Сорные растения города Невинномысска

11-ая Всероссийская  Олимпиада «Созвездие - 2010»

«Человек – Земля – Космос»

Номинация : «Город, в котором я живу»»

Тема:  «Сорные растения города Невинномысска».

                                         Автор: Чернова Виктория, учащаяся 11 класса

                         МОУ СОШ № 2  г. Невинномысска.

                                                       Руководитель:

                                                Кравченко Лариса Ивановна,

                                                учитель биологии  МОУ СОШ № 2

г. Невинномысск, 2009

Оглавление

Введение                                                                                            

Содержание

Методика исследования и материалы

Результаты исследования

Выводы

Список литературы

Приложение

Введение

Аллергия – это реакция иммунной системы на определенные вещества. У каждого пятого человека на земле хотя бы однажды в жизни возникли аллергические реакции.  Аллергией страдает примерно треть населения земного шара. Только на покупку противоаллергических препаратов больные всей планеты ежегодно тратят около 12 млрд. долларов. Несмотря на это,  распространенность сезонной аллергии и бронхиальной астмы, за последние 20 лет увеличилась вдвое.

Многочисленными исследованиями установлено,  что основными факторами, вызывающими аллергию являются: пыльца растений - злаковых трав (пырей, рожь, мятлик и др.) и сорных трав (амброзия, полынь, лебеда и др).

Эти растения мы встречаем на каждом шагу. Одни из них – сорняки полей, плантаций, садов, огородов, дач и т.д. Другие окружают наши жилища, постройки, встречаются в лесных полосах, на обочинах дорог и пр. Произрастают они и в местах, где естественная растительность сильно нарушена и подвергается значительному антропогенному воздействию. Такие растения называют антропофитами ( гемерофилами), то есть сопровождающими человека. Уметь распознавать сорные растения, знать их биологию очень важно для разработки эффективных мер борьбы с ними.

Это определило основную цель настоящего исследования: изучение распространения сорных растений в городе Невинномысске.

В соответствии с основной целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Составить флористическое описание пробных площадок в различных районах города Невинномысска.
2. Провести сравнительный анализ полученных результатов.

Гипотеза исследования: высокая заболеваемость поллинозом детского населения города Невинномысска связана с распространением в городе сорных растений, вызывающих аллергию.

Содержание

На период 2005 года по данным городского отдела здравоохранения администрации города Невинномысска численность населения составляет 130000 человек. Анализируя статистические данные за 2005 год (см. приложение 4, табл.1) следует, что на первом месте во всех периодах возраста стоят заболевания органов дыхания:

дети (0-14 лет) – 3551,22 человек (19,729 %),

подростки (15-17 лет) – 169,653  человек (3,201 %),

от 18 и старше – 21751,862 человек (20,386 %),

что составляет 43,316 % всего населения города. На втором месте заболевания органов системы кровообращения (15,45 %). На третьем месте заболевания костно-мышечной системы и соединительной ткани (12,258 %).

                                                                                                                        Диаграмма 1

По данным аллергической службы детской поликлиники города Невинномысска за 2006 год детское население города Невинномысска составляет 20265 человек. Врачом аллергологом принято 4263 ребенка, 1057,8 детей получили лечебно-профилактические мероприятия (15,1 %), 25,8 детей получили введение подкожного аллергена, 6 человек с диагнозом бронхиальная астма и рецидивирующий бронхит в плановом порядке госпитализированы в ДККБ.

Заболеваемость по аллергопатологии носит следующий характер: на первом месте по количеству взятых на диспансерный учет и обращаемость – поллиноз. Число детей составляет 271 человек.

На втором месте заболеваемость атопическим дерматитом. Диспансерному учету подлежит 243 человека. Больше всего по количеству детей приходится на 2005, 2004, 2003, 2002, 2001 и 2000 года рождения. Из них тяжелое и среднетяжелое течение характерно для детей первых 3-х лет жизни. (2006-2004 г.г.). На третьем месте по заболеваемости стоит бронхиальная астма 158 человек.

                                                                                                                        Диаграмма 2

Поллиноз - хроническое заболевание; симптомы поллиноза повторяются ежегодно в одно и то же время. Сезонное (весна, лето) усиление симптомов - важнейший диагностический признак поллиноза. Тяжесть обострения поллиноза зависит от концентрации пыльцы в воздухе (больше пыльцы - сильнее выражена аллергическая реакция), спектра и степени индивидуальной чувствительности организма к пыльцевым аллергенам (спектр чувствительности определяет длительность обострения, а степень чувствительности - интенсивность симптомов).

