Учебно-исследовательская работа. Экологическое исследование растений Торгонского леса.
проект (7 класс)

Муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования «Дом детского творчества»

Красненского района Белгородской области

МОУ «Новоуколовская сош»

Учебно-исследовательская работа

Экологическое исследование растений Торгонского леса

 (номинация «Экология лесных растений»)

Авторы проекта:

1. Борзенков Дмитрий Сергеевич –   учащийся 7 класса Новоуколовской средней общеобразовательной школы, объединение «Юные лесоводы»

2. Скворцова Нина Стефановна – руководитель проекта, педагог дополнительного образования муниципального бюджетного учреждения дополнительного образования «Дом детского творчества»

2019 г.

Оглавление

Введение                                                                                              3

1. Материалы и методика                                                                   5

1.1. Место и сроки проведения исследования                                   5-7                            

1.2. Методики исследования                                                              5-7

2. Физико-географическая характеристика Торгонского леса        8-15

2.1.    Физико-географическое положение                                             8

2. Рельеф и геологическое строение                                                 8
3. Климатические условия                                                                 9-10
4. Внутренние воды                                                                            10
5. Почвы                                                                                               10-11

2. Экологическое исследование растений Торгонского леса             11-15

Заключение                                                                                          16

Литература                                                                                           17

       Приложение                                                                                         18

Введение

            Лес – национальное богатство России. Роль леса в жизни человека и Земли является основополагающей. Сегодняшняя жизнь без леса просто немыслима. Лес выступает природной фабрикой кислорода, фильтром, очищающим атмосферу, экологическим каркасом для всей планеты. Именно эти факторы вызывают ответственность за сохранения лесов.

           Мы любим полноводные реки, бескрайние леса нашего родного края. Но мало только любоваться природой, нужно приложить все силы, чтобы была она еще краше и богаче на радость людям.

Природа Торгонского леса мне очень хорошо знакома. Лес необыкновенно красив и поражает своим видовым разнообразием растений и животных.  Мне захотелось исследовать лес глубже, и выявить в какой охране  он больше нуждается. Под руководством педагога дополнительного образования руководителя объединения «Юные лесоводы» Скворцовой Нины Стефановны я  провёл ряд исследований: почвы, растительности, животного мира.

                Название Торгонский лес произошло от имени бывшего помещика Болеслава Антоновича Таргонского. Лес  расположен к северу от села Новоуколово, имеет большие размеры относительно других лесов, конфигурация напоминает квадрат. На северо-западе отграничивается полевой дорогой, идущей от улицы Заря на север, на востоке заболоченной местностью. Делится на приблизительно равные половины ручьём, протекающим  с юго-запада на северо-восток.

     Цель работы:        изучение экологических особенностей растений Торгонского леса.

Задачи:

1. Изучить особенности природы Торгонского леса: рельеф, климатические особенности, внутренние воды, почвенный покров и влияние на них антропогенной деятельности.

3. Выявить редкие и охраняемые виды растений.

4. Провести анализ экологического состояния леса.

        Для решения этих задач мной было проведено учебное исследование Торгонского леса, заложены комплексные профили, собран гербарий, составлены календари наблюдений, изучена литература, собранная в коллективных трудах, монографиях, справочниках.

1. Материалы и методика

1.1. Место и сроки проведения исследования

Торгонский лес расположен к северу от села Новоуколово, имеет большие размеры относительно других лесов, конфигурация напоминает квадрат. На северо-западе отграничивается полевой дорогой, идущей от улицы Заря на север, на востоке заболоченной местностью. Делится на приблизительно равные половины ручьём, протекающим  с юго-запада на северо-восток.

        Исследования   проводились в течение 2017-2019 годов. Основные работы были связаны с анализом и обработкой данных полевых дневников, результатов, полученных опытным путём. В части описания климата нами использовались дневники наблюдений за погодой 2017, 2018, 2019 годов, ведущиеся членами объединения  «Юные лесоводы».

                 1.2. Методики исследования

   В качестве методик исследования я использовал те, которые легко осуществляются при работе на местности и в лаборатории и не требуют большого количества затрат:            

        1.Определение прозрачности [10].

