XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка влияния рекреационных нагрузок на экологическое состояние лесонасаждений Козловой засеки как части природного парка "Малиновая засека"

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Багирова Д.Д. 1

---

1муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Пришненская средняя школа № 27" Щекинского района Тульской области

Ихер Татьяна Петровна 1

---

1нуниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Пришненская средняя школа № 27" Щекинского района Тульской области

Работа в формате PDF

8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Растительный покров – важная составная часть природных комплексов, один из главнейших элементов ландшафта. Он определяет общий облик местности, играет важную роль в жизни природы [1]. В пределах любой природно-географической зоны естественный растительный покров не остается однородным даже на небольшом пространстве. Разнообразие растительных сообществ объясняется разнообразием почвенно-климатических условий, особенностями рельефа местности, постилающих горных пород и пр. [20, 23].

В современную эпоху влияние человека на естественный растительный покров с годами всё более усиливается. Наряду с прежними формами воздействия, такими как вырубка леса, распашка степей, осушение болот, появляются новые. Всё большую роль играет загрязнение атмосферы вредными веществами, ядовитыми для растений. Увеличивается количество туристов и отдыхающих, которые пагубно воздействуют на природный растительный покров, вытаптывая растения, разжигая костры на траве, уплотняя почву, разбрасывая бытовые отходы в лесах и по берегам водоемов. Для борьбы с сорными растениями, вредителями и болезнями растений человек всё шире применяет особые химические поллютанты – пестициды, которые несвойственны естественной природной среде и так или иначе воздействуют на растительный покров, вызывая в нём определенные изменения [7].

Развитие городских поселений все больше отдаляет людей от естественной природы. Вероятно, поэтому горожане с большим удовольствием отправляются за город, чтобы отдохнуть, погулять по лесу 2 - 4. Однако нередко нахождение людей, отдыхающих в лесу, проявляется в виде рекреационной нагрузки на лесную экосистему и вызывает постепенное разрушение её компонентов: уплотнение почвы от передвижения людей препятствует нормальному развитию лесной флоры, прорастанию семян и естественному возобновлению леса, изменяются условия жизни почвенных организмов, сокращается лесное биоразнообразие. При этом малоустойчивые виды лесной флоры сменяются антропогенными и синантропными видами 1; 7; 11.

Указанные проблемы характерны для Тульской области – одного из старопромышленных регионов России, где разрушающее воздействие на окружающую природную среду наблюдается в начала XVIII столетия. Для сохранения биологического разнообразия природных экосистем в условиях прогрессирующего антропогенного пресса, особенно в условиях усиливающейся урбанизации окружающей природной среды, необходимо принятие социально-правовых и природоохранных мер по обеспечению рационального использования природных ресурсов и сохранению природного-рекреационного потенциала Тульского региона.

Научно-исследовательская работа подготовлена по результатам изучения одного из участков Большой засечной черты на территории Тульской области – Козловой засеки, расположенной на границе Большой Тулы и МО Щекинский район, вблизи музея-усадьбы Л.Н. Толстого «Ясная Поляна», и окруженной большим числом городских и сельских поселений, жители которых круглый год используют лесонасаждения для активного отдыха (пешие и лыжные прогулки, пикники, сбор цветов и лекарственных трав, ягод, грибов, рыбалка).

Объектом нашего исследования являлись участки лесонасаждений Козловой засеки, расположенной в окрестностях городов Щекино и Тулы.

Предмет исследования – экосистемы лесонасаждений указанного участка Большой засечной черты на территории Тульской области, оценка их компонентов под воздействием рекреационной нагрузки.

Цель и задачи исследования

Цель исследования – изучение и оценка влияния рекреационных нагрузок на экологическое состояние лесонасаждений Козловой засеки, в настоящее время входящей в ООПТ природный парк «Малиновая засека».

Задачи исследования состояли в следующем:

изучить и провести описание видового разнообразия древесно-кустарниковой флоры Козловой засеки путем закладки пробных площадей на разных участках лесонасаждений;

изучить разнообразие раннецветущей флоры засечного леса;

оценить состояние древостоя лесных экосистем с использованием шкалы визуальной оценки деревьев по внешним признакам;

определить степени перерождения леса на территории Козловой засеки под воздействием антропогенных факторов;

оценить экологическое состояние воздушной среды на изучаемых участках леса методом лихеноиндикации;

изучить фитоценозы с популяцией петрова креста чешуйчатого;

проанализировать состояние ценопопуляций лука медвежьего, или черемши;

провести сравнительный анализ экологического состояния лесных экосистем на изученных участках Козловой засеки.

