Исследовательская работа по экологии "Экологическое состояние фитоценоза пришкольного участка".

Ученическая муниципальная научно ­ практическая  конференция по биологии  Исследовательская работа Экологическое состояние фитоценоза пришкольного участка. Подготовили ученики  8  класса МОУ Маливской СОШ: Алексеев Андрей и Попков Никита Руководитель: учитель биологии высшей категории МОУ Маливская СОШ  Константинова Е.А. 1 Коломенский муниципальный район 2016 г. Содержание I. II. III. IV. V. VI. Введение …………………………………………………………………....................стр.3         Теоретическая часть ………………………………………………………………….стр.3­5   Роль растений в природе и жизни человека …………………………………..стр.3­4 1.   История   образования пришкольного биоценоза  ……………………………стр.4 2. 3.  Состав и краткая характеристика растений  пришкольного фитоценоза ……стр.4­5 Практическая часть …………………………………………………………………..стр.5­ 7 1. Определение оздоровительной  роли растений пришкольного фитоценоза…стр.5­6 2.  Определение степени деградации  растительного  фитоценоза ……………...стр.6 3. Методы исследования……………………………………………………………стр.6­7 4. Результаты исследования…………………………………………………………стр.7 Заключение ………………………………………………………………. ………….стр.8  Список использованной литературы ……………………………………………….стр.9 Приложения …………………………………………………………………………..стр.10­12 2 I. Введение Что же такое растения? Растения это живые организмы способные перерабатывать энергию  солнца в строительный материал для своих клеток.  Жизненные формы растений: Деревья ­ это многолетнее растение с одревесневающим прямостоячим главным стеблем ­  стволом.  Высота деревьев различна. В основном колеблется от 5 до 30 метров, но среди них  встречаются и 100 метровые (эвкалипты) и даже 200 метровые (секвойи) гиганты. Среди  растений существуют и очень маленькие деревья до 50 см высотой (карликовая береза). В отличие от деревьев, кустарники имеют несколько стволиков, а главный ствол отсутствует.  Все побеги находятся не высоко от земли. К кустарникам относятся такие растения как: сирень,  орешник и др. Кустарники живут от 10 до 20 лет.  Травы или травянистые растения ­ это однолетние или многолетние растения с мягкими,  сочными, побегами. С наступлением холодного сезона верхняя часть трав отмирает, оставляя  под землей корни, клубни или луковицы с питательными веществами для обеспечения роста  побегов в следующем сезоне. Растения, как и другие организмы, подвергаются воздействию различных факторов, особенно в городах и их окрестностях. Особую опасность представляют загрязнение окружающей среды вредными   веществами:   от   газы   и   вредные   вещества,   поступающие     в     атмосферу   вызывают заболевание   и   гибель   растений.   Повседневное   загрязнение   окружающей   среды   оказывает губительное воздействие на растительный мир, угрожая, в конечном счете, здоровью человека.  За последние несколько лет, у некоторых видов растений пришкольного участка стали усыхать  кроны. Особенно это заметно у берёз и  ясеней и рябин.  Эти деревья мы взяли для проведения  исследований. Объект исследования – пришкольный участок МОУ Маливская СОШ д. Зарудня. Предмет: древесные растения – берёзы и ясени, рябины, осины, дубы и клёны Цель работы: Оценить степень деградации древостоя фитоценоза под влиянием экологических факторов. Попытаться выяснить причины усыхания некоторых видов деревьев. В соответствии с целью были  поставлены следующие  Задачи: 1. Определить виды и количество древесных зеленых насаждений 2. Определить оздоровительную роль растений  3. Определить причины усыхания  древесных насаждений  4. Сделать вывод о степени деградации  пришкольного участка. Гипотеза: На усыхание растений влияет климатические особенности. Актуальность:   Зелёные   насаждения   пришкольного   участка   очищают   воздух,   воспитывают   в школьниках эстетические чувства, любовь к родной природе, к сельскохозяйственному труду. Школьный участок ­ место, где учащиеся приобретают основы экологических знаний. II. Теоретическая часть 3 1. Роль растений в природе и жизни человека. Роль   растений   в   жизни   человека   очень   велика.   Растительный   мир   в   процессе   фотосинтеза ежегодно образует около 400 млрд. т. органических веществ, поглощая при этом около 175 млрд.   т.   углерода.   Кроме   этого   зелёные   насаждения   выделяют   в   атмосферу   400   млрд.   