Научная работа Влияние антропогенного фактора на формирование и развитие суходольных лугов

Республиканский экологический фестиваль учащихся

«Зеленая планета-2015»

Секция: Промышленная экология

Тема: Влияние антропогенного фактора на формирование и развитие суходольных лугов

Галиуллина Алина Талгатовна Филиппов Андрей Александрович

МБОУ «Омарская СОШ» учитель биологии

10 класс

2015 год

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Описание методики исследования……………………………………………….4

Результаты исследования………………………………………………...………5

Флористический состав суходольного луга……………………………………..5

Проективное покрытие………………………………………………………...…6

Встречаемость видов…………………………………………………………...…7

Жизненные формы………………………………………………………………..7

Продолжительность жизни…………………………………………………...…..8

Влияние удобрений на суходольный луг…………………………………..……9

Определение продуктивности надземной фитомассы……………………..….10

Выводы …………………………………………………………………………..11

Список использованной литературы………………………………………..….12

Приложение …………………………………………………………..………….13

Введение.

Интенсивное развитие промышленности в нашей стране ведет к усилению антропогенного пресса на местные природные комплексы, что остро ставит проблему сохранения окружающей среды, предотвращения её деградации. При охране среды обитания человека в качестве основных выступают мероприятия по сохранению способности её природной составляющей к саморегуляции и сохранению структуры, здесь наиболее важным является сохранение водного баланса и растительности.

Основная природоохранная проблема нашего времени - сохранение естественного генетического разнообразия на нашей планете. В настоящее время, очевидно, что обеспечить надежную охрану растений можно лишь путем сохранения их места обитаний - фитоценозов или растительных сообществ.

Коренные преобразования природных экосистем в результате интенсивного освоения привели к серьезной трансформации растительности, в отдельных случаях к её глубокой деградации. Большинство лугов нашей страны испытывают действие антропогенных факторов, основными из которых являются: химическое загрязнение, затопление природных угодий водами водохранилищ, выпас и сенокошение, распашка земель. На территории Татарстана нет природных экосистем, нетрансформированных человеком, основная её часть преобразована кардинальным образом. Только на сельхозугодия приходится 67,4 % всего земельного фонда Республики, а их распаханность составляет 82,2%.

Нерациональное использование лугов приводит к снижению продуктивности. А ведь луга являются пастбищами и сенокосами, которые играют важную роль для развития кормовой базы животноводства. Изучение продуктивности надземной фитомассы имеет большое значение для научного подхода к использованию луга.

Целью данного исследования явилось изучение геоботанических особенностей и влияния антропогенного фактора на продуктивность суходольного луга.

Это обусловило постановку следующих задач:

-изучение флористического состава;

-изучение проективного покрытия и встречаемости видов;

-изучение биолого-экологических особенностей растений суходольного луга;

-определение продуктивности надземной фитомассы в условиях выпаса и при внесении удобрений.

Объектом данного исследования был суходольный луг. Он находится 1,5 км к югу от села Омары. Этот луг принадлежит агрофирме «Омара». Угол наклона - 10^º.Суходольный луг уже длительное время испытывает антропогенное воздействие. В настоящее время на этом лугу пасут стадо коров и овец. В стаде насчитывалось - 35 голов крупного рогатого скота, и 60 голов - мелкого рогатого скота.

Описание методики исследования.

1. Жизненные формы по Раункиеру (Ипатов, Кирикова 1999): фанерофиты - почки возобновления расположены высоко (не менее 30 см) над землей, защищены почечным чешуями; хамефиты - почки возобновления располагаются на высоте 20-30 см от поверхности почвы и защищены в холодное время снежным покровом; гемикриптофиты - почки возобновления располагаются на поверхности почвы и покрыты спадом и снегом; криптофиты - почки возобновления располагаются под землей или под водой; терофиты - однолетние растения.

2. Проективное покрытие.

Проективным покрытием называют площадь горизонтальных проекций всего растительного покрова на поверхности почвы. Оно выражается в процентах от поверхности площади, 100 % общего покрова означает, что поверхность почвы сплошь покрыта простыми растениями.

3. Учет встречаемости по методу Раункиера, который состоит в учете флористического состава на маленьких площадках, диаметр которых 36 см. Для каждого вида определим коэффициент встречаемости:

4. Наблюдение над травянистыми растениями на постоянных площадках.

5. Для определения продуктивности был использован весовой метод, который заключается в следующем: с площадки в 1 кв.м. срезают весь травостой на уровне почвы, разбирают по видам, и каждый вид взвешивают отдельно в воздушно-сухом состоянии. Затем вес надземных частей каждого вида выражают в процентах.