Характеристика объекта исследования

Из летописей известно, что вдоль южных границ Московского государства, на границе так называемого «Дикого поля», где кочевали воинственные татарские племена, более чем на 500 км была проложена так называемая «Большая засечная черта», состоявшая из засек – завалов срубленных и поваленных наискосок друг на друга деревьев [2, 18]. Причем дерево рубили не до конца, связь с корнем сохранялась, и дерево продолжало расти в горизонтальном положении: получалась живая непроходимая стена. На территории Тульской области засечные леса тянулись более чем на 200 км оборонной линии. Среди непроходимой для вражеской конницы засечной полосы через известные расстояния возвышались небольшие деревянные крепости типа острогов с дозорными башнями, вооруженными пушками. Одна из таких засек вблизи границ Большой Тулы называлась Козловой засекой по фамилии стоявшего здесь дозором воеводы Данилы Козлова (см. карты рис. 1 и 2 в прил. 2).

Лесонасаждения Козловой засеки в северо-западной части примыкают к более крупному засечному лесу – Малиновой засеке. Малиновая засека – древний лесной массив на южной окраине областного центра, часть природного массива Тульские засеки [2, 20]. Крымско-татарские набеги продолжались до середины XVII века, хотя к тому времени граница отодвинулась далеко на юг. Малиновая засека 12 раз принимала на себя удар врага. Вплоть до петровских времен в засеках содержались гарнизоны и обновлялись укрепления.

Постановлением правительства Тульской области от 26 марта 2021 года № 136 создана новая особо охраняемая природная территория регионального значения – природный парк «Малиновая засека», включающий уникальные лесонасаждения большей части Малиновой засеки и частично – Козловой засеки.

Изучение влияния рекреационных нагрузок на лесные экосистемы проводилось в Козловой засеке в апреле – августе 2022 года группой членов научного общества «Поиск» и школьного лесничества «Тульская дубрава».

Козлова засека является частью исторически известных Тульских засечных лесов и находится на южной окраине Большой Тулы, вблизи пос. Косая Гора, пос. Матвеевские Дачи, а также кластера Скуратовских поселков. Кроме того, к границам засечного леса примыкают селитебные территории: д. Ясная Поляна, д. Яснополянские Выселки, пос. Лесной, д. Казначеевка, д. Кочаки и участки ряда садовых некоммерческих товариществ разных ведомств, относящиеся к территории муниципального образования Щекинский район.

В 10,0 – 12,0 км к юго-востоку от Козловой засеки находится АО «Щёкиноазот» - предприятие современной России, производящее широкий ассортимент химической продукции. Сравнительно небольшое расстояние от данного предприятия, несомненно, оказывает негативное воздействие на воздушную среду лесонасаждений Козловой и Малиновой засек вследствие переноса вредных веществ в составе промышленных выбросов в атмосферный воздух.

Как уже указывалось, своё название засека ведет от имени дозорного воеводы Данилы Козлова, которому поручалась охрана данного участка Большой засечной черты [20].

В настоящее время вблизи леса находится небольшой музейно-вокзальный комплекс «Козлова засека». Станция с таким названием на пути к яснополянской усадьбе была открыта в 1868 году. Её строительство связано с проведением Московско-Курской ветки железной дороги (в настоящее время Тульское отделение Московской железной дороги); станция относится к разряду действующих. С 1928 по 2001 год станция «Козлова засека» называлась «Ясная Поляна», затем ей возвратили историческое имя. Л.Н. Толстой и многие его земляки называли остановку коротко и душевно: Козловка. Сегодня той шумной «пропасти народа», о которой писал когда-то Лев Николаевич, ни в зале ожидания, ни на перроне, как правило, не наблюдается. Однако музей-вокзал довольно часто посещается туристами, особенно в летнее время.

Хозяйственная и рекреационная деятельность местного населения и приезжих отдыхающих, а также деятельность крупных промышленных предприятий отрицательно сказались на сохранности древесно-кустарниковой и травянистой флоры Козловой засеки, особенно в тех её участках, где лесонасаждения находятся в непосредственной близости от указанных выше селитебных зон с его промышленными объектами и жилыми зонами, создающими значительную антропогенную нагрузку на природную среду 3; 6 - 7; 11. Поэтому сбор и систематизация экологической информации, позволяющей изучить состояние и прогнозировать изменения, происходящие в данных лесных экосистемах, являются актуальной и своевременной задачей.

Методы исследования

Для изучения степени нарушенности экосистемы лесных сообществ, в том числе экологического состояния древостоя, были использованы методы и методики, известные в практике исследовательской деятельности школьников:

- рекогносцировочное обследование древостоя с закладкой пробных площадей в лесонасаждения размером 50 х 50 метров 1; 7; 11;

- оценка экологического состояния изучаемых экосистем по степени перерождения леса, по состоянию древостоя 5 - 7; 11;

- изучение видового разнообразия раннецветущей флоры в ходе маршрутного исследования лесонасаждений с фотографированием и последующим определением видов по определителям [2, 4];

- оценка экологического состояния атмосферного воздуха методом лихеноиндикации 1; 11 - 12;

- изучение состояния ценопопуляций редких видов растений по методике, разработанной Т.А. Работновым и А.А. Урановым;

- оценка общего экологического состояния изученных лесных экосистем [2, 4].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Рекогносцировочное обследование и изучение лесных экосистем

на пробных площадях лесонасаждений

В ходе рекогносцировочного обследования лесонасаждений на территории Козловой засеки было заложено 6 пробных площадей (ПП) размером 50 х 50 м, которые имели четкие границы, обозначенные специальными колышками (см. рис. 2). Для детального изучения и описания флоры по ярусам леса в пределах ПП закладывались пробные площадки (Пп) размером 10 х 10 м (для древостоя) и пробные площадки ППп размером 1 х 1 м (для травостоя). Фото лесонасаждений на типичных участках изучаемых ПП представлены в прил. 2).

