XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Гидрофиты малых рек Ярославской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кальнет А.П. 1

---

1Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы №4 города Рыбинска Ярославской области

Васильева А.А. 1

---

1Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы №4 города Рыбинска Ярославской области

Работа в формате PDF

117.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность проблемы.Гидрофиты - водные растения, прикреплённые к грунту и погружённые в воду только нижними частями. Обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах, иногда на влажных полях в качестве сорняков.

Гидрофиты – одна из важных и своеобразных экологических групп растений.

В этой работе мы рассмотрим понятия гидрофитов, их классификацию и таксономический состав гидрофитов. Так же мы изучим характеристику малых рек и изученность гидрофитов Ярославской области.

Анатомо-морфологические черты гидрофитов существенно отличают их от наземных растений. Заметна редукция механических тканей.

Цель работы — выявить основные особенности гидрофитов расположенных на территории Ярославской области.

Основные задачи:

1.Исследовать таксономический состав и провести анализ основных флористических и экологических характеристик гидрофитов.

2. Охарактеризовать особенности гидрофитов.

3. Оценить количественные и структурные характеристики гидрофитов малых рек Ярославской области.

4. Оценить связь структурных и количественных показателей развития гидрофитов с некоторыми абиотическими и биотическими факторами.

Понятие «гидрофиты»

Гидрофиты (от гидро... и греч. phýton - растение)(2) – настоящие водные растения(1), прикрепленные к почве и погруженные в воду только нижними своими частями. Гидрофиты обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах (гелофиты). Некоторые гидрофиты могут расти на влажных полях в качестве сорняков, как, например, частуха, тростник и другие. Корневая система у гидрофит хорошо развита и служит как для проведения воды и растворённых в ней питательных веществ, так и для укрепления растений на местах их обитания. В отличие от гидатофитов, гидрофиты имеют хорошо развитые механические ткани и сосуды, проводящие воду. В их тканях много межклетников и воздушных полостей, по которым доставляется воздух в нижние части растения, т.к. в воде меньше кислорода, чем в воздухе. Из культурных растений к гидрофитам относится рис. Многие гидрофиты, участвуя в процессе зарастания водоёмов, являются торф образователями. Некоторые гидрофиты, особенно среди однодольных растений, служат кормом для скота.(2)

Классификация гидрофитов.

Единой классификации гидрофитов нет. Самые распространенные классификации являются по Катанской В.М. и по Распопову И.М.

По Катанской гидрофиты делятся на 3 группы растений: (1)

Погруженные в воду растения (гидрофиты погруженные):

Полностью погруженные в воду растения (истинно водные):

Полностью погруженные не укореняющиеся

Полностью погруженные укореняющие.

Погруженные в воду с воздушными генеративными органами (почти погруженные):

Погруженные не укоряющие

Погруженные укоряющие.

Плавающие на поверхности воды растения (гидрофиты плавающие):

Свободно плавающие не укореняющие

С плавающими листьями укореняющими

Гелофиты (гидрогигрофиты) – водно-болотные растения.

Надводные растения, с поднимающими (возвышающимися, выставляющимися) над поверхностью воды стеблями и листьями, укореняющиеся.

Водная флора.

Гидрофиты погруженные: крупнолистные и широколистные погруженные растения. Узколистные погруженные растения. Мелколистные погруженные листья. Погруженные растения с рассеченными на мелкими доли листьями. Приземистые погруженные растения с прикорневыми короткими шиловидными или линейными листьями.

Гидрофиты плавающие: крупнолистные и широколистные плавающие растения. Плавающие растения с узкими лентовидными листьями. Мелколистные плавающие растения. Разнолистные плавающие растения с плавающими и подводными листьями. Плавающие растения с мясистыми, возвышающими над водой листьями.

Гелофиты: надводные растения безлистным или почти безлистным стеблем. Крупнолистные и широколистные надводные растения. Узколистные надводные растения с лентовидными или линейно-ланцетными листьями. Мелколистные надводные растения.

Распопов в своей классификации выделяет:

Гидрофиты:

Гидатофиты, или погруженные растения

Плейстофиты, растения с плавающими ассимиляционными органами

Гелофиты, воздушно-водные растения

Гигрофиты

Болотные

Но в последние годы признание приобрела классификация Папченкова В.Г.

