Древесный ярус растительного сообщества на пришкольном участке

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Буюклы

муниципального образования городской округ «Смирныховский»

Сахалинской области

Естественно-научное направление

ТЕМА проектноЙ/научно-исследовательской работы

«ДРЕВЕСНЫЙ ЯРУС РАСТИТЕЛЬНОГО СООБЩЕСТВА НА ПРИШКОЛЬНОМ УЧАСТКЕ МБОУ СОШ С. БУЮКЛЫ»

Автор: И Валентина Чунгуевна, 11 класс

Научный руководитель: Червонная Василина Владимировна,

учитель биологии и химии,

МБОУ СОШ с. Буюклы

с. Буюклы, 2019 год

Содержание

Введение………………………,,,……………………………………….3

Материал и методика…………………………………..……………….4

Результаты исследования……………………………..………………..6

Заключение……………………………………………………….……10

Список использованных источников…………………………..…….11

ПРИЛОЖЕНИЕ 1……………………………………….……..……...12

ПРИЛОЖЕНИЕ 2……………………………………….……..……...12

ПРИЛОЖЕНИЕ 3……………………………………….……..……...13

ПРИЛОЖЕНИЕ 4……………………………………….……..……...15

Введение

В лесном растительном сообществе обычно можно выделить несколько ярусов растений. Верхний ярус образуют деревья, ниже идет ярус кустарников, еще ниже - травяно-кустарничковый ярус и, наконец, мохово-лишайниковый покров. Также в лесу встречаются и такие растения, которые не входят ни в какой ярус - например, лианы, поднимающиеся вверх по деревьям, мхи и лишайники, покрывающие древесные стволы. Это так называемая внеярусная растительность.

В своей работе я решила детально исследовать древесный ярус (древостой) растительного сообщества на пришкольном участке. Деревья являются важнейшей составной частью любого лесного сообщества. Деревья накапливают в своей надземной части - в стволе и кроне - многие тонны органической массы на каждом гектаре. Деревья обеспечивают пищей многих живых существ биоценоза. Они создают необходимые условия существования для самых разнообразных живых организмов - от зверей и птиц до грибов и бактерий.

Моя гипотеза: Так как на участке присутствует большое количество деревьев разных видов растений, то роль древостоя в данной экосистеме велика.

Экологический риск: При нарушении баланса в данной экосистеме на пришкольном участке и вырубке деревьев возможно исчезновение других видов с участка и, в дальнейшем, смена экосистемы.

Актуальность: получение уникальных данных, которые можно использовать при создании экологической тропы на пришкольном участке для детей, планирование работ по благоустройству пришкольного участка (побелка стволов, уборка сухих веток, высаживание декоративных растений), оценка значимости древесного яруса для других видов живых существ на выбранной территории.

Цель работы: Исследовать древесный ярус пришкольного участка.

Задачи: 1. Изучить видовой состав древостоя и другие параметры древесного яруса. 2. Оценить значение отдельных видов деревьев для живых организмов. 3. Определить пожарную опасность по древесному ярусу.

Исследовательская часть

Исследования проводились на пришкольном участке МБОУ СОШ с. Буюклы в 2018 и 2019 году. Площадь участка 50000 м². Выборки делались из популяций деревьев, произрастающих на данной площади.

Н аблюдения на исследуемом участке проводились с июня по март. Материал измерялся с января по март 2018 г., а также фиксировались изменения в составе древостоя по состоянию на октябрь 2019 г. Исследования проводились стационарным методом на живом материале. Таким образом, было исследовано несколько популяций разных видов деревьев. Методом наблюдения проводилось изучение влияния экологических условий на сообщество. Морфометрический анализ проводился методом измерения мерной вилкой и рулеткой основных параметров деревьев (рис. 1). Полученные данные использовались для составления таблиц в Exel, на основе которых были построены вариационные ряды изменения отдельного признака. Для определения высоты использовался высотомер. Количество деревьев отдельных видов в древостое проводилось методом подсчёта.

Р ис. 1. Измерение годичного прироста тополя Максимовича.

Рис. 2. Исследование коры деревьев на наличие эпифитных лишайников.

Для определения средней величины я использовала формулу:

∑ * (v * P ) , где

M = n

∑ - сумма; v – варианта; P – частота встречаемости вариант; n – общее число вариант вариационного ряда.

Определение обилия для древестоя в тополёвнике разнотравном производилось методом подсчёта отдельных видов деревьев и с помощью визуальной оценки по 5-бальной шкале немецкого ученого О. Друде.

