Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение – средняя

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение – средняя
общеобразовательная школа №1 имени В.И. Фадеева станицы Калининской
Калининского района Краснодарского края
Комплексное исследование лесного
насаждения на примере лесополосы
ст. Калининской
Автор Яковенко Валерия
Ищенко Мария
ученицы 11 класса
Руководитель
учитель биологии высшей категории,
89182925418, limarenkoi@mail.ru
Лимаренко Ирина Николаевна
2013г.
1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………
1. Литературный обзор…………………………………………………….
2. Физико-географическая характеристика исследуемого района
2.1.
Рельеф……………………………………………………………..
2.2.
Климат…………………………………………………………….
2.3.
Почвы……………………………………………………………..
3. Материалы и методы исследования……………………………………
3.1.
Объект исследования…………………………………………….
3.2.
Методика работы…………………………………………………
3.3.
Оборудование…………………………………………………….
4. Результаты исследования……………………………………………….
4.1.
Особенности лесополосы………………………………………..
4.2.
Структура фитоценоза……………………………………. ……
4.3.
Взаимоотношения растений и животных………………………
4.4.
Антропогенное воздействие……………………………………...
Выводы………………………………………………………………………..
Литературные источники……………………………………………………
Приложения
2
Введение
Лесные полосы - это защитные лесные насаждения в виде лент, естественные и
создаваемые на пахотных землях, в садах, вдоль каналов и дорог, по краям
оврагов, на склонах. Они улучшают гидрологический режим и микроклимат
территории, предотвращают развитие водной и ветровой эрозии.Лесные полосы
играют большую роль в охране природы и улучшают урожайность с/х
продукции. У нас преобладают полезащитные лесные полосы. Снижают
скорость ветра, задерживают снег на полях, повышают влажность почвы,
уменьшают испарение влаги.
Лесные полосы в основном 3 - 4-х рядные, ширина от 5 до 7 метров. Лесные
полосы поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Вследствие этого
располагаясь в близи дорог и населенных пунктов они очищают воздух от пыли
и выхлопных газов.
Лесные полосы являются жилищем для многих животных и птиц.
Целью
данной
работы
явилось
изучение
растительного
сообщества,
биогеоценоза, а так же антропогенного воздействия на лесные полосы ст.
Калининской.
Задачи:
1. Выявить особенности лесополосы, местообитание.
2. Определить структуру фитоценоза
3. выявить взаимодействие растений и животных
4. определить антропогенное воздействие.
3
1. Литературный обзор
Растительное сообщество и биогеоценоз
В природе растений живут не одиночно, а входят в состав особых комплексов
называемых растительными сообществами или фитоценозами. Растительное
сообщество
это
закономерное
сочетание
различных
видов
растений,
сложившиеся под влиянием определенных условий существования, А так же на
основе биологических и экологических свойств видов.
В состав любого сообщества могут входить различные виды, но на однородных
участках в сходных условиях обычно подбираются похожие комплексы
организмов. Это предает сообществам специфический внешний облик,
своеобразные черты строения по которым сравнительно легко отличить одно от
другого.
Если организмы взаимодействуют между собой и оказывают заметное влияние,
то о таком сочетании можно судить, как о растительном сообществе.
Растительное сообщество - это взаимодействующий комплекс растений,
находящийся в сложных и многообразных взаимоотношениях. Здесь широко
представлены все типы биотических связей. Живя совместно растения,
приспосабливаются к влиянию соседей, и это адаптация проявляется у
организмов в целом ряде признаков: анатомо-морфологическом строении,
физиологии, сроках активности, в жизненном состоянии и продуктивности.
Черпая средства жизни из окружающей среды, фитоценозы сами очень сильно
влияют на нее, создавая неповторимую в иных условиях среду жизни фитосреду. Любой фитоценоз населен животными, где они строят свои
жилища, находят пищу, размножаются, выращивают потомство. Каждое
растительное сообщество обычно имеет определенный набор животных,
формирующийся в соответствии с условиями жизни в нем и составом видов
растений.
