Занятие "Растения в городской среде"
план-конспект занятия (6, 7, 8, 9, 10 класс)

ЗАНЯТИЕ 5. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАСТЕНИЙ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Цель занятия: формирование естественнонаучной грамотности учащихся в области экологии растений в современном городе.

Задачи:

1. развитие экологического мышления учащихся через знакомство со следующими понятиями: экосистема естественная, экосистема искусственная, урбоэкосистема, биоценоз, биогеоценоз, биосфера.
2. формирование экологической грамотности учащихся при выполнении практических заданий.
3. воспитание интереса к изучению экологических закономерностей взаимодействия человека и природы в городской среде.

Оборудование: тетради, ручки, ноутбук, телевизор, электронная презентация к занятию.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

        Сообщество (биоценоз) – не просто сумма видов, но и совокупность взаимодействий между ними. Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства, например, видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса, продуктивность.

Биогеоценоз – исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом). Граница биоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза). Для каждого биоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического обмена. Биогеоценоз – это составная часть природного ландшафта и элементарная единица биосферы.

        Биоценоз обладает определенными свойствами:

1. Целостность – это взаимосвязь живых организмов друг с другом и со средой обитания за счет потоков энергии и вещества.
2. Устойчивость – это свойство биоценозов поддерживать равновесие при любых изменениях окружающей среды, т.е. переносить неблагоприятные условия и сохранять способность к размножению).
3. Самовоспроизведение – способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, воссоздание среды обитания живыми организмами.
4. Саморегуляция – свойство различных популяций регулировать свою численность в зависимости от условий жизни и численности других популяций в биоценозе.

         Экосистема. Другая категория экологических исследований – экосистема. Это любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Примером экосистемы может служить пруд, включающий гидробионтов, физические свойства и химический состав воды, особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, атмосферный воздух, солнечную радиацию. Рассмотрение экосистемы важно в тех случаях, когда речь идет о потоках вещества и энергии, циркулирующих между живыми и неживыми компонентами природы, об эволюции сообществ. Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в целом нельзя изучать в отрыве от окружающей среды.        Экосистема – понятие очень широкое и применимое как к естественным (например, тундра, океан), так и к искусственным комплексам (аквариум). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы экологи используют также термин «биогеоценоз».

        Ландшафт (географический) – достаточно обширный участок земной поверхности, в пределах которого различные компоненты природы (горные породы, рельеф, климат, воды, почвы, растительный и животный мир) составляют одно целое и образуют определенный вид местности. Таким образом, ландшафт – это территория, характеризуемая суммой типичных признаков и включающая определенный набор биогеоценозов.

        Совокупности природных ландшафтов, сходных по морфологическим, функциональным и экологическим особенностям, образуют ландшафтные зоны (тундровую, таежную, пустынную, степную), или зональные типы ландшафтов. Экология рассматривает также антропогенные типы ландшафтов, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, − городской ландшафт, сельскохозяйственный, промышленный.

        При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ, составляющих основу экосистем, и климатические (зональные) признаки. Выделяются определенные типы экосистем. Например, тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, болото травянистое, болото сфагновое.

        Часто в основу классификации природных экосистем кладут характерные экологические признаки местообитаний, выделяют сообщества морских побережий или шельфа, озер или прудов, пойменные или суходольные луга, каменистые или песчаные пустыни, горные леса, эстуарии (устья больших рек) и другие.

        Растительные сообщества и экосистемы обычно не имеют резких границ и переходят друг в друга постепенно, в соответствии с изменением условий местообитаний в пространстве и во времени. Однако, в большинстве случаев можно достаточно четко установить границы, отделяющие одну экосистему от другой, определить границы биогеоценозов.

        Все природные экосистемы связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему. Эта экосистема называется биосферой.

Город представляет особую среду обитания – городскую среду. Городская среда – сложное образование, продукт взаимодействия природы и человеческой деятельности. Изучением городской среды, ее основных компонентов и факторов, влияющих на них, занимается урбоэкология, или экология города. Расширяясь, города сливаются друг с другом, образуя агломерации.

Взаимосвязь всех компонентов и явлений городской среды позволяет говорить о ней как об урбосистеме (городской экосистеме). Урбосистемы – это открытые системы с ярко выраженным антропоцентризмом.

