Работу выполнила:
Уч-ся 11 класса,
Гимназии №8 г. Райчихинска
Ищенко Юлия
Руководитель:
Касьянова Ирина
Геннадьевна
г. Райчихинск
НОУ «ЭКО»
Введение
С каждым годом растут списки редких и исчезающих растений. Более 200 видов дикорастущих растений Амурской области сегодня нуждаются в охране. Среди них 55 видов растений, которым, по-видимому, в ближайшем будущем грозит перемещение в категорию исчезающих. Этим видам присвоена категория 2 (в соответствии с категориями Красной книги России и региональных сводок) [17;С 4-5]. В этой категории находится одно из самых древних растений, однолетний водный реликт третичной флоры – водяной орех плавающий (чилим, рогульник) TRAPA NATANS L. s. I. В Амурской области ареал распространения его приурочен к бассейну рек Амура и Зеи [17;С ].
При исследовании ряда техногенных озер в окрестностях города Райчихинска было обнаружено два водоема с обильными популяциями водяного ореха плавающего. К сожалению, общее похолодание климата, изменение гидрологического режима и эфтрофирование озер, на которых он произрастает, являются лимитирующими факторами, влияющими на численность популяций.
Целью нашего исследования было: дать сравнительную экологическую оценку состояния популяций водяного ореха плавающего (TRAPA NATANS L.s. I.) на озере Кувшинка и Городской дамбе.
Материал исследования
Мнения ученых по поводу количества видов, входящих в состав единственного рода этого семейства, расходятся. Одни насчитывают их несколько десятков, другие же включают в семейство всего один полиморфный вид – водяной орех плавающий [12;С 21]. Водяной орех плавающий – однолетнее травянистое растение, плавающее на поверхности воды. Цветки белые, четырехмерные, мелкие, одиночные, пазушные, на коротких цветоножках[17;С 326]. Чаще всего цветки самоопыляются в закрытом виде, еще под водой. Если же опыление происходит над водой, то цветонос почти сразу опускает цветок под воду. Из завязи развивается односемянный ореховидный плод диаметром 2-5 см. Четыре доли чашечки разрастаются и одревесневают, превращаясь в острые крепкие шипы, которые делают плод, похожим на якорь. Специалисты считают, что орех рогульника сохраняет всхожесть до 50 лет [12;С 21].Обитает орех в стоячих и слабопроточных водоемах, преимущественно на глубине 50-250 см, предпочитает илистые грунты [17;С 326].
Методики исследования
А. Определение анатомо-морфологических характеристик водяного ореха плавающего и фенологические наблюдения. В ходе наблюдений определяли диаметр розеток растений, выявляли средний диаметр, определяли количество листьев в розетке, среднюю длину листа. Отмечали наиболее встречаемые величины, наименьшие и наибольшие величины (составляли вариационный ряд). Для определения средней величины признака пользовались формулой: М=Σ(v·p)/n, М– средняя величинаV – варианта;Р – частота встречаемости вариант;Σ – знак суммирования;N – общее число вариант вариационного ряда; Фенологические Наблюдения проводились с июня по сентябрь 2004 года. Все наблюдения ежедневно фиксировались в полевом дневнике в цветовом варианте.
Б. Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды [ 20;С 223-227],[1;С 68-72], [21;С 192-197] Температуру определяли термометром с ценой деления 1ºС. Термометр держали в воде не менее 5 минут. Прозрачность измеряли с помощью диска Секки. Прибор опускали в воду и замечали по меткам на шнуре, на какой глубине он скрылся. Дав отдохнуть глазам, поднимали диск и замечали, на какой глубине он вновь стал видимым. Показатель прозрачности – средний из отсчетов. Прозрачность определяли в июле 2004 года в пяти точках обоих водоемов (приложение 1; приложение 2;). Осадок оценивали количественно и качественно. Отмечали так же цвет осадка. При определении запаха заполняли колбу водой на 1/3 объёма и закрывали пробкой, взбалтывали содержимое колбы. Открывали колбу и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определяли характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха определяли по пятибалльной системе согласно методике. Цветность воды определяли по методике диском Секки. Его опускали на глубину до 1 м. При погружении в воду белый диск приобретает окраску воды.