Совокупность растений, животных и условий окружающей среды на
определенной территории называется биогеоценозом. Своеобразие любого
биогеоценоза зависит от его состава и связей между популяциями. Условия
4
жизни в биогеоценозе называют биотопом. Этот термин введен в 1935 году
английским ботаником А.Тенсли. Согласно его утверждениям экосистема это
совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его
окружения т.е. факторов местообитания. Из сопоставления определений видно,
что экосистема тоже самое, что и биогеоценоз.
Биогеоценозы могут быть разных размеров:
1. микросистемы (пень в лесу, нора, аквариум)
2. мезоэкосистема (отдельная растительная ассоциация со всеми ее
компонентами)
3. макроэкосистема
Биогеоценозы
(отдельные
могут
типы
сформироваться
растительности,
на
любом
океан,
участке
суша)
земной
поверхности. В структуре биогеоценоза можно выделить 4 звена:
Абиотическое окружение - весь комплекс факторов неживой природы из
которой биоценоз черпает средства жизни и куда выделяет продукты обмена
Комплекс зеленых растений, обеспечивающий органическим веществом все
живущее здесь население. Это - продуценты, или образователи среди которых
есть хемосинтезирующие организмы.
Комплекс всевозможных организмов живущих за счёт питательных веществ,
созданных продуцентами. Это консументы или потребители.
Комплекс организмов, разлагающих органические соединения до минерального
состояния. Это редуценты или разлагатели представленные микроорганизмамибактериями, грибками, простейшими.
Между всеми звеньями существует тесная взаимосвязь. Свойства каждого звена
во многом определяют свойства каждого последующего звена. Все процессы
жизнедеятельности
организмов
в
биогеоценозе
протекают
на
фоне
взаимодействия с окружающей средой.
Сложный процесс взаимодействия организмов и среды протекают в форме
биологического круговорота с разной скоростью и при участии разных
компонентов в различных экосистемах.
Характеристика биогеоценоза.
5
Для характеристики биогеоценоза необходимо знать его видовой состав,
количественное соотношение видов, строение сообщества, особенности
местообитания и взаимоотношения между организмами, его населяющими.
Местообитания
Местообитание (биотоп) - это территория занимаемая сообществом и присущей
ей комплекс экологических условий среды.
Небольшое понижение в рельефе, различное залегание уровня грунтовых вод,
иной
химический
и
механический
состав
почвы,
разная
экспозиция
поверхности по отношению к солнцу создают своеобразие условий влияющих
на жизнь организмов сообщества.
Рассматривая
местообитания
биогеоценоза,
трудно
расчленить
роль
окружающей среды и самого сообщества в создании условий жизни в нем, ибо
они сформировались под влиянием друг с друга.
Резкую границу между двумя соседними биогеоцинозами провести трудно, но
сопоставляя между собой основные черты граничащих биогеоценозов, их
видовой состав, количественное соотношение видов в них, условия жизни
организмов и структуру сообществ, можно определить границу.
Всегда граница биогеоценозов определяются по фитоценозам, однако,
сущность сообществ, их видовая и экземплярная насыщенность, характер типов
взаимоотношений между организмами и само существование биогеоценоза
зависят от местообитания.
Видовой состав и ярусное строение
Видовой состав - важный признак сообщества. Определяет специфику и
внешний вид биогеоценоза. В большой зависимости от видового состава
находятся условия жизни организмов в биогеоценозе.
Важен
набор
растительных
видов,
обуславливающих
специфичность
образования биологической продукции в каждом конкретном биогеоценозе.
Количество видов в каждом биогеоценозе может быть различным.
Важно рассмотреть закономерности сложения комплексов взаимодействующих
растений - фитоценозов.
6
По числу видов фитоценозы можно разделить на флористические простые и
флористические сложные.
Количество видов, зарегистрированных на определенной площади (1м2 или 100
м“) - видовая насыщенность.
Видовое богатство фитоценоза - это полный список видов, составленный на
основе описания ряда учетных площадок в пределах сообщества: Нелегкой
является задача составления полного списка видов т.к. требуются знания
растений, регулярно на протяжении всего вегетационного периода в течение
ряда лет производить повторы описания на одних и тех же участках.
При однообразном описании, некоторые виды остаются не выявленными.
В список видов обычно вносят все растения, независимо в каком состоянии они
находятся - цветут, плодоносят, вегетируют, являются ли они взрослыми
растениями или подростком.
