XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение распространения тюльпана Биберштейна на различных биотопах Волго-Ахтубинской поймы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Манджиева Д.М. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Ходжаева Н.О. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В ряду глобальных проблем современности важное место занимают охрана природной среды и рациональное использование естественных ресурсов. Особую актуальность в последнее время приобретают детальное изучение и оценка состояния редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений с целью их охраны. Сохранение флористического разнообразия и спасение численности популяции видов живого - одна из актуальнейших задач современности. Виды нельзя охранять от случая к случаю, они- результат длительной эволюции, и вместе с тем внутренняя движущая сила развития органического мира. Их существование связано с определенным пространством-ареалом и приуроченностью конкретным местообитаниям, где популяции видов образуют разнообразные сообщества и экосистемы. Полноценные в насыщенности видами экосистемы обладают наибольшей жизненностью, продуктивностью, устойчивостью. Сокращение численности популяции и выпадение тех или иных звеньев из экосистем под напором антропогенного воздействия ведут к их деформации и обеднению биосферы. Проблема защиты флоры, а в частности тюльпанов очень остра, так как уменьшается их численность. И основная причина – непрерывное сокращение естественных сообществ. Усиливающееся антропогенное воздействие на природу, а то есть: вытаптывание, раздавливание растений, уплотнение почвы машинами, перевыпас, химическое отравление, захламление, а так же повреждение и уничтожение растений дикими животными.

В связи с этим в первую очередь повреждаются и уничтожаются растения вблизи населенных пунктов.

Побывав на лоне природы, некоторые отдыхающие стремятся принести домой букет дикорастущих растений попышнее, повнушительнее. Многие растения в этих букетах быстро увядают, поэтому их выбрасывают, не донеся до дома, а ведь без цветков невозможно обсеменение растения. Там, где отдыхали люди, в будущем году они уже не появятся.

В настоящее время тюльпан Биберштейна находится на грани исчезновения и стал чрезвычайно редким. Работа по сохранению этого вида не терпит отлагательств.

На территории Волго-Ахтубинской поймы этот вид еще встречается и радует глаз человеческий. И поэтому перед нами встала цель: изучить его состояние на данной территории.

Для осуществления этой цели были поставлены следующие задачи:

1.Изучить морфологические особенности данного вида;

2.Выявить различные биотопы тюльпана Биберштейна;

3.Фенологические наблюдения тюльпана Биберштейна.

Актуальность: Тюльпан Биберштейна является важным звеном в цепи питания, составляет видовое разнообразие, имеет эстетическое значение в экосистеме, а также является редким видом в республике Калмыкия.

Гипотеза: Исследования по изучению тюльпана Биберштейна на протяжении двух лет свидетельствуют о более стабильном состоянии данного вида на определенных участках биогеоценоза. Если не проводить мониторинг и мероприятия по сохранению этого вида, то в скором времени численность его может сократиться.

Научная новизна: Данный участок остается малоизученным в плане определения видового состава и численности тюльпана Биберштейна. Данная работа позволила определить некоторые показатели вида и изучить его состояние в различных биотопах. Объект исследования: Тюльпан Биберштейна. Предмет исследования: Изучение морфологических особенностей данного вида, выявление различных биотопов, характерных для тюльпана Биберштейна, определение причин сокращения краснокнижного растения. Практическая значимость: Результаты исследования имеют большое значение для сохранения биологического разнообразия растений и краснокнижного вида, являются существенным вкладом в изучении биологии, экологии растений.

1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Культивирование тюльпана началось в Азии, к XV веку они получили широкое распространение в Османской империи. Там они являлись символом власти правящего рода.

Особенно этот цветок ценится в Голландии – торговцы тюльпанами считаются очень состоятельными людьми.

Тюльпан Биберштейна описан в 1829 году И. Шультесом (1773-1831) и Шультесом-младшим (1804-1840) по образцам из Северного Кавказа (между Моздоком и Кизляром). Название вида дано в честь первого коллектора, видного российского ботаника Ф.К. Биберштейна – Маршалла (1768-1826), изучавшего флору Кавказа. В Санкт-Петербурге хранятся самые старые гербарные образцы этого вида, собранные 16.04.1870 году С.М. Смирновым на территории западного Казахстана (Лбищенский уезд, окрестности озера Индерское).

Тюльпан широко распространен в культуре в Западной Европе, Северней Америке. В Казахстане он выращивался в ботанических садах Алматы и Жезказгана (1958 года), но оказался слабо устойчивым в культуре.

Тюльпан распространен в лесостепной и степной зоне Восточной Европы, Кавказа, Северного Казахстана, незначительно заходит в западную Сибирь, Челябинскую область. Наиболее северное изолированное местонахождение вида обнаружено С.Б. Куклиным в долине реки Миасс близ города Челябинска.

