Всероссийский конкурс юных исследователей окружающей среды
МБОУ «Школа № 000 с углубленным изучением отдельных предметов
имени Героя Советского Союза »
городского округа Самара
Номинация: «Ботаника и экология растения»
Биоэкологические особенности древесных растений в городских насаждениях
Автор:
, 11 класс
Руководитель: ,
к. б.н., доцент ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика »
2016
Содержание
Введение………………………………………........................3 |
Озеленение населенных мест (обзор литературы)…………………………………...........................5 |
Объекты и методы исследования............................................9 |
Биоэкологические особенности древесных растений в городских насаждениях (результаты и их обсуждение).............................................................................11 Заключение..............................................................................19 Список используемой литературы...............................................................................20 |
Введение
Актуальность темы
В связи с ухудшением экологических условий в городской среде особую актуальность и практическую значимость приобретает проблема оптимизации городских экосистем с помощью растений.
Деревья и кустарники, используемые в городском озеленении, делают городскую среду более комфортной для человека. Они осаждают на поверхности листьев пыль, поглощают из атмосферного воздуха вредные вещества, понижают температуру, повышают влажность, а также понижают шумовые загрязнения. Но в тоже время за самими растениями нужно постоянное и правильное наблюдение, так как они находятся в состоянии постоянного стресса из-за негативного влияния городских условий.
Цель и задачи исследования
Целью данной работы является - изучение видового разнообразия древесной растительности и ее состояния в городских насаждениях (парках, скверах) . Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1) определение видового состава древесной растительности;
2) оценка жизненного состояния древесной растительности
Научная новизна
Для исследуемой территории оценка состояния насаждений и их видовой состав ранее не анализировались
Теоретическое значение
Сведения о состоянии древесных растений на исследуемых территориях могут дополнить материал о состоянии городских насаждений.
Практическое значение
Исследование городских зеленых насаждений дает возможность оценить антропогенную нагрузку на растительность.
Методы исследования
Для оценки жизненного состояния древесных растений в насаждениях была использована, разработанная , пятибалльная шкала.
Объекты исследования
Объектами наших исследований послужили древесная растительность, произрастающая на территории парка им. Щорса, сквера им. Мичурина и вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская г. Самара. Исследования осуществились в раннеосенний период 2015 года.
Озеленение населенных мест (обзор литературы)
Общее значение зеленых насаждений
Велико и многообразно значение зеленых насаждений в градостроительстве. Они играют значительную роль в формировании окружающей человека среды, так как обладают свойствами улучшать санитарно-гигиеническую обстановку. Насаждения снижают силу ветра, регулируют тепловой режим, очищают и увлажняют воздух, что имеет огромное оздоровительное значение, это наилучшая среда для отдыха населения. Создание насаждений – это не только средство улучшения санитарно-гигиенических условий жизни, но и один из основных методов коренного преобразования природных условий целых районов
Древесные насаждения и окружающая среда
Наличие зеленых насаждений значительно повышает качественные характеристики среды обитания человека. Как известно, растения в значительной степени влияют на состав атмосферы, создавая благоприятные условия для жизни человека. Взрослый здоровый лес на пощади в 1 га поглощает 220 – 280 кг углекислого газа, выделяет в атмосферу 180 - 220 кг кислорода. В среднем гектар природных насаждений поглощает за 1 час приблизительно 8 л углекислоты (столько же выделяют за это время 200 человек). Дерево средней величины может обеспечить дыхание трёх человек. Фитонциды, выделяемые растениями, убивают болезнетворные бактерии или задерживают их развитие.
Обширные массивы зелени выполняют важную санитарно-оздоровительную функцию, являются резервуарами и поставщиками чистого воздуха, аккумулируют вредные вещества, регулируют почвенные и гидрологические процессы.
Древесные растения благодаря большой активной площади, выраженной в листовой поверхности, длительному циклу развития, используют как индикаторы качества среды. Реакция деревьев на воздействие неблагоприятных факторов проявляется через ряд показателей: видимые признаки повреждения, изменение течения физиологических процессов, накопление вредных соединений в тканях растений, изменение прироста. Все эти показатели тесно связаны между собой и с условиями окружающей среды.