Чем полнее изучен флористический состав, тем больше данных для суждений о
специфике фитоценоза.
Видовое богатство растительного сособщества зависит от целого ряда
факторов: от видового богатства флоры района исследования, от условий
окружающей среды, от возраста фитоценоза, степени его развитости. Зависит
оно и от воздействия антропогенных факторов.
Ярусность - это расчленённость фитоценоза на структурные горизонты (ярусы)
имеющие различную степень сомкнутости и принимающая различные участия
в ассимиляции и аккумуляции веществ и энергии в непосредственном влиянии
на жизнь организмов фитоценоза.
Ярусом
называют
располагаются
часть
слоя
ассимилирующие
растительного
органы
сообщества,
растений
-
в
котором
листья,
стебли,
всасывающие участки корней. Особенно отчётливо ярусное строение выражено
в
лесных
биогеоценозах.
Верхний
ярус
образован
деревьями,
ниже
располагается ярус кустарников, затем ярус кустарничков и трав, а у самой
почвы - ярус мхов и лишайников.
7
Степень развития разных ярусов бывает различной, во многом это зависит от
условий местообитаний и от состава видов входящих в фитоценоз. Особенно
сильно развиты ярусы, образованные доминирующими видами.
В один ярус могут входить различные растения, располагающие свои
ассимилирующие органы на одинаковой высоте над поверхностью почвы.
Высоту яруса определяют размеры взрослых растений. Подрост деревьев и
кустарников причисляют к тем ярусам, в которые они входят в данный момент.
Некоторые геоботаники считают, что подрост нельзя относить ник какому
ярусу; другие что подрост является в неярусным, но создающим особые пологи
в фитоценозе. Растения верхних ярусов всегда более светолюбивы, чем
растения нижних ярусов, лучше приспособлены к резким колебаниям
температуры и влажности. В их жизни большую роль играет ветер, он
перемещает воздух, охлаждает листья, переносит пыльцу и распространяет
плоды и семена. В иных условиях живут обитатели более низких ярусов, кроны
деревьев защищают их от резкого перепада температур и от действия ветра.
Еще более теневыносливыми являются растения самых нижних ярусов,
затеняемыми ни только деревьями, но и кустарниками. Широкие темно-зеленые
листовые пластинки белая окраска цветов, самоопыляемосгь, широкая
способность
к
вегетативному
возобновлению,
свидетельствует
о
приспособленности этих растений к жизни в нижних ярусах.
Пространственное размещение растений по ярусам наблюдается как в
надземной, так и подземной частях. Подземные ярусы выделяют по глубине
залегания
всасывающих
растительного
частей
сообщества
не
корней.
Пространственная
только
важным
ярусность
структурным,
но
функциональным его элементом. Если растения одного яруса используют
другие условия, в том числе и обусловленные фитогенным влиянием
самих ярусов, эго в значительной мере способствует уменьшению
конкуренции между растением в фитоценозах и позволяет разместится на
одной и той же территории очень большому количеству видов.
Взаимодействие растений и животных
8
Как же связаны растения и животные между собой?
Многие животные питаются растениями, для многих пищей могут быть
цветы, листья. Гусеницы и улитки едят листья, птицы питаются зернами,
ягодами, зайцы листьями и ветками. Среди жуков есть хищники, которые
питаются другими мелкими организмами, насекомых едят ящерицы,
лягушки, ежи, птицы.
Если в лесном биогеоценозе встретится муравейник, то можно видеть, что
муравьи тянут в муравейник разнообразную добычу: можно встретить
дождевого червя, гусеницу (см. приложение)
Однако связи между организмами не сводятся лишь к тому, что они
являются пищей для других.
Насекомые способствуют опылению цветков, птицы распространяют
плоды и семена, они же очищают стволы и листья от вредителей, многие
животные поедают листья и ветки.
Животные наносят серьезные повреждения и вегетативным органам
растений.
Массовое
уничтожение
молодых
деревьев
приводит
к
изменению состава растительности и к смене фитоценоза. Подобных
примеров вредного действия животных на растения можно привести
очень
много.
В
результате
этого
действия
ослабевают
растения,
разрушаются крахмальные зерна, происходит ненормальное накопление в
клетках глюкозы.
