XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ТАЖЕРАНСКАЯ СТЕПЬ. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ К ЗАСУШЛИВЫМ УСЛОВИЯМ ОБИТАНИЯ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Тажеранская степь – уникальный природный комплекс на территории Иркутской области, входящий в состав Прибайкальского национального парка. Прибайкальский национальный парк– особо охраняемая природная территория федерального значения, созданная 13 февраля 1986 года для сохранения природы западного побережья озера Байкал, которое включено в список Всемирного Природного Наследия ЮНЕСКО.
Рисунок №1 Прибайкальский национальный парк
Площадь парка – 417 297 га, располагается на территории Слюдянского, Иркутского и Ольхонского районов Иркутской области. Территория парка в виде узкой полосы охватывает большую часть (около 470 км) западного побережья озера Байкал – от посёлка Култук на юге до мыса Кочериковского на севере (можно сказать, что это самый «протяжённый» из национальных парков России), и занимает восточные склоны Приморского хребта, южную часть Олхинского плато, бассейн реки Большая Речка (приток Ангары), а также остров Ольхон. Прибайкальский национальный парк включает в себя самый крупный охраняемый участок байкальских берегов (почти четверть от их общей протяжённости). По богатству растительного и животного мира, количеству редких видов флоры и фауны, а также обилию археологических памятников Прибайкальский национальный парк превосходит любую другую особо охраняемую природную территорию Байкальского региона. [1,2,3]
В настоящее время на природу парка, в том числе Тажеранских степей, оказывает влияние не только суровый степной климат, но и человеческий фактор. Выпас скота, рост количества туристов как пеших, так и на автомобилях, велосипедах, квадроциклах, эндуро-мотоциклах, пагубно влияет на растительность.
Объект исследования: растительность Тажеранских степей.
Цель исследования: изучить приспособление растений к засушливым условиям Тажеранских степей.
Задачи исследования:
1). Изучить различные источники литературы по заданной теме (интернет, специальная научная литература – монографии, периодические издания).
2). Исследовать приспособления растений Тажеранских степей к суровым степным условиям.
3). Обобщить полученные результаты, сделать выводы.
Гипотеза исследования: растительность степей, произрастая в суровых засушливых условиях, имеет ряд приспособлений в виде особенностей строения, жизнедеятельности, внешнего вида, размножения.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Тажеранская степь занимает территорию от реки Анга на юге, до бухты Куркутской и пролива Ольхонские Ворота на севере, располагаясь между берегом озера Байкал на востоке и Приморским хребтом на западе. Протяженность: 35-40 км в длину, 10-15 км в ширину. Со стороны Байкала к Тажеранским степям прилегают такие бухты, как Крестовка, Саган-Заба, Ая…
Ландшафт Тажеранской степи очень разнообразный, сочетает холмистый рельеф, скалы-останцы, степь, пески и сосновый лес. Холмы имеют разную форму и сглаженные вершины; располагаются изолированно или образуют гряды; их пологие склоны со слабо выраженными подошвенными линиями плавно переходят в котловины. В некоторых местах холмы опоясаны лентами гряд горных пород, состоящих из мраморов, гнейсов и амфиболитов. Холмистый рельеф, несмотря на однообразие его поверхности, является сложным природным образованием. Разная высота холмов, неодинаковая экспозиция склонов и их крутизна, различные очертания котловин, невысокие гряды горных пород обусловливают пространственную неоднородность климатических условий и гидротермического режима почв. Эта неоднородность возникает вследствие неравномерного нагревания склонов и горизонтальных поверхностей, особенностей стока или застоя холодного воздуха, различных условий аккумуляции и расходования влаги в почве. Тажеранские степи по количеству выпадающих осадков схожи с сухими степями Казахстана. В начале лета степь украшается разнотравьем, обильное розовое цветение на окружающих сопках видно издалека. Зимой из-за редкого снега проглядывают обширные желтые участки засохшей травы.