В. Определение химических показателей, характеризующих свойства воды 20С 227-228, 245-247],[1;С 72-75] Для определения водородного показателя, выражаемого величиной рН использовали универсальную индикаторную бумагу, которая позволяет определить рН с точностью до 0,2-0,3 единиц рН. Окраску индикаторной бумаги сразу же сравнивали с контрольной шкалой. Растворенный кислород определяли по методу Винклера.
Г. Определение микробиологических показателей, характеризующих качество воды и обилие водяного ореха. Содержание в водоемах общих колиформных бактерий в 100мл и термотолерантных колиформных бактерий в 100мл воды, а также колифагов (БОЕ) в 100мл было определено в центре госсанэпидназора города Райчихинска 2-5 июня 2004 года. В работе использованы протоколы исследований с разрешения испытательной лаборатории. Обилие водяного ореха плавающего на водоемах мы изучали визуально по шкале Друде. Для простоты обозначения шкалу обилия представили в цвете.
Результаты исследования
А. Распространение популяций водяного ореха на водоемах. Водяной орех на Городской дамбе распределен достаточно равномерно и обильно вдоль береговой линии, за исключением северо-западной части. (приложение 1). На озере Кувшинка водяной орех плавающий встречается в северо-восточной части водоема и представлен единичными экземплярами (приложение 2).
Б. Анатомо-морфологическая характеристика водяного ореха плавающего и фенологические наблюдения. Диаметр розеток ореха на озере Кувшинка варьирует от 6.5 см до 10 см. наиболее часто встречаемый диаметр – 7 см. Средняя величина составляет 8,5 см. На Городской дамбе эти показатели следующие: диаметр розеток варьирует от 13,5 до 16 см, наиболее часто встречаемая величина – 14 см, а средняя величина составляет 14,7 см ; наиболее часто встречаемая величина характеризуется наличием анатомо-морфологических показателей через обилие водяного ореха плавающего на водоемах Городская дамба и озеро Кувшинка, которое показывает наличие признака. Количество листьев в розетке у растений на Городской дамбе варьирует от 9 до 17 см. Наиболее встречаемая величина – 13 см, средняя – 12,3 см. На озере Кувшинка количество листьев в розетке от 5 до 10, а средняя величина составляет 7.5 см (приложение 9 «Анатомо-морфологические показатели водяного ореха на исследуемых водоемах»);Изучив такой признак, как длина листьев, отмечаем, что наиболее часто встречаемая величина этого признака на растениях водяного ореха Городской дамбы – 2,5 см, на озере Кувшинка – 1,5 см. наибольшая величина (на Городской дамбе) – 5 см, на озере Кувшинка – 1см. Средняя величина признака выше на Городской дамбе: 3,5 см, на озере Кувшинка всего лишь 1,5 см
Г. Органолептические показатели вод водоемов, на которых произрастает водяной орех плавающий. Температура воды измерялась в июле 2004 года на глубине 0,5 м и 2 м. Повторность трехкратная. Средние показатели для озера Кувшинка составляют на глубине 0,5 м – 26,8 0С, на глубине 2 м – 23,6 0С. Для Городской дамбы эти показатели составляют соответственно – 25,9 0С и 21,0 0С. Прозрачность, измеряемая диском Секки в пяти пробных точках составляет в среднем на Городской дамбе 1,5 м, на озере Кувшинка – 0,7 м. Осадок после отстаивания воды, взятой на Городской дамбе, мы оценили как заметный илистый, на озере Кувшинка – незначительный хлопьевидный. Интенсивность запаха на Городской дамбе – очень сильная, на озере Кувшинка – заметная. Характер запаха на Городской дамбе определяется как гнилостный с примесью запаха нефтепродуктов; на озере Кувшинка запах землисто-рыбный. При погружении диска Секки на глубину 1 м мы определили цветность воды: на Городской дамбе – темно-зеленая, на озере Кувшинка – желтовато-зеленая.
Д. Химические показатели, характеризующие свойства воды водоемов, на которых произрастает водяной орех плавающий. Активная реакция рН на Городской дамбе и озере Кувшинка составляет 5. Количество растворенного кислорода в воде на глубине 0,5 м составляет 12,2 мг/л. для озера Кувшинка – 13,2 мг/л.
