КСЕРОФИТЫ БИОСТАНЦИИ «УЛЕЙМА»

Данный проект относится к экологии растений, и связан с изучением влияния условий среды на их жизнь и строение. Приступая к изучению данной темы, исследователь должен знать, что роль отдельных элементов среды обитания в жизни растений неодинакова: одни являются жизненно необходимыми, другие влияют, но не обязательны, к третьим растения безразличны. Элементы среды, оказывающие прямое влияние на растения, называют экологическими факторами. Среди факторов одним из ведущих является влага. В процессе эволюции у растений, приспособившихся к постоянному дефициту почвенной влаги, появились определённые черты внешнего облика, ритма роста, анатомии, объединяющие их в экологическую группу ксерофитов. При этом нужно помнить, что облик ксерофитов является следствием не только дефицита влаги в почве, но также избытка тепла и света. Поэтому не всегда легко связать конкретные морфологические признаки с приспособлениями к определенным экологическим факторам. Изучение ксерофитов позволяет глубже познать характер взаимосвязи организма с окружающей средой, а в случае выявления редких видов растений – характер организации их охраны на данной территории.

Цель работы: изучить морфологические особенности ксерофитов биостанции «Улейма».

Задачи:

1. Выяснить и охарактеризовать местообитания ксерофитов в районе биостанции «Улейма».

2. Выявить видовой состав и составить флористический список ксерофитов.

3. Описать строение наиболее типичных представителей основных групп ксерофитов – эуксерофитов (склерофитов), суккулентов и гемиксерофитов.

4. Объяснить функциональную роль и значение признаков строения ксерофитов.

5. Показать роль и значение ксерофитов в природе и хозяйственной деятельности человека.

 Оборудование: гербарная папка, бумажные рубашки, копалка и нож для выкапывания растений, блокнот, карандаш, сетка-пресс, определители, гербарные этикетки, бинокуляр, микроскоп, препаровальные иглы, предметные и покровные стекла.

В экспериментальной части используют экскурсионный, описательный и количественно-анатомические методы исследования. Выбор места исследования проводят во время первой рекогносцировочной экскурсии в природу. Выбираются наименее подверженные хозяйственной деятельности участки суходольного луга (склоны с южной экспозицией), такой же участок соснового бора, пустошь. В полевом дневнике делают предварительное описание выбранного места, его окружения, рельефа, типа почв. Если позволяет участок, то дают полное геоботаническое описание.

 Составление флористического списка растений. Во время экскурсии производят сбор растений для последующего определения, морфологического изучения и гербаризации. В целях охраны природы, растения нужно собирать в ограниченном количестве (1-2 экземпляра) и только в местах их массового произрастания. Определенные растения начинают с использования региональных определителей, переходя далее на более крупные издания в случае затруднений с идентификацией. На основании проведенного определения составляют флористический список и производят этикетирование гербарных образцов.

 Морфологическая характеристика растений. Детальное морфологическое описание дают каждому из собранных в районе исследования видов растений. Схема и примеры правильного описания даны в рекомендованной литературе. Жизнь в засушливых условиях обычно связана с изменением формы и анатомии корня и листа – органов, обеспечивающих поглощение воды и испарение. Поэтому рекомендуется изучить особенности строения их у одного-двух представителей каждой группы. Литературные сведения по анатомии листьев этих растений крайне скудны, поэтому результаты исследования будут представлять определенный научный интерес. В качестве объектов могут быть взяты овсяница овечья, можжевельник (эуксерофит), коровяк медвежье ухо, лапчатка серебристая (гемиксерофит), очиток едкий, молодило побегоносное (суккуленты). Подробные указания по методике изготовления и измерения микропрепаратов имеются в рекомендованных источниках.

 При анатомическом изучении листьев важно определить плотность расположения устьиц и кроющих волосков, толщину листовой пластинки, эпидермы, мощность развития кутикулы, подразделение мезофилла на столбчатую и губчатую ткани и установить наличие и степень склерофикации тканей мезофилла. Все определения следует производить на поперечных срезах, изготовленных из средней части листовой пластинки листьев среднего яруса, зафиксированных в 70 %-ном спирте. Для получения сопоставимых данных все измерения делают при одном и том же увеличении микроскопа не менее чем в десяти полях зрения. С наиболее удачных препаратов можно сделать рисунки, которые вместе с этикетированным гербарием послужат иллюстративным материалом. Результаты исследования вносят в таблицу 10.

Таблица 10.

Количественно-анатомические показатели структуры

листьев ксерофитов

Подводя итоги проделанной работы, следует раскрыть значение ксерофитов изучаемого района в природе и хозяйственной деятельности человека, что позволит заострить внимание на необходимость бережного отношения к данной группе растений, а в случае выявления редких видов и организации их охраны.