т. кислорода, так необходимого нам для дыхания. Растения   играют значительную роль в формировании окружающей человека среды, так как обладают   свойствами   улучшать   санитарно­гигиеническую   обстановку.   Велика   роль   зелёных насаждений   в   создании   и   поддержании   благоприятного   для   человека   климата:   ослабляют скорость ветра, зимнюю стужу, летний зной, задерживают снег, закрепляют овраги и склоны, защищают почву от разрушения, поддерживают полноводья рек, очищают воздух от загрязнений выхлопными   газами,   увлажняют   воздух,   задерживают   пыль,   снимают   шумовую   нагрузку, уничтожают   болезнетворные   бактерии,   что   имеет   огромное   оздоровительное   значение. Оздоровительная роль зеленых насаждений проявляется в способности выделять фитонциды. Фитонциды   ­   это   вещества   растительного   происхождения,   обладающие   свойством   убивать микроорганизмы, в т. ч. болезнетворные.  Создание   насаждений   ­   это   средство   улучшения   санитарно­гигиенических   условий   жизни   в отдельных   населенных   пунктах.   Видное   место   насаждения   занимают   в   благоустройстве пришкольных участков, так как даже небольшой правильно спланированный участок создаёт вид ландшафта, влияет на самочувствие человека, очищает воздух, развивает в школьниках чувство красоты. 2. История   образования фитоценоза пришкольного участка.   Новое здание Маливской школы было введено в строй в октябре 1977 года. Вокруг школьного здания была огорожена территория, которая составляла пришкольный участок. В первый год на этой территории, руками учащихся и учителей школы,   были посажены зелёные насаждения: деревья и кустарники, разбиты цветочные клумбы.  Пришкольный участок используется для учебных занятий по биологии в 5 ­ 11 классах, уроков по   окружающему   миру,   трудовому   воспитанию;   организации   общественно   полезного   труда; внеклассной   природоохранительной   работы;   воспитания   у   учащихся   интереса   и   любви   к природе;   обеспечения   тесной   связи   изучения   основ   наук   с   сельскохозяйственным   трудом. Экологическое состояние пришкольного участка влияет на сам природный комплекс и на все природные компоненты. Древесно ­ кустарниковые насаждения  и цветочные клумбы – приносят эстетическое наслаждение, радость всему коллективу школы и окружающим. Одновременно они требуют постоянного внимания к себе со стороны учащихся, что в свою очередь является одной из форм воспитания чувств ответственности, любви к природе, родной школе и своей стране. Состав и краткая характеристика растений  пришкольного фитоценоза Пришкольный   участок   расположен   в   д.   Зарудня   Коломенского     района   в   300­х   метров   от автомобильной дороги с небольшим движением. Уровень шума на пришкольном участке низкий. Мы     познакомились   с   планом   пришкольного   участка   и   выявили,   что   его   общая   площадь составляет   –   19919кв.   м.   Общая   площадь   газонов,   зелёных   насаждений   и   цветочных   клумб 4 составляет – 13780 кв.м. На участке растут дикорастущие травянистые растения Расстояние между деревьями составляет от 1,5 до 2 метров. Мы   определили   видовой   состав   деревьев   и   кустарников   пришкольного   участка   и   сосчитали количество растений растущих на участке, внутри ограждения:  1 Береза повислая ­ 75 2 Липа сердцевидная  – 3 3 Ясень – 4 4 Клен остролистный ­ 12 5 Клён ясенелистный – 10 6 Тополь дрожащий (осина) – 11 7 Черемуха обыкновенная– 3 8 Рябина обыкновенная – 36 9 Дуб  черешчатый –9 10 Вяз остролистный ­1 11 Каштан конский – 1 12 Боярышник чёрный – 10 13 Ель голубая – 3 14 Лиственница ­ 1 15 Туя – 2 16 Сирень ­ 6 17 Вишня садовая ­10 III. Практическая часть. 1. Определение оздоровительной  роли растений пришкольного фитоценоза Оздоровительная роль зеленых насаждений проявляется и в способности выделять фитонциды. Известно, что летом воздух в местах, где растут деревья, содержит в 200 раз меньше бактерий, чем   воздух   улиц.  Фитонциды   ионизируют   кислород   воздуха,   очищают   от   пыли   и   частиц, обеззараживают   присутствующие   в   нём   микроорганизмы,   увеличивая   его   биологическую активность и, таким образом – экономичность энергетики клетки. Подсчитано, например, что на 1 га лиственного леса выделяется летом 2 кг фитонцидов. В одном кубическом метре лесного воздуха в 150­300 раз меньше микробов, чем в том же объёме городского воздуха.  