоведение. М.: Изд-во МГУЛ, 1999.
  2. Сеннов С.Н. Лесоведение и лесоводство. М.: Akademia, 2005.
  3. Смирнова О.В. Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. М.: Наука, 2004. Кн.1. 479 с.
  4. Смирнова О.В. Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. М.: Наука, 2004. Кн.2. 575 с.

Просмотров: 588

Экосистема леса. Виды лесных экосистем, их характеристики

Леса занимают огромную часть суши нашей планеты — более 4 млрд. гектар суши. Лесные экосистемы (ЛЭ) — это уникальные сообщества животных и растений, соединенных множеством видов связей для обмена энергией. Главную роль в любой лесной экосистеме играют растения. По их доминирующим видам представителей флоры принято выделять следующие виды:

  1. Экосистема смешанных лесов
  2. Экосистема хвойных лесов
  3. Экосистема тропических лесов
  4. Экосистема широколиственных лесов

Для лесных экосистем характерна ярусность: на верхнем располагаются деревья, средний ярус составляют кустарники, нижний — травы. Уникальность ЛЭ можно объяснить тремя факторами:

  • Во-первых, это практически единственный вид экосистемы, сохранившийся в первозданном и практически неизмененном человеком виде.
  • Во-вторых, ЛЭ являются одними из крупнейших на планете.
  • В-третьих, ЛЭ считаются одними из самых продуктивных для человечества.

Рассмотрим каждый из видов лесных экосистем подробнее.

Экосистема смешанного леса

Смешанные леса представляют собой симбиоз экосистем хвойных и лиственных лесов. Они дополняют друг друга, укрепляют, поэтому такая экосистема считается наиболее устойчивой из всех лесных.

Смешанными леса считаются, если к основному виду деревьев добавляются другие породы, но в численном коэффициенте — не более 5%. Поэтому такие леса располагаются между хвойными на севере и широколиственными на юге — в полосе, где расположены территории юга Скандинавии, Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, Карпат, Кавказа, Дальнего Востока и Юго-Восточной Азии. На американском континенте это территория Великих озер и Калифорнии. В южном полушарии экосистема смешанных лесов располагается в большей части Южной Америки и в Новой Зеландии.

Доминантами в этой экосистеме являются такие деревья как дуб, клен, ель, сосна, липа, вяз. В Америке — секвойя, в горах — лиственница, на Кавказе и дальнем Востоке — бук и пихта.

Потребителями, или консументами в экосистеме смешанных лесов являются животные, птицы, рыбы, земноводные, насекомые, грибы. Замыкают пищевую цепочку могильщики: черви, личинки, микроорганизмы.

Главная особенность экосистемы смешанного леса — устойчивость, которая обуславливается способностью полного заменения вида. То есть, если популяция какого-либо вида исчезнет, ее место спокойно замещается возросшим количеством особей другого вида.

Уязвимое место такой экосистемы — насекомые. Если они исчезнут, то экосистема смешанного леса станет затухать и погибнет.

Экосистема хвойного леса

Для формирования экосистемы хвойного леса необходим холодный климат. Поэтому такие образуются в основном на севере, где средние колебания температуры воздуха колеблются в пределах от -5°C до +5°C. Осадков мало — до 200 мм в год, и чаще всего они выпадают в виде снега. Лето в таких краях холодное и короткое, а зима — продолжительная и морозная.

Эти климатические условия великолепно подходят для произрастания хвойных пород деревьев: сосен, елей, пихт, кедров, лиственниц. Именно они занимают доминирующее положение в данной экосистеме и расположены на верхнем ярусе.

Хвойные леса, объединенные в массивы, называют тайгой. Эта экосистема распространена в северном полушарии, в основном, в Сибири и в Канаде. В южном полушарии хвойные леса не создают таких массивов и встречаются в виде отдельных участков. А в Австралии и Южной Америке хвойные леса произрастают в горах.

