Исследовательская работа на тему "Вторичная сукцессия" (7 класс)

     Мироновская средняя общеобразовательная школа

 

              

 Авторы работы:

      Капицкая Виктория (9 класс),

       Бауэр Алёна (8 класс)

Руководитель:

Кирсанова Наталья Егоровна

( учитель биологии)

                            Мироновка, 2009

                           Оглавление

 I.   Введение……………………………………… с. 3

II.  Методика исследования……………………. с. 4-13

III. Результат исследования……………………. с. 14  

IV. Выводы………………………………………... с. 15

V.  Заключение и перспективы………………… с.16

VI. Список используемой литературы………… с.17

VII. Приложение…………………………………. с.18

                                          2

                              I. Введение

    провести исследование по выявлению причин зарастания местного водоёма растительностью.

     

1. Познакомиться с понятием вторичная сукцессия на           примере зарастания водоёма растительностью.

2. Выявить причины зарастания местного водоёма растительностью;

3. Развивать навыки исследовательской деятельности;

4.Воспитывать у учащихся экологическую ответственность.

выявить, каким образом отсутствие притока воды в водоём влияет на изменение водного биоценоза.

         местный водоём.

                                                      осень 2005 – осень 2008 года.

           три года.

                                    3

                    II. Методика исследования

1. Изучение теоретического материала по данной теме:

     а) общее представление о водоёме;

     б) понятие и закономерности сукцессии;

     в) стадии сукцессии водоёма;

     г) причины вызывающие обмеление водоёма.

2. Периодические экскурсии на водоём.

3. Наблюдение и фиксация видового разнообразия флоры и фауны водоёма.

4. Выполнение измерительных работ и сравнение полученных данных за три последних года (измерение прибрежной зоны,  где изначально была вода).

5. Анкетирование учащихся.

6. Статистическая обработка полученных данных в таблицах, диаграммах.

                                                  4

1. Изучение теоретического материала по данной теме:

а) общее представление о водоёме

   Водоемы в виде прудов, озер, болот, речек, канав, ям с водой и просто луж имеются всюду, и все они так или иначе заселены. Водная флора и фауна чрезвычайна разнообразна. Здесь встречаются и растения, живущие на поверхности воды и в толщах воды и на береговой части с повышенным увлажнением. Из представителей фауны встречаются: черви, моллюски, ракообразные, пауки, насекомые, и представители позвоночных. Все эти организмы в той или иной степени приспособились к водной среде.

   Вода является средою, которая в 773 раза плотнее воздуха. В силу этого она оказывает на живущие в ней организмы определенное давление и в тоже время обладает способностью поддерживать тела, согласно закону Архимеда, по которому всякое тело, находящееся в воде, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им вода. Кроме того, поверхность жидкости покрыта особой пленкой поверхностного натяжения, присутствие которой влечет за собой ряд любопытных явлений в жизни водных обитателей.

                                                                                        (Приложение №1)

б) понятие и закономерности протекания сукцессии

Сукцессия - последовательная смена во время одних биоценозов другими на определенном участке земной поверхности. Различают сукцессии первичные и вторичные. Сукцессия, которая начинается на субстратах, не затронутых процессами почвообразованием (например: скальные породы, ледниковые морены), называется первичной. Результатом развития первичной сукцессии является образование почвенного покрова и развитие фитоценоза. При первичных сукцессиях скорость изменения сообществ, как правило, невелика. Сукцессионные ряды, последовательно сменяющие друг друга, удерживаются, значительный промежуток времени, а достижение биоцензом климаксного состояния растительного покрова в биогеоценоз, затягивается иногда на столетия и больше.

   Если сообщество развивается на месте, где ранее существовал хорошо развитый биоценоз, то сукцессия называется вторичной. В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы. Поэтому вторичные сукцессии приводят к образованию климаксного сообщества значительно быстрей, чем первичные. Вторичную сукцессию мы будем рассматривать на примере зарастания водоема растительностью.        

                                        5

         Экологическая сукцессия является результатом изменений, которые вносятся в среду обитания самими сообществами.

         Это закономерный, направленный процесс. Он заканчивается образованием климаксного биоценоза, характеризующегося максимальной величиной биомассы и наибольшим разнообразием слагающих его видов.

    Смена одного фитоценоза другим в ходе сукцессии представляет сукцессионный ряд. Видовой состав в сукцессионном ряду меняется сначала быстро, а затем более медленно. Таким образом, видовое разнообразие поначалу увеличивается, потом стабилизируется и в итоге, на стадиях старения, снижается.