Рисунок №2 Тажеранская степь
Тажеранская степь является одним из самых интересных геологических объектов на Байкале. Здесь в районе обрывистых мысов Орсо и Улан-Нур на площади всего в 1 кв. км обнаружено около 150 различных минералов. Часть из них уникальна, найдены драгоценные и полудрагоценные кристаллы голубого диопсида, сапфиры, цирконы, рубины и разноцветные шпинели. В честь Тажеранских степей был назван один из новых минералов, получивший название – тажеранит. Есть минералы, найденные на территории Тажеранской степи, которые в других местах земли не встречаются, например, азопроит.
Также степь известна своими многочисленными пещерами: Мечта (длина ходов 830 м, глубина 56 м), Малая и Большая Байдинские (глубина 2,5 м, общая площадь около 50 кв. м.), Рядовая (длина ходов 1350 м, глубина 64 м), Тонтинская (длина ходов 97 м, из них подводная часть 30 м, глубина 11 м), Октябрьская (длина ходов 218 м, глубина 33 м), Вологодского (длина ходов 46 м, глубина 17 м) и Случайная (длина ходов 56 м, глубина 12 м). Во многих пещерах имеются ледники, подземные озера, образования сталактитов, сталагмитов, а также следы стоянок древнего человека.
Рисунок №3 Пещера в Тажеранской степи
Еще одной интересной особенностью Тажеранской степи являются расположенные на ее территории многочисленные минеральные озера. Наиболее крупное Дабахтай-Нур – «соленое озеро» (ширина 0,5 км, глубина до 3 м), на берегах соленая грязь с заметным сероводородным запахом.
Рисунок №4 Озеро Дабахтай-Нур в Тажеранской степи
Климат Тажеранских степей резко континентальный, со значительными колебаниями температур в течение суток. Отличается большой суммарной продолжительностью солнечного сияния – всего 48 пасмурных дней в году. Самый теплый месяц в году – июль (средняя дневная температура составляет около 15° С), самый холодный месяц – январь (средняя дневная температура составляет около -21° С). Количество выпадающих осадков за год в среднем не превышает 140 мм. Большая часть из них (83-90%) приходится на апрель-октябрь. Изредка случаются проливные дожди и даже продолжительные ненастья, но чаще всего это кратковременный моросящий дождь. По этому показателю Тажеранские степи и остров Ольхон можно сравнить лишь с некоторыми очень засушливыми районами Средней Азии. Вода Байкала оказывает влияние на климат Тажеранских степей. Зима здесь мягче, а лето – прохладнее. Наступление весны задерживается на 10-15 дней по сравнению с прилегающими районами, осень часто бывает довольно продолжительная. В среднем в году насчитывается 148 дней, когда порывы ветра достигают более 15 м/с. Преобладающий ветер – северо-западный. Зимой из-за постоянных ветров снег постоянно выветривается. По этой причине сплошной снежный покров не образуется. Обычно большое скопление снега наблюдается в низинах. В сухостепном климате Тажеранской степи преимущественно развиваются почвы степные бескарбонатные (или каштановидные) и солоноватые. Ещё одна особенность Тажеранских степей – эрозия почв. Слабый, легко разрушающийся почвенно-растительный слой, частые ветра, большое количество солнечных дней способствуют быстрому выносу гумуса и переносу песка. [2,3,4,5]
Приспособления растений к засушливым условиям обитания.
Ксерофиты – растения сухого и жаркого климата.
Многие морфологические структуры растений, произрастающих в степях, устроены так, чтобы снизить испарение. Его интенсивность в сухих степях в дневные часы составляет 100-500 мг воды на 1 г сырой массы в час. Испарение воды в ковыльно-типчаковых степях за вегетационный период (транспирация) составляет 78-99 мм. Содержание воды в теле растений сухих степей составляет всего 30-65 % от сырой массы, что близко к предельному значению этого показателя для травянистых растений.
Известно, что для преобладающего большинства степных растений характерно развитие сильного опушения стеблей, листьев, а иногда даже цветков. Опушение защищает растение от больших потерь влаги, поскольку хорошо отражает тепловое излучение в условиях сильной солнечной освещенности. Многие виды несут густое "войлочное" опушение, например коровяк обыкновенный и вероника седая.
