Лесозащитные полосы как среда обитания живых организмов

Содержание

Введение

1. Влияние лесополос на физические параметры среды

2. Пространственная структура лесополос

3. Видовая структура лесополос

4. Трофическая структура лесополос

Заключение

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Введение

Благополучие человека зависит от биологического разнообразия планеты. Разные виды нашей деятельности приводят к прямому или косвенному уничтожению разнообразных видов биосферы. На сегодняшний день основным фактором, ставящим под угрозу исчезновения животных, является разрушение и деградация мест обитания.

До заселения нашего района переселенцами широкая цветущая степь и частые березовые колки давали приют огромному количеству разнообразных видов организмов.

Но люди стали постепенно отвоевывать места под поля и пастбища. Частично вырубались леса на топливо и для хозяйственных нужд. Степь отступала, а вместе с ней исчезали и виды заселявшие ее.

Так, например, исчезла из наших мест самая крупная степная птица- дрофа. Последний удар нанесло по степи освоение целинных и залежных земель, а так же интенсивное развитие животноводства. Сейчас в округе Еремеевки более 90% земли занимают поля, 0,7% - пастбища. Только около 5% занято лесами. Степь исчезла как таковая.

Лесозащитные полосы стали спасением для многих видов животных и некоторых растений.

Они создавались главным образом для борьбы с ветровой эрозией почв, которую породил все тот же человек.

Лесополосы – как искусственные биогеоценозы изучены еще недостаточно.

Почему лесополосы смогли стать островками жизни? Кто нашел в них себе дом?

Насколько разнообразно население лесополос? Что ожидает их в будущем?

Эти вопросы задали мы себе. Эти вопросы должны задавать себе все, кто ищет пути сохранения биологического разнообразия на Земле, а значит пути сохранения жизни.

Цель работы:

Выявить роль лесозащитных полос как дополнительного места обитания живых организмов.

Задачи:

- рассмотреть влияние лесополос на физические показатели среды: температуру, влажность, силу ветра, освещенность.

- рассмотреть пространственную структуру лесополос;

- изучить трофическую структуру лесополос (трофические уровни, цепи и сети питания);

- изучить видовой состав лесополос;

- сравнить видовое разнообразие различных типов лесополос (березовой, тополиной, сосновой);

Место и время проведения работы:

Работа велась в с. Еремеевка в течении 2-х лет (2004-2006 г.г.)

Объект исследования:

Лесозащитные полосы (березовая, сосновая, тополиная)

Методы исследования:

1. Замер физических показателей среды (температура, влажность, силы ветра, освещенности) в лесах защитных полосах и на открытом пространстве.

2. Наблюдение.

3. Фотографирование.

4. Сбор коллекции насекомых.

5. Составление гербария.

6. Работа с определителями растений, насекомых, позвоночных.

7. Изучение характеристик видов, обитающих в лесополосах по научно-популярной литературе.

8. Опрос работников лесничества, охотников.

9. Создание таблиц-модулей биоценозов лесозащитных полос.

1. Влияние лесополос на физические параметры среды

Лесозащитные полосы – это искусственные экосистемы, т.е. экосистемы созданные человеком. Экосистемы – это любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующая как единое целое.

Растения образующие лесополосы зависят от температурных условий, влажности, освещенности и других факторов среды. Однако и сами они, образуя непрерывный растительный покров, влияют на окружающую среду и формируют в ней местообитания для других растений, животных, грибов, микроорганизмов. Такие растения называют доминантными («господствующими», «преобладающими»). Это чаще всего функциональное доминирование. Эти виды ведут себя как хозяева: определяют структуру и облик биогеоценоза, внутренний климат, видовой состав, обилие и размещение животных, грибов и микроорганизмов.

Так как объектами нашего исследования являются березовая, сосновая и тополиная лесополосы, то соответственно доминантными видами в них являются: береза, сосна и тополь.

Исследуемые лесополосы пятирядные и расстояние между деревьями 1,5 м. Кроме главных пород в их состав входят сопутствующие: яблоня сибирская, смородина золотистая, образующие подлесок.

Мы провели исследования выясняющие влияние этих растений на влажность воздуха, тепловой режим приземного слоя, освещение приземного слоя, движение воздуха.