Рекомендуемая литература

Березина Н.А., Афанасьева Н.Б. Экология растений. М.: Академия, 2009.

Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений. М., 1981.

Горышина Т.К., Антонова И.С., Самойлова Ю.И. Практикум по экологии растений. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1992.

Гуленкова М.А, Краснова А.А. Летняя полевая практика по ботанике. М., 1986.

Михайловская И.С. Строение растений в связи с условиями жизни. М.: Просвещение, 1977.

Пономарёв И.Н. Экология растений с основами биогеоценологии. М.: Просвещение, 1978.

Определитель высших растений Ярославской области. Ярославль: Верхне-Волжское изд-во, 1986.

Тимонин А.К. Ботаника. Т. 3. Высшие растения. М.: Академия, 2007.

ЭКОЛОГИЯ ЦВЕТЕНИЯ ИЗБРАННОГО ЭНТОМОФИЛЬНОГО ВИДА

Процесс цветения изучает специальный раздел ботаники – антэкология, включающий морфологические и физиологические приспособления цветка, обеспечивающие опыление, и экологию цветения и опыления в определённых условиях среды. Изучение цветения и опыления ведётся на разных уровнях: исследуются отдельные виды, фитоценозы и целые растительные формации. Большое практическое значение имеет выяснение особенностей цветения и опыления дикорастущих и культурных полезных растений в целях селекции и повышения их семенной продуктивности. Особый интерес представляет также исследование разных половых форм цветков.

 Наблюдения за цветением и опылением растений вполне доступны школьникам. Выполняя данную тему, они расширяют свои знания о способах опыления, лучше понимают сложность взаимодействий между цветком и средой, нарушение которых может резко сказаться на существовании отдельных видов.

Цель работы – изучить цветение и опыление насекомоопыляемого растения.

Задачи:

1. Изучить суточный ритм цветения растения и отдельного цветка.

2. Установить наличие или отсутствие дихогамии (неодновременного функционирования) тычинок и пестиков.

3. Исследовать механизмы опыления и выявить опылителей.

 Оборудование: этикетки из клеёнки на проволоке, термометр, психрометр, цветные нитки, колышек, газета, сосуд с водой, блокнот, карандаш.

Выбор объектов наблюдения. Годятся как древесные, так и травянистые растения, дикорастущие и культурные. Желательно выбрать растение с крупными цветками. В лесу это может быть шиповник, жимолость лесная, герань лесная, колокольчик персиколистный, черемуха, рябина, яблоня. Хорошие объекты на лугах – герань луговая, смолка обыкновенная, дрема белая, гравилат речной, виды лютика, виды клевера, виды сложноцветных и другие.

 Выбор участка наблюдения имеет большое значение. Он должен быть типичным для данного растительного сообщества: иметь характерную экспозицию, рельеф, среднюю освещенность, типичное окружение из других видов растений. Нужно дать полное геоботаническое описание участка, указав время наблюдения (год, месяц, число).

 Общие сведения о растении включают в данном случае его экологию, принадлежность к определённой жизненной форме, положение цветоносных побегов в общей побеговой системе, время цветения.

 Изучение морфологии цветка избранного вида растения. Цветки энтомофильных растений обычно имеют характерный облик – они крупные, одиночные или же мелкие, собранные в крупные соцветия. Им свойственны яркая окраска, запах, выделение нектара. По степени доступности нектара для насекомых различают три группы цветков: открытые (доступные для опыления любым насекомым); с полускрытым нектаром (доступные лишь некоторым насекомым); со скрытым нектаром (цветки с длинной трубкой венчика, как у гвоздики, губоцветных, норичниковых, табака душистого). Необходимо провести морфологический анализ цветка с тщательным описанием всех его частей и приспособлений к опылению (форма околоцветника, наличие каких-либо его придатков, волосков; положение тычинок и их пыльников, рылец пестика, нектарников).

 Изучение ритма распускания отдельного цветка. Нужно пронаблюдать и описать морфологические изменения в цветке в процессе его распускания. В этот период можно выделить следующие фазы:

I – плотный бутон; лепестки на верхушке плотно сомкнуты, еще не имеют характерной окраски, чашелистики (если околоцветник двойной) также сомкнуты;

II – рыхлый бутон; он увеличивается в размерах, чашелистики расходятся, видны щели между ними или лепестками;

III – начало распускания; лепестки достигают обычных для раскрытого цветка размеров, приобретают типичную окраску, но характерного положения еще не занимают;

IV – полное распускание; пластинки лепестков или отгиб венчика полностью отогнуты, все части цветка занимают свойственное им положение;

V – фаза отцветания; рыльца пестиков высохли и потемнели, пыльники отпылили и высохли, околоцветник завял.

