Учебно-исследовательская работа "Влияние рекреационной нагрузки на структуру почвы"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6»

Номинация  «Лесоведение и лесоводство»

Тема работы: «Влияние рекреационной нагрузки  на                                                                                                       структуру  почвы»

Автор: Агеев Владислав, учащийся 10 класса

Руководитель:

 учитель биологии

Татьяна Александровна Карячкина

г.о. Саранск, 2012

Оглавление.

I.Введение ………………………….                                                           3  - 5  

II.Основная часть …………………………                                              6  - 8    

II.1.Методика исследования …………………………                               6  

II.2.Результаты исследований………………………...                              7 – 8  

III.  Выводы ……………………….. .                                                         9                                                  

IV. Заключение  ………………………..                                                    10                                                                

V. Литература  …………………………………………....                        11                                                         VI.Приложение ……………………….. .                                                   12 -13                                                              

                                             Введение

                                                               «Как счастлив я, когда могу покинуть

                                                                          Докучный шум столицы и двора

                                                                          И убежать в пустынные дубравы…»

                                                                                                                   А. С. Пушкин

      Цель работы: оценить влияние рекреационной нагрузки на структуру почвы Ботанического сада МГУ им. Н. П. Огарёва.

Задачи:

 -изучение литературы по данному вопросу;

- изучение географического положения района исследования;

- проведение экологического мониторинга по изучению стадии

  перерождения леса;

-анализ результатов исследования.

Объект исследования: экологическое состояние Ботанического сада, вызванное негативной антропогенной нагрузкой.

 Актуальность работы: мы заметили, что с каждым годом тропиночная сеть в ботаническом саду становится все более густой. В связи с этим возникла идея опытным путем проверить вредно ли это для данного биоценоза, и, если да, то каким образом влияет на его флору и фауну.

        Рекреация, в переводе с латинского, означает «восстановление сил». Под рекреационной нагрузкой подразумевают комплексное воздействие отдыхающих людей на природные экосистемы.

        Вытаптывание  - основной процесс нарушения природной среды, сопутствующий  рекреационной деятельности человека. Главными последствиями этого процесса являются  непосредственное механическое  повреждение растений и изменение физических и химических свойств почвы. Выявлено, что в ходе увеличения рекреационных нагрузок происходит увеличение плотности и твердости почвы. Линейная зависимость между этими величинами достаточно хорошо прослеживается при умеренных и средних нагрузках на почву. Однако сжатие почвы имеет определенный предел, поэтому дальнейшее увеличение нагрузок не сопровождается увеличением плотности или твердости почвы.

 Для характеристики физических параметров почвы часто используют твердость почвы: этот показатель хорошо оценивает степень рекреационного воздействия на биогеоценоз, его легко определить (с помощью твердомера), и он более  репрезентативно, чем, к примеру, плотность почвы, отражает процесс  вытаптывания. В зависимости от типа почв, на поздних стадиях рекреационной дигрессии сообществ, твердость верхнего горизонта почвы может возрасти в 2-3, а иногда даже в 10-30 раз. Увеличения  твердости почвы по мере усиления нагрузок свойственно не всем типам почв – на легких, в первую очередь песчаных, в отдельных случаях  можно наблюдать обратную зависимость нагрузки и твердости (плотности) почвы. Другими словами, вслед за уничтожением травяного покрова возможно разрыхление, разбив песка.

        При сильных нагрузках происходит уплотнение почвенных горизонтов на глубину 50 см.

Физико-географическая  характеристика ботанического сада.

Географические координаты:

 54 ° 11' с. ш., 45 ° 12' в. д.

Высота над уровнем моря: 235 м

Климат: умеренно-континентальный, ср-год t °С = +3,8°С; абсол. t °С min = -47,2°С; абсол. t°Сmax = +37,3°С; сумма осадков за год 450 - 520 мм, безморозный период 130 дней.

Почва — чернозем выщелоченный глинистый.

Площадь БС: 31,7 га

Назначение ботанического сада: учебно-вспомогательное подразделение для прохождения практики студентов; научная база для исследования растений региона  и акклиматизированных растений;

проводится работа по интродукции новых видов, изучению пищевых и лекарственных растений, выращиванию растений для озеленения города; просветительская деятельность.