Влажность воздуха измеряли с помощью гигрометра. Замеры проводили в лесополосе, в 10, 20 и 30 м. от нее.

Таблица 1 - Изменение влажности воздуха в лесополосе и прилегающей к ней территории

Из таблицы №1 следует, что по сравнению с открытой местностью в сосновой полосе влажность увеличивается на 22%, в березовой на 18%, в тополиной на 15%

Известно, что влияние растительности на влажность воздуха распространяется на расстояние, равное 20 – кратной высоте дерева. Один из лучших увлажнителей воздуха – тополь, что не соответствует нашим данным. Но это легко объясняется плохим состоянием этих лесополос (рис. 1).

Рис. 1 - Изменение влажности воздуха в лесополосах и прилегающей к ним территории

Скорость (силу) ветра измеряли с помощью самодельного ветрячка. Замеряли число оборотов в минуту на разном удалении от лесополос и в лесополосе (по направлению господствующих юго-восточных ветров).

Таблица 2 - Изменение силы ветра в лесозащитных полосах и прилегающих территориях

Из таблицы №2 следует, что сила ветра заметно ослабевает в сосновой лесополосе – на 56%, в березовой – на 45%, тополиной – на 25%.

Измерение температуры воздуха производили с помощью воздушного термометра на высоте около 1 метра от поверхности почвы. Замеры делали в течении недели ежедневно в одно и то же время. Сравнили среднюю температуру на открытом участке и в лесополосах (рис. 2).

Таблица 3 - Средняя температура в исследуемых лесополосах и на открытом пространстве

Рис. 2 - Изменение средних температур в лесополосах

Из таблицы №3 следует, что прохладнее всего в сосновой лесополосе, т.к. там температура уменьшается на 5-6°C, в березовой на 4-5°C, тополиной на 3-4°C.

Изменение освещенности в лесополосах проводили опираясь только на свои органы чувств, т.к. отсутствовал люксметр. Самая темная лесополоса – сосновая, более светлая – березовая, светлее всех – тополиная.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что самое большое воздействие на все исследуемые физические параметры среды оказывает сосновая лесополоса: там самая большая влажность, ниже температура, темнее, чем в других лесополосах, а так же эта лесополоса лучше других гасит силу ветра.

Менее всего влияет на микроклимат тополиная лесополоса. Она более продуваема, светлая, влажность воздуха ниже, а температура выше, чем в других лесополосах. Это связано в первую очередь с состояние этих лесополос. Тополя в наших условия имеют небольшую продолжительность жизни – около 40 лет. Т.к. лесозащитные полосы посажены более 30 лет назад, то большинство тополей находится в угнетенном состоянии или уже погибли. Почти у всех деревьев наблюдается суковершинность. Поэтому тополиные лесополосы сильно разрежены и уже не справляются в полную меру с теми функциями, которые они выполняли первоначально.

Березовая лесополоса занимает по всем показателям промежуточное положение.

2. Пространственная структура лесополос

Всякий биоценоз имеет свою собственную структуру. Она определяется расположением особей различных видов по отношению друг к другу как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Это пространственная структура.

Распределение по вертикали соответствует ярусности. У растений ярусность, вызвана конкуренцией за свет и воду, а у животных за пищу.

В лесополосах ярусность ярко выражена, но число ярусов не большое. Первый ярус образует виды доминанты: береза, сосна, тополь. Высота этих растений 5-7 метров. Второй ярус – кустарники и подрост. Основной кустарник исследуемых лесополос гибрид крыжовника и смородины (смородина золотистая). Высота его 1-1,5 м. Подрост березы встречается в березовой и тополиной защитке. Кроме того в березовой лесополосе встречается шиповник, вишня степная, жестер, подрост яблони-китайки. Многие защитки имеют подлесок из яблонь-китаек, высота которых может достигать 2-2,5 м.

Третий ярус представлен травами и грибами. Обычно травы не высокие около 50 см.

Четвертый ярус образует листовая подстилка. В лесополосах она хорошо выражена. Наибольшую толщину она имеет в сосновой лесополосе, наименьшую - в тополиной.

Можно выделить еще один ярус – мохово-лишайниковый. Правда в лесополосе он чаще всего расположен не на почве, а на стволах деревьев.

