Экологический проект

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Щербаковская средняя школа

                                                                            Выполнил:

                                                                            Казарян Маргарита

                                                                            ученица 10 класса

                                                                                      Щербаковской средней школы

                                                                            Алексеевского района

                                                                            Белгородской области

                                                                            Руководитель:

                                                                            Кухтин А.В.

с.Щербаково 2006 год

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение.

1. Цель работы.

2. Актуальность темы и сроки проведения исследования.

II. История луга.

1.Паспорт луга, растительный и животный мир.

2.Исследовательский состав луга, анализ химических и физических свойств почвы.

III. Исследование видового состава луга.

1. Трансформация суходольных лугов в ходе их пастбищного использования.

2. Семенная продуктивность растений.

3. Адаптивные свойства луговых растений.

IV. Заключение.

1. Предложения по охране видов лугов.

2. Выводы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить видовой состав луга, его биологические и экологические особенности, вычислить плотность популяции, подземную и надземную биомассу луга, выявить значение в природе и жизни человека, лугов, сделать выводы о состоянии лугов с. Щербаково.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ: с древнейших времен травоядные животные оказывали существенное влияние на луговую, степную растительность. Выпас был необходимым условием поддержания равновесия травяных экосистем, их биологического круговорота. При этом количество пасущихся животных регулировалось трофическими связями, емкостью кормовых угодий. Однако после появления человека на Земле и по мере развития животноводства пастбищные нагрузки стали определяться хозяйственной деятельностью человека. Перегрузка пастбищ, их истощение и деградация стали нередким и даже обычным явлением. Выпас перестал быть лишь фактором поддержания стабильности травяных экосистем, а во многих случаях приобрел значение фактора деструктивного.

Введение.

С древнейших времен травоядные животные оказывали существенное влияние на луговую растительность. Выпас был необходимым условием поддержания равновесия травяных экосистем, их биологического круговорота. При этом количество пасущихся животных регулировалось трофическими связями, емкостью кормовых угодий. Однако после появления человека на Земле и по мере развития животноводства, пастбищные нагрузки стали определяться хозяйственной деятельностью человека. Перегрузка пастбищ, их истощение и деградация стали нередким и даже обычным явлением. Выпас перестал быть лишь фактором поддержания стабильности травяных экосистем, а во многих случаях приобрел значение фактора деструктивного. Это характерно и для нашего Алексеевского района.

Цель наших исследований заключается в изучении видового разнообразия луга, в результате влияния выпаса скота. Базой наших исследований являются луга села Щербаково.

Для достижения поставленной цели нами были реализованы следующие задачи:

1. Паспортизация луга.

2. Исследование видового состава луга.

3. Оценка деградации исследуемого участка.

Объектом исследования является луг. Предмет исследования – видовое разнообразие и влияние выпаса скота на него.

В ходе работы нами были использованы следующие методы:

1) изучение и анализ вопроса с использованием научной и методической литературы;

2) статистический;

3) собственно полевые исследования.

При написании работы нами были использованы методические рекомендации авторских коллективов и результаты собственных исследований.

ИСТОРИЯ ЛУГА

Исследуемый луг находится в юго-восточной части Щербаковского сельского округа.

Видовой состав луга: ежа, тимофеевка, лисохвост, мышиный горошек, клевер, донник белый, донник жёлтый, цикорий, коровяк, подорожник, одуванчик, пырей, мятлик, костёр, ярутка, пастушья сумка, икотник, желтушник.

Животный мир луга: членистоногие (жуки, медведки, бабочки), земноводные (лягушки, жабы), пресмыкающиеся (ящерицы), млекопитающиеся (кроты).

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ ЛУГА

Луга, послужившие объектом наших исследований, возникли на месте вырубленных лесов в результате постепенного расширения луговых полян. Первоначально луговые поляны среди леса использовали как сенокосы, что привело к увеличению роли злаков в травостое за счет ослабления позиции разнотравья и выпадению из его состава ряда лесных видов.

