Исследовательский проект по биологии "Алоэ – зелёный доктор на вашем подоконнике".

Введение

У многих городских жителей и жителей пригородов хотя бы раз в жизни возникало желание сбежать от суеты и цивилизации. Курортные зоны с их быстрым ритмом жизни явно не подходят уставшему человеку. Хочется найти какое-нибудь умиротворяющее место, где нет электричества, не работает мобильный телефон, перед глазами не мелькает транспорт и прочие «прелести» цивилизации. Для этой цели прекрасно подойдет лес. Леса играют большую рекреационную роль в жизни человека – это место отдыха городского и сельского населения. Отдых людей на лоне природы способствует поддержанию их здоровья, общение с природой вызывает у человека положительные эмоции. Современное развитие городов всё больше отдаляет людей от естественной природы. Наверное, поэтому люди с большим удовольствием отправляются в парки, в пригородные леса отдохнуть, погулять по лесу. Но, казалось бы, безобидное нахождение людей в лесу является рекреационной нагрузкой на лесную экосистему и вызывает постепенное разрушение: уплотнение почв от передвижения людей препятствует прорастанию семян и возобновлению растительности, изменяются условия жизнедеятельности почвенных организмов, сокращается общая численность животных. Экосистемы лесопосадок и парков в городах испытывают самые большие рекреационные нагрузки. Это сбор грибов, ягод, цветов, выгул собак, организация пикников. Подобные рекреационные нагрузки испытывает «Салтыковский лесопарк», расположенный на территории микрорайона Самолёт. Здесь часто можно наблюдать «дикие» свалки. Прогуливаясь по парку, родители со своими детьми, оставляют отходы, а также подростки, устраивая пикники, бросают мусор. На мой взгляд, они не задумываются о том, что при таком отношении к природе им завтра будет негде гулять.

В последние два десятилетия на территории многих стран Европы наблюдается массовое повреждение и деградация лесов. Причины этого кроются в загрязнении воздушного бассейна, пожарах и других антропогенных факторах.  Массовое посещение леса отдыхающими вызывает ухудшение его состояния. При этом, как установили учёные, создание благоустроенных мест отдыха позволяет уменьшить последствия посещения леса населением [1; с.10].                                           Актуальность: В современных экологических условиях особое значение приобретают вопросы содержания пригородных лесов. Ученые не вчера пришли к очевидному выводу: активная деятельность человека наносит Земле непоправимый вред. Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения находится в числе самых острых проблем современности. Острота современных проблем взаимодействия общества и природы поставила ряд новых задач перед обществом учащихся, необходимо выработать у  себя способность преодоления последствий негативных воздействий человека на природу,  осознание бережного отношения к ней в будущем.                                                                    В связи с этим мы определили цель работы: оценить экологическое состояние пригородных лесных экосистем на примере Салтыковского лесопарка на территории микрорайона Самолёт. Узнать, какие факторы наносят  вред лесному хозяйству. Исследовать данные о подготовленности леса для отдыха населения и предложить условия уменьшения воздействия отдыхающих на изучаемое лесное сообщество.                                                                                                      

Задачи:                                                                                                                                           1. Провести геоботанические и лесотипологические описания лесных сообществ.                                                                                                                                              2. Определить состояние древостоя на исследуемых участках.

3.Описать флористический состав, растительность по ярусам.

4. Выявить степень рекреационной дигрессии лесных сообществ.

5.Собрать данные о подготовленности леса быть местом отдыха.

6.Определить степень негативного антропогенного воздействия на экосистему лесопарка, предложить меры по её охране

7. Провести эколого-социологический опрос населения с целью выяснения мнения жителей микрорайона о необходимости определения мер по охране Салтыковского лесопарка на территории микрорайона Самолёт.                                         8. Разработать рекомендации по сохранению лесопарка.

Гипотеза: Экологическое состояние лесопарка на территории микрорайона Самолёт благоприятное.

Объектом исследования: окружающая среда.

Предмет исследования: Салтыковский лесопарк на территории микрорайона Самолёт.