В соответствии со структурой цветка или типом соцветия избранного вида в описание этих фаз вносят уточнения. Так, следует выяснить наличие дихогамии (протерандрии или протогинии) при тщательном наблюдении за цветком в IV фазе. Надо отметить момент вскрывания пыльников (начало пыления) и созревания рыльца (развернутость, ворсистость, влажность); установить одновременность или неодновременность этих событий. При наличии дихогамии IV фаза подразделяется на две: IVа – вскрывание пыльников и IVб – созревание рыльца (или наоборот). Соответственно можно подразделить и V фазу: Vа – засыхание пыльников и Vб – засыхание рылец (или наоборот).

 Наблюдения проводят в течение двух-трёх дней, с 6 до 20 часов с интервалами в 2 часа. Выбранные растения (не менее 10) отмечают этикетками, а цветными нитками – бутоны в первой фазе распускания на разных особях. Для характеристики всех фаз делают рисунки или схемы, показывающие характерное положение околоцветника, тычинок по отношению к рыльцу. Сегодня этот вид работы могут заменить фотографии с сотового телефона или фотоаппарата. Результаты наблюдений заносят в таблицу 11, указав в каждой графе время перехода из одной фазы в другую.

 Наблюдения за суточным ритмом цветения. По приуроченности распускания цветков к определенному времени суток различают четыре суточных ритма – утренний, дневной, вечерний и ночной.

Таблица 11.

Ритм распускания цветков у… (название растения)

На участке с достаточным количеством растений избранного вида вечером отмечают 30 особей травянистых растений (или 10 экземпляров древесных), имеющих бутоны в I фазе. Распустившиеся до этого цветки срывают или отмечают нитками соответствующего цвета. Наблюдение проводят с 6 до 20 часов, каждые 2 часа, подсчитывая количество вновь распустившихся цветков (IV фаза), которые тоже обрывают или отмечают нитками. Данные заносятся в таблицу 12. Одновременно нужно вести регистрацию температуры и относительной влажности воздуха при помощи термометра и психрометра (табл. 13). Приборы укрепляют на колышках на уровне соцветия и прикрывают от прямых лучей солнца колпаком от газеты.

Таблица 12.

Суточный ритм цветения у…(название растения)

Таблица 13.

Температура и влажность воздуха в период наблюдений

Изучение опыления. Наблюдение за посещением растений насекомыми проводят 3 раза в сутки, в периоды 10-11, 13-14 и 17-18 часов. Устанавливают, какие насекомые встречаются в большом количестве (бабочки, шмели, медоносные пчелы, одиночные пчелы, двукрылые, жесткокрылые). Прежде всего необходимо выявить действительных опылителей. Для этого нужно проследить за поведением насекомых на цветках и выяснить, как садятся разные виды насекомых на цветки, какой частью тела прикасаются к пыльникам и рыльцам пестиков, что собирают: пыльцу или нектар, как перемещаются на цветке и в соцветии.

 Анализ результатов исследования. По таблице 11 нужно вычислить длительность отдельных фаз (I-II, III-IV, IVа-IVб, Vа-Vб), продолжительность распускания (от I до IV фазы), сохранения цветком жизнеспособности в целом (IV-V фазы) или восприимчивости рыльца. Степень дихогамии (промежуток времени между фазами IVа и IVб), если она наблюдается, определяется также на основании таблица 11. Сначала делают вычисления для отдельных цветков, а затем определяют среднее значение. Необходимо установить наличие протерандрии или протогинии. Пользуясь данными таблиц 12 и 13, нужно построить графики суточного распускания цветков, изменения температуры и относительной влажности воздуха. Для этого на оси абсцисс откладывают время в часах, на оси ординат слева – число распустившихся за час цветков, справа – температуру и относительную влажность воздуха (в процентах) в те же часы. Анализируя полученные кривые, выявляют приуроченность максимального распускания цветков к определенному времени суток, его связь с температурой и относительной влажностью воздуха и определяют тип суточного ритма. На основании наблюдений за опылителями делается вывод о механизме опыления и преобладающих опылителях.

Рекомендуемая литература

Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М: Высшая школа, 2006.

Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. М.: Эдиториал УРСС, 2001.

Старостенкова М.М., Гуленкова М.А., Шафранова Л.М., Шорина Н.И. Учебно-полевая практика по ботанике. М.: Высшая школа, 1990.

Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника. СПб., 2003.

