Влияние вытаптывания как одного из антропогенных факторов на формирование растительности в луговом и лесном сообществах (на примере приволжского склона в г.о Тольятти

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние вытаптывания как одного из антропогенных факторов на формирование растительности в луговом и лесном сообществах (на примере приволжского склона в г.о Тольятти

Кирилов А.А. 1Муродов О.К. 1
1МБУ "Школа №46" 10 "А"
Милохова О.С. 1
1МБУ "Школа №46
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность работы.

Проблема сохранения естественных (луговых и лесных) растительных сообществ чрезвычайно актуальна. Деятельность человека наносит огромный ущерб практически всем природным экосистемам, но особенно на малолесных территориях, к каковым и относится Заволжская лесостепная зона, где расположен город Тольятти. Леса, расположенные в Тольятти, в значительной степени и на достаточно больших площадях изменены деятельностью человека (антропогенно трансформированы). Последствия аномального 2010 г. привели к резкому сокращению площади городских тольяттинских лесов в результате сильных пожаров в августе-сентябре. В связи с этим необходимо проведение целого комплекса исследований по оценки воздействия того или иного экологического фактора на лесные и близкие к ним луговые сообщества.

Цель работы.

Одним из факторов, влияющих на сохранение лесных и луговых растительных сообществ, является фактор человеческий или антропогенный, связанный с вытаптыванием – воздействием на почвенный и растительный покров сообществ. Нами поставлена цель, изучить этот фактор и оценить его влияние на сохранность и изменения видового состава растительных сообществ.

Задачи исследования.

1. Ознакомиться с научно-методической и учебной литературой по вопросам, связанным с воздействием антропогенных факторов на экосистемы, в том числе и растительные сообщества.

2. Изучить тропы вблизи Института экологии Волжского бассейна в двух растительных сообществах (лесном и луговом) с определением рекреационной нагрузки на тропы их видового состава.

3. Привлечение внимания жителей города к проблеме сохранности естественных растительных сообществ, как важного условия для улучшения экологической ситуации в урбаэкосистеме и сохранения биологического и ландшафтного разнообразия.

Сроки проведения исследования.

Полевые исследования и камеральная обработка собранного материала были проведены в августе-сентябре 2020г.

ВВЕДЕНИЕ

Леса, окружающие город Тольятти, в основном естественного происхождения. Около 6-7 тысяч лет назад, в наших местах господствовал тёплый и влажный атлантический климат, в долинах рек появились сосново-широколиственные леса. На месте речных аллювиальных отложений Волги, ныне представляющие ее высокие террасы, сформировались сосновые леса.

Значение леса для Тольятти огромно. Прежде всего, он, как и любой естественный участок территории, является местом обитания определённого комплекса организмов.

Во–вторых, лес играет водоохранную роль по отношению к располагающимся на его территории месторождениям питьевой воды.

В-третьих, лес защищает почвы от разрушения везде, где разрушен растительный покров, приходят в движение пески, на которых расположена большая часть лесных кварталов.

И, конечно же, для индустриального города неоценимо его санитарно-гигиеническое значение.

Учёными подсчитано, что тольяттинский лес способен выделять 38,5 тыс. т кислорода в год и поглощать 45 тыс. т углекислого газа, 237 тыс. т пыли, 2 тыс. т сернистого газа, 2,5тыс. т окислов азота. Кроме того, лес выделяет фитонциды и отрицательные ионы, поглощает шум и радиоактивные вещества, снижает температуру воздуха и повышает его влажность, улучшая тем самым микроклимат окружающей местности. На его территории находятся несколько десятков оздоровительных учреждений, в том числе туберкулёзный санаторий общероссийского значения «Лесное».

Расположение лесного массива в черте города определяет ещё одну функцию леса, наверное, одну из главнейших – рекреационную. В выходные дни независимо от времени года тысячи горожан устремляются на отдых в лес.

Среди основных физических факторов воздействия посетителей в лесных сообществах на растительный и почвенный покров главным является вытаптывание.

