Исследовательская работа на тему: «Изучение видового разнообразия и оценка жизненного состояния кустарников Лещановского леса»

VIII межмуниципальная научно-практическая конференция

обучающихся общеобразовательных организаций

«Школьная исследовательская инициатива»

Естественнонаучная секция

Подсекция «Экология растений и животных»

«Изучение видового разнообразия и оценка жизненного сосотояния кустарников Лещановского леса»

исследовательская работа

Автор: Митина Валерия, 10 класс

МКОУ «Лещановская СОШ»

на базе МКОУ ДОД «Воробьевский ЦРТДиЮ»

Научные руководитель -

Медведева Людмила Ивановна,

учитель химии МКОУ «Лещановская СОШ»,

координатор-

Дурова Людмила Васильевна,

учитель биологии МКОУ «Лещановская СОШ»

с. Лещаное, 2018г.

Содержание.

I. Введение………………………………………………………………………3-5

II. Методика…………………………………………………………………..…5-6

III. Ход выполнения исследования…………………………………………….6-9

IV. Выводы……………………………………………………………………..9-10

V. Практическая значимость……………………………………………………10

VI.Перспективы………………………………………………………………….10

Список используемой литературы……………………………………………...11

Приложения…………………………………………………………………..12-28

I. Введение

Идея исследовательской работы заключается в изучении лесных растений, которые имеют большое значение в жизни человека. Прежде всего, растения восполняют кислород атмосферного воздуха. Многие из растений леса используются в медицине. Такие растения имеют различные назначения. Например: болеутоляющие, витаминные, ранозаживляющие, успокаивающие. Есть растения, идущие в пищу в свежем или переработанном виде: березовый сок, фрукты и ягоды, кормовые растения. Эфиромасличные растения, которые используются в парфюмерии. В наше время существует множество факторов, влияющих на лес и на его экологию. Первым неблагоприятным фактором, является небрежное отношение человека к природе (выбрасывается большое количество мусора, уничтожаются редкие виды растений). Второй фактор-это лесные пожары. Ежегодно сгорает большое количество гектаров леса. Всё это ведёт к истощению лесных ресурсов.

Невозможно переоценить экологическое значение лесов: их называют «легкими» планеты, так как они – источник кислорода в атмосфере; испарение, производимое деревьями, увлажняет воздух и смягчает климат, поэтому лес имеет важное климаторегулирующее значение. Не следует забывать, что лес служит пристанищем и домом для огромного числа животных и растений, а для отдельных видов – единственно подходящей средой обитания.

Основание проблемы: влияние жизнедеятельности человека на жизненное состояние кустарников леса.

Главной целью моей работы является выявление разнообразия, описание, проведение оценки жизненного состояния кустарников исследуемого леса.

Для выполнения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

• выявить видовой состав кустарников урочища Лещаное;

• описать биологические признаки кустарников леса;

• оценить жизненное состояние кустарников;

• определить степень влияния человека на исследуемый участок;

• применить сырьё в бытовых целях;

• сделать выводы о разнообразии кустарниковых растений.

Актуальность моей исследовательской работы заключается в исследовании наличия кустарниковых растений на открытой местности и в тени, а также в использовании полезных плодов кустарников.

Лесные кустарники всегда остаются под пологом деревьев, как бы «под лесом». Именно поэтому их и называют подлеском. В состав подлеска входят только теневыносливые растения – способные мириться с недостатком света.

В число наиболее распространённых  подлесочных кустарников входят терн, шиповник, лещина, жимолость, боярышник.

Куда богаче видовой состав кустарников на опушках. Здесь можно увидеть многие светолюбивые виды – боярышник,  иву, рябину, смородину, тёрн. 
Особенно важны кустарниковые заросли на опушках, они сдерживают порывы ветра, защищая деревья от ветровала.

Почти все лесные кустарники имеют сочные и вкусные плоды, привлекающие множество птиц и животных. Лесные кустарники  – это места гнездования птиц, истребляющих большое количество вредных насекомых. Кустарники – это надежное укрытие не только для птиц, но и практически для любых лесных животных.

