Исследовательская работа "Опыт геоботанических исследований на территории г. Клин"

Муниципальное Общеобразовательное Учреждение –

Средняя общеобразовательная школа №16

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ОПЫТ ГЕОБОТАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА КЛИН»

Работу выполнил: Левашов Юрий Александрович

МОУ СОШ №16,  ученик 9 класса

                                                          Руководитель: Некрасова Елена Борисовна
                                                         Должность: учитель географии

КЛИН 2009

Оглавление

Введение                                                                                                   3                                                                                          

1        Обзор научной литературы по теме                                                      4

1. Влияние антропогенного фактора на структуру и

          состояние растительного покрова                                                         4

2. Опыт изучения растительного покрова города

          Разработка методики геоботанических исследований

          в антропогенных ландшафтах                                                               6

            2       Методы изучения растительного покрова исследуемой

                     территории                                                                                              11

2.1     Экологическая роль антропогенно - преобразованных

          почвенного и растительного покрова в современном городе           11

2.2     Разработка системы показателей состояния растительности           12    

2.3     Изменение структуры городской растительности                             13

3        Заключение                                                                                            14

4        Список литературы                                                                               15

5        Приложение                                                                                                   16                                    

Введение

В окружающем нас мире много замечательных явлений. Некоторые из них привлекают наше внимание своей необычностью, другие кажутся нам настолько обычными, что не вызывают ни удивления, ни интереса. Если хорошо присмотреться ко многим явлениям, происходящим в нашем городе, то они заставят глубоко задуматься, поразят наше воображение.

2007 – 2008 учебный год принёс мне победу на научно – практической конференции, где я представил свою работу, посвящённую антропогенным почвам нашего города. Мы живём в красивом, современном городе Клин. Город создаёт особые экологические условия, отличающиеся от условий прилегающей сельской местности. Зачастую сформировавшиеся условия являются неблагоприятными для произрастания растений в черте города. Почва и растения тесно взаимосвязаны между собой. Я решил продолжить свою работу и проследить, насколько тесно прослеживается воздействие  внешних факторов, почвы и растительности на урбанизированных территориях.

Работа преследует две цели: методическую и научную.

Методическая сторона: Разработать методику для геоботанических исследований в антропогенных ландшафтах.

Научная сторона: Проанализировать изменения в структуре растительного покрова в антропогенных ландшафтах.

Задачи исследования:

1. Ознакомление с опытом изучения городской растительности.

2. Разработка на основе собственного собранного материала методики описания и диагностики урбанофитоценозов.

3. Выявление особенностей в структуре, видовом составе урбанофитоценозов.

Исследования проводились на территории города Клин с 1 мая по 1 ноября 2008 года, с целью выявления действия антропогенных факторов на структуру и состояние растительного покрова нашего города.

Глава 1. Обзор научной и прикладной литературы по теме

1.1  Влияние антропогенного фактора на структуру и состояние растительного покрова.

   Город является искусственным ландшафтом, который унаследовал от естественного, первичного, только геологическую основу, основные черты рельефа и зональные особенности климата. Городской ландшафт отличается активностью протекающих в нём процессов - непрерывно происходит промышленная и другая хозяйственная деятельность, возрастает движение транспорта, увеличивается объём строительства.

     Примеры антропогенного землепользования и его воздействие на распространение растений показаны в таблице №1. Очевидно, что сильные изменения микроклимата в городе не может не сказаться на состоянии растительности в нём. Продолжительность жизни деревьев в городском зелёном массиве значительно меньше, чем в лесных условиях^[1]. Преждевременная гибель растений в городе объясняется целым рядом причин. Городской воздух содержит такие газы, как SO2,CI и другие угнетающие рост растений. Кроме того, сама почва также абсорбирует дымы и газы, выделяемые транспортом и промышленными предприятиями. Пылевидные частицы, содержащиеся в воздухе во взвешенном состоянии, оседают на важных органах растений из-за соприкосновений с ними или под действием гравитационных сил. Осевшие на листьях пылевидные частицы создают дополнительный экран на пути проникновения лучей к хлоропластам, в большей или меньшей мере поступают во внутренние ткани листа и тем самым нарушают его нормальную жизнедеятельность. Пылевидные частицы, осевшие на листьях, оказывают на них радиомоторное влияние, которое можно разделить по характеру действия на химическое и физическое.