ВЫТАПТЫВАНИЕ — процесс уплотнения почвы, сотрясения в результате вибрации и механического повреждения растительности животными или людьми. Связан этот процесс с перевыпасом, а также с массовым туризмом и плохой планировкой рекреационных зон. Данный фактор является антропогенным, т.е связан с воздействием человека на природу. Процесс вытаптывания территории приводит к нарушению лесной подстилки, уплотнению верхних слоев почвы и ее иссушению, нарушается ее структура, снижается воздухо и влагопроницаемость, воздухо и влагоемкость; на наклонных участках происходит смыв почв и линейная эрозия, а на песчаных грунтах – развевание [2]. А также обламываются высокорослые растения.

Уплотнение верхнего слоя почвы приводит к локальным деформациям поверхности. В зависимости от влажности почвы, механических свойств, мощности дернового слоя, крутизны рельефа, интенсивности и продолжительности эксплуатации возникают остаточные деформации, в результате которых восстановление почв невозможно. В весенний период, когда на почвы оказывается дополнительная гидростатическая нагрузка (таяние и сход снега, обильные дождевые осадки), при этом снижаются их механические показатели, деформации становятся более сильными. Появляются углубления, вызванные динамическим воздействием на увлажненную почву. Переувлажнённые склоны с повышенной крутизной в результате вытаптывания становятся неустойчивыми, что приводит к возникновению оползней и обвалов. Также происходит покрывание изрезывающими тропинками, это способствует выносу частиц почвы с поверхности, что приводит к развитию экзогенных эрозионных процессов. С уплотнением верхнего слоя почвы меняются ее водно-воздушные свойства, возрастает объемный вес почвы, снижается ее влагоемкость, скорость проникновения воды, объем пор. При уплотнении почвы в сочетании с повышенной прогреваемостью её после отчуждения наземных органов травянистых растений возрастает испарение воды с ее поверхности. И это на сухих и умеренно влажных почвах приводит к большей сухости. В местах с близким залеганием верховых грунтовых вод, богатых легкорастворимыми солями, под влиянием выпаса может происходить засоление почв.

ЭРОЗИЯ ПОЧВ – процесс потери частиц почвенного мелкозёма в результате воздействия внешних сил (воды и ветра). Собственно эрозия почв вызывается плоскостными и линейными водными потоками, смывающими почву на склонах, на слабо защищённых растительным покровом участках.

Чтобы понять, какие растения являются устойчивыми к вытаптыванию, и к чему приводит данный процесс, мы отправились изучать тропы вблизи Института экологии Волжского бассейна РАН.

Физико-географическое положение района исследования.

Изучены 2 тропы, пролегающие по лесному и луговому сообществу на высокой волжской террасе Волги в Зеленой зоне города Тольятти вблизи Института экологии Волжского бассейна РАН.

Тольятти - город областного подчинения и один из крупнейших по численности населения в Самарской области.

Самарская область располагается в Среднем Поволжье в зоне лесостепи.

Методика исследования.

Каждую из двух троп (рис. 1 и 2) мы поделили на определённое количество поперечных профилей (пробных площадок), шириною 80 см (от центра тропы по обе стороны), между ними делали отрезки длиной около метра. На профиле 1 (луговой) было заложено 5 пробных площадок, а на профиле 2 (лесной) – 10 (таблица 1, 2).

На каждом профиле (пробной площадке) составлялся список произрастающих сосудистых растений, и оценивалось общее проективное покрытие.

Состав сосудистых растений сверялся по работам С.В. Саксонова и С.А. Сенатора[5;7;8], С.А. Сенатора с соавторами [6;9]

Рис. 1. Тропа в луговом сообществе и 5 заложенных профилей.

Рис. 2. Тропа в лесном сообществе и 10 заложенных профилей.

ПРОЕКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ - показатель, определяющий относительную площадь проекции отдельных видов или их групп, ярусов и т.д. фитоценоза на поверхность почвы. Проективное покрытие является одним из основных показателей обилия в фитоценологии.

Проективное покрытие может определяться в количественных или в балльных величинах. Для определения количественных характеристик проективного покрытия применяют ряд методов [3;4]

1) определение на глаз. Проективное покрытие можно определять по визуальной шкале с 10 градациями: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80,90, 100%. Глаз человека вполне может определить степень проективного покрытия с точностью 10% .;

2) метод уколов;

3) сеточка Раменского.

Мы пользовались первым самым простым методом – определение на глаз.

