XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Путешествуй, удивляйся, изучай!
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Путешествие… – одно из самых замечательных слов на земле!
С самого начала человеческой цивилизации люди путешествовали с одного континента на другой, обживая новые места планеты, осваивая природные богатства, налаживали культурные, деловые и политические взаимосвязи. Любопытные и смелые люди сделали мир таким, какой он есть сейчас.
Наша семья очень любит путешествовать, любит открывать для себя интересные места, которые заставляют по-новому взглянуть на города и страны, и ведь путешествовать не обязательно вне страны, рядом найдутся такие уголки родной земли, как: реки, озера, леса, которые ждут приключений и открытий вместе с вами.
Так летом 2018 года мы путешествовали по Вьетнаму, восхищаясь богатым растительным разнообразием. Случайно в глаза бросилась одна картина: на окраине лесного массива был обрыв, где четко просматривался слой почвы, причем плодородный слой был настолько мал, что невольно возник вопрос: «Как на такой бедной почве растет такое невероятное разнообразие гигантских деревьев, в чем секрет?». В тот год мы только смогли собрать небольшую часть гербария, но этот вопрос не давал покоя, и было принято решение продолжить исследования на следующий год, расширив по возможности географию.
И нам это удалось!
Продолжительное время ушло на поиск ответов: поездки по стране и за ее пределы, получение разрешения на исследование участка Вьетнама, сбор материала и его анализ… Но мы знали: главное – начать…
Тема нашей исследовательской работы «Путешествуй, удивляйся, изучай!».
В своей исследовательской работе я определила цель – изучить растительность и состав почв на трех опытных участках, расположенных в разных климатических поясах (тайга, тундра и тропический лес).
Для достижения цели выполняемой работы были поставлены и решены следующие задачи:
- определить участки для исследования;
- изучить растительность исследуемых участков;
- собрать гербарий;
- изучить состав почв исследуемых участков;
- провести исследования образцов почв.
Предмет исследования: опытные участки для проведения исследований (тайга, тундра, тропический лес).
Объект исследования: растительность и почва на исследуемых участках.
При выполнении работы использовались следующие методы исследования:
- работа с источниками информации (энциклопедии, учебная литература, документальные фильмы, интернет);
- наблюдение;
- фотографирование;
- измерение, сравнение;
- фиксирование результатов.
Гипотеза исследования: я предположила, что растения растут и развиваются в почве при определенных условиях: составе почвы и климате. И, изучив их, можно выяснить, какое влияние оказывает состав почвы на рост и многообразие растительности исследуемых опытных участках.
Актуальность выбранной темы определяется в том, чтобы открывать для себя интересное рядом, в том, что нас окружает много неизвестного и увлекательного, стоит лишь оглядеться вокруг: поднять глаза или посмотреть под ноги! В том, чтобы проживать каждый день нашей жизни, узнавая тайны природы и разгадывая ее загадки, совершая маленькие открытия!
1. Литературный обзор
1.1. Тайга (Иркутская область, Братский район)
Тайга – уникальная биосистема, где произрастает большое количество хвойных деревьев, проживает множество редких видов животных и птиц.
Лес – основной природный ресурс Братского района, в основном хвойный, доминируют ель, лиственница, сосна и кедр, которые имеют хорошую приспособленность к суровым условиям. Корневая система деревьев адаптирована к тонкому слою почвы, предотвращает вымерзание. Климат резко континентальный с продолжительной суровой зимой и коротким жарким летом. Братск относится к территориям, приравненным к районам Крайнего Севера. В районе выпадает немного осадков – 370 – 460 мм в год. Средняя высота снежного покрова 30 – 35 см, он сохраняется в течение 180 дней.
Для зоны тайги Братского района наиболее типичны подзолистые почвы. В такой почве практически отсутствует глубокий слой, который обогащен органическим перегноем. Небольшая толщина обусловлена суровым климатом, который замедляет формирование органических элементов. При этом опавшие листья, хвоя и мох могут довольно долго находиться на земле и не разлагаться. Таким образом, доступной активной органики для употребления растениями здесь очень мало.
Подзолистые почвы образуются в местах, где присутствует достаточный дренаж. Кислоты, которые содержатся в вечнозеленых иглах, помогают поддерживать высокую влажность земли, они разрушают минералы, содержащие железо, которые и придают почве бурый цвет, а почвенные растворы вымывают это железо вниз – создаётся белёсый горизонт. Также вымываются и глинистые частички – они и накапливаются в нижних почвенных слоях.
1.2. Тундра (Ямало – Ненецкий автономный округ, г. Тарко – Сале)
Тундра — одна из наиболее молодых природных зон на Земле. Долгое время поверхность здесь была покрыта мощным ледяным чехлом, который растаял лишь около 10000 лет назад, т. е. совсем недавно по шкале времени.