   Из твёрдых пылевидных частиц наименьший вред приносит растениям пыль, поднятая с земной поверхности. В ней содержится ограниченное количество растворимых в воде веществ, и если они проникают в лист, то безвредной для растений концентраций. Наиболее вредные для растений - соли тяжелых металлов, выбрасываемые автотранспортом, предприятиями. Из них наиболее распространены соединения свинца, меди, кобальта, никеля, кадмия, ртути. Для антропогенных почвенных газонов, парков характерно значительное содержание органического вещества- до 5,% что связано с периодическим внесением органических удобрений, а также поступлением на поверхность почв большого количества сажи. В почвах газонов, прилегающих к автомагистрали, создаются наиболее неблагоприятные условия для роста газонного травостоя - небольшое содержание органического вещества. Это приводит к ухудшению декоративного вида газонов и сильному пылению почв в сухое время года, что несомненно ухудшает экологическую обстановку в городе. В антропогенных почвах г. Клина (по данным Клинской РЦГСЭН), отмечены значительные запасы элементов питания растений (P2O5 и K2O), часто даже превышающие оптимальный уровень.

  Я выяснил, что на больших территориях города преобладают искусственные насыпные почвы. На таких маломощных (20-40см) городских почвах у деревьев заметно сокращается величина годового прироста ветвей, преобладает поверхностное развитие корней при слабом их ветвлении: деревья быстро стареют и погибают (признаки замедленного роста и ослабления проявляются у деревьев 20-25 летнего возраста). Систематическая уборка опавшей листвы и лесной подстилки, в 3-5 раз увеличивает глубину промерзания почвы. Загрязнение почв влечёт за собой угнетение растительного покрова, нарушение почвенного покрова. Большой вклад в изучении химического загрязнения почв внесли работы М.А.Глазовской^[2], В.В.Добровольского^[3]. Исследования Н.П.Кремленковой, Э.И.Гапонюк^[4] установили, что под влиянием загрязнения почв фторидами изменяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия почвообразования, снижается способность почв к накоплению гумуса.

   Проблемы антропогенного загрязнения почв; почвенного и растительного покровов разрабатывается совсем недавно, поэтому в работах исследователей прослеживается накопление фактического материала.

1.2    Опыт изучения растительного покрова города. Разработка методики геоботанических исследований в антропогенных ландшафтах

   В современном городе создаются особые экологические условия, отличающиеся от условий прилегающей сельской местности и зачастую неблагоприятны для произрастания растений. Многие исследователи изучали растительный покров городов. Среди них можно выделить работу Д.Н.Кавтарадзе и М.Е.Игнатьевой, работу Л.О. Машинского.

   Растительный покров городов представляет собой небольшие оазисы среди сплошных каменных массивов городской застройки. В результате, в городе создаются условия, в целом не благоприятные для растительности. В особенно неблагоприятных условиях произрастания находятся насаждения на улицах, где деревья высажены в лунки, в лучшем случае на небольших площадках или узких полосах газона. Близко расположенные здания нарушают нормальный световой образ жизни растений, затеняя или отражая свет. В своей работе Л.О.Машинский^[5] подразумевает отрицательные факторы городской среды на две основные группы. Первая группа факторов воздействует на корневую систему растений. К этой группе относится обеднение почвы питательными веществами или наоборот, убыточное количество питательных веществ (в насыпных почвах); переуплотнение почв, повышая кислотность и щелочную реакцию почв. Вторая группа факторов воздействует на наземную часть растений. Сюда относят задымлённость воздуха, его запылённость, механические повреждения растений, болезни и вредители растений. Загрязнение воздушного бассейна города оказывает самое непосредственное влияние на ускорение процессов старения и отмирания городских и природных насаждений. Основными источниками загрязнения городского воздуха являются промышленные предприятия и городской транспорт. Под воздействием вредных газов, а в частности сернистого ангидрида, задерживается рост растений, опадает листва. Пыль и сажа сильно ослабляет газообмен, процесс дыхания и ассимиляции, вызывая угнетение растений и ослабление их роста.