Поллиноз вызывает пыльца прежде всего ветроопыляемых растений, выделяющих огромные количества мелкой (20 - 60 микрон) пыльцы, переносимой ветром на большие расстояния - десятки и даже сотни километров. Поэтому проявления болезни могут быть там, где аллергенных растений нет. Кроме того, растения, продуцирующие пыльцу, должны быть широко распространены в данном регионе. От целого ряда характеристик пыльцы зависит способность организма реагировать на нее. Так, например, пыльца березы, тимофеевки и полыни обладают очень высокой способностью вызывать аллергию (аллергенностью), а пыльца сосны - нет.

Выделено несколько групп аллергенных растений (деревья, злаки и сорные травы) и несколько периодов или сезонов обострения поллиноза (1. весенний, 2. ранний летний и 3. поздний летний или летне-осенний). В классическом случае аллергия развивается на пыльцу двух-трех видов растений, а обострение заболевания продолжается около месяца. Однако, нередки случаи множественной сенсибилизации (полисенсибилизации), когда обострение заболевания продолжается почти все теплое время года.

              Злаковые (луговые) травы.

Пыльца злаков - пыльцевой аллерген номер один во всей Европе, открывает второй период - ранний летний. В зависимости от региона Европы злаковые травы цветут с мая до конца августа. Во второй половине мая начинают пылить лисохвост и мятлик. В июне к ним присоединяются тимофеевка, овсяница и ежа. В средней полосе основной причиной поллиноза является пыльца тимофеевки, мятлика, ежи, овсяницы, пырея, плевела, ковыля, полевицы, лисохвоста и костра.

                Сорные травы.

Третий период обострения поллиноза - поздний летний (август - сентябрь). Это время цветения растений из семейства сложноцветных и маревых; высокоаллергенными свойствами обладают полынь и лебеда. С цветением полыни, лебеды, конопли связано обострение поллиноза в центральных и южных регионах России, Западной Сибири, Средней Азии. Поллиноз, связанный с пыльцой амброзии, представляет настоящую угрозу для здоровья жителей Ставрополя, Краснодара и Южного Поволжья. В указанных семействах есть растения, вызывающие аллергию и в более ранние сроки: например, одуванчик, близкий родственник полыни и амброзии, - уже в мае. Подорожник, щавель и крапива - представители разных семейств - начинают пылить уже в июне-июле; их пыление продолжается до осени.

Растения, засоряющие посевы и посадки сельскохозяйственных культур и наносящие им вред, называют сорными. Они обладают высокой плодовитостью, лучшей приспособленностью к внешним условиям, высокой конкурентной способностью, разнообразием биологических особенностей семян и органов вегетативного размножения, способностью паразитировать на других растениях.

Большое разнообразие сорных растений, с одной стороны, морфологическое и биологическое сходство многих из них с культурными растениями, с другой, дают возможность рассматривать эти растения как вполне сформировавшиеся жизненные формы. Биологическая классификация сорных растений должна быть основана на комплексных признаках, в частности морфологии, особенностях размножения, способах питания, образе и длительности жизни на одном месте. Универсальные биологические классификации были разработаны отечественными учеными: Г. Н. Высоцким, И. К. Пачоским, Л. И. Казакевичем, В. В. Никитиным, А. И. Мальцевым, Н. Ф. Комаровым, И. Н. Шевелевым, С. А. Коттом, М. Смирновым, И. С. Косенко, В. В. Скрипчинским и другими. Каждая из них построена на основных признаках сорных растений. Учитывая новейшие научные данные о жизни сорных растений, высокую экологическую пластичность сорняков наиболее приемлемой считается биологическая классификация, представленная на схеме 1 (см. приложение 1).[5]

 По способу питания и образу жизни сорняки целесообразно разделить на два биологических типа: 1 – непаразитные, 2 – паразитные и полупаразитные. Непаразитные  сорные растения более многочисленны, они ведут самостоятельный образ жизни и получают питание из почвы за счет разложения сложных органических веществ.

По продолжительности жизни разделяются на три  подтипа: однолетние, двулетние и многолетние (схема 2, см. приложение 1).

