metod rekomedazii
advertisement
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по проведению исследовательских работ к программе «Ботаника с основами экологии растений» Возрастная категория детей – средний и старший школьный возраст срок обучения – 1 год кандидат биологических наук, педагог дополнительного образования МБОУ ДОД Дворец творчества детей и молодежи города Ростова-на-Дону Карасева Татьяна Александровна Тематика проектов разработана с учётом актуальных современных проблем исследования растительного покрова Ростовской области и в целом соответствует основным направлениям научно-исследовательской работы научных и образовательных учреждений в области ботаники на юге России. Для выполнения любых исследовательских работ эколого-ботанического характера необходимо освоить и уметь пользоваться стандартными методами ботанических исследований: метод наблюдений; метод сбора и гербаризации растений; метод определения растений по ключам для определения. Воплощение отдельных проектов требует применения некоторых более специальных методов: маршрутно-экскурсионный метод; метод закладки учётных площадок; методы определения проективного покрытия, сомкнутости крон, ярусности сообществ. Тема: Видовой состав и экология искусственных древесных насаждений Может выполняться на примере: городских парков, скверов, рощ, городских и загородных лесных массивов. Проект 1. Флора и растительность искусственных древесных насаждений Специфика исследования в том, что природные леса в Ростовской области имеют очень ограниченное распространение в строго определённых местообитаниях (по балкам, поймам рек, на песках), в южной же части области полностью отсутствуют. В искусственных лесопосадках в качестве лесообразующих пород часто используют виды деревьев, не входящие в состав природной флоры Ростовской области. Видовой состав кустарников и трав в таких сообществах формируется стихийно. В городских парках и скверах в состав флоры могут переходить виды растений, используемых в декоративных целях и оказавшихся способными воспроизводиться самостоятельно, без помощи человека («беглецы из культуры»). В парках и лесных массивах, находящихся поблизости от крупных транспортных путей, могут быть также обнаружены заносные виды растений, не входящие в состав природной флоры области. Выполнение первоначальной данного фазой проекта всех является остальных также необходимой ботанических исследований искусственных лесных растительных сообществ. Работа предполагает: 1) определение основных характеристик растительного сообщества, прежде всего числа ярусов и сомкнутости (проективного покрытия) для каждого яруса отдельно; 2) установление видового состава растений для каждого яруса отдельно и выявление доминирующих (преобладающих по числу особей и проективному покрытию) видов каждого яруса; 3) выявление основных эколого-морфологических и эколого-биологических особенностей обнаруженных видов растений: спектра жизненных форм и способности к вегетативному размножению; отношения к основным экологическим факторам среды (освещению, влаге и т. д.) и приспособлений к условиям данного яруса сообщества; способов семенного размножения (опыления и распространения плодов и семян); 4) анализ форм и уровня антропогенного воздействия: для городских парков и скверов – уход (вырубка сухих и поражённых деревьев, уборка подстилки, борьба с подростом); для рощ и лесных массивов – рекреационная нагрузка. Определение видов растений – по ключам или иллюстрированным атласам. Собранные растения рекомендуется использовать для изготовления гербария. В первую очередь это касается случаев неполного или сомнительного определения. Выявление основных характеристик растительного сообщества (ярусности, сомкнутости крон, проективного покрытия) – по стандартным методикам. Установление жизненных форм и способов вегетативного размножения для травянистых растений проводится по морфологии их подземных и наземных органов с опорой на специальные руководства. Способы опыления, а также распространения плодов и семян В качестве самостоятельных разработок в рамках данного проекта можно проводить следующие исследования. 