Типичная тундра представляет собой безлесное пространство с низким и не всегда сплошным растительным покровом. Основу его составляют мхи и лишайники, на фоне которых развиваются низкорослые кустарники, кустарнички, травы. Солнечные лучи здесь как бы скользят вдоль земной поверхности, слабо согревая охлажденную землю. Растительность и животные малочисленны и бедны по видовому составу. В тундре для жизни растений наиболее благоприятен лишь самый верхний слой почвы, измеряется всего несколькими сантиметрами.
Тундра отличается очень суровым климатом, количество атмосферных осадков умеренное 200-400 мм в год. Значительная часть их выпадает в виде снега, который покрывает почву на протяжении 200-260 дней в году. Воды из атмосферы поступает значительно больше, чем может испариться с земной поверхности. Тундровые почвы обеспечены водой в избытке, сильных ливней не бывает, дожди обыкновенно лишь моросят.
г. Тарко-Сале расположен в зоне резко континентального климата, средняя t января −25 °C, июля +16,7 °C, среднегодовая t воздуха -5 °С, относительная влажность — 75,6 %.
Покрытые снегом равнины тундры, пронизываемые холодными ветрами, зимой кажутся безжизненными. Лето холодное, с обилием солнечного света, полярный день длится около 64 суток. Переход от зимы к лету резкий: едва успеет стаять снег, как почва покрывается зеленой травой и яркими цветами.
Типичная особенность тундрово – глеевых почв – малое содержание гумуса. Причина этого заключается не только в недостаточном количестве растительного материала, поступающего в почву, но и в очень замедленных темпах его образования. В итоге растительные остатки часто накапливаются на поверхности в виде тонкого торфянистого слоя.
Другая причина бедности почвы заключается в переувлажненности из-за незначительного испарения выпадающих осадков, что опять-таки связано с недостатком тепла. В результате почва перенасыщена водой, холодная, это влечет за собой активизацию глеевого процесса, весьма характерного для тундр. Именно с ним связана преобладающая у тундровых почв сизая или зеленоватая окраска.
1.3. Тропический лес (Юго – Восточная Азия, Социалистицеская республика Вьетнам, провинции Биньтхуан, г. Фантьет, национальный парк Донг Най)
Около половины всех лесов на нашей планете приходится на тропические леса, которые занимают менее 2% поверхности Земли, но здесь встречаются от 50 до 70 % всех форм жизни. Тропики всегда привлекали внимание ботаников, лесоводов и растениеводов мира.
Лесные массивы, покрывающие примерно 50% площади Вьетнама, скрывают в себе около 12000 видов растений и около 7000 видов животных.
В Южном Вьетнаме нет четких времен года, колебания температуры воздуха и воды в течение года находятся в пределах нескольких градусов. Рельеф разнообразный.
Климат на территории парка влажный тропический с теплой зимой и летними дождями, резко выражена сезонность: сухой и влажный. Среднегодовая температура составляет ~ 26°С. Годовое поступление осадков ~ 2400 мм.
Преобладающий тип почвы – красноземы, красно – желтые, желтоземы. Обильные дожди в сочетании с круглогодичным теплом способствуют моментальному вымыванию химических веществ из почвы, в результате чего почва насыщается железом и окрашивает почву. Эти почвы вроде бы должны быть сказочно богаты питательными веществами. Ведь тепло, влага, огромное количество ежегодно отмирающей растительной массы – самые лучшие условия для образования плодородного гумуса. Но все наоборот, в этих почвах почти нет кальция, азота, фосфора. За сотни веков все питательные вещества из почвы перешли в растительность, которая и стала основным хранилищем. А отмершие части растений настолько быстро распадаются в благоприятном климате, что, не успев накопиться, сразу попадают в «лапы» корневым системам деревьев и вновь вступают в биологический круговорот.
2. Методика исследования
2.1. Подготовительный этап исследования
2.1.1. Определение участка для проведения исследований
Любое исследование начинается со сбора сведений об объекте. Для начала нам предстояло выбрать районы исследования на доступных для нас территориях. Самое главное условие – в этом районе не должно быть вмешательства человеческой деятельности, пожаров. Также немаловажным было условие, чтобы участки исследований были расположены в отличающихся друг от друга климатических поясах.
Исследования необходимо проводить на участках, имеющих определенный размер и форму. Мы определили площадь участков размером 10 х 10 м. с однородным растительным покровом, ровным рельефом. Таким образом, были определены следующие участки:
1. Опытный участок тундры. Ямало – Ненецкий автономный округ, г. Тарко – Сале , ~ 80 км на северо – восток. Ровная местность, равномерно покрыта растительностью, местами заболочена. Участок был выбран нами как наиболее доступный в связи с расположением работы одного из членов семьи. Исследования проводились в августе 2019 года.