Степень сомкнутости крон – это отношение площади, занятой кронами, к общей площади описываемого участка. Данный показатель оценивался визуально.

Для оценки пожароопасности участка я, обобщив информацию, полученную при изучении книги Мелехова И.С. «Лесные пожары и борьба с ними», составила определитель пожароопасности.

Для выведения формулы древостоя я подсчитывала количество деревьев каждого вида на участке и находила отношение от общего числа деревьев в баллах по 10-бальной шкале:

N_x * 10 б , где

W_баллов = n_общее

W_баллов - доля участия отдельного вида дерева в образовании древесного яруса по 10-бальной шкале; N_x – количество деревьев одного вида; n_общее – общее количество деревьев на участке.

Подрост деревьев, высота которого не превышает 2 метров, я не учитывала при выведении формулы древостоя, так как целесообразней относить его к кустарниковому ярусу.

Для определения видов растительности, произрастающей на исследуемом участке, и видов птиц, характерных для данной местности, использовались определители, которые указаны в списке литературы.

Результаты исследования

На территории моей школы очень разнообразен растительный мир. Видовой состав древесного яруса насчитывает 9 видов деревьев.

Деревья смыкаются вверху кронами, образуют полог леса. Благодаря ему в лесу создаются своеобразные климатические условия: под пологом проникает меньше света, крона задерживает часть осадков, ветер в экосистеме ослабевает, создаются условия для большей влажности воздуха, уменьшаются суточные колебания температуры. Одним из важных факторов яруса деревьев является степень сомкнутости крон- это отношение площади, занятой кронами, общей площади описываемого участка. Данный показатель я оценивала визуально и пришла к выводу, что степень сомкнутость крон достигает 30%.

В данном сообществе по состоянию на март 2018 года произрастало 121 дерево тополя Максимовича, но с мая 2019 года по июнь произошли некоторые изменения в составе популяции тополя: 15 тополей были вырублены при подготовке местности к постройке спортивной площадки и площадки для отдыха. Кустарниковый ярус проявляется местами и незначительно, представлен свидой белой, шиповником тупоушковым, а также подростом рябины смешанной. В травянистом ярусе преобладают одуванчик, лютик едкий, клевер луговой, мятлик, горец птичий. Другие травы на участке встречаются реже. По преобладающим видам в фитоценозе я определила данное сообщество как тополёвник разнотравный.

Биоценоз пришкольного участка образован декоративными и плодовыми культурами и другими деревьями и кустарниками, характерными для сахалинских сообществ. Так, из декоративных можно отметить в кустарниковом ярусе Свиду белую Cornus alba L., в древесном ярусе плодовые деревья Черёмуха обыкновенная Prunus padus L., яблоня Malus sp.. К деревьям, которые часто используются для озеленения улиц населённых пунктов, относятся на данном участке Рябина смешанная Sorbus commixta Hedl. и Тополь Максимовича Populus maximowicziiA.Henry.

Также на участке растут деревья, характерные для пойменных сахалинских лесов. Это объясняется близостью к реке Буюклинке. Это Ольха волосистая Alnus hirsuta (Spach) Rupr., Ива иезская Salix yesoensis, Ива удская Salix udensis и Берёза плосколистная Betula platyphylla Sukaczev.

Всего на участке 13 деревьев ив, 4 дерева ольхи волосистой, 47 деревьев рябины смешанной, 4 дерева черёмухи айнской. На данном участке произрастает также яблоня, которая была искусственно высажена человеком около 30 лет назад. На участке 10 деревьев яблони. Также на участке произрастает орех маньчжурский, высаженный в 2 этапа: 1 дерево было посажено в 1997 году, а 6 деревьев было посажено в 2019 году. На сегодняшний день на участке произрастает 7 деревьев маньчжурского ореха. Также на территории школы было обнаружено 1 дерево ели аянской, высотой около 1 метра (подрост).

Для определения обилия для древестоя в тополёвнике разнотравном я производила подсчет отдельных видов деревьев и оценивала визуально, а так же использовала 5-балльную шкалу немецкого ученого О. Друде. Обилие древесного яруса приведено в таблице в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

Формула древостоя: 5,5Т 2,1Р 1Б 0,6И 0,5Яб 0,2Ч 0,2Ол.