    В процессе смены сообществ изменяются не только видовой состав, но и биомасса. Связи по линии пищевой цепи становится все более сложными. Общая продуктивность повышается в течение ранней фазы первичной сукцессии и мало или совсем не изменяется во время вторичной сукцессии.

    Всемирно известный эколог Ю. Одум установил следующие  закономерности в ходе сукцессии:

1.                                   Видовой состав растений и животных в процессии сукцессии непрерывно меняется. На разных этапах сукцессии в сообществе доминирует разные виды.

2.                                   Биомасса органического вещества увеличивается по ходу сукцессии.

3.                                   По мере роста биомассы растет число экологических ниш (лесная подстилка, гумус, кора, сухостой). В результате увеличивается видовое разнообразие, причем наиболее интенсивно-  разнообразие гетеротрофов. Автотрофы достигают этого на сравнительно ранних этапах сукцессии и обеспечивают максимум первичной продукции, создавая тем самым благоприятные условия для увеличения разнообразия гетеротрофов.

               Стабильные и не стабильные биоценозы

    Важнейшей особенностью любого естественного биоценоза является его способность к саморегулированию. В развитом биоценозе возникает некоторое равновесие между создаваемой и потребляемой продукцией. Чем больше видовое разнообразие биоценоза, тем он стабильнее.

                                          6

 В таких биоценозах формируются сложные пищевые взаимоотношения, сложные циклы (сети) питания. Биоценозы с упрощенной структурой крайне

неустойчивы, в них происходят резкие колебания численности отдельных популяций.

   В целом естественные биоценозы, как правило, стабильны и обладают большим видовым разнообразием.

 в) Стадии сукцессии водоёма

1. Обмеление водоёма;

2. Зарастание водоёма растительностью;

3. Отложение органических остатков;

4. Образование нового сообщества, возможно березовый лес.

  в) причины, вызывающие обмеление водоёма:

 - рядом с водоёмом была построена водонапорная башня, вода из которой частично и регулярно поступала в пруд, но в течение трёх лет наблюдения вода в водоём не поступала; (Приложение №2)

  - хозяйственная деятельность человека способствовала этому тоже, так как водоём стал местом водопоя животных нашего хозяйства: КРС, лошади, а иногда там бывали даже свиньи;  (Приложение №3)

 - сухой климат, минимум осадков;

- нет притока воды из ближайшей реки Карасук. (Приложение №4)

2. Периодические экскурсии на водоём

    В течение трёх лет учащиеся 6-8 классов ходили на экскурсии осенью и весной, в ходе которых рассматривали и изучали видовое разнообразие флоры и фауны водоёма. По ходу наблюдений учащиеся выяснили, что происходит обмеление и зарастание водоёма, то есть вторичная сукцессия.

                                                                                       Приложение №5

3. Видовое разнообразие водоёма

                                             Водная растительность

      В зависимости от того, как связаны растения с водой, а так же с почвой и атмосферой, различают следующие биологические группы:

                                              7

      1. Растения земноводные, значительная часть которых возвышается над водой, корни прикреплены ко дну водоема (рогоз, камыш, тростник, стрелолист…). Большинство этих растений может расти и на суше при условии сильной влажности почвы, что наблюдается при высыхании водоемов.

      2. Растения, листья которых плавают на поверхности воды, а следовательно только одной стороною соприкасаются с воздухом (водяная лилия, желтая кувшинка, рдесты).

     3. Растения, листья которых погружены в воду, связанные с водою и почвой (болотники, элодея, большинство рдестов и др.).

     4. Растения, связанные с водой и воздухом. С дном они не связаны и поэтому свободно плавают в водоеме (ряски, водокрасы, телорез).

     5. Растения, связанные только с водной стихией, т.е. не прикрепленные ко дну и не имеющие плавающих на поверхности частей, а со всех сторон окруженные водой (роголистник, пузырчатка). Приложение №6

                                          Водные животные

   Среди водных животных есть и прожорливые хищники, и мирные травоядные, представители воздушного дыхания и разнообразных видов водного, есть такие формы, которые удивительным образом замаскированы охранительной окраской, и напротив, такие, которые ярким цветом как бы подчеркивают свое местопребывания. Есть целый ряд примеров живорождения, ухода за потомством, паразитизма, симбиоза и т.д.