Особенно
вредно
для
растений
уничтожение
хвои
и
листьев.
Повреждение насекомыми листовой поверхности сразу же сказывается на
годичном приросте растений: он заметно снижается. При полном
объедании листьев прирост побегов на следующий год может полностью
отсутствовать, что ведет к чрезмерному истощению, а иногда и к гибели
растений. Много вреда растениям наносят землерои. Кроты, слепушонки,
суслики и др. поедают не только надземные части растений, но и
подземные - клубни, луковицы корневища. Утратив их растения теряют
способность к вегетативному возобновлению или погибают. Это приводит
9
к выпадению из травостоя ряда видов. Влияет на растения и крупный
рогатый скот: вытаптывает, уплотняют почву, вносят в нее экскременты и
тем обогащают почву органическими и минеральными веществами.
Воздействие животных на растения проявляется очень многообразно и, в
частности, заметно сказывается на регулировании численности видов в
биогеоценозах.
Антропогенные воздействия
Действие человека как экологического фактора в природе огромно и
чрезвычайно многообразно. Человек вывел большое количество самых
разнообразных
сортов
растений,
создал
искусственные
биоценозы
и
существенным образом преобразовал естественные природные комплексы.
Создавая громадное разнообразие сортов растений, человек способствовал
появлению у них новых свойств, обеспечивающих им выживание в
неблагоприятных условиях и в борьбе за существование с другими видами, а
так же невосприимчивость к воздействию патогенных организмов. Воздействие
человека на природу может быть, как сознательным, так и случайным.
Сознательный человек выводит высоко продуктивные и устойчивые к
заболеваниям формы, расселяет одни и уничтожает другие виды, создает новые
биоценозы.
К случайным относят те воздействия, которые являются результатом
человеческой
деятельности,
но
не
были
заранее
предусмотрены
и
запланированы им: случайный завоз семян различных растений с грузом,
распространение сорных растений скотом, гибель лесов, осушение болот.
Основными способами антропогенного влияния является завоз растений,
сокращение ареалов, уничтожение растений, распашка земель, вырубка, выпас
животных. Перечисление этих форм воздействия на природу показывает
грандиозные, поистине планетарные масштабы антропогенного фактора.
Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле
постепенно усиливалось.
10
Влияние человеческой деятельности, например выпас скота, сразу же приводит
к выпадению из биогеоценоза ряда видов. В результате на данной территории
размещается сообщество с малым числом видов.
Возникший подобным образом биогеоценоз оказывается малоустойчивым,
численность популяции населяющих его, легко подвергается различным
колебаниям, что приводит к еще большим сдвигам в биогеоценозе.
Усиливающие действия фактора может вызвать очень глубокие изменения в
плоть до полной деградации биогеоценоза. Примеров можно привести много,
все они свидетельствуют о том, что влияние человека является чрезвычайно
мощным экологическим фактором в жизни как отдельных организмов,
отдельных видов, так и целых биогеоценозов.
11
2. Физико-географическая характеристика исследуемого района
2.1. Рельеф
Калининский район расположен в западной части Краснодарского края, на
расстоянии 75 км от краевого центра. Районный центр – станица Калининская.
Калининский район богат водными ресурсами. Естественной основной рекой
является река Понура. Длина треки 90км., берега пологие, глубина до 4м.
Большие площади в районе занимаю плавни. Территория района изрезана
большим количеством искусственных каналов. Общая земельная площадь
составляет
149,9
тыс.гектаров,
сельскохозяйственных
угодий
115,4
тыс.гектаров, площадь пашни более 101 тыс.гектаров.
Через территорию района проходит автомагистрали Тимашевск – Славянск – на
Кубани – Крымск - Краснодар. Район имеет разветвленную сеть автодорог с
твердым
покрытием.
Сельхозпредприятия
района
обеспечены
внутрихозяйственной сетью дорог с твердым покрытием или улучшенными
грунтовыми дорогами. Через промышленную зону района проходит Северо –
Кавказская железная дорога, имеется железнодорожная станция «Величковка»
и сеть подъездных путей к ведущим промышленным, строительным и
заготовительным организациям района.
2.2.
Климат
Климат района умеренно- континентальный с недостаточным увлажнением.
