Воздействие экологических факторов на состояние

МБОУ «Средняя общеобразовательная Шаталовская школа»
с. Шаталовка
Старооскольский городской округ
Белгородская область
Школьное научное общество "Родник"
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ФАКТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ
ПРОИЗРАСТАНИЯ ПЕРВОЦВЕТОВ В
ЕСТЕСТВЕННОМ БИОЦЕНОЗЕ
Сидорова Ксения Николаевна,
9 класс
Руководитель
учитель биологии
Толстых Владимир
Владимирович
2011 год
2
СОДЕРЖАНИЕ
1.
Введение
3
2.
Методика исследования воздействия экологических факторов на состояние
5
произрастания первоцветов
3.
Результаты и анализ исследований
4.
Выводы
14
5.
Заключение
15
6.
Используемая литература
17
7.
Приложения
18
8
3
Счастье – это быть с природой,
видеть её, говорить с ней.
Л.Н.Толстой
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейших составляющих окружающей нас живой природы являются
растения и образуемые ими растительные сообщества. Естественно, что каждому человеку
хочется, чтобы его окружали растения, которые доставляют эстетическое наслаждение
своими
красивыми цветками или неповторимым ароматом. Любимцами после долгой
русской зимы чаще всего становятся растения, цветущие ранней весной. Истосковавшегося
за зиму по зелени и краскам человека не могут не волновать не только яркие краски таких
цветов как крокусы, тюльпаны, фритиллярии, нарциссы и гиацинты, но и более скромные:
пролески, подснежники, адонисы, фиалки, мать-и-мачеха,
белоцветники,
хионодоксы,
появляющиеся сразу после таяния снега. Но первоцветы – это не только
красота, а и
прекрасные медоносы. Очень важны они для первых весенних насекомых, ведь других
цветов в это время очень мало.
Однако в последнее время первоцветов становится все меньше, а некоторые виды
можно встретить уже очень редко даже в тех местах, где их раньше
было огромное
количество. Не случайно многие из первоцветов занесены в Красную книгу Белгородской
области. Среди них адонис (горицвет) весенний, произрастающий в окрестностях нашего
села. [2, с. 125]
Наблюдать за состоянием первоцветов в окрестностях села Шаталовка мы начали с
2009 года. В ходе наблюдения были совершены экскурсии в близко расположенные от
школы места: Алехин лог и защитные лесополосы. Затем были организованы экспедиции
в более отдаленные места: усадьбу бывшего помещика Харкиевича, балку Ярушка и родник
Серафима Соровского. Мы обратили внимание, что
с каждым годом
первоцветов
4
становится меньше, в некоторых местах они почти полностью исчезли, а отдельные виды
растений встречаются уже очень редко.
Члены нашего
научного общества
заинтересовались причинами
происходящих
негативных изменений. И выдвинули гипотезу:
На уменьшение численности и сокращение видового разнообразия первоцветов
влияют различные экологические факторы.
Изучив литературу,
являются
мы выяснили, что
основными экологическими факторами
абиотические, биотические и антропогенные.
К абиотическим
относятся
факторы неживой природы: температура, влажность, свет. К биотическим - взаимодействия
между живыми организмами. К антропогенным – воздействие человека. [5]
Вместе с нашим учителем биологии мы решили провести исследование и поставили
цель:
выявить зависимость от основных экологических факторов видового состава и
плотности популяций первоцветов в окрестностях села Шаталовка.
В ходе работы решались следующие задачи:
1.Организация экспедиций для биологических исследований силами учащихся научного
общества;
2. Изучение видового разнообразия дикорастущих раннецветущих растений (первоцветов);
3. Изучение местоположения раннецветущих растений;
4. Выявление доминирующего вида первоцветов на разных участках;
5. Изучение плотности популяций первоцветов в динамике;
6. Определение степени пораженности растений воздействием окружающей среды;
7. Изучение последствий деятельности человека в местах произрастания первоцветов;
8. Организация практической деятельности, направленной на охрану, приумножение и
расширение видового состава первоцветов в окрестностях села.
5
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА СОСТОЯНИЕ ПРОИЗРАСТАНИЯ ПЕРВОЦВЕТОВ
Для биологических исследований были определены
следующие объекты: Алехин
лог, усадьба бывшего помещика Харкиевича (современное ООО «Полесье»), балка Ярушка,
окрестности родника Серафима Соровского вблизи с. Сергеевка.
Основным методом исследования стало наблюдение за состоянием произрастания
первоцветов. В ходе наблюдения члены научного общества проводили мониторинг видового
состава первоцветов, измерение плотности популяций первоцветов, сравнение численности
растений по годам, отслеживание условий их произрастания, проводили сбор и анализ
статистических данных в динамике.
Исследования проводились
Каждый
раз,
посещая
распускающимся бутонам
золотистым звездочкам
весной на протяжении трех лет с 2009 года по 2011 год.
знакомые
места,
мы
радовались
желтых адонисов, цветущим
голубым
пролескам,
сиреневым хохлаткам Галлера,
гусиного лука, ярко желтым нежным
цветкам ветреницы
лютиковой и другим первоцветам.
В ходе наблюдения мы обратили внимание на то, что в окрестностях нашего села
произрастают различные виды первоцветов. Одни из них встречаются часто, а другие – реже.
6
Чтобы определить условия произрастания первоцветов на различных участках мы
проводили пробные раскопки почв, а также визуальные наблюдения в местах естественной
эрозии почвы (обрывы, промоины).
Видовой
состав
первоцветов
определяли
дикорастущих растений и выяснили, что на
с помощью
изучаемых
атласа-определителя
объектах
видовой состав
первоцветов различается. (Приложение 1)
1. Алехин лог:

пролеска сибирская (Scilla sibirica Andr), семейство Лилейных (Liliaceae);

хохлатка Галлера или плотная (Corydalis halleri Willd), семейство Дымянковые
(Fumariaceae).
2. Окрестности ООО "Полесье" (усадьба Харкиевича):

гусиный лук желтый (Gagea lutea Ker-GawL), семейство Лилейные (Liliaceae);

пролеска сибирская (Scilla sibirica Andr), семейство Лилейных (Liliaceae);

ветреница
лютиковая
(Anemone
ranunculoides),
семейство
Лютиковые
(Ranunculaceae);

хохлатка Галлера или плотная (Corydalis halleri Willd), семейство Дымянковые
(Fumariaceae);
7

фиалка собачья (Viola canina), семейство Фиалковые;

мать-и-мачеха (Tussilago farfara), семейство Астровые (Сложноцветные)
Asteraceae (Compositae);

чистяк весенний (Ficaria verna Huds.), семейство Лютиковые (Ranunculaceae);

медуница неясная (Pulmonaria obscura), семейство Бурачниковые (Воrrаginасеае).
3. Балка Ярушка:

хохлатка Галлера;

пролеска сибирская;

копытень
европейский
(Asarum
europaeum),
семейства
Кирказоновых
(Aristolochiaceae);

ветреница лютиковая.
4. Окрестности родника Серафима Соровского:

мать-и-мачеха;

хохлатка Галлера;

ветреница лютиковая;

адонис (горицвет) весенний (Аdоnis vеrnаlis), семейство Лютиковые (Ranunculaceae);
пролеска сибирская. [4]
После первых посещений путем
первоцветов,
произрастающих на
сравнения
численности
исследуемых объектах,
мы
различных видов
определили, что
доминирующими являются:

пролеска сибирская (объект №1 – Алехин лог);

ветреница лютиковая и пролеска сибирская (объект №2, усадьба Харкиевича);

копытень европейский и пролеска сибирская (объект №3, балка Ярушка);