Я сделала выборку основных видов деревьев на участке и произвела измерение основных биометрических параметров рулеткой и штангель-циркулем. Размер выборки составил 15-30 деревьев в зависимости от вида дерева. Я измерила диаметр деревьев и годичный прирост. Диаметр ствола определялся на уровне груди рулеткой. Данные получены для следующих видов деревьев: Тополь Максимовича, Рябина смешанная, Берёза плосколистная (ПРИЛОЖЕНИЕ 2). На основе этих данных с помощью таблиц в Exel были построены вариационные ряды (ПРИЛОЖЕНИЕ 3). Результаты измерения приведены в таблице в ПРИЛОЖЕНИИ 4. Анализ полученных данных показал, что тополь действительно среди имеющихся древесных видов является рекордсменом по приросту биомассы.

Древесный ярус участка образует два подъяруса. В первый, верхний подъярус входят тополь Максимовича и отдельные деревья берёзы плосколистной; средняя высота 40 м. Во второй подъярус входят ольха волосистая, рябина смешанная, ива иезская, ива удская, яблоня и черёмуха обыкновенная; средняя высота 25 м. В исследуемом фитоценозе присутствует подрост берёзы, рябины и ели аянской.

Пожарная опасность не одинакова в одноярусных и в многоярусных древостоях; в последних, как правило, она больше - не в смысле возможности возникновения пожара, а в смысле силы и размеров огня; в этих случаях пожар может наносить наибольший урон, так как с нижнего яруса он перебрасывается в верхний и охватывает весь древостой, включая и кроны самых высоких деревьев. Опасность возникновения пожара обычно меньше внутри леса, чем на открытом месте. Мною был составлен определитель пожароопасности участка с учётом полученных сведений из научной литературы.

Определитель пожароопасности:

1. Хвойные деревья преобладают в древостое - 1 балл; лиственные деревья преобладают в древостое - 0 баллов;

2. Многоярусный лес (деревья образуют несколько ярусов) - 1 балл; малоярусный лес (деревья образуют один или два яруса) - 0 баллов;

3. Открытое место - 1 балл; закрытое место - 0 баллов.

Пожароопасность пришкольного участка по моему определителю составила 1 балл из 3 баллов, то есть является низкой. Конечно же, это довольно грубая оценка, так как не учитывает другие параметры местности и климата. Учитывая особенности данного биоценоза, можно предложить следующие меры по снижению пожароопасности участка:

• Регулярно производить очистку территории от сухих веток и мусора.

• Всегда иметь поблизости источник воды.

• В школе должны быть огнетушители и система пожарной сигнализации.

В МБОУ СОШ с. Буюклы очистка территории от веток и мусора производится регулярно в весенний, летний и осенний период, также на территории школы имеется водонапорная башня, а в самом помещении школы имеются в каждом кабинете огнетушители и исправно работает пожарная сигнализация. Анализируя эти факты, я пришла к выводу, что все меры соблюдены в полном объёме.

Также я исследовала значение древесного яруса данного растительного сообщества для живых организмов, проанализировав соответствующую литературу и используя метод наблюдения. На данной территории в 2019 году было обнаружено гнездо сорокопута-жулана в ветках срубленного тополя, в котором находилась кладка из 6 яиц. Плоды деревьев являются кормом для птиц и других животных. На территории школы часто можно увидеть воробьёв, московок, обыкновенных поползней, чёрных ворон. Летом прилетают кукушки, соловьи-красношейки, стрижи, трясогузки, японские бекасы, сорокопуты-жуланы. Иногда можно увидеть сойку, а в 2019 году с сентября по октябрь стайки бурых дроздов. В течение всего года на территории периодически кормится малый пёстрый дятел. Из млекопитающих можно встретить бурундука, редко заходят на территорию лисы, полёвки. Из пресмыкающихся встречается живородящая ящерица. Отмечается наличие большого количества насекомых на участке, в том числе и муравьёв, которые помимо своей санитарной роли, могут играть отрицательную роль, способствуя распространению тли. В связи с этим возрастает необходимость в своевременном уходе за деревьями, осуществлении побелки стволов.

Деревья создают под своими кронами совершенно особую лесную среду - сильное затенение, повышенную влажность и т. д. Вся обстановка под пологом деревьев резко отличается от того, что мы находим рядом на открытом месте. На данном участке были обнаружены гусиный лук жёлтый, белокопытник Татеваки, ветреницы, которые являются эфемероидами, который цветёт до распускания листьев на деревьях. На всех деревьях отмечается наличие эпифитных лишайников и мхов (рис. 2).

Важное пищевое значение, как для птиц, так и для человека, имеет черёмуха и яблоня, которые также произрастают на участке.

Заключение

Деревья имеют огромное значение в биоценозах. Они создают уникальную среду обитания для других живых организмов. От видового состава и обилия древесного яруса зависит температурный, водный режим, пожароопасность растительного сообщества. Для животных деревья могут служить жилищем или местом временного пребывания. Древесный ярус создаёт дополнительные экологические ниши для живых существ, следовательно, данное сообщество богато видами. Вырубка деревьев на участке в 2019 году привела к изменению условий на участке.