В основном тюльпаны распространены на юге страны, в примыкающих к Калмыкии районах Ставропольского края, Ростовской и Астраханской областей.

Тюльпан Биберштейна охраняется в музее-заповеднике «Аркаим», на территории памятников природы «Урочище Кесене»(Варненский район), «Брединский бор», «Джабык-Карагайский бор» и др. Культивируется в Ботаническом саду УрО РАН (Екатеринбург).

В заповеднике «Черные земли» и Природном парке республики Калмыкии тюльпаны находятся под особой охраной.

В калмыцких степях в апреле зацветают тюльпаны. Для жителей Калмыкии цветение тюльпанов – символ прихода весны. Весенняя степь и территория Природного парка покрывается тюльпанами постепенно. Первым зацветает тюльпан двухцветковый, за ним тюльпан Биберштейна – в народе его называют колокольчиком из-за мелких желтых цветков. После них появляются тюльпаны Шренка, известные всем своим ярко-красным цветом, и Грейга. Обильное цветение тюльпанов происходит каждые два года и длится недолго, всего 8-10 дней.

Тюльпан Биберштейна обильно цветет ежегодно на территории Природного парка Волго-Ахтубинской поймы. Это очень неприхотливые растения, которые приспособились к солонцеватым почвам Калмыкии, прекрасно переносят засуху и зимнее пересыхание почв.

В Калмыкии ежегодно проводится фестиваль тюльпанов – это красочный фольклорно-этнографический праздник. Весь апрель жители и гости республики имеют возможность полюбоваться красотой цветущих тюльпанов, познакомиться с обычаями и традициями калмыцкого народа.

Этот степной праздник – пробуждение природы – вошел в топ «50 лучших событий года» и стал одним из самых ярких мероприятий в России. В этом году Калмыкия отметила десятый юбилейный фестиваль тюльпанов, который собрал более 60 тыс. гостей!

Главной целью фестиваля является популяризация и охрана тюльпана, но, прежде всего, он акцентирует внимание людей на необходимости сохранения уникальных краснокнижных тюльпанов.

В Калмыкии в 1937 г. был создан государственный ансамбль песни и танца «Тюльпан», что словно волшебный цветок в степи расцвел более 80 лет назад, название которого вдохновлено символическим для нашего народа цветком.

1.1 Морфо-биологические особенности тюльпана Биберштейна

Tulipa biebersteiniana – тюльпан Биберштейна. Луковицаяйцевидная, 1-2 см в диаметре, с кожистымикоричневыми или черно-бурыми оболочками свнутренней стороны у верхушки и при основании прижато волосистыми, часто почти голыми, с внутренней поверхности блестящими []. В момент зацветания растения в условиях нашей местности достигают 15–30 см, но затем они сильно растут и к концу цветения достигают 45 см. Стебель вместе с цветоножкой голый, коричневато-бордовый. Листья, в количестве 2–3, сизовато-зеленые, отклоненные или отогнутые, не опушенные, гладкие, на вершине заостренные, как бы сросшиеся в короткий клюв. Нижний лист более широкий, в начале цветения еще не целиком вынесен на поверхность почвы (1-2 см), а верхний - 0,5 см. Цветок один; перед цветением всегда и во время цветения при пасмурной погоде поникающий, имеет форму широко открытой золотистой звезды, со слабым приятным медовым запахом. Внешние листочки околоцветника ланцетные, острые (0-7см). Снаружи по спинке широко коричневато-зеленые, часто с фиолетовым оттенком, с более яркой зеленой жилкой и желтым краем; с внутренней поверхности золотисто-желтые; при основании зеленоватые. Внутренние листочки околоцветника широкояйцевидные, на вершине постепенно заостренные, при основании внезапно суженные и оттянутые; снаружи – желтые с яркой зеленой жилкой, около которой основной фон листочка несколько зеленеет (жилка расширяется к основанию и несколько краснеет на вершине), с внутренней поверхности – золотисто-желтые, на нижней суженной части – с зеленоватым оттенком. Тычинки с открытыми пыльниками в два с лишним раза короче листочков околоцветника и немного превышают завязь. Нити желтые, при основании светло-желтые, толстоватые, разной длины, на вершине под пыльником внезапно суженные в острый кончик. Пыльники продолговатые, широкие, в 2–3 раза короче нитей. Завязь ярко-зеленая, чуть сужена к вершине с почти сидячим желтым рыльцем. Коробочка соломенно-желтая с легким оранжевым оттенком, овальной формы. Рыльце коричневое, маленькое, сидячее на слегка отогнутом кончике створки. Коробочка открывается широкой клиновидной щелью, доходящей до основания створок. Внутренние перегородки растрескиваются на 1/3 длины, т.е. несколько ниже изгиба на вершине. Створки коробочки короткой широколанцетной формы, грубые, плотные. Семена темнокоричневые, округлые косотреугольные, с очень узкой, направленной вниз каймой. В условиях Природного парка этот вид зацветает в начале апреля.