Вода взбалтывается, помещается в цилиндр, который ставится неподвижно над шрифтом букв (2 мм). Расстояние от дна цилиндра  – шрифта 4 см. Если сливать постепенно воду из цилиндра, можно обнаружить предельную высоту столба воды. Высота столба оставшейся воды измеряется посредством линейки. Необходимо записать высоту водяного столба в сантиметрах  и вычислить среднее значение.

2.Определение цветности воды [10].

    Профильтрованная проба воды наливается в цилиндр, ставится на лист бумаги рядом с дистиллированной водой. Высота столба воды должна достигать 10 см. Рассматривать пробу в цилиндре необходимо при дневном освещении. Результат описывается словесно при указании оттенка и интенсивности окрашивания.

3. Методика определения видового разнообразия растений [7] 

1.Берём квадрат (из деревянных реек) со стороной один метр.

 2.Выбираем участок с типичной растительностью для этого района и становимся  к нему спиной.

3.Бросаем квадрат назад

 4.Подсчитываем количество видов растений.

 5.Повторяем эти действия ещё 2-3 раза и вычисляем среднее количество видов растений на 1м2.

        4. Определение гранулометрического (механического) состава почвы [2].

    Методика:

  1. Образец почвы рассматривается в сухом состоянии, его щепотка растирается пальцами или при использовании ножа. Определить механический  состав образца, исходя из данных таблицы:

5. Определение хлоридов[10].

В пробирку следует отбирать 5 мл речной воды и добавить 3 капли 10-% раствора нитрата серебра. Примерное содержание определяется по таким критериям как осадок или помутнение.

6. Определение нитратов и нитритов (метод А.Л.Рычкова) [10].

К 1 мл исследуемой воды прибавляют 1 мл физраствора и смешивают с 1 мл риванольного раствора. Если появится бледно-розовая окраска, значит уровень нитритов в воде недопустим.

7. Определение меди [10].

3-5 мл исследуемой воды необходимо поместить в фарфоровую посуду, выпарить досуха и осторожно нанести каплю концентрированного раствора аммиака. Присутствие меди будет связано с появлением интенсивно-синего или фиолетового цвета.  

2.Физико-географическая характеристика Торгонского леса

2.1.Физико-географическое положение

Торгонский лес расположен к северу от села Новоуколово, имеет большие размеры относительно других лесов, конфигурация напоминает квадрат. На северо-западе отграничивается полевой дорогой, идущей от улицы Заря на север, на востоке заболоченной местностью. Делится на приблизительно равные половины ручьём, протекающим  с юго-запада на северо-восток. Координаты Торгонского леса - 51°28′15′′ с.ш., 38°22′28′′в.д.

2.2.Рельеф и геологическое строение

В Торгонском лесу в оврагах северного склона представлены разнообразные глины. Лес расположен в вершине и на склонах нескольких больших балок, одна их которых представляет собой большую плоскую долину ручья в районе Одинцовки переходящую в болото. Здесь также повсеместно встречаются промоины, канавы, овраги. Многие из них протягиваются на десятки и сотни метров.

Основной рельефообразующий процесс исследуемых районов – водная эрозия (склоновая денудация). Её результатами являются рытвины, промоины, канавы, овраги, размывы, эрозионные борозды. Развитию этих форм благоприятствуют легко размываемая почва, склоновый тип рельефа, ливневые дожди, слабый травянистый покров. Деятельность человека нашла своё отражение в углублениях для кострищ, ямах, колеях грунтовых дорог и т.п.

2.3.Климатические условия

       Климат леса формируется за счет влияния тех же факторов, которые создают климат села Новоуколово и близ лежащих территорий.

Эти факторы можно объединить в четыре группы: географическое положение, солнечная радиация, движение воздушных масс (циркуляция),

характер подстилающей поверхности.

      Общие особенности климата соответствуют особенностям климата Белгородской области. Область удалена от экватора в среднем на 50 градусов.

   Зимой преобладают ветры восточных, юго-восточных направлений, весной восточные, юго-восточные, лето и осень дуют ветры западных румбов, северные ветры чаще встречаются летом, что обусловлено почти полным исчезновением «оси Воейкова» вследствие нагрева суши.

По этой же причине южные ветры летом редки. Неблагоприятные атмосферные явления встречаются на территории балки следующие: туманы (особенно поздней осенью), грозы (чаще в июле), метели, град, гололёд. Летом часты засухи [9].