2. Опытный участок тайги. Иркутская область, Братский район, с. Тэмь, ~ 1 км на север. При определении данного участка возникли трудности: вокруг города не осталось нетронутых участков леса – он либо вырублен, либо уничтожен пожарами. Исследовав прилегающие территории, был определен этот участок сохранившейся тайги с плотным растительным покровом и ровным рельефом. Исследования проводились в июле – августе 2019 года.
3. Опытный участок тропиков. ЮВА, Социалистическая республика Вьетнам, провинции Биньтхуан, национальный парк Донг Най, ~ 100 км к северо – востоку от г. Хошимин. Этот участок нетронутого влажного тропического леса был нам посоветован для исследований сотрудниками Российско – Вьетнамского тропического научно – исследовательского центра. Участок достаточно ровного рельефа, с бурной тропической растительностью, охраняемый государством. Исследования на этом участке проводились дважды: в июле 2018 года и июне 2019 года.
2.2. Основной этап исследования
2.2.1. Изучение растительности лесов
Мир растений нашей планеты невероятно разнообразен. Принято считать, что сегодня на ней произрастает в пределах 500 000 видов растений. Этот мир поражает не только своей многоликостью и размерами – от крошечной водоросли до гигантских секвой, но и их свойствами и возможностями каждого растения.
Мы, как жители, которых с детства окружает стройный хвойный лес, как с удивлением рассматриваем непривычные низкорослые растения тундры, так и восхищаемся невероятно огромными листьями пальмы и кактусами в два раза выше человеческого роста, а некоторые растения приспособились и вовсе жить без земли!
Растительные сообщества наших исследуемых участков на первый взгляд полярно отличаются друг от друга, рассмотрим их более подробно – это одна из главных целей нашего исследования. (Приложение III).
Выделим и опишем ярусы сообществ:
1. Тайга. На данном участке были изучены 15 видов растений, которые мы распределили следующим образом: I ярус (верхний древесный): сосна обыкновенная, II ярус (нижний древесный): осина обыкновенная, ель сибирская, III ярус (кустарники): шиповник, IV ярус (травы): клевер красный, клевер белый, пырей ползучий, донник, горошек мышиный, ромашка аптечная, тмин обыкновенный, подорожник, тысячелистник обыкновенный, скирда сибирская, V ярус: мох гипнум кипарисовый.
Доминирующие деревья нашего участка – это сосна обыкновенная и ель сибирская. Наш участок леса – сосновый лес, светлохвойная тайга. Развит подлесок (нижний древесный ярус), в котором преобладают осина обыкновенная, нет сильного затенения, так как кроны сосен рыхлые, ажурные, они пропускают много света.
Вечнозеленые породы имеют хорошую приспособленность к суровым условиям. Мощная корневая система деревьев предотвращает вымерзание. Их иглы выдерживают зимние морозы, покрыты воском и меньше испаряют влаги. Ветви – упругие и гибкие, противостоят тяжести снега, кора мощная, защищающая от воздействия низких температур. Успевают за короткое лето завершить полный цикл своего развития вплоть до созревания семян.
Теневыносливые травянистые растения, которые скрываются под густой кроной деревьев, имеют тонкие, нежные листья. Горизонтальное или близкое к нему расположение листьев позволяет им получить максимальное количество солнечного света.
2. Тундра. 10 растений, которые были нами изучены на опытном участке, мы разделили на ярусы: I ярус (кустарники):голубика, II ярус (кустарнички):брусника, клюква, вороника, III ярус (травы): пушица, осока, хвощ, морошка, IV ярус (мхи и лишайники): мох дикранум метловидный, лишайник ягель.
Кустарники и кустарнички низкорослые, стелющиеся, примыкают к земной поверхности, а корневые системы разрастаются в основном в горизонтальном направлении и почти не идут в глубину. Все эти растения благодаря своей низкорослости наилучшим образом используют тепло приземного слоя воздуха.
Огромную роль в покрове играют мхи и лишайники, которые образовали сплошной ковер. Они прекрасно переносят суровые условия тундры, могут зимовать под защитой даже тонкого снегового покрова, а иногда и вовсе без него. Почти все травянистые растения тундры многолетние. За несколько прохладных недель они не успевают пройти полный жизненный цикл – от прорастания семени до образования новых семян. У тундровых многолетников уже с осени формируются зимующие почки с зачатками листьев, а иногда и бутонов. Это позволяет растениям быстрее начать цветение и плодоношение, размножаются вегетативно.
Все растения тундры приспособились к уменьшению испарения воды в летнее время , Холодная почва летом затрудняет поглощение влаги корнями. Наземные же части находятся в теплом приземном слое воздуха. Здесь возникают условия для активного испарения. В связи с чем наблюдаем следующие приспособления для экономного расходования воды – это мелкие листья или свернутые в трубку, уменьшающие испаряющую поверхность.