Результаты исследования

1. Флористический состав суходольного луга

Площадь выявления видового состава составляет 100 кв. м.

В ходе нашего исследования флоры суходольного луга нами было выявлено 37 видов сосудистых растений, относящихся к 30 родам, 20 семействам, 13 порядкам. Из этих 37 видов встречаются виды - антропофиты: тысячелистник обыкновенный, цикорий обыкновенный, одуванчик лекарственный. Это говорит о том, что на формирование и динамику луга большое влияние оказывает антропогенный фактор. В формировании растительного сообщества значительную роль играют следующие семейства: Бобовые, Злаковые, Сложноцветные, Розоцветные.

В результате подсчетов мы выяснили, что на нашем участке самое многочисленное видами это семейство Бобовые, которое включает в себя 9 видов: Астрагал нутовый, Люцерна посевная, Люцерна хмелевидная, Клевер луговой, Клевер гибридный, Клевер горный, Клевер ползучий, Горошек мышиный. Оно занимает 24,32% от всего числа растений других семейств. Но растения из этого семейства встречаются лишь единственными экземплярами и не являются фоновыми видами.

Семейство Злаковые, по количеству видов занимает второе место (16, 21%). Это семейство представлено шестью видами-Полевица тонкая, Вейник наземный, Овсянница красная, Овсянница луговая, Мятлик однолетний, Мятлик луговой. Растения этого семейства являются доминантами, т.к. виды встречаются в большом количестве.

Из семейства Сложноцветные мы определили и выделили пять видов Одуванчик лекарственный, Цикорий обыкновенный, Полынь горькая, Нивянник обыкновенный, Тысячелистник обыкновенный. Это семейство занимает третье место (13,51%) из этого семейства нами выделены растения, которые являются доминантами суходольного луга. Это Одуванчик лекарственный, Цикорий обыкновенный и Тысячелистник обыкновенный. Другие растения встречаются единичными особями. Остальные семейства представлены меньшим количеством видов.

Таким образом, состав и структура луга определяются в основном степенью антропогенной нагрузки и экологическими особенностями данного месторасположения.

2. Проективное покрытие.

Определение площади покрытия считается одним из важнейших приемов, которые могут характеризовать и количественное соотношение между видами и общую замкнутость растительного покрова или его частей.

Проективным покрытием, или площадью покрытия, называют площадь горизонтальных проекций всего растительного покрова на поверхность почвы. Оно выражается в процентах от поверхности площади. 100% общего покрытия означает, что поверхность почвы сплошь покрыта проекциями растений.

На исследуемом участке площадь проективного покрытия 98%. При этом использован глазомерный метод.

3. Встречаемость видов.

Встречаемостью называют степень вероятности найти тот или иной вид на любой маленькой площадки в изучаемом фитоценозе. Она выражается коэффициентом встречаемости, процентом площадок с данным видом от общего числа исследуемых площадок (R%).

Встречаемость видов определяем по методу Раункиера, который состоит в учете флористического состава на маленьких площадках. Площадки круглые в диаметре 36 см. Проводилась 50 повторностей. Для каждого вида определен коэффициент встречаемости.

100%

Результаты группировал в пять классов (I - от 81 до 100%, II - 61-80%, III - 41-60%, IV- 21-40%, V - 20% и меньше) и подсчитав число видов построим кривую встречаемости.

Высокую встречаемость имеют виды: Тысячелистник обыкновенный, Овсянница красная, Овсянница луговая, Одуванчик лекарственный.

4. Жизненные формы

Под влиянием экологических факторов, в процессе эволюции, растения приспосабливались к ним приобретая свой облик, иными словами жизненную форму.

Жизненная форма - «это результат длительного приспособления растения к местным условиям существования, выраженной в его внешнем облике».

В ходе исследования мы использовали классификацию «биологических типов» по Раункиеру.

Раункиер выделяет следующие жизненные формы:

фанерофиты;

хамефиты;

гемикриптофиты;

криптофиты;

терофиты.

По результатам нашего исследования первое место занимают гемикриптофиты (39 видов), второе место - хамефиты (5 видов), третье место - терофиты (1 вид).

5. Продолжительность жизни.

В зависимости от продолжительности жизни травянистые растения подразделяют на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетние отмирают сразу же после развития плодов. Двулетние - обычно в первый год жизни образуют только вегетативные органы, а во второй цветут и плодоносят. Многолетние травы живут и плодоносят несколько лет, но при этом каждый год все надземные побеги у них отмирают, а подземные перезимовывают и на следующий год дают начало новому поколению надземных побегов.