Пробная площадь № 1 (ПП1) справа от автомагистрали Тула – Щёкино, располагалась примерно в 1,5 км от автодорожного моста через р. Воронку, в глубине лесонасаждений, северо-западнее учреждения «Яснополянское лесничество». Осмотром древостоя установлено, что деревья в значительной степени ослаблены, в их кронах обнаружены отмирающие крупные ветви. На коре деревьев замечены повреждения, являющиеся следствием жизнедеятельности насекомых-вредителей. Изучены следующие компоненты лесной экосистемы.

Древостой - липа мелколистная, дуб черешчатый, клен остролистный с небольшим участием мелколиственных пород (берёзы бородавчатой и осины), а также единично встречающейся ели обыкновенной. Формула состава древостоя: 5Л3Д2К + ед. Б, Ос, Е.

Подроста не обнаружено.

Подлесок довольно редок, состоит из лещины обыкновенной, бересклета бородавчатого, калины красной; единично встречены шиповник собачий и крушина ломкая.

Видовое разнообразие травяного яруса детально не изучалось, поскольку полевые исследования проводились в весенний период и в самом начале лета, когда видовое разнообразие флоры бывает весьма ограниченным. В травяном ярусе рассеяны первоцветы: ветреница лютичная, лютики золотистый и кашубский, звездчатка жестколистная, медуница неясная, гусиный лук малый, хохлатка полая, сочевичник (чина) весенний и др. (см. фото 7 – 12 в прил. 2).

Мохово-лишайниковый ярус представлен зелёными мхами и эпифитными лишайниками.

Пробная площадь № 2 (ПП2) располагалась вдоль автомагистрали Тула – Щёкино, на расстоянии примерно в 1,0 км от ПП1 по направлению на юго-запад. Рекогносцировочное исследование показало, что деревья на данной ПП2 также в некоторой степени ослаблены; в их кронах обнаружено по 2 – 3 отмирающих либо сухих ветвей. Кора отдельных деревьев повреждена насекомыми-вредителями; на ней встречаются глубокие морозобойные трещины.

Древостой представлен липой мелколистной, дубом черешчатым, клёном остролистным. В древостое единично произрастают вяз гладкий, яблоня лесная и рябина обыкновенная. Формула состава древостоя: 4Л4Д2К + ед. В, Яб, Р.

Подрост довольно редкий, разновозрастный, представлен такими породами, как клён, липа, вяз, рябина.

Подлесок состоит из лещины обыкновенной, жимолости лесной, бересклета бородавчатого, боярышника кроваво-красного. На территории леса кустарники образуют крупные и мелкие куртины; иногда представлены единично.

В травяном ярусе отмечены редкие куртинки и полосы первоцветов: чистяка весеннего, ветреницы лютичной, лютика золотистого, селезёночника очереднолистного, осоки волосистой, сочевичника весеннего, чесночницы обыкновенной, копытня европейского, пролесника многолетнего и др.

Мохово-лишайниковый ярус представлен эпифитными зелеными мхами и лишайниками замшелых субстратов.

Пробная площадь 3 (ПП3) расположена в 1,0 км от жилой зоны пос. Лесного, по правую сторону автомобильной дороги Ясная Поляна - Матвеевские Дачи в глубине лесонасаждений. Осмотром древостоя установлено, что деревья в значительной степени ослаблены, в их кронах обнаружено до 5 – 7 отмирающих крупных ветвей. На коре деревьев замечены повреждения, являющиеся следствием жизнедеятельности насекомых-вредителей. Нижние ветви деревьев, как правило, сухие.

Древостой – берёза бородавчатая, клён остролистный, вяз гладкий, ель обыкновенная. Среди древостоя на отдельных участках отмечены рябина обыкновенная, яблоня лесная, черемуха птичья. Формула состава древостоя: 4Б3К2В1Е + Р, Яб, Ч.

Подроста не обнаружено.

Подлесок довольно редкий, включает куртинки либо единичные кусты жимолости лесной, лещины обыкновенной, калины красной, бересклетов бородавчатого и обыкновенного (лесного).

Видовое разнообразие травяного яруса изучено фрагментарно. Раннецветущая флора включала преимущественно такие виды, как звездчатка жестколистная, лютики золотистый и кашубский, ветреница лютичная, копытень европейский, пролесник многолетний, осока волосистая и др.

