II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭКОСИСТЕМА СТАРОГО ПНЯ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сафарян М.С. 1

---

1

Анахова Н.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

284.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Опенками полно лукошко,

А масленок некуда деть.

На камне червивом морошка

Раскинула тонкую сеть.

(А. Н. Толстой)

Каждый лесной пень неповторим, это целый мир со своим населением, своей растительностью. Летом пень наряжается в мантию из мягкого зеленого мха. А зимой надевает роскошную пушистую снежную шубу. Пень – хороший объект для определения типов трофических групп, экологических нишей организмов. Определенные виды усачей, короедов поселяются на определенных видах деревьев. «Адрес» короедов - пространство между корой и древесиной, «профессия» ( т.е. пища) – кора. В древесине могут жить личинки усачей, бронзовки, жука-носорога, древоточца и многие другие насекомые.

Пни различаются по видовому составу, степени разложения древесины, особенностям увлажнения, а значит, обрастанием разными видами мхов или лишайников. Норы в пне - убежище, место гнездования опять же различных насекомых и позвоночных животных…

Пень, по Ожегову, - нижняя часть ствола срубленного, спиленного или сломленного дерева вместе с оставшимися в земле корнями и комлем.

А так говорит Википедия: «Пень — небольшая часть ствола дерева, оставшаяся после его частичного уничтожения и включающая в себя его корни. Процесс полного удаление пня из грунта (корчевание) может быть сложным и трудоёмким. Пень может быть как ещё живым (тогда из него ещё может снова вырасти дерево — пнёвая поросль), так и мёртвым».

Актуальность работы: привлечь внимание представителей районного лесничества к проблеме появления в лесу крупных древесных остатков, к проблеме сохранения молодняка ели и других видов растений, необходимости организации санитарных вырубок и удалению многочисленного повала ели.

1.2. Цель работы: изучить обитателей пней разных видов деревьев, определить уровень разрушения пней и и разложения валежа ели {Picea abies), сосны (Pinus sylvestris), березы (Betula pendula, В. pnbescens) и осины (Populas tremida), а также выявление важнейших факторов, влияющих на этот процесс.

1.3.Задачи:

1. Определение составных компонентов экосистемы и взаимодействующих с ней объектов ;

2. Установление структуры экосистемы, т.е. совокупность ее внутренних и внешних связей;

3. Нахождение законов функционирования экосистемы, определяющих характер изменения ее компонентов и связей между ними под действием внешних факторов. сравнительная оценка потери массы древесины и коры в зависимости от древесной породы.

1.4. Методики исследования: наблюдения, ведения дневника, моделирование, изучение справочной литературы.

Исследуемая территория: ельник в д.Макшеево.

2. Исследовательская деятельность.

2.1. Характеристика экосистемы.

Чтобы узнать как устроена жизнь в таких малых системах, как пень, как складываются отношения между обитателями этого «дома» мне понадобилось изучить множество организмов , обитающих в экосистеме пня. Экосистема (от греческого oikos — жилище, местопребывание и systema — сочетание, объединение), экологическая система, совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов. Термин «Экосистема» предложен А. Тенсли (1935), который считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога, представляют собой основные природные единицы на поверхности земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома, — факторы местообитания в самом широком смысле». Он подчёркивал, что для экосистемы характерен «разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим».

Понятие «Экосистема» подходит к объектам разной сложности и размеров. Массив леса — экосистема, в пределах которой находятся экосистемы почв разного типа, экосистема гниющего пня и т. д. Чаще под экосистемой понимают совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот (с участием продуцентов, консументов и редуцентов). Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени, или кратковременными (например, экосистемы эфемерных водоёмов). Независимо от степени сложности экосистема характеризуется видовым составом, численностью входящих в неё организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. Пространственная разграниченность экосистемы может быть выражена более или менее отчётливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Существование экосистемы возможно лишь при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего количества вещества. Все реальные экосистемы (в совокупности слагающие биосферу Земли) принадлежат к открытым системам.

Экосистема — широкое понятие, экосистема не связана с ограниченным участком земной поверхности. Это понятие применимо ко всем стабильным системам живых и неживых компонентов, где происходит внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Экосистема может включать и несколько биогеоценозов (например, биогеоценозы округа, провинции, зоны, почвенно-климатической области, пояса, материка, океана и биосферы в целом). Таким образом, не каждую экосистему можно считать биогеоценозом, тогда как всякий биогеоценоз является экологической системой.

2.2. Экосистема старого пня.

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. 1. Биотический компонент экосистем.

Все организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательнх веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом, в экосистеме происходит круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами. Движущей силой этих круговоротов служит, в конечном счете, энергия Солнца. Фотосинтезирующие организмы непосредственно используют энергию солнечного света и затем передают ее другим представителям биотического компонента. В итоге создается поток энергии и питательных веществ через экосистему. Необходимо еще отметить, что климатические факторы абиотического, компонента, такие, как температура, движение атмосферы, испарение и осадки, тоже регулируются поступлением солнечной энергии.

Энергия может существовать в виде различных взаимопревращаемых форм, таких, как механическая, химическая, тепловая и электрическая энергия. Переход одной формы в другую называется преобразованием энергии. Таким образом, все живые организмы – это преобразователи энергии, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конце концов, вся энергия, поступающая в биотический компонент экосистемы, рассеивается в виде тепла. Фактически живые организмы не используют тепло, как источник энергии для совершения работы – они используют свет и химическую энергию.

2. Абиотический компонент экосистемы. Абиотический, т.е. неживой, компонент экосистемы подразделяется на эдафические (почвенные), климатические, топографические и другие физические факторы, в том числе воздействие волн, морских течений и огня. Важнейшими составляющими абиотического компонента экосистемы помимо почв являются климатические и топографические факторы. Кроме того, в абиотический компонент может входить наличие волн, гейзеров, вулканов и прочие экзотические факторы.

К климатическим факторам относят свет, температуру, влажность и т. п. На интенсивность света влияет широта местности, время дня и года, а также наклон поверхности по отношению к горизонтали. Под действием света в растениях происходят фотосинтез и транспирация, благодаря свету животные видят. Организмы, живущие в областях с выраженной сменой времён года, выработали различные реакции на периодические изменения освещённости (у растений – цветение, опадание листьев, у животных – миграция, зимняя спячка).2.3. Структура экосистемы.

С точки зрения структуры, в экосистеме выделяют: климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды; неорганические вещества, включающиеся в круговорот; органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии; продуценты — организмы, создающие первичную продукцию; макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества; микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическим связями. Растения могут существовать только за счёт постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей, Гетеротрофы живут за счёт автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов, так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. Продуцентами выступают автотрофные организмы,способные строить свои тела за счёт неорганических соединений. Консументы –это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов н, трансформирующие его в новые формы. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительна, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов, в течение жизни выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена - консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например в тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, и их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна. Для естественной экосистемы характерны три признака: 1)экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и

неживых;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с

создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3)экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов. Примерами природных экосистем являются: озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера. Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.).

Вывод: Экосистема - понятие безранговое. Это может быть система любого размера - от капли прудовой воды до биосферы в целом. В отличие от биогеоценоза понятие "экосистема" более широкое и охватывает сообщества любого ранга.

Экосистема - природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, связанными между собой обменом веществ, потоком энергии и информации.

Следовательно, экосистема пня, как и любая экосистема состоит из двух подсистем:

Экосистема

Биота = Биоценоз =

сообщество живого Биотоп = совокупность

абиотических факторов

2.4.Видовое многообразие.

Итак, чтобы ответить на интересующие меня вопросы я исследовала пни разных пород деревьев. Ничем не примечательных на первый взгляд, обычных, таких же, как и другие. Но если, присмотримся к старому пню, внимательнее, у него есть, что нам поведать.

Первые наблюдения и отбор проб состоялось 20 мая. Среди обнаруженных животных, были: мокрицы, геофил, куколка озимой совки, личинка жука усача, муравьи, клещи, ракообразные, икра моллюска, дождевой червь, моллюски, лягушка. Вторая экспедиция состоялась через неделю, 27 мая. Личинок я больше не встречала. Из насекомых были муравьи, жук навозник. Из паукообразных – лесной паук, ложноскорпион, паук сенокосец, который, видимо, находился на пеньке случайно. Из ракообразных: мокрицы, костянка, геофил. Моллюски. Из млекопитающих: бурозубка. Третья экспедиция была 3 июня. Новое насекомое – жужелица. Все остальные, кроме личинок, были и в первой и во второй пробах. Исследовано 5 пней хвойных пород деревьев, преимущественно ели, и 2 пня лиственных пород деревьев, березы, ольхи. Средний возраст хвойных деревьев 70-80 лет. Возраст лиственных деревьев от 50 до 70 лет.

Пенек сначала изучала визуально, затем ножом отодвигала кору и на этом участке фиксировались живые организмы. Каждый лесной пень неповторим, это целый мир со своим населением, своей растительностью. Каждая экосистема включает три главных биологических компонента: продуценты, консументы, редуценты.

1.Продуценты

Видовая структура пня

2.Консументы

3.Редуценты

Экосистема пня и экологические ниши.

Пень

Биота Биотоп

Муравьи Древесина

Короеды Сердцевина остатки ствола дерева

Мох Кора

Брусника Корни

Чтобы рассмотреть видовую структуру пня, для начала я отыскала продуценты.

Первый, важнейший биологический компонент экосистемы- производители, или продуценты (от лат. «продуценс» - производящий, создающий). Это автотрофные организмы, в основном растения, а также некоторые бактерии, способные создавать органические вещества из неорганических, используя энергию солнца. Их немного: мхи, лишайники, брусника, всходы сосны и других деревьев, семена которых зачастую прорастают прямо на пне. На исследуемом пне я обнаружила бруснику, папоротник, лишайники, мхи.

Брусника

Растёт по сухим и сырым хвойным и лиственным лесам, кустарникам, иногда на торфяных болотах.

Кустики брусники, побеги которой иногда должны прокладывать себе дорогу в гнилом пне между корой и древесиной, могут достигать в длину одного метра, между тем как растущие рядом на земле имеют обычно высоту от 8 до 15 см.

Цветёт в мае и июне. Венчики брусники во время цветения поникают, это защищает пыльцу от сырости. В пыльниках пыльца находится в виде плотной массы, но понемногу разрыхляется и высыпается порциями через дырочки, расположенные на концах пыльников.

Плоды — красные ягоды — держатся под снегом до весны.

Побеги брусники поражаются грибком Exobasidium vaccinii. При этом поражении стебель и листья скручиваются и получают бледно-розовую окраску. Издали такие побеги кажутся странными цветами и резко выделяются на фоне здоровых зелёных кустов брусники. Часто вследствие поражения грибком Melampsora Goeppertiana стебли удлиняются, скручиваются и дают впечатление метлы, а листья укорачиваются, нижние из них превращаются в чешуйки.

Ягоды брусники, резко выделяющиеся своим красным цветом на фоне зелёной листвы, поедаются животными и птицами. Птицы разносят на большие пространства не переваренные семена и способствуют распространению брусники.

Корни брусники густо оплетены мицелием гриба. Нити гриба принимают почвенные растворы с минеральными веществами и передают их корням брусники.

Лишайники, развивающиеся на гниющих пнях и на основаниях стволов деревьев, теневыносливы и влаголюбивы. Это цетрария сосновая (Cetraria pinastri), кладония пальчатая (Cladonia digitata), виды кладоний, составляющие «олений мох», и т. д.

Лишайники — очень медленно растущие организмы. Прирост их таллома при благоприятных условиях колеблется от 1 до 8 мм в год. При этом листоватые и кустистые лишайники растут быстрее, чем накипные. Средний возраст лишайников — от 30 до 80 лет, а отдельные экземпляры доживают до 600 - 2000 лет. Таким образом, наряду с гигантской секвойей и остистой сосной лишайники можно считать самыми долгоживущими организмами. Ввиду медленного роста лишайников необходимое условие их жизни — продолжительная неподвижность субстрата.

Чем старше пень, тем больше на нем лишайников!

Мхи: туидиевые, бриум, плеврозиум

Для многих видов идеальным местом жительства являются деревья, особенно гнилые. В то же время в отличие от грибов мхи не являются паразитами. Хотя на вид мох почти незаметен, его роль в экосистемах очень велика. Поскольку он способен впитывать и удерживать много влаги, то играет существенную роль в регулировании водного баланса лесов и болот и уменьшает почвенную эрозию на открытых местах. Плотный зеленый ковер мха дает надежный приют множеству маленьких обитателей лесов и болот – насекомых и животных.

Вторую группу составляют потребители, иликонсументы (от лат. «consumo» - потребляю). Это все гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества (растительноядные животные, хищники, паразиты). Консументы первого порядка питаются живым органическим веществом растительного происхождения. Консументы второго порядка питаются живым органическим веществом животного происхождения

В отличие от продуцентов, образующих первичную продукцию экосистем, организмы, использующие эту продукцию, получили название гетеpотpофов (гетерос - разный, гр.). Они используют для формирования своих органов готовое органическое вещество других организмов и продукты их жизнедеятельности.

Большинство консументов связаны пищевой цепью, в которой пень является их пищей (трофические отношения). Также консументы используют пень в качестве жилища (топические отношения). Как говорится «и стол, и дом».

Ящерица прыткая

Ящерицы уничтожают немалое количество слизней, мух, разных мелких насекомых.

Кивсяки (лат. Julida) — из отряда двупарноногих многоножек - наземные беспозвоночные, обитающие в лесной подстилке. Животные избегают сухости и дневного света. Поэтому днем мы их не видим: в это время они прячутся под различными укрытиями, которые покидают только ночью или после дождей. Тело взрослого кивсяка состоит из головы, сильно кальцинированных многочисленных (более 30) сегментов туловища, которые представляют собой надёжную защиту от механических повреждений. Длина взрослых кивсяков варьируется от 2 до 20—25 см. Пища кивсяков – лиственный опад и мёртвые корни, перегной - большинство из них сапрофаги, иногда они питаются живыми сочными корнями. Эти животные наравне с дождевыми червями играют важную роль в процессе почвообразования.

На каждом сегменте туловища у кивсяков имеется пара отверстий пахучих желез. Выделения этих желез ядовиты, у некоторых видов содержат синильную кислоту. Некоторые кивсяки имеют предупреждающую окраску с яркими полосами. Для многих животных, особенно млекопитающих, эти многоножки несъедобны – их выделения раздражают слизистые глаз и носоглотки. Правда, рептилии и птицы их поедают.

Усач сосновый черный. Жуков-дровосеков легко узнать по длинным усам, из-за которых их называют усачами. Взрослые жуки питаются в кронах деревьев, объедая молодые ветки.

Жуки появляются в середине лета (июнь — июль) и заселяют как стоячие ослабленные деревья ели, так и лежачие (ветровальные, буреломные), еловые бревна.

Личинки по выходе из яиц, откладываемых в трещины, щели коры, грызут свои ходы сначала на внутренней поверхности коры, затем на поверхности древесины, после чего уходят внутрь древесины на глубину до 4 см. Древесина - не очень питательная пища, поэтому челюсти личинки должны работать беспрерывно, размалывая в муку крепкие древесные волокна. В древесине личинки зимуют, и только весной превращаются в куколок, из которых в июне выходят жуки.[37]

Жук-носорог (Oryctes nasicornis) каштаново-бурый, блестящий, длиной 25—40 мм, самец его имеет на лбу довольно длинный изогнутый рог. Его личинка, достигающая в длину 80 мм, живет в кучках растительного перегноя, в компостных кучах, в дуплах лиственных деревьев. Развитие её продолжается 4 года. Передними лапками жук-носорог хорошо копает, а питается он трухой деревьев или древесным соком, не брезгует и навозом.

Семейство короеды (Scolytidae)

Взрослые жуки имеют удлиненное цилиндрическое тело, длиной 1—8 мм, и короткие ноги с тонкими лапками. Их личинки белые, безногие, толстые и короткие. Самки короедов при откладке яиц вбуравливаются в ткани растений всем телом и прокладывают в них специальные маточные ходы. Надкрылья многих видов короедов специально приспособлены для выбрасывания опилок из ходов: их вершины вдавлены, образуют углубление, по краям которого имеются зубцы. Все приспособление в целом носит название «тачки». Когда от брачной камеры отходит несколько ходов, то часть из них прокладывается вверх, а часть — вниз по стволу. Из яиц, отложенных в стенки маточных ходов, рождаются личинки, которые прокладывают собственные личиночные ходы. В результате возникает «короедное гнездо», система ходов которого характерна для отдельных видов короедов.

Обычно каждый вид короеда селится на определенном узком круге кормовых пород. Характерной особенностью короедов является также разделение зон ствола между отдельными видами. Одни из них заселяют только прикорневую часть, другие середину ствола, третьи предпочитают сучья или вершину.

Короеды относятся к группе «вторичных» вредителей, т. е. заселяют ослабленные, отмирающие деревья.

Запах дерева, благоприятного для развития потомства, короеды улавливают на расстоянии 500 — 1000 м. Короедам нелегко заселить дерево. Едва успевает жук пробурить входное отверстие, как оттуда начинает течь сок, а у хвойных деревьев смола. Первые поселенцы нередко гибнут. Но ослабленное дерево, исчерпав свои запасы защитных средств, перестает сопротивляться и становится добычей короедов. Первые удачно внедрившиеся жуки начинают строить маточные ходы и выбрасывать наружу отработанную труху. Запах этой трухи, свидетельствующий о беззащитности дерева, особенно тонко воспринимается короедами. Именно с этого момента начинается массовое заселение побежденного ствола полчищами короедов. Но на всех прилетевших места не хватит. Повинуясь инстинкту, короеды закладывают ходы не ближе определенного расстояния друг от друга; скоро вся пригодная поверхность ствола оказывается поделенной, и опоздавшие самки улетают ни с чем. Когда же в периоды массовых размножения короедов ослабленных деревьев не хватает, многие самые обычные виды нападают и на здоровые деревья. Первые группы поселенцев гибнут, захлебнувшись в смоле или соке, но ослабляют дерево настолько, что следующие за ними короеды уже без труда заселяют ствол. Многие виды короедов ослабляют деревья еще раньше, когда молодые жуки питаются, подгрызая веточки кроны. Эти короеды получили меткое название «лесных садовников» — ведь после их нападения кроны деревьев выглядят подстриженными. Такая «стрижка» деревьев сильно понижает их сопротивляемость заселению короедами. Развиваются личинки короедов сравнительно быстро. Для большинства видов это закономерно, так как пища их — свежая кора — содержит достаточное количество сахаров и белковых соединений.

В толще древесины таких легкодоступных веществ нет, однако некоторые короеды успешно развиваются именно здесь. Как же питаются эти личинки? На помощь им приходят симбиотические грибы. Оказалось, что самки, а иногда и самцы таких короедов-древесинников имеют приспособления для хранения спор грибов в виде выемок в основании ног. Когда жуки покидают материнский ход, в эти карманы набиваются споры грибов. Выгрызая в древесине галерею для своего потомства, самки рассеивают споры грибов из своих карманов. Эти споры дают начало грибнице, которая покрывает стенки ходов. Ею и питаются личинки древесинников. Жизненный цикл древесинников является ярким примером симбиотических отношений между насекомым и сопутствующим ему грибком. Жуки расселяют этот грибок, создавая ему особо благоприятные условия для развития внутри своих ходов, грибок же доставляет пищу их личинкам.

Древоточец пахучий Cossus cossus,

Гусеницы прогрызают ходы в стволах древесных или в побегах и корнях травянистых растений. Развитие обычно длится 2—3 года. Крупных мясистых резко пахнущих кроваво-красных гусениц нередко можно встретить ползущими по поверхности земли в конце августа, когда они ищут места для зимовки. Зимует гусеница в рыхлом коконе из грубого шелка. После зимовки окукливается. Бабочки вылетают в начале лета. Бабочки от средних до очень крупных размеров (в России от 13 до 70—80 мм в размахе крыльев), живут недолго и не питаются, ротовой аппарат недоразвит.

Малый земляной шмель (Bombus lucorum) живёт на лесных полянах, лугах, в кустарниковых зарослях, устраивая гнезда в заброшенных норах грызунов, в пустотах под корнями деревьев и пней.

Жук-олень, рогач (Lucanus cervus) – крупнейший жук Европы. Самец длиной до 7 см (без верхних челюстей); голова очень большая, с выступающими гребнями и огромными верхними челюстями, по форме напоминающими рога оленя (отсюда название). Челюсти служат в период спаривания для борьбы с др. самцами. Жуки ими не добычу хватают, а «бодаются», дерутся за сладкий напиток. Сцепившись «рогами», стараются спихнуть друг друга с дерева. Жук питается вытекающим из деревьев соком; личинка живёт в гниющей древесине. Развитие личинки продолжается 4—6 лет. Не является вредителем, подлежит охране.

Бронзовка золотистая достигает в длину 20 мм. Надкрылья зелёные с металлическим отблеском и узкими поперечными белыми узорами. Снизу тело жука бронзового цвета с пурпурным отблеском. Личинки жёлто-белые очень прожорливы. Растут быстро и через месяц уже достигают половины своей окончательной величины. За один месяц личинка съедает пищи в несколько тысяч раз больше объёма своего тела.

Личинка бронзовки ест непрерывно и превращает в порошок уже разрушенные гниением мёртвые листья и стебли. Личинка поедает медленно, крепкими челюстями разделяя их на волокна, а потом грызёт. В её кишечнике они превращаются в тесто, вполне пригодное для удобрения почвы. Один из самых деятельных изготовителей чернозёма — личинки бронзовки.

Быстряк четырехточечный (Sericoda quadripunctratum) - редкая жужелица. Характерный лесной вид. Обитает под корой как стоящих, так и упавших деревьев, иногда встречается в лесной подстилке, на гарях и кострищах. Цикл развития одногодичный. Жуки - хищники, охотящиеся преимущественно под корой. Личинки - хищники, охотящиеся в подстилке и толще почвы преимущественно в июле. Зимуют жуки.

Гадюка обыкновенная

В жаркие солнечные дни любят гадюки погреться на солнце, а в пасмурные и прохладные дни они мало двигаются, прячутся в норы, гнилые пни, между камнями. В сумерки и ночью охотятся на мышей, полёвок, лягушек, птенцов, ящериц. Молодые гадюки ловят насекомых, червей. Зимуют в норах кротов, грызунов, среди сгнивших корней деревьев.

Дятлы.

Черный дятел желна. В лесных массивах, где зимуют черные дятлы - желны, под усыхающими или погибшими стволами деревьев белеют целые кучи щепок и древесной трухи, разбросаны большие пластины сбитой коры. Добираясь до личинок златок и усачей, желна выдалбливает в трухлявых пнях и стволах овальные или четырехугольные "дятельники" глубиной до 10-12 см, сужающиеся в сторону сердцевины ствола. Обладатель клюва, крепкого, как хорошее долото, этот дятел долбит даже твердую смолистую древесину здоровых елей и сосен, доставая из узких ходов крупных черных древесных муравьев (компонотус) или жирные личинки усачей. Желна не только долбит клювом, она пользуется им и как рычагом, отламывая крепкие щепки сырой древесины толщиной до 2-3 мм и длиной по 10-20 см. Наличие таких щепок под раздолбленным деревом - один из типичных следов "работы" желны. На зимнем участке этого дятла обычно встречается множество разбитых пней, лежащих на земле колод и щелевидные, узкие, но глубокие дятлины, выдолбленные в корневых лапах елей над самой землей. Это следы охоты черного дятла на очень вредного для леса черного усача; желна - один из важнейших его врагов.

В глубоких "дятельниках", сделанных желной, нередко встречаются следы других лесных птиц: гаички и пищухи используют эти пещерки в трухлявой древесине как места ночлега в холодные зимние ночи. Летом в некоторых больших нишах, выдолбленных желной, вьют свои гнезда серые и малые мухоловки.

Из других наших дятлов только трехпалый дятел- типичный обитатель северных хвойных лесов - так же часто, как желна, трудится на елях, пихтах и соснах. За зиму он выдалбливает множество мелких и сравнительно узких конусовидных пробоин в коре и древесине. Трехпалый дятел, подобно врачу, "выслушивает" и "выстукивает" больное дерево, определяя местоположение ходов и зимовочных камер короедов. При этом конец клюва оставляет много коротких и узких черточек, более коротких и узких, чем у желны. Эти следы легких "ударов выстукивания", подобно венцу, окружают глубокие пробоины, соответствующие местам, где были обнаружены, извлечены и съедены оцепеневшие личинки короедов. Другие виды остающихся на зиму дятлов приспособились к охоте на вредителей главным образом лиственных пород

Большой пестрый дятел кроме личинок насекомых всю зиму кормится семенами ели и сосны, целые кучи разбитых, взъерошенных шишек темнеют весной на земле под его "кузницами" или "станками".

Зарянка (реполов, малиновка (устар.) — Erithacus rubecula

Питается различными беспозвоночными и ягодами. Зарянка гнездится чаще всего на земле или низко от земли, в хорошо закрытом месте: в нише или пустотах от выгнившей сердцевины и корней старого пня, в углублении между корнями большого старого дерева (чаще ели), под основанием наклонившегося ствола дерева, в куче выкорчеванных пней; реже под ветвями лежащего на земле валежника, но в этом случае гнездо хотя бы частично прикрыто сверху плотным пластом мертвого полога; как исключение, в дупле на высоте до 2 м от земли.

Ёж европейскийОсновное место обитания — смешанные и лиственные леса, лесные опушки, вырубки, овраги, заросли кустарников. Ёж ведёт одиночный образ жизни. Самцы агрессивно защищают друг от друга индивидуальные кормовые участки. В пределах своего участка ёж устраивает несколько (до 10) гнёзд, спрятанных в кустарнике, под брёвнами, пнями, в кучах хвороста. Гнездо (диаметром 15—20 см) он выстилает сухими травами, листьями, мхом, древесной трухой. Летом нор не роет, иногда занимает пустые норы грызунов. Активен в сумеречное и ночное время. День проводит в одном из убежищ. Убежище представляет собой гнездо из листьев и веток, располагается чаще всего в естественных нишах под корнями, валежником, выворотами, старыми пнями или просто на земле. Весной, когда ежи выходят из спячки, они проявляют активность и в дневные часы. Спит ёж, свернувшись в неплотный клубок. Питается ёж в основном насекомыми (жуками, уховёртками) и их личинками, кивсяками, слизнями, улитками, дождевыми червями. Особое лакомство для него представляют личинки комаров-долгоножек, многоножки и лесная жужелица. На позвоночных он нападает редко; чаще всего его жертвами становятся впавшие в оцепенение амфибии и рептилии (в том числе змеи), которым ёж перекусывает позвоночник. Из растительных кормов он предпочитает жёлуди, грибы, ягоды и фрукты. Ёж очень прожорлив, особенно после спячки, — за ночь может съесть корма, который равен 1/3 его веса.

Красные полевки северных хвойных лесов часто запасают ягоды (бруснику и клюкву), складывая их кучками под пнями и колодами.

Тут и там в старых пнях, в ямках, в трещинах скал появляются всходы дуба и орешника. Лесные грызуны вместе с птицами - лучшие распространители этих ценных деревьев

Как и в любой экосистеме есть и редуценты, как их называют «Великие могильщики Земли» (от лат. «редуцере» - возвращать). Именно они разрушают органические вещества мертвых останков и возвращают в круговорот элементов – биогеохимический цикл неорганические вещества. Грибам принадлежит первенствующая роль в разрушении лесного опада и, как следствие этого процесса, в круговороте веществ в природе. Это они очищают почву от многочисленных опавших листьев, хвои, веточек. Это грибы вместе с представителями других групп живых организмов, роль которых в этом процессе, однако, невелика, разрушают пни деревьев, сухостой, сломанные и поваленные ветром стволы, колоды, оставшиеся в лесу на месте рубок. Множество микро- и макромицетов из числа сапротрофов поселяются на хвойном и листовом опаде, пнях, отмерших стволах, разлагают их, очищая поверхность почвы и подготавливая почву для заселения новыми поколениями растений. Опята далеко не сразу появляются на пнях. Исследования ученых доказали, что разрушение нежизнеспособной древесины – это сложный процесс, который делится на множество этапов. Вначале на упавшем дереве селятся несовершенные грибы, питающиеся лишь содержимым клеток, не разрушая их стенки. Постепенно на древесине появляются серые, желтые и коричневые пятна. Такие изменения почти не воздействуют на физические свойства дерева. На смену несовершенным грибам приходят базидальные. Их мицелий проникает глубже, и помимо содержимого клеток, может питаться промежуточными продуктами распада. Мицелий базидальных грибов сопровождается грибами-спутниками (пенициллами), которые способствуют подкислению среды. Это благоприятное условие для дальнейшего развития базидальных и несовершенных грибов, способных к разложению клетчатки (триходерма, стахиботрис, некоторые виды сумчатых грибов). Мицелий базидальных грибов изживается по мере исчерпания запасов целлюлозы. Среда из кислой превращается в щелочную, и появляются новые виды грибов, которые еще энергичнее расщепляют клетчатку и белок. На этом этапе дерево теряет свою форму, становится трухлявым, покрывается мхом и другими растениями – значит, наступило время шляпных грибов. Опята доводят начатое дело до конца, минерализуя органические вещества, образуя плодородный слой почвы и пополняя запасы своей жизненной энергии за счет омертвевшего дерева.

Чешуйчатка золотистая

Гриб встречается летом и осенью на корнях, пнях, у основания хвойных и лиственных деревьев. Шляпка диаметром 4-10 см, колокольчатая, с возрастом плоско-округлая, грязновато-золотистого или ржаво-желтого цвета. Плодовое тело сухое, покрыто ржаво-коричневыми, завернутыми кверху крупными чешуйками. Пластинки желтоватые, в дальнейшем ржавые. Ножка высотой до 10 см при толщине 1-1,5 см, желтовато-бурая, с коричнево-ржавыми пятнами. Молодые грибы имеют покрывало (пленку под шляпкой), которое потом рвется. Гриб съедобный, горьковатый и имеет запах редьки.

Фибропория Вайяна (Полипорус разрушающий) - однолетний гриб, растущий на разрушенной древесине - на пнях, валеже и сухостое. Иногда перебирается на сухие листья и иные растительные остатки, а в отдельных местностях поселяется в постройках как домовый гриб. Растет в течение всего вегетационного периода (с весны по осень). Плодовое тело распростертое, слабо прикрепленное, мягкое, белое или бледно-кремовое.

Опенок осенний (настоящий). Растет группами на пнях, мертвой древесине, реже на стволах живых деревьев, активно разрушая кору и быстро преодолевая расстояние между деревьями, поэтому считается опасным паразитом древесных пород (поражает 236 видов древесных, кустарниковых и даже некоторых травянистых растений). Но грибник ликует, когда встречает полуповаленную березу, на стволе которой рядами стоят полчища опят: обошел вокруг дерева - и полная корзинка.

Опенок любит старые пни, корни хвойных и лиственных деревьев, и особенно часто селится на дубовых и березовых пнях, встречается даже в районах вечной мерзлоты. Шапка настоящего опенка имеет вид шарика, выпуклая, потом выпрямлена, бархатистого, коричнево-желтого цвета. Сверху на шапке, есть мелкая коричневая чешуя. Пластинки беловатые, потом светло-бурые и часто бывают покрытые ржавыми пятнышками. В пищу идут в основном шапки, так как ножки весьма волокнистые.

Опенок ложный серно-желтый. Растет группами на гнилой древесине разных пород деревьев, на пнях, у основания стволов.

Хондростереум пурпурный - Chondrostereum purpureum. (Стереум пурпурный, стереум пурпурно-фиолетовый).

Плодовые тела черепитчато расположены на субстрате, распростерто-отогнутые, в свежем состоянии мягко-кожистой, при засыхании твердо-роговидной консистенции. Поверхность плодовых тел белая, слегка опушенная. Гименофор гладкий, пурпурно-красный или лиловый, при подсыхании бледнеет или буреет. Гриб растет как сапротроф на мертвой древесине, пнях, и как паразит у основания стволов живых деревьев лиственных пород. Вызывает белую гниль древесины, а также болезнь плодовых деревьев – "млечный блеск".

Вешенка обыкновенная

Эти грибы растут на старых пнях клена, березы, ольхи.

Вешенка дубовая – малоизвестный гриб. Необычности вешенке дубовой добавляет общее «покрывало», прикрывающее молодые грибы от капризов погоды. Шляпка гриба листовидная или ухообразная сероватая, или оливкового оттенка, у старых грибов выцветает до белого. Может достигать 20 сантиметров в диаметре. Пластинки, как и у большинства видов вешенок, крупные ниспадающие по ножке, по цвету не отличающиеся от шляпки или чуть светлее. Ножка короткая, мясистая, отличается особой плотностью и волокнистостью, на поверхности ножки видны слаборазличимые чешуйки, у молодых грибов на ножке присутствует кольцо, которое очень быстро исчезает. Мякоть плотная, с желтоватым оттенком, на срезе не темнеет, однако, с возрастом быстро твердеет и становится непригодной, как продукт питания.

Гриб распространен в лиственных лесах умеренного климата. Растет на стволах дубов, реже – ив. Излюбленные места обитания – пни и валежник во влажных лесах.

Вешенка лососевая или розовая отличается ярким розовым цветом спороносного слоя и слегка опушенной шляпкой.

Вешенки – съедобные грибы.

Ежовик коралловидный(Hericiumcoralloides

Растет: с начала июля до середины сентября на пнях и валеже лиственных пород (осины, дуба, чаще березы), единично, очень редко. Внесен в Красную книгу России. Считается съедобным грибом.

Копринусы – грибы-навозники. Родовое название этих грибов — копринус — происходит от греческого слова «копрос» (сорros), что значит «навоз». Грибы, поселяющиеся на навозе, называют копрофилами. К этой экологической группе грибов относятся и многие копринусы. Всего род включает около 200 видов. Они являются космополитами и распространены почти по всему земному шару. Виды этого рода селятся на навозе травоядных животных, хорошо удобренной почве, на разрушающихся пнях и других растительных остатках. Поэтому они часто встречаются в садах, огородах, на мусорных кучах, около животноводческих ферм, на лугах, где пасется скот. Эти грибы поселяются и в городах (они в изобилии бывают в парках, на газонах скверов). Встречаются они и в лесу, особенно на опушках, куда заходит при пастьбе скот. Более мелкие виды (например, Coprinus dissiminatus) обильно покрывают полуразложившиеся пни.

На мертвой древесине селятся копринусы – навозник пушистый, навозник рассеянный, навозник мерцающий, ивовый чернильный гриб и др.

Обычны на пнях грибы слизевики, дождевики, трутовики.

Селится на пнях, отмерших ветвях и стволах лиственных деревьев гриб Кориолус многоцветный.

2.5. Пищевые связи и трофические уровни.

Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов – каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено – трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Каждая экосистема включает три главных биологических компонента: продуценты, консументы, редуценты.

Связи, при которых одни организмы поедают другие организмы или их останки, или выделения (экскременты), называются трофическими («трофее» - питание, пища, гр.). При этом пищевые взаимоотношения между членами экосистемы выражаются через трофические (пищевые) цепи.

Пень – своеобразная «монокультура», входящая в цепи питания организмов.

При составлении цепей питания я поняла, что в этой экосистеме пастбищные цепи начинаются с древесины, коры пня. Детритные цепи, которые преобладают в данной экосистеме, тоже начинаются с древесины или коры пня, и даже паразитическая цепь: живое дерево → трутовик (опёнок). Получается, что пень служит многим видам в качестве основной пищи.

Термин детрит означает «продукт распада» от латинского слова «deterere» - изнашиваться. Он позаимствован из геологии, где им называют продукты разрушения горных пород. В экологии детритом называют органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения – начало пищевой цепи. Следующим звеном или уровнем детритной цепи следует считать животных – падальщиков, детритофагов.

В отличие от пастбищной цепи размеры организмов при движении вдоль детритной цепи не возрастают, а наоборот, уменьшаются. Так на втором уровне могут стоять насекомые - могильщики. Но самыми типичными представителями детритной цепи являются грибы и микроорганизмы, питающиеся мертвым веществом и довершающие продукт разложения биоорганики до состояния простейших минеральных и органических веществ, которые затем в растворенном виде потребляются корнями зеленых растений, начиная тем самым новый круг движения вещества. Поэтому такие организмы - деструкторы (разрушители) называются еще редуцентами (от латинского слова «редуцере» - возвращать), или сапрофагами (от греческого слова «сапрос» - гнилой).

Пастбищная и детритная цепи в разных экосистемах выражены по-разному. Например, в лесу лишь небольшая часть зелени поступает в пищу консументам. Большая часть отмерших растений и их фрагментов поступает непосредственно к редуцентам. То есть лес считается экосистемой преобладанием детритных цепей.

Схема «Трофическая структура, цепи питания».

Вывод: пень – уникальная экосистема, в которой почти вообще отсутствует пастбищная цепь, но зато здесь можно увидеть тонкую грань между паразитами и сапрофитами: если гриб поселяется ещё на живом дереве – он паразит, но если на пне – сапрофит.

2.6. Взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой.

Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо мертвыми остатками особей этого вида, либо продуктами их жизнедеятельности).

Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Они заключаются в создании одним видом среды для другого, в формировании субстрата, во влиянии на движение воды, воздуха, в изменении температуры, насыщении среды продуктами выделения и т. п.

Ель, затеняя почву, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны, ракообразные поселяются на коже китов, мхи и лишайники располагаются на коре деревьев. Все эти организмы связаны друг с другом топическими связями.

Форические отношения — участие одного вида в распространении другого. В этой роли обычно выступают животные, переносящие семена, споры, пыльцу растений. Так, обладающие цепляющимися шипами семена лопуха или череды могут захватываться шерстью крупных млекопитающих и переноситься на большие расстояния.

Фабрические отношения — тип связей, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки либо даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников для строительства своих домиков используют кусочки коры, песчинки, обломки раковин или же сами раковины с живыми моллюсками мелких видов.

Видовой состав, трофические группы пня, биотические взаимоотношения

Вывод: в процессе наблюдения за экосистемой старого пня, мне удалось проследить основные типы биотических взаимоотношений: симбиоз, паразитизм, хищничество, квартирантство, конкуренция .

2.7. Устойчивость экосистемы пня.

Сукцессия лесного биогеоценоза продолжается до 150-200 лет. Это одна из самых устойчивых естественных экосистем. А является ли устойчивой экосистемой пень? Обратимся к таблице «Устойчивость экосистемы».

3.Выводы.

3.1. Какую роль играет старый пень в экосистеме леса.

Пень служит примером косвенных межвидовых отношений в экосистеме леса. Насекомоядные птицы поедают многих насекомых, которые кормятся и живут в старом пне; пни и корневая система спиленного дерева мешает при закладке новых лесопосадок; пни занимают достаточно много места, отнимая полезную площадь леса; пни и корни, особенно трухлявые, подгнивающие, являются идеальным местом для заселения насекомых-вредителей и бактерий-паразитов, так что вовремя не убранный пень может легко стать причиной поражения вредителями и других насаждений .

А что же делать с корнями?

Если с удалением пней дело обстоит немного проще, так как они находятся на поверхности земли, то корни спиленного дерева остаются под землей. Их вроде бы и не видно, но они будут существенной помехой при закладке фундамента будущего здания, прокладке подземных коммуникаций, а также не дадут нормально развиваться корневой системе других насаждений. Таким образом, не только пни, но и корни деревьев подлежат обязательному удалению с участка.

Что же дальше произойдет со старым пнем? Я могу только вообразить и смоделировать, что пень через год превратиться в сказочное удивительное чудовище или большой муравейник.

Вывод: удаление пней и корней помогает не только расчистить участок под посадку новых саженцев, но и выступает как эффективная защита дерева от короеда и других насекомых и бактерий-вредителей.

Результативность: на скорость разложения удельной массы коры и стволовой части пня, влияет диаметр пня и возраст экосистемы;

данные исследовательской работы можно использовать для изучения Многообразия грибов, мхов,лишайников и других учстников экосистемы.

4. Заключение:

В результате исследований было установлено, что пень является экосистемой с тесными пищевыми связями. Небольшое количество видов живущих в пне делает эту систему неустойчивой. Цепи питания простые, так как продуцентов мало. В пне представлены все звенья пищевых цепей, детритной: пень представляет собой большое количество питательных веществ, и пастбищной, так как на пне растут мхи, лишайники, хвощи, папоротники и покрытосеменные растения, которые так же являются пищей для обитателей пня. Чем больше диаметр и высота пня, тем больше он содержит обитателей, таким образом, от возраста спиленного дерева зависят размеры экосистемы. Количество видов обитающих на хвойных и лиственных пнях существенно не отличается. Длинных пищевых цепей в пне быть не может, так как в пне обитает не много видов животных. Процесс разрушения древесины длителен, и его скорость зависит от количества лесного опада и условий, в которых он происходит, от активности древоразрушителей. Наиболее быстро минерализации подвергаются опавшие листья и хвоя. Богатые легкодоступными органическими соединениями, они разрушаются грибами быстрее, чем более крупные ветки, покрытые корой.

Выводы:

1. Пень является экосистемой со сложными пищевыми взаимоотношениями.

2. Пищевые цепочки обитателей пня могут, насчитывают 3-4 звена.

3. Количество обитателей пня зависит от размеров и степени его разрушения.

4. Обнаружены две цепи питания: детритная и пастбищная.

5. Пень неустойчивая экосистема, виды, обитающие в пне немногочисленны и непостоянны.

5. Список литературы:

1.Бианки В. В.Лесная газета. – Л.: Детская литература, 1983.

2.Лисов Н.Д., Камлюк Л.В., Лемеза Н.А. и др. Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Под ред. Н.Д. Лисова.- Мн.: Беларусь, 2002.- 279 с. § 5. Биоценоз. Многообразие биоценозов

3.Чернова Н.М., Галушкин В.М., Константинов В.М. Основы экологии: учебник для 10-11 классов общеобразовательных учреждений. – 3-е изд., дораб.- М.: Дрофа, 1999.

Материалы Интернета:

4.http://chitaem.com/content/view/1293/41/ Пень

5.http://ggf.bsu.edu.ru/ElBook/Ekologia/text/1_09.html Биоценозы

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Cetonia_aurata Бронзовка золотистая

7. http: //ru.wikipedia.org/wiki/Брусника

8.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D1%80%D1%83%D0%BD%D0%B4%D1%83%D0%BA Бурундуки

9.http://www.darwin.museum.ru/expos/redbook/?r=%CD%E5%F1%EA%F3%F7%ED%FB%E9%20%F1%E0%E4 Быстряк четырехточечный

10.http://www.grib-bludo.ru/load/1-1-0-36 Вешенка

http://img-fotki.yandex.ru/get/4601/topocentr.14/0_48cbd_1ae8eae7_L Вешенка обыкновенная

11.http://books.rusf.ru/unzip/add-2003/xussr_av/vorobw14.htm?1/1 Воробьев Владимир Кто зимы не видал

12.http://www.rupoem.ru/gudzenko/lesoruby-pnyam-obrubayut.aspx Гудзенко Семен Корчёвка

13. elib.ispu.ru/…/Tihonov_3/lecture12.htm Динамика экосистем

14. http://coleop123.narod.ru/lepidoptera/Cossus_cossus.htm Древоточец пахучий

15. ru.wikipedia.org/wiki/ Европейский ёж

16.http://www.samopal.net/stixi/10286 Еж и пень

17.http://img-fotki.yandex.ru/get/5200/chaika5296.18/0_47541_c0d51b54_L Ежовик коралловидный

18. mou010.omsk.edu.ru/ pro2007/ska09.htm Живет-поживает в роще старый березовый Пень.

19.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D1%83%D0%BA-%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B3 Жук – носорог

20. http://ru.wikipedia.org/wiki/Lucanus_cervus Жук-олень, рогач