1. Флора и растительность искусственных насаждений хвойных пород (главным образом для северных районов Ростовской области) 2. Сравнительный анализ флоры лесонасаждений, образованных разными породами первого яруса (как правило, для загородных лесных массивов) 3. Сравнительный анализ флоры городских и загородных искусственных древесных насаждений (насаждений, находящихся в разных районах города) – повышенный уровень работы, рекомендуется для старшеклассников (возможна коллективная работа), выполняется в течение нескольких сезонов. Проект 2. Фенология искусственных древесных насаждений Фенология растений – наука о сезонных закономерностях развития растений, что может относиться как к популяциям отдельных видов растений, так и к целым растительным ценозам, либо их компонентам. В составе сложных многоярусных лесных растительных сообществ, в т. ч. и искусственных, фенологические особенности и смена фенологических фаз всех составляющих растительного покрова определяется фенологией видов верхнего древесного яруса. В условиях Ростовской области эта проблема представляется особенно актуальной, т. к. лесообразующие породы искусственных лесопосадок, как правило, находятся здесь вне естественных пределов своего распространения. При этом фенология данных видов и образованных ими сообществ может значительно отличаться от природной. Проект предполагает проведение многолетних наблюдений над сменой фенологических состояний растений в составе искусственных древесных сообществ в связи с погодными и климатическими условиями региона. Работа над проектом включает: 1) общее знакомство с литературой по теоретическим основам фенологии растений и методиками проведения фенологических наблюдений; 2) изучение основных характеристик исследуемых растительных сообществ (ярусности, проективного покрытия или сомкнутости каждого яруса), и прежде всего – выявление основных видов, доминирующих в каждом ярусе лесопосадки; 3) ведение дневника наблюдений, где наряду со сменой фенологических фаз основных индикаторных растений сообщества будут указываться результаты наблюдений за погодой. Проект может разрабатываться для городских парков (при этом объект исследования должен обладать достаточной площадью и не слишком регулярным уходом, в противном случае количество видов растений может оказаться недостаточным для выполнения полноценного исследования), городских и загородных рощ и лесных массивов. Проект 3. Распространение плодов и семян растений искусственных лесных сообществ Успешное распространение диаспор (плодов и семян) – необходимое условие благополучного семенного воспроизводства растений самых разных растительных сообществ. Преобладающие в каждом сообществе способы и агенты РПС растений зависят от комплекса экологических факторов, складывающихся в этом сообществе (сила ветра, близость к открытой воде, наличие животных агентов). Специфика лесных фитоценозов состоит в том, что представители разных ярусов находятся в резко различающихся условиях и, следовательно, используемые ими способы приспособлений к распространению диаспор различны. Работа предполагает: РПС и характер 1) анализ литературы на тему способов распространения плодов и семян растений различных фитоценозов в разных географических зонах земного шара, морфологических и фенологических адаптаций плодов и семян к агентам их распространения; 2) выявление видового состава и составление списков видов растений разных ярусов изучаемого сообщества; 3) определение способов РПС обнаруженных видов растений (по приведённым ниже методикам); 4) анализ приуроченности способов РПС к разным ярусам исследуемого сообщества и обсуждение полученных результатов. Методики исследования. 1). Прямое наблюдение в фитоценозе (в большей степени применимо к диаспорам, переносимым ветром и водой) 2). Косвенные наблюдения, прежде всего по характеру распределения особей в сообществе (например, если какой-то вид растений встречается главным образом вдоль проложенных человеком тропинок, можно предположить, что в распространении его диаспор принимает участие человек (антропохория); виды растений, особи которых обнаруживаются в основном вблизи муравейников и крупных муравьиных дорожек, вероятно, распространяются муравьями – мирмекохория). 3). Анализ приспособлений плодов и семян к распространению (например, сухой односемянный плод, снабжённый крыловидным придатком, вероятнее всего, распространяется с помощью ветра – анемохория). 