II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

УРОЖАЙНОСТЬ ШИШЕК ЕЛИ СИБИРСКОЙ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗРАСТАНИЯ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Давыдычева А.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Школа № 88 городского округа город Уфа Республики Башкортостан

Савина Н.А. 1

---

1МБОУ Школа № 88

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Научно-исследовательская работа

Урожайность шишек ели сибирской в различных условиях произрастания

Выполнила:

Давыдычева Алиса Александровна

учащаяся 3б класса

Муниципального бюджетного

общеобразовательного учреждения

Школы № 88 городского округа город Уфа

Республики Башкортостан

Руководитель:

Савина Наталья Алексеевна

учитель, Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

Школа № 88 городского округа город Уфа

Республики Башкортостан

Оглавление

Введение

Ель сибирская (Piceaobovata) является представителем хвойных деревьев. Это величественное дерево произрастает на большей части нашей страны в составе темнохвойных и смешанных широколиственно-хвойных лесов [1]. Ель сибирская относится к ценным древесным породам [8]. Она широко применяется для производства строительных материалов, мебели, музыкальных инструментов, бумаги, лекарственных и косметических средств, дубильных веществ и кормовых добавок для животных [3, 5, 6]. Ценность древесины ели привела к тому, что на обширных площадях ельники вырубаются. Площади, занятые бывшими ельниками, в большинстве случаев зарастают малоценными древесными породами (липой, березой, осиной). Поэтому возобновление ели в наших лесах является очень важной задачей для лесной науки и лесного хозяйства.

Я ежегодно выезжаю вместе с родителями в экспедиции, в которых изучаются особенности возобновления наших лесов, и не понаслышке знаю, как завораживающе красивы еловые леса. Меня очень заинтересовала эта работа, и я воспользовалась возможностью сделать свой небольшой вклад в изучение способов охраны знаменитой лесной красавицы ели сибирской.

Целью моей работы являласьоценка урожайности шишек ели в 2016 г. в водоохранно-защитных лесах Павловского водохранилища в зависимости от места произрастания. Для ее достижения были поставлены задачи:

1. Изучить биологию и экологию ели сибирской.

2. Оценить вклад новогодних праздников в сокращение численности ели сибирской.

3. Провести учет шишек ели сибирской на южном, северном и северном мерзлотном склонах вдоль Павловского водохранилища.

4. Выяснить, какие условия отрицательно влияют на урожайность шишек ели.

Объект: ель сибирская

Предмет: урожайность шишек ели в различных условиях произрастания

Методы исследования. Теоретические: поиск и анализ информации по биологии и экологии ели сибирской. Практические: анкетирование, глазомерная оценка урожайности шишек.

Гипотеза: наибольший урожай шишек (семян) ели формируется на южных склонах.

РАЗДЕЛ 1. Теоретическое исследование «Эколого-биологическая характеристика ели сибирской».

1.1. Краткое описание ели сибирской.

Ель сибирская – хвойное, теневыносливое дерево, одна из основных лесообразующих древесных пород Урала и Сибири [1]. Достигает 35 м в высоту и 70-100 см в диаметре. В хороших условиях может жить до 600 лет. Ель сибирская отличается пышной кроной с остроконечной четырехгранной хвоей около 2-2,5 см в длину [2]. Кора молодых деревьев гладкая, с бурым оттенком, с возрастом получает определенную шероховатость и немного светлеет. Корневая система поверхностная, из-за чего ель часто страдает от ветровала. Только на рыхлых, легких и хорошо дренированных почвах образует глубоко расположенную корневую систему и становится вполне ветроустойчивой [4]. Молодые деревья отлично переносят тень, но довольно чувствительны к составу почвы. Ель сибирская не любит ни пески, ни болота, зато весьма устойчива к низким температурам. Это позволяет ей прекрасно себя чувствовать в средней и южной тайге.

1.2. Размножение ели сибирской.

Размножается ель семенами, расположенными в шишках. Плодоносить начинает с 30-50 летнего возраста, семенные годы повторяются через 4-6 лет [2, 4]. Шишки продолговатые, расположены на концах прошлогодних побегов преимущественно верхних ветвей, свешиваются вниз и не распадаются после созревания (рис.1).

Рисунок 1. Ель сибирская: 1 – взрослое дерево; 2 –ветвь с шишками; 3 – зрелая шишка; 4 – чешуя изнутри; 5 – она же снаружи; 6 – семя.