Растительность на улицах городов, поселков рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения среды жизни для человека в гигиеническом и эстетическом отношениях. Растения обогащают воздух кислородом, увлажняют и очищают его, способствуют снижению шума, влияют на микроклимат территории. Известно, что основные экологические факторы в населённых пунктах, особенно в городах, существенно отличаются от тех, которые согласно закону РФ «Об охране окружающей природной среды» (2002 г.) зелёные влияют на растения в естественной обстановке. Загрязнение воздуха, воды, почвы оказывает влияние на физиологические функции растений, их внешний облик, состояние, продолжительность жизни, генеративную серу. Вещества – токсиканты адсорбируются на клеточных оболочках растений, проникают внутрь клеток, нарушают обмен веществ; в результате резко снижается фотосинтез, усиливается дыхание. Обычно признаки поражения растений токсикантами выражаются в некрозе края листа, побурении листьев и хвои, появлении уродств, отмирании. Пыль, оседающая на листья, действует как экран, снижающий доступ света и усиливающий поглощение тепловой радиации. Кроме того, возможна закупорка листьев пылевыми частицами. Загрязнение почвы и вод нефтепродуктами вызывает разные этапы повреждения растений – от отсутствия завязывания семян и отмирания отдельных органов до полной гибели.
Воздух загрязняется целым комплексом различных химических веществ. Зеленые насаждения способны поглощать многие вещества, тем самым, играя роль живых фильтров. Разные виды растений поглощают различные вещества. Многие токсические газы поглощаются листьями, а часть веществ накапливается в побегах, плодах, клубнях, корнях, луковицах. Но такое накопление может происходить только до определённого предела, а после его превышения растение уже погибает.
Растения можно называть своеобразными «пылесосами», так как они во многих случаях очень эффективно очищают воздух от пыли, особенно летом. Лучше задерживают пыль растения с шершавыми, морщинистыми, складчатыми, покрытыми волосками и липкими листьями. По данным специалистов, запылённость воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке: в мае – на 20%, в июне – на 22, июле – на 34, августе – 28%.
Более устойчивыми к газам и дыму считаются деревья с кожистыми листьями, с ослабленными фотосинтезом и дыханием, способностью быстро восстанавливать листву вместо опавшей. Необходимо иметь в виду, что на богатых почвах все виды растений более устойчивы к загрязнению, чем на бедных. Степень повреждения деревьев зависит от их возраста. Так, сеянцы и молодые растения повреждаются газами больше, чем взрослые особи. У деревьев, кустарников, растущих в условиях сильной загазованности, листья становятся мелкими, сморщенными, иногда приобретают необычную форму (свернутые, гофрированные).
Кроме того, растения могут повышать в воздухе число лёгких отрицательно заряженных ионов – материальных носителей электрических зарядов, характеризующих состояние чистоты воздуха. На человека умеренная ионизация воздуха влияет положительно. Наибольшую оздоровительную роль играют смешанные насаждения, т. е. состоящие из разных видов хвойных и лиственных пород.
Растения могут создавать и более благоприятные для человека микроклиматические условия. Даже не широкие десятиметровые полосы древесно-кустарниковой растительности поднимают влажность на 5 – 8 % по сравнению с открытым пространством. Если принять относительную влажность на улице за 100%, то среди озелененной застройки она составит 116%, а в крупном парке может доходить до 200% и больше. Даже небольшие участки зелени создают более благоприятные, с точки зрения человека, микроклиматические условия.
Зелёные насаждения понижают температуру, увеличивают скорость движения воздуха. Это благоприятно действует на организм человека, особенно в условиях жаркого лета.
Правильно посаженные и подобранные массивы зеленых насаждений, учитывающие направление розы ветров, могут в значительной степени ослабить влияние вредных выбросов с предприятий. Санитарно – защитная зона зелёных насаждений вокруг предприятий в 2 – 3 раза снижает концентрацию ряда веществ.
Объекты и методы исследования
Объекты исследований
Объектами наших исследований послужили древесная растительность, произрастающая на территории парка им. Щорса, сквера им. Мичурина и вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская г. Самара. Исследования осуществились в раннеосенний период 2015 года.
Методы исследований
Мы провели инвентаризацию деревьев, используемых в озеленении, провели оценку состояния деревьев.
Для оценки жизненного состояния древесных растений в насаждениях была использована, разработанная , пятибалльная шкала.
1. Здоровое дерево. Не имеет внешних повреждений кроны и ствола, густота кроны обычная для господствующих деревьев, мертвые и отмирающие ветви сосредоточены в нижней части кроны и отсутствуют в верхней ее половине. Закончившие рост листья и хвоя зеленого или темно-зеленого цвета, их продолжительность жизни типична для региона. Повреждения листьев и хвои незначительны (менее 10%) и не сказываются на состоянии дерева.