Результаты исследования

Луговая тропа (таблица 1)

Первый профиль. Число видов 8 (астрагал пёстрый, икотник серо-зелёный, ковыль днепровский, кострец безостый, люцерна серповидная, мятлик узколистный, полынь австрийская, хондрилла). Граница вытоптанной части резкая, без переходов.

Второй профиль. Число видов 10 (астрагал пёстрый, икотник серо-зелёный, ковыль днепровский, кострец безостый, люцерна серповидная, мятлик узколистный, полынь австрийская, хондрилла, василёк луговой, молочай). Граница вытоптанной части резкая, без переходов.

Третий профиль. Физиономически аналогичен 1 и 2 профилю. Число видов 15, к ранее записанным видам добавляются вейник наземный, смолёвка обыкновенная и пижма обыкновенная. Также присутствует фактор водной эрозии почвы, т.е разрушение и перенос частей почвы под действием течения воды (рис. 3).

Таблица 1

Видовой состав лугового профиля

Название растений

Номер площадки

Всего

1

2

3

4

5

Астрагал пёстрый

1

1

1

1

1

5

Василёк ложнопятнистый

0

1

1

1

1

4

Вейник наземный

0

0

1

1

1

3

Гвоздика изменчивая

0

0

0

1

1

3

Икотник серо-зеленый

1

1

1

1

1

5

Качим метельчатый

0

0

0

1

1

3

Ковыль днепровский

1

1

1

1

1

5

Ковыль перистый

0

0

1

1

1

3

Кострец безостый

1

1

1

1

1

5

Люцерна серповидная

1

1

1

1

1

5

Марь проростки

0

0

0

1

1

3

Молочай

0

1

1

1

1

4

Молочай прутьевидный

0

0

0

1

1

3

Мятлик узколистный

1

1

1

1

1

5

Пижма обыкновенная

0

0

1

0

0

1

Полынь австрийская

1

1

1

1

1

5

Пырей ползучий

0

0

0

1

1

3

Ракитник русский

0

0

0

1

1

3

Смолёвка обыкновенна

0

0

1

1

1

3

Тмин

0

0

1

1

1

3

Хондрилла

1

1

1

1

1

5

Число видов

8

10

15

20

20

 

Четвёртый профиль. Число видов 20. Появились новые, непомеченные ранее виды растений: гвоздика изменчивая, качим метельчатый, марь (проростки) и ракитник русский.

Пятый профиль. Число видов 20. По видовому составу профиль схож с пятым профилем.

Рис. 3. Проявление водной эрозии почвы, спровоцированной отсутствием травянистого покрова

Рис. 4. Тропа, пролегающая по луговому сообществу нарушает целостность растительного покрова фитоценоза. Проективное покрытие на тропе не более 5%, а рядом с ней, достигает 100%.

Всего на луговой тропе было отмечено 21 вид растений. Из этого числа все виды - типичные представители лугово-степных сообществ. Рядом с тропой, там, где луговое сообщество не испытывает вытаптывания, а это злаково-разнотравные фитоценозы, общее проективное покрытие составляет около 100%, а на тропинке едва достигает 5% (рис. 4).

Выяснено, что наиболее устойчивыми к вытаптываю являются 8 видов сосудистых растений, они были встречены на каждом профиле. Среди последних назовем полынь австрийскую из семейства сложноцветных, которая является корнеотпрысковым травянистым многолетником. Особенности корневой системы и позволяют ей долго удерживаться в зоне активного вытаптывания. К аналогичной жизненной форме принадлежит и хондрилла злаковая из семейства сложноцветных, а так же два вида злаков - кострец безосный и мятлик узколистный.

Лесная тропа (таблица 2)

Вторым, контрастным к первому, участком для наблюдения была выбрана тропа, проходящая через липово-кленовый лес с участием сосны обыкновенной. Если луговые фитоценозы были достаточно освещены, что способствовало развитию травянистой растительности с высоким проективным покрытием, то травяной состав лесных фитоценозов находится в иных условиях недостатка солнечного света. Здесь общее проективное покрытие травянистого яруса составляет около 15-20% , а в зоне тропинки итого меньше, едва достигая 3-5%.