Мохово-лишайниковый ярус представлен зелеными мхами и эпифитными лишайниками.

Пробная площадь 4 (ПП4) располагалась в 2,5 км от ПП3, вблизи руслового пруда Матвеевского (Козлова) ручья, побережье которого представляет собой оборудованную рекреационную зону.

Древостой относительно здоровый, представлен клёном остролистным и липой мелколистной с участием дуба черешчатого и ивы козьей. Единичны ольха чёрная (клейкая) и черёмуха птичья (на участках с избыточным увлажнением почвы).

Разновозрастный подрост сравнительно густой, состоит из клёна, липы и черёмухи.

В подлеске преобладают бересклет бородавчатый, крушина ломкая, боярышник кроваво-красный; реже встречаются ивы трехтычинковая и ушастая.

Травяной ярус состоит из весенних первоцветов, типичные виды которых встречены на всех выше указанных пробных площадях Козловой засеки.

Пробная площадь 5 (ПП5) заложена в глубине лесонасаждений в левобережье Матвеевского (Козлова) ручья, вдали от селитебных зон. На данной пробной площади деревья имеют более здоровый вид; усыхающие ветви в их кронах практически отсутствуют. Изучены следующие компоненты лесной экосистемы ПП3:

- древостой – берёза бородавчатая, липа мелколистная, клён остролистный; на отдельных участках леса отмечены дуб черешчатый, рябина обыкновенная, яблоня лесная;

- подрост равномерно распределен по участкам леса и представлен в основном клёном и берёзой;

- подлесок - лещина обыкновенная или орешник; бересклет бородавчатый, ива ушастая, калина красная, жимолость татарская, боярышник кроваво-красный;

- в травостое отмечено обилие эфемероидов, видовое разнообразие которых указано на двух предыдущих ПП1 и ПП2; кроме того, обнаружена довольно большая популяция петрова креста чешуйчатого, единичные растения зубянки пятилистной, лунника оживающего (многолетнего), ветреницы дубравной (Красная книга Тульской области); фотографии ряда первоцветов помещены на цветной вкладке (см. фото 13 – 18 в прил. 2);

- мохово-лишайниковый ярус представлен эпифитными мхами и лишайниками замшелых субстратов (пней, подножий крупных деревьев и пр.).

Пробная площадь 6 (ПП6) была заложена по правую сторону от Матвеевского ручья, за железной дорогой, вдали от селитебных зон, среди густого леса Козловой засеки. Первичным осмотром лесонасаждений не выявлено каких-либо существенных нарушений растительного покрова в целом и отклонений от нормального развития деревьев и кустарников. Более детальным изучением лесной экосистемы установлено следующее:

- в древостое доминирует клён остролистный с участием дуба черешчатого, ясеня обыкновенного и ели обыкновенной; единично встречены осина, рябина обыкновенная, яблоня лесная;

- в подросте – клён, дуб, ясень с единичными деревцами ели и осины;

- густой подлесок включает бересклет бородавчатый, жимолость лесную, лещину обыкновенную, шиповник собачий, крушину ломкую и пр.

2. Оценка степени рекреационной нагрузки на лесные экосистемы

Рекреационная нагрузка на лесные экосистемы вблизи селитебных зон может стать причиной перерождения леса. В частности, нагрузка на почву, то есть вытаптывание, приводит к постепенному исчезновению травяного покрова, прекращению возобновления леса, а впоследствии его гибели. Ученые экологи выделяют пять стадий перерождения леса, вызванного деятельностью человека 1; 6 - 7; 11 - 12. На основании проведенных нами наблюдений сделана оценка степени перерождения леса вследствие рекреационной нагрузки на каждой из изучаемых пробных площадей, результаты которой представлены в на фото 19 – 24 в прил. 2) и в табл. 1 (см. прил. 3).

3. Оценка состояния древостоя на пробных площадях леса

По результатам дендрологического исследования проведена оценка состояния древостоя каждой пробной площади леса с использованием шкалы оценки по внешним признакам (шкала визуальной оценки), составленной в соответствии с требованиями санитарных правил в лесах России 5 - 7; 11. По шкале визуальной оценки определяются баллы состояния отдельных деревьев каждого вида – К₁; К₂; К₃ и т.д. Средний балл состояния для каждого вида дерева рассчитывался по формуле:

где К₁ – коэффициент состояния отдельных видов деревьев;

Bi– баллы состояния отдельных деревьев

n₁–общее число деревьев каждого балла состояния

Ni– общее число учтенных деревьев каждого вида

Σ - сумма

Коэффициент состояния древостоя в целом (К) вычислялся как среднее арифметическое средних баллов состояния разных видов деревьев на изучаемой пробной площади:

Результаты оценки состояния древостоя на каждой из ПП представлены в таблице 2 (см. прил. 3). Фотоиллюстрации выявленных нарушений нормальной морфологии древостоя показаны на фото 25 – 33 в прил. 2.