Преобладает теплая солнечная погода. Осадки выпадают преимущественно в
виде дождей. Общее количество осадков достаточно для нормального
увлажнения почвы. Большая часть их выпадает в осеннее- зимний период.
2.3.
Почвы
На территории Калининского района различают три основных вида почв. Это
черноземы, в основном выщелоченные, луговые (пойменные) почвы и
плавневые почвы. Черноземные слои достигают толщины 2м., содержание
гумуса 4-5%. Имеются в районе и незначительные площади засоленных и
солонцеватых почв.
12
3. Материалы и методы исследования
3.1.
Объект исследования
Объектом нашего исследования – полезащитная лесополоса ст. Калининской.
3.2.
Методика работы
Исследование проводилось методом наблюдения и заполнения бланка описания
фитоценоза.
3.3.
Оборудование
Блокнот, фотоаппарат, бланк описания фитоценоза.
4. Результаты исследования
4.1. Особенности лесополосы
Исследования проводились_____________
Исследуемая лесополоса находится за станицей Калининской вдоль дороги
ведущей на СТФ.
Исследуемая лесополоса является полезащитной.
Рядом с лесополосой проходит грунтовая дорога, а так же канал, который
создает особые условия. Вода в канале создает влажность рядом с лесополосой,
особое негативное влияние создает дорога по которой часто ездят машины,
поднятая пыль оседает на листьях деревьев и кустарников, трав - создавая
эффект дымки (см.приложение ).
Территорию, на которой располагается лесополоса, окружает пшеничное поле
колхоза (см.приложение ). Недалеко располагается СТФ, которое тоже
оказывает свое воздействие.
4.2 Структура фитоценоза
Исследуемая лесополоса 3-х рядная, ширина между рядами 1,5 метров, между
растениями в ряду 1,5 метров.
Видовой состав представлен в бланке.
Самый верхний ярус образуют деревья (дикая акация, ясень) - это основной и
наиболее важный компонент насаждения, как по своему хозяйственному
значению, так и по влиянию на все другие компоненты лесополосы и
окружающее ее пространство.
13
В лесополосе очень не большая густота деревьев, так как многие деревья
спилены (см. приложение ).
Они вследствие взаимного влияния друг на друга изменяют свою форму и
размеры. Деревья в лесополосе имеют большую высоту, прямой, почти
цилиндрический ствол и небольшую крону.
Под пологом деревьев растет ярус кустарников и древесных пород, которые в
данных условиях произрастания не достигают размеров дерева и растут в виде
куста - подрост.
Этот ярус называют подлеском. Хотя в данной лесополосе подлесок очень
скудный. Подлесок оказывает положительное влияние на жизнь древесных
пород. Они сохраняют рыхлость и комковатую систему почвы, защищают ее от
механического влияния дождевых капель, способствуют сохранению влаги в
верхнем слое почвы.
Растения,
живущие
на
стволах
деревьев
относятся
к
внеярусной
растительности- лишайники (см. приложение ).
Почва в лесополосе покрыта отмершими частями растений (ветки, листья)- это
лесная подстилка благодаря, которой в почве образуются минеральные
вещества.
Огромную роль играют грибы, участвующие в разложении растительных
органических остатков. Процесс разложения ведет к образованию органических
кислот, которые ведут к образованию подзолистых почв , распространенных в
лесополосах ст. Калининской.
4.3 Взаимоотношения растений и животных
Для большинства животных лесополосы служат домом. Питаясь и
перемещаясь с места на место, они оказывают большое влияние на жизнь
растений. С их помощью разносятся семена.
Исключительно важную роль в жизни лесополосы играет почвенная
фауна. Особенно велика роль дождевых червей. Они измельчают
14
органические остатки, перемешивают их с минеральной частью почвы. По
ходам дождевых червей проникают на большую глубину и корни
древесных растений.
Многие насекомые выполняют полезную роль в жизни насаждений.
Они опыляют цветки, распространяют семена. Чаще насекомые приносят
вред, объедая листья, они приводят к гибели деревья.
Иногда повреждения уменьшают роль деревьев в процессе образования
древостоев и ведут к ослаблению старых.
Есть насекомые, которые питаются вредными насекомыми (жужелица).