Рисунок №5 Опушение стеблей
Защита от потерь влаги на транспирацию может достигаться благодаря развитию мощных покровных тканей. Толстостенный, иногда многослойный эпидермис степных растений часто покрыт водонепроницаемым слоем толстой кутикулы или даже воскового налета (кутин). Из-за этого степной травостой имеет тусклый, седоватый или сизоватый цвет, контрастирующий с яркой изумрудной зеленью луговых сообществ. Примерами широко распространенных видов растений с сизым восковым налетом могут служить многие представители рода молочай.
Уменьшению расхода воды способствует и общее сокращение испаряющей поверхности, что достигается за счет развития узких листовых пластинок у многих степных злаков и осок, которые к тому же в сухую погоду могут складываться вдоль, уменьшая испаряющую поверхность. Подобное свойство отмечено, в частности, у некоторых видов ковылей. В других случаях узкие, волосовидные, свернутые вдоль листья являются постоянным морфологическим признаком, как у типчака. Сокращение испаряющей поверхности у многих степных растений достигается также за счет сильно рассеченных листовых пластинок.
Рисунок №6 Форма листовых пластинок у степных растений
Особенно наглядно это видно при сравнении родственных пар видов из влажных и засушливых областей. Подобное явление можно наблюдать при сравнении многих близких видов зонтичных, а также у полыней из семейства сложноцветных. Во всех этих случаях у степных видов листья более рассеченные и узкие, чем у их родственников из более влажных биотопов. Узко- и мелколистные степные растения: типчак, полынь, спаржа, эфедра. Уменьшение размеров листьев – еще один путь к снижению транспирации. Такие измененные листья свойственны представителям рода спаржа (аспарагус) из семейства лилейных, а также оригинальным кустарниковым голосеменным – эфедре (хвойнику).
Некоторые растения степей в засушливые периоды обычно сбрасывают листья, чтобы снизить потребность во влаге. Это не только изменяет внешний вид степи, но и демонстрирует, как растения влияют на почву, обогащая ее. Особенно много безлистных растений встречается на солончаках, которые то там, то здесь вкраплены в ландшафты сухих степей. У безлистных видов фотосинтез происходит не в листьях (которые отсутствуют или очень сильно редуцированы), а в зеленых стеблях. Наиболее характерными представителями этой интересной группы растений являются солелюбивые суккулентные виды из семейства маревых, например, солерос и солянка. Эти растения в период достаточного увлажнения накапливают влагу в своих вегетативных органах (в частности в листьях). Во время засушливого периода запасенная влага экономно расходуется. Помимо всех известных очитков, к этой группе относится также ряд галофильных видов из семейства маревых, а также астра солончаковая из семейства сложноцветных.
Ряд растений проблему нехватки влаги решает за счет развития глубоких корневых систем, позволяющих получать воду из более глубоких почвенных горизонтов и таким образом сохранять относительную независимость от резких изменений увлажненности, происходящих в течение вегетационного периода. В эту группу входят очень многие степные растения – люцерна, некоторые астрагалы, кермеки, также ряд видов из семейства сложноцветных.
Рисунок №7 Корневая система степных растений
Степные растения так же, как и большинство других видов размножаются половым путем. Это значит, что степной климат не создает каких-то особенностей для процесса оплодотворения у растений. Но зато некоторые виды имеют довольно оригинальные способы распространения своих семян. Например, широко известное всем перекати-поле очень быстро вырастает и цветет в благоприятных условиях, а когда влаги становится мало, то оно быстро высыхает в ажурный шар и легко отрывается от грунта ветром. Далее растение начинает катиться, преодолевая огромные расстояния и рассеивая по пути свои семена.
Из-за климатических особенностей, для степей наиболее характерны однолетние эфемеры. Они имеют очень высокую скорость развития и короткий вегетационный период, по окончании которого растение умирает полностью или отмирают его наземные части. Эти сведения объясняют, как развивается растение из семени в степи. А происходит это очень быстро, как только повышается влажность, то есть появляются подходящие условия для роста. [1,2]
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методы исследования: наблюдение, работа с литературными источниками, семейным фотоальбомом, обобщение полученных результатов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рассмотрим приспособления степных растений к засушливым условиям обитания на примере растительности Тажеранских степей.
Ковыль (лат. Stipa) – род многолетних растений из семейства злаки, Название растения произошло от греческого слова «ступе», что в переводе означает пакля.