Таким образом, моя гипотеза подтвердилась: Так как на участке присутствует большое количество деревьев разных видов растений, то роль древостоя в данной экосистеме велика.

Полученные данные о древесном ярусе и получение дополнительной информации о деревьях, входящих в сообщество, будет использовано в дальнейшем для организации экологической тропы на пришкольном участке. Также исследование будет использовано при планировании и организации работы по улучшению пришкольного участка и обеспечения безопасности школьников на участке.

Биометрические исследования доказали, что тополь Максимовича обладает большим потенциалом роста и является самым бытрорастущим деревом, что оправдывает его применение в озеленении. А наличие подроста рябины и берёзы свидетельствует о том, что именно для популяций этих видов деревьев складываются благоприятные условия существования, что гарантирует успех выживаемости.

Список литературы

1. Александрова В.П., Болгова И.В., Нифантьева Е.А. Экология живых организмов. Практикум с основами экологического проектирования. 6-7 классы. – М.: ВАКО, 2014. – 144 с.;

2. Анастасова Л.П. Самостоятельные работы учащихся по общей биологии. – М.: Просвещение. 1989,175 с.;

3. Баженов Ю.А., Лысиков А.Б., Сапелин А.Ю. Декоративные деревья и кустарники. Иллюстрированный атлас. – Фитон. 2017;

4. Букштынов А.Д. Природа мира. Леса. – Мысль. 1981;

5. Ванин А. И. Определитель деревьев и кустарников. – Лесная промышленность. 2012;

6. Догерти Джилиан. Птицы. Серия «Детская энциклопедия». РОСМЭН. 2018;

7. Мелехов И.С. Лесные пожары и борьба с ними. – Книга по требованию. 2018;

8. Мослов А.А. Птицы России. Определитель. – АСТ. 2017;

9. Рассел Тони. Деревья мира. Иллюстрированная энциклопедия. Эксмо. 2014;

10. Хауэл Лора. Природа в деталях. Деревья. – РОСМЭН. 2017;

11. Эйнар Генри. Мир леса. Серия «Детская энциклопедия». – Махаон. 2017.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обилие древесного яруса

№	Название	Обилие по шкале О. Друде (в баллах)
1	Тополь Максимовича	5
2	Рябина смешанная	4
3	Берёза плосколистная	3
4	Ивы иезская и удская	2
5	Ольха волосистая	2
6	Яблоня	2
7	Черёмуха обыкновенная	2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Полученные данные в результате измерения биометрических параметров отдельных выборок преобладающих видов деревьев

№	Тополь Максимовича		Рябина смешанная		Берёза плосколистная
	Диаметр ствола	Годичный прирост	Диаметр ствола	Годичный прирост	Диаметр ствола	Годичный прирост
1	31	20	25	12	33	11
2	36	31	23	15	28	8
3	32	9	12	18	29	8
4	35	16	18	18	34	8
5	30	27	17	18	27	14
6	35	37	20	6	10	6
7	29	24	15	7	15	7
8	28	24	8	21	12	12
9	31	9	9	14	17	11
10	21	32	19	13	20	21
11	36	4	10	16	13	10
12	37	12	13	6	8	9
13	24	18	10	16	14	11
14	26	20	15	12	7	10
15	31	10	14	14	10	9
16	10	-	-	20	-	-
17	36	-	-	-	-	-
18	37	-	-	-	-	-
19	28	-	-	-	-	-
20	37	-	-	-	-	-
21	38	-	-	-	-	-
22	34	-	-	-	-	-
23	32	-	-	-	-	-
24	12	-	-	-	-	-
25	22	-	-	-	-	-
26	28	-	-	-	-	-
27	26	-	-	-	-	-
28	31	-	-	-	-	-
29	30	-	-	-	-	-
30	34	-	-	-	-	-
Размер выборки	30	15	15	16	15	15
Xmin	10	4	8	6	7	6
Xmax	38	37	25	21	34	21
Среднее значение	30	20	15	14	19	10

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Вариационные ряды основных биометрических параметров преобладающих деревьев

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Среднее значение биометрических параметров основных видов деревьев на исследуемом участке

Виды деревьев	Кол­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­-во, шт	Годичный прирост (среднее значение), см	Диаметр (среднее значение), см	Высота (среднее значение), м
Береза плосколистная	21	10	20	30
Тополь Максимовича	121	18	30	40
Рябина смешанная	47	14	12	25