3.Влажный тропический лес.I ярус (верхний древесный): эвкалипт, манго, II ярус (нижний древесный):калоцедрус, папайя, баухиния блейка, кофейное дерево, пальма кокосовая, фикус бенедикта, фикус бенгальский, индийский миндаль, альбиция, III ярус (кустарники):аукуба, кодиеум пёстрый, бугенвиллия, тёрнера ильмолистная, раувольфия, IV ярус (травы): копытень, акалифа индийская, целозия, плющ, папоротник, звездчатка, пырей, альстромерия.
I древесный ярус (очень высокие деревья) - манго и эвкалипт, высотой больше 40 м. В связи с тем, что только незначительная часть деревьев достигает такой высоты, данный ярус носит не сплошной характер, он не сомкнут, ветвиться начинают на высоте 25-30 м, ветки растут не горизонтально, а тянутся вверх. II ярус можно разделит на два яруса: деревья высотой больше 20 м, кроны которых сливаются друг с другом и образуют сплошной свод (купол) и ярус, образованный отдельно растущими породами небольшой высоты 8-15м. Корневая система поверхностная. Из – за бедной почвы, не содержащей питательных веществ, некоторые деревья развили маленькие корешки из больших корней. Эти корни растут из ствола намного выше уровня земли (часто на высоте нескольких сантиметров), обеспечивая необходимую поддержку для дерева при захвате питательных веществ.
У деревьев нашего участка кора гладкая и светлая, нередко зеленого цвета. С гладкой коры дождевая вода стекает полностью, что предотвращает появление гнили. Светлая кора отражает солнечные лучи, предотвращая нагревание. Цветы очень яркие и обладают сильным ароматом, иногда располагаются прямо на стволах – это все приспособлено для того, чтобы насекомые – опылители легче их обнаруживали. В море листвы разыскать цветы трудно.
Листья невероятно разнообразны: одни – грубые, похожие на тарелки, другие – раскидистые лапы, третьи – острозубчатые. Но все имеют общий признак – все темно – зеленого цвета, крупные, плотные, блестящие, кожистые, с «капельными», оттянутыми вниз концами. Они должны противостоять силе ураганов, выдерживать натиск ливней и не мешать воде как можно быстрее стекать вниз. Смена листьев происходит постепенно и продолжается круглый год, поэтому она не замечается.
Другое дело — листья кустарников: они нежные, крупные, без каких – либо приспособлений к уменьшению испарения, - в глубине леса оно невелико.
Травы мягкие, тонкие, со слабыми корнями. Ковром растет копытень и папоротник.
Если посмотреть на тропический лес сверху, с самолета, то он предстанет удивительно красочным, неровным, совсем не похожим на ровную поверхность тайги.
2.2.1.1. Сбор гербария
Для определения видов растений на наших исследуемых участках было принято решение собрать гербарий. Если с участками тундры и тайги не возникло проблем, то в тропическом лесу, который охраняется государством, для сбора гербария необходимо было получить разрешение в Российско – Вьетнамском тропическом научно – исследовательском центре. Разрешение было получено на сбор растений без корней, плодов и семян.
Мы придерживались основных правил сбора гербария: растения выбирали здоровые, чистые, без повреждений. Помещали их в гербарную папку, состоящую из плотных листов бумаги, располагали так, чтобы растения выглядели более естественно и помещали под пресс.
Однако со сбором растений из тропического леса нам пришлось немало повозиться. Из-за очень влажного климата наши листы бумаги стали тоже влажными, и растения просто начинали гнить на глазах, за несколько дней собранный материал пропадал. Высушивание листов бумаги утюгом также не приносило результата, и в первый год почти 90% всего собранного материала было потеряно. На следующий год мы привезли вакуумные пакеты, и с их помощью удалось транспортировать растения домой, где они благополучно досушились.
Высушенные готовые растения мы разместили на листах формата А4, добавили фотографии их в природе и название вида. Для сохранности хрупкого материала заламинировали и сшили в альбом. (Приложение I).
2.2.1.2. Идентификация растений
Следующая наша задача – определить виды растений, которые нам были неизвестны, в основном это растения из тропического леса. Энциклопедии и атласы растений, которые у нас были, оказались бессильны, и было принято решение обратиться к интернет – ресурсам:
1. «Плантариум» — атлас видов и иллюстрированный online определитель растений», который предназначен для определения дикорастущих растений и лишайников нашей страны.
2. Цифровой гербарий биологического факультета МГУ, содержит более 780 тысяч образцов растений всех стран мира, расположен на портале «Депозитарий живых систем».
3. Сайт «Vietnam forest creature» – поиск представителей дикой природы флоры и фауны Вьетнама. С помощью этого сайта мы установили виды неизвестных растений в тропическом лесу и обращались к сотрудникам Российско – Вьетнамского тропического центра.