Анализируя данные, приведенные в табл. 2, приходим к выводам о том, что наибольшим неблагополучием состояния отличаются древостои на ПП1 и ПП3, где вычисленные коэффициенты состояния составляют соответственно 2,28 и 2,38; наиболее благополучно состояние деревьев на ПП6 (К = 1,72), где рекреационная деятельность туляков не внесла существенных нарушений в данную лесную экосистему. На четырёх ПП древостой характеризуется как ослабленный либо немного ослабленный.

4. Лихеноиндикация воздушной среды в лесонасаждениях Козловой засеки

Биоиндикация – это оценка состояния окружающей среды по реакции живых организмов 1; 7. В качестве биоиндикаторов используются животные, растения, бактерии, вирусы 6.Одним из перспективных объектов биоиндикации являются лишайники. Они распространены по всему земному шару и могут служить объектом мониторинга на всех уровнях: локальном (в конкретной местности), региональном (в обширном регионе) и глобальном (на всем земном шаре) 12. Тело лишайника, или слоевище (таллом), состоит из гриба и одноклеточных водорослей, находящихся в симбиозе. В зависимости от морфологических признаков строения слоевища лишайники делятся на три группы 11:

- накипные (коркоподобные) похожи на плоские корки, плотно срастаются с корой, камнями, почвой, они трудно отделяются, на ощупь бархатистые, влажновитые;

- листоватые имеют форму мелких пластинок, чешуек, они прикрепляются к поверхности тонкими нитями гриба и довольно легко отделяясь от нее;

- кустистые растут либо вверх как маленькие кустики, либо свисают вниз.

Лишайники высокочувствительны к загрязнению среды обитания. На них губительно действуют вещества, увеличивающие кислотность среды (SO₂, HF, HCl, O₂). Для лишайников сравнительно безвредны тяжелые металлы, накапливающиеся в слоевище, а также радиоактивные изотопы 1; 6; 12.

В ходе нашего исследования на древостое всех пробных площадей изучаемых лесонасаждений обнаружены эпифитные лишайники – накипные и листоватые, относящиеся к 3 родам: ксантория (золотянка), кладония, пармелия. Для определения площади проективного покрытия стволов деревьев на высоте 30 – 150 см на их кору накладывалась рамка размером 10 х 10 см. Фото эпифитных лишайников, обнаруженных на стволах деревьев на изучаемых пробных площадей леса представлены на фото 34 – 39 в прил. 2.

Результаты обнаружения лишайников, определения морфологических особенностей их талломов и площадей проективного покрытия стволов деревьев на изучаемых пробных площадях лесонасаждений представлены в табл. 3 (см. прил. 3). Анализ данных табл. 3 показал:

- наибольшим неблагополучием воздушной среды выделяются ПП1 и ПП3, где на стволах деревьев обнаружены лишь накипные лишайники двух родов – индикаторы загрязненного воздуха;

- на остальных четырёх ПП покрытие коры деревьев включает накипные и листоватые лишайники 3-х родов, что свидетельствует о слабом загрязнении атмосферного воздуха;

- основываясь на величинах площадей проективного покрытия стволов деревьев можно заключить, что наибольшим экологическим благополучием отличаются лесонасаждения Козловой засеки на ПП2, ПП4, ПП5 и ПП6.

5. Изучение фитоценозов с популяцией петрова креста чешуйчатого

Геоботаническое описание фитоценоза с петровым крестом велось путем закладки пробных площадок (ППп) размером 50 х 50 м в лесонасаждениях, расположенных на трех пробных площадях Козловой засеки – ППп1; ППп2 и ППп3. Данные лесонасаждения представляют собой участки старовозрастной дубравы. Подлесок представлен преимущественно лещиной обыкновенной (орешником), на корнях которой и паразитирует петров крест чешуйчатый. Общая сомкнутость крон древесно-кустарниковой флоры составляет 0,7 – 0,8.

В результате изучения видового разнообразия флоры и определения проективного покрытия травами изучаемых пробных площадок составлена сводная ведомость проективного покрытия (табл. 4 в прил. 3). В среднем общая площадь проективного покрытия травяного яруса пробных площадок (ППп) варьирует в пределах 0,4 – 0,5. Анализируя данные сводной ведомости проективного покрытия по видам растений, приходим к выводу о том, что изучаемые фитоценозы относятся к полидоминантным лесным фитоценозам с доминированием папоротников, осоки волосистой, копытня европейского, ландыша майского, суммарное проективное покрытие которых составляет 42,0 – 50,0%.

Таким образом, изучаемый фитоценоз с петровым крестом в лесонасаждениях Козловой засеки представляет собой участок засечного леса с типичными представителями широкотравья в травяном ярусе.