   Урбанофитоциноз (УФЦ) – расположенные на урбанизировавших территориях фитоценозы, которые полностью или частично сформированы (с дальнейшим систематическим уходом или без него); сознательно преобразованы человеком по архитектурному проекту (или без него) в целях выполнения ими определённых функций; самостоятельно сформировались вследствие деятельности человека на местообитаниях, не свойственных не нарушенных человеком природе (пустыри, свалки, железнодорожные насыпи).

   К условиям произрастания УФЦ А.О. Машинский^[6] относит следующие условия:

Тепловой режим участка, обусловленный географическим положением и местными особенностями (рельеф, насыпи зданий, закрытое или открытое положение); тип почвы; характер освещения (открытое, доступные для света территории в течение всего дня, затемнённое положение участка); чистота или запылённость воздуха (наличие в нём вредных газов, дыма, копоти); прочие особенности участка (расположение подземных сооружений, канализаций, дренажа и т.д.) -   учёт всех этих факторов очень важен для урбанизированных территорий.

   Урбанизированные территории (УТ) – территории связанные с возникновением и развитием города, как специфические формы поселения людей к ним относятся пространства занятые жилыми домами, производственными и инженерными сооружениями, транспортными магистралями, пустырями, свалками. УТ не совпадают с контурами города в пределах административной черты. В пределах административной границы встречаются участки естественной растительности, отдельные поля и огороды, деревенские сады. При составлении классификации растительности (УФЦ), необходимо, прежде всего, учитывать, что городские растительные сообщества, относящиеся к природным естественным фитоценозам и им присущи признаки, общие для всех фитоценозов (структура, внутренняя среда, конкурентные отношения, влияние на внешнюю среду). Во всех литературных источниках указывается на затруднительность прямого использования традиционных геоботанических методов для классификации городской растительности в связи с ее неорганизованностью, пёстротой и случайностью видового состава.

   Если при классификации лесной растительности вполне правомерно употребление понятия «еловый лес», для обозначения широкого набора сообществ с доминированием ели, то для большинства УФЦ, особенно для группировок, искусственно созданных человеком, принцип доминирования не является определяющим, поскольку и характер самой растительности, и закономерности ее, разумеется, а часто и управление развитием планируются человеком. Многим УФЦ свойственна мозаичная структура, они могут быть представлены сочетаниями участков лесной, луговой растительности, то полностью искусственно сформированных (антропогенная растительность), то смешанных (то и сформированная растительность – остатки естественной растительности антропогенная). По характеру растительности УФЦ подразделяются на следующие сообщества^[7]:

1. Древесные и кустарниковые сообщества. Они включают леса. Имеется хорошо выраженный древесный ярус. По происхождению леса делятся:

1. Леса, возникшие на основе естественной растительности в результате её изменения человеком (чаще всего под рекреационным воздействием)

   Так, в результате включения участков естественных лесов в черту города, их вытаптывания, происходит постепенный переход естественных лесных сообществ в антропогенную.

2. Леса, непосредственно сформированные человеком, и используемые в основном для рекреационных целей. Леса урбанотерриторий наряду с рекреационной выполняют санитарно-гигиеническую и особую средообразующую функции.

2. Сады – сообщества с доминированием садовых деревьев и кустарников,      не образуют густого полога и имеют рядовое расположение.

3. Живые изгороди – сообщества, построенные по определённому проекту, представляющие собой линейные посадки деревьев и кустарников.

4. Лесополосы – искусственно созданные сообщества, имеющие хорошо выраженный древесный ярус, значительную протяжённость в длину и большую, чем у живых изгородей ширину. Лесополосы делятся на придорожные и полузащитые. Как правило, на территории города преобладают придорожные лесополосы.

1. Травянистые сообщества. К ним относятся:

1. Луга. Они включают луговые сообщества, которые могут быть естественного происхождения (на основе естественной растительности), искусственно созданные.
2. Газоны – искусственно созданные сообщества, образованные газонными травами и подвергающиеся регулярному уходу.
3. Цветники – сообщества, построенные согласно заданной архитектурно-художественной композиции.
4. Пустыри – к ним относятся сообщества, возникающие на участках строек и на территориях, сильно нарушенных ранее проводившимися здесь работами; растительность таких сообществ формировалась без прямого участия человека.  