                                                                                    Приложение №7 

                            Рассмотрим различные приспособления, которыми обладают животные, обитающие в воде.

                              Различные типы движения

       1.Плавание при помощи различно типа плавников, находящихся на заднем конце тела: рыбы, тритоны, личинки стрекоз, личинки поденок, личинки водных жуков и пр.

       2. Плавание при помощи плавательных конечностей разнообразного строения, расширенных в виде лопастей или покрытых волосками: водные жуки, гладыш и пр.; или стянутый перепонкой: лягушка.

      3. Плавание при помощи волнообразных или змееобразных движений всего тела: пиявка, личинки комаров, нематоды и пр.

      4. Плавание при помощи отдачи, или водного выстрела: личинки стрекоз.

                                   8

      5. Плавание по твердому субстрату при помощи конечностей с разнообразно устроенными крючками, зацепками и т.п.: личинки насекомых, водяной паук, водяные клещи и мн.др.

      6. Ползание при помощи волнообразных сокращений мускулатуры тела: брюхоногие моллюски.

      7. Ползание при помощи ресничек: планарии.

      8. Передвижение при помощи пневматических органов: пиявки.

      9. Скольжение по поверхности воды: водомерки, вертячки.

                                  Различные типы дыхания

1.           Водное дыхание при помощи жабр: рыбы, головастики лягушек, тритоны, водяной ослик, жаберные моллюски.

2.      Дыхание при помощи обмена газов всею поверхностью тела: пиявки, круглые черви и др.

3.     Трахейно – жаберное дыхание: личинки стрекоз, поденок, ручейников и пр.

4.     Дыхание воздушное: легочные моллюски (прудовик, катушка), водные клопы, жуки и их личинки, водяной паук, личинки комаров и мух, лягушка, тритон.

Одни животные для взятие атмосферного воздуха поднимаются на поверхность воды, другие выставляют на поверхность дыхательные трубки. Иные уносят с собой в воду значительные запасы воздуха.

                   Питание у водных животных

1.     Питание растительной пищей: моллюски, ручейник, водные гусеницы и пр., или гниющими растительными остатками: водяной ослик.

2.     Питание животной пищей: жуки, водомерки и мн.др.При этом добыча либо высасывается при помощи различных приспособлений: клопы, личинки плавунцов, пиявки, водный паук; либо пожирается при помощи челюстей жующего типа: личинки стрекоз, взрослые жуки.

                                9

          Защитные приспособления у водных животных

  Быстрота передвижения, дающая возможность избегать врагов: личинки поденок, личинки жука- плавунчика, вертячка, водомерка, гладыш, личинки комаров, рыбы.

Охранительная окраска, которая делает животных незаметными среди окружающей природы. При этом животные либо подражают зеленым частям растений (личинки поденок), либо отмершим частям растения  (водный ослик, водный скорпион), либо самому грунту (личинки веснянок), либо темной поверхности стоячей воды (водомерка). Иногда к охранительной окраске присоединяется и охранительная форма (чехлики ручейников, похожие на скопление раковинок, песчинок и пр.).

1.     Прозрачность тела, делающая животных невидимыми в воде: коретка.

2.     Предупреждающая окраска (водные клещи, например гидракарины).

3.      Различные механические средства защиты в виде острых челюстей, игол, шипов и т.п. (челюсти жуков и их личинок).

4.     Развитие прочного наружного скелета (панцирь ракообразных, раковины моллюсков и пр.).

5.     Автономия, или самокалечение- способность самопроизвольно отбрасывать органы (самозащита). Такие органы быстро восстанавливаются регенерируют: водяные ослики, личинки стрекоз, личинки поделок и др.

6.     Защита при помощи вредных, едких, дурно пахнущих или ядовитых выделений: ветрячки, полоскун, водные клещи, планарии и др.

                                 10

4. Выполнение измерительных работ

Измерительные работы

                             прибрежной зоны водоёма

Цель: обмеление водоёма вызвало у учащихся интерес к изучению причин, вызывающих изменения. Учащиеся в течение трёх лет производили замеры прибрежной зоны.

сезон	год	Результат измерения (метры)
осень	2005	1,5
весна	2006	2
осень	2006	10
весна	2007	15
осень	2007	17
весна	2008	20
осень	2008	34

Вывод: самый высокий показатель изменения уровня воды от берега (34 метра) -  осенью 2008 года.

