Геоботанические исследования видов рода Полынь на Кубани

Автор: Локтева Лилия Витальевна,

муниципальное автономное общеобразовательное

учреждение – средняя общеобразовательная школа № 7

города Армавира, класс 10 «Б»

 «Геоботанические исследования видов рода Полынь на Кубани»

Научный руководитель: Семёнова Кристина Витальевна,

учитель биологии МАОУ СОШ № 7 города Армавира

2012 год

Оглавление.

1. Введение.
2. Обзор литературы.
3. Методика исследования.
4. Физико-географическая характеристика района исследования:

1. Рельеф.
2. Почвы.
3. Климат.

      5.Результаты исследования:

5.1 Фенологические наблюдения исследуемых видов.

5.2 Исследование структуры фитоценозов отрогов Ставропольского плато.

5.3 Анатомо-морфологический анализ некоторых исследуемых видов рода полынь.

      6.Выводы.

      7.Литература.

      8.Приложение.

Геоботанические исследования видов рода Полынь на Кубани.

1.Введение.

Кубань… Житница России. Она всегда славилась своей разнообразной, красивой природой. А уж кубанские степи были известны во всем мире – богатейшие черноземы, высокий травостой. Говорят, казак вместе с лошадью мог утонуть в этой зеленой, благоуханной траве.

           Использовались степи с самых давних пор. Их распахивали под поля, пасли скот, косили сено. Сначала все вроде бы было хорошо. И урожайность высокая, и сена хватало. Со временем с нашей степью стало что-то происходить. Вырубка окружающих лесов привела к возникновению ветровой, а затем и водной эрозии. Сильные ветра могут сдуть за 2-3 дня верхний слой почвы в несколько мм, если поле не засеяно (а это бывает ранней весной и поздней осенью). Эрозия может возникнуть при выжигании степной растительности или сильном вытаптывании на пастбищах.

           Что же происходит у нас, в окрестностях города Армавира, на отрогах Ставропольского плато? Этот район мало изучен. И в ботанической литературе его немногочисленные описания противоречат друг другу. Скорее всего, это происходит потому, что все серьёзные исследования степных фитоценозов окрестностей Армавира проводились уже достаточно давно. Флора данного района исследования достаточно разнообразна. Но экологическая обстановка самого города, довольно крупного для края промышленного центра, требует повышенного внимания со стороны специалистов. Предлагаемая карта-схема района позволяет определить, о какой местности идет речь.

            Ясно одно. В окрестностях города Армавира когда-то была богатейшая степь. Главное место занимали ковыли (в частности, ковыль перистый, занесенный в Красную книгу Краснодарского края).

           Теперь же сохранившиеся степные участки подвергаются интенсивному выпасу. Бессистемное пастбищное использование лишило всю местность на правом берегу Кубани близ станицы Прочноокопской многих видов древесной и травянистой растительности. Скот оказывает влияние на биогеоценозы, поедая надземные органы растений (стравливание), откладывая экскременты. Крутые склоны плато в результате вытаптывания покрываются сетью тропинок.

           При относительно слабом выпасе первыми исчезают крупнодерновинные злаки, остаются более устойчивые, например, типчак. Типчак – наиболее широко представленное в составе степных травостоев пастбищное дерновинное растение высотой 10-20 см. Он хорошо поедается скотом,  быстро отрастает после стравливания. Значительная часть листьев типчака зимует под снегом в зеленом состоянии, что увеличивает роль этого злака на ранневесенних и зимних пастбищах.

            При более сильном выпасе уже и типчак не может существовать, и его место на пастбищах занимают мелкие степные кустарнички и полукустарнички, главным образом, полынь австриийская и молочай. Происходит это отчасти и потому, что крупный рогатый скот, поедая кормовые травы, угнетает их рост. Непоедаемые сорняки при этом разрастаются. Многолетний перевыпас усиливает так называемую пастбищную дигрессию, ковыли почти полностью выпадают, резко убывают бобовые и разнотравье. В травостое возрастает представленность полыней и сорняков. Кормовая ценность такого пастбища очень низкая. Урежается травостой, что способствует быстрому иссушению почвы. Такая степь к середине лета почти полностью выгорает.

Исследования проводились поэтапно:

1. Первый этап – сентябрь – февраль.
2. Второй этап – март – октябрь.
3. Третий этап – ноябрь – май.