Методы исследования:

Наблюдение, описание, сравнение, мониторинг зеленых насаждений, метод пробных площадок, экологический мониторинг, проведение эколого-социологического опроса населения 

2. Основная часть

2.1 Физико-географические особенности лесопарка на территории микрорайона Самолёт

Лесопарк расположен в Юго-Восточной части Люберецкого района Московской области.  Климат умеренно — континентальный. Температурный режим идентичен Московскому. Ярко выражена сезонность. Среднегодовая температура: +6 градусов. Максимальная температура: +38 градусов, минимальная: около -38. Почва – дерново-подзолистая. Содержание гумуса в данном районе удовлетворительное (2,8 %), но наблюдается тенденция к его снижению. Почвы региона по своим свойствам не относятся к плодородным. По характеру естественной растительности район относится к зоне сосновых лесов с включением лиственных пород деревьев. Преобладающими направлениями ветра в течение года являются южное и западное (повторяемость, соответственно, 19 и 18%).

Штилевая погода в данном районе, создающая неблагоприятные условия для рассеивания вредных примесей в атмосфере, наблюдается не часто (среднегодовая повторяемость – 4%). Чаще штилевая погода имеет место в сентябре месяце (в 14 %), реже - зимой (5 %).

Туманы, которые связаны либо с температурными инверсиями, либо с радиационным выхолаживанием, приводящим к аккумулированию вредных выбросов в приземные слои атмосферы, не являются характерными для Московского региона. Как правило, они наблюдаются в холодный период года.

Величина относительной влажности в районе колеблется от сезона к сезону и от года к году. По среднемноголетним данным она составляет 60 - 70%. Максимум осадков, как правило, приходится на июль, минимум - на февраль-апрель. Среднегодовое количество осадков составляет 450 - 650 мм.

С левой стороны лесопарка расположены жилые дома и оживлённая автодорога.

2.2 Условия произрастания растительности на территории лесопарка

Лесной опад незначительный. Поверхность почвы уплотнена. Здесь проложено несколько троп. Травянистая растительность сформировала маломощный слой дернины. В составе лесной подстилки отмечаются древесные остатки: ветки, хвоя, шишки, семена, кора растений. Степень увлажнения нормальная. В восточной части лесопарка древесная растительность изрежена, поэтому освещённость хорошая, юго – западный участок лесопарка загущен.

Суточный и сезонный перепад температур выше на участке с изреженной растительностью. Количество гумуса в почве незначительно. 

2.3 Общая характеристика растительности

В описание лесного фитоценоза я включила характеристики древостоя, подлеска, травянисто-кустарничкового покрова, яруса мхов, напочвенных лишайников. Определила набор характеристик (видовой состав, число особей отдельных видов, высоту, сомкнутость, а также следы деятельности человека).

Описание растений на пробных площадках. Закладывали пробную площадку размером 100 квадратных метров для подсчета количества деревьев, подроста и кустарников и 5 площадок по 1 квадратному метру для оценки травяного и кустарничкового покрова.

Анализ исследования фитоценоза:

1.Тип растительности: лес.

2. Формация: сосняк разнотравный

3. Ассоциация: сосняк травяно-зеленомошный

4. Видовой состав растительности разнообразный.

5. Распределение видов по ярусам:

    а) древесный – 4;

    б) кустарниковый ярус- 3

    г) травяно-кустарничковый -  30 видов

    д) мохово-лишайниковый – 4

7. Главная лесообразующая порода – сосна. В довольно значительном количестве произрастает осина, береза липа.

 Формула древостоя: 10С 3О+3Б+3Л. Средняя высота - 24 м.

Сомкнутость крон при глазомерной оценке -40%, характеризует светлый лес. 

Повреждения фитофагами - 20% (сосна) [Приложение 2].

Поражение наствольными грибами незначительно на березе.

Кустарниковый ярус образован лещиной обыкновенной, орешником, волчеягодником, малиной обыкновенной.

Травяно-кустарничковый ярус представлен разнотравьем. В различных участках видовой состав неоднороден [Приложение 3].