Семена крылатые, распространяются с помощью ветра. Количество семян в 1 шишке колеблется от 50 до 150 штук [6]. Семена созревают к октябрю, но выпадение семян обычно начинается во второй половине зимы, когда снег образует наст. По насту легкие еловые семена разносятся ветром на очень большие расстояния, до 8-10 км. Всхожесть семена ели сохраняют в течение нескольких лет. Прорастают семена быстро.

1.3. Распространение ели сибирской.

Ель сибирская произрастает на обширных территориях от севера Скандинавии, через северо-восточные районы европейской части России, Урал, Сибирь (кроме тундры) до побережья Охотского моря, северной Монголии и Китая (рис. 2) [3, 6]. Площади темнохвойных лесов с преобладанием ели сибирской составляют около 18,5 млн. га.

Рисунок 2. Распространение ели сибирской.

В Республике Башкортостан наиболее сохранившиеся ельники произрастают в полосе водоохранно-защитных лесов Павловского водохранилища (Предуралье) и на территории Южно-Уральского государственного природного заповедника (Южный Урал) [10].

1.4. Значение ели в жизни человека.

Значение ели в жизни человека трудно переоценить. Самое важное, что дает нам ель, это кислород. Причем, как и другие вечнозеленые растения, ель выделяет кислород круглый год в отличие от лиственных деревьев, которые зимой отдыхают [8, 9].

Ель – ценная древесная порода. Она находит широкое применение в жизнедеятельности человека (рис. 3). Еловая древесина (так называемая резонансная) обладает уникальными свойствами, что делает ее незаменимой при производстве струнных музыкальных инструментов: виолончели, гитары, гуслей [6]. Даже скрипки великих мастеров средневековья - Амати и Страдивари - сделаны именно из еловой древесины. Так же древесина ели используется при производстве мебели, строительных материалов, бумаги, картона, скипидара, дегтя [5]. Хвоя ели является источником целебных эфирных масел, при производстве косметических средств, дубильных веществ и кормовых добавок для животных, используется в медицине как витаминное, противомикробное, ингаляционное и общеукрепляющее средство [3, 5]. Все виды ели ценятся в парковом хозяйстве [5]. Хвойные насаждения прекрасно очищают воздух, делая его полезным для органов дыхания. Все дело в том, что хвоя ели содержит мощные антисептики - фитонциды, которые способны стерилизовать окружающий воздух, выделяясь естественным путем. В медицине ель применяется для лечения заболевания органов дыхания, в том числе – астмы. Пациентам рекомендуют ингаляции отваром из молодых шишек, хвои или даже прогулки по еловому лесу. Смола растения принимается вовнутрь для лечения желудочно-кишечных расстройств. Иногда ее рекомендуют при бронхитах. И, конечно же, нельзя не упомянуть про новогоднюю традицию украшать ели в домах, детских садах, школах, культурно-развлекательных заведениях, площадях и т.д.

Рисунок 3. Хозяйственное применение ели.

Такое широкое хозяйственное применение ели приводит к массовым рубкам ельников на обширных площадях. Так, горные леса Башкирии, образованы пихтой и елью, сильно истощены [10]. Они вырубаются более 200 лет, с тех времен, когда на Урале начала развиваться горно-заводская промышленность. Современные темпы рубки в Башкирии таковы, что запасов ценной древесины хватит лишь на 15 лет. Также большой ущерб ельникам наносят лесные пожары, виновником которых зачастую становится сам человек.

Восстановление ельников возможно двумя путями: естественным (самозарастание вырубок сохранившимся подростом) и искусственным (посадкой сеянцев и саженцев, выращенных в лесных питомниках) (рис. 4; 5) [9, 11]. В том и в другом случае очень важно знать, сколько семян в условиях отдельного года и местообитания способны произвести материнские еловые насаждения. Поскольку семена необходимы и для появления подроста под пологом леса, и для сбора и последующего выращивания в лесных питомниках, оценка урожайности шишек и семян является важным мероприятием по сохранению и восстановлению еловых насаждений.

Рисунок 4. Естественное возобновление ели.

Рисунок 5. Искусственное возобновление ели.

РАЗДЕЛ 2. Практическое исследование.

2.1. Влияние новогодних праздников на сокращение численности ели.

Какой может быть Новый год без «елки»? Зеленая красавица – самый главный символ новогодних праздников. Ей посвящено много стихов и песен, сказок, мультфильмов. А многие ли задумываются над тем, какой урон наносится нашим лесам кратковременное удовольствие видеть пышные душистые ели, пихты и сосны на новогоднем празднике?

