X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Восстановление фитоценоза самшита. Первый шаг к выходу из экологической катастрофы (на примере с. Альтмец Краснодарского края).
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
На юге Россия за ближайшие несколько лет произошла настоящая экологическая катастрофа, в результате которой от самшитовых лесов ничего не осталось. Каждый год, приезжая в Сочи, мы любовались и укрывались от жары в тени этих уникальных деревьев, которые растут вдоль берегов горных рек. Ещё недавно жители города гордились тем, что такое древнее растение произрастает в регионе. Сегодня ситуация кардинально изменилась.
Объектом исследования является самшит колхидский.
Предмет исследования состоит в выработке и апробации мер по сохранению имеющихся экземпляров и восстановлению утраченного фитоценоза самшита на территории Краснодарского края.
Цель проекта - оценить масштабы экологической трагедии, связанной с гибелью самшита, и предложить способ восстановления утраченного фитоценоза.
Задачи:
- Собрать, систематизировать и проанализировать информацию по изучаемой теме для объективной оценки масштабов экологической ситуации, связанной с самшитом.
- Оценить последствия нашествия бабочки-огневки на самшитовые рощи с 2012 г. по настоящее время для выявления хронологической последовательности и динамики развития событий, связанных с гибелью самшита.
- Предложить способ восстановления самшита, прошедшего апробацию на экспериментальных участках и соседних территориях.
- Разработать мероприятия по восстановлению самшита.
В процессе работы применялись следующие методы научного исследования:
Теоретический: изучение печатных и электронных информационных источников;
Практический: проведение восстановительных работ (обработка кустов самшита химическими препаратами) на протяжении с 2012 по 2020 гг. в полевых условиях.
Структура работы.Проект состоит из Введения, 3 глав и Заключения. Графическая часть включает 8 рисунков. Список информационных источников включает 8 наименований. Объем представленной работы составляет 16 страниц.
Глава 1. Самшит Колхидский и его уникальность
Самшит Колхидский - реликтовое растение, которое 1,8 млн. лет назад сумело пережить последний ледниковый период. В дикой природе леса-самшитники сохранились в России (Кавказе), в Абхазии, в Грузии и Турции (черноморское побережье). Горные леса Западного Кавказа нельзя представить без самшита.
Рис. 1. Самшит Колхидский [6].
Самшит Колхидский имеет листву светло-зеленого цвета. Крона куста или дерева настолько плотная, что не пропускает свет. Из всех европейских видов самшита у этого растения самая мелкая листва. Срок жизни – до 600 лет. Характерная особенность растения в том, что самшит вечнозеленый (колхидский) очень медленно растет [3]. Его годовые кольца мелкие, фактически их трудно различить на спиле. Средний прирост редко превышает 0,5 см в диаметре.
Цветение происходит в апреле-мае. В это время вокруг растений витает приятный аромат. Цветочки мелкие, светло-желтые. Они собраны в головчатые соцветия, располагающиеся в пазухах листьев. Летом вызревает плод-коробочка, которая рассыпает мелкие черные семена. Распространение семян возможно до трех метров от родительского куста.
Рис. 2. Цветение самшита [3].
Тисо-самшитовая роща - этореликтовый лес на восточном склоне горы Ахун в городе Сочи в 2,5 км от берега Чёрного моря. Памятник древней природы. Объявлена заповедной в 1931. Её площадь 302 га. Роща — часть Кавказского заповедника и Сочинского национального парка. Это своеобразный живой музей, хранилище реликтовой растительности, оставшейся здесь в почти неизменном виде ещё с доисторических времён (около 30 млн. лет назад). Самшитники тысячелетиями выполняли важную функцию: теплые влажные леса участвовали в регулировании водного баланса, без них могут пересохнуть многие источники, питающие чистые горные реки, а корневая система скрепляла почву каменистых ущелий, предотвращая оползни. Поэтому самшит играет важную роль в природе восточного Причерноморья [2]. В конце XIX века самшитники вырубались ради ценной древесины, которая тонет в воде. За прочность самшит назвали железным деревом. Кроме того, древесина самшита имеет красивый цвет, приближенный к цвету слоновой кости, однородную структуру и высокую плотность, хорошо поддается обработке и полировке. Местное население до сих пор использует самшит для изготовления сувениров, подсвечников, чашек, ступок и гребней. Из-за высокой ценности древесины самшитовые посадки сильно пострадали в прошлом. Их вырубка велась бессистемно, а о восстановлении почти не заботились. Так, например, с 1840 по 1928 г. из России продано за границу более 90 тонн ценной древесины, при этом огромная часть срубленных деревьев так и не была вывезена из леса, и их постепенно растащили. Позже вид внесли в «Красную книгу» и он начал восстанавливаться.