Нагрузка на почву луга, где не производят выпас скота, она равна 6-10 кг/см. Видовой состав здесь представлен 53 видами. Нагрузка на почву луга, где пасут скот, равна 26-30 кг/см. Видовой состав резко снижен. Он представлен 12 видами растений.

Исследования. на лугу проводились в четыре этапа по трем направлениям.

1. Плотность почвы на разных стадиях выпаса скота.

2. Количество и видовой состав луга до выпаса и после выпаса животных.

3. Определение надземной и подземной массы на лугу (до выпаса и после выпаса скота).

С древних времен травоядные животные оказывали существенное влияние на луговую и степную растительность. Выпас был необходимым условием поддержания равновесия травяных экосистем, их биологического круговорота. При этом количество пасущихся животных регулировалось трофическими связями, емкостью кормовых угодий. Однако после появления человека на Земле и по мере развития животноводства, пастбищные нагрузки стали определяться хозяйственной деятельностью человека. Перегрузка пастбищ, их истощение и деградация стали нередким и даже обычным явлением. Выпас перестал быть лишь фактором поддержания стабильности травяных экосистем, а во многих случаях приобрел значение фактора деструктивного.

Под влиянием выпаса уплотняется почва, ухудшается ее аэрация, отчуждается часть надземной фитомассы, особенно в верхних биогеоцетонических горизонтах, что влечет за собой лучшую прогpеваемость почвы, увеличение испарения влаги с ее поверхности. В конечном счете происходит коренная перестройка травостоя.

Мы провели изучение суходольных лугов, подверженных влиянию выпаса скота. Для исследования были подобраны серии пробных площадок размером 100 м каждая, отражающих разные уровни пастбищной трансформации луговых фитоценозов. На этих площадках определили плотность почвы плотномером Голубева, изучили состав травостоя, соотношение биоформ, запас надземной и подземной биомассы, семенную продуктивность избранных видов. Особое внимание уделяли доле участия синантропных видов растений в флористическом составе и надземной биомассе. На этой основе установили стадии трансформации луговых фитоценозов под влиянием выпаса и разработали шкалу уровней пастбищной толерантности луговых растений.

В ходе пастбищной трансформации лугов обедняется их флористический состав, возрастает доля синантропных видов в составе травостоя. Сообщества с преобладанием или значительным участием злаков в травостое сменяются сообществами с преобладанием разнотравия, полидоминантные сообщества – олиго- или монодоминантными. Возрастает доля синантропных растений (по числу видов и по биомассе), а затем наступает их полное доминирование. При этом растения с высокой конкурентноспособностыо заменяются растениями с низкой конкурентноспособностью, но обладающими широкой экологической амплитудой, способными произрастать на не плодородной уплотненной почве. Снижается продуктивность луговых сообществ; уменьшается доля надземной биомассы по отношению к подземной.

Изменяется и состав преобладающих биоформ. По мере возрастания интенсивности выпаса осуществляется замена верховых злаков сначала полуверховыми, а затем низовыми. В группе разнотравья на месте более или менее высокорослых двудольных многолетников с хрупкими прямостоячими стеблями, не способными приподниматься после смятия, поселяются растения с эластичными стеблями, выправляющимися после смятия. Затем на первый план выходят розеточные многолетники и вегетативно подвижные растения с ползучими укореняющимися надземными побегами.

Как среди злаков, так и среди разнотравья на наиболее подвинутых стадиях пастбищной деградации луговых сообществ на смену многолетникам приходят однолетники и одно-двулетники.

Способность растений быстро осваивать выбитые места на пастбищах и удерживать там свою позицию при интенсивных пастбищных нагрузках во многом зависит от особенностей их семенного размножения.