Рис. 1 Тюльпан Биберштейна на лесной полосе

1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИРОДНОГО ПАРКА РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

Природный парк республики Калмыкия расположен в северо-восточной части республики в Волго-Ахтубинской пойме. (Рис.1) Волго-Ахтубинская пойма в пределах Республики Калмыкия занимает участок протяженность 10 км. и по ширине около 3 км. В районе с. Цаган-Аман Волга имеет ширину от 1,5 до 2 км. Правый берег Волги высокий, обрывистый, левый – низменный, затопляемый паводковыми водами. На калмыцком участке Волги имеются песчаные острова, площадь которых изменяется в зависимости от уровня воды. Климат: является одной из главных характеристик, обуславливающих особенности физико-географических условий. Континентальность и засушливость климата определяется в первую очередь атмосферными циркуляциями, при которых в течение года преобладают континентальные воздушные массы и ветра восточного и юго-восточного направления. Ветры в холодный период отличаются умеренными скоростями 4,4-4,8 м/с, 18 дней в году скорость ветра достигает 15 м/с и больше, 9 дней в году наблюдаются метели.

Почвы.Почвенный покров исследуемого района сформирован под влиянием изменяющегося гидрологического режима Волго-Ахтубинской поймы. Наибольшее распространение имеют луговые аллювиально-дерновые почвы. В почвенном разрезе четко прослеживается слоистость образованная аллювиальными наносами. Механический состав супесчаный или легкосуглинистый.

Растительный мир.Для растительности исследуемого участка характерен резкий отличительный контраст от прилегающих зональных полупустынных участков. Интрозональность поймы проявляется в распространении пойменных лесов, состоящие в основном из тополя черного или осокоря, кроме тополя довольно часто встречаются ива белая и трехтычинковая, клен ясенелистнего реже вяз мелколистный. Лесные фрагменты расположены в основном вдоль русел рек и протоков. Широкие открытые пространства занимают луга. Благодаря особенному почвенному покрову Волго–Ахтубинской поймы растительность здесь богата. Для фитоценозов лугов характерно отсутствие комплексности и мозаичной структуры. Здесь распространены разнотравно-дерновинно злаковые ассоциации. Здесь встречаются более 20 злаковых растений. Нередко можно встретить мятник луговой, полевицу белую, канареечник, куриное просо и другие луговые растения. На переувлажненных участках густой травостой образуют различные виды осок. В реках и в ильменях обильно произрастают водолюбивые растения: рогозы, осока, частуха подорожниковая, ежеголовник и сусак зонтичный. В августе территория полностью высыхает, и появляются мезофиты: девясил британский, горошек мышиный, вербейник обыкновенный, вех ядовитый.

3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

В основу настоящей работы положены результаты обработки материала, собранного в 2022-2023г. на территории Природного парка Волго-Ахтубинской поймы. Сбор материала и наблюдения осуществлялись на территории Волго-Ахтубинской поймы на трех участках: обвалованные дороги, среди камышей, в лесной полосе. Для определения растений использовался "Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР" и прочие определители.

Для описания фитоценозов закладывали пробные площадки. Площадки имели размер 1 кв. метров (1 х 1м) и имели форму квадрата и экстраполировали на площади 100 кв метров. Площадки были разбиты в наиболее типичных местах в пределах фитоценоза. Для оценки обилия травянистых растений использовалась шкала Друде, в интерпретации А.А.Уралова. (табл.1) Она базируется на том предположении, что чем больше число особей встречается на площади, тем меньше расстояние между ними. Ввиду редкости и малочисленности популяций тюльпанов данного вида нам пришлось остановиться на ограниченном числе параметров. Учитывались: 1) плотность и численность особей; 2) количество и средние размеры высоты растений; 3) фенологические наблюдения.

Рис. 3 Пробная площадка вблизи обвалованных дорог

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 4.1 Мониторинг численности и размеров тюльпанов Биберштейна на различных биотопах в 2022-2023 гг

Весной в 2022-2023 г. на территории Волго-Ахтубинской поймы нами были проведены работы по изучению тюльпана Биберштейна. Исследовались три различных участка: обвалованные дороги, среди камышей, лесная полоса. В 2022 году тюльпаны на территории обвалованных дорог отличались обилием, на площади 1 м² произрастало-103 растения, высота 25-30 см. Что касается этого года, на площади 1м² произрастало – 124 растения высотой от 25 до 32 см. Что соответствует параметрам растений, произрастающих в других регионах России. На данном участке преобладала супесчаная почва и достаточное количество света.