2. Обзор литературы.

Найденные нами литературные источники не дают единой картины флористического состава фитоценозов западных отрогов Ставропольского плато .

Разными авторами указываются здесь:

луговые степи (Гроссгейм А.А.),

бескрасочные ковыльные степи (Алёхин В.В.).

В результате непрерывного антропического воздействия в данном районе развиваются ценозы, характерные для полупустынь,как их описывает Гроссгейм. А многие виды, встречавшиеся здесь ранее :ковыль перистый , ковыль длиннолистный, указанные для Армавира Косенко, уступили  место другим видам : полынь австрийская, п. крымская, кохия простертая, типачак.

Разными авторами, в том числе Гроссгейм (1942,1949), Алехиным (1951), Серединым (1979) указывалось на наличие для Краснодарского края одиннадцать видов полыни : полынь австрийскую, п. высокую, п.горькую, п.кавказскую, п.однолетнюю ,п.крымскую, п.метельчатую, п.обыкновенную, п. песчаную, п.полевую, п.понтийскую. Относительно встречаемости в крае других видов полыни (однопестичной, приморской и др.) у авторов нет единого мнения.

        Морфологические признаки различных видов р. Полынь указаны в определителях высших растений: А.А. Гроссгейм (1949), И.С. Косенко (1970), А.И. Галушко (1978), С.С. Станков - В.И. Талиев (1957).

        Изучением экологии и географии рода Полынь на Кавказе занимались А.А. Гроссгейм (1942, 1952), А.Н. Обухов (1952), М.Х. Харакоз (1980) и др. Разрозненные данные встречаются в работах Е.Ф. Шифферс (1953), В.В. Алёхина (1951 и др.), Н.А. Львова (1951) и др.

3.Методика исследования.

         Превый этап – подготовительный.

Для того чтобы как можно более полно составить описание степного фитоценоза, мы использовали методику по А.Г. Воронову. Как считает А.Г. Воронов (1973), термином «фитоценоз» обозначают конкретные участки растительности. Каждый фитоценоз характеризуется определенным набором признаков. Наиболее значимые признаки:

1. Видовой состав.
2. Количественные и качественные отношения между растениями.
3. Структура.
4. Характер местообитания.

Следующий этап подготовительной работы – составление списка произрастающих в данной местности растений.

Второй  этап – выездной. Заранее для исследований были приготовлены:

1. Колышки, связанные бичевкой по 4 штуки квадратом, так чтобы расстояние между каждыми двумя колышками было 1 м (то есть подготовить ограждение для пробной площадки) – всего для 5 площадок.

1. Фотоаппарат.
2. Папку для гербария.
3. Полевой дневник.
4. Карандаш.

Описание фитоценоза проводилось на пробных площадках. Площадка закладывается в форме квадрата 1м2 .  

Было заложено 3 пробных площадки.

Описание фитоценоза.

Описание фитоценоза ведётся в определенной последовательности. В изучаемом районе выбирается подходящая местность для исследований, здесь и закладываются пробные площадки.  Каждую пробную площадку необходимо сфотографировать. Затем в полевом блокноте перечисляются виды, встречающиеся на данной площадке. При невозможности определения видов растений в поле их следует загербаризировать.

Для каждого вида растений, встреченного в изучаемом фитоценозе необходимо придумать условное обозначение для занесения в схему горизонтальной проекции.

Далее через пробную площадку делается разрез: протягивается бичёвка, вдоль которой зарисовываются все растения – это будет вертикальная проекция. На горизонтальной проекции необходимо отметить место произрастания всех растений на данной площадке, условно разбив их на квадраты 10 на 10 см.

Геоботанические разрезы в районах исследования предполагают описание растительности склонов различной высоты с последовательным перечислением видов, произрастающих на склоне.

Третий этап – обработка полученной информации.

При более глубоких исследованиях возможно изготовление микропрепаратов среза листи и стебля изучаемого растения. Такие микропрепараты помогут определить степень морфологической изменчивости видов под действием тех или иных экологических факторов. Для изготовления таких микропрепаратов необходимо иметь:

1. 5 пачек стальных лезвий
2. заспиртованные образцы растений
3. предметные и покровные стекла
4. глицерин
5. сухие салфетки
6. световой микроскоп

4.Физико-географическая характеристика района исследования.

4.1.Рельеф.

