С незапамятных времён человек воздействовал на растительный покров. В результате хозяйственной деятельности частично или полностью уничтожаются фитоценозы планеты. Как можно предсказать судьбу экосистемы, нарушенной человеком? Как долго она будет восстанавливаться? И в каком случае видовое разнообразие фитоценозов больше, на начальных этапах сукцессии или в климаксовом сообществе? Эти вопросы пытается раскрыть автор работы в своём исследовании.
Было заложено три пробные площади, по 100 м кв. каждая, на которых описывался фитоценоз, сформировавшийся в результате антропогенного воздействия. Для описания данных площадей потребовались определители высших сосудистых растений. Все данные по растительности записывались в таблицу. Фенологические фазы определялись по классификации В.В. Алёхина. В основе определения жизненной формы растения была положена классификация И.Г. Серебрякова. Сравнивая соотношение растений разных жизненных форм, был сделан вывод о динамике фитоценозов.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Динамика фитоценозов острова Сахалин»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа с. Буюклы
муниципального образования городской округ «Смирныховский»
Сахалинской области
Школьное лесничество МБОУ СОШ с. Буюклы «Живая планета»
Исследовательская работа
Особенности динамики фитоценозов острова Сахалин
Автор: Раевский Александр Сергеевич, 9 класс
Руководитель: Червонная В.В., учитель биологии и химии МБОУ СОШ с. Буюклы
с. Буюклы
2020 г.
Содержание
Введение ………………………………………………………………..…3
Методика исследований………………………………………………..….4
Результаты исследований………………………………………………....7
Выводы……………………………………………………………………10
Заключение……………………………………………………….….……11
Список литературы……………………………………………….………13
ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………….…………………………….…..…14
Введение
Лес, луг, поле или склон горы характеризуется уникальным соотношением видов растений, исторически сформированным и относительно постоянным. Такая совокупность растений на одной территории называется фитоценозом.
Фитоценоз, или растительное сообщество, - совокупность растений, произрастающих совместно на однородной территории, характеризующаяся определенным составом, строем, сложением и взаимоотношениями растений как друг с другом, так и условиями среды. Характер этих взаимоотношений определяется, с одной стороны, жизненными, иначе, экологическими свойствами растений, с другой стороны, свойствами местообитания, т.е. характером климата.
Фото 1. Антропогенное воздействие на окружающую среду.
Проблема:
Но что будет, если в эти места придёт человек и станет уничтожать растительный покров? Можно ли предсказать судьбу такого участка? Сможет ли восстановиться прежняя растительность на этом месте (фото 1)? И в каком случае видовое разнообразие фитоценозов больше, на начальных этапах сукцессии или в климаксовом сообществе? Именно это я и собираюсь выяснить в процессе своего исследования.
Рис. 1. Первичная и вторичная сукцессии.
Цель: Изучить особенности динамики фитоценозов о. Сахалин.
Гипотеза: Фитоценозы не остаются неизменными, а сменяют друг друга с течением времени, в результате чего происходит увеличение видового разнообразия растений.
Задачи:
Изучить дополнительную информацию по данной теме.
Провести исследование различных типов фитоценозов острова.
Изучить условия и историю формирования различных типов фитоценозов.
Сравнить полученные данные.
Пронаблюдать за сменой растительных сообществ в течение вегетационного периода.
Подвести итог по теме исследования.
Методика исследований
Поведение фитоценозов при антропогенных нарушениях зависит от нескольких факторов: параметров нарушений и параметров фитоценоза.
Параметры нарушения. Это вид, интенсивность и продолжительность нарушения. При этом необходимо обращать внимание на зависимость действия нарушающего фактора от других параметров окружающей среды (например, климата, почвы, времени года).
Антропогенные нарушения структуры экосистем не всегда выражаются только в уменьшении разнообразия вследствие снижения числа видов. Гораздо чаще происходит увеличение видового богатства.
При количественном анализе временных изменений фитоценозов с помощью выбранных структурных параметров используется метод закладки площадок для многолетних наблюдений.
Было заложено три пробные площади (100 м кв. каждая), на которых описывался фитоценоз, сформировавшийся в результате антропогенного воздействия.
Площадка 1. Фитоценоз сформировался в результате полного нарушения растительного покрова человеком в результате перекапывания и засыпания участка каменистым грунтом 2 года назад. Это территория находится рядом с новыми домами, недалеко от пойменного леса.