       Диаграмма отражающая иссушение водоёма  (Приложение №8) 

5. Анкетирование учащихся

  Цель анкетирования:

выяснить отношение учащихся к природе и конкретно к местному водоёму.

                                         12

   Учащимся 5-11 классов было предложено ответить на 6 вопросов.

1. Любите ли вы природу нашего края, села?

а) да;

б) нет.

2. Вам нравится состояние местного водоёма, в котором он находится на сегодняшний день?

а) да;

б) нет.

3. Ходили ли вы раньше на водоём купаться, ловить рыбу, просто отдыхать?

а) да;

б) нет

4. Хотели бы вы, чтобы водоём стал как прежде чистым?

а) да;

б) нет.

5. Что вы сделали для того, чтобы водоём был в хорошем состоянии?

6. Внесите свои  предложения в отношении местного водоёма.

                 Анализ данной анкеты     

Вывод: проведённое анкетирование показывает,

   что все учащиеся, любят природу нашего села.

  Когда водоём был чистым, ходили туда отдыхать, купаться, ловить рыбу.

  Никому из учащихся не нравится, в каком состоянии находится водоём в последние годы.

  На вопрос: «Что вы сделали для того, чтобы водоём стал чище?»

      37 человек из 74ответили – « ничего», остальные  же учащиеся не безразличны к окружающей их природе сделали следующее:

 очищали водоём от камней, вытаскивали стёкла, кирпичи;

на берегу собирали мусор, металлические  провод;

уходя из похода, забирали  мусор с собой или закапывали.

                                      13

Ребята внесли свои предложения в отношении местного водоёма:

чтобы

- не загрязняли;

- очистили;

- увеличили глубину и ширину;

- всегда следить за чистотой;

- чтоб всегда был приток воды;

- не ловить оставшуюся рыбу сетями, бреднями и тюлями, так как мальки попадают, и прироста рыбы вообще не будет;

- сделали пляж и зону отдыха;

- запустить рыбу: карася, сазана, зеркального карпа;

- ввести местные правила, выработать положения по охране водоёма и меры наказания за несоблюдение этих правил;

- посадить возле водоёма другие виды деревьев.

Таблица ответов учащихся на вопросы анкеты (Приложение №9)

                                           14

                III. Результат исследования:

водный биоценоз  недостаточно сбалансирован, так как антропогенная деятельность человека способствовала зарастанию водоёма растительностью;

в ходе исследовательской работы учащиеся внесли свой вклад в природоохранную деятельность:

а) очистили прибрежную зону водоёма от мусора,  сушняка (Приложение№10);

         б) поставили табличку - указатель « Береги всё живое!»

         в) провели беседу и создали презентацию по теме: «Охрана окружающей среды  – обязанность каждого гражданина Российской Федерации».

                                           15

 IV. Выводы:

1. В результате исследовательской работы учащиеся узнали, что под влиянием  постепенного изменения среды и всё большего приспособления организмов друг к другу состав и строение биогеоценоза изменяются, т.е. происходит смена биогеоценоза.

  Смена водного биогеоценоза идёт в определённом направлении, а длительность существования биогеоценозов различна и зависит не только от влияния абиотических и биотических факторов, но и от антропогенной (хозяйственной) деятельности человека.

2. Учащиеся познакомились с различными методами ведения исследовательской работы.

3. Изучили биологию видов, населяющих водоём.

4. Познали  биологическое разнообразие водоёма.

5. Исследовательская работа отличается от обычных учебных задач с известным преподавателю ответом. Кроме того, работа с прудовым сообществом прививает ученику зачатки экологического мышления. Он начинает предметно постигать, что всё в природе взаимосвязано и можно, уничтожая одни организмы, так изменить жизненную среду, что погибнут все нужные человеку виды. Им станет ясно, что для увеличения численности одних животных часто совершенно необходима большая численность других.  Появятся и первые знания  о цепях и сетях питания, о соизмеримости числа хищников и их жертв, о других количественных соотношениях в живой природе и об устойчивости таких живых систем, как биоценозы.

                                            16

V. Заключение и перспективы работы

   Работа носила определённую цель, которую дети достигли в результате исследовательской работы.