Сейчас самшит утратил хозяйственное значение, поскольку заготовку и вырубку его проводить нельзя из-за его малочисленности и длительности восстановления [3]. Растёт он медленно, и для восстановления его требуются десятки лет. Самые крупные экземпляры тиса имеют высоту до 30 метров и возраст до двух тысяч лет.
Глава 2. Экологическая проблема самшита
Беды самшита начались за пять лет до Олимпиады в Сочи, когда случилось масштабное строительство. Сильно ухудшилась экологическая ситуация. Самшитовые леса были ослаблены инфекционными заболеваниями. А когда строили железную дорогу и автотрассу Адлер — Красная Поляна, массово вырубали лес. Многие редкие виды растений пострадали [2].
Самшиту досталось больше остальных: только в одном Веселовском участковом лесничестве вырубили 23 гектара.
Осенью 2012 года для Олимпийской деревни из Италии завезли самшит вечнозеленый. Это парковая разновидность растения. А на корнях закупленных деревьев приехали личинки и гусеницы бабочки-огневки, питающейся листьями и корой всех разновидностей самшита.
Бабочка, поражающая растение самшит, относится к семейству огневок и считается достаточно опасным насекомым.
Рис.3. Бабочка-огнёвка [5].
Во взрослом возрасте особь обладает крупными размерами, при этом размах крыльев достигает 45-ти мм, за теплый период дает 3-4 поколения. Данные вредители и, в особенности гусеницы, считаются самыми прожорливыми, поскольку для съедения одного листа достаточно всего 4 дня, 20 особей за тот же период способны уничтожить 3-х литровую банку, наполненную самшитом [2].
Поражение самшитовых рощ огнёвкой начинается с краёв зарослей. И именно здесь играет огромную роль отсутствие буферных зон и дорог, проложенных через леса. Именно вдоль дорог, прорубленных в самом сердце самшитовых кущ, и начинается распространение бабочки. Эти же дороги позволяют очень быстро окружать и пожирать от краёв к центру вечнозелёную растительность [1].
При ввозе итальянских растений были нарушены правила фитоконтроля. Для осмотра вызвали специалистов Сочинского национального парка. Они сразу сказали, что привезенные деревья нужно сжечь. Иначе это грозит катастрофой, но никто их не услышал. Зараженные растения высадили на территории Олимпийской деревни и всего Сочи.
До осени 2012 года бабочки-огневки в Краснодарском крае не было. В этом климате у них нет естественных врагов. Даже местные птицы не питаются гусеницами огневки, потому что насекомые защищены шерстинками и ядовиты. Привезенные виды, которые начинают бесконтрольно размножаться благодаря благоприятному климату и отсутствию врагов, ученые называют «инвейдеры» (захватчики).
Сначала бабочка-огневка съела все городские насаждения самшита в Сочи. Это зафиксировали специалисты Сочинского национального парка и сообщили в Министерство природы РФ. Чтобы спасти от гибели естественные самшитовые леса в Краснодарском крае, ученые попросили у чиновников разрешение обработать пораженные деревья пестицидами. Минприроды ответило отказом. Сослались на федеральный закон «Об особо охраняемых природных территориях», на которых запрещено использование химикатов.
Огневка продолжила свое расселение по Краснодарскому краю. В сентябре 2013 года первые «характерные погрызы листьев» сотрудники Сочинского национального парка нашли на территории заповедника [4].