Садово-парковые комплексы (построенные по определённому архитектурному проекту), представляют собой мозаичные сочетания участков (разных размеров) лесов, полян, газонов, цветников, живых изгородей и аллей (часто такие сочетания состоят из фрагментов). В зависимости от целевого назначения и архитектурных особенностей садово-парковые комплексы подразделяются:

1. Парки – сообщества значительных размеров, построенные по архитектурному проекту, отличительная черта которых – наличие разных сооружений рекреационного назначения предназначены для декоративного оформления и улучшения санитарно – гигиенических условий города, а так же для длительной рекреации.
2. Скверы – сообщества меньших по сравнению с парками размеров, построенные по архитектурному проекту, отличительная черта которых – значительный удельный вес в общем балансе территорий архитектурно-планировочных элементов и малых форм. Предназначены для декоративного оформления и приручения санитарно-гигиенических условий города, а так же для кратковременного отдыха и пешеходно-транспортного движения.
3. Селитебные УФЦ – сообщества, расположенные между домами, а так же на территории детских садов, яслей, школ, построенные по архитектурному проекту микрорайонов, отличительная черта которых – значительный удельный вес в общем балансе территории архитектурно - планировочных элементов (большую долю составляют проезжие и пешеходные дороги), предназначены для повседневной рекреации.
4. Бульвары – сообщества, расположенные на полосе между проезжими частями улицы, предназначены главным образом для транспортного пешеходного движения и кратковременного отдыха.

2. Методы изучения растительного покрова исследуемой территории

2.1    Экологическая  роль антропогенно - преобразованных почвенного и растительного покровов в современном городе

   В современном городе промышленные предприятия занимают около 20% всей площади, на долю жилых кварталов приходится 50-60%. Однако за счёт высокой концентрации источников, техногенное воздействие на среду в пределах больших промышленных зон оказывается большим в несколько раз, чем на территории жилой застройки. Преграждая путь потокам воздуха, зелёные насаждения задерживают содержащиеся в них пыль и газы.  Кроме того из-за разницы в температурном режиме между озеленёнными и неозелененными территориями более холодный воздух из зелёного массива вытесняет тёплый воздух неозелененных, плотно застроенных промышленных мест. В результате усиливается вертикальное перемещение воздуха, а вместе с восходящими потоками в верхние слои атмосферы перемешивается пыль, дым и газы. Это примеры косвенного воздействия. Прямое воздействие проявляется в том, что деревья, кустарники и даже газонные травы способны поглощать размытые химические элементы, соединения, которыми загрязнён городской воздух^[8]. Газопоглотительной способностью обладают и газонные травы, особенно мятлик луговой ( Poa pratensis ), овсяница красная( Festuca rubra ). За счёт посадок древесно-кустарниковых пород, разбивки газонов, можно значительно уменьшить концентрацию токсичных газообразных соединений воздухе. Зелёные растения способны очищать загазованный городской воздух и за счёт способности некоторых деревьев и кустарников окислять пары бензина, керосина, ацетона. С точки зрения окислительной способности наиболее ценными считаются: берёза пушистая (Betula pubescens) ель голубая (Picea abies), липа мелколистная ( Tilia cordata ), клён остролистный (Acer platanoides), рябина обыкновенная ( Sorbus aucuparia ).

2.2   Разработка системы показателей состояния растительности

      Необходимый признак растительности в городе - её ухоженность. По степени ухоженности я выделил:

1. Ухоженные посадки различного видового состава, подверженные комплексу мероприятий по уходу.
2. Слабо ухоженные (окультуренные) посадки. Уход ограничивается периодической подрезкой стволов и осенней уборкой листового опада.
3. Неухоженные (абсолютно дикие) посадки, спонтанно существующие на заброшенных участках.

   Городская растительность в силу существования в довольно неблагоприятных условиях, практически повсеместно подвергается угнетению. Причины угнетения имеют комплексный характер. На территории города в УФЦ я выделил следующие виды угнетений растительности:

1. Биологические повреждения (вызванные деятельностью насекомых).
2. Механические повреждения (обломанные ветки, повреждённая кора).
3. Угнетение подтоплением - переувлажнённые местообитания.
4. Угнетение, вызванное переуплотнением почвенного покрова.
5. Отравление различными техногенными веществами, либо выпадающими на поверхность стволами листовых пластинок из воздуха, либо поступающими через корневую систему с поверхностными или подземными водами.