В мохово-лишайниковом ярусе преобладают зелёные мхи: дикранум метловидный, плеврозиум Шребери, гилокомиум блестящий, кукушкин лён обыкновенный [Приложение 4].

Мхи не образуют сплошного покрова, встречаются в местах, где скапливается влага.

Лишайники располагаются в нижней части стволов, на высоте до 4-5 метров. В количественном отношении преобладают кладонии (лесная, оленья, шишконосная).

2.4 Результаты определения рекреационной деградации лесной экосистемы

Устойчивость экосистемы лесопарка зависит от влияния абиотических факторов среды и антропогенного воздействия. Перепады температур зимой способствуют появлению трещин у взрослых деревьев.

          Учет живых и погибших деревьев [Приложение 5].

По лесу проложены тропа вдоль всего леса, тропы к реке. Уплотнение почвы на дорогах и тропинках приводит к оголению корней и гибели травянистых растений.

В результате антропогенного воздействия растительный покров располагается неравномерно, имеются участки с нарушенным напочвенным покровом. Среди травянистых растений есть заносные виды, среди которых преобладают луговые растения. Часть деревьев имеет повреждения: зарубы, подпалины, обломанные ветви. Имеются места для отдыха с   необорудованным кострищем. Здесь же встречаются обнажения корней сосны.

Используя рекомендации по определению рекреационной деградации лесных экосистем, можно сделать вывод, что деградация данной экосистемы составляет 1 балл (по шкале   0-5 баллов.): имеются слабонарушенные насаждения, полная сохранность древостоя и подлеска, травостой слабо вытоптан, мохово-лишайниковый покров разрежен.

2.5 Анализ чистоты воздуха на территории лесопарка в микрорайоне Самолёт

Исследование воздуха на содержание твердых примесей.

Пыль – мельчайшие твердые частицы способные долгое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Пыль характеризуется химическим составом, размером и формой частиц, их плотностью, магнитными, электрическими и другими свойствами. В зависимости от состава пыли изменяется ее вредность. По химическому составу пыль подразделяется на органическую (древесная, хлопковая), неорганическую (цементная, карбидная) и смешенную. Присутствие в воздухе твердых частиц является важной характеристикой чистоты воздуха. На деревьях, кустах и траве оседает до 70% пыли [3; с. 5].

 Я проверила наличие в воздухе твердых частиц следующим образом: собрала листья в разных местах: в районе школы вдоль оживлённой автодороги, на опушке леса, в глубине леса (1 км. вглубь леса ). Накрыла лицевую сторону белой двухсторонней липкой лентой, а затем аккуратно сняла её и приклеили к листу белой бумаги [Приложение 6]. Сосчитав число твердых частиц на 1см, классифицировала их по величине.

Данные измерений занесла в таблицу [Приложение 7].

Проанализировав образцы с твердыми частицами, я пришла к выводу, что наибольшее число частиц было отмечено в районе школы вдоль оживлённой автострады. Это связано с большим числом жителей и единиц транспорта на данном участке. Меньше частиц пыли было отмечено на опушке лесопарка, что также связано с плотностью заселения и количеством транспорта на данной улице. И совсем незначительное количество пыли оседает на деревьях, которые произрастают в глубине соснового леса.

Вывод: воздух на территории лесопарка в микрорайоне Самолёт практически не загрязнён остатками твёрдых примесей.

2.6 Исследование почвы на территории лесопарка

Важный этап оценки любого зеленого насаждения – оценка состояния почвы. Мы знаем, что почва является очень важной средой для растений, т.к. вода и минеральные вещества поступают в растение с помощью корней именно из почвы. Обычно определяются: механический состав, кислотность, увлажненность и количество почвенных обитателей.

        Определение механического состава почвы

 Важная характеристика почвы – ее механический состав, т.к. он определяет видовой состав и жизненность растений. Он позволяет также судить о плодородии почвы. Одно и то же древесное растение будет иметь различный внешний вид на супеси и на тяжелом суглинке.

  Механический состав почвы – это относительное (в процентах) содержание в ней частиц различных размеров. Механический состав играет важную роль в жизни растений. Поэтому я начала именно с определения механического состава почвы. Я взяла немного почвы и слегка скатала её в ладонях [4; с. 67]. Почва легко скатывается в шарик [Приложение 8].

