Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа села Ургаза
муниципального района Баймакский район Республики Башкортостан
Учебно-исследовательская работа
Изучение особенностей биологии, ценопопуляционных характеристик вида Можжевельник казацкий с целью мониторинга состояния вида в степной зоне Баймакского района Республики Башкортостан
Выполнила: ученица 9 класса
МОБУ СОШ с. Ургаза
Надршина Р.У.
Руководитель: учитель биологии
МОБУ СОШ с. Ургаза
Якупова Гузель Ринатовна
с. Ургаза, 2018
Оглавление
Введение ………………………………………………………………….3
Глава I. Обзор литературы ……………………………………………4
1.1 Ботанико-географическая, экологическая характеристика вида Можжевельник казацкий
1.1. 1. Ботаническая характеристика вида
1.1. 2. Ареал произрастания вида
1.1. 3. Экологическая характеристика вида
1.2. Проблема мониторинга окружающей среды
Глава II. Объект исследования, характеристика района
исследования ……………………………………………………………7
2.1. Объект исследования.
2.2. Характеристика географического положения района исследования
2.3. Климатические условия района исследования
Глава III. Методика и результаты исследований ..………………….8
3.1. Ценопопуляционные характеристики Можжевельника казацкого
3.2. Исследования почвы
3.2.1. Определение механического состава почвы на глубине залегания корневищ (мокрым способом).
3.2.2. Определение кислотности почвы
Выводы…………………………………………………………………….13
Литература………………………………………………………………...15
Приложение……………………………………………………………….16
Введение
Актуальность исследования. Интенсивность воздействия человека на природу с каждым годом усиливается, в этой связи мировое сообщество приходит к пониманию необходимости сохранения биологического разнообразия. На сегодняшний день в соответствии с Конвенцией о биологическом разнообразии («Конвенция об охране биологического разнообразия» Рио-де-Жанейро, 1992); «Общеевропейская стратегия охраны биологического разнообразия» (1996) во многих странах мира, в том числе и в России, принимаются и реализуются национальные программы и законы об охране биологического разнообразия, например, «Стратегия сохранения редких видов России» (2000). Глобальная цель сохранения биоразнообразия Земли , ставит перед исследователями задачи всестороннего изучения этого явления, в связи с этим актуальным становится вопрос исследования редких и исчезающих видов растений, видов нуждающихся в особом внимании, поскольку только разностороннее изучение биологии видов, популяционной жизни, тактик и стратегий выживания могут дать объективную оценку состояния ценопопуляций и помогут организовать их действенную охрану.
Цель работы: Определение состояния вида Можжевельник казацкий в природной среде, изучение особенностей биологии, ценопопуляционных характеристик, т.к. вид внесен в список объектов растительного мира, нуждающихся на территории республики в особом внимании, рассмотреть способы практического использования растения.
Гипотеза исследования: ценопопуляции вида Можжевельник казацкий на территории Баймакского района находятся в стабильном состоянии.
Объект исследования: вид Можжевельник казацкий.
Предмет исследования: состояние ценопопуляции данного вида в природной среде.
Задачи исследования: 1.проанализировать изученность проблемы в литературе;
2.выявить ценопопуляционные характеристики Можжевельника казацкого;
3.провести исследование биологии Можжевельника казацкого;
4.дать оценку состояния изученных ценопопуляций вида Можжевельник казацкий;
5.рассмотреть способы практического использования растения.
Новизна исследования: проведен мониторинг состояния ценопопуляций вида Можжевельник казацкий в степной зоне Баймакского района Республики Башкортостан.
