Характеристика экологического состояния лесного фитоценоза в пределах санитарной зоны населенного пункта Болгуры

Министерство образования и науки Удмуртской Республики

Управление образования

Администрации МО «Воткинский район»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Болгуринская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа

Характеристика экологического состояния лесного фитоценоза

в пределах санитарной зоны населенного пункта Болгуры.

(секция экологии)

Выполнил: Пушкин Денис

ученик 7 класса Болгуринской средней школы, воспитанник ОДО «ЭХО»

Руководитель:  Глазырина Нина Пименовна учитель химии Болгуринской средней школы, педагог дополнительного образования                                                                      

д. Болгуры  

 2010                       

Содержание

Введение                                                                                       стр.3

1. Литературный обзор                                                                стр.4-7

2. Характеристика района исследования                                   стр.8

3. Методы исследования                                                              стр.9

4. Результаты исследования                                                        стр.10-11

Выводы                                                                                          стр.12

Заключение

Список литературы                                                                       стр.13

Приложение                                                                                   стр.14-16

Введение.

Лес - сложное сочетание множества разнообразных растений, которые
сильно различаются по своим размерам, строению, размножению, типу питания. Это своеобразный живой механизм, большой и очень сложный, а
отдельные растения - его части, детали. Деревья и все другие растения в
лесу тесно связаны между собой в своей жизнедеятельности, влияют друг на
друга. Вот почему лес называют растительным сообществом или фитоценозом. Лесное растительное сообщество образуют только такие растения, которые способны успешно противостоять влиянию соседей.       Лесная растительность находятся в тесном взаимодействии с окружающей средой. Каждый лесной фитоценоз развивается на том или ином участке земной поверхности, в определённых почвенных и климатических условиях. Он во многом зависит от окружающей среды и влияния человека. Однако и лесная растительность воздействуют на среду обитания, видоизменяет и преобразуют её, благоприятствует условиям жизни человеческого сообщества. Лес, особенно, вблизи населенного пункта – это, прежде всего, зона отдыха, место сбора грибов и ягод, это обитель птиц и зверей, это пристанище для всех тех, кто ищет покой и уединение.

Цель нашей работы: определение экологического состояния лесного фитоценоза вблизи населенного пункта Болгуры.

Задачи:

1. изучить литературу по данному вопросу, карты
2. выявить экологические группы растений, составляющие лесной фитоценоз
3. дать оценку состояния древостоя леса и оценку влияния экологических факторов на состояние древостоя.

1 Литературный обзор

Леса формировались у нас в разных частях страны, в разных почвенно-
климатических условиях - на севере и на юге, на равнинах и в горах, на
песках и на суглинках, на водоразделах и в поймах рек. В разных условиях
возникли различные типы леса, поскольку растительность тесно связана с
окружающей средой, в большой степени зависит от климата и почвы. В каждом типе леса есть определённый набор лесных растений, соответствующий данным природным условиям. Следовательно, в состав леса входят такие растения, которые приспособлены не только к совместному существованию, так сказать к внутренней среде леса, но и к определённым почвенно-климатическим условиям, т.е. к внешней среде.