        Солнечного света в лесу меньше, почва летом холоднее, а зимой теплее, чем в открытом поле. Осадков выпадает значительно больше. Древесные кроны задерживают около четверти всех осадков, выпадающих над лесом.

        Снежный покров устанавливается в середине декабря и лежит до апреля, поскольку таянию мешают деревья. В понижениях и складках рельефа он достигает 35-40 и более см, его накапливается больше. Окончательное таяние происходит на 1-2 недели позже, чем на прилегающих к лесу полях.

2.4.Воды

        Гидрографическая сеть исследуемого района образуют ручей, вытекающий из родника и временные водотоки. К ним относятся ручьи, действующие в период весеннего снеготаяния или в летне-осеннее время. Важным элементом внутренних вод леса является родник. В Торгонском лесу гидрографическую сеть представляет помимо родников и временных водотоков ручей, выходящий за пределы Белгородской области.

                Исследования качества и свойств воды родников и ручья показали следующее:        опыт по определению меди показал, что она отсутствует. Опыт по определению хлоридов подтвердил наше предположение о том, что концентрация хлоридов (приблизительное содержание) составляет 1-10 мг/л.

        Концентрации нитратов и нитритов мы определить пока не смогли, так как отсутствуют необходимые для этого реактивы и препараты.

        Наличие фенолов и хлорфенолов в воде родников и ручья  не обнаружено.

2.5. Почвы

Почвенный покров района исследования представлен серыми лесными почвами. Это почвы, сформировавшиеся из типичных чернозёмов путём их постепенной деградации (обеднения) и оподзоливания под влиянием надвинувшегося леса.

В почвенном покрове леса не накапливается таких запасов органических веществ, как на обильно покрытых травянистой растительностью степных участках. В связи с повышенным увлажнением промывание лесных почв происходит энергичнее, глубже, чем на открытом пространстве. В профиле серых лесных почв переплетаются признаки чернозёмов и подзолистых почв [3].

        Исследования почв также показали, что в местах, близких к опушке (то есть в наиболее высоких) почвенный слой смыт слабее, чем на склонах. В понижениях рельефа представлены намытые почвы. Так как лес находится в чашеобразном, воронковидном углублении, мы предполагаем, что почвы здесь распределены в соответствии с законом аналогичных топографических рядов (сформулирован в 1927 году С.А.Захаровым).

3. Экологическое исследование растений Торгонского леса

В Торгонском   лесу имеется огромное разнообразие растительности (древесные породы, травы). Древесных пород насчитывается около 10. Среди них первое место занимает дуб черешчатый. Следующие – клён полевой и остролистный, черноклён. А,  так же осина, дикие груши и яблони.

        Самыми высокими деревьями являются дуб и ясень. К менее низким относятся клён остролистный, черноклён и осина, самые низкие – яблоня и груша (Приложение 3).

        Наш лес обладает богатым видовым составом  кустарников. Сюда входят шиповник, орешник, боярышник и другие. Кустарников отличаются по  высоте. Одни достигают 5 метров, другие – ниже человеческого роста (тёрн, бобовник).

        Травянистые растения Торгонского леса являются многолетними (до нескольких десятилетий). Многие травы существуют, как правило, за счёт вегетативного размножения. Наибольший интерес в ряду травянистых растений представляют так называемые эфемероиды: первоцвет, гусиный лук, хохлатка, ветреница лютиковая, чистяк.

        Помимо травянистых растений в лесу встречаются грибы, лишайники, мхи. Лишайники представлены пармелиевыми, кладониевыми, пельтигера. Мхи не образуют в лесу моховый покров. На них угнетающе действует листовой опад, который накапливается на поверхности почвы. Поэтому мхи можно увидеть на деревьях, кротовинах.

За время полевых исследований мы изучили растительный покров и

смогли определить основные растительные формации, а также количество видов и основные растительные формации, а также количество видов и основные семейства растений.

Всего мы выделяли 27 семейств, а также 60 видов растений. Основные

семейства растений следующие: лилейные, розоцветные, злаковые, лютиковые. Одним или несколькими видами представлены все остальные семейства.