2. Поврежденное (ослабленное) дерево. Обязателен хотя бы один из следующих признаков : снижение густоты кроны на 30% за счет преждевременного опадения или недоразвития листьев (хвои) или изреживания скелетной части кроны; наличие 30% мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны; повреждение (объедание, ожог, хлорозы, некрозы и т. д.) и выключение из ассимиляционной деятельности 30% листовой поверхности.
3. Сильно поврежденное (сильно ослабленное) дерево. Обязателен хотя бы один из следующих признаков: снижение густоты облиствения кроны на 60% за счет преждевременного опадения листьев (хвои) или изреживания скелетной части кроны; наличие 60% мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны; повреждение различными факторами и выключение из ассимилирующей деятельности 60% площади листьев; отмирание верхушки кроны.
4. Отмирающее дерево. Крона нарушена, ее густота - менее 15-20% по сравнению со здоровой; более 70% ветвей, в том числе в верхней половине, сухие или бледно-зеленого, желтоватого, оранжево-красного цвета. Некрозы белесого, коричневого или черного цвета. При загрязнении атмосферы большая часть некротизированных листьев быстро отмирает. В комлевой и средней части ствола возможны признаки заселения стволовыми вредителями.
5а. Свежий сухостой. Деревья, погибшие менее года назад. У них возможны остатки сухой хвои или листьев, кора и мелкие ветви часто бывают целы. Как правило, они заселены насекомыми – ксилофагами.
5б. Старый сухостой. Деревья, погибшие в прошлые годы. Постепенно утрачивают ветви и кору.
Коэффициент состояния лесного древостоя в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов деревьев на пробной площади:
К1 + К2 + К3
число видов деревьев.
Математическая обработка была проведена общепринятыми статистическими методами с помощью прикладных программ Excel и представлена в виде гистограмм.
Биоэкологические особенности древесных растений в городских насаждениях (результаты и их обсуждение)
В городской среде формируются антропогенные экосистемы – парки, скверы, которые можно рассматривать как псевдо лесные урбаногенные сообщества. Территории таких объектов в разной степени подвержены антропогенной нагрузке. Оценка состояния массивов важна как для поддержания насаждений, так и для отслеживания изменений качества городских условий с целью прогноза их влияния на здоровье населения.
Наши исследований охватывали такие территории как парк им. Щорса, сквер им. Мичурина и посадки вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская г. Самара.
Для начала был установлен видовой состав древесной растительности, произрастающей на территории сквера Мичурина. Выявленные виды древесных растений представлены в таблице 3.1.
.
Видовой состав древесной растительности сквера Мичурина (таблица 3.1)
Семейство | Вид |
Aceraceae | Acer negundo L. |
Acer platanoides L. | |
Betulaceae | Betula pendula L. |
Oleaceae | Fraxinus excelsior L. |
Pinaceae | Picea abies L. |
Picea pungens Engelm. | |
Larix sibirica Ledeb. | |
Rosaceae | Sorbus aucuparia L. |
Salicaceae | Populus nigra L. |
Populus balsamifera L. | |
Tiliaceae | Tilia platyphyllos. Scop. |
Ulmaceae | Ulmus pumila L. |
Обследование растений в сквере Мичурина показало, что наиболее распространенными среди древесной растительности видами являются из местных деревьев – рябина обыкновенная (20 шт.), тополь черный (17 шт.), среди интродуцентов – ясень обыкновенный (11 шт.) (рис. 3.1). По числу использованных видов в озеленении преобладают виды - интродуценты (8 видов из 12).
Рис. 3.1. Общее число видов деревьев на территории сквера Мичурина
Видовой состав древесной растительности, произрастающей на территории парка им. Щорса. Выявленные виды древесных растений представлены в таблице 3.2.