Петров крест чешуйчатый (или чешуйник, или потаённица, или царь-трава) (LathraeasquamariaL.) – вид растений сем. Норичниковые (Scrophulariaceae).

Петров крест чешуйчатый – многолетнее травянистое растение высотой 15-30 см, паразитирующее на корнях деревьев и кустарников (орешник, ольха, бук, черемуха обыкновенная и др.), полностью лишено хлорофилла. Первые годы (до 10 лет) корневища растения развиваются под землёй, после чего появляются соцветия. Время вегетации – весна (апрель-май), во время сокодвижения у растения-«хозяина». В некоторые годы растение может не произрастать над почвенным покровом [4, 14].

Корневище петрова креста растёт в разные стороны, разветвляется и образует так называемые крестовидные соединения: отсюда и его русское название. Стебли густо покрыты белыми мясистыми чешуями – видоизменёнными листьями. Соцветие – кисть, цветки розоватые, красные или малиновые, с четырьмя тычинками. Цветки в густых однобоких кистях, распускаются ранней весной; характерна протогиния, однако имеются и нераскрывающиеся (клейстогамные) цветки. Один плодоносящий побег может приносить в год до 50 тыс. семян. Плод – коробочка одногнёздная, двустворчатая.

Изучением морфо-биологических особенностей ценопопуляции петрова креста чешуйчатого установлено следующее: высота растений в среднем на каждой из трёх изучаемых пробных площадок находится в пределах 12 – 19 особей; численность популяций эфемероида составила в среднем примерно по 14 побегов петрова креста на каждое растение лещины обыкновенной на ППп2 и ППп3, 9 побегов – на ППп1 (см. табл. 5 в прил. 3 и гистограмму на рис. 3).

Таким образом, результаты проведенного исследования в целом позволили сделать вывод о том, что установленные показатели плотности популяции петрова креста чешуйчатого, паразитирующего на корнях лещины обыкновенной в лесонасаждениях Козловой засеки, свидетельствуют о том, что ценопопуляция лещины ослаблена и является старовозрастной.

Рис. 3. Варьирование высоты растений на ППп лесонасаждений

6. Изучение состояния ценопопуляций лука медвежьего (черемши)

Лук медвежий, или черемша, или дикий чеснок, или колба (Аllium ursinumL.) – многолетнее травянистое растение семейства Лилейные Liliaceae.

Луковица удлинённая, толщиной около 1,0 см, с расщепляющимися на параллельные волокна оболочками, не прикрепленная к корневищу. Трёхгранный стебель высотой 15-50 см в основании одет двумя влагалищными листьями. Листья немного короче стебля, ланцетные или продолговатые, острые, шириной 3,0-5,0 см. Черешок узкий, вдвое превышающий по длине пластинку или равный ей [4, 14]. Соцветие – пучковатый или полушаровидный зонтик, немногоцветковый, густой. Листочки околоцветника белые, линейно-ланцетные, тупые или островатые, длиной 9-12 мм, с малозаметной жилкой. Плод – шаровидная коробочка, трёхгранная, с широко-обратно-сердце-видными створками. Семена почти шаровидные. Цветёт в мае – июне.

В ходе работы исследованы три ценопопуляции данного вида эфемероидов, обнаруженных на ПП1, ПП2 и ПП3 лесонасажений Козловой засеки. В результате изучения численности сравниваемых популяций лука медвежьего на заложенных в лесонасаждениях ППп1, ППп2 и ППп3 установлено:

в спектре популяции на ППп1:

преобладают взрослые (генеративные) особи (q1и q2) (52,5%);

большое число молодых (прегенеративных) растений (j) (38,5%);

всходы (pl) (5,5%);

старые, нецветущие (постгенеративные) особи (s и ss) (3,5%);

спектр популяции на ППп2 включает:

всходы (pl) (5,5%);

прегенеративные (ювенильные j – 12,0% и имматурные im – 8,5%);

генеративные q1 и q2 (57,5%);

постгенеративные (s и ss) (16,5%);

в спектре популяции на ППп3:

преобладают генеративные особи (q1и q2) (55,5%);

прегенеративные особи (j) (30,5%);

постгенеративные (s и ss) (7,5%);

всходы (pl) (6,5%).

Графическая интерпретация результатов изучения численности популяций лука медвежьего (черемши) представлена на гистограмме (см. рис. 4).

Рис. 4. Анализ возрастных спектров сравниваемых популяций черемши

Анализ возрастных групп сравниваемых популяций лука медвежьего свидетельствует о том, что все изучаемые фитоценозы характеризуются достаточно благополучным состоянием редкого вида лесной раннецветущей флоры Тульской области. Однако при более детальном рассмотрении возрастных групп и потенциальной семенной продуктивности особей на каждой пробной площади нетрудно заметить, что популяция на ППп2 наиболее благополучна и имеет больше возможностей в семенном самоподдержании, поскольку доля генеративных особей составляет (57,5%) по сравнению с двумя другими популяциями, где генеративные особи составляют 52,5% (ППп1) и 55,5% (ППп3).