адонис весенний и мать-и-мачеха
Соровского).
(объект №4, окрестности родника Серафима
8
Ежегодно мы измеряли
плотность произрастания видов. Для этого
выбирали
пробные площадки площадью 1 м2 с высокой, умеренной и низкой плотностью популяций
разных видов первоцветов. На этих площадках
подсчитывали количество
растущих
экземпляров растений. (Приложение 2) Данные по конкретным участкам фиксировались в
полевом блокноте.
РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ
Различие видового состава первоцветов на разных участках мы объясняем тем, что
условия произрастания растений неодинаковы, хотя
все объекты располагаются на
склонах балок последнего ледникового периода.
В Алехином логу преобладают меловые отложения третичного периода с небольшим
поверхностным слоем чернозема. В усадьбе Харкиевича
под глубоко залегающими
меловыми отложениями встречаются смешанные отложения красной и белой глины,
красного и белого песка, чернозем. В балке Ярушка преобладают красная глина и чернозем,
а песок практически отсутствует. В окрестностях родника Серафима Соровского много
песка, красной глины и глубоких меловых отложений. Изучив условия произрастания [1], мы
сделали вывод, что копытень европейский хорошо произрастает на глинистых увлажненных
почвах под пологом деревьев и кустарников; хохлатка Галлера предпочитает
хорошо
дренированные богатые черноземом почвы и высокий уровень освещенности; мать-и-мачеха
и пролеска сибирская
относятся к неприхотливым растениям. Адонис весенний
предпочитает хорошее освещение, но иногда растет под пологом изреженных степных
дубрав, на опушках и полянах лиственных лесов; гусиный лук растет преимущественно на
хорошо прогреваемых западных склонах оврагов и в кустарниковых зарослях; ветреница
лютиковая хорошо произрастает на увлажненных богатых перегноем глинистых почвах;
фиалка собачья любит опушки, светлые леса, сухие низкотравные луга, а также паровые
поля.
9
Измеряя численность произрастающих первоцветов,
года к году меняется
мы заметили, что картина от
– некоторые виды первоцветов стали встречаться реже, другие -
сохраняли стабильность популяций, третьи оказались на грани исчезновения.
Так членами научного общества было установлено, что по сравнению с 2009 годом:
1) в месте объекта №1 количество видов оставалось стабильным;
2) в месте объекта №2 стали встречаться реже лук гусиный и мать-и-мачеха;
3) в месте объекта №3 сократилось количество хохлатки Галлера;
4) в месте объекта №4 стала более разреженной мать-и-мачеха.
Плотность произрастания популяций некоторых первоцветов, как показали наши
измерения, в основном имеет тенденцию к уменьшению.
Мы определили, что уменьшилось количество площадок с большой плотностью
произрастания пролесок в балке Ярушка, а количество площадок со средней и малой
плотностью увеличилось. Хохлатка Галлера стала встречаться только на южном верхнем
склоне балки, а на северном склоне практически исчезла.
Главную причину этого мы
увидели в том, что в балке Ярушка осуществляется выпас скота, в частности овец, хозяева
которых живут вблизи северного склона. Животные съедают и вытаптывают на своем пути
большое количество первоцветов. В местах перемещения овец
образуются тропинки, на
которых практически перестают расти растения. Немалый урон наносит первоцветам и
проходящая выше балки Ярушка автострада федерального значения. Продукты горения
дизельного топлива, бензина оседают на листьях и стволах деревьев, кустарников, дождями
смываются в почву, и поэтому мы наблюдаем поражения растений. В частности на листьях
и цветках копытня европейского и пролески сибирской мы обнаружили наличие красных,
бурых и желтых пятен. Впоследствии пораженные листья и растения быстро засыхают.