В ходе исследования мы выявили, что по продолжительности жизни самые многочисленная группа это многолетние. В эту группу относятся 32 вида растений, что составляет 86,4% от всех растений. На втором месте - двулетние, в которой мы определили 4 растения (10,81%).

И самая немногочисленная группа на нашем участке - однолетние (1 вид, 2,7%)

Таблица 1 Продолжительность жизни растений суходольного луга.Количество видов

Процент

однолетние

1

2,7

двулетние

4

10,81

многолетние

32

86,4

6. Влияние удобрений на суходольный луг.

Первый научный опыт на лугах по изучению влияния минеральных удобрений был заложен в 1856 году Лоозом и Гельбертом на Ротамстедской опытной станции (Англия).

Обобщая опыт применения удобрения на лугах, И.П. Ромашев и Т.А. Работнов отмечают, что эффективность удобрения прежде всего зависит от содержания доступных элементов минерального питания в почве, и чем меньше их в почве, тем эффективность соответствующих удобрений выше. На суходольных лугах более высокие прибавки от NPK.

Нами было использовано сложное удобрение - нитрофоска (минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение). (1,5 кг. м.), которое показывает высокую эффективность. После обработки материала мы пришли к следующим выводам:

При внесении удобрения масса надземной части растений возрастает. На контрольном участке она составляет 103,78 г/кв.м. на удобряемом - 181,9 г/кв.м. причем здесь следует учесть, что на лугу наблюдается большая поедаемость растений, особенно растений с удобряемого участка.

При внесении нитрофоски в травостое возрастает количество злаковых и понижается - бобовых.

На контрольном участке было выявлено 21 вид растений, на удобряемом-27.

При внесении минеральных удобрений повышается урожай и одновременно улучшается ботанический состав травостоя. В связи с улучшением ботанического состава травостоя возрастает и поедаемость его скотом, следовательно, и использование суходольного луга.

7. Определение продуктивности надземной фитомассы.

Продуктивностью называют воздушно-сухой вес всей надземной массы того или иного вида и всего фитоценоза.

Для определения продуктивности использовали весовой метод, который заключается в следующем: с площадки в 1 кв.м. срезают весь травостой на уровне почвы, разбирают по видам, и каждый вид взвешивают отдельно в воздушно-сухом состоянии. Затем вес надземных частей каждого вида выражают в процентах.

Учет надземной фитомассы проводился в период максимального ее развития (в конце июня). Проводилось четыре повторности

Выводы

1. Флористический состав суходольного луга насчитывает 45 видов сосудистых растений, относящихся к 30 родам, 15 семействам, 13 порядкам. Преобладают виды семейств Злаковые (Poaceae), Бобовые (Fabaceae),ложноцветные ( Asteraceae) и Розоцветные (Rosaceae0.

2. В биологическом спектре суходольного луга преобладают гемикриптофиты (83,8%), значительно меньше хамефитов (13,5%) и терофитов (2,7%).

3. По продолжительности жизни преобладают многолетние (86,4%), на двулетние приходится - 10,81%, на однолетние - 2,7%.

4. Продуктивность лугового фитоценоза не высокая, составила 103,78г/кв.м. При внесении минерального удобрения продуктивность повысилась до 181,9 г/кв.м.

5.Хозяйственное значение лугов заключается в рациональном использовании их, как сенокосов и пастбищ. При их правильном использовании наблюдается улучшение видового состава и повышается продуктивность.

Список использованной литературы

1. Афанасьева Н.Г., Иванова Р.Г., Макарова З.И., Марков М.В., Маркова С.А., Смирнов А.Г., Туганаев В.В. Определитель растений Татарской АССР. - Казань, 1979. - 371 с.

2. Бакин О.В., Рогова ТВ., Ситников А.П. Сосудистые растения Татарстана. - Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000. - 496 с

3. Горчаковский П.Л. Тенденции антропогенных изменений растительного покрова Земли // Ботан. журн. - 1979. т.64, №12. - С. 1697-1714

4. Миркин Б. М., Розенберг Г. С., Наумова Л. Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. - М.: Наука, 1989. - 223 с.

5. Определитель сосудистых растений Центра Европейской России / И.А. Губанов, К.В. Киселева, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров. - 2-е изд. - М.: Аргус, 1995. - 559с.

6. Работнов Т. А. Луговедение. - МГУ, 1984.

7. Растения и животные: Руководство для натуралиста: Пер. с нем./К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель, Б. Шайба. - М.: Мир, 1991.

8. Раменский Л. Г. Проблемы и методы изучения растительного покрова. Избр. работы: Л.: 1971.