В каждом лесном фитоценозе совместно развиваются многие растения. Но
это не мирное существование. Влияние растений друг на друга часто сводится к конкуренции за жизненные блага: свет, воду, питательные вещества и т.д. Более сильные растения способны угнетать более слабые. Но взаимоотношение растений в лесу не сходятся только к конкуренции, к
угнетению одних другими. Есть и иные формы взаимодействия. Особенно важное значение в жизни леса имеет симбиоз между корнями высших растений (деревья, кустарники, травы) и микроорганизмами (бактерии, грибы). В лесу совместно существует две большие группы растений: зелёные
(автотрофы) и незелёные (гетеротрофы). К первым относятся деревья,
кустарники и кустарнички, почти все травянистые растения, а также мхи.
Зелёные растения служат первичными источниками органического вещества на Земле. В процессе фотосинтеза они создают сложные органические соединения из сравнительно простых - углекислого газа и воды, а необходимую для этого энергию получают от Солнца. Совершенно иначе обстоит дело у незелённых, гетеротрофных растений- грибов, слизевиков, бактерий. Они используют готовые органические вещества, получая из них энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. Некоторые гетеротрофные растения паразитируют на различных живых организмах и питаются за их счет. Другая часть гетеротрофов - сапрофиты, их пищей служат мёртвые органические остатки. Сапрофиты играют важную и очень полезную роль в жизни лесного фитоценоза. Их деятельность сводится к разложению сложных органических веществ на более простые. Конечными продуктами разложения являются неорганические соединения: углекислый газ, вода, минеральные соли и т.д. Сапрофитные растения - своеобразные могильщики в лесу: они не дают накапливаться мёртвым органическим остаткам растительного и животного происхождения, производят их минерализацию.
    В лесу обычно нетрудно видеть своеобразные этажи растительности-
ярусы. Верхний, господствующий ярус всегда образуют деревья. Эти крупные, мощные растения - основа лесного растительного сообщества. Под их пологом создаётся специфическая лесная среда, сильно отличающаяся оттого, что находится на открытом, безлесном пространстве.
В лесу деревья растут достаточно близко и поэтому оказывают друг на
друга сильное влияние. В результате этого стволы их сильно вытянуты, кроны очень узки, а живые ветви начинаются высоко от земли. Именно в лесу деревья сильно тянутся вверх, и ни одно из них не может свободно разрастись в ширину. Взаимодействие деревьев, жестокая конкуренция между ними - характернейшая черта леса.
Под пологом деревьев обычно располагаются более низкие ярусы
растительности: подлесок (кустарники), травяной и моховой покров.
В лесу связаны между собой не только отдельные растения, но и целые
структурные единицы лесной растительности - различные ярусы. Чем гуще
древесный полог, тем обычно слабее развиты нижележащие ярусы и тем более угнетены отдельные растения, образующие их. Угнетённость растений
проявляется в том, что они плохо растут, не цветут и обнаруживают другие
признаки подавленного развития.
    Старые деревья, растущие в лесу, как правило, приносят семена, а
те, в свою очередь, дают начало новым маленьким деревцам. Это молодое
поколение леса называют самосевом и подростом. Самосев - совсем юные
деревца высотой не более полуметра. Подрост - деревца более крупные, но не
превышающие половины высоты взрослых, материнских деревьев.
Ни самосев, ни подрост не считают отдельными ярусами лесной
растительности. Объясняется это тем, что молодые деревца не остаются всё
время одинаковыми по высоте и не образуют постоянного яруса в лесу.
Распределение самосева и подроста в лесу обычно бывает неравномерным.
Неравномерным, пятнистым обычно бывает в лесу и распределение по площади отдельных травянистых растений. Они тоже часто растут пятнами и куртинами. Неравномерное, пятнистое распределение растений - характерная особенность леса. Это проявление горизонтальной неоднородности лесного фитоценоза, его мозаичности. Среди разнообразных лесных растительных сообществ различают коренные и производные типы леса. Многие наши сосняки, дубняки, ельники- коренные типы леса. Это устойчивые, долговечные растительные сообщества.
    Производные типы леса- березняки, осинники - обычно возникают на месте вырубленных коренных лесов, они обязаны своим существованием деятельности человека. Смена коренных лесов производными - явление широко распространённое.
     В лесу, помимо растений, обитают разнообразные представители животного мира: звери и птицы, многочисленные насекомые и т.д. Они населяют лес сверху донизу - от вершин крон деревьев до концов их корней. Не остаётся незаселённой даже лесная почва: здесь живут мышевидные грызуны, кроты, личинки разных насекомых, дождевые черви. [1]
Все живые существа, обитающие в лесу, тесно связаны с лесным
фитоценозом: они находят здесь убежище, пищу, условия размножения. Между ними, как и между растениями, существуют тесные связи, разного рода взаимодействия. Некоторые живые существа, населяющие лес, благотворно влияют на лесной фитоценоз. Это, дождевые черви, которые улучшают свойства лесной почвы, лесные муравьи, уничтожающие вредных насекомых. Полезна также деятельность некоторых птиц, способствующих распространению семян лесных деревьев и кустарников. А некоторые являются вредителями, например, насекомые семейств короедов, усачей, златок, долгоносиков, рогохвостов, бабочек древоточцев и стеклянниц.

Размножаясь в массе в ослабленных лесных насаждениях, они вызывают гибель деревьев и потерю деловых качеств древесины. Некоторые из них серьезно повреждают и здоровые деревья, некоторые являются переносчиками опасных заболеваний леса. Оздоровительные мероприятия должны определяться результатами надзора за состоянием насаждений и численностью стволовых вредителей.

Состояние насаждений определяется на пробных площадях путем перечета деревьев по категориям состояния.