Подземная ярустность представляет собой как бы зеркальное отражение надземной: корни березы, сосны, тополя проникают глубже всех, корни низких трав располагаются у поверхности почвы прямо в подстилке. Наибольшая масса корней находится в верхних слоях почвы.

По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные элементы – микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий среды.

В лесополосах хорошо просматриваются ее горизонтальные составляющие: травянистая растительность, древеснеющая травянистая растительность, кустарники, деревья. На опушке лесополос наблюдается так называемый опушечный эффект – наибольшее разнообразие видов как растений, так и животных. Здесь можно встретить землянику, кровохлебку, тысячелистник, чебрец, мышиный горошек, ветреницу, сон-траву. Ближе к кустарникам растет число злаковых растений (пырей ползучий, костер безостый, мятлик луговой, плевел и др.), а так же осоки(резуны) – любят опушку леса и грибы.

Хорошо известна «мозаичность» растительного покрова (например, светолюбивые травы в «окнах», теневыносливые травы – под деревьями; пятна мхов или белого грунта). Пространственная структура сообщества является показателем имеющегося в данном местообитании разнообразия экологических нишь, богатства и полноты использования сообществом ресурсов среды, а так же показателем относительной устойчивости сообщества и степени антропогенного влияния на него.

Наиболее ярко горизонтальная структура и «мозаичность» выражены в березовых и сосновых лесополосах. Надо заметить, что в глубине сосновой лесополосы практически нет травянистой растительности.

3. Видовая структура лесозащитных полос

Одним из важнейших показателей структуры экосистемы является число видов – видовой состав входящих в него организмов и количественное соотношение видовых популяций. В сообществе, как правило, имеется сравнительно мало видов, представленных большим числом особей, и сравнительно много видов, встречающихся редко.

Видовое разнообразие – признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш, т.е. выше богатство среды. Видовое разнообразие связано также с устойчивостью сообщества, его долголетием.

Исследовав лесозащитные полосы мы определили их видовой состав, который представили в виде таблицы. (см. Приложение 1).

Из таблицы №4 следует, что самое большое разнообразие видов в березовой – 137 видов и сосновой лесополосе - 118 .

Самая бедная по числу видов тополиная лесополоса – 104 вида.

Видовое разнообразие зависит не только от типа лесополос, но и от их возраста. Исследуемые лесополосы посажены около 35-40 лет назад. Охотники и лесники утверждают, что в молодых лесополосах жизнь была разнообразнее и интенсивнее. Если сравнивать видовое разнообразие лесополос и естественных лесов, то летом в лесах жизнь богаче, а зимой в лесополосах, т.к. «кочующие» птицы в больших количествах прилетают туда полакомиться ягодами.

4.Трофическая структура лесополос

Как и естественная экосистема лесозащитная полоса состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов. (см. Приложение 2)

Продуценты (от лат. Producentis – «производящий», «создающий») образуют органическое вещество из неорганического. Все продуценты автотрофы. В лесополосе редуцентами являются все зеленые растения: деревья, растения, травы.

Консументы (потребители) – организмы питающиеся живым оргпническим веществом. Среди них различают травоядных (фитофаги), хищников (зоофаги), паразитов, организмы – симбиотрофы или детритом (детритофаги).

Редуценты – организмы разрушающие органическое вещество и возращающие минеральные элементы в круговорот. Основными редуцентами являются грибы. Редуценты в биоценозах замыкают круговорот веществ. В лесозащитных полосах роль редуцентов выполняют грибы, микроорганизмы, личинки мух, дождевые черви, жуки, микро фаги и другие. Грибы влесозащитных полосах довольно разнообразны (см.таб.). чаще всего в березовой лесополосе встречаются: свинушка тонкая и толстая, различные виды сыроежек, подберезовик, мухомор, белые грибы, сухие грузди. В сосновой – маховики и маслята. В тополиной – рядовка тополевая. Из этого видно, что определенные грибы встречаются преимущественно в соседстве с определенными растениями. Объясняется это тем, что грибы не только разлагают органические вещества, но еще и могут образовывать микоризу с древесными растениями – особое симбиотическое образования. Грибница грибов оплетает мелкие корешки деревьев, иногда даже проникают в корни, не повреждая его клеток. Грибы получают от дерева симбиота готовые органические вещества, а взамен во много раз увеличивают всасывающую поверхность корня, помогая «соседу» всасывать влагу и минеральные вещества. В дружбе с грибами живет подавляющее большинство наземных растений. Без этих помощников деревья хуже растут, медленнее развиваются, чаще болеют. Грибы без своих зеленых партнеров не способны плодоносить. К зависимым от лесной флоры грибам относятся все трубчатые грибы, а также сыроежки, млечники, мухоморы и др.