А в сентябре 2014 года погибла знаменитая Тисо-самшитовая роща в Хосте. Там огневка съела весь самшит на территории 182 гектаров. До нашествия огневки в Краснодарском крае и Адыгее росло порядка 8 тыс. га самшита.
Рис. 4. Масштабы инвазии самшитовой огнёвки в природных лесах и искусственных
насаждениях Черноморского побережья РФ, по итогам Государственного лесопатологического мониторинга в 2013–2015 гг. [5].
Площадь очагов массового размножения самшитовой огнёвки в лесном фонде, по итогам Государственного лесопатологического мониторинга (ГЛПМ), в 2013 г. составила около 3,5 га. К октябрю 2014 г. она достигла 144,0 га только в лесах Управления лесного хозяйства МПР Краснодарского края (Туапсинское ТЛВ). К концу 2014 г. площадь очагов этого вредителя в государственных лесах, контролируемых учреждениями МПР РФ, достигла >3400 га [5]. На площади 2370 га ассимилирующий аппарат самшита был повреждён в сильной и сплошной степени. При этом, в связи с труднодоступностью, по-прежнему остаётся неизвестной судьба почти 2000 га таких насаждений в административных границах муниципального образования город-курорт Сочи (рис. 4).
Рис. 5. Состояние локальных популяций самшита колхидского в лесах южного макросклона Северо-Западного Кавказа к 1 июня 2017 года [6].
К 2017 году популяции самшита [6], сохранившие растения с признаками вегетации, были обнаружены только в 61 выделе на площади до 400,7 га (рис. 5).
На сегодняшний день существует несколько способов борьбы с данным вредителем. Среди них стоит отметить самые эффективные [1]:
1. Механическая обработка, которая включает в себя обрезку растения самшит, ручной сбор гусениц и непосредственно яиц. После чего все необходимо уничтожить при помощи огня.
2. Биологический метод. Он предусматривает использование биологических препаратов, обладающих такими бактериями, как бациллус тюрингиензис. К сожалению, данный способ считается действенным лишь на гусениц самого младшего возраста.
3. Китайский эулофид — естественный враг огневкиувеличить.
4. Химическая обработка осуществляется с помощью препаратов «Децис», «Децис профи», «Каратэ», «Фастак», «Фьюри», «БИ-58», «Карбофос». Данные средства можно использовать исключительно вдали от жилых кварталов. Есть еще один инновационный препарат «Димилин», но он борется с младшими гусеницами. Зато абсолютно нетоксичный для организма.
Таким образом, до введения в действие более эффективных и безвредных средств борьбы с вредителями данного вида можно использовать методы, которые уже опробованы и дают неплохие результаты. Однако, меры борьбы с насекомым усложняются тем, что на территории биосферных заповедников обработка средствами защиты запрещена законом, а в курортных зонах применение химических препаратов строго ограничено санитарно-эпидемиологической службой.
Глава 3. Восстановление самшита (экспериментальная часть)
В период с 2005 по 2010 годы недалеко друг от друга на двух участках было посажено 3 куста самшита еще до появления бабочки-огнёвки (рис. 6). Сейчас этим деревьям около 15 лет. Растения от 76 до 165 см высотой (рис.7). Позднее ещё на двух участках вблизи реки были замечены небольшие кустики самшита.
Рис.6. Места произрастания самшита на 2020 год [составлена автором на подложке Яндекс - карты].
С появлением бабочки-огнёвки растения обрабатывались разово в летний период смесью «Препарата-30» и «БИ-58».
Данные препараты относятся к ряду инсектицидов, обладающих защитными свойствами против зимующих насекомых. В садоводстве применяются для обработки плодовых, ягодных, декоративных кустарников и деревьев, цитрусовых растений, любых сортов винограда. Оба препарата характеризуются быстрым контактным действием и позволяют избавиться от самых распространенных вредителей, зимующих в почве приствольного круга и коре (зимующие стадии ложнощитовок и щитовок; тлей; белокрылок; молей; медяницы; червецов и др.). «Препарат 30» обладает овицидным действием (уничтожение как взрослых особей, так и яиц, и личинок). Инсектицид «БИ-58» оказывает паралитическое действие в момент соприкосновения с ним, например, в процессе обработки растения, вредитель теряет все жизненные функции и гибнет [7,8].