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТЕНИЙ ОДНОГО ВИДА

ИЗ РАЗНЫХ МЕСТ ОБИТАНИЯ

Данный экологический проект связан с изучением влияния условий среды на жизнь и строение растений. Выраженность адаптивных признаков строения у разных растений неодинакова: у одних она явная, а у других приспособительные перестройки в большей мере обнаруживаются на физиологическом уровне. В любом случае физиологические особенности являются определяющими. При этом выделить приспособительные признаки морфологической организации растений очень не просто. При морфологическом анализе разных видов растений не следует ожидать абсолютного сходства в структуре, хотя они и обитают в практически одинаковых условиях. Напротив, у одного и того же вида из разных биотопов можно увидеть признаки, которые в наибольшей мере обеспечивают существование растений в условиях ограниченности одних и избытка других экологических факторов.

Цель исследования – изучить морфологические особенности растений одного вида из разных мест обитания.

Задачи:

1. Охарактеризовать местообитания взятого для исследования вида растений.

2. Описать строение взятого вида в фитоценозах с разным режимом освещения (другого фактора).

3. Установить формообразующую роль света (другого фактора).

Практическая часть проекта включает наблюдения в природе, сбор материала, его анализ, ведение дневника, регистрацию цифрового материала, приготовление и зарисовку препаратов.

 Выбор объекта исследования. Выбирают растения, которые можно встретить в разных условиях освещения (в лесу под пологом деревьев, на опушке, вырубке, на лугу), увлажнения (суходольный и болотистый луг), в растительных сообществах с разным режимом хозяйственной деятельности (сенокосный и пастбищный участок луга). Такими растениями могут быть вероника лекарственная (под пологом деревьев, на опушке или вырубке), короставник полевой (в лесу, на лугу, по краю поля), золотарник обыкновенный, или золотая розга (в лесу под пологом деревьев, на опушке, на лугу), лядвинец рогатый (на сенокосном лугу и на пастбище) и другие.

 Морфологический анализ растений проводится по следующему плану:

1. Анализ монокарпического побега: длина (укороченный, удлиненный), положение в пространстве (прямостоячий, ползучий, стелющийся, вьющийся, цепляющийся, приподнимающийся; в последнем случае обращают внимание на соотношение горизонтальной и вертикальной частей побега).

2. Тип развития побега – моноподиальный, дициклический, симподиальный.

3. Характер его возобновления – моноподиальный, симподиальный.

4. Число узлов на побегах (вегетативном, генеративном), их высота. Размеры междоузлий, листьев (средние величины подсчитывают у 10 экземпляров растений).

5. Сроки начала цветения, массового цветения и отцветания в разных растительных сообществах.

6. Число цветков в соцветии и количество плодов в отцветшем соцветии на побеге подсчитывают у 10 экземпляров растений; для анализа берут среднюю величину.

7. Количество взрослых вегетативных и генеративных побегов подсчитывают при 5-10-кратной повторности на площадках в 1 кв. м в разных условиях освещения, увлажнения, хозяйственного использования. Выясняют соотношение между числом вегетативных и генеративных побегов.

8. Сравнивают интенсивность семенного возобновления вида и его вегетативного размножения.

9. Строение листьев изучают на поперечном и продольном срезах. Поперечные и продольные срезы готовят на аналогичных участках пластинок сравниваемых листьев (обычно со средней части полупластинки). Изучив поперечные срезы пластинок и препараты эпидермы, установить толщину листа, мощность развития кутикулы, толщину оболочек эпидермальных клеток, дифференцированность мезофилла на столбчатую и губчатую ткани, число слоёв клеток в каждой из этих тканей, степень вытянутости клеток столбчатого мезофилла. На эпидерме надо подсчитать число устьиц на единицу площади (в поле зрения микроскопа с указанием взятого увеличения), оценить густоту жилок и характер опушения. Необходимо также сделать продольный срез пластинки близ верхней эпидермы и подсчитать число клеток столбчатой ткани на единицу площади. Для этой работы можно воспользоваться кружком из плотной бумаги, в центре которого вырезан квадратик; кружок вставляется в окуляр. Если пользоваться окуляром с кружком при одном и том же увеличении микроскопа, можно получить сравниваемые количественные данные для срезов разных листьев. Подробные указания по методике изготовления микропрепаратов и измерения микроскопических препаратов даны в практикуме Н.С. Воронина. Цифровые и описательные данные о сравниваемых растениях, полученные в результате исследования, вносят в таблицы 14 и 15.

Таблица 14.

Морфологические показатели растений (название вида),

произрастающих при разных значениях освещённости (другого фактора)

Таблица 15.