      Ботанический сад Мордовского госуниверситета основан в 1960 году. Инициатором создания ботанического сада был заведующий кафедрой ботаники доктор биологических наук В. Н. Ржавитин. Сад расположен на правом берегу реки Инсар, в 3 км от города Саранска. В структуру сада входят дендрарий, участок декоративных кустарников (фрутицетум), туэтум, отдел цветоводства (розарий, участки летников и многолетников), отдел флоры и растительности. Имеется библиотека, научный гербарий (1114 листов, 594 вида).

В настоящее время в саду насчитывается более 1000 видов растений. В дикорастущей флоре ботанического сада выявлено 306 видов сосудистых растений из 236 родов 53 семейств. Больше всего видов насчитывают семейства сложноцветных, злаков, бобовых, розоцветных. Анализ дикорастущей флоры показал, что в ней преобладают травянистые растения. Среди эколого-фитоценотических групп доминируют луговые (30,4%) и сорные (29,4%) растения. В коллекциях произрастает 483 вида и форм интродуцентов из 344 родов 75 семейств. Наиболее крупными родами флоры являются ива, клевер, лапчатка. Анализ состояния интродуцентов показал, что 421 вид и форма находятся в хорошем и 62 в удовлетворительном состоянии. Среди интродуцентов также преобладают травянистые растения.

Дендрарий состоит из следующих участков: систематический дендрарий, участок местной флоры, участок региональных дендрофлор, коллекция тополей и ивы, производственный питомник древесных, участок декоративных кустарников (фрутицетум), туетум.

Отдел цветоводства включает розарий, участки летников и многолетников.

Отдел флоры и растительности состоит из коллекции дикорастущих травянистых растений, участков лекарственных растений и пищевых растений. Документирование коллекции происходит в карточках, интродукционных журналах.

      В любое время года декоративный вид имеет туэтум. Посадочный материал привезен со всех регионов России. Участок декоративен своими вечнозелеными формами и видами туи. Родина туи – Япония, живет до 100 лет. На участке собрано три вида туи: туя восточная, туя Стендиша, туя западная семи форм.

     Один из красивейших участков сада – фрутицетум. Это коллекция декоративных кустарников. Был заложен весной 1964 года и занимает площадь вместе с туэтумом 1 га.

      Нам очень понравилась «альпийская горка». Интересные виды родов армерия, земляника, лапчатка, лук, колокольчик, очиток и другие. Родиной этих растений являются Кавказ, Карпаты, Крым, Прибалтика, Средняя Азия. И очень много желающих всё это увидеть.

     Таким образом, ботанический сад, как объект с большой рекреационной нагрузкой, идеально подходит для наших исследований.

Основная часть

Методика исследования.

       Материал и оборудование: плотномер Качинского или любой узкий длинный металлический предмет (например, тупой нож), линейка, карандаш, блокнот.

      В рекреационном биоценозе выберите тропинку и проведите замеры твердости почвы в центре тропинки, на краю тропинки, на расстоянии 1 и 5 метров от тропинки. Измерения желательно проводить вдоль линии от тропинки группе стоящих деревьев или кустарников, которые обходят люди стороной. При отсутствии плотномера Качинского его можно заменить обычным тупым ножом. Нож втыкают в почву до предела проникновения  с одинаковым усилием руки. Отмечают линейкой глубину проникновения ножа в почву (в см). Величина, равная отношению единицы к полученной глубине проникновения ножа, будет характеризовать относительную величину твердости почвы. Для осуществления возможности сравнивать результаты между собой все измерения необходимо проводить одним и тем же ножом. Измерения осуществляют в пятикратных  повторностях.  Для каждой точки рассчитывается средний показатель. Результаты заносятся в таблицу ( таблица 1 в приложении), и на ее основе строится график зависимости оценки твердости почвы от расстояния от тропинки (график 1).  В тех же точках измерений линейкой определяется толщина подстилки в см ( таблица 2 в приложении). На исследуемой территории изучается и картируется  тропиночная  сеть, рассматривается структура вазопедонов  (почвенных чаш, сформированных из пересекающихся тропинок, которые дают плотные стены), рассчитывается доля сбитых участков, оценивается степень заболачивания на тяжелых почвах.