Грибы могут служить пищей другим организмам, являясь одним из звеньев детритных цепей питания. Чаще всего их поедают личинки насекомых, моллюски, птицы, некоторые звери, а также человек. есть в лесозащитных полосах и грибы-паразиты, которые живут за счет живых деревьев, это гриб трутовик. Трутовики могут разрушать и мертвую древесину, играя в этом случае важную положительную роль – роль могильщиков.

Поскольку многие виды всеядны и питаются как растениями, так и животными, их невозможно отнести к какому-либо одному трофическому уровню. Например, большой пестрый дятел – всеяден, куропатки в течении жизни меняют животную пищу на растительную и др.

Организмы разных трофических уровней связаны цепями питания. Цепи питания – это ряды, в которой каждый предыдущий вид служит пищей последующему. Цепи питания всегда начинаются с растений или их остатков, прошедших через кишечники животных – детрит.

Различают цепи выедания (начинаются с живых растений) и цепи разложения (начинаются с мертвого растительного опада или помета животных). Цепи питания сложно переплетены, образуя сети. Пользуясь своими наблюдениями, а также научно-популярной литературой мы вычертили основные цепи питания.

Заключение

Изучив влияние лесополос на микроклимат, а также видовое разнообразие этих искусственных экосистем, можно с уверенностью сказать, что лесополосы являются хорошей средой обитания для большого числа организмов и поэтому велико их экологическое значение для сохранения биологического разнообразия.

Практические рекомендации: одно из самых современных направлений в сельскохозяйственной практике, обеспечивающее стабильные высокие урожаи – это поддержание биологического разнообразия на полях и в их окружении.

Высокое биологическое разнообразие может поддерживаться за счет специального планирования ландшафта: чередование полей, лесозащитных полос, лугов, перелесков, водоемов и т.д. Только таким биологическим путем можно без ущерба для природы и самого человека регулировать численность вредителей культурных растений, а значит обеспечивать себя экологически чистым продуктом. Поэтому хочется закончить свою работу народной мудрость: «Много леса – не губи, мало леса – береги, нет леса – посади».

Литература

1. Второв П.П., Дроздов Н.Н., «Определитель птиц и фауны СССР» М, «Просвещение» 1980 г.

2. Ердаков Л.Н., Чубыкина Л.Н. «Экология» Новосибирск 1196 г. стр. 95-100

3. Козлов М.А., Олигер И.М. «Школьный атлас – определитель беспозвоночных» М. «Просвещение» 1991 г.

4. Корнелио М.П. «Школьный атлас – определитель - бабочек» М. «Просвещение», 1986 г.

5. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. «Экология» М «Дрофа» 1997 г. стр. 112-113

6. Мальчевский А.С., Пукинский Ю.Б. «Птицы Ленинградской области и сопредельных территорий» Ленинград. Издательство Ленинградского университета. 1983 г.

7. Мамедов Н.М., Суравегина И.Т. «Экология» Москва «Школа-Пресс», 1996 г. стр. 84-86.

8. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. «Экология России» М. «Устойчивый мир», стр. 80-83

9. Нейштадт М.И. «Определитель растений» М. «Государственное учебно-педагогическое издательство Министерства Просвещения РСФСР» М-1963 г.

10. Новиков В.С., Губанов И.А. «Школьный атлас – определитель высших растений».

11. Олигер И.М.,«Краткий определитель позвоночных животных» М. «Просвещение», 1971 г.

12. Федоров Ф.В. «Грибы» М «Росагропром-издат» 1990 г.

13. Чащин В.П. «Природоведение и охрана природы на территории Омской области», Омск -1996 (в 2-х частях) стр. 116 (I ч.), стр. 30-35 (II ч.)

14. Чернова Н.М., Галушин З.М. «Основы экологии» М «Дрофа» 2001 г., стр. 115-147.

Приложение 1

Видовой состав лесополос

Приложение 2