Выводы
1. Численность популяций водяного ореха на Городской дамбе превышает численность этого растения на озере Кувшинка в несколько раз, растения на Городской дамбе произрастают обильно, смыкаются своими надводными розетками, на озере кувшинка встречаются редко и единично.
2. По морфологическим показателям водяной орех плавающий, произрастающий на Городской дамбе превышает характеристики, полученные при описании растений на озере Кувшинка: в 1,7 раза по диаметру листьев; в 1,6 раза по количеству листьев в розетке; в 2,3 раза по длине листьев. Температурный режим на озере Кувшинка превышает таковой на Городской дамбе, что свидетельствует о более высокой скорости протекания окислительно-восстановительных процессов на озере Кувшинка. Это подтверждает и более низкая прозрачность. Гнилостный запах воды на Городской дамбе говорит об интенсивности заиливания и заболачивания водоема, чего не скажешь о воде озера Кувшинка – она имеет желтовато-зеленый оттенок и землянисто-рыбный запах.
3. Содержание растворенного кислорода в обоих водоемах очень велико, что связано с обилием водной растительности, которая вторгается на ранее открытые участки водоемов, и свидетельствует об усиленном биохимическом окислении органических веществ. Также это говорит о загрязнении водоемов и об их высоком уровне трофности. Загрязнение водоемов, как химическое, так и биологическое (о чем свидетельствуют данные Центра госсанэпидстанции от 07.06.04) вызывается накоплением биогенных элементов, вследствие чего нарушается устойчивость экосистемы и абиотическими факторами: водоемы окружены дорогами с активным движением автотранспорта, в них производится сброс нефтепродуктов во время мытья автомобилей. Загрязнение Городской дамбы усиливают стоки Мебельной фабрики, а озеро Кувшинка – смывы, содержащие удобрения и пестициды с садово-огородных участков.
4. Зависимости между числом растений и химическим составом воды не обнаружено.
Водяной орех плавающий предпочитает озера с более высокой температурой до 26,80С и более илистым грунтом. На численность популяций водяного ореха плавающего влияют соседствующие растения: на озере Кувшинка он вытесняется обильной популяцией лотоса Комарова, что говорит о его низкой конкурентоспособности.
Литература
1. , , Муравьев по экологии: учебное пособие / Под ред. .- М: АО МДС, 1996. – 192 с.
2. , Тихомиров ботанический атлас. – М..: Просвещение, 1964. – 296 с.
3. , , Тихомиров определитель растений Средней России. Том 2. Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные), Москва: Т-во научных изданий КМК, Ин-т технологических исследований. 2003. –666 с.
4. Информационно-методический бюллетень «Храм природы». Амурский Социально-экологический Союз, апрель 2003г., - 36 с. ил.
5. , , БОТАНИКА: Систематика растений. –М.: Просвещение, 1975. – 608 с.
6. , Пешкова в охране: редкие и исчезающие растения Центральной Сибири. Новосибирск: Наука, 1979. – 174 с.
7. Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер: Методическое пособие. Составитель (по материалам , , 1991). Москва, Экосистема, 1996. – 21 с.
8. Мишина орех, или Растение на якоре. Журнал «Биология» № 11 (07. 03. 2001), стр. 12.
9. Нечаев стрелы. Рассказы амурского ботаника. Хабаровск. Кн. изд., 1975. –208 с.
10. и др. Методы исследования качества воды водоемов / Под ред. . – М.:1990 г.
11. Растения и животные: Руководство для натуралиста: Пер. с нем. / К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель, Б. Шайба.- М.: Мир, 1991. – 263 с.
12. , , Шаповал и исчезающие растения амурской области. Благовещенск: амурский ботанический сад АмурНЦ ДВО РАН, 1995. – 460 с.
13. , , Шаповал и исчезающие растения юга Амурской области. Благовещенск: Амурский ботанический сад АмурНЦ ДВО РАН, 2000. – 130 с.
14. , Никольская по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2003. – 288 с. ил.
15. Филоненко-, , Севастьянов практика по природоведению: Экскурсия в природу: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2000. – 384 с.: ил.
Приложение 1.
Распространение водяного ореха плавающего на Городской дамбе города Райчихинска
Приложение 2.
Распространение водяного ореха плавающего на озере Кувшинка города Райчихинска