2.2.1.3. Размещение растений в «Атласе флоры России» проекта «Ноев ковчег» МГУ им М.В. Ломоносова
В начале 2017 года в МГУ заработала информационная система «Ноев ковчег». Она содержит данные об образцах из биологических коллекций университета и партнеров проекта. Аналогов подобной информационной системы в мире не существует.
По состоянию на 2020 год коллекция включает 1,2 млн образцов биологических материалов всех живых организмов Земли. В рамках «Ноева ковчега» был запущен проект «Атлас флоры России», в который каждый пользователь с помощью платформы iNaturalist может загрузить фотографию растения с геоданными и помочь проекту. По загруженным фотографиям специалисты – ботаники точно определяют вид растения и получают информацию о месте его произрастания.
Цель нового проекта — собрать массив фотосвидетельств о деревьях, кустарниках и травах страны от любителей природы и профессиональных натуралистов. Собранные данные помогут учёным составить карты распространения видов растений в России и в мире.
Собрав большое количество интересного материала, мы зарегистрировались на платформе iNaturalist МГУ им. М.В. Ломоносова и разместили свои наблюдения – 49 видов растений 3 природных зон, пополнив коллекции растений Иркутской области, Ямало – Ненецкого автономного округа и Юго-Восточной Азии (Республика Вьетнам). Наши наблюдения были подтверждены учеными и получили статус «исследовательский уровень!» Ссылка на публикацию наблюдений:
(Приложение I).
2.2.2. Изучение почв лесов
И вот мы подошли к тому самому вопросу, с которого началось наше исследование продолжительностью два года: «Может секрет в почве?». Что мы знаем о ней…
Почва – это верхний плодородный слой земли, сложная динамическая система, в которой постоянно меняется состав и свойства, под действием факторов почвообразования. К таким факторам можно отнести: климат, рельеф, материнскую породу, животный и растительный мир и деятельность человека.
2.2.2.1. Отбор образцов почв для исследований
На наших участках мы выбрали участок размером ~ 30см х 30см без особой растительности, чтобы произвести разрез почвы, который поможет установить контуры горизонтов. Сначала тщательно убираем подстилку. Разрез делали на глубину ~ 50 см, ступеньками, чтобы удобно было разделить горизонты. Аккуратно складываем каждый слой в пакеты и нумеруем их, постоянно увлажняем. После сбора образцов разрез засыпаем.
Определив типы почв – тундрово-глеевую, подзолистую и желтозем, для наглядности профиля мы поместили их в стеклянные емкости, расположив по горизонтам. (Приложение II).
2.2.2.2. Проведение исследований образцов почв
Почва – сложное тело, состоящее из нескольких частей: твердой, жидкой, газообразной и живой. Исследуем каждую часть наших образцов почв подробнее.
1. Твердая часть почвы состоит из песка, глины, минеральных и органических веществ.
Опыт: исследование состава образцов почв (опыт описан в Приложении III)
Результаты исследования: все образцы содержат воздух; все образцы в разных количествах содержат песок, глину, органические вещества, а образец №3, возможно и илистые образования. Наибольшее количество глины и органических веществ содержится в подзолистой почве, наибольшее количество песка содержится в желтоземе.
Опыт: определение содержания минеральных солей в почве (опыт в Приложении IV).
Результаты исследования: все образцы содержат минеральные соли примерно в одинаковом количестве.
2. Жидкая часть почвы – это почвенный раствор, вода, поступающая из грунтовых вод и атмосферных осадков, с растворенными в ней веществами.
При помещении почвы в герметичные пакеты для транспортировки были замечены выделения капель воды на них.
Опыт: определение степени кислотности почвы (опыт описан в Приложении IV).
Результаты исследования: образец №1 (тундрово-глеевая) – нейтральная почва (рН=6,5), образец №2 (подзолистая)– слабокислая почва (рН=5,0), образец №3 (желтозем) – нейтральная почва (рН=7,0). Оптимальные условия жизни для растений — в среде, имеющей реакцию, близкую к нейтральной.
3. Газообразная часть почвы – это почвенный воздух, проникающий из атмосферы.
Результаты исследования: содержание воздуха во всех образцах было выявлено в результате исследования твердой части почвы.
4. Живая часть почвы – это живые организмы, заселяющие почву и участвующие в почвообразовании: бактерии, микроскопические грибы, простейшие, насекомые, черви.
Из отмерших останков животных и растений в почву попадают органические вещества. Это происходит благодаря микроорганизмам – сапрофитам. Они играют важнейшую роль в процессах разложения. Вот мы и подошли к самым интересным исследованиям!