4). Анализ литературных источников (основной для многих травянистых растений). В качестве самостоятельных исследований в рамках данного проекта можно выполнять следующие работы 1. Фенология распространения плодов и семян растений искусственных древесных насаждений (сезонная приуроченность РПС растений разных ярусов и зависимость сроков РПС от агентов и способов распространения) 2. Мирмекохорные растения искусственных древесных растительных сообществ (по морфологическим особенностям плодов и семян, характеру распространения и литературным данным выявить список видов растений, распространяемых муравьями; проанализировать их положение в фитоценозе, характер жизненных форм, обилие в сообществе; сделать вывод о роли муравьёв в жизни изучаемого насаждения). Тема: Синантропная флора и растительность Потенциальные объекты исследований: городская среда (улицы, дворы, пустыри, стройплощадки, промышленная зона), малые населённые пункты (улицы, дворы, пустыри, огороды), сельскохозяйственные угодья (поля под паром и посевом, сады, выгоны), загородная зона (обочины грунтовых и шоссейных дорог, железнодорожные насыпи, карьеры и отвалы разработок горных пород). Проект 1. Видовой состав и экология растений антропогенно трансформированных местообитаний В рамках проекта предполагается выполнение исследовательских работ по следующей тематике. 1. Растения экстремальных местообитаний города Изучение видового состава и экологических особенностей растений«взломщиков асфальта» (трещин в асфальте, щелей между плитами, вдоль зданий и заборов и т. п.), «растений руин» (на фундаментах и крышах старых зданий, сараев, кирпичных заборах), сорных газонов и т.п. 2. Сорные растения партерных газонов Выявление и определение видового состава и эколого-морфологических особенностей растений, засоряющих партерные (засеянные и ухоженные) газоны (как правило, это все травянистые растения газонов, не являющиеся многолетними злаками). 3. Сегетальные (полевые) сорняки сельскохозяйственных угодий Установление видового состава растений, засоряющих посевы различных озимых и яровых культур; анализ их морфологических особенностей (внешнего сходства и сходства семян с культурой-хозяином), экологических потребностей (отношение к факторам окружающей среды, сроки цветения и плодоношения); приуроченность видов сорняков к конкретным сельскохозяйственным культурам; оценка причиняемого вреда (паразитизм, конкуренция за ресурсы). 4. Сорные растения садово-огородных участков характера Выявление видового состава сорной флоры; анализ экотопической приуроченности видов (на грядках, на дорожках, в посадках многолетних травянистых культур, под плодовыми деревьями, ягодными кустарниками, вокруг хозяйственных построек); изучение экологических потребностей видов, фенологии и биологии размножения; анализ хозяйственного значения обнаруженных сорных видов (отрицательного и положительного). Предложенные темы исследования предполагают: 1) установление видового состава растений изучаемых антропогенно нарушенных сообществ; 2) анализ спектра жизненных форм и способности к вегетативному размножению; 3) выявление экологических особенностей обнаруженных видов растений (отношение их к основным экологическим факторам); 4) изучение способов и агентов распространения плодов и семян изучаемых видов; 5) анализ хозяйственного значения (прежде всего отрицательного) обнаруженных видов растений. Методика выполнения работы: 1). Сбор, определение и гербаризация растений. 2). Составление списков видов растений для разных местообитаний. 3). Анализ эколого-морфологических и биологических особенностей обнаруженных видов (жизненных форм, отношения к важнейшим факторам среды, способов РПС) по литературным источникам и путём выявления особенностей строения. 4). Установление хозяйственного значения видов и составление списков вредных видов растений (ядовитых, аллергенных) по литературным данным. В рамках данного проекта могут выполняться также работы следующего характера. 5. Флора антропогенно нарушенных растительных сообществ в окрестностях автомобильных и железных дорог 6. Видовой состав и экологические особенности растений над подземными теплотрассами (особое внимание рекомендуется уделить фенологии данных сообществ в сравнении с сообществами окружающих территорий, не находящихся под воздействием теплотрасс) 7. Флора и растительность отвалов и карьеров разработок полезных ископаемых При многолетнем детальном изучении синантропной флоры на основе интегрированного анализа полученных данных можно выполнить следующие исследовательские работы. 