Необходимо отметить, что на ППп1 выявлена наибольшая доля прегенеративных особей (38,5%) по сравнению с ППп2 (20,5%) и ППп3 (30,5%), что играет важную потенциальную роль в состоянии данной популяции. Важную роль играет и соотношение постгенеративных особей в сравниваемых популяциях: на ППп1 сенильных и субсенильных особей меньше, чем на ППп2 и ППп3 (3,5%, 16,5% и 7,5% соответственно), что свидетельствует, по-видимому, о том, что на ППп2 и ППп3 в той или иной мере происходит смещение спектра популяции изучаемого эфемероида в сторону снижения возможностей семенного самоподдержания.

Выводы

На основании результатов проведенных исследований можно сделать выводы.

1. Изучение видового разнообразия древесно-кустарниковой флоры лесонасаждений Козловой засеки показало: древостой представлен такими лесообразователями, как дуб черешчатый, липа мелколистная, клён остролистный, вяз гладкий, ясень обыкновенный с участием берёзы бородавчатой, осины, ели обыкновенной; во втором подъярусе древостоя встречаются рябина обыкновенная, черёмуха птичья, ива козья, яблоня лесная. Практически на всех изученных участках лесонасаждений, кроме одного (ПП1), имеется разновозрастный подрост.

2. Подлесок состоит из лещины обыкновенной, бересклета бородавчатого, жимолости лесной и обыкновенной, боярышника кроваво-красного, калины красной, крушины ломкой, жёстера слабительного, шиповника собачьего. Нередко встречаются заросли малины лесной и ежевики (на увлажненных участках леса).

3. Видовой состав раннецветущей флоры довольно богат и включает ряд видов, типичных для широколиственных лесов (осока волосистая, копытень европейский, сныть обыкновенная, зеленчук жёлтый, хохлатки Галлера и Маршалла и др.).

4. В мохово-лишайниковом ярусе отмечены зеленые мхи и эпифитные лишайники замшелых субстратов.

5. Лесонасаждения на изученных пробных площадях Козловой засеки подвержены перерождению в разной степени:

- наибольшая степень (III-я) выявлена на ПП1 и ПП3;

- на ПП2, ПП4 и ПП5 установлена II степень перерождения леса;

- лесонасаждения на ПП6 характеризуются I степенью, что свидетельствует об относительном экологическом благополучии древостоя.

6. Вычисленные коэффициенты состояния древостоя свидетельствуют о том, что наибольшим неблагополучием состояния отличаются древостои на ПП1 и ПП3, где вычисленные коэффициенты состояния составляют соответственно 2,28 и 2,38; наиболее благополучно состояние деревьев на ПП6 (К = 1,72), где рекреационная деятельность туляков не внесла существенных нарушений в данную лесную экосистему. На четырёх ПП древостой оценен как ослабленный либо немного ослабленный.

7. Лихеноиндикацией воздушной среды в изученных лесонасаждениях установлено относительно благополучное состояние атмосферного воздуха на ПП2 , ПП4, ПП5 и ПП6; воздушная среда на ПП1 и ПП3 оценена как слабо загрязненная.

8. Установленные показатели плотности популяции петрова креста чешуйчатого, паразитирующего на корнях лещины обыкновенной на изученных участках лесонасаждений Козловой засеки, свидетельствуют о том, что ценопопуляция лещины ослаблена и является старовозрастной.

9. При детальном рассмотрении возрастных групп и потенциальной семенной продуктивности особей лука медвежьего (черемши) на изученных участках засечного леса, установлено, что популяция данного эфемероида на ППп1 наиболее благополучна и имеет больше возможностей в семенном самоподдержании, поскольку доля генеративных особей составляет более 50,0%, а на долю прегенеративных особей приходится около 38,0%, что играет важную роль в потенциале популяции к семенному размножению. Кроме того на данной изученной пробной площади выявлено минимальное число постгенеративных особей по сравнению с популяциями эфемероида на двух других участках леса.

10. Ослабленное состояние древостоев, эколого-санитарное состояние, степень нарушенности лесных экосистем на ряде участков лесонасаждений Козловой засеки требуют разработки и проведения профилактических и природоохранных мероприятий, а также неотложных мер по восстановлению лесонасаждений.

Список использованной литературы

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. - М.: АО МДС, 2012.

Алюшин А.И. Растения Тульского края: Очерки растительного покрова. – Тула: Приокское книжное изд-во, 1982.

Боголюбов А.С., Буйволов Ю.А., Кравченко М.В. Изучение экологии первоцветов: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 2002. – 35 с.

Заугольнова Л.Б. Ценопопуляции растений. – М.: Наука, 2019. – 127 с.

Зорина Т.Г. Школьникам о лесе. – М.: Лесная промышленность, 1971.