Подсчитано, что в одной Москве перед каждым Новым годом продается до двух миллионов живых хвойных деревьев [7]. Ежегодно в нашей стране к Новому году вырубается более одного миллиона елей. Определенное количество привозят из питомников, но многие «елки» на рынках вырублены незаконно, а уследить за браконьерами очень сложно. При этом для праздников выбираются самые сильные, пушистые, ровные, а значит и жизнеспособные деревья. Каждый из нас может повлиять на ситуацию, если откажется от покупки живого дерева. Сегодня в магазинах есть огромный выбор искусственных «елок». Одну такую красавицу мы с родителями тоже приобрели, она нас будет радовать много лет.

2.2. Анкетирование.

Мне стало интересно, как к этой проблеме относятся в семьях моих одноклассников, и я провела опрос. В анкетировании участвовало 25 человек (включая меня). Им задавались вопросы: Есть ли в вашей семье традиция украшать «елку» на Новый год? Если ответ да, то какую: живую или искусственную?

Результаты опроса показали, что в семьях всех моих одноклассников на Новый год украшают «елку». Особенно меня порадовало, что только у троих родители покупают живое дерево (рис. 6). Бóльшая часть моих друзей, родственников и соседей также украшают на Новый год искусственные «елки».

Рисунок 6. Соотношение семей одноклассников, предпочитающих живые и искусственные новогодние «елки».

Таким образом, большинство людей понимает, что лучше приобрести на многие годы дорогую искусственную «елку», чем покупать каждый год дешевое живое дерево, нанося урон природе и поддерживая еловых браконьеров. То, что после новогодних праздников остается много нераспроданных хвойных деревьев, подтверждает результат моего опроса. Можно надеяться, что со временем количество срубленных новогодних «елок» будет сокращаться.

2.3. Урожайность шишек ели на южном, северном и северном мерзлотном склонах.

В качестве района исследования я выбрала леса вдоль берегов Павловского водохранилища, куда я ежегодно выезжаю с родителями в экспедицию (рис. 7). Эти леса очень разнообразны по видовому составу деревьев. Здесь присутствуют все виды деревьев, образующих леса Южного Урала. Данные леса также уникальны наличием многолетней почвенной мерзлоты на южных и северных склонах. Наличие многолетней почвенной мерзлоты означает, что на данных участках температура почвы не поднимается выше 0 °С круглый год на протяжении от двух лет и более. То есть даже летом на небольшой глубине почвы есть лед, а местами ледники даже выходят на поверхность.

Рис.7. Леса Павловского водохранилища.

Для учета урожайности шишек я с помощью родителей подобрала три участка размером 50x50м. Это ельники на южном склоне, северном склоне и северном склоне с многолетней почвенной мерзлотой.

Урожайность шишек ели я оценивала глазомерно у каждого дерева по 6-бальной шкале, которой пользуются в лесоводстве и лесоведении (Таб. 1), с помощью бинокля (рис.7). Мною учитывались только деревья верхнего яруса леса, которые дают основной урожай шишек и семян (Приложение. Таб. 1-3). Далее я считала средний балл урожайности шишек для каждого ельника:

средний балл = (сумма баллов всех деревьев) : количество деревьев

Таблица 1.

Шкала урожайности взрослого дерева.

балл	Характер расположения шишек на дереве
0	Шишек на дереве нет; их не удается обнаружить даже при помощи бинокля.
1	Единичные шишки на отдельных ветвях в верхней частях кроны, на южной стороне.
2	Незначительное количество шишек в верхней и средней частях кроны, особенно на ее южной стороне.
3	Среднее количество шишек, растущих равномерно или группами на многих ветвях в верхней и средней частях кроны, особенно на ее южной стороне.
4	Много шишек в верхнем секторе кроны, где они располагаются группами (гроздями по 5-10 штук), в среднем секторе шишек сравнительно немного.
5	Очень много шишек на всех ветвях в верхней и средней частях кроны; в верхнем секторе кроны шишки располагаются группами и гроздями по 10-15 штук.

.

а б

Рис. 7. Оценка урожайности шишек у ели: а – оценка 5 баллов; б – я оцениваю урожай шишек.

«Лес начинается с шишки» - говорят работники лесного хозяйства. И они правы, потому что все наши ценные хвойные деревья размножаются исключительно семенами. Ель не является исключением из правил. Она не способна размножаться вегетативно, как лиственные деревья. Поэтому оценка количества и качества шишек очень важна для восстановления ельников. Широко известным фактом является то, что обильные урожаи шишек и семян ели происходят не ежегодно. Урожайные годы чередуются с неурожайными и малоурожайными годами [6]. Длительные наблюдения разных авторов показали, что у ели преобладают средние по урожайности года, урожайный год бывает 1 раз в 3-6 лет.