Можно сделать вывод о том, что взятый образец почвы принадлежит к типу -  дерново-подзолистая почва. Почва имеет среднюю увлажнённость.

Определение pH почвы

 Химические свойства почвы зависят от содержания в ней минеральных веществ, которые находятся в виде растворённых веществ, которые находятся в виде растворённых в воде гидратированных ионов.

Одной из важных характеристик химического состава почв является реакция её среды, т.е. кислотность почвы. В среднем pH почвы близко к нейтральному значению. Такие почвы наиболее богаты обитателями. Если pH=8-9 почвы слабощелочные, если pH=4-6 – слабокислые. Уровень кислотности почвы имеет большое влияние на ряд ее показателей, а также на рост и развитие растений. Только в нейтральной среде растения способны полностью усваивать необходимые для их жизни питательные вещества. Соответственно, основные и кислые почвы имеют специфический, приспособленный к тем или другим состав почвенных организмов.

Для определения pH почвы я взяла образец почвы в лесопарке. Поместила 10 гр. почвы в пробирку и добавила туда 25 мл. раствора хлорида кальция. Затем закрыла пробирку пробкой, энергично встряхнула и дала отстояться в течение 5 минут. Несколько раз встряхивала содержимое пробирки в течение дня. На следующий день отфильтровала и определила pH почвенной вытяжки про помощи универсальной индикаторной бумаги [Приложение 9], [4; с.72], pH почвы в лесопарке на территории микрорайона Самолёт  по значению близко к  7.     

Вывод: кислотности почв не выявлено, состояние удовлетворительное. А, следовательно, почва на территории лесопарка благоприятна для роста и развития характерных для данной экосистемы растений, так как в данной среде растения способны полностью усваивать необходимые для их жизни питательные вещества.

2.7 Изучение фотосинтетического аппарата растений и продуктивности фотосинтеза на территории лесопарка

Растения играют очень большую роль в жизни людей. Один гектар зелёных насаждений поглощает за один час около 8 л. углекислого газа. Дерево средней величины может обеспечить дыхание трём людям. Растения реагируют на условия жизни изменением процессов своей жизнедеятельности. Измеряя скорость роста растений, темпы сезонного развития, интенсивность фотосинтеза и дыхания можно узнать о степени благополучия окружающей среды для растений.

Растения взаимодействуют с окружающей средой через свою огромную суммарную поверхность, площадь которой складывается из поверхности листьев, стеблей, цветков, корней. В максимальной степени неблагоприятные условия среды сказываются прежде всего на листьях – органах, интенсивнее всего контактирующих со средой. Как следствие, изменяется фотосинтетических аппарат растений, который однозначно реагирует на недостаточные условия освещения, закупорку устьиц пылью, проникновению в ткани загрязнителей. Для определения изменения фотосинтетического аппарата и продуктивности фотосинтеза я проделала следующие исследования:

           Подсчёт общей площади листовой пластинки

Для того чтобы сравнить величину площади листовой пластинки я сорвала несколько листьев с берёзы бородавчатой в районе школы и несколько листьев в глубине лесопарка. Перенесла контур листа на бумагу в клеточку [Приложение 10], подсчитала число квадратных сантиметров в центральной части контура и приплюсовала число половины неполных квадратов на периферии листа [Приложение 11], [4; с.91].

Подсчёт общей площади листовой пластинки с берёзы бородавчатой, растущего в районе школы: 51+25▪0,5=63,5 см².

Подсчёт общей площади листовой с берёзы бородавчатой, растущей в глубине леса: 62 +24▪0,5=76 см².

Вывод: площадь листовой пластинки у растений, произрастающих лесопарке больше, чем у растений, произрастающих в районе школы. Следовательно, фотосинтез в лесу протекает интенсивнее.

           Определение сравнительного количество хлорофилла в листьях.