Являясь для людей   физиологически   активными   веществами,   фитонциды   играют   важную   роль   в   обмене веществ   и   стимуляции   защитных   сил.  Фитонциды —   один   из   факторов   естественного иммунитета растений (растения стерилизуют себя продуктами своей жизнедеятельности). На нашем участке  есть несколько  видов деревьев, которые  обладают фитонцидными  свойствами:   Отличным санитаром является дуб. Эти деревья стоят могучей преградой на пути  различных бактерий. Летучие фитонциды дуба понижают артериальное давление.  Фитонциды сирени, тополя, боярышника  повышают тонус сердечно – сосудистой системы.  Береза добросовестно выполняет обязанности санитара окружающей среды и беспощадно расправляется с микроорганизмами. В насаждениях, где растет береза повислая, в одном 1 м3 воздуха насчитывается всего около 450 микробов.   А в операционных, где всё, в том числе   и   воздух,   должно   быть   стерильным,   допускается   по   существующим   нормам содержание в 1 м3 воздуха 500 неболезнетворных микроорганизмов. 5  фитонциды липы благотворны для системы дыхания, они стимулируют ее и укрепляют.  Фитонциды черемухи действуют инсектицидно — губят мух, комаров, слепней, а ее  нарезанные листья, помещенные под стеклянный колпак вместе с мухой, мышью и даже  крысой, способны через некоторое время убить животное.  Фитонциды туи помогают неокрепшему организму бороться с возбудителями коклюша,  дифтерии, другими инфекциями.  2. Определение степени  деградации  растительного  фитоценоза Деревья, по сравнению с человеком  живут очень долго: до 100 лет (берёза, рябина) липа (300­ 400), дуб может быть долгожителем и дожить до 1000 лет.  (приложение 1.) Растениям, растущим на пришкольном участке в среднем около 40 лет, т.е. можно сказать, что  они ещё молодые.  Но несмотря на это уже видны следы деградации древесных растений: это и  дупла, и следы деятельности человека (спилены повреждённые ветром ветви, и низко растущие  ветви (для безопасности) также на стволах видны следы  деятельности насекомых вредителей.  Особенно заметны  явления деградации у  берёз и  ясеней и  рябин. Степень деградации этих  растений мы рассмотрели в сравнении с растениями: клён, осина и дуб.  Почему усыхают берёзы? По всей вероятности на усыхание кроны берёз сказался экологический фактор. Было замечено,  что сохнуть берёзы начали после аномального жаркого лета 2010 года. По своему размаху и по  степени последствий температурная аномалия не имела аналогов за более чем вековую историю  наблюдений погоды. Таким образом, возможной причиной гибели уже взрослых берез является  низкая влажность, высокие температурные показатели.  Антропогенный фактор, тоже оказал  своё влияние на деревья. Все усыхающие и засохшие берёзы находятся в той части пришкольного участка, по которой, когда не было ограждения, жители поселения проходили на свои огороды и  сараи, также в этом месте проложена теплотрасса, которую неоднократно раскапывали, и  возможно повреждали корни, и ещё  в этой части имеется часто используемая асфальтированная  баскетбольная площадка. Скорее всего на гибель берёз  сказалась совокупность факторов.  Что за последние годы произошло с ясенями? Ученые пришли к выводу, что причиной гибели почти восьмидесяти процентов ясеней,  произрастающих в России, стало поражение насекомым. Специалисты Московского  государственного университета леса вынесли заключение по факту массового усыхания ясеней в различных районах. Согласно экспертному заключению, массовая гибель ясеней и их  разновидностей вызвана нашествием ясеневой изумрудной узкотелой златкой. По мнению  сотрудников МГУ леса, очаг вредителя развивался в городе не менее четырех­пяти лет,  оставаясь незамеченным. На стволах ясеней участка имеются отверстия от выхода насекомых  вредителей.  Почему рябина имеет ослабленный древостой? Рябины подвержены  разным грибковым заболеваниям.  На стволах рябин пришкольного участка наблюдается  трещины. Стволы приобрели неопрятный, как бы взъерошенный вид. Листья рябин  в бурых и рыжеватых пятнах. Методы исследования: 1. Подсчитали количество видов исследуемых растений, растущих на участке. 6 2. Определили   состояние   отдельных   деревьев   каждого   вида.   Оценку   состояния   деревьев проводили по внешним признакам по 5­бальной шкале (приложение 2.) 3. Определили коэффициенты состояния древесных пород. Коэффициенты состояния (К1, К2, К3 и т.