Рис. 5. Лесная тропа, травянисты ярус составляет 3-5%

проективного покрытия

В лесном сообществе вдоль тропы мы заложили 10 профилей (таблица 2), краткая характеристика которых приведена ниже.

Таблица 2

Видовой состав лесного профиля

Название растений

Номер площадки

Всего

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

Бересклет бородавчатый

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Бузина кистистая

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Вяз гладкий

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

Герань Роберта

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10

Гравилат городской

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

4

Девичий виноград

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Дуб (проростки)

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Жестер слабительный

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

7

Звездчатка средняя

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

3

Ильм (проростки)

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

9

Кизильник блестящий

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

6

Клён (проростки)

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10

Клён американский

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

4

Клён остролистный

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

7

Крапива двудомная

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

5

Крестовник Якова

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10

Купена лекарственная

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

9

Ландыш майский

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

5

Латук татарский

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

5

Лопух малый

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

Малина обыкновенная

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

4

Мятлик дубравный

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10

Перловник поникающий

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

5

Подмаренник цепкий

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

Фиалка холмовая

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Чистец лесной

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

2

Чистотел лекарственный

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

Всего

5

6

11

13

14

18

21

20

23

26

 

Видовой состав на профилях изменялся от 5 до 26 видов. Максимальное число видов приходится на площадки, место расположения которых совпало с изреживанием крон лиственных пород, и образовывались так называемые «окна». Травянистый покров очень быстро реагировал на фактор света, и на профилях 8-10 видовое разнообразие самое большое.

Поскольку сообщество лесное, то, следовательно, здесь возрастает число древесно-кустарниковых видов в качестве проростков. Тропа создает эффект, понижающий конкуренцию среди растений, и для проростков дуба черешчатого, клена остролистного, ильма гладкого создаются благоприятные условия.

Здесь отмечены также растения чужеродные для нашей флоры, считающиеся биоинвазионными. Это лиана девичий виноград, кустарники кизильник блестящий и бузина кистистая, дерево клен американский.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Благодаря этой работе можно сделать вывод, что вытаптывание является важным антропогенным фактором, который влияет не только на покров почвы, но и помогает разносу сорных и чужеродных растений, а водная эрозия, о которой мы говорили, нарушает защитную функцию почвы.

Конечно, от данного фактора невозможно избавиться, так как он является элементом человеческой обыденности, но уменьшить её влияние человек в силах.

Список использованных источников и литературы

Влияние антропогенных факторов на устойчивое функционирование ландшафтно-геоэкологических систем. Автор: Коробко А.М.

Иванов А.Н., Чижова В.П. Охраняемые природные территории: Учебное пособие. Изд-во Моск. ун-та, 2003. 119 с.

Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. М.: Наука, 1989. 223 с.

Попов С.Ю. Геоинформационные системы и пространственный анализ данных в науках о лесе: учебное пособие. СПб : ИЦ "Интермедия", 2013. 400 с.

Саксонов С.В., Сенатор С.А. Путеводитель по Самарской флоре (1851-2011) / Флора Волжского бассейна. Т. 1. Тольятти: Кассандра, 2012. 627 с.

Сенатор С.А., Раков Н.С., Саксонов С.В., Васюков В.М., Иванова А.В. Новые и редкие чужеродные растения в Среднем Поволжье // Российский журнал биологических инвазий. 2013. № 3. С. 98-104.

Сенатор С.А., Саксонов С.В. Растительный покров Тольятти. Сообщение 1: Флора // Проблемы экологии городского округа Тольятти и пути их решения: Сборник трудов научно-практической конференции (3 декабря 2010 г.). Самара, 2010а. С. 183-189.

Сенатор С.А., Саксонов С.В. Растительный покров Тольятти. Сообщение 2: Растительность // Проблемы экологии городского округа Тольятти и пути их решения: Сборник трудов научно-практической конференции (3 декабря 2010 г.). Самара, 2010б. С. 190-197.

Сенатор С.А., Саксонов С.В., Раков Н.С., Васюков В.М., Иванова А.В., Сидякина Л.В. Сосудистые растения Тольятти и окрестностей (Самарская область) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2015. Т. IX, № 1. С. 32-101. https://www.sites.google.com/site/enciklopediasamarskojoblastit2/home/pocvy/erozia-pocv

Просмотров работы: 150