В основе методики учета обилия видов по О. Друде, которую я применяла, было заложено:

• Ознакомление с техникой геоботанического описания

• Определение жизненного состояния кустарников

• Расчёт видового состава и состояния древостоя кустарников

Объектом наблюдения и исследования являются кустарниковые формы растений, а также весь лес, как биогеоценоз.

Место проведения исследований урочище Лещаное, расположенное в юго–восточном направлении в 1,5 км от села Лещаное. (приложение 1)

Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января -19 градусов, температура июля +25 градусов. Осадков выпадает в среднем 555 мм.

Краткий обзор литературных источников по проблеме исследования.

Выполняя своё исследование и подготавливая его теоретическую базу, мне посчастливилось познакомиться с немалым количеством научной, научно – популярной литературы о лесном фитоценозе, в том числе и о кустарниках.

Книги Никонова М. В. «Лесоводство» [2], Сеннова С. Н. «Лесоведение и лесоводство»[5], являясь учебными пособиями, носят универсальный характер. В них на научном уровне даётся описание сути лесоводства и лесоведения, как особых дисциплин, предложены методы исследования лесных биогеоценозов, подробно описаны биологические экологические особенности растений, в том числе кустарников.

Книги Петрова В. В. «Лес и его жизнь»[3], «Мир лесных растений» [4] рассказывают о жизни обитателей леса и их непосредственном значении, о влиянии человека на природу, об изменениях, происходящих при освоении новых территорий.

Книги Гроздова Н. Б. «Деревья, кустарники, травы»[1] содержат подробную информацию о кустарниках леса. Учебное пособие Хржановского В.Г. «Курс общей ботаники» (ΙΙ часть -Систематика растений) [6] помогло мне в работе дать подробную биологическую характеристику отдельных лекарственных кустарников и верно описать систематическое их положение.

II. Методика исследования

При исследовании кустарниковых форм урочища я использовала разнообразные методы исследования. Основной методикой была методика Друде. (приложение 5)

Первый из методов – выявление видового состава. Видовой состав – главный признак фитоценоза, и его выявление – основа любого геоботанического исследования. Составление видового списка кустарникового яруса не вызывает больших затруднений, так как кустарники представлены небольшим числом видов, легко различаемых и потому запоминающихся. (приложение 5-6)

Второй метод – установление количества кустарников на пробной площади. Он необходим для оценки ценотической роли вида в фитоценозе.

Третий метод «Характер размещения растения». Для обозначения неравномерного размещения растений чаще всего используют следующие значки: cop_1-3, sp, sol.

Исследование проводились на площадках размерами 10х10 м.

III. Ход выполнения исследования

1. Изучила литературу и ознакомилась с методикой.

2. Выбор пробной площади для изучения жизненного состояния кустарников. (приложение 2)

Размеры пробной площади составляет 100 м² – квадратная площадь 10*10м.

Порядок работы при закладки пробной площади:

1. Вбили первый колышек и сделали вешку, отметив лентой дерево, которое совпадает с первой точкой. По компасу сориентировались на юг, отсчитали в этом направлении 10 метров парами шагов и отметили точку 2.

2. От точки 2 отсчитали таким же образом 10 метров в западном направлении – отметили точку – 3.

3. Определили четвертую вершину пробной площади, двигаясь от точки 3 в южном направлении.

1. Составление физико-географической характеристики пробной площади и определение видового состава кустарников. (приложения 3-4)

Исследование проводилось на двух участках леса: юго-восточном и восточном.

Исследование №1 Приложения(8-9)

Географическое положение: находится в восточном направлении.

Краткая характеристика почвы (название): чернозём.

Тип леса: лиственный.

Размер пробной площади: 10*10 метров (100 м²).

Окружение: деревья, травянистая растительность.

Следы деятельности человека: участки, на которых разводили костер (следы кострищ).

Исследование №2 (приложения 10-11)

Географическое положение: находится в юго-восточном направлении.