Биологическая активность почвы – совокупность биологических процессов, протекающих в почве. Мы проведем два опыта, которые позволят нам увидеть, что действительно в почве находятся микроорганизмы и попробуем определить степень их активности. Итак, начнем:
Опыт: «дыхание» почвы – опыт, определяющий интенсивность «дыхания», т.е. потребление кислорода и выделение диоксида углерода микроорганизмами (опыт описан в Приложении V).
Результаты исследования: во всех образцах почвы наблюдается изменение цвета индикатора!
образец №1 – тундрово-глеевая почва – цвет изменился через 2 дня, образец №2 – подзолистая почва – цвет изменился через 1,5 дня, образец №3 – желтозем – цвет изменился через 1 день.
Почва влажного тропического леса очень богата микроорганизмами! Следующий опыт должен подтвердить полученные результаты.
Опыт: биологическая активность почвы – опыт, позволяющий оценить интенсивность жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Образцы находились в одинаковом температурном режиме с одинаковой влажностью (опыт описан в Приложении VI).
Результаты исследования: наиболее разрушенный слой эмульсионного слоя фотопленки 100% у образца с почвой тропического леса - желтозема (образец №3) – самая интенсивная биологическая активность почвы!
Образец №1 – тундрово-глеевая почва – самая замедленная биологическая активность. Наши предположения подтвердились – в почве действительно содержатся микроорганизмы, биологическая активность которых определяют ее плодородность, и, соответственно, богатый состав растительности.
3. Выводы
Более двух лет мы осуществляли исследования, шаг за шагом двигаясь к намеченной цели. Не будем скрывать, было нелегко, порой мы сталкивались с препятствиями, преодолеть которые, казалось невозможно. Но все же мы нашли подтверждение как теоретическим знаниям, так практическим при проведении наших исследований. Наши выводы:
1. Определили опытные участки для исследования, предварительно спланировав путешествие к их местоположению. Критериями отбора были такие факторы, как: расположение в разных климатических поясах, транспортная доступность, нетронутая растительность, достаточно ровный рельеф, богатое разнообразие видов растений.
2. Исследовали растительность опытных участков: провели классификацию растений по ярусам, изучили их внешние характеристики, приспособление к внешней среде обитания, идентифицировали виды растений, что оказалось непросто на участке тропического леса. Нам помогли сотрудники Российско – Вьетнамского тропического центра.
3. Был собран гербарий в количестве 49 видов растений: 14 древесных, 7 кустарниковых, 3 кустарничковых, 22 травянистых и 3 вида мхов, который оформили в альбом.
4. Зарегистрировались на платформе iNaturalist и разместили данные о растениях в «Атласе флоры России» проекта «Ноев ковчег» МГУ им М.В. Ломоносова (49 видов 3 природных зон, пополнив коллекции растений Иркутской области, Ямало – Ненецкого автономного округа и Юго-Восточной Азии (Республика Вьетнам). Наши наблюдения были подтверждены учеными и получили статус «исследовательский уровень!»
5. Провели исследования образцов почв опытных участков: определение состава, определение содержания минеральных солей, определение степени кислотности, исследования живой части почвы («дыхание» почвы и биологическая активность почвы).
6. Почва – уникальное природное тело, которое возникло в результате длительных и сложных процессов. Сотни миллионов лет происходили процессы почвообразования: горные породы под влиянием воды и больших перепадов температур разрушались, образуя рыхлый слой из песка, глины и мелких камешков. Затем взялись за дело бактерии – первые микроорганизмы на Земле, образовывая перегной (1 см почвы образуется за 250 – 300 лет!)
Мы убедились, что каждый тип почв формируется строго в определенных климатических условиях и определенном соотношении тепла и влаги и в то же время каждому типу почвы соответствует определенный вид растительности. Удивительная взаимосвязь!
Цель нашей работы успешно достигнута – изучена растительность и состав почв.
Практическая значимость наших исследований заключается в том, что результаты мы оформили в презентацию и провели урок биологии в классе для повышения школьниками образовательного уровня и расширения знаний по данной теме.
Чтобы поделиться своими результатами с большей аудиторией, чтобы наши достижения нашли использование в практических целях, мы опубликовали статью в международном научном журнале «Юный ученый» №9 за 2021 г. (https://moluch.ru/young/archive/50/2648/).
Собранные данные о 49 видах растений мы разместили в «Атласе флоры России», которые помогут ученым составить карты распространения этих видов в России и в мире.
(https://www.inaturalist.org/observations?place_id=any&user_id=kalanakova_lubov&verifiable=any).
В ближайшем будущем мы планируем
расширить географию наших путешествий
и продолжить увлекательные исследования.
Заключение
Путешествие похоже на чтение книг, оно помогает нам думать, наблюдать и изучать новое: новую культуру, новую природу, новую историю, открывайте для себя дверь в неизведанное, наслаждайтесь жизнью!