В окрестностях г.Армавира располагаются Прикубанская наклонная равнина и Ставропольская возвышенность. Высота Прикубанской равнины небольшая и при подходе к Армавиру она достигает отметки 160 м. Расчленена очень слабо, неглубокие речные долины почти не нарушают ее плоской поверхности. На правом берегу Кубани спускаются к реке крупным, высоким уступом остроги Ставропольского плато, создавая иллюзию низких гор. Поднявшись по склону на верхнюю их поверхность ,мы попадаем на однообразную, нерасчлененную равнину. Наибольшая высота Ставропольской возвышенности 623 м.

          4.2.Почвы.

          Почвенный покров разнообразен. Значительная часть площадей                                         окрестностей г.Армавира занята черноземами обыкновенными  или карбонатными; луговыми и солонцеватыми. Преобладают  черноземы карбонатные, малогумусные мощные и сверхмощные. Сверхмощные разности распространены  по водоразделам степных рек, мощные разности приурочены к склонам долин и балок. Эти почвы от соляной кислоты вскипают с поверхности или чуть глубже, но в горизонте А. Мощность горизонта А+В сверхмощных разностей около 150 см., мощных 100-120 см. Механический состав карбонатных черноземов, как правило, глинистый, хотя и в поле он определяется как тяжелоглинистый. По всему профилю механический состав одинаковый. Содержание гумуса в горизонте А составляет в среднем 4% с отклонениями от 3% до 5% и границами типичных значений 3,7% -4,4% . Реакция среди верхних горизонтов слабощелочная, в нижних - щелочная и сильнощелочная. Почвы обычно пресные, но в нижних горизонтах могут встречаться вредные соли.

На понижено-равнинной территории, в пойме р.Кубань расположены луговые почвы. Они имеют довольно сильно затемненный гумусный горизонт мощностью до 60 см. Верхняя половина профиля обычно рыхлая, с комковато-зернистой структурой. Глубже сложение уплотняется, структура становится мелкоглыбистой, появляются известковые и железисто-известковые конкреции. Механический состав глинистой, с глубиной облегчающийся до супесчаного или суглинистого. Сплошное вскипание от соляной кислоты наблюдается обычно в горизонте С.  Подвижными соединениями элементов питания обеспечены  недостаточно. В основном эти почвы пресные.

             4.3.Климат

Климат в данном районе умеренно увлажненный, с коэффициентом увлажнения  0,30-0,40. За год выпадает  600-700 мм. осадков. Зима умеренно мягкая. Снеговой покров маломощен и в 60-90% лет непродолжителен.

5.Результаты исследования

5.1 Фенологические наблюдения исследуемых видов.

Растения, слагающие травостой, в момент описания находятся в различных фенофазах (фазах развития). Сравнение фенологических фаз одних и тех же видов растений в разных условиях местообитания позволяет сделать некоторые заключения о том, насколько данные условия благоприятны тому или иному виду растения. Мы выяснили, что раньше всего зацветает полынь горькая (июнь), затем полынь обыкновенная (июль). Период цветения полыней – с конца июля по конец октября. Так как полынь крымская, например, как ценное лекарственное растение, используется, в основном из-за присутствия тауремизина, а именно спсобствует улучшению аппетита и обладает успокаивающими тонизирующими свойствами. Содержание тауремизина сильно колеблется в зависимости от фенофазы, условий года и района произрастания. В связи с этим полынь крымская рекомендуется для дальнейших исследований. (Приложение

            5.2 Исследование структуры фитоценозов отрогов Ставропольского плато.

        Исследование структуры фитоценозов производилось путем заложения пробных площадок и описания геоботанических срезов (приложения 2, 3, 4, 6, 7). В районе пос. Прочноокоп встречаются полынно-злаково-тимьяновые ассоциации с преобладанием полыни австрийской. Кроме того, вместе с полынью произрастают тимьян двуформенный, гвоздика полевая, подмаренник малый, пырей гребневидный, бородач кровоостанавливающий.

5.3 Морфологический анализ некоторых исследуемых видов рода полынь.

В результате морфологических исследований было выявлено 3 формы полыни австрийской и 2 формы полыни крымской.