В ней он выделяет:

Гидрофиты (горец земноводный, кубышка желтая, кувшинка чисто-белая, рдест пронзеннолистный)

Гелофиты (тростник, рогоз широколистный, камыш озерный, хвощ приречный, стрелолист, сусак)

Гигрогелофиты и Гигрофиты (гигро- и гигрогелофитное разнотравье, осока, ситняг)

Общим этих классификаций является то, что они обозначают гелофиты - воздушно-водными растениями и гидрофиты - погруженными растениями. Остальная часть классификаций у них различается, но смысл почти один и тот же. По моему мнению, самой подходящей классификацией является Катанской В.М. Она более понятно выделила группы на которые делятся гидрофиты. Дала краткое описание каждой группе.

Биоморфологическая характеристика

Гидрофиты погруженные: сем. Руппиевые род Руппия 8-10 видов: Руппия спиральная, Руппия морская, Руппия усиконосная и так далее.

Руппии — многолетние растения, полностью или почти полностью погружённые в воду, с довольно длинными и тонкими ползучими корневищами, от узлов которых отходят неразветвленные корни с очень длинными корневыми волосками. Листья узколинейные, иногда нитевидные, сидячие, обычно лишь с одной слабо заметной жилкой. Приросшие к их нижней части прилистники образуют охватывающее стебель, но незамкнутое влагалище. На стеблях листья обычно располагаются очерёдно. Соцветие сначала заключено в расширенное влагалище одного из двух верхних листьев побега. Каждое соцветие состоит из двух сближенных обоеполых цветков, не имеющих прицветников и околоцветника, если не считать двух очень мелких чешуевидных выростов, расположенных у основания тычинок и часто принимаемых за рудименты околоцветника. Руппия легко размножается также вегетативно, с помощью частей корневищ и плавающих побегов, способных укореняться. Зрелые плодики обычно долго сохраняются на материнских побегах и могут вместе с ними перемещаться ветром и морскими течениями на большие расстояния.

Гидрофиты плавающие: сем. Кувшинковые род Кувшинка около 65-70 видов,7 из них встречается в России: кувшинка белая, кувшинка малая, кувшинка чистобелая и так далее.

Многолетние, редко однолетние, водные травы с подводными сильно развитыми корневищами, укореняющиеся в илистое дно рек и стоячих вод.

Листья цельные, на длинных черешках, подводные — тонкие и нежные, плавающие — более жёсткие, сверху блестящие, снизу ворсистые, часто крупные (до 2 м в диаметре).

Цветки одиночные на длинных цветоножках, чаще всего крупные, обоеполые, с простым или, чаще, двойным околоцветником. Чашелистиков 3—4, свободных или при основании несколько сросшихся. Лепестков обычно много, свободных в непостоянном числе. Тычинок много, до 700, часто имеются переходы от тычинок к лепесткам; пестиков несколько, иногда один, в последнем случае завязь четырёх- или многогнёздная, верхняя или нижняя, рыльце сидячее, щитовидное. Плоды чаще много семенные, подводные или плавучие.

Гелофиты: сем. Осоковые включает свыше 100 родов до 3800 видов: камыш озерный, болотница болотная, камыш казахстанский и так далее.

Размеры осоковых довольно сильно различаются: от нескольких сантиметров у видов рода Болотница до трёх — четырёх метров у видов родов Сцирподендрон, Мапания, Сыть. Корневище или короткое вертикальное, или длинное горизонтальное. Стебель обыкновенно трёхгранной формы, редко полый, как у злаков, часто с сильно вытянутым верхним коленом, несущим соцветие. Стебли со сближенными при основании узлами, так что «настоящие» удлинённые междоузлия развиваются преимущественно у генеративных побегов. Листья с замкнутым влагалищем, плотно охватывающим стебель подобно трубке, и длинным лентовидным отгибом; линейные, часто очень жёсткие, с режущим краем из-за очень мелких, обращённых вниз зубчиков. Цветки мелкие, невзрачные, у одних однополые, у других обоеполые. У родов Осока и Унциния, например, прицветный лист обрастает вокруг завязи, так что пестик, а затем и развивающийся плод оказывается окружённым особой плёнчатой капсулой — мешочком. Плод осоковых — орешек, часто трёхгранный, с более или менее твёрдым околоплодником.