Рисунок №8 Ковыль. Войлочное опушение
Приспособления к засушливой среде: грубый стебель; войлочное опушение листьев; тусклый сизоватый цвет; узкие листовые пластинки, которые в сухую погоду могут складываться; половое размножение.
Типчак (лат. Festúca)– многолетнее травянистое пастбищно-кормовое растение семейства злаковых; является визитной карточкой Тажеранской степи, произрастая в виде толстых пучков создает ее своеобразный вид.
Приспособления к засушливой среде: тонкие, прямостоячие, слабошероховатые стебли, покрытые восковым налетом; узкие шероховатые, свернутые вдоль листья; тусклый седоватый цвет; глубокая корневая система; половое размножение.
Рисунок №9 Типчак
Полынь (лат. Artemsia) – крупный род травянистых или полукустарниковых растений семейства астровые. Ботаническое латинское название Artemisia образовано от древнегреческого названия полыни «здоровый», либо связано с именем богини Артемиды. Полынь является дву- или многолетним (реже однолетним) полукустарником.
Приспособления к засушливой среде: сизый (иногда белый) цвет; перисто-раздельные рассечённые листья, более узкие на макушке, покрытые восковым налетом; войлочное опушение; деревянистая глубокая корневая система; половое размножение.
Рисунок №10 Полынь
Тимьян (лат Thymus serpyllum), чабрец, богородская трава – низкорослый ползучий полукустарник семейства Яснотковые, относящийся к
эфиромасличным растениям. По одной версии название у древних греков означало храбрость, поскольку тимьян в то время символизировал жизненную энергию, а атлеты смазывали его ароматными маслами свою грудь перед началом игр. По другой версии – благовония, которое использовалось в храмах того времени из-за его сильного аромата. Тимьян (чабрец) имеет деревянистые лежачие или восходящие стволики. Корень стержневой, деревянистый. Стебли при основании деревянистые, распластанные по почве, ветвистые, покрытые отогнутыми вниз или прямостоячими волосками. Листья линейно-продолговатые, жёсткие, почти кожистые, короткочерешковые, зазубренные.
Приспособления к засушливой среде: волосковоеопушение стеблей; мощные деревянистые покровные ткани стеблей, покрытые водонепроницаемым слоем эфирных масел; узкие, мелкие листья; половое размножение. [3,4]
Рисунок №11 Тимьян, чабрец, богородская трава
Горноколосник (лат. Orstachys) – род растений, относящийся к семейству Толстянковые (Crassulaceae), в простонародье заячья капуста. Двулетние суккулентные травянистые растения. В первый год образуется ложная розетка сближенных очерёдных прикорневых листьев, линейных, удлинённых или яйцевидных в очертании, на верхушке с хрящеватым остроконечием, реже туповатых или заострённых. Цветоносный стебель образуется на второй год, единственный, с очерёдными листьями. Соцветие – колос, узкопирамидальное, многоцветковое.
Рисунок №12 Горноколосник
Приспособления к засушливой среде: суккулент; мощные покровные ткани; половое размножение.
ВЫВОДЫ
Тажеранские степи – своеобразный природный комплекс на территории Прибайкальского национального парка, характеризующийся резко-континентальным климатом; малым количеством общегодовых осадков; преобладанием северо-западным направлением ветров; сочетанием степей, холмов, гряд горных пород и редкого соснового леса; своеобразной степной растительностью.
Основными приспособительными особенностями растительности Тажеранской степи являются:
Опушение стеблей и листьев
Мощные покровные ткани тусклого сизого цвета
Узкие, сильно рассеченные листовые пластинки, уменьшение размеров листьев
Глубокая корневая система
Половой путь размножения
Скудная своеобразная растительность Тажеранских степей несомненно требует бережного к ней отношения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
«Степная растительность выровненных пространств (озеро Байкал)»; Касьянова Л.Н., Азовский М.Г.; журнал «Успехи современного естествознания», 2016, №3, с. 153-162.
https://mygeografi.ru/tazheranskaya-step-mesta-kotorye-vy-proedite-po-puti-na-olxon
https://ru.wikipedia.org
https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/rasteniya-stepnoy-zony.html
https://baikal-1.ru/