Видовой состав древесной растительности парка им. Щорса (таблица 3.2)
Семейство | Вид |
Aceraceae | Acer negundo L. |
Acer platanoides L. | |
Betulaceae | Betula pendula L. |
Oleaceae | Fraxinus excelsior L. |
Pinaceae | Picea abies L. |
Picea pungens Engelm. | |
Larix sibirica Ledeb. | |
Rosaceae | Sorbus aucuparia L. |
Salicaceae | Populus nigra L. |
Populus balsamifera L. | |
Populus balsamifera L. | |
Tiliaceae | Tilia platyphyllos. Scop. |
Tilia cordata Mill. | |
Ulmaceae | Ulmus pumila L. |
Обследование растений в парке им. Щорса показало, что наиболее распространенными среди древесной растительности видами являются из местных деревьев – береза повислая (46 шт.), тополь черный (12 шт.), рябина обыкновенная (11 шт.), среди интродуцентов – вяз мелколистный (14 шт.), ясень обыкновенный (10 шт.) (рис. 3.2). По числу использованных видов в озеленении преобладают виды-интродуценты (10 видов из 14).
Рис. 3.2. Общее число видов деревьев на территории парка им. Щорса
Видовой состав древесной растительности посадки вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская. Выявленные виды древесных растений представлены в таблице 3.3.
.
Видовой состав древесной растительности вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская (таблица 3.3)
Семейство | Вид |
Aceraceae | Acer negundo L. |
Betulaceae | Betula pendula L. |
Oleaceae | Fraxinus excelsior L. |
Pinaceae | Picea abies L. |
Picea pungens Engelm. | |
Larix sibirica Ledeb. | |
Rosaceae | Sorbus aucuparia L. |
Sorbus intermedia (Ehrh.)Pers. | |
Malus domestica Borkh | |
Salicaceae | Populus nigra L. |
Populus balsamifera L. | |
Salix alba L. | |
Tiliaceae | Tilia platyphyllos. Scop. |
Tilia cordata Mill. |
Обследование растений вдоль пр. Ленина, от ул. Осипенко до ул. Первомайская , показало, что наиболее распространенными среди древесной растительности видами являются из местных деревьев – тополь черный (57 шт.), береза повислая (33 шт.), рябина обыкновенная (20 шт.), среди интродуцентов – ель европейская (85 шт.), липа широколистная (55 шт.) (рис. 3.3). По числу использованных видов в озеленении преобладают виды-интродуценты (8 видов из 14).
Рис. 3.3. Общее число видов деревьев на территории вдоль пр. Ленина от ул. Осипенко до ул. Первомайская.
Таким образом, наши исследования показали, что во всех исследованных городских насаждениях преобладают виды-интродуценты (рис. 3.4.).
Рис. 3.4. Соотношение видов древесных растений в городских насаждениях
Помимо выявления видового состава древесной растительности мы также проводили оценку жизненного состояния этих растений. Полученные результаты представлены на рисунке 3.5.
Рис. 3.5. Оценка жизненного состояния древостоя по для городских насаждений
Как видно из рисунка 3.5 во всех насаждениях преобладают деревья 1 класса (1 класс - здоровое дерево).
Во всех насаждениях мы провели оценку жизненного состояния древесных растений, используя следующий коэффициент:
К1 = У bi + n1
N
где К1 — коэффициент состояния отдельного семейства деревьев;
bi — баллы состояния отдельных деревьев;
n1 — общее число деревьев каждого балла состояния;
N — общее число учтенных деревьев каждого вида;
У — сумма.
Так же мы рассчитали коэффициент состояния древостоя в целом (К) по формуле:
К1 + К2 + К3
число видов деревьев.
Балл состояния древостоя | Характеристика состояния древостоя |
К<1,5 I | здоровые |
К =1,6-2,5 II | ослабленные |
К = 2,6-3, 5 III | сильно ослабленные |
К = 3,6-4,5 IV | усыхающие |
К>4,6 V | сухие |
Сквер Мичурина
К семейства сосновые =(1+1+1+1+1+1+1+2)/8=2
К семейства березовые=(1+1+1+1+1+1+1+2+2+2+2+2+2+2+2+2+2+2)/17=1.6
К семейства маслиновые =(3*11)/11=3
К семейства вязовые =(2+2+2+2+2+2+2)/7=2
К семейства липовые =(1+1+1)/3=1
К семейства ивовые = (17*1+1*3)/18=1.1
К семейства розовые =(20*1)/20=1
К общее =(2+1.6+3+2+1+1.1+1)/7= 1.67
К общее больше 1.6, это означает, что состояние древостоя в сквере Мичурина характеризуется как ослабленное.