       Исследования можно провести в разных биоценозах (ельниках, березняках, на лугу и т.д.).

Результаты исследования

      Таблица 1. Глубина проникновения ножа в почву в местах с различной  утоптанностью (результаты измерений)

Таблица 2. Толщина подстилки (результаты измерений)

График 1. Зависимость твёрдости почвы от расстояния от тропинки

Выводы.

    В результате исследований  можно заметить, что по мере удаления от тропы увеличивается толщина подстилки и уменьшается твердость почвы.

   Чрезмерное уплотнение почвы нарушает аэрацию (снабжение воздухом) корневой системы, вызывает застой воды.  Это может привести к загниванию корней.

       В уплотненной почве под тропинками и дорогами изменяется температурный, водный и воздушный режим, расширение тропинки приводит к изменению условий освещения (и температуры). То есть условия в лесном сообществе меняются, они становятся "нелесными". А это приводит к тому, что часть видов растений и животных, характерных для леса, исчезает. В лес проникают луговые и сорные виды растений, более устойчивые к вытаптыванию. Изменение условий в итоге сказывается и на деревьях, особенно на хвойных. Они становятся более уязвимыми для вредителей и грибов.

         Размельченная лиственная подстилка разносится ветром, усугубляя эффект от вытаптывания. Продолжительное разрушение лиственной подстилки губительно для экосистем, так как при этом снижается количество азота в почве. Кроме того, погибают микроорганизмы, обеспечивающие его образование и кругооборот.

                                                Заключение

      Воздействие человека на природные экосистемы началось давно. Оно все время усиливается вместе с увеличением населения Земли. Большие изменения происходят, в «зеленых зонах» вокруг городов, которые используются для отдыха горожан. Растительность такой территории постоянно вытаптывается людьми, гуляющими по ботаническому саду, собирающими ягоды и грибы. Надземные органы травмируются, почва уплотняется, снижается ее способность к удержанию влаги. Все эти факторы отрицательно влияют на лесные травы, у которых корневища располагаются прямо под лесной подстилкой. Сильное  вытаптывание повреждает подрост деревьев. У кустарников и взрослых деревьев начинают сохнуть верхушки. В результате этого происходит изреживание и осветление. Травы становятся неконкурентоспособными и выпадают из травостоя.

      Устойчивость лесопарковых зон, испытывающих максимальные нагрузки, можно повысить за счет их благоустройства: создание дорожнотропиночной сети, оборудование мест для ночлега и отдыха, подготовка площадок для костров, устройство автомобильных стоянок. При этих условиях лес может принимать значительно больше число посетителей.

      Людей необходимо обучать правильному взаимоотношению с местами отдыха, чтобы они и дальше могли помогать человеку, восстанавливать силы и набираться здоровья.

      Таким образом, правила поведения отдыхающих не сложны и не требуют особых физических усилий для их соблюдения. Но важным остается одно – чтобы каждый понимал, что его жизнь зависит от его поведения по отношению к природе.

Использованная литература

1. И. А. Жигарев, О. Н. Пономарева, Н. М.Чернова. Основы экологии: Сборник задач, упражнений и практических работ для 10(11)кл. общеобразоват. Учреждений.- М.:Дрофа, 2001. -207с.
2. М. А. Кузнецова, А. К. Ибрагимов, В. В. Неручев, Г. А. Юлова. Полевой практикум по экологии.- М.: Наука, 1994.- 73 с.
3. Т. Миллер. Жизнь в окружающей среде: пре. С англ./Под ред.                Г. А. Ягодина.- М.:Пангея, 1993. Т. 1.- 256 с.
4. Б.Небел. Наука об окружающей среде: как устроен мир: В 2 т. – М.:Мир,1993.
5. Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов. Основы экологии: Учеб. Для 10(11) кл. общеобразоват. Учреждений.- М.: Дрофа, 2001.-304с
6. www.bankreferatov.ru

                                               Приложение

      Таблица 1. Глубина проникновения ножа в почву в местах с различной  утоптанностью (результаты измерений)

Таблица 2. Толщина подстилки (результаты измерений)

График 1. Зависимость твёрдости почвы от расстояния от тропинки