д.) определили для каждого вида деревьев по формуле:    n   1   ;                                                К1 =     b  1  *                                                                     N где  К1 – коэффициент состояния конкретного вида дерева;          b1 – баллы состояния отдельных деревьев одного вида;          n1 – число деревьев каждого балла состояния;          N – общее число учтенных деревьев каждого вида. 4. Оценили состояние древостоя участка, используя градацию   (приложение 3.) 5. Определили наличие и состав лишайников на стволах растений  (приложение 4.) Результаты исследования 1. После визуального осмотра было определено  состояние отдельных деревьев каждого  вида.  Вид растений Берёза Ясень Рябина Осина Дуб Клён Характеристика состояния деревьев Из 75 растущих берёз, 60 растений здоровы, 12 – имеют усыхающую  крону 20%, 2 – 50% сухих веток 1 сухое дерево, повреждения  антропогенного характера (спиленные ветки) имеется у 16.  Из четырёх растений, растущих на участке – одно дерево полностью  засохло, у трёх имеется 50% усыхания кроны, особенно в верхней её  части. Листья мелкие. На стволах признаки заселения насекомыми ­   вредителями. Имеются ходы и отверстия. 10 растений получили по 1 баллу, что означает здоровые деревья без  внешних признаков повреждения; 17 растений – по 2 балла (крона  слабоажурная, отдельные ветви усохли, листья часто с желтым  оттенком); 8 рябин– по 3 балла (усыхание ветвей по всей кроне, листья  мельче обычных; отмечается ранний листопад, крона повреждена на 30­ 40% от общего количества)1 рябина – 4  балла (почти сухое дерево)   4 дерева получили по  1 баллу, что означает здоровые деревья без  внешних признаков повреждения; 4 растения – по 2 балла (ветви и  листья образующие крону растут неравномерно, много свободных мест); 3 дерева – по 3 балла  3 дерева получили по 1 баллу, что означает здоровые деревья без  внешних признаков повреждения; 6 растений – по 2 балла (ветви и  листья образующие крону растут неравномерно, много свободных мест) 9 деревьев получили по  1 баллу, что означает здоровые деревья без  внешних признаков повреждения;  3 растения – по 2 балла (ветви и листья образующие крону растут  неравномерно, много свободных мест)  2. Общая оценка состояния древостоя исследуемых растений пришкольного участка     Виды деревьев Кол­во деревьев Баллы состояния деревьев Расчёт коэффициента состояния вида Коэффициент состояния 7 1) Берёза  75 2) Ясень 3) Рябина 4) Осина 5) Дуб 6) Клён 4 36 11 9 12 11111111111111111111 11 11111111111111111111 11 11111111111111112222 22 222222335 5444 11111111112222222222 2222222333333334 11112222333 111222222 111111111222 60*1 + 12*2 + 2*4 +1*5 / 75 5*1  +3*4/4 10*1 + 17*2 + 8*3+1*4 / 36  4*1 + 4*2 + 3*3 / 11   3*1 + 6*2 / 9 9*1 + 3*2 / 12 вида 1,3 4,25 2 1,99 1,6 1,25 3. Градация оценок состояния древостоя Вид растений Коэффициент Характеристика Берёза Ясень Рябина Осина Дуб Клён 1,3 4,25 2 1,99 1,6 1,25 Здоровый  древостой Усыхающие деревья Ослабленный древостой Здоровый  древостой Здоровый  древостой Здоровый  древостой 4. Наличие и состав лишайников на стволах растений. При изучении  древесных растений участка, мы обратили внимание на то, что стволы растений  заселены лишайниками. Так как все основные исследования были сделаны в весеннее­летне­ осенний период, мы решили выяснить видовой состав лишайников, и заодно при их помощи  определить степень загрязнения воздуха.  В условиях села непосредственное влияние на  лишайники оказывают освещенность, температура, физические и химические свойства субстрата и особенно состав воздуха. У лишайников наблюдается повышенная чувствительность к составу  атмосферы. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где  концентрируется много токсичных газов. Обилие и покрытие лишайников ­ важнейшие  показатели благоприятности среды.  На стволах растений участка, имеются лишайники 3­х видов. Особенно много лишайников на  стволах рябины, осины, клёнов. По описанию и иллюстрациям мы определили виды лишайников:  ксантория,  фисция,  пармелия.  Появление на деревьях лишайников мы также связываем со старением деревьев, плохим уходом, сильными морозами, в результате чего происходит растрескивание коры. Выводы: 1. В фитоценозе участка, в древостое доминирует – берёза, рябина.  