Мы почти не задумываемся над тем, почему вокруг нас такое многообразие растений, откуда они взялись. Некоторые из них приспособились жить даже без земли. И ведь это стало возможным благодаря наличию у них большого количества различных приемов и приспособлений, необходимых для каждого дня, а то и для каждого часа их жизни.
Мы хотим удивляться природе как морю, лесу, горам, так и самому маленькому непритязательному растению. Приглядитесь, ведь неповторимое, гармоничное и идеальное зачастую есть именно в нем, маленьком и незаметном. Давайте знакомиться с ними, изучать, а порой и учиться у них, ведь они владеют таким кладезем информации, что нам и не снилось!
И необязательно быть профессиональным путешественником, чтобы совершать открытия, ведь где бы мы ни были, интересное всегда шагает с нами в ногу, оно рядом, надо только внимательно посмотреть вокруг и захотеть его разглядеть.
Путешествуй, удивляйся и изучай!
Список литературы
Литературные источники:
1. Большая советская энциклопедия. Том 20 / А.М. Прохоров. – М.: Советская энциклопедия, 1975. – 444 с.
2. Энциклопедический словарь юного земледельца. – М.: Педагогика, 1983. – 221, 233 с.
Диссертации:
3. Почвенные микромицеты типичных лесов юга Вьетнама: диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. – М.: 2016.
Интернет – документы:
4. Атлас флоры России. Проект МГУ. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.inaturalist.org/projects/flora-of-russia/ (дата обращения: 10.01.20).
5. Депозитарий живых систем «Ноев ковчег». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://depository.msu.ru/ (дата обращения: 12.01.20).
6. Климат и почвы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ours-nature.ru/lib/b/book/3840169362/19/ (дата обращения: 22.06.18).
7. Плантариум – атлас видов и иллюстрированный online. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.plantarium.ru/ (дата обращения: 11.12.19).
8. Полевые исследования по геоботанике: методика проведения. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/polevye-issledovaniya-po-geobotanike-metodika-provedeniya/viewer/ (дата обращения: 05.05.18).
9. Совместный Российско – Вьетнамский тропический центр. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tropcenter.ru/ (дата обращения: 06.06.18).
Приложение I
В начале 2017 года в МГУ заработала информационная система «Ноев ковчег». Она содержит данные об образцах из биологических коллекций университета и партнеров проекта. Аналогов подобной информационной системы в мире не существует.
Цель нового проекта — собрать массив фотосвидетельств о деревьях, кустарниках и травах страны от любителей природы и профессиональных натуралистов. Собранные данные помогут учёным составить карты распространения видов растений в России и в мире.
Собрав большое количество интересного материала, мы зарегистрировались на платформе iNaturalist МГУ им. М.В. Ломоносова и разместили свои наблюдения (49 видов растений 3 природных зон: тропики, тундра и тайга), которые получили статус «исследовательский уровень!»
Приложение II
Образцы почв
В
А2
А1
А0
А0
А1
В
АВ
1. Тундрово – глеевая почва (тундра, Ямало – Ненецкий автономный округ, г. Тарко – Сале)
2. Подзолистая почва (тайга, Иркутская область, г. Братск)
3. Желтозём (влажный тропический лес, Юго – Восточная Азия, Социалистицеская республика Вьетнам, провинции Биньтхуан, г. Фантьет, национальный парк Донг Най)
А0 – лесная подстилка (2-5 см)
А1 – грубогумусовый горизонт (1-3 см)
А2 - подзолистый горизонт (15-20 см)
В – иллювиальный горизонт (глинистые частицы)
А0 – торфянистая подстилка (3-5 см)
А1 – грубогумусовый горизонт (1-5 см)
В - иллювиальный горизонт (разделен на подгоризонты, 20-30 см)
G – глеевый горизонт (мерзлый, глинистый)
G
В
А0
А1
В
А0
А1
А2
А0 – лесная подстилка (1 см )
А1 – гумусовый горизонт с корнями (5-10 см)
АВ - переходный горизонт (5-10 см)
В – иллювиальный горизонт (песчаный)
Приложение III
Опыт «Исследование состава образцов почв»
1. Помещаем небольшое количество земли каждого образца в пробирки. Во избежание путаницы нумеруем их.
2. Тщательно размешиваем стеклянной палочкой образцы в равном количестве дистиллированной воды.
3. При размешивании заметили пузырьки воздуха.
4. Вода стала мутной, на поверхность воды всплыли остатки листьев, иголок и т.д.
5. Оставляем растворы отстаиваться.
6. Постепенно на дно оседает песок, затем глина.
7. Через сутки вода становится практически прозрачной.
Полученные результаты:
Все образцы в разных количествах содержат песок, глину, органические вещества, а образец №3, возможно и илистые образования. Все образцы содержат воздух.