Парк им. Щорса
К семейства сосновые = (1+2*2)/3=1.6
К семейства кленовые =(4*1+1*3+14)/6=1.8
К семейства маслиновые =(10*2+4*4)/14=2.5
К семейства вязовые = (4*1+2*2+1*3+3*4)/10=2.3
К семейства ивовые =(12*1+1*4+2*3)/15=1.5
К семейства липовые =(3*1+1*4+1*5)/5=2.4
К семейства берёзовые =(45*1+1*4)/46=1.06
К семейства розовые =(10*1+1*3)/11=1.1
К общее =(1.5+1.8+2.5+2.4+2.3+1.06+1.6+1.1)/8=1,8
К общее больше 1.6, значит состояние деревьев в парке Щорса – ослабленное.
Проспект Ленина
К семейства сосновые = (23*3+85*1)/108=1.4
К семейства березовые =(29*1+3*2+1*5)/33=1.2
К семейства маслиновые =2/1=2
К семейства липовые =(55*1+2*2)/57=1.03
К семейства ивовые =(57*1+1*4)/61=1
К семейства розовые =(3*1+1*4)/4=1.7
К семейства кленовые =1/1=1
К общее =(1+1.2+1.4+1.7+1+2+1.03)/7=1.3
К общее меньше 1.5, значит деревья на проспекте Ленина-здоровые.
Таким образом, применив в своей работе метод оценки жизненного состояния древостоя по Алексееву, мы обнаружили, что во всех исследованных городских насаждениях преобладают деревья 1 класса. Однако общее жизненное состояние древостоя на исследованных участках было отличным.
Анализируя состояние древесных растений на 3 участках можно сделать вывод, что на проспекте Ленина произрастают здоровые деревья (К 1,3) в то время как в парке Щорса и в сквере Мичурина - они ослабленные (К 1,8 и К 1,7), но их состояние не угрожающее и некритичное. Древостой в парке им. Щорса и в сквере Мичурина характеризовался как ослабленный, а на проспекте Ленина – здоровый.
Таким образом, необходимо обратить внимание на то, что на территории парка Щорса и сквера Мичурина встречаются ослабленные деревья и нужно применить комплекс мероприятий по оздоровлению данных насаждений (удалить сухие ветви, вырубить усохшие деревья, заменить их молодыми деревьями).
Заключение
После проведения анализов по состоянию деревьев на 3 различных участках можно сделать следующие выводы:
На территории исследованных городских насаждений было выявлено 16 видов древесных растений из 8 различных семейств. По видовому разнообразию древесной растительности исследованные территории можно расположить в ряд по убыванию: проспект Ленина (14 видов) = парк им. Щорса (14 видов) > сквер Мичурина (12 видов). В составе древесной растительности исследованных городских насаждений преобладают виды-интродуценты. Во всех исследованных городских насаждениях преобладают деревья 1 класса (здоровые). По общему жизненному состоянию древостоя исследованные территории можно расположить в ряд по убыванию: проспект Ленина > сквер Мичурина > парк им. Щорса.Наряду с тем, что на первом (п. Щорса) и втором (сквер Мичурина) исследуемых участках наблюдались ослабленные деревья, а на третьем участке - пр. Ленина – здоровые деревья, необходимо провести во всех рассмотренных городских насаждениях комплексные мероприятия по оздоровлению древесных растений.
Мы предлагаем следующие меры по улучшению состояния городских насаждений:
-замена погибших деревьев;
-проведение посадки молодых здоровых саженцев, строго соблюдая местоположение старого дерева, соответствие молодого виду погибшего, с учетом формы и характера ветвления;
-удаление сухих ветвей.
Список используемой литературы
1. ультурный ландшафт: формирование и уход. М.: Агропромиздат, 1987. – 176с.
2. Кавеленова организации системы фитомониторинга городской среды в условиях лесостепи. Самара: Универс - групп, 2006. –223 с.
3. Горышина в городе. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. – 152 с.
4. Горышина растений: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1979. – 368с., ил.
5. Плотникова и кустарники рядом с нами. М.: Наука, 1994. 175 с.
6. Горохов природа города. М.: Архитектура – С, 2005. – 528 с.
7. Алексеев жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51-57.
8. Булыгин : Учебное пособие для ВУЗов. М.: Агропромиздат, 1985 г. – 280 с., ил.
9. Определитель растений Среднего Поволжья / Под ред. Л. : Наука, 1984. – 392с.
10. Артамонов и чистота природной среды. М.: Наука, 1986. – 126 с.