(Приложение 2) Происходят изменения и в популяции хохлатки Галлера.
10
Динамика плотности популяций (объект №3)
Разрастание кустарников и уменьшение освещенности приводит к тому, что
количество растений значительно уменьшилось и наблюдается перемещение этих
первоцветов
из затененных
нижних участков балки на
верхние участки, где
растут
разреженные кустарники и потому там больше света. Вблизи родника Гриневский и реки
Потудань (самая нижняя часть балки Ярушка) из-за высокого увлажнения почвы плохо
растут луковичные растения, поэтому здесь редко можно встретить
даже пролески
сибирские.
В усадьбе Харкиевича плотность популяций первоцветов уменьшилась в верхней
восточной и верхней южной частях естественного дендропарка. Например,
лютиковой
ветреницы
на 1 м2 в 2009 году насчитывалось до 50 экземпляров, а в 2011 году их
количество сократилось до 15-20 штук. Лук гусиный почти исчез. Причинами, на наш
взгляд, является
сельскохозяйственная деятельность
ООО «Полесье», занимающегося
разведением и выращиванием свиней. ООО «Полесье» расположено выше нашего объекта
наблюдения и поэтому вредные испарения скотного двора, а после дождей и разжиженные
11
отходы жизнедеятельности животных,
наносят непоправимый ущерб всем растениям, в
том числе и первоцветам.
Динамика плотности популяций (объект №2)
50
45
40
35
30
ветреница лютиковая
25
лук гусиный
20
15
10
5
0
2009
2010
2011
На территории данного объекта нами были обнаружены отдельные экземпляры
чистяка весеннего, цветки которого
отличались
строением цветка от основной массы
растений. Мы связали это с воздействием последствий радиации Чернобыльской аварии, в
результате которой в нашей местности до сих пор у растений
наблюдаются мутации. А
возможно причиной мутаций является воздействие повышенных доз испарений от навоза,
вывозимого на поля с целью удобрения почв, и
от горюче-смазочных материалов,
используемых механизаторами ООО «Полесье». (Приложение 3)
В окрестностях родника Серафима Соровского значительно уменьшилась плотность
популяций мать-и-мачехи и адониса весеннего, особенно после
малоснежной и морозной
зимы 2010 года. Количество экземпляров адониса резко сократилось с 25-30 на 1 м2 до 1013, а мать-и-мачехи – с 15-18 экземпляров до 10-12. Эти растения произрастали на высоких
обезлесенных склонах, продуваемых
северными ветрами. В результате холодной зимы
почва промерзла на глубину залегания корневищ и глубже, что привело к массовой гибели
этих первоцветов. А пролеска сибирская не пострадала. Мы обнаружили, что луковицы
12
пролесок углубились на 15-20 см в почву вместо обычных 8-10 см [6], что спасло их в
суровую зиму 2010 года. (Приложение 3) Мы были удивлены - как эти растения могли
предвидеть предстоящие изменения в погоде!
Динамика плотности популяций (объект №4)
Весной 2011 года мы обнаружили, что численность адониса весеннего и мать-имачехи стала восстанавливаться, чему, скорее всего, способствовала мягкая снежная зима.
(Приложение 4)
Уменьшилась плотность популяций пролесок сибирских и в Алехином логу - с 250
штук на 1 м2 в 2009 году до 100 штук в 2011 году.
Динамика популяции пролески сибирской (объект №1)
250
200
2009
2010
2011
150
100
50
0
пролеска сибирская
13
Эти изменения мы связываем с воздействием человека. Во-первых,
в начале лога
образовалась несанкционированная экологами свалка бытового мусора; во-вторых,
стороны села
во время цветения первоцветов
наблюдалось
со
массовое паломничество
жителей за букетами; в-третьих, здесь также производится выпас крупнорогатого скота и
овец.
Кроме вышеназванных причин, повлиявших на уменьшение численности некоторых
видов первоцветов в исследуемых местах, члены научного общества «Родник» относят и
такие как:

трудности размножения ряда видов первоцветов (адонис весенний) семенами из-за
их низкой всхожести и медленного роста;

слабая информированность граждан о непригодности первоцветов для срезки из-за
их быстрого увядания;

чрезмерный сбор первоцветов, которые относятся
к лекарственным
растениям,
издавна применяемым в народной медицине.
Действительно, из бесед со старожилами села, мы узнали, что некоторые люди до
сих пор используют отвары и настои из первоцветов для лечения тех или других болезней. А
в
литературе мы нашли подтверждение тому, что многие первоцветы
обладают
лекарственными свойствами и используются в современной медицине. Например, медуница
неясная
применяется
при лечении легочных заболеваний как смягчающее и
противовоспалительное средство.
В переводе с латинского языка
медуница
означат
«больные легкие». Она также применяется при носовых кровотечениях, диатезе,
воспалительных процессах в желудке и кишечнике, малокровии. Листья медуницы богаты
аскорбиновой кислотой и другими витаминами. Мать-и-мачеха в переводе с латинского
языка означает «кашлегон». И не случайно мать-и-мачеху применяют как средство от
кашля. [3, с. 32] Однако, мы против того, чтобы эти и другие ценные растения собирались
без соблюдения правил сбора или в слишком больших количествах. Несмотря на то, что
14
природные сообщества могут самовосстанавливаться после воздействия на них человека,
злоупотреблять этим не нужно.
ВЫВОДЫ
В результате нашей исследовательской работы мы сделали вывод:
на состояние произрастания, численности и видового состава
естественном
биоценозе
влияют
все
экологические
первоцветов в
факторы:
абиотические,
биотические и антропогенные.
Если к воздействию, иногда даже достаточно сильному, со стороны абиотических
факторов первоцветы имеют выработанную многими
тысячелетиями устойчивость, то
гораздо труднее растениям справиться с влиянием антропогенного фактора. Человек может
нанести
непоправимый ущерб
деятельности
(распашка
земель,
растительным сообществам в силу хозяйственной
вырубка
лесов,
строительство,
использование
автотранспорта, ядохимикатов, чрезмерный выпас скота), неконтролируемых действий по
сбору
лекарственных
несанкционированного
трав,
сбора
среди
которых
первоцветов
ради
есть
и
первоцветы,
удовлетворения
а
также
кратковременного
эстетического наслаждения от собранных первых весенних букетиков.
Самыми неблагополучными в экологическом отношении участками для роста и
развития раннецветущих растений являются северный и западный склоны балки Ярушка,
верхние южная и восточная части усадьбы Харкиевича, близкорасположенные к селу
участки Алехиного лога и территория свалки.
Несмотря на негативные изменения в состоянии произрастания первоцветов
исследуемых нами объектах,
существования. Это южная
западная части
на
мы выявили и наиболее благоприятные места для их
и нижняя часть западного склона балки Ярушка, северная и
усадьбы Харкиевича, северный склон Алехиного лога и удаленные от
родника Серафима Соровского участки. Мы объясняем это тем, что благоприятные места
15
для роста первоцветов
располагаются
на хорошо
прогреваемых солнцем участках,
умеренно увлажнены, здесь богатые питательными веществами почвы, и они удалены от
мест хозяйственной деятельности человека и автомобильных дорог. Здесь видовое
разнообразие и плотность популяций первоцветов сохраняется на уровне 2009 года, когда
нами были сделаны первые наблюдения и замеры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приняв во внимание
все результаты исследования,
члены научного общества
поставили практические задачи:
1. Активизировать деятельность по охране первоцветов, растущих в окрестностях
села Шаталовка.
2. Проводить
первоцветов,
работу
увеличению
по восстановлению
сокращающихся
исчезающих видов
популяций первоцветов,
дикорастущих
интродукции
некоторых видов первоцветов.
3. Организовать акции и операции «Берегите первоцветы».
В ходе решения задач были проведены следующие мероприятия:

организована акция по расклеиванию тематических листовок в местах произрастания
первоцветов и установке планшетов с плакатами в местах, где количество
первоцветов значительно уменьшилось за последние годы (Приложение 5).