Ихер Т.П. «Шуми, шуми, зеленый лес!»: Учебно-методическое пособие для педагогов и школьников по изучению лесных экосистем / Под ред. Н.Е. Шишириной. – Тула: Гриф и К, 2008. – 136 с.

Каплан Б.М. Научно-методические основы учебного исследования флоры: Методическое пособие. – Часть 1. Теория, проблемы и методы флористики. –Изд. 2-е, дополн. – М.: Лесная страна, 2010. – 179 с.

Каплан Б.М. Научно-методические основы учебного исследования флоры: Методическое пособие. – Часть 2. Руководство учебными флористическими исследованиями. – М.: Грифон, 2016. – 136 с.

Каплан Б.М. Флористические исследования местности: Учебное пособие для юных натуралистов. – М., ГОУ ДОД ФДЭБЦ, 2019. – 48 с.

Комплексная экологическая практика школьников и студентов: Учебно-методическое пособие / Под ред. проф. Л.А. Коробейниковой. – Изд. 3-е, перераб. и дополн. – СПб.: Крисмас+, 2012. - 268 с.

Красная книга: Особо охраняемые природные территории Тульской области. – Тула: Гриф и К, 2018. – 316 с.

Красная книга Тульской области: растения и грибы. / Под ред. А.В. Щербакова. – Тула, Гриф и к, 2010. – 393 с.

Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. – 12-е изд., испр. и дополн. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2020. – 600 с.

Методы изучения состояния окружающей среды: Практикум по экологии / Под ред. Л.А. Коробейниковой. – Изд. 3-е, перераб. и дополн. - Вологда: Русь, 2020.

Могильнер А.А., Яхонтов Е.Л. Усынови заказник: Методическое пособие для юных защитников природы. – М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2016.

Овчинников Ю.И., Овчинников О.Ю. Физическая география Тульской области: Учебное пособие. – Тула: Пересвет, 2000. – 143 с.

Полянский И.И. Ботанические экскурсии: Пособие для учителей. – Изд. 3-е, перераб. и дополн. - М.: Просвещение, 2004.

Пряхин И.П. Тульские засеки. – М.-Л., 1960.

Растительный и животный мир Тульской области и его охрана. – Тула: Приокское книжное изд-во, 1987.

Ростовцев М.И. Где шумят дубравы: Очерки. – Тула: Приокское книжное изд-во, 1987.

Самкова В.А. Мы изучаем лес: Задания для учащихся к полевой практике. - М.: Центр «Экология и образование», 2018.

Скворцов В.Э. Иллюстрированное руководство для ботанических практик и экскурсий в Средней России. – М.: Товарищество научн. изданий КМК, 2004. - 506 с.

Соболев Н.А. Методика быстрой оценки биологического разнообразия // Биологическое разнообразие Калужской области. Проблемы и перспективы развития особо охраняемых природных территорий. Часть 2. Калуга, 1996. – С. 58 – 62.

Учебная полевая практика по геоботанике: учебно-методическое пособие / Сост. Г.А. Сорокина, Н.В. Пахарькова, Т.Л. Шашкова, М.А. Субботин – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2021. – 30 с.

Тарарина Л.Ф., Шереметьева И.С., Хорун Л.В. Виды флоры Тульской области, нуждающиеся в охране // Материалы научно-практической конференции: Экология XXI века в Тульском регионе. – Тула, 2011. – С. 44 – 49.

Тульские засеки: история, современность, будущее: Материалы научно-практического семинара (31 октября – 1 ноября 2013 г.) / Под науч. ред. О.В. Швец. – Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л.Н. Толстого, 2013. – 99 с.

https://ru.wikipedia.org/wiki/петров крест

https://ru.wikipedia.org/wiki/медвежий лук

https://ru.wikipedia.org/wiki/эфемероиды, или первоцветы

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рис. 1. Фрагмент карты-схемы засечных лесов Тульской области

Рис. 2. Карта-схема Козловой засеки (места проведения исследования)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Виды лесонасаждений на заложенных пробных площадях леса

Эфемероиды в лесонасаждениях Козловой засеки

Эфемероиды в лесонасаждениях Козловой засеки

Общее эколого-санитарное состояния отдельных участков

лесонасаждений Козловой засеки

Нарушения морфологических характеристик древостоев

в лесонасаждениях Козловой засеки

Образцы эпифитных лишайников на древостое Козловой засеки

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Таблица 1

Оценка степени перерождения леса на изучаемых пробных площадях

Таблица 2

Результаты оценки состояния древостоя лесонасаждений Козловой засеки

Таблица 3

Результаты обнаружения эпифитных лишайников и степени покрытия

ими стволов деревьев

Таблица 4

Сводная ведомость проективного покрытия по видам в фитоценозах

с петровым крестом на изучаемых пробных площадках леса

(среднее значение для трёх ППп в %% от общей площади)

Таблица 5

Морфо-биологическая характеристика ценопопуляций петрова креста

на изучаемых пробных площадках леса

(усредненные значения)