Хвойные породы деревьев вместо листьев имеют иглы, которые. За счет своей маленькой площади прекрасно сохраняют тепло и влагу. А смола, укутывающая хвойные деревья позволяет свободно переносить продолжительные морозы. Фотосинтез в этих деревьях не замирает даже при 0°C.

В экосистеме хвойных лесов практически не присутствует средний ярус. А нижний заселяют мхи и лишайники. Вместе с деревьями эти виды растительности являются продуцентами — они активно участвуют в фотосинтезе, перерабатывая солнечную энергию. Кроме того, они являются кормом для следующего звена экосистемы — животных.

Вершиной пищевой цепочки в таких лесах являются хищники: рыси, тигры, медведи, волки, лисы. Из травоядных млекопитающих особенно распространены парнокопытные: олени, лоси, изюбры. Много животных с ценным мехом: соболей, куниц, белок, ласок. Это организмы-потребители.

К организмам-разрушителям относятся грибы, бактерии и черви.

Пищевые цепочки в экосистеме хвойных лесов зачастую короткие. Например, дерево — травоядное животное (белка) — хищник (лиса).

Если человек не вмешивается в экосистему хвойного леса, то здесь происходит процесс саморегуляции: один вид животных никогда не уничтожает полностью особей другого вида. Что делает этот вид экосистемы очень устойчивым.

Экосистема широколиственного леса

Широколиственные леса распространены на большей части Европы и Восточной Азии, в Северной Америке и к югу от Чили.

Доминирующую роль играют листопадные деревья — те, которые сбрасывают листву с наступлением холодов. Это липы, дубы, ясени, вязы, клены, каштаны. На среднем ярусе растут черемуха, берескеты. Нижний полностью занимают травы и ягоды: пролесник, медуница, земляника и пр.

Класс потребителей в этой экосистеме представлен млекопитающими (лисы, волки, тигры, медведи, ежи, еноты, кабаны, зайцы, белки), птицами (соловьи, снегири, чижи, глухари, кукушки, аисты), рептилиями, амфибиями и рыбами.

Редуцентами являются все те же могильщики, черви и микроорганизмы.

Экосистема широколиственного леса весьма устойчива. Уязвимой она становится во время холодов, когда деревья сбрасывают листву и процесс фотосинтеза замирает. В этот период особая роль отводится редуцентам, которые преобразуют органику в неорганические вещества.

Экосистема тропического леса

Тропические леса опоясывают нашу планету по экватору и захватывают субтропическую, тропическую и экваториальную климатические зоны. При этом огромную роль играет влажность воздуха. Во влажном климате тропические леса вечнозеленые, в сухом (вдали от океанов и морей) леса зеленые только в теплое время года.

Экосистема тропического леса самая богатая из всех лесных ЭС по видовому разнообразию. Доминируют здесь пальмы, миртовые, бобовые, в сухих тропиках — бамбук, лавр, альбиции.

Одна из особенностей экосистемы тропического леса: смазанность границ ярусов. Так, травы могут вырастать до 6 м в высоту, забираясь на средний ярус. Папоротники вообще могут занимать сразу все три яруса. Добавляет размытости и обилие лиан, эпифитов, которые плотной сетью окутывают все растения.

Еще одна особенность экосистемы тропического леса в том, что большинство видов потребителей обитают сразу на деревьях. Это и многочисленные животные (обезьяны, ленивцы, белки-летяги), птицы (попугаи, колибри, дятлы, туканы), пресмыкающиеся (змеи, ящерицы, гекконы, хамелеоны). Даже лягушки — и те стремятся забраться повыше. Сухопутных животных в этой экосистеме мало, зато все они очень крупные: слоны, жирафы, носороги, бегемоты, буйволы.

Редуцентами являются, в основном, грибы и термиты.

Устойчивость лесных экосистем

(схема устойчивости экосистем России)

Среди всех лесных экосистем наиболее устойчивой является экосистема смешанного леса. Далее, в порядке убывания следуют широколиственные, хвойные и тропические леса.