Однолетние (монокарпические) сорные растения размножаются только семенами, живут один год и включают три биологические группы: яровые, озимые, зимующие. Яровые всходят весной или летом и заканчивают свое развитие в течение одного вегетационного периода. По своей биологии они очень близки к яровым культурам, посевы которых чаще всего и засоряют. В зависимости от времени появлении всходов их подразделяют на ранние и поздние. Вегетационный период однолетних сорняков различный: у одних заканчивается до созревания ранних культур или одновременно с ними, и тогда семена осыпаются в почву, у других семена еще не успевают созреть к этому времени. Общим для этой группы является то, что при появлении осенью всходы их обычно не перезимовывают. Озимые однолетние сорные растения всходят в конце лета — осенью, зимуют в фазе кущения и заканчивают свое развитие в следующем году. Цикл их развития такой же, как у озимых  культур, посевы которых они чаще всего засоряют. Растут они также в лесополосах, на необрабатываемых землях, в многолетних травах. Семена созревают раньше или одновременно с озимыми зерновыми и при уборке урожая засоряют зерно, а также осыпаются в почву. Зимующие сорняки могут давать всходы в конце лета, осенью либо рано весной. По своим биологическим особенностям они занимают промежуточное положение между яровыми и озимыми. Если семена прорастают в конце лета – осенью, то всходы перезимовывают и засоряют главным образом посевы озимых культур и многолетних трав, лесополосы, необрабатываемые земли, при прорастании весной зимующие сорняки развиваются , как яровые, и чаще засоряют ранние яровые культуры [2].

Двулетним (дициклическим) сорным растениям для полного развития  — от появления всходов до созревания семян требуются два вегетационных периода. Размножаются они в первый год жизни семенами, на второй - вегетативным способом. У настоящих двулетников всходы при появлении весной все лето остаются в виде розетки листьев или образуют только стебли. В первый год они накапливают в корнях питательные вещества, преимущественно в виде углеводов, на второй год развиваются стебли с цветками и семенами. Если всходы появляются в конце лета или осенью и в корнях до зимы не накопится достаточного количества питательных веществ, то растения перезимовывают два раза и только после этого  плодоносят и отмирают. Факультативные двулетники в зависимости от экологических условий могут развиваться либо как настоящие двулетние растения, либо как однолетние зимующие сорняки, чаще всего они встречаются в южных районах  страны [2].

Многолетние (поликарпические) сорняки растут на одном месте более двух лет, После созревания семян у них отмирают лишь надземные органы, а подземные живут долго и от них ежегодно отрастают новые стебли,  на которых появляются цветки и образуются семена. Многолетние сорняки подразделяются на биологические группы по строению корневой системы, а также способу вегетативного размножения. Все эти растения размножаются семенами, кроме того, корнеотпрысковые — корневой порослью, корневищные-  подземными стеблями (корневищами), корнестержневые — частично вегетативно при отчуждении верхней части корня, луковичные видоизмененными подземными побегами (луковицами), клубневые — подземными утолщенными стеблями (клубнями), ползучие — укореняющимися во влажной почве стеблями в местах их утолщения, корнемочковые – вегетативно при отчуждении верхней части укороченного главного корня. [5]

Сорные растения составляют успешную конкуренцию культурным растениям благодаря ряду биологических особенностей. Главная из них – способность к интенсивному размножению, что достигается либо огромной семенной продуктивностью, либо хорошей способностью к вегетативному размножению. Первая стратегия присуща в основном однолетним растениям, например известной всем пастушьей сумке (Capsella bursa-pastoris). Этот скромный и малоприметный сорнячок дает за вегетационный сезон два-три поколения, причем каждое растение способно произвести до 70 тыс. очень мелких семян. Еще более впечатляющи успехи у других однолетников – белой мари (Chenopodium album) и ромашки непахучей (Matricaria inodora)  – около 100 и 200 тыс. семян на одно растение [4].

На тропинках и вдоль дорог, во дворах нередко можно увидеть ковер из распластанных растений спорыша, или птичьей гречишки (Polygonum aviculare). Это растение можно встретить повсюду – даже в больших городах отдельные растеньица спорыша пробиваются в щелях между тротуарными плитами. Спорыш очень устойчив к вытаптыванию, поэтому хорошо растет на газонах, дорожках, выгонах. Это растение – настоящий космополит, оно растет на всех континентах, причем часто в самых неудобных для других растений местах. Одно растение спорыша дает до 2 тыс. мелких семян, которые разносятся на обуви человека, копытах и лапах животных.