Полынь крымская – многолетнее травянистое растение с вертикальным, деревянистым корнем. Стебли ребристые, прямые и жесткие. Две ее формы – серая и серебристая – имеют следующие основные отличия:

Серая - зеленовато-серо войлочное опушение : цветки в шаровидных корзинках, метелка сжатая, плоды – красновато-бурые семянки. Необходимо сделать микросрезы листьев и стеблей.

Серебристая - опушение серебристо-войлочное, цветки в удлененно-яйцевидных  корзинках, метелка раскидистая ,плоды- желтовато-серые семянки .

Рекомендуется провести анатомический анализ двух форм полыни крымской.

      6.Выводы.

1.В районе исследования встречаются 7 видов рода полынь.

2.Характер распределения популяций видов рода полынь в степных фитоценозах плато зависит от антропического   воздействия на данные  фитоценоза. Наиболее устойчива к вытаптыванию, стравливанию, выжиганию полынь  австрийская. Как сорное встречается полынь однолетняя. Возле домов вдоль дорог - полынь крымская и обыкновенная. В расщелинах, ущельях плато - полынь метельчатая, горькая.

3.Виды  рода полынь могут образовывать чистые заросли (полынь метельчатая, обыкновенная, горькая однолетняя либо доминировать в полынно-злаково-разнотравных ассоциациях (полынь австрийская), либо быть содоминантами  (полынь крымская, полевая).

4.Проведенные фенологические наблюдения дают представление об аспективности полыней в степных фитоценозах. Аспект большинства  из них наиболее хорошо выражен к концу сентября - началу октября во время активного цветения - плодоношения.

5.Морфологический анализ позволяет выделить формы полыни крымской (серая, серебристая). Для них характерны отличия морфологические: по форме соцветия, размерам взрослых особей, облиственности,  форме листьев  и т.д., что указывает на некоторую фенотипическую обособленность изучаемых форм.

6. Существует необходимость провести дальнейшее исследование, подробный анатомо-морфологический анализ видов рода Полынь, для составления рекомендаций  использования этих растений в медицине.

7. А также для улучшения экологической обстановки самого города, довольно крупного для края промышленного центра, требуется повышенное внимание со стороны специалистов.

       7.Литература.

1.Алексеев Ю.Е. и др. Травянистые растения СССР. - М.: Мысль,1971." Т. 1. С. 42-49; т.2.-      с. 224-228.

2. Алёхин В.В. Растительность СССР в основных зонах. - М.: Сов.наука, 1951 г с. 256-362.

3. Алехин В.В. Методика полевого изучения растительности и флоры. - М, 1983. -203 с.

4.Блажний Е.С. Почвы дельты реки Кубани и прилегающих пространств. - Краснодар : Кн. изд-во, 1981 .-С. 68-93.

5. Воронов А. Г. Геоботаника. - М.; Высшая школа, 1973. - 383 с.

6. Гродзинский A.M. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ.- Киев : Наукова думка, 1965. С. 82, 106-107.      

7. Гроссгейм А.А. Определитель растений Кавказа. - М. : Сов. наука, 1949. - 747 с.

8. Гроссгейм А.А. Растительные богатства Кавказа. - М. : Сов.наука, 1952. - 632 с.

9. Гроссгейм А.А. Растительный покров Кавказа. - М. : Сов. наука, 1942. - 243 с.

10.Кассанелли Д.П. и др. Эфирномасличные растения степных экосистем Западного Предкавказья.// Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий, 1994 -Ч.1 -С. 35-37.  

11.Куваев В.Б. Полынь таврическая - Artemisia taurica Wi1 Id. // Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. – M, 1976.- С. 273.

12. Куркин К.А. Ценотический подход к изучению структуры и эволюции ценопопуляций  луговых  растений. //Экология -1994.-2.-С.15-21.

13. Лисецкий Ф.Н. Периодизация антропогенно обусловленной эволюции степных экосистем. //Экология-1992.-5.-С.17-25.

14. Львов Н.А. Полыни. //Энциклопедический словарь лекарственных, эфирномасличных и ядовитых растений. - М, 1951.- С. 298-299.

15. Нагалевский В.Я. О состоянии экосистем степной зоны Предкавказья. //Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий; 1994. - 4.1.-С. 2-4.

      8.Приложение.

Приложение 1.

Приложение 2.  Пос. Прочноокоп.

Приложение 3. Горизонтальная и вертикальная проекции полынно-злаковой ассоциации в районе пос.Форштадт.

Приложение 4. Пос. Прикубанский