Это объясняется плотностью произрастания деревьев и степенью проникновения солнечных лучей в самые нижние ярусы леса. Так, например, в смешанных лесах деревья растут не плотно, оставляя свободное пространство для солнечных лучей. Лучи проникают до самой земли, оказывая значительное влияние на деятельность редуцентов, которые, в свою очередь, вырабатывают полезные вещества для роста самих деревьев.

В хвойных лесах макушки деревьев нередко смыкаются, препятствуя солнечному свету. То же происходит и в тропиках, где из-за обилия растений редуценты просто не в состоянии перерабатывать такое огромное количество органики. А потому в тропиках, несмотря на то, что растения здесь вырабатывают самое большое количество кислорода, и углекислый газ консервируется в огромных количествах.

ЭКОСИСТЕМА ЛЕСА

Основными продуцентами в лесу являются деревья. В разных природных зонах и в разных условиях увлажнения (сухой склон или увлажненный лог) состав древостоя различается. Однако в любом случае количество деревьев в древостое регулируется конкуренцией и уже рассмотренной закономерностью самоизреживания (зависимостью плотности от смертности). В любом лесу можно видеть и процветающие деревья, и ослабленные экземпляры, которые усыхают.

Для леса характерно полное использование энергии света за счет ярусов: под пологом древостоя бывает ярус подлеска из невысоких деревьев (калина, рябина, крушина, черемуха) и подроста деревьев первого яруса. В составе подлеска могут быть и кустарники – малина, смородина, лещина и др.

Ниже яруса подлеска расположен ярус напочвенного покрова, который может состоять из трав (в широколиственных лесах) или мхов и кустарничков (брусника, черника, линнея) в тайге (рис. 60).

У растений разных ярусов – разные экологические ниши: если для нормального роста растений первого яруса требуется полное солнечное освещение, то растения напочвенного покрова довольствуются несколькими процентами света, пробившегося сквозь густой полог листьев и достигшего земли.

Растения связаны отношениями мутуализма с микоризными грибами и отношениями типа протокооперации с азотфиксирующими бактериями. Эти бактерии не образуют на корнях деревьев (за исключением ольхи черной и облепихи) клубеньки, а живут вокруг корней, получая от них выделяемые в почву органические кислоты и используя ткани отмирающих корешков. За это органическое вещество бактерии-азотфиксаторы снабжают лесную экосистему азотом.

Не более 7–10% биологической продукции леса потребляется фитофагами (лосями, зайцами, оленями, косулями и множеством насекомых-листоедов), основная продукция растений пополняет запас детрита и потребляется детритофагами и редуцентами. По этой причине важную роль играет лесная подстилка, где как раз и расположен «цех» по переработке детрита в минеральные вещества армадой насекомых, простейших и грибов. Роль бактерий в разрушении детрита лесной экосистемы сравнительно невелика.

Хищниками леса являются муравьи и осы, которые контролируют плотность популяций насекомых-фитофагов, а также волки и лисы, которые контролируют популяции крупных фитофагов – зайцев, лосей, косуль, кабанов и т.д. Паразиты регулируют численность всех популяций, но их роль особенно важна для популяций крупных хищников, у которых нет «врагов» (кроме человека) – волка, медведя, рыси и др.

Большую роль в жизни лесной экосистемы играют птицы, среди которых есть фитофаги, питающиеся плодами и распространяющие их, зоофаги, контролирующие плотность насекомых, и хищники, подобные сове или филину, которые питаются мышами и другими млекопитающими.

Таким образом, главные особенности лесных экосистем следующие:

– преобладание жизненной формы деревьев, чем объясняется большой запас биомассы, которая превышает биологическую продуктивность в десятки раз;

– сложная пространственная организация с выраженной ярусностью, причем разные ярусы не только сформированы разными популяциями растений, но имеют свою фауну;

– преобладание детритных цепей питания: менее 10% фитомассы съедается в живом состоянии, остальная часть идет в «переработку» в состоянии детрита, которая происходит в основном в лесной подстилке.