Много сорняков среди представителей семейства маревых. На огородах распространены разные виды родов марь и лебеда. Лебеда вообще один из самых обычных сорняков на пашнях и в огородах. Самая обычная из марей – марь белая (Chenopodium album). У нее раскидистые кустики сероватой окраски, а соцветия покрыты белым мучнистым налетом. Интересно, что марь белая дает три типа семян. Крупные и светлые всходят на третий день после высыпания. Более мелкие коричневые всходят после стратификации (промораживания) лишь весной следующего года. Наиболее мелкие черные хранятся в почве много лет и всходят постепенно, что делает марь трудноискоренимым сорняком. Мучнистый налет, покрывающий листья и соцветия, образован особыми пузыревидными волосками, полыми внутри. Он защищает растения от перегрева и излишнего испарения влаги [1].

Если однолетние сорняки успешно размножаются благодаря большому количеству семян, то многолетние сорные растения имеют иную стратегию. Они размножаются преимущественно вегетативно – корневыми отпрысками. У этих растений на корневищах из почек возникают дополнительные подземные побеги, дающие надземные стебли. Известнейшими корнеотпрысковыми сорняками являются осот полевой (Sonchus arvensis) и бодяк (Cirsium arvense) из семейства сложноцветных (см. приложение 2, рис. 2,3). Обломки корневищ этих растений способны давать новые растения, кроме того, главное корневище уходит глубоко в землю, что затрудняет борьбу с ними.  Каждый  кустик помимо уходящего вглубь корневища имеет множество горизонтальных тонких шнуровидных корневищ. Кроме того, осот полевой, так же, как и его однолетний собрат – осот огородный, – дает массу семян, которые длительное время сохраняют всхожесть.

О мощности подземных органов некоторых видов корневищных и корнеотпрысковых сорных растений дают представление следующие цифры. Так, у осота полевого  на 1 м2 почвы масса подземных органов составляет 1003 г, их длина – 76 м, а количество вегетативных почек на них достигает 1609 (16 090 тыс. штук на площади 1 га). У пырея ползучего (см. приложение 2, рис. 1) эти показатели на 1 м2 равны соответственно 2890 г, 495 м и 25 977 почек на 1 га (259 770 тыс. вегетативных почек) [3].

Только ли вред приносят сорные растения?

Следует отметить, что в последнее время изменилось отношение к ним:

1. отказ от полного уничтожения (в Западной Европе издаются «Красные книги» сорняков),
2. регуляция их численности, использование полезных свойств.
3. ресурсы их плазмы незаменимы для введения в культуру таких хозяйственно ценных растений, как кормовые (клевер, люцерна, донник, пырей и др.), лекарственные, пищевые, декоративные, почвозащитные, рекультивационные, медоносные и др. (Ю.А.Дударь,2002)

Интродукция антропофитных растений облегчается наличием у них ряда особых биологических свойств, позволяющих, в том числе, использовать их в экстремальных условиях: высокая плодовитость, способность дать за вегетационный  сезон две и даже три генерации, растянутые сроки цветения и диссеминации, способность семян хранить всхожесть в течение десятилетий, низкая требовательность к богатству почвы, толерантность к отсутствию почвы (растут на безгумусных материнских породах), гало-, термо-, ксеро-, гидро- и т.п. антропоустойчивость.

Нельзя не отметить и такую роль антропофитов, как способность обогащать верхние горизонты почвы глубинными элементами, противостоять эрозии, служить энергетическим источником (получение углеводородов), высокий индикационный потенциал...

Они полезны и вредны. Главное - научиться использовать первое их качество и регулировать второе. В этом состоит «экологический подход» к этим растениям.

Антропофиты - прекрасный объект для мелиорации нарушенных (опустыненных, вторично засоленных и т.п.) земель, выработок карьеров, отвалов.

Антропофиты являются неплохими биоиндикаторами богатства и качества почвы, ее загрязненности токсинами. [6]

Большинство антропофитов быстро реагируют на изменения в содержании почвы питательных веществ. Поэтому, учитывая эту особенность, можно определить изменения, происходящие под влиянием хозяйственной деятельности человека, а также загрязнение окружающей среды (Ю.А.Дударь,2002).