Категория состояния деревьев устанавливается по комплексу внешних признаков, которые конкретизируются с учетом первопричины ослабления деревьев соответствующей породы, критической степени ее повреждения и устойчивости в конкретных условиях. Основные придержки даны в приложении 2. [4]

2.  Характеристика района исследования

Район нашего исследования находится в километре севернее населенного пункта Болгуры, на холмах – Болгуринских угорах, в так называемой санитарной зоне населенного пункта. Эта зона является охраняемой не только потому, что это санитарная зона, но и потому, что Болгуринские угоры являются памятником природы в республиканском масштабе – особо охраняемой природной территорией (ООПТ). [2]

ООПТ создаются с целью сохранения уникальных природных комплексов и объектов, в нашем случае, живописных пугов (холмов), привлекающих туристов и отдыхающих.

Воткинский район, в состав которого входит населенный пункт Болгуры и собственно район исследования, находится на границе Иж- Воткинского и Прикамского районов, где проходит граница ландшафтной зоны. Территория отличается тем, что в рельефе преобладают поверхности с абсолютными отметками 150-200 м., сложенные пестроцветными глинисто-мергелисто-песчанниковыми толщами нижнетатарского подъяруса, в оврагах и карьерах вскрываются известники казанского яруса. В естественном растительном покрове преобладают еловые и пихтово-еловые леса с участием широколиственных пород. [3]

3. Методы исследования

1. Геоботанические описания проводились на площадках размером 10 х 10 м в любом типичном месте данного фитоценоза. Описание делается по стандартной схеме с использованием «Бланка описания участка растительного покрова» (см. приложение 1).[5]
2. Состояние  и оценка древостоя определяется на пробных площадях путем перечета деревьев по категориям состояния (приложение 2)
3. Коэффициент состояния (К1, К2, К3 и т.д.) определяют для каждого вида по формуле:

       Σ(b1 • n1)

К1=--------------

         N

1. где К1- коэффициент состояния конкретного вида; b1- баллы состояния отдельных деревьев одного вида; n1- число деревьев каждого балла    состояния; N- общее число учтенных деревьев каждого вида.

4. Результаты визуальных определений и расчетов оформляются в виде таблицы (см. приложение 3).
5. Определить коэффициент состояния лесного древостоя в целом (К) как среднее арифметическое коэффициентов состояния отдельных видов деревьев на пробной площадке:

      К1 + К2+…Кr

К=--------------------,

      R

где К1, К2,.-Кr- коэффициенты состояния видов деревьев; R- число видов деревьев.

6. Оценить состояния древостоя леса, используя следующую градацию: (см. приложение 3).

К≤1,5- здоровый лес; К=1,6-2,5-ослабленный древостой; К=2,6-3,5- сильно ослабленный лес; К=3,6-4,5- усыхающий лес; К≥4,6- погибающий лес.[4]

4. Результаты исследования

В процессе исследования были сделаны описания на 6 пробных площадках (см. приложение 1) с целью выявления основных экологических групп растений, формирующих лес на болгуринских угорах, в пределах санитарной зоны населенного пункта.

Рис 1. Встречаемость пород древесных растений на пробных площадках.

Рисунок 1 показывает, что на всех пробных площадках преобладающей породой является ель обыкновенная: возраст 55- 60 лет, диаметр ствола около 30-35 сантиметров, высотой 16-18 метров.

Среди елей в 1 ярусе в небольшом количестве встречаются сосна, пихта, береза.

Второй ярус не выражен.

Подрост и подлесок состоит из растений тех же пород, с преобладанием ели.

В целом встречаемость видов древесных растений в фитоценозе демонстрирует рисунок 2, где 73% всех учтенных деревьев на пробных площадках приходится на ель, 12% - на сосну, 8% на пихту и 7% на березу.

Рис.2. Встречаемость видов древесных растений в фитоценозе.

Таким образом, описываемый фитоценоз – это еловый лес с небольшой примесью сосны, пихты и березы. В мохово-лишайниковом покрове распространена экологическая группа зеленых мхов: Птилий гребенчатый, Туидий признанный, Ракомитрий седоватый, Кратонеур папоротниковидиный, Лекерия согнутая и другие. В травяно-кустарничковом покрове – бересклет бородавчатый, малина, местами кислица обыкновенная (заячья кислинка), копытень европейский, щучка дернистая, на пологих светлых склонах - луговые растения (см. Приложение 1).

Состояние древостоя лесного фитоценоза.

Результаты визуальных определений состояния отдельных деревьев древостоя на пробных площадях приведены в таблице 2,  приложение 2.

В результате визуального исследования определен процент категорий отдельных пород деревьев, а также процент древостоя с 1 и другими категориями, о чем свидетельствует таблица 1, рисунок 3.

                                                                                                     Таблица 1.

Характеристика пород деревьев по категориям.

Рис.3 Характеристика пород деревьев по категориям.