Об этом можно судить по интенсивности окраски хлорофильной вытяжки листа. Для получения вытяжки хлорофилла я взяла два листа одинаковой величины с разных деревьев одного вида в районе школы и в лесопарке, размельчила ножницами, растёрла в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком, добавила 10 мл. этилового спирта, тщательно перемешала всё пестиком. Полученную вытяжку отфильтровала через складчатый фильтр [4; с. 93]. Сравнила цвета полученных вытяжек [Приложение 12]. Цвет вытяжки, полученной с листьев, взятых в глубине лесопарка, оказался насыщеннее, чем цвет вытяжки, полученной с листьев, взятых в районе школы вблизи оживлённой автодороги.

Вывод: У растений, произрастающих в лесопарке, фотосинтез протекает намного интенсивнее, чем у растений, произрастающих в населённых пунктах. Следовательно, в лесу растениями поглощается больше углекислого газа и больше кислорода выделяется в воздух в процессе фотосинтеза.

2.8 Мусор в лесопарке

Загрязнение окружающей среды бытовыми отходами ведет к нарушению экологического равновесия не только в отдельных регионах, но и на планете в целом. Проблема чистоты остро стоит перед всем цивилизованным человечеством. Однако в нашей стране такая проблема является просто головной болью, поскольку, к сожалению, до последнего времени этому уделялось недостаточно внимания.

Я выяснила, что в лесопарке основную часть всего мусора составляют различные фантики, пакеты, обёртки, картон, пластмассовые и стеклянные бутылки, а также алюминиевые банки [Приложения 13, 14]. То есть то, во что упаковывают еду и разливают напитки. Один из них, постепенно разлагаясь, вступают в многочисленные реакции, в ходе которых выделяются формальдегид, карбамиды и прочие ядовитые вещества. Другие, как, например, полиэтилен очень устойчивы и накапливаются мёртвым грузом в огромных количествах. Значит именно местное население, оказывают наибольший урон лесу, загрязняя его.

Вывод: степень замусоренности лесопарка на территории микрорайона Самолёт средняя. 

2.9 Результаты эколого-социологического опроса  населения  с целью выяснения мнения жителей микрорайона о необходимости определения мер по охране лесопарка.

Мною было опрошено 20 семей.

Социологический опрос показал, что жителям микрорайона небезразличен природный объект Салтыковский лесопарк: 70% опрошенных считают лесопарк излюбленным местом отдыха, 75% опрошенных решили, что данная экосистема требует ухода, но только 35% - считают, что данный природный объект требует охраны [Приложение 15].

Заключение

В ходе работы дана экологическая характеристика экосистемы Салтыковский лесопарк на территории микрорайона Самолёт. Экосистема требует дальнейшего изучения, так как данный природный объект важен для населения и подвержен антропогенному воздействию.

           Выводы:

1.     Лесопарк находится на территории микрорайона Самолёт. Установлен характер рельефа, тип почв, их механический состав.

2.     Установлено, что воздух в лесопарке практически не загрязнён остатками твёрдых примесей.

3.      Кислотности почв не выявлено, что благоприятно сказывается на разви-  тии растений.

4.     Фотосинтез на территории лесопарка протекает интенсивно, о чём свидетельствует площадь листовой пластинки и количество хлорофилла в листьях растений.

5.     На данном участке сформировались благоприятные условия для обитания растений. Наблюдается видовое биоразнообразие растений, распределенных по ярусам. Основной лесообразующей породой является сосна обыкновенная, ассоциация – сосняк травяно-зеленомошный.

6.     Анализ распространения доминантных видов свидетельствует об устойчивости фитоценоза. Наличие заносных видов – результат антропогенного воздействия и влияния абиотических и биотических факторов среды. Деградация данной экосистемы составляет 1 балл.

7.     Степень замусоренности лесопарка средняя, из-за нехватки специально оборудованных мест для отдыха.

8.     Изучение антропогенного влияния и проведенный социологический опрос позволяют сделать вывод о необходимости охраны данной экосистемы.

Рекомендации по охране данной территории.

1.     Размещение дополнительных урн в лесу, обустройство площадок отдыха для горожан и местного населения и регулярный уход за ними.