Известный эколог Н.Ф. Реймерс писал: «Необходимо повернуться лицом к человеку и спасать землю от собственного усердия не по разуму. Сменилась сама цель развития. Еще недавно казалось, что достаточно человека прокормить и сделать богатым. Сейчас же выяснилось, что для того, чтобы жить долго и не болеть, этого мало. Нужна еще благоприятная среда жизни. Обращение к человеку привело к новой форме антропоцентризм, экологическому антропоцентризму. Общество стало поворачиваться лицом к себе, к своему переустройству, а не к преобразованию природы».

Урбанизация, с одной стороны, улучшает условия жизни населения, с другой – приводит к вытеснению природных естественных систем искусственными, загрязнению окружающей среды, повышению химической, физической и психической нагрузки на живые организмы. Крупный город изменяет почти все компоненты природной среды – атмосферу. Растительность, почву, подземные воды, грунт и даже климат, а также электрическое, магнитное и другие физические поля Земли. Изменить траекторию развития сможет новое поколение людей с высоким уровнем экологической культуры, убежденных в возможности реализации социального прогресса, совместимого с жизнедеятельностью биосферы.

Главные функции зеленых насаждений современного города – санитарно-гигиеническая, рекреационная, т.е. предназначенная для отдыха, декоративно-художественная.

Основными элементами озеленения являются парки, сады, набережные, бульвары, скверы, территории жилых и промышленных районов, пришкольные участки. Неотъемлемой составной частью озеленения города являются пригородные леса, лесопарки, градозащитные, мелиоративные комплексы, способствующие улучшению микроклимата города и санитарного состояния воздушного бассейна, создающие благоприятные условия для населения.

Всем известно, как велика роль зеленых насаждений в очистке воздуха городов. Дерево средней величины за 25 часов восстанавливает столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. За один теплый солнечный день гектар леса поглощает из воздуха 220-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода.

С 1 м² газона испаряется до 200 грамм/час воды, что значительно увлажняет воздух. В жаркие летние дни на дорожке у газона температура воздуха на высоте роста человека на 2 градуса ниже, чем на асфальтовой мостовой. Зеленые насаждения хорошо осаждают частицы пыли. Один гектар деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 т пыли, а лиственных – около 100 т. Деревья с широкими кронами и кустарники, посаженные вдоль тротуаров, улучшают микроклимат улиц. Многие растения выделяют в воздух фитонциды, например, акация, береза, ива, ель, тополь.

Зеленая листва, красочная гамма цветущих растений, успокаивающий шелест листвы создают у человека приятное ощущение покоя, снимают нервное напряжение, улучшают настроение. Зеленые растения играют важную роль в жизни человека.

Древесно-кустарниковая растительность обладает избирательной способностью по отношению к вредным примесям в воздухе и, следовательно, различной устойчивостью к ним. Исследования показали, что тополь бальзамический является наилучшим «санитаром» в зоне сильной загрязненности атмосферы. Хорошими поглотительными качествами обладают также липа мелколистная, ясень, сирень. У вяза, черемухи, клена поглотительные способности выражены слабее.

Зеленые насаждения – это один из наиболее важных компонентов урбоэкосистемы. Озеленение города встречает на своем пути немало трудностей. Например, в центральных районах невозможно отвести значительные площади для расширения зеленых насаждений. В этом случае перспективным является развитие вертикального озеленения. Благоприятную экологическую обстановку человек может создать внутри своего жилища с помощью комнатных растений, аквариумов, террариумов, зеленых зон на лоджии или балконе.

В озеленении городов все чаще стали использоваться интродуцированные виды. Интродукция – это преднамеренный или случайный перенос особей какого-либо вида за пределы его ареала.

Если рассматривать город как экосистему, то можно отметить значительный рост заморских видов (интродуцированных) в фауне любого современного города.