проведены лекции для учащихся 1-9 классов на тему «Значение первоцветов в нашей
жизни. Почему их надо беречь?» (Приложение 5)

убрана несанкционированная свалка в балке Ярушка; (Приложение 6)

собраны семена дикорастущих первоцветов (пролеска сибирская, адонис весенний) и
луковицы культурных растений (хионодоксы, крокусы, тюльпаны, нарциссы) и
высажены на территории села для украшения парка, улиц, дворов, скверов около
учреждений; (Приложение 6)
16

расклеены листовки для населения «Берегите первоцветы!».
Это далеко не полный перечень мероприятий, которые нам еще предстоит
осуществить в будущем для того, чтобы не допустить исчезновения растений, радующих
нас каждой весной. Ведь в целом проблема сохранности первоцветов остается достаточно
острой. Не случайно на это обращают внимание руководители региона. Еще с 1998 года
идет
целенаправленная
работа
правительства
Белгородской
области
по
вопросу
предотвращения варварского уничтожения цветов-первоцветов.
24 февраля 1998 г.
принято постановление Главы администрации Белгородской
области Е.С. Савченко "Об охране редких и исчезающих дикорастущих растений". В нем
таможенникам, пограничникам, управлению природных ресурсов, УВД и другим структурам
указывается: "Запретить ввоз в область, сбор дикорастущих растений, подпадающих под
действие Конвенции о международной торговле видами дикой фауны и флоры,
находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС)". [7]
Ежегодно в области проводится операция "Первоцвет", в рамках которой экологи,
таможенники, пограничники и общественные инспекторы наблюдают за всеми видами
транспорта, рынками и другими торговыми точками с целью обнаружения незаконного
товара. Он подлежит конфискации, а браконьеры - крупным штрафам. Особое внимание
уделяется первоцветам, занесенным в Красную книгу (кавказский, узколистный и
широколистный подснежники, пролески двулистные, цикламены, пионы тонколистые). Но
уничтожаются в больших количествах и общеизвестные пролески сибирские.
Члены нашего научного общества "Родник" продолжат дальнейшую работу,
направленную на сохранение первоцветов, произрастающих на нашей территории. Мы
надеемся, что они никогда не попадут в Красную книгу.
17
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.
Аксенов, Е.С., Аксенова, Н.А. Декоративные растения. В 2-х томах. Энциклопедия
природы России. Справочное издание. - М., 1997.
2.
Красная книга Белгородской области. Редкие и исчезающие
растения, грибы,
лишайники и животные. Официальное издание/Общ. науч. ред. А.В.Присный - Белгород,
2005.
3.
Краткий справочник по применению лекарственных растений. / Состав. Г.Х. Хисамов Казань: Татарское кн. изд-во, 1994.
4.
Новиков, В.С. Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения / В.С.Новиков,
И.А.Губанов.-4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2007.
5.
Общая биология. 9-11: Таблицы: схемы /под ред. О.Б.Гигани - М.: Гуманитар изд. центр
ВЛАДОС, 2007.
6.
Хессайон, Д.Г. Все о луковичных растениях. Перевод с английского О.И.Романовой,
редактор В.Р.Филин. - М.: «Кладезь»,1996.
7.
Экология:
на
защиту
первоцветов.
-
Новости.
Режим
доступа
к
изд.:
http://www.bel.ru/news/2000/02/28/475.html - Систем. требования: IBM PC; Internet
Explorer.
18
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ
1. Приложение 1. Фотосессия. Виды первоцветов в окрестностях с. Шаталовка.
2. Приложение 2. Фотосессия. Измерение плотности популяций пролесок. Пораженные
листья копытня европейского.
3. Приложение 3. Фотосессия. Чистяк весенний. В центре цветок – мутант. Измерение
глубины расположения луковиц пролесок
4. Приложение 4. Фотосессия. Экспедиция на родник Серафима Соровского.
Восстанавливающаяся популяция мать-и-мачехи.
5. Приложение 5. Фотосессия. Урок-лекция в 3-4 классах. Операция "Первоцветы".
6. Приложение 6. Фотосессия. Уборка несанкционированной свалки. Первые весенние цветы
на школьном участке.