2.     Регулярное проведение мониторинга леса.

3.     Привлечение внимания населения к состоянию лесопарка. Пропаганда вреда мусора. Субботники. Мероприятия, посвященные восстановлению леса. 

Практическая значимость: эту материалы и результаты работы можно использовать на уроках, классных часах, для создания проблемных ситуаций, формирования понятий на полученных реальных представлениях, знакомить с природой родного края и её особенностями.

Литература

1.     Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. -  «Агар», 2000

2.     П. А. Лярский Природа Могилёвской области. – Мн.: «Тэхналогия», 2006

3.     Алексеев С. В. Практикум по экологии. – М: АО МДС, 1996

4.     Мвнсурова С.Е.,  Г. Н. Кокуева  Школьный практикум. Следим за окружающей средой. – М.: «Владос», 2001

5.     Михеев А.В., В.М. Галушин, Н.А. Гладков, А.А. Иноземцев. Охрана природы, М.: «Просвещение», 1981 г.

6.     Миркин Б. М., Наумова Л. Г. - «Популярный экологический словарь». М. 1999

7.     Михеев А.В., В.М. Галушин, Н.А. Гладков, А.А. Иноземцев. Охрана природы, М.: «Просвещение», 1981 г.

8.     Тимонин А. К., Озерова Л. В., Основы географии растений. – М., МГОПУ, 2001

9.     Петров В. В.«Лес и его жизнь» Москва, «Просвещение»,1999

10.   www.greenpeace.org/russia.ru

11.    www.forestforum.ru

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Видовой состав

	Травы	Семейство
1 2 3	Земляника лесная Манжетка обыкновенная Гравилат речной	Розоцветные
4 5	Клевер луговой Чина луговая	Бобовые
6	Вероника дубравная	Норичниковые
7	Купырь лесной	Зонтичные
8 9 10	Подорожник большой Подорожник средний Подорожник ланцетолистный	Подорожниковые
11	Грушанка круглолистная	Грушанковые
12	Кислица обыкновенная	Кисличные
13	Ястребинка волосистая	Сложноцветные
14	Линнея северная	Жимолостные
15	Лютик едкий	Лютиковые
16	Крапива двудомная	Крапивные
17	Звезчатка  жестколистная	Гвоздичные
18	Фиалка собачья	Фиалковые
19	Черноголовка обыкновенная	Губоцветные
20	Подмаренник мягкий	Мареновые
21	Ожика волосистая	Ситниковые
22 23 24 25	Мятлик однолетний Щучка дернистая Ежа сборная Душистый колосок	Злаковые
26	Щитовник мужской	Многоножковые
27	Хвощ лесной	Хвощевые

Приложение 4

Вид растения	Живые	Сухостой
Сосна обыкновенная	187	25
Береза бородавчатая	23	4
Тополь дрожащий (осина)	3	0
Всего	213	29

Приложение 5

 Приложение 6

Приложение 7

Размер частиц	Количество частиц
	в районе школы	на опушке леса	в глубине леса
Менее 1 мм	77	33	10
Более 1 мм	56	29	3
Загрязненность воздуха  твердыми частицами	высокая	средняя	слабая

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14

Приложение 15

	Вопросы	Ответы
11.	Назовите любимые места отдыха в микрорайоне	А.      лесопарк-14  В.      пляж -4 С.      другое-2
22.	Оцените состояние лесопарка	A.      очень хорошее-0 B.      удовлетворительное- 5 C.      требует ухода -15 D.      неудовлетворительное- 0
33.	Что является причиной ухудшения состояния лесопарка	A.         загрязнение бытовым мусором -14 B.          выгуливание собак- 5 C.          вытаптывание -0 D.        отсутствие мер по охране данного природного уголка -1
44.	Кто может взять на себя ответственность за сохранение лесопарка,  уборку больных  деревьев:	A.        администрация района-3 B.        жители -10 C.        школа -7
55.	Есть ли необходимость взять данный природный объект под официальную охрану:	A.           Да -7 B.            Нет -6 C.           Сомневаюсь- 7 D.          Я к этому совершенно безразличен -0