ПОДОРОЖНИК БОЛЬШОЙ – многолетнее поликарпическое короткокорневищное кистекорневое растение. По литературным данным масса 1тыс. семян равна 0,25 - 0,35 г (Фисюнов, 1984). Сведения о семенной продуктивности весьма протеворечивы: до 2 тыс. семян на одно растение (Мальцев, 1932), до 61 тыс.(Шлякова, 1982), до 320 тыс. семян (Фисюнов, 1984). В почве на глубине 1 см. прорастает 40% семян, а на глубине 3 см. - только 5-6%; всхожесть сохраняется до 7 лет (Шлякова, 1982).

Наши наблюдения показали, что семенная продуктивность подорожника большого понижается по мере деградации лугового фитоценоза: на второй стадии она равна 33 тыс., на третьей 19 тыс. и на четвертой - 7,5 тыс. семян на одну особь. Соответственно уменьшается число плодов на один генеративный побег (от 250 до 170) и количество семян в плоде (от 10 до 6). Масса 1тыс. семян равна 0,19-0,22 г, всхожесть - 86-90 %, энергия прорастания - 76,7-89%.

ОДУВАНЧИК ЛЕКАРСТВЕННЫЙ - многолетний стержнекорневой факультативно корнеотпрысковый поликарпик с симподиальной системой вегетативных розеточных, полу - и безрозеточных генеративных побегов. На незадернованных почвах развивается быстро, уже на второй год жизни цветет и плодоносит; в ненарушенныx сообществах зацветает лишь на четвертый год. При повреждении корней на них образуются почки возобновления, из которых развиваются надземные побеги (Дмитриев и др.,1982).

По литературным данным масса 1 тыс. семянок равна 0,5-0,75 г (Фисюнов, 1984), 0,2-0,7 г (Котт, 1955). Семенная продуктивность - 7 тыс. семянок (Котт, 1955), до 12,2 тыс. семянок на одно растение (Фисюнов, 1984). Семена прорастают с глубины не более 4-5 см. Способность растений быстро осваивать выбитые места на пастбищах и удерживать там свою позицшо при mпенсивных пастбищных нагрузках во многом зависит от особенностей их семенного размножения.

По результатам наших исследований, семенная продуктивность одуванчика лекарственного снижается от 1400 семянок на одно растение, на второй стадии деградации луга до 390 семянок, (также на одно растение) на четвёртой стадии деградации.

Однако нужно иметь в виду, что здесь приводятся данные единовременных учётов; фактически же одна особь в течении сезона неоднократно образует генеративные побеги и продуцирует большое количество семянок Число генеративных побегов на одну особь по стадии деградации различается несущественно (от 6 до 4). Масса 1тыс. семянок равна 0,42-0,47 г, всхожесть -79,4-86%, энергия прорастания - 48-49%.

КУЛЬБАБА ОСЕННЯЯ - многолетнее кистекорневое растение, с укороченным корневищем и многолетними придаточными корнями. По литературным данным масса 1 тыс. семянок равна 0,7г (Ларин, 1957), 0,9-1,0г (Фисюнов, 1984); семенная продуктивность на одно растение составляет 1200 (Ларин,1951) и 4900 семянок (Фисюнов, 1984).

Согласно нашим данным у кульбабы осенней по мере деградации луга (от второй стадии к четвертой) семенная продуктивность снижается от 4600 до 480 семянок на одну особь, число семянок в соцветии – от 82 до 48, число генеративных побегов на одно растение - от 14 до 5, число соцветий на один генеративный побег от 4 до 2. Как и в предыдущем случае, особь может продуцировать в течение сезона роста большее число семянок за счет образования новых генеративных побегов. Масса 1 тыс. семянок равна 0,48-0,49г, всхожесть -71-80%, энергия прорастания - 62-67%.

Плоды одуванчика лекарственного и кульбабы осенней - семенники с волосистыми придатками, обеспечивающими им высокую парусность, что дает возможность переноса зачатков на далекие расстояния. Одуванчик наиболее активно плодоносит в мае - июне, кульбаба с конца июля до глубокой осени. Эти два вида взаимно дополняют друг друга по срокам диссеминации. Семена их не имеют периода покоя, могут прорастать сразу после опадания (Котт, 1955), обеспечивая возможность заселения выбитых мест в течение всего сезона роста. Всхожесть семян в почве сохраняется 2-3 года и более (Ларин, 1956).