Краткая характеристика почвы (название): чернозём.

Тип леса: лиственный.

Размер пробной площади: 10*10 метров (100 м²).

Окружение: деревья, травянистая растительность.

Следы деятельности человека: имеются в виде лежащих под деревьями пластиковых бутылок и старых кусков полиэтиленовой плёнки.

1. Оценка жизненного состояния кустарников. (приложение 12)

Используя шкалу визуальной оценки растений по внешним признакам определили жизненное состояние кустарников. (приложение 5)

Средний балл состояния для каждого кустарника высчитывали по формуле:

К₁= ,

г де К1 – коэффициент состояния отдельных видов, b1 – баллы состояния отдельных видов; n1 – общее число кустарников каждого балла состояния; N – общее число учтенных кустарников каждого вида; - сумма.

Коэффициент состояния кустарников в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов на площадке:

К= .

Из приложений 8-11, размещенных в таблицах, видны значения, которые нужно подставить в формулы. Таким образом, рассчитываем коэффициент состояния отдельных видов кустарников (К_1,2,3,4). (приложение 12)

Расчёт №1 (восточная часть)

b_терна = 19, n_терна = 14, N = 27

К_терна = 19+14 / 27 = 1,2

b_{шиповника} = 8, n_{шиповника} = 6, N = 27

К_{шиповника} = 8+6 / 27 = 0,5

b_{боярышника} = 3, n_{боярышника} = 3, N = 27

К_{боярышника} = 3+3 / 27 = 0,2

B_лещины = 2, n_лещины = 4, N = 27

К_лещины = 2+4 / 27 = 0,2

К = 1,2+0,5+0,2+0,2 / 4 = 0, 525

Расчёт №2 (юго-восточная часть)

B_терна = 15, n_терна = 12, N = 28

К_терна = 15+12 / 28 = 0,9

b_{шиповника} = 9, n_{шиповника} = 6, N = 28

К_{шиповника} = 9+6 / 28 = 0,5

b_{боярышника} = 2, n_{боярышника} = 2, N = 28

К_{боярышника} = 2+2 / 28 = 0,1

B_лещины = 10, n_лещины = 8, N = 28

К_лещины = 10+8 / 27 = 0,2

К = 0,9+0,5+0,1+0,2 / 4 = 0, 425

Сравнивая коэффициент состояния кустарников с данными из приложения 7, я определила, что кустарники урочища Лещаное на разных участках можно считать здоровыми, так как К

1. Влияние человека на исследуемый участок

Во время исследования жизненного состояния кустарников я старалась наблюдать за всем лесом, за его состоянием. В результате наблюдений выявили, что в урочище не ведется вырубка деревьев и кустарников, что связано с газификацией рядом расположенного населенного пункта и контроль со стороны лесничества.

В изучаемом фитоценозе ярко представлены «следы отдыха» людей на лоне природы: остатки кострищ, валяющиеся под деревьями пластиковые бутылки, бумажные упаковки из под сока и т.д.

Заметила то, что ветви, стволы многих деревьев обильно «украшены» не только различными лишайниками (в основном пармелией и ксанторией постенной), но и грибами-паразитами (трутовик).

Большинство грибковых заболеваний деревьев связано с отсутствием ухода за лесом и малым количеством птиц. Кустарники – это спутники деревьев. И при гибели дерева эти растения становятся не защищенными от ветра, от избытка солнечного света, от недостатка влаги, от перенаселенности другими растениями.

1. Изготовление продукции из сырья представленных кустарников.

Плоды кустарников обладают полезными свойствами, например, плоды терновника содержат 5,5-8,8% сахаров, а шиповник называют кладовой витаминов. Не упуская возможности использовать эти свойства в своих целях, я решила попробовать сварить варенье, изготовить парафиновые свечи и мыло ручной работы из терна, боярышника и шиповника. (приложения 13-16)

IV. Выводы

В исследуемом лесном сообществе есть большое разнообразие растений, травянистые, древесные и кустарниковые формы, которые являются неотъемлемой частью биоценоза, не смотря на их обилие, они хорошо изучены и систематизированы.