Морфологические показатели листьев растений (название вида),

произрастающих при разных значениях освещённости (другого фактора)

Оформление работы. В теоретической части необходимо раскрыть понятие о факторах среды и охарактеризовать важнейшие из них. Следует дать точное систематическое положение и описать биологические особенности вида, избранного в качестве объекта изучения. На основе анализа материалов исследования нужно сделать выводы о влиянии условий произрастания на структуру растения. К работе должны быть приложены рисунки с препаратов и гербарий собранных растений.

 Рекомендуемая литература

Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений. М., 1981.

Лютова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. М.: Эдиториал УРСС, 2001.

Старостенкова М.М., Гуленкова М.А., Шафранова Л.М., Шорина Н.И. Учебно-полевая практика по ботанике. М.: Высшая школа, 1990.

СОРНЯКИ ПРОПАШНОЙ КУЛЬТУРЫ КАРТОФЕЛЯ И МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

Проект по сорным растениям имеет большое теоретическое и практическое значение. Материал для его выполнения доступен – сорняки есть всюду, они обладают интересными биологическими особенностями, которые выработались в процессе эволюции как приспособления к жизни на возделываемых и удобряемых землях. Среди сорняков есть растения, используемые человеком: лекарственные, медоносные, немало ядовитых. Работу интересно выполнить, взяв несколько культур возделывания в районе практики, что позволит затем провести сравнение флористических списков сорняков взятых культур и определить типичные и специфические для каждой культуры сорняки.

Перед началом исследования, исполнителям надо проработать научную литературу и познакомиться с теоретическими проблемами биологии культур картофеля и многолетних трав, их агротехникой, вредом и вредоносностью сорняков, их биологией, классификациями сорняков, порога их вредоносности, мерах защиты культурных (культивируемых) растений от сорняков.

Цель работы – изучение сорняков картофеля и многолетних трав.

Задачи:

1. Изучить флористический состав сосняков в посадках картофеля и многолетних трав с позиции видового сходства и различия.

2. Произвести учет засоренности культур, выявить типичные, специфические для данных культур виды сорных растений.

3. Выяснить биологические особенности некоторых сорняков.

4. Провести наблюдения за ростом и развитием сорных растений, определить их семенную продуктивность.

 Оборудование: гербарная папка, бумажные рубашки (газетная бумага), копалка, нож, блокнот, карандаш, сетка-пресс, определители, стереоскопический микроскоп, препаровальные иглы, ватман, гербарные этикетки.

Некоторые биологические особенности сорняков многолетних трав. Посевы многолетних трав чаще всего используются как источник корма для скота (скашивание на зеленую массу, сенокошение, выпас). В посевы многолетних трав обычно внедряются растения с окружающей территории (луговые, опушечные, рудеральные и сорные). Некоторые из них могут изменять общую продуктивность посева, и сорняками в этом случае следует считать следующие растения: а) жесткостебельные, мешающие сенокошению и вытесняющие более ценные виды; б) пахучие и ядовитые, не поедаемые скотом; в) образующие малую биомассу, но способные вытеснять более продуктивные виды.

 Методика выполнения работы. Изучение флористического состава сорняков в посевах многолетних трав и картофеля проводят на полях вблизи поселения. Разнообразие сорняков в посевах может быть значительным (до 40 видов), поэтому для выявления полного флористического состава нужно проложить маршруты по диагоналям поля на расстоянии 1 м. Записываются все замеченные виды сорняков, ведётся сбор образцов в гербарий (особенно тщательно все сомнительные и незнакомые виды для последующего определения). Составляется флористический список сорняков. Сравниваются списки и определяется число общих разных для двух культур видов. Полученные данные о флоре сорняков анализируются с позиции ценности (вредности) и вносятся в таблицу 16.

Таблица 16.

Флора сорняков в посеве

Необходимо выявить действительно сорные растения. Среди них нужно выделить виды, обладающие высокой энергией размножения (вегетативного и семенного) и большой биомассой, т.е. способные активно вытеснять ценные кормовые культуры и являющиеся наиболее злостными сорняками данного посева. В посевах многолетних трав могут встречаться и однолетние сорняки, занимающие нарушенные участки. Следует разобрать сорные растения по биологическим группам и занести данные занести в таблицу 17. При изучении биологических особенностей сорняков следует особо обратить внимание на группы многолетников – корневищных и корнеотпрысковых сорных растений, имеющих подземные органы – корневища и корни для вегетативного возобновления.

 Среднюю засоренность отдельными сорняками вычисляют как среднее арифметическое, т.е. складывают количество растений на каждой площадке размером 1 м², на всех и затем делят на три. Для оценки общей засоренности поля его проходят по диагоналям, останавливаясь через каждые 10-20 шагов и оценивая количество сорняков по шкале А.И. Мальцева (табл. 18) соответствующим баллом, затем выводят средний балл для всего поля.