        Основные растительные формации травянистых растений – разнотравная, разнотравно-злаковая.

Фитоценотическое изучение леса выявило связь видов растений с определёнными типами фитоценозов. Нами выявлено 4 фитоценотических типа:

    1.Растения лесов

    2.Растения лесных опушек и кустарников

    3.Растения степей

    4.Растения лугов

    В каждом фитоценотическом типе выделяются 2 группы растений: А – более или менее верные для соответствующего фитоценоза и В – виды, вероятно связанные с соответствующим типом фитоценоза по своему происхождению, но достаточно мирно распространённые в других фитоценозах.

Из полученного спектра вытекает, что ведущая роль во флоре леса принадлежит следующим фитоценотическим типам – растения степей, растения кустарников и опушек, растения лесов и растения лугов.

     Ботанико-географический анализ характеризует флору как миграционную, включая следующие типы ареалов: палеарктический(42.4%), голарктический(18.2%), степной(18.9%), европейский(10.6%), древний(6.0%), европейский кавказский(3.0%), ксероморфный(1.5%).

Во флоре леса выделяются 5 жизненных форм (по Раункиеру)

Систематический анализ флоры леса показывает, что растительность данного района насчитывает около 60 видов растений. Данную цифру нельзя считать окончательной, поскольку ещё не все виды установлены. Все растения объединены в 27 семейств. Двудольные составляют 21 семейство, однодольные – 6.

Важным показателем флоры является соотношение флоры крупных и мелких семейств. К крупным семействам мы относим те, число видов которых составляет не менее 20% всей флоры. Таких семейств 5. Они содержат 57 видов растений, или 43,8%. На долю остальных 30 семейств приходится 73, или 56,1%.

    Располагая в нисходящем порядке по числу видов крупных семейств балки получится следующий флористический спектр:

Систематический анализ флоры леса показывает, что растительность данного района насчитывает около 60 видов растений. Данную цифру нельзя считать окончательной, поскольку ещё не все виды установлены. Все растения объединены в 27 семейств. Двудольные составляют 21 семейство, однодольные – 6.

Заключение

Изучение данной территории показало, что лес испытал на себе значительное антропогенное воздействие. Много лет в Торгонском лесу производились порубки дуба черешчатого. Это привело к тому, что почти все деревья старого возраста были вырублены и остались только молодые дубки. Такое изменение фитоценоза повлекло за собой изменение других его составляющих.

В течение 2015-2016 учебных годов нами было проведено исследование природы  Торгонского леса. В результате проделанной работы были сформулированы следующие

        Выводы:

1. Торгонский  лес имеет уникальный видовой состав флоры, представленный типичными степными, лесными видами, среди которых 7,6% - это редкие и охраняемые виды;

2. Природные комплексы имеют важное практическое, эстетическое, научнопознавательное значение.

3. Органический мир Торгонского леса нуждается в охране от вредного воздействия человека.

4. Для более точной оценки экологического состояния и определения ресурсного потенциала требуются дальнейшие подробные исследования

Предложения:

1.Провести дальнейшие углубленные исследования органического мира леса, в том числе охраняемых видов.

2.Продолжить разъяснительные беседы среди населения с целью устранения свалок бытового мусора, порубок, кострищ и формирования адекватного отношения к природе леса.

4.Продолжить пропаганду экологической культуры среди населения.

Литература

Приложение 1

Диаграмма ярусности в лесу

            1 ярус

                             2 ярус

                                                  3 ярус

                                                                      4 ярус

                                                                                           5 ярус

                                                                                                               6 ярус

Приложение 2

Географическое положение района исследования

Приложение 3

План-схема географического положения Торгонского леса

Приложение 4

Комплексный физико-географический профиль леса

Масштаб вертикальный 1:1000

Масштаб горизонтальный 1:1000

Условные знаки:

Светло-серая лесная почва

Серая лесная почва

Линия профиля рельефа

Теневыносливые растения

Разнотравье с примесью бобовых и злаковых

Древесные породы и кустарники

Дуб черешчатый

Вяз полевой

Клён остролистный, черноклён, полевой

Груша дикая, яблоня дикая

Осина

Бересклет

Тёрн, боярышник

Шиповник, бобовник

Приложение 5

Торгонский лес

Охраняемые растения леса