Площадка 2. Участок, ранее подвергавшийся регулярному антропогенному воздействию, но уже в течение 10 лет не эксплуатируется человеком. Это территория заброшенной пожарной части, находящаяся в пойменном лесу.
Площадка 3. Участок, находящийся в темнохвойном лесу, недалеко от мест, эксплуатируемых человеком, однако антропогенная нагрузка на этот участок минимальна.
Для описания данных площадей потребовались определители высших сосудистых растений. Сравнив данные по растительности, можно будет сделать вывод о смене видов в фитоценозе с течением времени, а значит, о динамике фитоценозов.
Все данные по растительности записывались в таблицу (таблица 1)
Таблица 1. Анализ состава фитоценоза местности.
Вид
Высота
Частота встречаемости
Жизненная форма
Фенологическая фаза
Частота встречаемости оценивалась по шкале Браун-Бланке.
Шкала Браун-Бланке — система балльных оценок для совместного определения проективного покрытия и обилия видов.
r — вид очень редок с незначительным покрытием;
+ — встречается редко, покрытие мало;
1 — число особей велико, но покрытие незначительно или особи разрежены, но покрытие большое;
2 — число особей велико, покрытие от 5 до 25%;
3 — при любом числе особей покрытие от 25 до 50%;
4 — при любом числе особей покрытие от 50 до 75%;
5 — при любом числе особей покрытие больше 75%.
Фенологические фазы определялись по классификации В.В. Алёхина (таблица 2).
Таблица 2. Фенофазы растений по В.В. Алёхину.
Буквенное обозначение
Фенофаза
Характеристика
Пр.
прорастание
Вег.
Вегетация до цветения
Растение только вегетирует, находится в стадии розетки, начинает давать стебель
Бут.
Бутонизация (у злаков и осок колошение)
Растение выбросило стебель или стрелку, имеет бутоны
Зацв.
Зацветание, начало цветения (спороношение)
Растение в фазе расцветания, распускаются первые цветки
Цвет.
Полное цветение (спороношение)
Растение в полном цвету
Отцв.
Отцветание (конец спороношения)
Растение завершает цветение
Пл.
Плодоношение (созревание семян и спор)
Растение отцвело, но плоды, семена ещё не созрели
Ос.
Осыпаются зрелые плоды, семена
Плоды, семена созрели и осыпаются
Втор.вег.
Вторичная вегетация
Растение вегетирует после цветения и осыпания плодов, семян
Отм.
Отмирание
Надземные побеги (для однолетников всё растение) отмирает
Определение жизненной формы растения я производил, взяв за основу классификацию И.Г. Серебрякова (таблица 3). Травы я классифицировал на многолетние и однолетние.
Таблица 3. Жизненные формы растений по И.Г. Серебрякову.
Отделы
Типы
А. Древесные растения
I – деревья, II – кустарники, III – кустарнички
Б. Полудревесные растения
IV – полукустарники и полукустарнички
В. Наземные травы
V – поликарпические травы, VI – монокарпические травы
Г. Водные травы
VII – земноводные травы (болотные, или гелофиты – почки возобновления под водой, побеги – над водой), VIII – плавающие и подводные травы (гедатофиты и гидрофиты)
Сравнивая соотношение растений разных жизненных форм, также можно сделать вывод о динамике фитоценозов.
Результаты исследований
Исследование фитоценозов дало следующие результаты:
Площадка 1. Описание производилось 4.07.2018 г. Данные приведены в таблице 3 (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
Давность антропогенного уничтожения фитоценоза: 2 года. Антропогенная нагрузка на данный момент: отсутствует или минимальна.
Рельеф: равнина.
Микрорельеф: бугристая местность.
Почва: каменистая с примесью суглинистой почвы.
Гидрологический режим: питание за счёт осадков, почва плохо пропускает воду из-за большого количества камней в почве, частиц глины, при сильных дождях вода застаивается.
Ярусность: не выражена, присутствует только травяно-кустарничковый ярус.
Площадка 2. Описание производилось 15.06.2018 г. Исследования фитоценоза дали результаты, описанные в таблице 4 (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
Давность антропогенного уничтожения фитоценоза: 10 лет. Антропогенная нагрузка на данный момент: минимальна. На участке присутствует мусор (шлакоблок, пластик, поролон, металлические детали).
Рельеф: равнина.
Микрорельеф: бугристость.
Почва: каменистая.
Гидрологический режим: питание за счёт осадков, почва относительно плохо пропускает воду из-за большого количества камней в почве, во время сильных дождей наблюдается поверхностный сток.