Приземистые растения: сем. Болотниковые  единственный род болотник около 20 видов: болотник болотный, болотник обыкновенный, болотник обоеполый, болотник короткоплодный и так далее.

Небольшие водяные растения, однодомные, цветы с двумя прицветниками, голые; мужской цветок из 1 тычинки, в женском цветке 1 пестик из двух плодолистиков, плод распадается на 4 орешка. Немногочисленные виды распространены почти на всем земном шаре, также и в России.

Таксономический состав гидрофитов

В Ярославской области находятся гидрофиты которые делятся на:

Характеристика малых рек Ярославской области

Вода – единственный природный ресурс, без которого не может развиваться ни одна отрасль народного хозяйства. Реки – главный источник нашего водоснабжения. Чем больше город, тем больше нужно ему воды, поэтому крупные города почти всегда располагаются вблизи больших рек. Однако основная часть населения нашей планеты живет не в городах, а в небольших населенных пунктах, а они, как правило, располагаются на берегах малых рек.

На долю малых рек приходится значительная часть поверхностных водных ресурсов страны. В России сток малых рек составляет более трети от суммарного стока, в том числе в европейской части – 47%, а в азиатской – 37%. К малым рекам относят реки длиной до 250 километров, водосборной площадью до 10000 квадратного километра и среднемноголетним расходом до 20 кубических метров в секунду. Основная масса рек Ярославской области – почти 92% - это реки длиной до 10 км, площадью водосбора чуть более 6 квадратного километра и расходом всего 0.04 кубических метра в секунду, то есть практически это ручья. На берегах малых рек Ярославской области находится более 6000 населенных пунктов, множество животноводческих ферм, более 2900 сельскохозяйственных организаций, в том числе 256 производственных кооперативов. Одна из особенностей малых рек – тесная связь с окружающим ландшафтом.

Основным отличием малой реки от крупной, кроме размера, следует считать глубину выреза. У малых рек она меньше, поэтому малая река вскрывает и дренирует меньшее число подземных водоносных горизонтов. Средняя ширина речных долин малых рек 370 метров. Средний коэффициент извилистости рек Ярославской области 1,68. Он многое значит в характеристике реки. С его увеличением уменьшается падение реки, уклон, а следовательно, снижаются скорости течения воды, на реках появляются «мертвые зоны», река в таких местах зарастает осокой, камышом, рдестом, ряской, вода «зацветает».

Химический состав природных вод первоначально формируется из вод атмосферных осадков. В Ярославской области снег и дождь содержат различные соли, кислоты и прочие вещества, далеко не безвредные для растений, животных, особенно молоди рыб. Во время половодья маломинерализованные воды стекают по размерзающему грунту и поэтому мало обогащаются солями. Поступая в речную сеть, они резко снижают минерализацию речных вод – с 500-650 до 60-80 мг/л. Эти воды держатся в русловой сети недолго, вскоре их втесняют подземные воды летней межени. Минерализация речных вод возрастает в 4-5 раз. Особенно велика она бывает в годы с низким половодьем. Осенью минерализация падает, но через 1,5- 2 месяца начинает довольно быстро увеличиваться. Наиболее минерализованы речные воды в феврале-марте. Концентрация солей в это время достигает 600-800мг/л.

По гидрохимической классификации О.А. Алёхина, реки Ярославского Поволжья относятся к гидрокарбонатному классу и кальциевой группе, к категории со средней и повышенной минерализации. Наиболее минерализованы северные реки нашей области, менее всего юга. Реки Ярославской области относятся к категории жестких вод, так же можно сказать что вода из малых рек вполне пригодна для приготовлении пищи.

Сложность гидрологического режима малых рек создает определенные трудности их хозяйственного освоения. В прошлом на малых реках Ярославской губернии насчитывалось более 400 мельничных плотин. К 2000 году на малых реках насчитывалось всего 50 водозаборов общей производительностью 207000 кубометров в сутки. Наиболее крупные из них на реке Которосль у Гаврилов-Яма и Ярославля – 152000, реке Саре – 17220, реке Устье – 12400, реке Коровке – 4000, реке Черемухе – 3000 и реке Трубеж – 2800, остальные водозаборы от 200 до 15 кубометров в сутки. Годовой сток малых рек около 5,9 кубических километров, в то время как суммарный годовой забор воды из этих рек 0,08 кубических километров. Водозабор из рек составляет всего 1,4% от стока. Как видим, величина ничтожно малая и не может грозить истощению малых рек. Но дело в другом – водозаборы размещены ограниченном числе рек и, кроме того, забор воды идет крайне неравномерно. Основной причиной обмеления малых рек является не забор воды из рек, а циклические колебания климата. Реки хотя и мелеют, но водность их меняется мало. В последние годы обмелению рек способствует интенсификация сельскохозяйственного производства.