Методика исследования и материалы

Методика для проведения исследования использовалась стандартная, общепринятая (Методы геоботанических исследований: Методическое пособие сост. А.С.Боголюбов, М., Экосистема, 1996).

При определении сорных растений руководствовались определителем (Фисюнов А.В., 1984) [5, 9] .

Описание видового (флористического) состава сорной растительности города производилось на пробных площадках размером 1 м х 1 м. в форме квадрата в течение 2 недель в октябре месяце 2008 года и в июне-июле 2009 года.

Пробные площадки выбирались в наиболее типичных местах различных районов города (см. приложение 3): северная, восточная, южная окраины города, центральная часть города, закубанская зона (более плодородная почва).

Промышленная северная зона – площадки №№ 1,2.

Наиболее молодой и застраиваемый район города ПРП - №№ 3,4 (восточное направление).

Наиболее засоренный и мало обкашиваемый 6-й микрорайон - №№ 5,6 (южное направление).

Красная деревня – частный сектор, близость к реке, более плодородные почвы - № 7 (юго-западное направление).

Район автовокзала – недалеко от трассы Ростов-Баку, в течение лета несколько раз косили траву - №№ 8,9,10 – (восточное направление).

Площадка не выкашиваемая в городском квартале - № 11

Площадки в районе поселка шерстяного комбината (закубанская зона) – № 12          (парк),  № 13 – дворовая территория.

Результаты исследования

Полученные в ходе исследований  данные  представлены в таблицах №№ 2-5 (см. приложение 5-8).  Из таблицы 3 (см. приложение 6) наблюдали ( см. диаграмму):

По данным таблицы 4 (см. приложение 7) составили диаграммы 3, 4, 5:

                                                                                                                                    Диаграмма 3

Классификация сорных растений по хозяйственной ценности

                                                                                                                               Диаграмма 4

Классификация сорных растений по типам сорняков

                                                                                                                        Диаграмма 5

Классификация сорных растений по типу корневой системы

        В процессе исследования нами сделан гербарий по сорным растениям города Невинномысска.

По литературным данным [1]:

Обсуждение результатов:

1. Амброзия полыннолистная встречается в подавляющем большинстве пробных площадок. Можно говорить о массовом внедрении этого злостного карантинного сорняка, который является аллергеном и вызывает амброзийный поллиноз, во все растительные сообщества города Невинномысска.
2. Устойчивый к вытаптыванию горец птичий (спорыш) распространен не менее широко (7 из 13 площадок).
3. Корнеотпрысковые многолетники (осот, бодяк и др.) – занимают значительное место в растительных сообществах города.
4. Часто встречающийся цикорий говорит о низкоплодородных и уплотненных почвах в городе.
5. Полынь и донник лекарственный (растения типичные для степной зоны вокруг города) встречаются только на окраинах города (восточное направление), что говорит об обеднении состава растительности, упрощении структуры растительных сообществ.
6. По видовому составу сорной растительности можно судить о плодородии почвы и ее увлажненности в различных районах города, т.е. наиболее плодородная почва в районе Красной деревни (площадка № 7) и в районе поселка шерстяного комбината

Выводы

На основании полученных результатов, можно сделать вывод о том, что массовое распространение амброзии полыннолистной, которая является аллергеном и вызывает амброзийный поллиноз, а также более 50 % аллергенных сорных трав, может служить одним из факторов повышения заболеваемости аллергией детского населения нашего города.

Список литературы

1. Колбовский Е.Ю. Изучаем природу в городе. Ярославль. Академия развития, 2006.
2. Мельникова С.В. Сорняки.- «Биология»,  № 24, 2006 г.
3. Москаленко Г.П. Карантинные сорные растения России. 2001, 278 с.
4. Трухачев В.И., Дорожко Г.Р., Ю.А.Дударь Сорные, лекарственные и ядовитые растения (альбом антропофитов).-Ставрополь, «Агрус», 2006.
5. Фисюнов А.В. Сорные растения. – Колос, 1984, (определитель сорных растений).
6. Антропофитология (растения-спутники)- Ставрополь, 2002.
7. Методы геоботанических исследований: Методическое пособие (сост. А.С.Боголюбов), М., Экосистема, 1996.
8. Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения., М., «Дрофа», 2004.
9. Растения и животные. Руководство для натуралиста. М., «Мир», 1991           (определитель).