8. Видовой состав и экология растений населённого пункта (посёлка, района города) 9. Видовой состав и экологические особенности сорных растений сельскохозяйственных угодий Исследования такого рода предполагают охват растительных сообществ всех антропогенно нарушенных местообитаний на исследованной территории и сравнительный анализ особенностей их видового состава, спектра жизненных форм и других показателей. Проект 2. Жизненные формы растений разных типов синантропной растительности Спектр жизненных форм растений природных растительных сообществ определяется основными экологическими факторами, складывающимися в сообществе, и отражает степень конкуренции между компонентами фитоценоза, успешность вегетативного и семенного воспроизводства. Условия формирования некоторых типов синантропной растительности не имеют природных аналогов. Характер жизненных форм растений большинства антропогенно нарушенных местообитаний, как и другие показатели синантропных растительных сообществ, до сих пор изучен достаточно слабо. Исследование может проводиться как для типов синантропной растительности населённых пунктов, так и за их пределами. Работа предполагает: 1) выявление видового трансформированных состава растительных нескольких сообществ на антропогенно определённой территории; 2) установление спектров жизненных форм растений для каждого сообщества; 3) изучение способности растений к вегетативному воспроизводству и степени его интенсивности; 4) сравнительный анализ данных по разным типам сообществ в связи с условиями их формирования. Методика проведения исследования. 1). Выявление типов антропогенно нарушенной растительности – экскурсионным методом. 2). Сбор, определение и гербаризация растений. 3). Анализ жизненных форм и характера воспроизводства обнаруженных видов по внешнему облику растений и литературным источникам. Проект 3. Экология размножения растений разных типов синантропной растительности Особенности экологии сорных видов растений, в том числе и экологии их размножения, связаны с характером занимаемых местообитаний, с интенсивностью и формами антропогенной нагрузки. На участках с полностью уничтоженным растительным покровом поселяются однолетние растения – ценофобы, не переносящие соседства других видов. В местообитаниях, не претерпевших коренных изменений, их место со временем занимают многолетние виды растений. Различные антропогенно нарушенные растительные сообщества могут отличаться по преобладающему типу возобновления (семенное или вегетативное), по строению органов, обеспечивающих вегетативное размножение, и по способам распространения плодов и семян. Проект предполагает: 1) установление видового состава и спектра жизненных форм растений разных типов антропогенно нарушенных сообществ; 2) изучение способов вегетативного размножения многолетних растений каждого фитоценоза, его интенсивности и успешности; 3) выявление способов распространения плодов и семян всех видов растений, составляющих сообщества; 4) сравнительный анализ экологии воспроизводства видов растений в изучаемых сообществах в зависимости от условий произрастания. Методика выполнения работы. 1). Выявление типов антропогенно нарушенной растительности – экскурсионным методом. 2). Сбор, определение и гербаризация растений. 3). Установление жизненных форм растений, характера воспроизводства, способов распространения плодов и семян по наблюдаемым особенностям морфологии растений, а также с использованием литературных данных. Литература эколого-биологической направленности, рекомендуемая для выполнения исследовательских работ. 1. Буркина Т. М. Деревья и кустарники Ростовской области. Краткий популярный атлас-определитель / Буркина Т. М. – Ростов н/Д.: Изд-во БАР-ПРЕСС, 2010. – 96 с. 2. Горышина Т. К. Растение в городе / Горышина Т. К. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. – 152 с. 3. Жукова Е. О. Оценка состояния зелёных насаждений парков, садов и скверов г. Ростова-на-Дону / Жукова Е. О., Козловский Б. Л., Паршин В. Г. – Научно-практический журнал «Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии». – Вып. 44, 2011. – С. 34 – 40. 4. Козловский Б. Л. Ассортимент древесных растений для зелёного строительства в Ростовской области / Козловский Б. Л., Огородникова Т. К., Куропятников М. В., Федоринова О. И. – Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2009. – 416 с. 5. Колесников А. И. Декоративная дендрология / Колесников А. И. – М.: Лесная промышленность, 1974. – 704 с. 6. Лепкович И. П. Ландшафтное искусство. Паркостроение, городское озеленение, биодизайн; эстетика сельской местности, усадеб, дорог; национальные парки, заповедники, резерваты / И. П. Лепкович. – СПб.: Изд-во «ДИЛЯ», 2004. – 400 с. 7. Рубцов Л. И. Деревья и кустарники в ландшафтной архитектуре / Л. И. Рубцов. – Киев: Наукова Думка, 1977. – 272 с. 8. Федяева В. В. Растительный покров / В. В. Федяева. – Природные условия и естественные ресурсы Ростовской области. – Ростов н/Д.: Батайск. книжн. изд-во, 2002. 9. Флора Нижнего Дона (определитель). Ч. 1, 2 / Под ред. Г. М. Зозулина, В. В. Федяевой. – Ростов н/Д.: Изд-во РГУ, 1984-85.