Главной опасностью для малых рек заключается не в прямом физическом истощении водных ресурсов, а в их загрязнении, в нехватке чистой воды.

Каждая река – это сложная экологическая система, состоящая из взаимоподчинённых живых и неживых элементов и компонентов. (3)

Изученность гидрофитов Ярославской области.

До сих пор недостаточно изучена роль гидрофитов в русловом процессе, а также "обратная сторона" вопроса - влияние речного потока как специфической среды обитания на формирование и развитие водных растительных сообществ. Между тем, эти вопросы имеют важное значение, причем, в первую очередь, в отношении малых рек.

В малых реках с их небольшими морфометрическими параметрами и нормами стока удельная доля водной растительности существенно возрастает, и сообщества гидрофитов приобретают роль фактора, во многом определяющего направленность руслового процесса.

Вследствие осевого положения речных русел в функционально целостной системе речных бассейнов любые изменения ландшафтов водосборов изменяют соотношение жидкого и твёрдого стока, обусловливая трансформацию морфологии русел и их пропускной способности.

Как показывают результаты полевых исследований, проведённых на территории Ярославского Поволжья, такая перестройка осуществляется посредством изменения шероховатости речного ложа. Одним из путей этого изменения является смена различных инвариантных состояний русловых природно-аквальных комплексов на фоне средне-многолетней тенденции активизации зарастания речных русел гидрофитами.

Анализ результатов проведенных исследований позволяет выявить некоторые закономерности и факторы зарастания.

Набор местообитаний не однороден по длине реки и наибольшего разнообразия чаще всего достигает в среднем течении т.к. здесь, с одной стороны, устанавливается четкая дифференциация и выраженность как русловых морфологических элементов, так и экологических условий, с другой - размер русла ещё невелик, и гидрофиты могут развиваться по всей поверхности руслового ложа. В результате структура русловых растительных сообществ здесь более сложна, и сами сообщества более многообразны.

С увеличением размеров реки от истоков вниз по течению виды гидрофитов, занимавшие всё русло вытесняются к берегам, а в русле появляются виды ранее не встречавшиеся или встречавшиеся в единичных случаях. Ряд видов уменьшают численность с увеличением размеров потока, а численность некоторых наоборот увеличивается.

Все факторы, определяющие распространение и развитие русловой водной растительности можно условно разделить на "внутренние" т.е. присущие самому речному потоку, и "внешние", под которыми нужно понимать сочетание своеобразно проявляющихся на рассматриваемом участке компонентов природы, и которые воздействуют большей частью опосредованно - через изменение "внутренних". Основными факторами первой группы являются грунт, скорость потока, его глубина, а также мутность и химизм речных вод. К факторам второй группы относятся литология речных бассейнов, их рельеф, заболоченность, затенённость русел, различного рода антропогенная деятельность на водосборе и т.п.

Характер воздействия каждого отдельного фактора первой группы достаточно своеобразен, и своеобразие это характеризуется территориальной однотипностью, что даёт возможность оценить особенности проявления их различных вариативных комбинаций.

В тех случаях, когда поток сохраняет высокие скорости и у берегов, прибрежные местообитания осваиваются преимущественно видами, имеющими сравнительно крупные размеры и жёсткий, достаточно прочный стебель. Плотные сообщества этих растений существенно трансформируют скоростное поле потока, формируя несколько новых местообитаний, осваиваемых другими видами.

Глубина определяет прежде всего видовой состав растительных группировок, т.к. является довольно жёстким лимитирующим фактором в распределении ряда гидрофитов, вытесняя их к берегам или же совсем с глубокого участка русла. Хотя отдельные виды с глубиной не коррелируют.