Контрольные вопросы

1. К какой жизненной форме относятся основные продуценты леса?

2. Объясните, почему в лесу преобладают детритные, а не пастбищные пищевые цепи.

3. Как внешне проявляется дифференциация экологических ниш в лесной экосистеме?

4. Назовите основных лесных хищников.

5. Каково соотношение биологической продуктивности и биомассы в лесу?

(ДОП.) § 40. СРАВНЕНИЕ ЭКОСИСТЕМ ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОЕМОВ И НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Для наземных экосистем главными лимитирующими факторами, которые определяют состав и первичную биологическую продукцию, являются вода и богатство почвы элементами минерального питания. В экосистемах с густым пологом растений – широколиственных лесах, высоких зарослях тростника или двукисточника (канареечника) на берегу реки – лимитирующим фактором может быть свет.

В водных экосистемах дефицита воды нет, она всегда в избытке: если водоем пересыхает, то и его водная экосистема разрушается и сменяется другой, наземной. Лимитирующими факторами в них являются содержание в воде кислорода и элементов питания (в первую очередь фосфора и азота). Кроме того, лимитирующим фактором, как и в наземных экосистемах, может быть обеспеченность светом. Рассмотрим эти лимитирующие факторы более подробно.

Содержание кислорода в воде меняется в очень широких пределах. В реках, особенно горных с быстрым течением, содержание кислорода всегда высокое, но в небольших стоячих водоемах оно может быть низким и особенно резко снижается в небольших водоемах зимой. Слой льда изолирует воду от атмосферы и исключает перемешивание воды ветром, а организмы, прежде всего бактерии, продолжают расходовать кислород, который был в воде с осени. В результате этого происходят заморы, и от недостатка кислорода гибнет рыба.

Разные организмы по-разному устойчивы к недостатку кислорода. Такие рыбы, как карась или линь, могут выжить при самом резком понижении его содержания в воде. По этой причине именно караси и лини заселяют заморные водоемы. Для рыб горных рек, таких как хариус, форель или таймень, нужна постоянная «вентиляция» воды.

Обеспеченность светом влияет в первую очередь на растения, населяющие водоемы. Она зависит от толщины слоя воды, через которую проходит свет, и от ее прозрачности. Метровая толща воды задерживает 90% света, причем этот слой почти полностью поглощает инфракрасные лучи. Ниже точки, где света становится недостаточно для фотосинтеза, расположена глубоководная гетеротрофная часть озера. Там растений нет, и организмы живут за счет питательного «дождя» – мертвых органических остатков, падающих из освещенных слоев водоема.

Основными продуцентами водных экосистем являются организмы планктона – водоросли (зеленые и диатомовые) и цианобактерии. Планктонные организмы свободно взвешены («парят») в толще воды и либо не способны к активному перемещению, либо перемещаются медленно и на небольшие расстояния. При этом, если зеленые водоросли только фотосинтезируют и производят первичную биологическую продукцию, то некоторые цианобактерии, кроме того, способны фиксировать атмосферный азот. Они подобны бактериям-азотфиксаторам, которые в наземных экосистемах населяют почву вокруг корней растений или живут в клубеньках на корнях бобовых.

В водоемах с водой, богатой питательными элементами, особенно в мелких и зарастающих, большую роль играют и крупные растения, называемые макрофитами (от макрос – большой и фитон – растение). На дне мелких озер иногда растут харовые водоросли, напоминающие маленькие елочки.

Основные консументы в водных экосистемах также имеют микроскопические размеры – это зоопланктон. При этом в составе зоопланктона есть и совсем маленькие животные, например, одноклеточные инфузории, и более крупные ракообразные размером до нескольких миллиметров.