В Европе и Северной Америке городская флора на 35–40% состоит из чужеродных видов, а в центре Пекина этот показатель достигает 53%. Порой немалую роль здесь играют социально-экономические факторы. В Финиксе, штат Аризона, измерили уровень видового разнообразия флоры на двухстах с лишним участках размером 30 на 30 метров, случайным образом раскиданных по городу и его окрестностям. Одним из самых значительных факторов, влияющих на богатство видов на участке, оказалось финансовое благополучие района. Чем богаче жители, тем больше вокруг видов. Этот эффект − ученые назвали его «эффектом роскоши» − указывает на одно: появлению в городе новых видов растений мы обязаны путешествиям, торговле и неумолимому стремлению чужеродных растений покинуть ухоженный сад. 

Неиссякаемый поток видов-чужестранцев − это первое из минимум четырех объяснений богатству видов, которое встречают на улицах городские натуралисты. Второе объяснение заключается в том, что людские поселения, позже перерастающие в города, обычно строятся там, где биоразнообразие и без того велико. Если вы откроете физическую карту мира и найдете там самые крупные города, то обнаружите, что они находятся вовсе не в горах и не в пустынях. Там, где их основали, видовое разнообразие изначально было высоким: это устья и поймы рек, низины с плодородной почвой и другие места, где человек и зверь найдут чем себя прокормить и займут свою нишу. Иными словами, вторая причина богатого городского биоразнообразия кроется в том, что оно было богатым и до появления города. Часть этого богатства до сих пор выживает в тесных уголках привычной среды, оставшихся в развивающемся городе.

Третий источник видового разнообразия в городе − ухудшение условий для жизни непосредственно за чертой города. В наши дни городской центр часто кажется экологическим оазисом по сравнению с окрестностями. Раньше все было наоборот: сельская местность (те самые поля и луга, кусты и живые изгороди, ручьи и пруды) отличалась многообразием, и разные виды можно было найти в каждом уголке. Именно поэтому в XIX веке натуралисты из Нью-Йорка отправлялись на прогулки по окрестностям города. По сравнению с городами, где заводы загрязняют воздух, окрестности считались природной идиллией. Теперь же во многих странах все наоборот. На тщательно обрабатываемых полях и плантациях, разделенных ровнехонькими каналами, для биоразнообразия практически не остается места. Города разрастаются и поглощают все больше пригодной для возделывания земли, так что из каждого оставшегося квадратного сантиметра почвы стараются выжать максимум. Теперь на фоне распаханных квадратов центр города со своими разнообразными дворами, зелеными крышами, старыми каменными стенами, заросшими канавами и просторными парками кажется раем для множества видов растений и животных. 

Ботаники Здена Хохолоушкова и Петр Пышек описали эти перемены в чешском городе Пльзене. Они изучили целые кипы старых статей, отчетов и гербариев, чтобы отследить изменения во флоре города и окрестностей за последние 130 лет. Как выяснилось, в черте города разнообразие растений неустанно росло: в конце XIX века их там насчитывалось 478 видов, в 1960-х − 595, а в наши дни − 773. В окрестностях же ситуация обратная: количество видов снизилось с 1112 до 768, а потом и до 745. В чем же дело? Скорее всего, в том, что сельское хозяйство в XX веке стало усиленно развиваться. За чертой города дикие растения принялись активно истреблять, тогда как в его центре все обстояло наоборот. Если выразиться художественным языком, изгнанные из деревень сорняки обрели укрытие в городских стенах. 

Четвертое и последнее объяснение большого биоразнообразия в городах − разнообразие самой среды обитания. Только задумайтесь: для нас город − это торговые центры, парковки, магистрали, деловые районы и тротуары, а для парящего в небе сапсана, летящей вдоль улицы журчалки и опускающегося на землю пушистого семечка молочая − это целый калейдоскоп каменных выступов, влажных ям, поросших мхом полос и подземных ручьев. Эти разбросанные по городу местообитания образуют на удивление разнообразный ландшафт с множеством ниш, которые способствуют поддержанию видового разнообразия.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Практическая работа «Древесные и кустарниковые формы растений в озеленении современного города»

Задание учащимся: Заполните таблицу, укажите адрес территории проведения исследования, основные виды растений, дополните комментариями.

        Сформулируйте выводы, определив основные древесные и кустарниковые породы в озеленении вашего двора, отметьте породы, которые встречаются очень редко.

Ответьте на вопрос, какие породы деревьев и кустарников вы хотели бы видеть на улицах нашего города, у себя во дворе?