2.3   Изменение структуры городской растительности

     Озеленение городов являются одной из важных экологических проблем современности. Формирование зелёных насаждений крупного промышленного города происходит в резко изменённой экологической обстановке. При этом трансформируется вне характеристики экотипа: климат, атмосфера, почвы, рельеф, подземные воды. При исследовании территории города Клин выяснилась значительная неравномерность распределения растительности. На территории города можно выделить следующие зоны:

1. Зона исторической постройки города, с сохранившимися старыми зелёными массивами.
2. Зона довоенной и послевоенной постройки с незначительными массивами новых парков и слабым озеленением улиц.
3. Зона современных новостроек с начальными стадиями озеленения
4. Зона личных усадеб сельского типа и садов.
5. Зона промышленных предприятий.

   Кроме того, по территории города проходит крупная автомагистраль Москва – Санкт-Петербург, она перерезает типы городской среды и  носит дополнительные перестройки, которые сопровождаются негативным воздействием. В видовом отношении  преобладают: липа мелколистная, тополь чёрный, клен платанолистный, ясень обыкновенный. Остальное количество приходится на ель обыкновенную и берёзу. Видовой состав молодых городских посадок (30-40 лет) более разнообразен. Основные виды посадок -  старше 20 лет, за счет которых пополнен состав городских зелёных насаждений, следующие: ель голубая, туя западная (распространена на территориях города узкого пользования; школы; д/я, д/с), ясень обыкновенный, черёмуха виргинская, тополь чёрный, белый, боярышник. Большинство из них нормально цветёт и плодоносит.

Заключение.

В результате проведённых мною исследований на территории города Клин я могу сделать следующие выводы.

Город Клин является крупным промышленным центром с активной хозяйственной деятельностью человека. Антропогенными факторами в городе являются: строительство, промышленность, транспорт. Антропогенные факторы,  влияющие на растительность, можно рассмотреть с двух сторон:

Положительная сторона:

1. Посадка деревьев и кустарников.
2. Систематический уход за растениями (подрезка ветвей деревьев, кустарников, побелка стволов, обработка травянистой растительности).
3. Внесение в почву питательных элементов.

Отрицательная сторона:

1. Сильное уплотнение почв, что отрицательно воздействует на корневую систему растений.
2. Подрезка деревьев: во многих случаях подрезки деревья не справляются с потерей верхних крупных ветвей, и результатом такой подрезки может быть гибель деревьев.

Антропогенному растительному покрову свойственна мозаичная структура, в которой чередуются участки лесной, луговой и собственно городской растительности. В результате исследований были установлены нетрадиционные виды: туя западная, каштан. Различные источники загрязнения выбрасывают в атмосферу соединения серы, свинца, азота. В этих условиях особую роль приобретает фильтрационная функция зеленых насаждений. При исследовании УФЦ города я выявил, что большей частью они не представляют собой единую взаимосвязанную экологическую систему. Городская растительность состоит из локальных, разрозненных звеньев.

Литература

1. Алёхин В.В. «Растительность и геоботанические районы Московской и сопредельных областей.» Москва. «Мысль». 1997 г.
2. Бертокс П. «Стратегия окружающей среды от загрязнений». Москва. 1992
3. Большаков В.А., Гальпер Н.Я. «Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами».
4. Владимиров В.В. «Расселение и окружающая среда». 1982 г.
5. Глазовская М.А. «Геохимия природных и техногенных ландшафтов» Москва «Мысль», 1988г.
6. Груздев М.В., Колбовский Е.Ю. «Картографический аспект анализа ландшафтно-экологической ситуации на урбанизированных территориях». 1991 г.
7. Добровольский Г.В. «География почв и почвенное районирование Центрального экономического района», Москва, «Мысль»,2000 г.
8. Качалов О.Л. «Воздействие выбросов автотранспорта на природную среду» 1999 г.
9. Кремленкова Н.П., Гапонюк Э.И. «Антропогенные факторы в истории развития экосистем» 1986 г.
10. Машинский Л.О. « Город и природа.» 1973 г.
11. Машинский Л.О. «Озеленение городов» 2001 г.
12. Панов П.Г. «Химия в озеленении городов» 1994 г.

Приложение.    Таблица №1