  Знакомство с водоёмом показало, что в нём обитает сложно устроенный многовидовой биоценоз, все члены которого связаны между собой. Наибольшую массу в этом биоценозе составляют микроорганизмы. Они образуют многотонную толщу ила, поставляющего пищевые вещества животным и минеральные – растениям водоёма. Значительная часть общей суммы живого вещества приходится на водоросли, простейшие организмы и высшие растения. Вот на этой продукции и существуют остальные животные, потребители её. Даже беглое знакомство с фауной водоёма уже показывает, насколько сложны здесь взаимоотношения. Ведь большинство видов животных, которых можно увидеть на экскурсии, - это хищники, часто весьма высокого порядка. Так, например, кутора питается рыбой и крупными жуками. Жуки-плавунцы и их личинки питаются чаще всего тоже хищными насекомыми и крупными пиявками. Те, в свою очередь, поедают более мелких и растительноядных животных. Кроме того, существуют здесь и паразиты, и грунтоеды, и грунтоеды, и редуценты, разлагающие органическое вещество до неорганического. Всё это говорит о большой сложности и длине пищевых цепей в биоценозе пруда.

   Сложность биоценоза обуславливает цепную реакцию в нём при всяком воздействии извне.

  Таким образом, воздействуя на одно звено в биоценозе, можно получить неожиданный результат и уничтожить многих животных.

   Перед учащимися проходит своеобразная сукцессия.

    Там с течением времени один биоценоз будет сменять другой, и, в конце концов, установится равновесие.

     А ведь детям, так хочется, чтобы на этом месте прекратилась вторичная сукцессия и  водоём, как прежде стал чистым с большим количеством рыбы и прекрасным местом для отдыха.( Приложение№11)

  Впоследствии дети должны выполнять природоохранную деятельность

                                        17

       VI. Список используемых источников информации

1. Биология животные 7-8 класс

         А.И.Никишов, И.Х.Шарова. М.

        «Просвещение» 1993 год

2. Введение в общую биологию и экологию 9 класс

         А.А.Каменский, Е.А.Криксунов,        

         В.В.Пасечник. Дрофа. Москва- 2006 год

3. Общая биология 10-11 класс

          Ю.И.Полянский. М. «Просвещение» 2000 год

4. Экология 10-11 класс

         Е.А.Криксунов, В.В.Псечник. Дрофа. Москва- 2006 год

5. Биология. Пособие для подготовительных отделений сельскохозяйственных вузов. М. «Высшая школа» 1990 год

                               18

Приложение №1

                Приложение №2

                                  19

Приложение №3

                                      20

Приложение№4

                                  21

Приложение №5

                              22

Приложение №6

                      

Камыш озёрный      Тростник обыкновенный       Рогоз широколистный

                 Горец перечный

                      

                 Ряска                                    Осоки                     Хвощи

                                 23

Приложение №7

                  Систематический обзор водных животных

     

                           насекомые

            

                            пиявки

     

 

Жуки плавунцы                                                         

                                       24

Хордовые животные в водоёме

                     

Ондатра                                                 Кутора

                                                      

Серый гусь                                                        Кряква

                                  

серая цапля                                        Чайка

             

Мартыны                               Журавль                Камышовка

             

Выпь малая               Чирок- трескунок

                                              25

                      

                                 

                               Карась

                                           26

                                                                                    Приложение№8

Диаграмма, отражающая иссушение водоёма 

                                                    27

Приложение №9

              Сводная таблица ответов учащихся

класс	Кол-во уч-ся	Вопросы  анкеты
		1а	1б		2а	2б	3а	3б	4а	4б
5	10	9	1		2	8	10	-	10	-
6	8	8	-		5	3	6	2	8	-
7	11	9	2		2	9	11	-	11	-
8	10	9	1		2	8	10	-	10	-
9	12	12	-		-	12	12	-	12	-
10	13	13	-		-	13	10	3	13	-
11	10	10	-		-	10	9	1	10	-
Результаты:	74

                                                   28

Приложение№10

                                                   29

                                Приложение№11

                                                    30

Краткое описание документа:

Цель работы: провести исследование по выявлению причин зарастания местного водоёма растительностью.

Задачи

1. Познакомиться с понятием вторичная сукцессия на примере зарастания водоёма растительностью.

2. Выявить причины зарастания местного водоёма растительностью;

3. Развивать навыки исследовательской деятельности;

4.Воспитывать у учащихся экологическую ответственность.

Гипотеза: выявить, каким образом отсутствие притока воды в водоём влияет на изменение водного биоценоза.

Объект исследования: местный водоём.