Таблица 17.

Данные о степени засоренности культуры

Таблица 18.

Шкала Мальцева для глазомерного учета засоренности культуры

Таблица 19.

Сравнительные данные о вегетативной и генеративной продуктивности сорных растений

Изучение биологических особенностей наиболее злостных сорняков данного посева. Нужно выбрать 3-4 вида из числа наиболее вредных сорняков и провести тщательный анализ их морфологии: выяснить жизненную форму, характер новообразования побегов, положение почек возобновления, ритм сезонной вегетации (стадии: всходы, рост до бутонизации, бутонизация, цветение, созревание). Полезно выяснить также особенности накопления биомассы и вегетативного размножения многолетних сорняков. Для этого выборочно (в период образования плодов и семян) можно извлечь с делянок особей наиболее распространенных однолетних и многолетних сорняков с их подземными органами. У многолетних надо установить тип подземных вегетативных органов, отметить их расположение в почве. Подсчитать длину корневищ, число спящих почек на них. У однолетников можно измерить длину и толщину корней, а также высоту надземных побегов, число и размеры (средние) листьев на них. Подсчитать количество плодов и семян на каждом экземпляре сорного и культурного вида. Полученные данные сводятся в таблицу 19.

 Необходимо провести анализ фактического материала:

1. Сравнить два списка видов сорняков, подсчитать коэффициент общности по Жаккару (см. предыдущие проекты) с целью установления сходства и различия видовых составов участков, занятых двумя культурами.

2. Дать анализ численности сорняков и характеру их приспособления к жизни в посевах.

3. Обобщить материал по фенологии сорняков.

4. Рассмотреть причины произрастания сорняков среди культивируемых (или культурных) растений при соответствующей агротехнике их возделывания; выявить преимущества сорняков перед ними; объяснить разницу между специализированными и общими сорняками, описать сущность совместного произрастания сорняков и культуры на ежегодно обрабатываемых полях.

Итоги наблюдений нужно представить в виде таблиц и рисунков, отражающих биологические особенности изучаемых видов.

К работе должны быть приложен гербарий собранных растений.

Рекомендуемая литература

Мальцев А.И. Сорная растительность СССР и меры борьбы с ней. М.-Л., 1962.

Никитин B.B. Сорные растения флоры СССР. Л.: Наука, 1983.

Определитель высших растений Ярославской области. Ярославль: Верхне-Волжское изд-во, 1986.

Ульянова T. H. Сорные растения во флоре России и других стран СНГ. СПб., 1998.

Фисюнов А.В. Сорные растения. М.: Колос, 1984.

АСТРОВЫЕ БИОСТАНЦИИ «УЛЕЙМА» И ЕЁ ОКРЕСТНОСТЕЙ

Данный проект является флористическим исследованием, несложным по технике исполнения и не требующим предварительного изучения специальной научной литературы. Обязательным условием для исследователя при взятии данной темы является знание диагностических признаков семейства, позволяющих быстро находить представителей семейства в природе, и владение морфологическими терминами и понятиями, на которых строятся определительные ключи.

 При обосновании актуальности темы важно понимать, что астровые, или сложноцветные, несмотря на эволюционную молодость, является самым крупным по числу видов семейством двудольных покрытосеменных растений. Представители семейства имеют широкое распространение на Земле, встречаются почти везде – от тундр до экватора, от морских побережий до альпийских снегов, растут на разных типах почвы – бесплодных песках и тучных черноземах. Во флоре Ярославской области астровым также принадлежит первое место по видовому богатству, которое оценивается в 101 вид. Кроме того, представители семейства имеют отнюдь не последнее значение среди других семейств цветковых растений в хозяйственной деятельности человека.

Цель работы – определить таксономическое и типологическое разнообразие астровых на территории биостанции и в её окрестностях.

Задачи:

1. Определить видовой состав астровых исследуемой территории, их обилие и встречаемость в разных типах местообитаний.

2. Оценить типологическое разнообразие видов астровых с позиции жизненных форм (биоморф), экологических групп (экоморф), имеющих наибольшее значение для растений в данных условиях, эколого-ценотических связей, жизненных стратегий (фитоценотипов).

3. Оценить видовой состав астровых с позиций их вклада в формирование растительного покрова естественных и антропогенных местообитаний.

 Оборудование: гербарная папка, газетная бумага, навигатор, копалка, нож, полевой блокнот, карандаш, сетка-пресс, определители, стереоскопический микроскоп, препаровальные иглы, ватман, гербарные этикетки.