Главный компонент данных инсектицидов – масло, которое образует воздухонепроницаемую пленку, закупоривающую дыхательную систему насекомых. Таким образом, погибают взрослые особи, а минеральная составляющая губительно воздействует на яйца вредителей
Кустики опрыскивали водным раствором смеси «Препарата 30» и «БИ-58». Благодаря этому и смогли уберечь самшит во время нашествия насекомых.
Рис.7. Сохраненный кустик самшита Рис.8. Погибший самшит [фото автора].
[фото автора].
Деревья, которые росли вдоль реки и в лесу вблизи села, погибли, так как жители не смогли вовремя принять меры по защите от огнёвки. Самшит находится под охраной и любые действия граждан без ведома властей не разрешены. Даже после того, как весь самшит высох, его не разрешают вырубать (рис.8)! А ведь жители готовы сами посадить вместо этих деревьев новые!!!
Мероприятия по восстановлению самшита:
Силами своей семьи постараться вырастить максимальное количество самшитов.
Участвовать в поиске и сохранении самшитовой популяции, которая не была бы поражена бабочкой-огневкой.
Нанести на карту обнаруженные места для учёта мест существования жизнеспособных кустов самшита.
Выступить на уроке биологии и на научно-практической конференции школы с докладом об экологической катастрофе Кавказского Причерноморья.
Заключение
В ходе проведения исследовательской работы сформулированы следующие выводы:
За период с 2012 по 2017 годы а районе Причерноморья уничтожено 98% самшита. Трагедия произошла отчасти из-за отсутствия мер по обработке растений от паразитов, которые противоречат утверждённому природоохранному законодательству.
Способ восстановления (сохранения) самшита заключается в ежегодном разовом опрыскивании кустов химическими препаратами. Данный способ прошел апробацию на 4 участках в селе Альтметц Краснодарского края и подтвердил свою эффективность.
Мероприятия по восстановлению фитоценоза самшита включают: участие в поиске и картировании здоровых самшитовых фитоценозов с целью придания огласке данных фактов обнаружения охраняемых видов растений и привлечения специалистов к проведению восстановительных работ.
Посадив три куста самшита, донося информацию через социальную сеть, агитируя местных жителей быть внимательными в лесу и отображать на картах найденные популяции самшита, мы, конечно же, не решим проблему на глобальном уровне, но есть небольшая надежда, что об этой проблеме узнает больше людей, а, значит, есть шанс, что нас услышат и откликнутся на наш призыв восстановить фитоценоз колхидского самшита.
Список информационных источников:
Щуров В., Скворцов М., Радченко К., Семенов А., Жуков Е., Щурова А. Инвентаризация мест обитания и популяций самшита колхидского как потенциальных участков ЛВПЦ на южном макросклоне СевероЗападного Кавказа в условиях продолжающейся инвазии самшитовой огневки // Устойчивое лесопользование, раздел «Лесная политика для современной России», № 4 (52) 2017 год, с. 13 – 21 [Электронный ресурс] – URL: http://www.green-forums.info/greenlib/periodic/WWF%20Rossii%2C%20
avtorskii%20kolliektiv/Ustoichivoie%20liesopol%27zovaniie.%20Zhu%20%28234%29/Ustoichivoie%20liesopol%27zovaniie.%20-%20WWF%20Rossii%2C%20avtorskii%20kolliekti.pdf (дата обращения 17.08.2020)
https://eadaily.com/ru/news/2017/04/27/gibel-samshita-ekologicheskaya-katastrofa-kavkazskogo-prichernomorya
https://fermerx.ru/ogurets/samshit-kolkhidskiy-opisanie-kharakternye-osobennosti-vida-video/
http://krasnodar.rcfh.ru/article_15_03_15.html
https://news-r.ru/news/stavropol_krai/217374/
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D1%88%D0%B8%D1%82_%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%85%D0%B8%D0%B4%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9
https://rusgrass.ru/stati/obzor-preparata-bi-58/
https://vk.com/@-155826945-preparat-30-plus-instrukciya-sostav-kak-razvodit-dlya-obrabo
16