Кроме зоопланктона водная толща заселена активно перемещающимися организмами, которые составляют нектон, – рыбами. Среди рыб есть и фитофаги, и зоофаги, и эврифаги, причем очень часто «вкусы» рыб меняются с возрастом. В младенчестве рыбы могут быть растительноядными, а в зрелом возрасте – плотоядными.

К консументам водных экосистем относят птиц и других животных, которые питаются в этих экосистемах. Это различные виды уток, чаек, голенастых, куликов, поганок. Все они питаются рыбой и мелкими животными, обитающими на мелководье. В водных экосистемах живут и промысловые звери: бобр, выдра, норка, ондатра. Наконец, в водоемах живут земноводные (тритоны, жерлянки, лягушки) и пресмыкающиеся (черепаха болотная, водяной уж).

В пищевых цепях в наземных экосистемах – обычно не более трех звеньев (например, клевер – заяц – лисица). В водных экосистемах таких звеньев может быть четыре, пять или даже шесть. Кроме растительноядного планктона, представленного ветвистоусыми рачками, есть еще и хищный планктон – рачки-циклопы. До трех звеньев пищевой цепи могут составлять рыбы (плотва – окунь – щука).

Кроме фитопланктона, зоопланктона и нектона, в состав водных экосистем входит бактериопланктон. При этом, если в наземных экосистемах бактерии в основном играют роль редуцентов и снабжают элементами питания растения, то в водных экосистемах до 40% бактериопланктона в живом состоянии становятся пищей инфузорий. То есть с бактерий начинается детритная пищевая цепь, в составе которой нет растений.

Важную роль в жизни водной экосистемы играет донное население, составляющее бентос. В неглубоких водоемах в составе бентоса непременно присутствуют растения, которые корнями прикрепляются ко дну. Однако, основное население бентоса – это животные и бактерии.

Если в наземной экосистеме основной запас детрита расположен в почве, то в водной экосистеме – в донных отложениях органического вещества – сапропеля. В сапропеле захораниваются и загрязняющие вещества, попавшие в водную экосистему.

Биологическая продуктивность в водных экосистемах меняется в самых широких пределах и в озерах со слабо минерализованной водой может быть равной продуктивности пустынь или разреженных зарослей растений на скалах (не свыше 0,25 кг/м2 поверхности водоема). В озерах с водой, обогащенной элементами питания, продуктивность может достигать 1–2 кг/м2 поверхности в год, что соответствует продуктивности широколиственного леса.

Водные экосистемы очень динамичны. Они меняются в течение суток и по сезонам года. Во второй половине лета эвтрофные озера «цветут» – в них массово развиваются микроскопические одноклеточные водоросли и цианобактерии. К осени биологическая продуктивность фитопланктона снижается, а макрофиты опускаются на дно.

Изменяется экосистема от года к году в зависимости от особенностей климата и соответственно количества и качества воды, которая поступает в озеро весной и теряется из озера летом. В сухие годы озера могут мелеть. Обедняется состав рыбного населения при заморах.

О том как происходит сукцессия эвтрофикации и восстановительная сукцессия в водоемах вы уже знаете.

В заключение отметим три главных отличия «зеленых каруселей» водных экосистем от наземных:

– более полное выедание организмов в пищевых цепях. Если в наземных экосистемах в живом состоянии животные поедают не более 10% биомассы растений, то в водной экосистеме выедание фитопланктона зоопланктоном может достигать 40%. Всем этим и объясняется более высокая скорость круговорота органического вещества в водной экосистеме. Оборот органического вещества происходит всего за несколько месяцев, в то время как для луга он составляет 3–5, а для леса – десятки лет;

– биологическая продукция больше запаса биомассы. Вследствие того, что основные «работники» автотрофного и гетеротрофного цехов водной экосистемы живут недолго (бактерии – несколько часов, водоросли – несколько дней, мелкие ракообразные – несколько недель), в каждый конкретный момент времени запас органического вещества в воде (биомасса) может быть меньше, чем биологическая продукция водоема за весь вегетационный период. В наземных экосистемах, наоборот, запас биомассы выше, чем продукция (в лесу – в 50 раз, на лугу и в степи – в 2–5 раз);

– биомасса животных может быть больше биомассы растений. Это связано с тем, что организмы зоопланктона живут дольше, чем водоросли и цианобактерии. В наземных экосистемах такого не бывает, и биомасса растений всегда больше биомассы фитофагов, а биомасса зоофагов меньше биомассы фитофагов.