Перед началом полевой работы необходимо изучить картографические материалы района будущих исследований, собрать по литературным источникам данные о растительности и разработать предстоящий маршрут с максимальным охватом различных биотопов, где могут потенциально встретиться виды семейства. При обнаружении на маршруте растений данного семейства производят их сбор с закладкой в гербарную папку для последующего определения, морфологического изучения и гербаризации. Количество изымаемых из природной среды растений должно быть минимальным (1-3 экземпляра). Если плотность популяции вида в месте его обнаружения высокая, разумно взять экземпляры среднего размера для равномерного размещения их на бумажной рубашке. Сведения об обилии собранного растения, месте его произрастания заносятся во временную гербарную этикетку. Если растение исследователю не знакомо, ему присваивается номер, начиная с 1-ого и далее по порядку для всех незнакомых растений, которые после определения будут заменены на видовое название.

 Определение растения начинают с использования региональных определителей, переходя далее на более крупные издания в случае затруднений при идентификации. Определённые растения необходимо заложить в сетку-пресс для сушки, провести этикетирование гербарных образцов. Высушенные растения надо смонтировать по правилам, описание которых можно найти в пособии В.Н. Павлова, А.В. Барсуковой.

 По внешнему облику растения следует определить:

1) экологическую группу по отношению к основным абиотическим факторам среды (свету, влажности, субстрату);

2) жизненную форму, используя классификации К. Раункиера, И.Г. Серебрякова;

3) фитоценотип с применением классификаций В.Н. Сукачева, Раменского-Грайма;

4) обилие вида (количественный показатель распределения вида в фитоценозе) с использованием одной из шкал косвенного учёта, применяемых при описании фитоценоза.

 Анализ и оформление результатов работы требует:

1. Составить аннотированный список видов семейства с соблюдением следующих условий:

- роды и виды в алфавитном порядке;

- характеристика видов по следующей схеме: латинское название вида, русский перевод, обилие, встречаемость;

- экоморфы по свету, влажности, субстрату;

- жизненная форма;

- фитоценотический элемент;

- фитоценотип;

- распространение в Ярославской области;

- хозяйственное значение.

2. Провести анализ флористического списка по показателям, взятым для характеристики видов, предварительно создав электронную базу данных флористического списка в виде сводной таблицы 20 в программе MicrosoftExsel 7.0.

Таблица 20.

Характеристика видов

Цифровой материал по каждому показателю представить в виде диаграмм.

К работе должны быть приложен гербарий собранных растений.

Рекомендуемая литература

Борисова М.А., Богачев В.В. Геоботаника. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2009.

Красная книга Ярославской области. Ярославль: Академия-76, 2015.

Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014.

Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М.: Логос, 2001.

Определитель высших растений Ярославской области. Ярославль: Верхне-Волжсеое изд-во, 1986.

Павлов В.Н., Барсукова А.В. Гербарий. Руководство по сбору, обработке и хранению гербарных коллекций растений. М.: Изд-воМГУ, 1976.

Яковлев Г. П., Челомбитько В. А., Дорофеев В. И. Ботаника. СПб.: СпецЛит, 2008.

ПОДПОЛОГОВОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ЛЕСА НА ТЕРРИТОРИИ БИОСТАНЦИИ «УЛЕЙМА»

Данный проект относится к исследованию, требующему от исполнителей общих представлений о популяционной биологии, структурной организации и динамикие фитоценоза. Поэтому перед началом исследования рекомендуется проработать научную литературу по экологии и морфогенезу ели.

 При обосновании актуальности темы обратите внимание на то, что в лесных группировках, даже не подверженных значительному внешнему влиянию, непрерывно происходят трансформации, связанные с изменением календарного возраста и возрастного состояния лесообразующих пород, а также с процессами их естественного возобновления. Изменение растительных группировок – одна из форм динамики растительных сообществ.

Семенное возобновление леса считается основным и наиболее совершенным. Особенности экологии и биологии ели не позволяют её семенам прорастать на открытых местах, а лишь под пологом древостоя.

Цель работы – изучение эколого-биологических особенностей ели европейской в процессе естественного возобновления в различных лесных формациях на территории биостанции и в её окрестностях.

Задачи:

1. Изучить типологическое разнообразие лесов на территории биостанции с последующим их геоботаническим описанием.

2. Провести учет численности подроста в разных типах леса.

3. Изучить высотно-возрастную структуры, ростовую активность, жизненное состояние подроста ели в разных типах леса.

4. Дать объяснение различиям в скорости и интенсивности семенного возобновления ели в разных типах леса.

 Оборудование: мерная вилка, высотомер оптический, буссоль карманный, нитевой измеритель расстояния, лента метровая, кнопочный счетчик предметов, геоботанические бланки, мешочки целлофановые, полевая сумка, нож, копалка, блокнот, карандаш, определители растений, бинокуляр, препаровальные иглы.