Уничтожая их они тем самым приносят пользу древесной растительности.
Важными
насекомых,
жителями
особенно
лесополосы
в
этом
являются
отношении
птицы.
полезны
Они
мелкие
поедают
птицы,
питающиеся исключительно насекомыми- синицы.
Дятлы, своими крепким клювом достают насекомых, крупных личинок
скрывающихся в древесине и недоступных для других птиц. Они
выдалбливают дупла, которые служат жилищем для других птиц.
Дятлы питаются не только насекомыми, но и семенами древесных пород.
В исследуемой лесополосе живут и млекопитающие (лисы, зайцы,
мышевидные грызуны).
Самый большой вред приносят мышевидные грызуны, поедая семена
древесных пород, объедая кору деревьев, которые постепенно усыхают.
Кроты поедают насекомых, дождевых червей. Своими ходами крот
улучшает водный и воздушный режим почвы.
Велика роль ежей, они поедают личинки насекомых, мышей. В кронах
деревьев можно заметить летучих мышей, которые вылавливают вредных
насекомых.
Животные, встреченные в результате исследования
1. мышь
2. дождевой червь
3. крот
15
4. насекомые
5. уж
6. синица
7. сорока
8. ворона
9. воробей '
10.
большой пестрый дятел
11.
кукушка
12.
ящерица
Изредка в лесополосу заходят заяц, лиса.
В данной лесополосе ст. Калининской довольно сложные взаимоотношения
между животными и растениями.
4.4. Антропогенное воздействие
Человек действует на природу сознательно с случайно. Поскольку через дорогу
лесополосы располагаются дома жителей ст.Калининской то конечно влияние
их на биогеоценоз лесополосы будет огромно.
Человек засоряет лесополосу отходами домашнего обихода (см.приложение ),
выбрасываемый мусор , который даже со временем не разлагается. Производит
вырубку и спил деревьев, сжигание деревьев, травы осень (см.приложение ).
Засорен и рядом находящийся канал.
Рядом живущие люди выкапывают растения. А так же огромный урон
биогеоценозу наносит выпас скота. Выпас приводит к выпадению из
биогеоценоза некоторых видов, он становится малоустойчивым, в последствии
действие человека может привести к деградации биогеоценоза, действие
удобрений которые вносятся в рядом находящиеся поля так же сказывается на
питании древостоя.
Из-за уничтожения деревьев нет банка семян, данная лесополоса скоро может
исчезнуть.
16
Рекомендации с перспективой.
Экологическое состояние лесополос неудовлетворительное, так как за ними
никто не следит и не задумывается о будущем.
Не все люди осознают важность лесонасаждений и поэтому вредят. Хотелось
бы указать реальные мероприятия которые можно провести, чтобы улучшить
состояние лесополос:
1. Во время субботников убирать и лесополосы (различным организациям);
2. ввести штрафы за мусор, вырубку;
3. создавать новые лесополосы и чтобы их сажали дети своими руками;
4. ввести экологию с 1-го класса в школе, чтобы дети осознавали важность
этой проблемы.
17
Бланк описания лесного фитоценоза
Пробная площадь 100 м2
Географическое положение северная сторона в 40 метрах от станицы
Калининской
Название растительной ассоциации акацево- злаковая
Характеристика вертикальной структуры: 1 ярус – древесный, 3 ярус –
травянисто- кустарничковый
Внеярусная растительность – лишайники
Сомкнутость крон светлое насаждение 0,5баллов
Характеристика древостоя: простой, смешанный, одновозрастной
№ Род
1
2
Число
деревьев
акация 24
ясень 4
Диаметр
Высота,м Высота крон возраст
Стволов,см
32
7
5,5
23
28
4,5
3
16
Формула древостоя 9А + 1Я
Повреждения древостоя: следы рубки, пни, следы пожара, сломаны ветви,
подрост поврежден животными.
Сухостой 12 деревьев мертвых и сухих.
Возобновление
неравномерный.
древостоя
незначительное,
характер
распространения
Аспект: на зеленом фоне злаков выделяются яркие пятна яснотки.
Общее проективное покрытие 30 – 50%
Злаки фенофазе – кущения, яснотка в фазе цветения.
18
19
20
21
22
23