В ходе проведенного исследования:

• было определено четыре вида кустарников, произрастающих в урочище Лещаное: тёрн колючий, шиповник майский, боярышник кроваво-красный, лещина обыкновенная. Среди них преобладает терн.

• по жизненному состоянию большинство кустарников находится в хорошем состоянии (здоровые);

• человек в некоторой степени оказывает влияние на жизненное состояние кустарников.

В процессе работы над темой своего исследования «Кустарники Лещановского леса» мне удалось с помощью научной и научно – популярной литературы, сведений Интернета изучить роль кустарников в лесном биогеоценозе, рассмотреть их биологические и экологические особенности, выяснить значение данных растительных жизненных форм в практической жизни человека, освоить методику исследования состояния кустарниковой флоры и применить её на практике, изготовить мыло и свечи в домашних условиях с применением сырья кустарников. Выполняя свою работу, я узнала много интересного о растениях наших лесов, а самое главное – я еще больше полюбила природу и научилась ценить её красоту. Считаю, что поставленные цели и задачи мною реализованы.

V. Практическая значимость

Полученные данные могут быть применены в процессе школьного обучения естественнонаучным дисциплинам общеобразовательного курса, деятельности экологического объединения школы «Лесоводство», для приобретения навыков и умений по лесной экологии и бережному отношению к природе. Собранные ягоды кустарников будут использоваться зимой для подкормки птиц. В связи с годом экологии были выпущены листовки, призывающие бережно относится к природе.

VI. Перспективы

Изучив видовой состав кустарников и оценив их жизненное состояние, я узнала много нового.

Я не один раз выступала и собираюсь выступать перед учащимися школы о жизненном состоянии леса, который находится в 3 км от села.

Я предлагаю реализовать в ближайшее время следующие рекомендации

• заняться высадкой различных видов кустарников в лесу, которых у нас встречается немного, но они любимы лесными птицами и распространением их семян (черноплодной рябины, иргы, калины, малины, бузины);

• провести на базе школы мероприятие по посадке новых кустарников;

• создать на базе школьного учебно–опытного участка питомника по выращиванию саженцев кустарников и деревьев для последующей их высадки в лесу.

Литература.

1.Гроздова Н. Б., Некрасов В. И., Глоба-Михайленко Д. А. Деревья, кустарники и лианы, справочное пособие // Издательство М.: Лесная промышлнность, 1986. - 111 стр.

2.Никонов М.В. Лесоводство: учебное пособие/М.В. Никонов// Санкт-Петербург: Лань, 2010. - 224 стр.

3.Петров В. В. Лес и его жизнь, книга для учащихся // Издательство «Просвещение», 1986 г - 172 стр.

4. Петров В.В. Мир лесных растений. //М.: Наука, 1978. – 166 стр. 13.

5.Сеннов С.Н. Лесоведение и лесоводство: учебник;- 3-е изд., перераб. доп. //Санкт-Петербург: Лань, 2011. - 336 стр.

6. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники (ΙΙ часть Систематика растений)/ / Издательство М.: Высшая школа, 1982. – 544 стр.

Приложения:

Приложение 1

П риложение 2

Закладка пробной площади

Приложение 3

Наблюдение за кустарниками шиповника и терна

Приложение 4

Терн обыкновенный (колючий)

(лат. Prunus spinosa)

Семейство: розоцветные

Ветвистый колючий корнеотпрысковый кустарник высотой 1,5 - 4 метра с продолговато-эллиптическими городчато-пильчатыми листьями. Цветки белые, пятилепестковые, со многими тычинками. Плоды — чёрные с сизым налётом кисло-сладкие, терпкие костянки. Растёт по опушкам леса, кустарникам и степным склонам. Разводится в садах.