Фото 6. Общий вид площадки 2.
Фото 7. Заросли белокопытника пальчатого на участке.
Площадка 3. Описание производилось 29.07.2018 г. Результаты описания фитоценоза в таблице 5 (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
Давность антропогенного уничтожения фитоценоза: неизвестна, но присутствуют старые следы рубки. Антропогенная нагрузка на данный момент минимальна.
Рельеф: равнина, небольшой склон (около 5°).
Микрорельеф: кочковатость.
Почва: подзолистая.
Гидрологический режим: питание за счёт осадков, подземных вод, почва рыхлая, состоит в основном из хвои и остатков отмерших частей растений, хорошо пропускает влагу.
Фото 8. Общий вид площадки 3.
Фото 9. Черника овальнолистная на участке.
Выводы
Сравнивая полученные результаты, можно сделать вывод, что фитоценозы на нарушенных участках не остаются неизменными. Со временем появляются растения, которые могут вытеснять другие виды.
Я выяснил, что такой процесс называется сукцессией. Сукце́ссия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная закономерная смена одного биологического сообщества (фитоценоза, микробного сообщества и т. д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.
Причём в процессе сукцессии количество видов растений не обязательно меняется в сторону увеличения. В случае моего исследования всё как раз наоборот. Таким образом, моя гипотеза оказалась верной только наполовину. Следовательно, можно сделать вывод, согласно результатам исследования, что фитоценозы не остаются неизменными, а сменяют друг друга с течением времени.
В результате сукцессии может происходить уменьшение видового разнообразия растений, которое может сопровождаться преобладанием нескольких видов и увеличением их проективного покрытия и обилия. Как, например, в моём исследовании на последней площадке преобладал Щитовник Линнея, а на второй довольно обильно произрастали одуванчик лекарственный, крапива двудомная, клевер луговой и вейник лангсдорфа, в то время как на первой площадке каждый вид был представлен всего несколькими экземплярами и обилие и проективное покрытие не превышало «+» или «r» по шкале Браун-Бланке.
Такое явление, вероятно, происходит по причине изменения условий существования на определённом участке, что также связано с соотношением видов растений, микроклиматом участка.
В моём исследовании на первоначальных этапах сукцессии преобладают травянистые растения. На последующих этапах возрастает количества древесных видов растений (деревья и кустарники), в окончательно сформированном климаксном сообществе количество видов древесных растений сокращается, один или два вида становятся эдификаторами.
Эдифика́тор — в широком смысле организм, деятельность которого создает или серьезно изменяет окружающую среду. В данную категорию могут включаться доминирующие продуценты, обычно — лесообразующие деревья, доминирующие в степях травы (типчаки, ковыли), водоросли.
Заключение
С незапамятных времён человек воздействовал на растительный покров. В результате хозяйственной деятельности частично или полностью уничтожаются фитоценозы планеты. По мере развития земледелия, строительства городов, расширялись площади антропогенного воздействия. В результате уничтожаются и редкие виды растений. Так как от типа фитоценоза зависит видовой состав других живых организмов, то можно сделать вывод, что, уничтожая растения на участке, человек уничтожает и все другие живые организмы, лишая их привычного местообитания, пищи. Сможет ли растительное сообщество полностью восстановиться – на этот вопрос я пока не готов ответить, однако, очевидно, процесс восстановления растянется на долгие годы.
В процессе восстановления один фитоценоз будет сменять другой фитоценоз, и так до тех пор, пока не сформируется устойчивое климаксное сообщество.
Кли́макс в экологии и геоботанике — заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем, возникающее в результате смен, или сукцессий, и в значительной мере соответствующее экологическим условиям определенной местности. Климакс зависит от климатических факторов, от местных особенностей почв и от воздействий человека на природу.
Разнообразие растений климаксного сообщества может быть меньше, чем биоразнообразие промежуточных фитоценозов, а обилие и проективное покрытие отдельных видов, наоборот, может сильно увеличиваться.
Список литературы
Действие на первичных продуцентов. https://studfiles.net/preview/1904830/page:2/;
Лекция 6. Жизненные формы как отражение условий среды и отношений в фитоценозе. http://botsad.ru/menu/activity/articles/moskalyuk-t/biogeocenologiya/lekciya-6/;
Фото 3, 4, 5. Растительность на площадке 2 (слева направо): ольха Максимовича (подрост), вероника дубравная, лютик ползучий.