Тайга
I ярус (верхний древесный): сосна обыкновенная
II ярус (нижний древесный): осина обыкновенная, ель сибирская
III ярус (кустарники): шиповник
IV ярус (травы): клевер красный, клевер белый, пырей ползучий, донник, горошек мышиный, ромашка аптечная, тмин обыкновенный, подорожник, тысячелистник обыкновенный, скерда сибирская
V ярус (мхи и лишайники): мох гипнум кипарисовый
Тропический лес
I ярус (верхний древесный): эвкалипт, манго
II ярус (нижний древесный): калоцедрус, папайя, баухиния блейка, кофейное дерево, пальма кокосовая, фикус бенедикта, фикус бенгальский, индийский миндаль, альбиция
III ярус (кустарники): аукуба, кодиеум пёстрый, бугенвиллия, тёрнера ильмолистная, раувольфия
IV ярус (травы): копытень, акалифа индийская, целозия, плющ, папоротник, звездчатка, пырей, альстромерия
Тундра
I ярус (кустарники): голубика
II ярус (кустарнички): брусника, клюква, вороника
III ярус (травы): пушица, осока, хвощ, морошка
IV ярус (мхи и лишайники): мох дикранум метловидный, лишайник ягель
образец №1 – тундрово-глеевая почва
образец №2 – подзолистая почва
образец №3 – желтозем
Приложение IV
Опыт «Определение степени кислотности почвы»
Полученные результаты:
образец №1 – нейтральная почва, рН=6,5
образец №2 – слабокислая почва, рН=5,0
образец №3 – нейтральная почва, рН=7,0
Оптимальные условия жизни для растений — в среде, имеющей реакцию, близкую к нейтральной.
1. Для опыта используем раствор, полученный из предыдущего опыта исследования состава.
2. Необходимое количество раствора с помощью воронки процеживаем через фильтр в стакан.
3. Опускаем индикаторную полоску в воду на пару секунд и аккуратно извлекаем.
4. Выкладываем на белую поверхность полоски и сравниваем окраску с эталонной шкалой.
5. По цвету, которым окрасилась полоска, определяем уровень кислотности образца почвы. Шкала для определения уровня рН нанесена на коробке с индикатором.
Для опыта используем раствор, полученный из предыдущего опыта исследования состава.
Необходимое количество раствора помещаем на лабораторное стекло.
С помощью сухого горючего выпариваем образцы.
Сравниваем полученные результаты.
Опыт «Определение содержания минеральных солей в почве»
Полученные результаты:
Во всех образцах почвы содержание минеральных солей примерно одинаковое.
_________________________________________
образец №1 – тундрово-глеевая почва
образец №2 – подзолистая почва
образец №3 – желтозем
П
Увеличение СО2 Уменьшение СО2
риложение V
Опыт «Дыхание почвы»
1. Для выявления дыхания почвы мы взяли тест, предназначенный для определения СО2 в аквариумах.
2. В соответствии с инструкцией приготовили индикаторный раствор и поместили его в герметичную емкость с почвой.
3. Увеличение количества углекислого газа должно окрасить индикаторную жидкость в розовый цвет. Но изменения цвета индикатора не произошло – опыт оказался неудачен.
4. Решение принято следующее – заменить индикатор на более удобный – бромтимоловый синий.
5. Готовим раствор индикатора – бромтимолового синего с раствором пищевой соды.
6. Приготовленный раствор индикатора помещаем в герметичную емкость с почвой.
7. Периодически смотрим изменение цвета индикатора.
Переход синего цвета в зеленый и далее в желтый означает увеличение количества углекислого газа.
8. Примерно через 1 сутки цвет индикатора изменился в сторону зеленого.
П
Полученные результаты:
Во всех образцах почвы наблюдается изменение цвета индикатора.
образец №1 – тундрово-глеевая почва – цвет изменился через 2 дня
образец №2 – подзолистая почва – цвет изменился через 1,5 дня
образец №3 – желтозем – цвет изменился через 1 день!
риложение
Приложение VI
Опыт «Биологическая активность почвы»
1. Подготавливаем необходимое оборудование, материалы и лабораторную посуду.
2. Помещаем образцы земли в пробирки вместе с фотопленкой, увлажняем. Уплотняем до естественного состояния.
3. Для точности эксперимента помещаем фрагмент фотопленки в дистиллированную воду (образец №4).
4. Оставляем на длительный срок.
5. Периодически увлажняем землю.
6. Извлекаем пленку, промываем струей воды и высушиваем.
7. С помощью микроскопа смотрим степень разрушенного эмульсионного слоя на фотопленке
РЕЗУЛЬТАТ через 1 сутки
РЕЗУЛЬТАТ через 20 суток
Полученные результаты:
образец №3 – желтозем – самая интенсивная биологическая активность почвы!
образец №1 – тундрово-глеевая почва – самая замедленная биологическая активность