ПАСТУШЬЯ СУМКА - однолетник или одно-двулетник со стержневой корневой системой, плод-стручочек, сжатый с боков. Семена мелкие, рассеиваются при растрескивании стручков. Масса 1 тыс. семян равна 0,1-0,2 г (Фисюнов, 1984). Согласно разным источникам, одно растение дает до 12 тыс. (Симонов, 1987), до 60-80 тыс. (Соколов, Чесалин, 1952), до 237 тыс. семян (Фисюнов, 1984). Семена прорастают с глубины не более 2-3см, всхожесть сохраняется до 3-5 лет (Фисюнов, 1984).

По данным наших исследований, при переходе от третьей стадии деградации луга (во второй этот вид не обнаружен) к четвертой стадии продукция семян на одну особь снижается от 18400 до 7200, число плодов в соцветии - от 310 до 140, число семян в плоде остается приблизительно на прежнем уровне. Масса 1 тыс. семян равна 0,11-0,12, всхожесть - 75-78%, энергия прорастания - 74-88%.

Жизненный цикл пастушьей сумки сильно сокращен. Это растение способно в течение лета дать 2-3 поколения (Мальцев, 1932), семена прорастают быстро. Имеется три формы этого вида: яровая, зимующая и озимая. Цветущие и плодоносящие растения можно встретить в разное время в течение всего сезона роста.

Для сопоставления следует привести некоторые данные о горце птичьем (спорыше). Это однолетник, широко распространенный на выбитых местах. Стебли сильно ветвистые, в условиях выпаса распростертые. Цветет с июня до поздней осени. Плод – орешек. Одна особь продуцирует до 5,4 тыс. орешков. Семена созревают в сентябре, прорастают преимущественно весной, сохраняют всхожесть в почве 5 лет.

Семена способны прорастать с глубины не более 8-10 см. Согласно нашим наблюдениям, горец птичий прекрасно возобновляется на выбитой уплотненной почве, семена его могут прорастать близко к поверхности и даже на поверхности почвы. Это растение хорошо отрастает после стравливания и даже после многократного скашивания.

На пастбищах наиболее благоприятные условия для прорастания семян однолетков и одно - двулетников (горца птичьего и пастушьей сумки) создается весной, вскоре после таяния снега, а также в первой половине лета после обильных дождей, когда поверхность почвы сильно увлажнена. В сухие периоды лета поверхность почвы на выбитых местах обычно покрыта плотной растрескивающейся коркой, которая препятствует прорастанию семян. По-видимому, успешному прорастанию семян этих видов благоприятствует заделка семян копытными животными.

При оценке приведённых ниже данных нужно иметь в виду, что хотя семенная продуктивность изученных нами растений на одну особь уменьшается по мере деградации луга. Это компенсируется увеличением числа особей. Поэтому поступление жизнеспособных семян синантропных растений на единицу площади в наиболее продвинутых стадиях деградации выше, чем в более ранних. Снижение всхожести и энергии прорастания семян по мере деградации луга не обнаружено.

Пастбищная толерантность луговых растений во многом определяется их способностью произрастать в условиях интенсивного стравливания надземной биомассы и сильного уплотнения почвы. У многих видов растений эта способность выражена в разной степени. В зависимости от этого можно выделить 6 уровней толерантности (таб.2).

Выживание злаков в условиях интенсивного выпаса способствует поверхностное расположение узла кущения, что позволяет растениям произрастать при уплотнении почвы, наличие дерновины и преобладании укороченных вегетативных побегов.

Среди разнотравья меньшая повреждаемость стеблей и листьев при выпасе обеспечивается преобладанием разеточных и наземностелющихся растений. Весьма существенна способность растений активно заселять места с нарушенной дерновиной и оголённой (в результате повреждения копытами животных, водной эрозии) поверхностью почвы. У вегетативно подвижных растений это достигается образованием удлиненных укореняющихся ползучих побегов, отторгнутые копытами животных, дают начало новым особям.