На участке среди камышей в 2022 году на площади 1м² произрастало 47 тюльпанов высотой от 35-45 см. В 2023 произрастало 63 тюльпана высотой 35-47см. Это свидетельствует о том, что растения в данном биотопе произрастают на суглинистой почве и испытывают недостаток света.

В 2022 году в лесной полосе количество тюльпанов на площади 1м² составило – 78 растений, высотой 15-22 см. В то время как в 2023 году количество этого вида составило 89 растений высотой 15-22 см. На данном биотопе преобладала рыхлая супесчаная почва, цветы отличались яркой окраской, а участок - многообразием других растений.

Наши исследования выявили, что тюльпан Биберштейна может занимать разные биотопы и хорошо приспособился к различным условиям среды.

Рис. 5 Максимальная высота (см) тюльпанов на разных биотопах

Рис. 6 Количество тюльпанов на 1 м² на разных биотопах

Рис. 7 Среднее количество тюльпанов на разных биотопах

4.2Фенологические наблюдения

4.3Фенологические наблюдения тюльпана Биберштейна в 2022- 2023 Табл.4

Табл. 5

По фенологическим наблюдениям, в 2023 году тюльпан зацвел в начале апреля, в связи с ранней весной, а в 2022 году цветение наблюдалось в конце апреля, из-за холодного месяца.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Причины сокращения численности краснокнижного тюльпана Биберштейна

В настоящее время численность тюльпана с каждым годом сокращается, это связано с усиливающейся антропогенной нагрузкой на его местообитание: выпас скота, вытаптывание, пожары, уничтожение луковиц грызунами, в частности желтопалым сусликом, норы которых находились поблизости.

По нашим наблюдениям тюльпан Бибершетейна встречается в единичных экземплярах на лугах, это связано вероятнее всего с выпасом скота, который поедает растения во время цветения, не давая ему опылиться и оплодотвориться. Основной причиной исчезновения тюльпана Биберштейна стал процесс массового вырубания.

ВЫВОДЫ

1. Количество тюльпана Биберштейна отличается в различных биотопах: на обвалованных участках вдоль дороги – 103, среди камышей – 47, в лесной полосе 78 растений;

2. Высота растений отличалась на трех биотопах от 14-46см в связи с произрастанием в различных условиях;

3. Количество растений на 1 м² в 2023 году составило на обвалованных 124 в отличии от 2023 года в связи с благоприятными природными условиями;

4. По фенологическим наблюдениям в 2023 г. цветение тюльпана Биберштейна наблюдалось раньше – 9 апреля – в связи с ранней весной, в 2022 г. позже – 19 апреля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Бочанцева, З.П. Тюльпаны: морфология, цитология и биология. Ташкент: Изд._во АН УзССР, 1962. 408 с.

2. Денисова, Л.В. Программа и методика наблюдений за ценопопуляциями видов растений Красной Книги СССР / Л.В. Денисова, С.В. Никитина, Л.Б. Заугольнова. М.: ВНИИ « Природа» , 1986. 34 с.

3. Дюрягина, Г.П. Характеристика ценопопуляций редких видов флоры Бурятии / Г.П. Дюрягина, М.М. Иванова //Бот. журн. 1985. Т. 70. № 11. С. 1529–1538.

4. Злобин, Ю.А.Структура фитопопуляций// Успехи совр. биол. 1996. Т. 116. Вып. 2. С. 1333-146.

5. Изучение структуры и взаимоотношения ценопопуляций: метод. разработки для студ. биол. специальностей. М., 1986. 75 с.

6. Красная книга РСФСР. Растения. М.: Росагропромиздат, 19883. Методика полевых геоботанических исследований. М._Л.: Изд-во АН СССР, 1938. 2167. Методика полевых геоботанических исследований. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. 216 с.

8. Миркин, Б.М. Современная наука о растительности: учебник / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова, А.И. Соломещ. Логос,2001. 264 с.

9. Миркин, Б.М. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии / Б.М. Миркин, Г.С. Розенберг, Л.Г. На_умова. М.: Наука, 1989. 223 с.

10. Подходы к изучению ценопопуляций и консорций: метод. разработки для студ. биол. специальностей. М., 1987. 80. с.

11. Работнов, Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. Ботанич. ин_та АНСССР. Л., 1950. Сер. 3. Геоботаника. Вып. 6. С. 7–204логия. Ташкент: Изд-во АН УзССР, 1962. 408 с Рябинина, З.НРедкие виды растений Оренбургской области и их охрана: материалы для Красной книги Оренбургской области.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Шкала Друде-Уралова

Табл. 1

.

Рис.2 Карта – схема территории Природного парка Республики Калмыкия

Морфологический и количественный учет тюльпана Биберштейна на различных биотопах

Табл. 2

Количественный учет тюльпана проводился на пяти пробных площадках различных биотопах 2022-2023 гг

Табл.3

Рис. 4 Пробная площадка возле лесной полосы