9. Сукачев В.Н. Главнейшие понятия из учения о растительном покрове // Растительность СССР. Т. 1. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 15 - 37.

10. Шенников А. П. Луговая растительность СССР // Растительность СССР. - М.- Л., 1938. - Т. 1

11. Шенников А. П. Введение в геоботанику. - Л., 1964

12. Ярошенко П. Д. Геоботаника. - М.-Л., 1961

Приложение

Рис.1 Кривая встречаемости растений суходольного луга.

Рис. 2. Процентные соотношения жизненных форм растений.

Табл.2. Продуктивность растений на контрольном участке.Название вида

Масса на 1 м2

Единица массы

Средняя арифметическая

Продуктивность

I

II

III

IV

Тысяселистник

2,7

4,73

2,6

3,2

13,23

3,3

3,18

Полевица тонкая

10,14

12,5

10,15

10

42,79

10,7

10,31

Клевер гибридный

2,72

2,72

0,68

0,66

Клевер ползучий

3,2

0,2

0,24

3,64

0,91

0,88

Астрага нутовый

38,6

7,7

46,3

11,6

11,18

Свербига восточная

55,62

55,62

13,9

13,39

Вейник наземный

1,2

1,2

0,3

0,29

Цикорий обыкновенный

14

3,1

4,5

4,1

25,7

6,43

6,2

Овсянница красная

14,4

14,4

3,6

3,47

Овсянница луговая

49

22,5

28

100

25

24,1

Подмаренник мягкий

14,4

4,2

2,5

5,7

26,8

6,7

6,46

Люцерна посевная

0,2

0,2

0,05

0,05

Бедренец камнеломковый

2,3

4,7

5,4

6,9

19,3

4,83

4,65

Лапчатка средняя

0,7

0,93

0,8

1,9

4,33

1,08

1,04

Лютик едкий

0,2

0,45

0,65

0,16

0,15

Звездчатка злаковая

1,4

0,7

0,2

0,2

2,5

0,63

0,61

Мятлик однолетний

3,5

3,5

0,9

0,87

Подорожник средний

2,3

2

1,15

2,2

7,65

1,91

1,84

Одуванчик лекарственный

8,4

9,1

1,4

8,5

27,4

6,9

6,65

Клевер пашенный

0,2

0,2

0,4

0,1

0,1

Вероника дубравная

5,8

5,9

1,9

2,7

16,3

4,1

3,95

Всего:

103,78

100

Табл.3. Продуктивность растений на опытном участке.Название вида

Масса на 1 м2

Единица массы

Средняя арифметическая

Продуктивность

I

II

III

IV

Тысяселистник

3.1

46.4

10.5

14.6

74.6

8.65

10.25

Полевица тонкая

11.5

10

11.9

12.1

45.5

11.38

6.26

Клевер ползучий

2

2

0.5

0.27

Астрагал нутовый

13.5

13.5

13.1

7.2

Свербига восточная

45.9

43.2

89.1

22.28

12.25

Икотник серый

1.5

1.5

0.38

0.21

Вейник наземный

4.5

4.5

1.13

0.62

Цикорий обыкновенный

4.25

13.2

24

10.95

52.4

13.1

7.2

Чернокорень лекарственный

24.7

24.7

6.18

3.4

Морковь дикая

0.2

5.8

6

1.5

0.82

Овсянница красная

80

80.1

10.5

170.6

42.65

23.45

Овсянница луговая

61.5

33

20

34

37.13

9.28

5.10

Земляника зеленая

1.4

1,6

3

0.75

0.41

Подмаренник мягкий

7.5

14.1

15

10.1

46.7

11.68

6.42

</ Пустырник пятилопастный

4.7

4.7

1.18

0.65

Бедренец камнеломковый

2.5

4.2

6.9

7.8

21.4

5.35

2.94

Подорожник средний

0.5

2.1

2

3

7.6

1.9

1.04

Мятлик однолетний

10.4

10.4

2.6

1.43

Лапчатка серебристая

0.6

0.6

0.15

0.08

Лютик едкий

0.9

3.6

4.5

1.13

0.62

Звездчатка злаковидная

1.4

6.8

6.95

5.7

20.85

5.21

2.86

Одуванчик лекарственный

10.4

14

3.9

4

32.3

8.08

4.44

Клевер пашенный

14.1

14.1

3.53

1.94

Вероника дубравная

13

3.5

3.8

2.8

23.1

5.78

3.18

Горошей мышиный

0.8

0.8

0.2

0.11

Костер безостый

2.7

12.9

15.6

3.9

2.14

Всего:

181.9

100