2. В самом неудовлетворительном жизненном состоянии находятся берёза, ясень. Это связано с  климатическими условиями, и вредителями. 3. Многие деревья имеют различные повреждения: засохшие и спиленые ветки, наличие дупел,  лишайников. 8 4. Проведение оценки степени покрытия древесного ствола лишайниками на территории участка  показал, что в среднем ­ 60% деревьев ими поражены. Их наличие означает отсутствие  загрязняющих атмосферный воздух примесей. Меры по улучшению экологической ситуации   Привлечь внимания администрации и учащихся школы.  Бережнее относится к уже существующим посадкам в парке.  Произвести сбор  экологической информации и экологического мониторинга  Выступать с сообщениями о значении растений перед учащимися   Принимать участие в уборке территории и благоустройстве участка IV. Заключение Проанализировав и обобщив все полученные данные, можно сделать вывод: роль зеленых  насаждений для учащихся нашей школы значительна. Деревья и кустарники фитоценоза участка:      поглощают   С02   и   выделяют   02,    поглощают пыль  выделяют фитонциды  ионизируют воздух  увеличивают влажность воздуха Исследование   экологического   состояния   пришкольного   участка   показало,   что   степень озеленения   пришкольного   участка   достаточная,   что   позволяет   комфортно  проводить   на   нём природоохранную,   исследовательскую   работу,   воспитывая   у   учащихся   интерес   и   любовь   к родной природе, применять на летней практике теоретические знания, полученные на уроках биологии, географии и технологии, а также привлекать учащихся к общественно – полезному труду. Список используемой литературы 1. Новиков В.С., Губанов И.А. школьный атлас­определитель высших растений. Москва  «Просвещение», 1991г. 2. ПостниковаТ.Ф. «Экологический мониторинг». 2001г. 3. Ботаника с основами экологии: Учеб. пособие/Л.В. Кудряшов, М.А. Гуленкова, В.Н.  Козлова, Г.Б. Родионова. ­ М.: Просвещение, 1979.  4. Тимофеев А.И. «Биологические исследования школьников»  9 5. Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. Изд. 3­е, испр. и доп.— 5  Изд­во Ленингр. университета, 1980.  6. Алексеев С.В., Груздева Н.В.Практикум по экологии.­ М.: АО МДС ,1996. 7. А. Г. Цуриков, О. М. Храмченкова.  Листоватые и кустистые городские лишайники:  Атлас определитель.  М­во образования РБ, Гомельский гос. ун­т. им. Ф. Скорины –  Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009г.  Приложение 1. 10 Шкала оценки состояния деревьев по внешним признакам        Приложение 2.  11 Балл Характеристика состояния деревьев 1 2 3 4 5 Здоровые   деревья   без   внешних   признаков   повреждения,   величина   прироста соответствует норме Ослабленные деревья. Крона слабоажурная, отдельные ветви усохли. Листья и хвоя   часто   с   желтым   оттенком.   У   хвойных   деревьев   на   стволе   сильное самотечение и отмирание коры на отдельных участках Сильно   ослабленные   деревья.   Крона   изрежена,   со   значительным   усыханием ветвей, вершина сухая. Листья светло­зеленые, мелкие, но бывают и увеличены. Самотечение сильное. Значительные участки коры отмерли Усыхающие   деревья.   Усыхание   ветвей   по   всей   кроне.   Листья   мелкие недоразвитые, бледно­зеленые с желтым оттенком; отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60% от общего количества. На стволах признаки заселения короедами и другими вредителями Сухие деревья. Крона сухая. Листьев нет, хвоя желтая или бурая (осыпается или осыпалась). Кора на стволах отслаивается или полностью опала. Стволы заселены ксилофагами (потребителями древесины).                                                                                           Коэффициент меньше 1,5 1,6 – 2,5 2,6 – 3,5 3,6 – 4,5 больше 4,6 Градация оценок состояния древостоя Характеристика Здоровый древостой Ослабленный древостой Сильно ослабленные деревья Усыхающие деревья Погибшие деревья   Приложение 3.   Приложение 4. Степень загрязнения воздуха соотносится с разнообразием форм и видов лишайников  следующим образом: Степень загрязнения Виды и формы лишайников воздуха Количество видов Очень слабая Слабая до шести до трёх Средняя Умеренная Сильная     только два вида  только один вид  полное отсутствие  лишайников накипные, листоватые и кустистые формы  серого и желтого цвета. накипные, листоватые  и кустистые формы  серого цвета, накипные лишайники желтого  цвета. накипные и листоватые формы серого цвета накипные лишайники серого цвета. 12