На рис. 61 и 62 показаны потоки энергии в лесной и пресноводной экосистемах.

Контрольные вопросы

1. Какие растения являются основными продуцентами в водных экосистемах?

2. Какие факторы лимитируют биологическую продуктивность водных экосистем?

3. Как отличаются водные и наземные экосистемы по протяженности пищевых цепей?

4. Почему в водных экосистемах круговорот веществ происходит быстрее, чем в наземных?

5. Каково соотношение биологической продуктивности и биомассы в водных экосистемах?

6. Каково соотношение биомасс растений и животных в водных экосистемах?

Справочный материал

Вода – удивительное вещество с очень высокой теплоемкостью, что позволяет ей поглощать и удерживать тепло. Теплоемкость воды в 10 раз выше, чем железа. Этим объясняется сглаженность колебаний температуры воды при резких изменениях температуры воздуха. По этой же причине водоемы как среда обитания организмов сравнительно мало отличаются в разных природных зонах и на разных материках. И потому сходство живого населения водных экосистем в разных климатических условиях больше, чем у наземных экосистем этих же территорий.

Вода – прекрасный растворитель многих веществ, поэтому в ней содержится достаточно элементов питания для растений. Но, к сожалению, в ней может быть много веществ, которые для растений и других организмов пресноводных экосистем не только не полезны, но и вредны, например, хлоридов, сульфатов или соды, которые попадают в водоемы с промышленными стоками. В этих случаях живое население водоемов обедняется.

Вода обладает высоким поверхностным натяжением. Эта способность у нее выше, чем у спирта и многих других жидкостей. Поверхностная пленка воды устойчива к давлению, и потому по ней бегают водомерки, питающиеся упавшими на воду мелкими насекомыми. При низких температурах вода переходит в твердое состояние – лед.

На содержание питательных элементов, особенно кислорода, влияет режим перемешивания воды. В неглубоких озерах и в глубоких озерах, расположенных в районах, где дуют сильные ветры, происходит частое перемешивание глубоких и поверхностных слоев воды. В этом случае холодные и богатые элементами питания воды из глубины поднимаются к поверхности, а более теплые воды верхнего слоя, обогащенные кислородом, опускаются вглубь. Однако в большинстве глубоких озер перемешивание воды происходит редко, и потому вода близ дна холодная. Это знает всякий, кто купался в таком озере и нырял на большую глубину, где даже в самую жаркую погоду температура воды остается низкой.

Прозрачность воды можно определить простым способом: опустить в воду белый диск диаметром 30 см (диск Секки) и определить глубину, на которой он виден. В светлых водах диск виден на глубине до 30–50 м, в мутных – до 5–10 м.

На жесткой кремневой оболочке многих диатомовых водорослей есть специальные скульптурные «украшения» – шипики, которые снижают вероятность быть съеденной. У некоторых водорослей имеются плотные оболочки, и потому они не перевариваются и проходят через пищеварительную систему фитофага без повреждений.

Макрофиты (сосудистые растения водных экосистем) входят в несколько экологических групп:

плавающие растения, не имеющие корней, удерживающих их на одном месте. Самые важные растения этой группы – ряски. К плавающим растениям относятся и водокрас лягушачий, телорез, водный папоротник сальвиния;

прикрепленные водные растения прибрежий озер и речных плесов – кубышка желтая, кувшинка белая с листовыми пластинками, плавающими на поверхности воды, и рдесты, заполняющие водную толщу;

прикрепленные полуводные растения, обитающие в прибрежных мелководьях (сусак зонтичный, частуха подорожниковая, стрелолист, камыш озерный, рогозы широколистный и узколистный).