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Ботанико-географическая, экологическая характеристика вида Можжевельник казацкий
1.1.1. Ботаническая характеристика вида
Juniperus sabina - вечнозеленый стелющийся кустарник с восходящими ветвями высотой 1-2 метра из семейства Кипарисовых. Двудомное растение. Листья чешуевидные, расположенные супротивно крест-накрест, туповатые, на спинке с килем и овальной смоляной желёзкой. Веточки довольно тонкие, с сильным запахом. Мужские стробила овальные, располагаются по одиночке на концах веточек, 2-3 мм длиной и 1,5 мм длиной. Женские стробила шаровидные, 1,5-2 мм диаметром, зрелые шишкоягоды буровато-черные с сизоватым налетом, шаровидные, мелкие 6-8 мм в диаметре. Цветет в апреле-мае.[2]
1.1.2. Ареал произрастания вида
Евро-азиатский горно-степной и скальный вид. Растет на открытых каменистых склонах холмов, невысоких гор, на сухих каменистых и известняковых увалах степей. Распространен на Южном Урале, в Башкортостане, в Челябинской и Оренбургской областях.[3]
1.1.3. Экологическая характеристика вида
Охраняется в Прибельском филиале Башкирского государственного заповедника (1984). Включен в Красную книгу «Дикорастущие виды флоры России, нуждающиеся в охране» (Кучеров, 1989). Включен в Красную книгу Оренбургской области (1998) и Челябинской области (2005). Был включен в Красную книгу Республики Башкортостан (1984,1987,2001года). В Красной книге Республики Башкортостан от 2011 года исключен из списка редких видов и внесен в список объектов растительного мира и грибов (Приложение 2 Красной книги ), которые нуждаются на территории республики в особом внимании к их состоянию в природной среде и мониторинге (степень редкости 4- вид с неопределенным статусом).[6]( Приложение 1)
Можжевельник казацкий размножается вегетативно корневищем , изредка- семенами. Растут можжевельники медленно, а живут почти полтысячелетия. [3]
1.2. Проблема мониторинга окружающей среды
Среди мероприятий по стабилизации и дальнейшему улучшению экологической обстановки в России особое место отводится формированию системы экологического мониторинга, основной задачей которого являются информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности.
Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.
Мониторинг окружающей природной среды делится на геофизический, геохимический, биологический, физико-географический .
Наиболее развит биологический мониторинг, он имеет четыре важных подразделения – это: загрязнения биоты; продуктивности биосферы; исчезающих видов животных и растений; важнейших видов популяций, сообществ и экосистем (геофонд).
Выделяют три вида мониторинга по охвату территории: глобальный, международный и национальный.
В систему мониторинга входят следующие основные направления деятельности:
1) выделение (определение) объекта наблюдения;
2) обследование выделенного объекта наблюдения;
3) составление информационной модели для объекта наблюдения;
4) планирование измерений;
5)оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;
6) прогнозирование измерения состояния объекта наблюдения;
7) представление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.
Основные цели экологического мониторинга:
1) оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;
2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; 3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.
Исходя из этих трех основных целей, экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: наблюдения, диагностики и раннего предупреждения.
Основные задачи экологического мониторинга:
1)наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
2)наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
3)наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
4)оценка фактического состояния природной среды;
5)прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды [7].
Глава 2. Объект исследования, характеристика географического положения и климатических условий района исследования.
2.1. Объект исследования.
Объектом исследования является вид Можжевельник казацкий, внесенный в список объектов растительного мира, нуждающихся на территории республики Башкортостан в особом внимании.
2.2. Характеристика географического положения района исследования.
В восточной части Баймакского района в степной зоне Зауралья (Приложение 2) ,провели исследование вида Можжевельник казацкий в четырех ценопопуляциях. ( Приложения 3,4)
Таблица 1.Точки исследования ценопопуляций Можжевельника казацкого
Точка Место исследования, биотоп Сторона расположения от с. Ургаза Расстояние от с. Ургаза , км
1. Овраг «Чилижный дол» между пшеничным полем и разнотравно-ковыльной степью Северо-восточная, в 3 км от д. Октябрь 14 км
2. Небольшое ущелье между зерновыми полями Северо-восточная, в 4 км от д. Комсомол 12 км
3. Овраг в типчаково-ковыльной степи Юго-восточная , в 2 км от д. Комсомол 11 км
4. Вдоль дороги Сибай-Баймак Северо-западная, в 3-4 км от г. Баймак 68 км (по автотрассе)
2.3. Климатические условия района исследования
Климат континентальный сухой. Годовое количество осадков 270-350 мм. Самым холодным месяцем в году является январь, самым теплым – июль. Осень, по сравнению с весной, более продолжительная и характеризуется относительно медленным понижением температуры. Весенние заморозки прекращаются во второй декаде мая, в отдельные годы могут продолжаться до июня. Безморозный период в среднем составляет 120 дней.
Глава 3. Методика и результаты исследований
Пользовались методикой Миркина Б.М., Наумовой Л.Г. Экологические исследования в сельской школе: изучение биологического разнообразия - Уфа: БИРО, 2004.
3.1. Ценопопуляционные характеристики Можжевельника казацкого
Исследовали 4 ценопопуляции Можжевельника казацкого. В каждой ценопопуляции закладывали по 3 пробных площадок размером 1 м2. Определяли плотность популяции (количество растений на единице площади) и занимаемую ею площадь. Популяции сильно отличаются по занимаемым площадям: самую большую площадь занимает ценопопуляция №1 (44500 м2), самую маленькую №4 (72 м2).
Изучили среднюю высоту кустарников на пробных площадках. Самые высокие кустарники в ценопопуляции №1, расположенной в овраге. Сравнив диаметры стволов, мы предположили, что эта популяция самая старая.
Рассматривали характер и степень антропогенного воздействия на биотоп. Наибольшее влияние антропогенный фактор оказывает на ценопопуляции № 3 и № 4.Полученные данные занесли в таблицу 2. Практически на всех изучаемых участках есть подрост высотой от 30 до 50 сантиметров, что свидетельствует о хорошей репродуктивной способности и устойчивости данного фитоценоза.
Таблица 2. Ценопопуляционные характеристики Juniperus sabina
Ценопопуляция (номер, локалитет). Плот-ность (шт/м) Площадь популяции (м) Средняя высота кустарников (минимальнаямаксимальная – в см) Возрастная группа (I, II,III), наибольш. диаметр ствола (см) Степень антропогенного воздействия, его характер
1. д. Октябрь 10 44500 м2 30 см - 225 см I d=9 см
Низкая: мусор
2. дорога между д. Октябрь и д. Комсомол 10 Островное расположение Общая
S = 580м2 25см- 140см III
d=6 см Низкая
3. д.Комсомол 8 Островное расположение.
S= 8400м2 25см -170см II
d=7,5 см
Средняя: сбор людьми для изготовления венков.
4.Вдоль автострады г.Сибай -г.Баймак 7 Островное расположение. S=72м2 20см -90см III
d=5 см Сильная: выхлопные газы ,пыль с автотрассы
Изучив состояние хвои на пробных участках, сделали вывод, что хотя и есть ветви с поврежденными или сухими хвоинками, их количество незначительно, от 1 до 20 % в разных ценопопуляциях. Наиболее повреждены хвоинки в ценопопуляции №4, так как здесь растения испытывают наибольшее антропогенное воздействие. ( Приложение 5) Изучили виды-конкуренты Можжевельника казацкого. Основные конкуренты - это кустарники: Карагана кустарниковая (чилига) и Шиповник коричный (майский) [1]. Больше всего чилиги произрастает на изучаемом участке №1, называемом в народе «Чилижный дол», а на участке №3 – Чилига и Шиповник майский.( Приложение 6)
Таблица 3. Изучение состояния хвои и видов - конкурентов Можжевельника казацкого.
Ценопопуляция (номер, локалитет) Ширина иголок, мм
Длина иголок, мм
Окраска хвои Наличие иголок поврежденных, с признаками заболеваний
( в %)
Виды- конкуренты
1. д. Октябрь 1 мм
До 20 мм Темно-зеленая 15% Карагана (Caragana) сем. бобовых. К.кустарниковая, или чилига
2. дорога между д. Октябрь и д. Комсомол 1,5 мм
10 – 20мм Более светлая Практически отсутсвуют
1-2 % Степная растительность
3. д. Комсомол 1,5-2 мм
До 15 мм Светлая
5-10% К.кустарниковая, или чилига
Шиповник коричный (майский) семейству розоцветных
4.дорога между Сибаем и Баймаком 1,5 мм
10-15 мм Темно-зеленая
(схожа с окраской ценопопуляции номер 1)
15-20% Степная
травянистая растительность
3.2. Исследования почвы
3.2.1. Определение механического состава почвы на глубине залегания корневищ (мокрым способом).
К растертому мелкозему добавили воду до образования тестообразной массы. Хорошо перемешанную почвенную массу переложить на ладонь руки и скатать шнур толщиной 3 мм , свернув в кольцо. Разновидность почвы по механическому составу определили по приложению 4. (Цуриков, 1986).
Таблица 4. Механический состав почвы в точках исследования.
Ценопопуляция (номер, локалитет) Способность скатываться в шнур Разновидность почвы
1. д. Октябрь Шнур легко свернуть в кольцо, которое само разламывается пополам Тяжелосуглинистая
2. дорога между д. Октябрь и д. Комсомол Шнур образуется с трудом, распадается на отдельные сегменты Легкосуглинистая
3. д. Комсомол Шнурок можно свернуть в гладкое плотное кольцо Глина
4.дорога между Сибаем и Баймаком Шнур образуется с трудом, распадается на отдельные сегменты Легкосуглинистая
Изучив механический состав почвы ( Приложение 7), мы предположили, что лучше всего растение данного вида развиваются на легкосуглинистых почвах, но Можжевельник казацкий не требователен к составу почвы.
3.2.2. Определение кислотности почвы
Почву взяли на глубине залегания корневищ Можжевельника казацкого. Отвесили 20 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито диаметром отверстий 1 мм. Прилили к почве 50 мл дистиллированной воды. Водную
вытяжку встряхивали в течение 5 минут. Определили pH на лакмусовой бумаге универсального индикатора, сравнили по цвету шкалы.
Таблица 5. Определение кислотности почвы.
Ценопопуляция (номер, локалитет) Цвет лакмусовой бумаги универсальной индикаторной Значение рН Степень кислотности
1. д. Октябрь синий 8 Слабо-щелочная
2. дорога между д. Октябрь и д. Комсомол синий 8 Слабо-щелочная
3. д. Комсомол синий 8 Слабо-щелочная
4.дорога между Сибаем и Баймаком синий 8 Слабо-щелочная
На всех пробных участках почва слабо – щелочная, считающаяся не желательной для произрастания хвойных растений ,т. к они предпочитают почву кислую ( рН =4-5) [6].
Выводы:
В степной зоне Баймакского района Республики Башкортостан исследовали 4 ценопопуляции Juniperus sabina Можжевельника казацкого, вида отнесенного в приложение 2 Красной книги Республики Башкортостан от 2011 года в список объектов растительного мира и грибов, которые нуждаются на территории республики в особом внимании к их состоянию в природной среде и мониторинге (вид с неопределенным статусом).
1.Изучив биологию вида и состояния растений в природной среде, пришли к выводу, что вегетативные органы растений лучше развиты на участках, расположенных около полей; лучше всего растения данного вида развиваются на легкосуглинистых почвах, но Можжевельник казацкий не требователен к составу почвы. На всех изученных участках выявлена слабо-щелочная почва. Растение очень выносливое, стратегия жизни Можжевельника казацкого - патиент.
2. Все ценопопуляции характеризуются большой площадью произрастания, загущенностью, хорошим молодым приростом и преобладанием в конкурентной борьбе с другими видами растений.
3. Состояние вида Можжевельник казацкий можно считать стабильным, антропогенные воздействия на изучаемые ценопопуляции незначительные, за исключением ценопопуляции №4 ,расположенной вдоль автострады Сибай-Баймак, находящейся в «зависящем от сохранения» состоянии.
Рекомендации
1. Основным путем сохранения и улучшения состояния ценопопуляций исследованного вида является ограничение в сборе веток для венков, а также декоративное использование вида для озеленения населенных пунктов, особенно в озеленении крупных склонов и каменистых мест в парках. Можжевельник казацкий хорошо смотрится в виде больших зелёных пятен, особенно на фоне камней или снега, ведь и зимой этот красивый куст не теряет своей декоративности. Используется при создании живых изгородей, в одиночных и групповых посадках.
2. Эфирные масла, наиболее важные биологически активные вещества можжевельника казацкого, могут быть использованы в фармацевтической промышленности, парфюмерии и косметологии (Грушвицкий, Жилина, 1978).
В настоящее время в официальной медицине растение не применяется, так как содержит ядовитый компонент - сабиноль. Поэтому все плоды, особенно если у вас есть дети или домашние животные, с можжевельника следует срывать и утилизировать, во избежание отравлений среди домочадцев. Тем не менее эфирные масла Можжевельника казацкого представляют собой ценный источник физиологически активных веществ, среди которых особый интерес представляют монотерпены: кадинен, пинен, камфен, терпинолен; терпеноиды, фитонциды и др. (Кнунянц, 1998).
Применение можжевельника в народной медицине: при хронической ломоте в суставах, параличе, перемежающейся лихорадке, истерии, против глистов водный настой можжевельника казацкого применяют в малых дозах.
Для заживления гнойных язв, выведения бородавок, при лишаях, чесотке употребляют наружно порошок измельченных листьев. Целители древности советовали жарить плоды на сезамовом масле и закапывать это масло в ухо для излечения от глухоты. При удушье, эпилепсии, для устранения плохого самочувствия. В небольших количествах их назначали внутрь – для растворения камней в почках.
3. Необходимо вести разъяснительную работу среди населения о сохранении редких и охраняемых растений степной зоны Баймакского района.
Литература
1. Алексеев Ю.Е., Галеева А.Х., Губанов И.А. Определитель высших растений Башкирской АССР. – М.: Наука, 1989-378 с.
2. Кучеров Е. В. Красная книга Башкирской АССР.- Башкирское книжное издательство, 1989-212с.
1. Кучеров Е. В., Мулдашев А. А.,ГалееваА.Х. Охрана редких видов растений на Южном Урале.- М.: Наука, 1987 - 206 с.
2. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Популярный экологический словарь школьного учителя Республики Башкортостан.- Уфа: Китап,1997-200с.
3. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Юнусбаев Б.Х. Экологические исследования в сельской школе: изучение биологического разнообразия (тематика, методика, правила оформления экологических проектов). Учебно-методическое пособие. – Уфа: БИРО, 2004 - 74 с.
4. Миркин Б.М., Наумова А.Г. Экология растений Башкортостана. - Уфа: Китап,2010 - 202с.
5. http://fb.ru/article/32676/chto-takoe-m ... nformatsii
Приложение 1.
Для оценки степени редкости вида может быть использована система из пяти категорий, предложенная Международным союзом охраны природы ( МСОП).
0 (по-видимому, исчезающие виды): виды, не встреченные в природе в течении ряда лет, но, возможно, просмотренные или уцелевшие в отдельных недоступных местах;
1 (находящиеся под угрозой исчезновения): виды подвергающиеся опасности вымирания; дальнейшее их существование невозможно без специальных мер охраны;
2(уязвимые виды): виды, которым, по-видимому, в ближайшем будущем грозит перемещение в категорию находящихся под угрозой исчезновения, если факторы, вызвавшие сокращение их численности, будут продолжать действовать. К категории «уязвимые» относятся виды, имеющие риск вымирания 10% и более в течение 100 лет;
3(редкие виды): виды, представленные небольшими популяциями, которые в настоящее время не находятся под угрозой исчезновения и не являются уязвимыми, но рискуют оказаться таковыми;
4 (виды с неопределенным статусом): виды, которые, очевидно, относятся к одной из предыдущих категорий, но достаточных сведений об их состоянии в настоящее время нет.
5(восстанавливающиеся и восстанавливаемые):виды, состояние которых благодаря принятым мерам охраны, не вызывает более опасений, но они не подлежат еще промысловому использованию и за их популяциями необходим постоянный контроль.