В экспериментальной части используются метод маршрутного обследования для выявления различных типов лесных экосистем, метод пробной площади со сбором информации по организации выделенных лесных участков, метод количественного учета особей ели в пределах пробной площади.

Выбор участков исследования. Выделить лесные участки по преобладающим породам. Привязать выделенные участки к формам рельефа. Заложить пробные площади в наиболее типичных участках лесного массива с однородным рельефом, наименее подверженных влиянию побочных антропогенных факторов. После выбора места, определения границ фитоценоза, провести геоботаническое описание лесного участка методом пробной площади с использование бланка для лесной растительности. Порядок описания лесного фитоценоза изложен в пособии М.А. Борисовой, В.В. Богачёва.

 Учёт возобновления ели. Для этого необходимо различать всходы (одно- и двулетние растения) и подрост (особи старше двух лет). К подросту относят и высокие деревья, если они еще не достигли высот, свойственных взрослым деревьям тех же пород в сообществе. На практике нередко к всходам относят все молодые деревца высотой не более 10 см, хотя их возраст может превышать 2 года, так как под пологом леса самосев древесных пород развивается очень медленно. Для общей характеристики всходов и подроста нужно указать их возраст, высоту особей различных возрастных групп, их количество, характер распределения и состояния (то есть, степень жизненности или угнетения). Если самосев обильный и молодой, его учитывают на учётных площадях (1х1 или 2х2 м), которые через равномерные интервалы закладывают внутри пробной площади в количестве не менее 20 (25) штук. Более взрослый и крупный подрост учитывают на 1–2-х трансектах шириной 1 м, закладываемые по длине пробной площади. Производится подсчет подроста по породам, возрасту и высоте. Градация возраста принимается в 5 или 10 лет, в пределах каждой из них отмечается высота 5–10 экземпляров, что позволяет получить среднюю высоту подроста. Обычно выделяют следующие возрастные группы: 1–2, 3–5, 6–10, 11–15, 16–20. По В.С. Ипатову и Д.М. Миркину, все размерно-возрастные группы возобновления сводятся к трем: ювенильные – одно-, двулетние сеянцы, подсед – многолетние особи высотой до 50 лет, подрост – три группы по высоте: 1) 0,5-1,5 м; 2) 1,5-3 м; 3) выше 3 метров до границы между подростом и взрослым древостоем.

 Жизнеспособность подроста оценивается по цвету хвои и протяженности кроны. Если цвет хвои зеленый – подрост жизнеспособный, треть хвои желтая – нежизнеспособный; протяженность кроны меньше 1/3 высоты – нежизнеспособный, более 1/3 высоты – жизнеспособный. Все полученные данные сводятся в таблицу 21.

Таблица 21.

Учёт особей ели в различных типах лесах

Оформление работы:

1. Составить сводную таблицу описанных лесных участков на основании обработки геоботанических бланков. Вывести средние значения показателей (обилие, покрытие и т.д.) для каждого вида и выделить диагностические признаки ассоциаций. Название описанным сообществам дать по обильным в ярусах видам.

2. Сделать анализ высотно-возрастной структуры, ростовой активности, обилия, жизненного состояния подроста ели в разных типах леса.

3. Дать оценку возобновлению ели в разных типах леса по шкале М.Е. Ткаченко (тыс. экз/га).

4. Установить зависимость распределения и качества возобновления ели от породного состава древостоя, густоты древесного яруса, возраста древостоя, степени развитости подлеска, травяного покрова, мощности подстилки, физико-географических и экологических режимов биотопа.

5. Спрогнозировать скорость протекания и успешность формирования еловых древостоев в обследованных типах леса.

Рекомендуемая литература

Борисова М.А., Богачев В.В. Геоботаника. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2009.

Грязькин А.В. Возобновительный потенциал таежных лесов (на примере ельников Северо-Запада России). СПб.: СПбГЛТА, 2001.

Зарубин Л.В. Состояние естественного возобновления ели в мелколиственных лесах на севере России // Лесной журнал, 2006. № 3. С. 52-63.

Лесная энциклопедия. Ред.: Г.И. Воробьев. М.: Сов. энциклопедия, 1985.

Львов П.Н., Панов А.А. Содействие естественному лесовозобновлению в таежной зоне. М., 1962.

Возобновление леса. Ред.: И.С. Мелехов, А.Р. Родин. М.: Колос, 1975.

Писаренко А.И. Лесовосстановление. М.: Лесная промышленность, 1977.

Рысин Л.П., Савельева Л.И. Еловые леса России. М.: Наука, 2002.