В малых озерах, остающихся в пойме после паводка, три звена пищевой цепи может быть представлено одним видом – щукой: совсем маленькие щучки становятся жертвами более крупных щурят, а те в свою очередь – попадают в зубы крупным щукам. Это случается тогда, когда в водоеме количество щук оказывается больше, чем других видов рыб, которые могут быть для них кормом.

Характер бентосного населения во многом зависит от особенностей дна. В реках дно может быть каменистым (горные участки) песчаным или даже илистым (на плесах). В озерах дно, как правило, илистое или покрыто слоем сапропеля. Чем жестче дно, тем беднее состав бентоса.

Слой сапропеля на дне озер может достигать нескольких метров. Это – ценное органическое удобрение и кормовая добавка в рацион скота, однако при его заготовке следует быть очень осторожными, чтобы не разрушить водную экосистему.

(ДОП.) § 41. ХЕМОТРОФНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ОАЗИСОВ РИФТОВЫХ ЗОН ОКЕАНА

К хемотрофным относятся экосистемы подземных нефтяных вод, в которых бактерии-продуценты окисляют серу, железо, аммиак и др. Однако самыми удивительными являются экосистемы глубоководных геотермальных оазисов рифтовых зон (мест разломов плит литосферы) океана. Эти «оазисы» были открыты только в конце 70-х гг. в зоне подводного хребта Тихого океана, где из расщелин горной породы выделяются горячие воды, насыщенные сероводородом и сульфидами железа, цинка, меди и других тяжелых металлов. Температура этих вод достигает 300о С, однако они не кипят вследствие высокого давления. Остывая при контакте с морской водой, эти подводные гейзеры формируют конусовидные образования высотой до 15 м, которые называются «черными курильщиками». У оснований «черных курильщиков» и формируется хемотрофная экосистема (рис. 63).

Продуцентами этих экосистем являются серобактерии, образующие скопления – бактериальные маты. За счет симбиоза с ними живут и основные организмы этой экосистемы – вестиментиферы (черви длиной 1–2,2 м, заключенные в длинные белые трубки из хитиноподобного вещества, серобактерии живут в клетках этого животного). В составе этой экосистемы много видов животных-хищников (крабы, моллюски, некоторые глубоководные рыбы). Позднее подобные «оазисы жизни» были обнаружены и в других океанах. Биологическая продукция таких экосистем в десятки тысяч раз превышает продукцию типичных бентосных гетеротрофных экосистем. Биомасса только вестиментифер может достигать 10–15 кг/м2.

Однако эти экосистемы существуют недолго и разрушаются после того, как прекратится деятельность подводных гейзеров.

Контрольные вопросы

1. Какой источник энергии поддерживает жизнь экосистем рифтовых зон?

2. К какой систематической группе животных относятся организмы, преобладающие в этих экосистемах?

3. Что такое «черные курильщики»?

(ДОП.) § 42. БИОМЫ

Самой крупной единицей классификации экосистем является биом. Биомы наземных экосистем выделяются по преобладающей жизненной форме растений и совпадают с природными зонами. Биомы водных экосистем выделяются по особенностям условий среды, которые определяют состав экосистем.

Перечислим наиболее важные биомы суши:

тундры (арктические и альпийские);

тайга;

листопадные леса умеренной зоны;

степи умеренной зоны;

тропические степи и саванны (растительность этих биомов вегетирует круглый год, но в период засухи их биологическая продукция резко снижается);

пустыни;

полувечнозеленые сезонные тропические леса (зимнезеленые леса, сбрасывающие листья летом);

тропические дождевые леса (вегетируют круглый год и являются самыми продуктивными экосистемами Земли).