Рассматривая сочетания перечисленных факторов в натурных условиях нужно отметить, что наиболее жёстким условием для развития бионты являются каменистые участки русел с быстрым течением, при этом глубина как фактор имеет меньшее значение, т.к. на малых реках быстрых и одновременно глубоких участков немного, что объясняется известной зависимостью расхода от скорости течения и площади живого сечения. Нижние же участки русел имеют меньшие уклоны и зачастую находятся в подпоре. Спокойное же течение при достаточных глубинах даёт подобие озёрной модели зарастания с типичным для неё видовым составом растительных сообществ и характерным распределением видов гидрофитов по определённым интервалам глубин.

Прозрачность воды определяет распределение солнечной энергии и зависит от турбулентности и различных красящих примесей, в соответствии с этим максимальная глубина существования водной растительности в реках значительно меньше, чем в озёрах, а в мутных по- токах меньше, чем в чистых при прочих равных условиях. Поэтому растительные сообщества заметно угнетены в мутной коричневой воде болотных речек - истоков речной сети; несмотря на благоприятный органо-минеральный субстрат и медленное течение, в угнетённом состоянии находится и бионта сильно атрофированных подпёртых участков рек и малых водохранилищ.

К факторам, локально сдерживающим зарастание русел можно отнести и неустойчивые к боковой эрозии берега, постоянное "обновление" которых снижает интенсивность зарастания и густоту растительных группировок по всей или почти по всей ширине русла на всём протяжении эрозионного участка берега.

Но так или иначе к периоду летней межени гидрофиты заселяют практически все русловые местообитания, за исключением подпорных участков с глубинами, превышающими 5-6 м., валунно-галечниковых перекатов с высокими скоростями течения и некоторых специфических местообитаний.

Таким образом, детальное изучение водной растительности как фактора и одновременно механизма само регуляции речного потока позволяет использовать речные природно-аквальных комплексы как в роли индикатора различных изменений ландшафтно-экологической ситуации в речных бассейнах на возможно более ранних стадиях, так и в качестве своеобразного инструмента, и позволит внести существенные изменения в практику управления русловым и процессами на малых реках, контролировать русловые переформирования и управлять ими, регулировать процессы стока с целью оптимизации долинно-речных ландшафтов.

Заключение.

В данной работе изложены современные научные взгляды и данные о гидрофитах малых рек Ярославской области. Здесь описаны классификации по Катанской, Распопову, Папченкову. Каждый ученый разделил гидрофиты на несколько групп, но каждый по своему описал свою работу. В этой научно-исследовательской работе мы описали характеристику малых рек Ярославскую область.

Итак, территория Ярославской области богата водными ресурсами - здесь протекает 4327 рек, которые имеют общую протяженность 19340 км. Из этого числа наибольшее количество составляют очень маленькие речки и ручьи, длина которых равна не больше 9 км. Рек протяженностью от 10 до 20 км в Ярославском крае всего 242; длиной 21-50 км – 64; 51-200 км – 18; 101-150 км - 18 больших и полноводных рек. Основная масса больших и малых рек несут свои воды в Волгу - главную реку страны.

В нашей области произрастают разнообразные гидрофиты: семейства Лютиковые, Руппиевые, Кувшинковые, Водокрасовые, Рясковые, Росянковые и так далее. До сих пор недостаточно изучены эколого-морфологические особенности гидрофитов в русловом процессе, а также "обратная сторона" вопроса - влияние речного потока как специфической среды обитания на формирование и развитие водных растительных сообществ. Между тем, эти вопросы имеют важное значение, причем, в первую очередь, в отношении малых рек.

Список использованных источников и литературы.

В.М. Катанская: Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. Л.: Наука, 1987

Slogos.ru/story/gidrofity.htm/

В.Л. Рохмистров: Малые реки Ярославского Поволжья. Ярославль, 2004

Л.И. Личицина, В.Г. Папченков, В.И. Артеменко: Флора Водоемов Волжского Бассейна. Определитель сосудистых растений. Товарищество научных изданий КМК, Москва, 2009

Vestnik.yspu.org

М.А. Борисова, В.В. Богачев: Геоботаника. Учебное пособие. Ярославль, 2009

Е.М. Лавренка, Л.Л. Корчагин: Полевая Геоботаника. Издательство «Наука» Ленинградское отделение. Ленинград, 1976