Оценка состояния древостоя производится по коэффициенту состояния древостоя, что является средним арифметическим коэффициентов состояния видов. Коэффициенты состояния видов древесных растений, древостоя в целом приведены в таблице 2.

Коэффициент состояния березы (1,5) говорит о том, что древостой находится в пограничном состоянии между здоровым и ослабленным.

Коэффициент состояния сосны (2,0) говорит о том, что древостой находится в ослабленном состоянии.

Коэффициент состояния ели (2,25) говорит о том, что древостой находится также в ослабленном состоянии, из-за присутствия довольно большого количества деревьев 3,5 и 6 категорий, сильно ослабленных, усыхающих и сухих деревьев.

Коэффициент состояния пихты (2,5)показывает, что древостой находится также в ослабленном состоянии, из-за наличия ослабленных и сильно ослабленных деревьев, 2 и 3 категории.

Исходя из градации коэффициента состояния древесных пород (см. Приложение 3), следует отметить, что в целом древостой находится в ослабленном состоянии.

                                                                                                            Таблица 2.

Оценка состояния древостоя пород деревьев

Основной причиной ослабленности древостоя является, на наш взгляд, влияние экологических факторов, таких как количество выпавших осадков и среднесуточная температура воздуха. Причиной могло послужить и то, что исследуемый участок леса находится на холмистой поверхности, где уровень грунтовых вод довольно низкий. Зимнее-весенне-летний период 2010 года характеризовался недостаточным количеством осадков, низкими температурами зимой и высокими температурами летом, что могло послужить ослаблению и частичному усыханию, а также полному усыханию некоторых пород. Такая погода могла спровоцировать формирование и развитие на древесных породах очага  заражения гнилью и насекомыми. По данным лесхоза осенью 2010 года было заклемлено с целью санитарной рубки 23 ели и других пород деревьев на исследуемом участке. Тем более,

Выводы:

1. В процессе исследования выявлены экологические группы растений, составляющие лесной фитоценоз:

1 ярус состоит из елей с небольшой примесью сосны, пихты и березы

Подрост и подлесок представлен теми же породами, с преобладанием ели.

В травянисто-кустарничковом ярусе произрастают типичные для еловых лесов бересклет бородавчатый, малина, местами кислица обыкновенная (заячья кислинка), копытень европейский, щучка дернистая.

В мохово-лишайниковом покрове распространена экологическая группа зеленых мхов, представленных видами: Птилий гребенчатый, Туидий признанный, Ракомитрий седоватый, Кратонеур папоротниковидиный, Лекерия согнутая и другие.

2. Состояние древостоя леса в санитарной зоне севернее населенного пункта Болгуры характеризуется как ослабленное, причиной могла стать засушливая и жаркая погода, которая могла ускорить формирование и развитие на древесных породах очага  заражения гнилью и насекомыми.

Заключение.

Причину ослабления древостоя, а именно, возможное заражение деревьев гнилью и насекомыми, надо исследовать более детально. Что и будет предметом следующего исследования.

Список литературы

1. http://in1.com.ua/article/1385/ Что такое лес.
2. География Удмуртии. Учебник для 8-9 классов, под редакцией Н.Т.Козловой И.И.Рысина. Ижевск. «Удмуртия»2008г.
3. Наш край. Приложение к учебнику «География. Государства Евразии» для 9 класса, под ред. Н.Т.Козловой. Ижевск. «Удмуртия» 2006г.
4. Наставление по надзору, учету и прогнозу массовых размножений стволовых вредителей, под ред. М.Б. Жеховой, С.А. Бирюкова. М. ЦБ НТИ Гослесхоза СССР. 1975г.
5. Экологические исследования школьников в природе. Методическое пособие по полевой экологии. CD диск.

                                                                                                       Приложение 1.

Сводная таблица геоботанического описания пробных площадок

                                                                                                     Приложение 2.

                                                                                                     Таблица 1.

Основные придержки категории состояния деревьев.

                                                                                                               Таблица 2.

Сводная таблица состояния древостоя в пробных площадках

                                                                                                   Приложение 3

Коэффициент состояния древесных пород

Коэффициент состояния древесных пород:

         ∑ (b1•n1)

К1=--------------------

          N

где К1 – коэффициент состояния отдельного вида дерева;

b1- баллы состояния отдельных деревьев одного вида;

n1- число деревьев каждого балла состояния

N - общее число учтенных деревьев каждого вида.

Коэффициент состояния лесного древостоя в целом:

      К1+К2+…+К4

К=--------------------

       R

Где К1, К2- коэффициенты состояния видов деревьев;

R- число видов деревьев.