Время цветения — апрель-май (до появления листьев). Даёт 15-20 кг мёда с 1 га. Растение морозо - и засухоустойчиво, светолюбиво. Плоды терновника содержат 5,5-8,8% сахаров (глюкоза и фруктоза), 0,8-2,8% кислот, клетчатку, пектин, углеводы, стероиды, тритерпеноиды, азотосодержащие соединения, витамины С, Е, каротин, кумарины, дубильные вещества, катехины, флавоноиды, высшие спирты, жирное масло.

В листьях содержатся витамины С и Е, фенолкарбоновые кислоты, флаваноиды, антоцианы. Семена содержат ядовитый гликозид, отщепляющий синильную кислоту.

В корнях содержатся дубильные и красящие вещества.

В народной медицине цветки терна применяют в качестве послабляющего средства, ягоды используются как вяжущее средство, корни и древесина – как потогонное, кора – как жаропонижающее.

При поносах, в качестве вяжущего средства используют повидло и варенье из плодов терновника, а так же настойки из ягод на вине и водке.

Терновое вино считается эффективным напитком, применяемым при любых инфекционных заболеваниях. Чай из цветков и листьев дают как слабительное, для очищения крови, при болезнях желудка, кашле, задержке мочеиспускания, мочекаменной болезни и при всех случаях кожных высыпаний у детей.

Сок используют при кровотечениях из носа, для полоскания горла и рта, при воспалениях десен и нёба (5,6,7, 11, 14). Цветки увеличивают выделение пота и мочи, возбуждают деятельность почек, подавляют тошноту, регулируют нарушенный обмен веществ, сопровождаемый кожными заболеваниями, и действуют как нежное послабляющее средство и средство, успокаивающее нервную систему. Молодые листья обладают сильным мочегонным и легким слабительным действием, корни и кора — жаропонижающим действием. Зрелые плоды имеют вяжущее свойство и эффективны при поносах.

Приложение 5

Шиповник майский

(лат. Rósa majális)

Семейство: розоцветные

Шиповник майский— кустарник семейства розоцветных (Rosaceae), достигающий в высоту 1,5-3 метров, с изогнутыми, реже почти прямыми ветвями и с зелёной или красно-бурой корой, обычно без сизого налёта. Шипы крепкие, серповидно изогнутые, на главных стеблях редкие или рассеянные, иногда почти прямые, на цветоносных ветках обильные, сплюснутые у расширенного основания. Листья длиной 7-9 см, зелёные и сизоватые, голые, по главному стержню иногда с редкими коротковатыми волосками, сложные, непарноперистые, с пятью - семью яйцевидными голыми остропильчатыми листочками. Цветки обычно бледно-розовые, белые или ярко-розовые. Созревший ложный плод крупный, длиной 15-26 мм, широкоовальный, реже почти шаровидный, иногда удлинённо-овальный, гладкий, ярко- или светло-красный, с характерными перистонадрезанными, отогнутыми вниз, опадающими при созревании плодов чашелистиками.

Внутренние стенки плода усеяны многочисленными щетинистыми волосками, среди которых располагаются многочисленные твердые, каменистые плодики — орешки. Цветёт шиповник с июня по август. Пчёлы очень активно посещают цветки. Во многих справочниках по медоносным растениям указывается, что шиповник даёт пчёлам в основном пыльцу. В нектаре одного цветка шиповника содержится от 2,2862 до 4,1184 мг сахара, в котором 51,46% фруктозы, 47,12% глюкозы и 1,42% сахарозы. Мёд с шиповника бесцветный, обладает приятным ароматом, долго не кристаллизуется.

Шиповник — кладовая витаминов. Особенно много в нём аскорбиновой кислоты. По разнообразию и количеству витаминов он значительно превосходит многие растения. Так, витамина C в его плодах в 10 раз больше, чем в ягодах чёрной смородины, и в 100 раз больше, чем в яблоках. Кроме витамина С в состав плодов входит витамин P, высокое содержание которого позволяет применять плоды для лечения и профилактики гипертонии, различных кровоизлияний, ревматизма и т. д. В плодах шиповника много каротина и органических кислот, которые необходимы для человеческого организма.