Каждый биом формируется под воздействием определенного комплекса условий среды. На рис. 64 показаны экологические ареалы некоторых биомов в двух главных осях климатических факторов – среднегодовой температуры и количества осадков, а на рис. 65 – карта основных биомов мира. Однако для объяснения того, почему формируется тот или иной биом, этих показателей бывает недостаточно, важную роль играют динамика поступления осадков в течение года, максимальные и особенно минимальные температуры воздуха.

Различают всего два биома пресных вод:

биом стоячих вод,

биом проточных вод.

Экосистемы биома стоячих вод более разнообразны, так как в этом случае шире пределы изменения условий, определяющих состав биоты и ее продукцию, – глубины водоема, химического состава воды, степени зарастания водоема (включая и образующиеся вдоль побережий сплавины – сообщества на плавающем торфе). В биоме проточных вод большую роль играет скорость течения, и состав биоты перекатов и плесов различается.

В зарастающих водными растениями озерах вода богата элементами питания, обилен фитопланктон и выше вторичная биологическая продукция (включая и продукцию рыб). В глубоких озерах с мягкой водой низка и первичная, и вторичная продукция.

Различают семь основных биомов морских вод и прибрежий:

приморские скалистые побережья, достаточно бедные элементами питания;

лиманы – богатые элементами питания илистые отмели у впадения рек;

континентальный шельф – экосистемы прибрежных зон океанов с глубиной не более 200 м. Отличаются высоким биологическим разнообразием и высокой биологической продуктивностью. Это основные районы промысла морепродуктов;

фотические (автотрофные) экосистемы верхнего слоя вод открытого океана (поверхностные пелагические сообщества). Этот биом имеет низкую биологическую продуктивность, сравнимую с пустыней;

области апвеллинга. У западных побережий материков ветры постоянно отгоняют поверхностную воду от крутого берегового склона, и в этих местах из глубины поднимается вода, обогащенная элементами питания (в первую очередь фосфором и азотом). Это очень продуктивные экосистемы, которые являются районами промышленного рыболовства (особенно сельди);

морские глубоководные пелагические экосистемы (формируются при отсутствии света и потому представлены гетеротрофами, живущими за счет «питательного дождя»);

коралловые рифы – высокопродуктивные экосистемы тропических морей.

Более подробно характеристика биомов рассматривается на уроках географии.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные биомы наземных экосистем.

2. Чем отличаются экосистемы биомов стоячих и текучих вод.

3. Какие биомы морских вод имеют самую высокую биологическую продуктивность?

4. Какой биом морских вод представлен гетеротрофными экосистемами?

Вопрос:

Почему лес называют сложной экосистемой?

Ответы:

Лес – устойчивая экосистема с замкнутым круговоротом веществ. Животные не только участвуют в круговороте веществ, но и регулируют его.

это заложено с давних времен . в ней множество компонентов а не сотни поэтому она и сложная.Большое разнообразие видов. Соответственно, сложные взаимоотношения между ними. Разнообразные почвы, ландшафты и т.д. создают предпосылки для возникновения более мелких экосистем. Это особенный Мир: наличие подстилки , травяного покрова , подлеска и насаждений в три яруса даже сравнить не с чем. Рассматривая дальше мы видим пойменные , равнинные и расположенные на склонах и скалах леса , один водный режим заслуживает огромнейшего внимания (прежде чем рубить) , ведь работают могучие природные «насосы» которые не просто заменить — убрать их просто (проведя рубку) и …сразу вода поднимается чуть ли не на 1 м и огромнейшие площадя затопляются водой — лес начинает засыхать (если это не ольха с березой). Я совсем не задел животный мир и мир насекомых — поверьте он интересен , но все это меняется при проведении рубок и …не могу даже назвать нынешнюю методику ведения лесного хозяйства : когда сначала вырубается дуб , через 3 года сосну , а еще через 3 года — на этот же участок (квартал) едут за березой и это в лесах ПЕРВОЙ труппы — приравнянным к ПАРКОВЫМ — о каких грибах в таких местах можно говорить.Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Лесная экосистема

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *