«Антропогенная динамика лесной растительности как тема научно-исследовательской работы школьников» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. Изменение состава и структуры лесных фитоценозов под влиянием рекреационного фактора (литературный обзор) 7

1.1 Рекреационные сукцессии как объект экологических исследований 7

1.2 Общие закономерности изменения видового состава лесных фитоценозов под влиянием рекреации 16

1.3 Изменение древесного и кустарникового ярусов и подстилки в ходе рекреационной сукцессии 26

1.4 Характеристика устойчивости видов напочвенного покрова к фактору рекреации 32

1.5 Устойчивость доминантов древесного яруса к фактору рекреации 38

1.6 Роль экологического воспитания для снижения негативного влияния человека на лесные фитоценозы 44

ГЛАВА 2. Методика исследования 48

2.1 Место, объект и методы исследования 48

ГЛАВА 3. Анализ влияния рекреационного фактора на напочвенный покров широколиственного леса 54

2.2 Характеристика изученных лесных растительных сообществ 54

2.2.1 Сообщество, испытывающее слабое влияние рекреационного фактора 54

2.2.2 Сообщество, испытывающее существенно влияние рекреационного фактора 55

2.3 Ландшафтно-лесоводственная характеристика лесного фонда 58

Глава 3. Возможность использования результатов исследования в экологическом образовании 62

3.1 История и современное состояние школьного экологического образования 62

3.2 Основные формы школьного экологического образования 64

3.3 Методическое руководство по выполнению научно-исследовательского проекта на тему «Влияние рекреационного фактора на лесные фитоценозы» 67

Выводы 76

Литература 77

Приложения 81

Введение

Актуальность исследования. Антропогенные воздействия оказывают существенное влияние на разнообразие, продуктивность, возможности рационального использования и охраны растительности. В настоящее время антропогенные изменения растительности являются самым важным фактором динамики экосистем (Рысин, 1983, 2003 и др.). Среди этих

изменений в лесной растительности большая роль принадлежит рекреационным сукцессиям, которые происходят под влиянием вытаптывания напочвенного покрова отдыхающими (Савельева, 2008).

В условиях приобретения рекреационным лесопользованием самостоятельного статуса (статья 25 ЛК РФ), чрезвычайно важно выработать такую политику территориального развития рекреационных лесов, определить стратегическое направление, которые окажут воздействие не только на эффективность экономики и социальный прогресс, но и позволяет повысить охрану лесов и улучшить рациональное использование окружающей природной среды. В оптимизации рекреационного лесопользования все большее значение приобретают улучшение качественного состава лесов, усиление их благотворного воздействия на природную среду, повышение экологической продуктивности и емкости лесных экосистем на основе объективной качественной и количественной оценки рекреационного потенциала. Лишь при наличии базы данных по качественному и количественному состоянию рекреационного потенциала возможна разработка научно обоснованной системы лесохозяйственных мероприятий, направленных на сохранение природных комплексов, особенно системы ухода и рубок, в значительной степени способных ослабить негативное последствие рекреационного лесопользования. В этих условиях особое значение приобретает комплексная качественная и особенно. Количественная информация о состоянии лесных экосистем и их компонентов при разной рекреационной нагрузке, необходимая для прогнозирования динамики рекреационных лесов и выбора оптимального управления

Цель исследования: изучить влияние рекреационного фактора на флористический состав напочвенного покрова широколиственного леса.

Объект исследования: Исследование выполнено в Илишевском районе Республики Башкортостан близ деревни Урметово в сообществах широколиственного леса в июле 2018 г.

Задачи исследования:

1) проанализировать влияние рекреационного фактора на видовое богатство сообщества;

2) выявить влияние рекреационного фактора на систематический состав сообщества;

3) выявить влияние рекреационного фактора на фитосоциологический состав сообщества.

Методологическая основа: При работе над магистерской

диссертацией использовались положения и выводы ученых-специалистов в области биологии, экологии, ботанике, лесного хозяйства таких как Рысин Л.П., Тарасов А.И, Абатуров А.В., Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Конашова С.И., Хайретдинов А.Ф. Данная работа представляет собой обобщение данных, полученных в результате экспериментально-практической работы и материалов сбора и анализа геоботанических данных. Поскольку современный растительный покров в очень большой степени преобразован хозяйственной деятельностью, при выборе участков следует помнить, что наиболее часто повторяющиеся сообщества представляют собой широко распространенные типы хозяйствования. Анализ растительного покрова производится путем заложения серии площадок.

Новизна исследования и научные результаты. До настоящего времени поставленная в работе проблема является исследованной в недостаточной мере. Значительно пополнены сведения о флоре района, об уровне локального биоразнообразия, типе растительности. Автором освоены методики полевых исследований, проведены геоботанические описания, выполнен анализ по определению механического состава почвы методом Ж. Браун-Бланке (J. Braun-Blanquet). Данные исследования необходимы для осуществления мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов.

Апробация работы: публикация материалов в республиканской

научно-практической конференции (24 ноября 2017года г. Уфа.) Тема статьи «Повышение экологического воспитания обучающихся в ГАПОУ Уфимский колледж предпринимательства, экологии и дизайна» стр.168-172.; X международная научно-практическая конференция (2 октября 2018г., г. Барнаул). Тема статьи изучение рудеральных сообществ Республики Башкортостан, в условиях Дюртюлинского и Илишевского района, как проектная деятельность студентов стр.106 - 112.

Практическая значимость. Материалы, предоставленные в работе, могу быть использованы при разработке уроков и методических указаний для выполнения научно-практических работ школьников и студентов.

Структура и объем работы. Выпускная квалификационная работа объёмом 81 страница состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, результатов собственных исследований, применения результатов исследования, выводов, списка литературы.

Список использованной литературы включает 52 источника. Работа иллюстрирована 11 таблицами, 2 рисунка.

Выдержка из текста работы

Глава 2. Методика исследования

2.1 Место, объект и методы исследования

Илишевский район (Илеш районы) расположен в северо-западной части Республики Башкортостан. На востоке он граничит с Дюртюлинским, на севере - с Краснокамским районом, на западе - с Актанышским районом Республики Татарстан, на юге - с Чекмагушевским и Бакалинским районами. Образован в 1935 году. Районный центр - с. Верхнеяркеево, находится в 160 км от г. Уфы и в 90 км от железнодорожной станции «Буздяк».

Рельеф Илишевского района входит в состав Левобережного Прибельского округа и составляет среднюю часть Прибельской - волнистой равнины. Склоны очень пологие и протяженные, прорезаны лощинами. Угол наклона - 1-30. Нет проявлений водной и ветровой эрозии. Сформировались на них в основном черноземы вылощенные, типичные среднемощные. Территория района изрезана большим количеством балок. Они, в большинстве случаев, неглубокие, с задернованными склонами, приурочены с краям Сюнь-Базинского водораздела и обязаны своим происхождением действию дождевых и талых вод. По днищам некоторых балок текут ручьи, которые пересыхают летом. Рельеф пойм речек Сюнь, База логово- гривистый. Часть логов затоплена водой. Микрорельеф выражен слабо.

Геологическое строение. В геологическом строении района принимают участие отложения верхнепермского времени. Встречаются отложения казанского и уфимского ярусов. Нижние части склонов, шлейфы склонов и речные долины сложены отложениями Уфимского яруса, который представлен песчаниками, алевролитами, глинами с редкими тонкими (до 0,5 м) прослойками серых известняков, залегающих на различных уровнях. Мощность 120-150 м. Породы казанского яруса слагают, главным образом, повышенные элементы рельефа: средние и верхние части склонов, перегибы склонов и вершины водоразделов. Отложения яруса выражены глинами желтовато и красно-коричневыми плотными песчанистыми, известковистыми с прослоями песчаников красно-коричневых и серых, реже зеленовато-серых, плотных мелко и среднезернистых, местами глинистых. Они представлены делювиальными карбонатными глинами и суглинками, элювием мергелей и аллювиальными образованиями.

Климат района континентальный, с теплым летом и холодной

малоснежной зимой. Самый холодный месяц - январь со средней

температурой воздуха -13,7° -14,6° С. Самый теплый месяц - июль со средней температурой воздуха +18,4 °С. Годовая амплитуда составляет -33°-34°С. В холодные месяцы зимы температура опускается до -44° -45° С. В жаркие дни июля дневная температура поднимается до +38° +40° С. Продолжительность теплого периода равна 197-204 дням. Безморозного - 132-137 дней. Сумма осадков за год - 400-450 мм, причем за теплый период выпадают % осадков. Ветры преобладают в основном южных, юго-западных, западных, северо-западных направлений. Весной заморозки прекращаются в основном в 3-й декаде мая-1-й декаде июня. Первые заморозки осенью наступают во 2-й и 3й декадах сентября.

Гидрографическая сеть. Основной водной артерией является река Белая, протекающая с юго-востока на северо-запад в северной части района. Река Белая - крупный приток реки Камы. Хотя протяженность реки в пределах района небольшая (около 30 км), вся гидрографическая сеть связана с ней и формирование современного рельефа происходило под ее влиянием. Наклон реки весьма незначительный, течение ее очень спокойное. Уклон продольного профиля реки составляет всего 1 м на 30 км. В связи с этим русло реки очень извилистое с множеством меандр, часть которых превратилась в обособленные от русла старицы. Ширина русла Белой 220600 м, глубина достигает 10-15 м. Из рек второго порядка, протекающих на территории, Сюнь, Минеште и Базы. Все они - левые притоки реки Белой, несут свои воды с юго-запада на северо-восток и являются примерно параллельно текущими реками. Река Сюнь протекает на западной границе района, ее протяженность - 45 км. В пределах района река Сюнь принимает мелкие притоки - Аушта и Таш-Елга и несколько безымянных речек и ручьев. Протяженность рек от 5 до 15 км. Река Минеште свое начало берет в районе деревни Исанбаево. Длина реки составляет 30 км, и почти на всей протяженности река имеет более крутой правый и более пологий левый берега. Третьей водной артерией второго порядка является река Базы. Она течет с юго-запада на северо-восток. Длина ее доходит до 45 км. Река Базы принимает ряд притоков, из которых наиболее значительны Иш-Елга, Исан- Елга, Буралы, Ташкичи. Долины речек имеют асимметричное строение. В северо-западной части района имеется озеро Татыш, являющееся памятником природы. Также имеются созданные для нужд народного хозяйства и противоэрозионного назначения искусственные водоемы (пруды): Гапоновка, Черекулевский, Куктовский, Байраковский, Дюмеевский и др.

Почвы района. Территория Илишевского района расположена в Левобережном прибельском агропочвенном районе южной лесостепной зоны. Следовательно, на территории района сформировались почвы лесного и черноземного типов. Почвы лесного типа подразделяются на светлосерые (2933,4 га или 1,7%), серые лесные (9578,5 га или 5,89%), темносерые лесные (13356,4 га или 8,2%), серо-коричневые лесные (555 га или 0,3%). Почвы черноземного типа подразделяются на черноземы оподзоленные (767,5 га или 0,41 %), выщелоченные (62347 га или 38,4%), типичные (29308 га или 18,3), типичные карбонатные (2837 га или 1,7%). Другие типы почв занимают незначительную площадь почвы лесного типа укороченного профиля (214 га или 0,1%), полностью смытые почвы (2220 га или 1,3%), почвы увлажненного профиля и болотные (3649 га или 2,25), овражно-балочные комплексы (7657,3 га или 4,7%). Почвы лесного типа также занимают значительную площадь, но формируются отдельными массивами вблизи лесов. Почвы типичные карбонатные получили наибольшее распространение на правом берегу реки Базы. Почвы овражно-балочного комплекса распространены повсеместно, увлажненного и болотного типа залегают только в пойме рек и лощинообразных понижениях.

Лесные ресурсы. На территории МР Илишевский район расположены Карабашевское, Турачинское, Яркеевское участковые лесничества ГБУ «Дюртюлинское лесничество» Министерства лесного хозяйства РБ. Площадь вырубленных лесов за период с 2007 г. до 2012 г. составила 167 га или 0,7 % от всей покрытой лесной растительностью площади, возможного для эксплуатации. По лесохозяйственному регламенту по целевому назначению леса района отнесены к защитным лесам, где запрещены сплошные рубки. По равномерно-постепенным рубкам (с выборкой запаса до 50%) за тот же период вырублено 512 га. За период с 2007 г. До 2012 г. посажено лесных культур на площади 425,7 га или 255 % к вырубленной площади. Необходимо отметить, что по причине низкой товарности (гниль), спелые насаждения осины не имеют спроса, в результате чего происходит набор запаса перестойных, низкотоварных насаждений осины. По лесорастительному районированию территория района относится к зоне хвойно-широколиственных лесов и хвойно-широколиственному району европейской части РФ. Степень лесистости составляет 18,3 %. Основной лесообразующей породой является береза (50,2%). Леса в основном смешанные. Распространены березовые леса с примесью дуба черешчатого, липы, осины, клена. В последние годы увеличилась площадь хвойных пород в связи с созданием лесных культур. Лиственница, ель, сосна, сосна сибирская (кедр) занимают более 9000 га. Для подлеска характерны бересклет бородавчатый, жимолость лесная, шиповник коричный, крушина ломкая, рябина обыкновенная, вишня, лещина обыкновенная, клен остролистный. Пойменные леса образует тополь черный, тополь белый, ива, ольха черная, ольха серая, калина, осокорь. Под пологом леса растет костер безостый, пырей ползучий, также много ежевики.(Башкирская энциклопедия, 2007г.)

Существуют различные подходы к классификации растительности, но наиболее распространенными на сегодняшний день являются два - эколого-флористический и физиономический. Главным фактором организации фитоценозов всегда является внешняя среда. Именно внешняя среда, т.е. разнообразие наборов экологических условий экотопов определяет, какие типы фитоценозов могут сформироваться в данном районе. Все прочие факторы (конкуренция, влияние животных, нарушения) действуют на фоне этих различных условий внешней среды. Поэтому для систематизации фитоценозов экологические критерии являются самыми важными.(наумова миркин Флора ). В работе применена методика, описанная в учебнике «Современная наука о растительности» [7].

Для проведения геоботанического описания выбирали однородную пробную площадку размером 10*10 метров. Разметку площадки проводили с помощью стандартных колышек. В первом углу вбивали колышек диаметром 3-7 см и высотой 2 м, далее мерной лентой отмеряли расстояние, где также вбивали колышек. В последующем данная процедура повторялось. После разметки пробной площадки на ней провели стандартное описание. Для количественной оценки видового разнообразия использовалась следующая шкала проективного покрытия (в баллах):

+ - 1-2 особи вида растения на площадке;

1 - покрытие растениями поверхности почвы не более 5%;

2 - то же, от 10-15;

3 - то же , 16-25;

4 - то же, от 26-50;

5 - то же, свыше 50%.

Принципы и метод эколого-флористической классификации были разработаны в 1920-е гг. крупнейшим европейским фитоценологом Ж. Браун-Бланке (J. Braun-Blanquet). Единицы, выделяемые этим методом, называются синтаксонами, а их система - синтаксономией. По аналогии с таксономией, в синтаксономии используется хорошо продуманная система классификационных рангов с соответствующими окончаниями, по которым ранг легко опознается. Кроме того, если в таксономии при наименовании семейства, рода или вида указывается автор, то в синтаксономии при

наименовании синтаксонов, кроме автора, указывается еще и дата установления синтаксона. Последнее связано с большей условностью синтаксонов по сравнению с таксонами, недостаточной четкостью критериев их различения и потому возможностью появления синонимов (разных названий для одного и того же типа

фитоценоза) и гомонимов (одного названия для разных типов фитоценозов). Были использованы следующие методы исследования:

- метод геоботанического описания (по стандартной методике, Наумова, Хусаинов, 2010);

- метод анализа спектров систематического и фитосоциологического состава сообществ (Миркин, Наумова, 2014).

Заключение

Выполненное исследование показало, что рекреационное воздействие на лесное сообщество вызвало изменения в составе напочвенного покрова. Особенно существенны изменения фитосоциологического состава: в напочвенном покрове снизилась доля типичных видов широколиственных лесов класса Querco-Fagetea и повысилось участие синантропных луговых и рудеральных видов.

Рекреация оказывает влияние на все ярусы растительного покрова. К V стадии дигрессии в 4-5 раз снижается доля деревьев в хорошем состоянии. Чувствительность к рекреационному воздействию зависит от видового состава древостоя. В дубово-липовом лесу больше половины деревьев находятся в хорошем состоянии до IV стадии дигрессии.

Высокочувствительным индикатором изменения условий среды при рекреации является интегральный показатель стабильности развития липы мелколистной. Статистически значимые различия средних значений этого показателя, обнаружены на всех стадиях дигрессии.

Под влиянием рекреации изменяется видовой состав травяного яруса. Анализ сходства видового состава травяных сообществ на разных стадиях дигрессии показал, что резкое уменьшение мер сходства происходит при переходе к стадии, характеризующейся максимальным видовым разнообразием.

Снизить влияние рекреационного фактора на растительные сообщества лесов можно при рекреационном обустройстве территории (Рысин, 1983).

Список литературы

1. Абатуров А.В. Толерантность основных лесообразующих пород в условиях рекреационного лесопользования // В кн.: Динамика и устойчивость рекреационных. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2006. С. 25-65.

2. Бахтина И.К. Оптимизация рекреационного лесопользования // В кн.: Современные проблемы рекреационного лесопользования. М., Гослесхоз СССР, 1985. С.151-152.

3. Башкирская энциклопедия. В 7 т. (Илишевский район): Уфа:

Башкирская энциклопедия, 2013. 315 с.

4. Башкортостан: Краткая энциклопедия. Уфа: Научное изд-во

«Башкирская энциклопедия», 1996. 672 с.

5. Бурова, Н.В. Антропогенная трансформация пригородных лесов: монография / Н.В. Бурова, П.А. Феклистов. - Архангельск:

Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2007. - 14-23с.

+ еще 48 источников