Обследование выбранных участков показало, что на южном склоне в составе ельника присутствует пихта: на 5 елей приходится 5 пихт, на северном мерзлотном склоне - лиственница: на 6 елей приходится 4 лиственницы, и только на северном склоне сформировался чистый ельник .

Как показывают мои наблюдения, наилучший урожай шишек наблюдается в ельнике на северном склоне, наихудший в ельнике на северном мерзлотном склоне (Таб. 2).

Таблица 2

Количество деревьев ели по степени наличия шишек в различных условиях

В ельнике на южном склоне большинство деревьев имеют балл 1-3, на северном склоне - 2-4, на северном мерзлотном склоне - 1-2. Деревьев совсем без шишек мало.

Изначально я предполагала, что наибольший урожай шишек ели будет на южном склоне с наилучшими условиями для произрастания и плодоношения ели. Но, как показали результаты моего исследования, наибольшую урожайность шишек дали ели на северном склоне. Это можно объяснить тем, что на северном склоне растет только ель. На южном и северном мерзлотном склоне кроме ели растут пихта и лиственница соответственно. На данных участках ели приходится соперничать с хвойными деревьями других видов за ресурсы.

Заключение

Леса являются природным ресурсом, который способен возобновляться. Однако скорость рубки ценных пород деревьев, таких как ель сибирская, выше скорости их возобновления. Поэтому человек должен приложить все возможные усилия для восстановления, сохранения и приумножения наших лесных богатств. Как показали результаты анкетирования моих одноклассников, большинство людей понимают размер ущерба, которые наносят предновогодние рубки хвойных деревьев и предпочитают покупать искусственный символ Нового года. В настоящее время этот выбор людей снижает прибыли елочных базаров. Я надеюсь, что в будущем на Новый год будут продаваться елки только из питомника, а не из леса. Для восстановления ельников очень важна оценка количества и качества шишек. Мои наблюдения показывают, что урожайность шишек ели зависит от условий ее произрастания. Больше всего шишек и семян образуется у тех елей, которые не соперничают за ресурсы с другими видами хвойных деревьев и не растут в условиях многолетней почвенной мерзлоты.

Выводы

1. Ель сибирская – один из главных видов, образующих темнохвойные леса России, - играет важную роль в хозяйственной деятельности человека.

2. Большинство людей предпочитает искусственные новогодние «елки» живым деревьям.

3. Наилучшая урожайность шишек (семян) наблюдается в ельнике на северном склоне, наихудшая – на северном склоне с наличием многолетней почвенной мерзлоты.

4. Многолетняя почвенная мерзлота и соперничество за ресурсы с другими видами хвойных деревьев отрицательно влияет на урожайность ели.

5. Наблюдения за урожайностью шишек позволяют определить, сколько семян может созревать в отдельных ельниках, и рекомендовать сбор шишек в определенных условиях.

Список литературы

1. Горы, леса и растительный мир. Большая детская энциклопедия. Ростов-на-Дону: Валдис, 2016. 127 с.

2. Жизнь растений. Том 4. М.: Просвещение, 1978. С. 362.

3. Ель http://nashzeleniymir.ru/%D0%B5%D0%BB%D1%8C.

4. Ель сибирская http://www.wood.ru/ru/opiselk1.html.

5. Ель сибирская: описание, ареал произрастания, применение в народной медицине http://fb.ru/article/139291/el-sibirskaya-opisanie-areal-proizrastaniya-primenenie-v-narodnoy-meditsine.

6. Ель сибирская – Picea obovata http://priroda40a.narod.ru/pinaceae/pic.htm.

7. Жертвоприношение празднику http://www.ladoga-news.ru/news?id=1954.

8. Практическая энциклопедия. Деревья. М.: Махаон, 2015. 56 с.

9. Школьник Ю.К. Полная энциклопедия. Растения. М.:ЭКСМО, 2015. С. 36-37.

10. Хвойные леса Башкортостана http://uralturizm.ru/respublika-bashkortostan/rastitelnost-v-bashkirii/khvojnye-lesa-bashkortostana.html.

11. Экология, лес, почва http://eko-forest.ru/estestvennoe-vozobnovlenie-lesa/.

Приложение

Таблица 1.

Урожайность шишек ели на северном (не мерзлотном) склоне

Таблица 2.

Урожайность шишек ели на южном склоне

Таблица 3.

Урожайность шишек ели на северном мерзлотном склоне

18