В случае семенного размножения на первый план выходят такие свойства, как растянутость периода плодоношения (за счет неодновременного прохождения фенофаз разными особями и отдельными цветками одной особи); высокая семенная продуктивность, летучесть плодов, высокая всхожесть и энергия прорастания семян, сохранение всхожести семян в течение длительного времени вплоть до момента, когда создаются благоприятные условия для их прорастания; способность семян прорастать непосредственно на поверхности почвы или после прохождения через пищеварительный тракт животных.

Имеет также большое значение быстрое формирование и укоренение всходов, быстрота роста, максимальное использование молодыми растениями периода, когда почва хорошо увлажнена, ранее вступление в генеративную фазу (у многолетников - уже на второй год жизни). Однолетний и одно-двулетний цикл развития открывает дополнительные возможности для быстрого заселения растениями выбитых участков поверхности, так как в этом случае семена продуцируются уже в первый год жизни, а иногда и несколько раз в течение летнего сезона.

В числе луговых растений, расселяющихся на сильно выбитых пастбищах, встречаются виды, у которых интенсивное вегетативное размножение сочетается с менее интенсивной семенной продуктивностью. Так, лапчатка гусиная не только быстро заселяет оголенные места с помощью усов, но и, по данным А.Ф. Фисюнова (1984), дает на одно растение до 300 тыс. семян.

Под влиянием выпаса скота, при постепенном нарастании пастбищных нагрузок, происходит трансформация луговых фитоценозов. В ходе этого процесса отчуждается часть травостоя, повреждаются надземные органы и почки возобновления растений, изменяется вертикальная структура лугового сообщества: травостой становится более низкорослым, большая часть надземной фитомассы сосредотачивается в приземном слое. Продуктивность травостоя снижается, а соотношение между надземной и подземной биомассой изменяется в сторону увеличения доли подземной. Уменьшаются задернованность и общее проективное покрытие, травостой становится более гетерогенным.

У вегетативно-подвижных растений ускоряется фрагментация клонов, что способствует усилению побегообразования. Надземные побеги прижимаются к почве, а это облегчает их ускорение. Существенно обедняется флористический состав, изменяется соотношение биоформ, осуществляется переход от преобладания многолетников к преобладанию однолетников и одно-двулетников, возрастает доля синантропных видов.

В конечном свете формируются крайне обедненные по видовому составу сообщества, состоящие исключительно или почти исключительно из синантропных видов.

В ходе пастбищной трансформации лугов происходит замена менее толерантных к выпасу растений более толерантными. Критерии присутствия видов растений, относящихся к тем или иным уровням толерантности, а также соотношение видов, относящихся к разным уровням, могут быть использованы для оценки состояния луговых фитоценозов в рамках экологического мониторинга кормовых угодий.

3аключение

Анализируя литературные источники и результаты собственных исследований, мы пришли к выводу: в ходе пастбищной трансформации лугов происходит замена менее толерантных к выпасу растений более толерантными. Критерии присутствия видов растений, относящихся к тем или иным уровням толерантности, а также соотношение видов, относящихся к разным уровням, могут быть использованы для оценки состояния луговых фитоценозов в рамках экологического мониторинг кормовых угодии. Перегрузка пастбищ, их истощение и деградация, стали обычным явлением даже для нашего района.

Рекомендации: запретить выпас скота во время и после дождя. Большую плотность выпаса скота рекомендовать на вторую половину лета и осени, когда определенная часть луговых растений отцветает и осыпает свои семена.

Литература

1. Воейков А.И. Воздействие человека на природу. – М, 1949. – 256с.
2. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. – М, 1951. – 92с.
3. Жукова Л.А. Экологическая характеристика лугов. – М.: Мысль, 1996. – 150с.
4. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. – М, 1990. – 635с.
5. Сазонова В.Е. Процесс потребления азота в популяции. – М.: Мысль, 1994. – 134с.