Приложение 6

Боярышник кроваво-красный

(лат. Crataegus sanguinea)

Семейство: розоцветные

Крупный кустарник с длинными прямыми колючками и пурпурно-коричневыми блестящими побегами. Листья неглубокие, 3-7-лопастные с клиновидным основанием, пильчатые, голые. Цветки белые, в щитковидных соцветиях. Цветет в мае-июне. Цветки медоносны, с неприятным запахом. Опылителями являются мухи, жуки, пчелы. Плоды шаровидные или продолговатые, кроваво-красные, блестящие. с 3-4 косточками, съедобные. Созревают в конце августа. Очень зимостоек. Боярышник размножается семенами, дает поросль от пня, корневые отпрыски, отводки. Для весеннего посева семена надо стратифицировать с осени. Плодоносить начинает с 10-15 лет. Весьма долговечен, доживает до 300-400 лет и более. К почвам малотребователен, но лучшего развития достигает на свежих плодородных почвах.. Зимостоек. Выносит некоторое затенение, но лучше растет на открытых местах. Его часто применяют в декоративном садоводстве для создания групп, куртин, аллей и одиночных посадок. Древесина боярышника твердая, гибкая.

Оказывая сосудорасширяющее действие, боярышник приносит пользу свойством тонизировать сердечную мышцу, обеспечивать достаточное поступление кислорода. Снижается частота, устанавливается ритм, увеличивается сила сердечных сокращений. В результате уменьшается возбудимость сердца, снимается его утомление, улучшаются коронарный кровоток и мозговое кровообращение. Боярышник в той или иной лекарственной форме полезен свойством снижать проявления легких форм мерцательной аритмии, тахикардию. Оказывая седативное (успокаивающее, но без наступления сонливости) действие, полезное растение снижает возбудимость нервной системы, способствует устранению бессонницы, помогает нормализовать сон.

Приложение 7

Лещина обыкновенная

(лат. Córylus avellána)

Семейство: берёзовые

Лещина обыкновенная относится к высокому кустарнику семейства – лещиновые. Растение отличается коричневыми ветвями с белыми чечевичками. Почки лещина обыкновенная имеет округлые, которые сжимаются с обеих сторон. Листья размещаются на небольших черешках, яйцевидной формы. Листья острые с зубчатыми краями. Цветки располагаются в сережки, пестики содержатся в почках цветков. Буровато-желтый орех является плодом лещины, размещается в зеленой плюске. Данный вид кустарника – долгожитель, его возраст достигает 80 лет. Цвести лещина обыкновенная начинает в апреле, затем могут уже появляться первые листочки. В конце лета плод уже готов.

В состав листьев лещины входит сахароза, мирицитрозил и эфирное масло. Плоды богаты на белки, сахар, витамины, минеральные соли и жир. Орехи обладают иммуностимулирующим действием. Особенно полезны плоды для людей, у которых сахарный диабет, атеросклероз и гипертензия. Лещина – это лучшее слабительное средство, потому ее часто используют при запоре. Также это отличное жаропонижающее и вяжущее средство. Также лещина применяется как средство, которое может расширять сосуды. С помощью лекарственного растения можно удалить с почек камни, защитить организм от многих заболеваний.

Приложение 8

Шкала оценок по Друде с дополнениями А.А. Уранова, П.Д. Ярошенко и цифровой шкалой А.П. Шенникова.

Приложение 9

Шкала визуальной оценки по внешним признакам

Приложение 10

Состояние древостоя

Приложение 11

Видовой состав кустарников в исследовании №1

Приложение 12

Приложение 13

Видовой состав кустарников в исследовании №2

Приложение 14

Оценка состояния кустарников в исследовании №2

Приложение 15

Расчеты коэффициента состояния кустарников

Приложение 16

Изготовление мыла ручной работы с добавками сырья кустарников

Приложение 17

Изготовление парафиновых свеч с добавлением сырья

Приложение 18

Приготовление варений

Приложение 19

Готовый результат