XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Мониторинг адаптации лотоса орехоносного (Nelumbo nucifera) на озере Могутки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ходжаева А.Э. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Ходжаева Н.О. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Лотос – один из самых древних цветов на земле. Этот священный у буддистов цветок почитали и почитают многие народы. «Флаг „Улан залата хальмг“ состоит из золотисто-жёлтого полотнища, в центре которого изображён голубой круг с белым цветком лотоса, состоящим из 9 лепестков. Пять лепестков лотоса, направленные вверх, символизируют пять континентов, 4 направленные вниз — четыре стороны света. То есть в данном случае лотос можно трактовать, как символ дружбы людей всего мира.

Лотос по праву считается истинным чудом и украшением Волго – Ахтубинской поймы. Им грозило исчезновение, но благодаря вмешательству человека, этого не произошло. Лотосовая заросль – это целый биоценоз, к нему привязан комплекс бентоносных организмов, почвенных беспозвоночных, насекомых. Лотос дает пищу водоплавающим птицам, его воздушные листья – это благодатная тень для утиных выводков, а листья плавающие – это определенные экологические условия, которые предпочитает молодь рыб. Лотос является целебным лекарственным растением.В России этот вид можно встретить по берегам Каспийского моря, в дельте Волги, в Приморским крае, а также в некоторых лиманах Краснодарского края.

При написании данной работы мы ставили основную цель: вырастить лотос орехоносный из семян, и проследить его адаптацию на озере Могутки.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить природные физико-географические характеристики (ширину, длину, глубину, прозрачность, температуру) озера Могутки.

2. Выявить морфо-биологические особенности лотоса орехоносного, и изучить агротехнику выращивания проростков из семян путём скарификации.

3. Провести наблюдение за укоренением проростков, ростом и развитием лотоса орехоносного в динамике нескольких лет, для оценки состояния данной популяции.

4. Проследить влияние гидрологического режима на рост лотоса орехоносного.

Объекты исследования: изучить биологические особенности лотоса орехоносного, условия среды обитания и агротехнику выращивания проростков из семян, для успешного размножения на озере Могутки.

Предмет исследования: лотос орехоносный (Nelumbonucifera) на озере Могутки.

Актуальность: лотос можно отнести к небольшому кругу растений, которым человек издревле предопределил особую роль и статус. Наличие благоприятных условий на озерах Природного парка Республики Калмыкия, дает возможность вырастить краснокнижный лотос орехоносный, с целью расширению ареала данного вида, последующего мониторинга и проведения мероприятий по его сохранению.

Гипотеза: согласно данному положению мы выдвигаем гипотезу, что если не учесть все агротехнические мероприятия, естественные гидрологические условия необходимые для его роста и развития, то растение погибнет и не сможет приспособиться к условиям среды.

Практическая значимость: Лотос играет огромную роль в жизни человека и других живых существ: семена и корневища лотоса употребляются в пищу, в то же время лотос является лекарственным растением.

Научная новизна: на участке Природного парка Волго-Ахтубинской поймы в Республике Калмыкия на протяжении многих лет не проводились работы в плане размножения лотоса орехоносного. Нами впервые была произведена попытка по разведению лотоса на озере Могутки.

1.Обзор литературы

1. 1. Лотос – священный символ

Самая интересная роль, на мой взгляд, отведена лотосу в странах, где исповедуется индуизм и буддизм. Там лотос является растением культовым, чистым, священным, символом преображения мира материального в мир духовный. На гербах нескольких азиатских стран цветок лотоса занимает значительное место.

У разных народов лотос имеет различные названия: лотос на латинском - nelumbonucifera, индийцы назвали его nelumboindica; греки дали название «цветок забвения» от латинского корня «лат». Калмыки называют лотос — бадм, а каспийские рыбачки — также как и греки «цветком забвения». Египтяне — небесной лилией, потому что в Египте встречается голубой лотос. В Китае лотос называют «цветком открытой сердечности».

1. 2. Лотосы Волго – Ахтубинской поймы

В Волго – Ахтубинской пойме на озере Могутки в июле августе во всей красе проявляется цветение лотоса! Лотос - по праву считается истинным чудом и украшением Волго – Ахтубинской поймы. Для лотосов в дельте Волге будто бы созданы специальные условия: даже в то время, когда уровень влаги в реке понижается, цветок продолжает расти. Наилучшее время для прогулок по долине лотосов в дельте Волги – первая половина дня: именно в этот период цветок лотоса полностью раскрывается. Цветение лотосов проходит как правило с конца июля до начала сентября. Уникальное место, где произрастают эти священные у буддистов цветы, находится в дельте Волги – месте, где река распадается на сотни мелких протоков и речушек, количество которых достигает 500. Лотосы на Волге в Астрахани растут прямо в воде: находясь здесь, появляется ощущение, будто ты находишься в безбрежном море лотосов.[10]

Воздушные листья лотоса — никогда не пачкаются и не смачиваются водой благодаря особому восковому налёту на поверхности. Воскообразное вещество на листьях лотоса расположено в виде микросфер, лежащих в сложном геометрическом порядке, между ними сохраняется воздух. Капли воды катятся по поверхности листа не столько по этому воску, сколько по прослойке воздуха между ними — то есть по своеобразной "воздушной подушке". Это свойство, получившее название "эффект лотоса", сейчас активно используется для создания так называемых супергидрофобных материалов, в том числе в военных технологиях.[4]

2.Физико-географическая характеристика района исследований

Волго-Ахтубинская пойма – практически единственный участок долины Волги, сохранивший естественное строение. Она представляет россыпь больших и малых озер, протоков и ериков и выполняет большие биосферные функции: места отдыха и кормежки перелетных птиц, нерестилища рыб, естественный фильтр, подготавливающий воду для дельты. Волго-Ахтубинская пойма в переделах Калмыкии охватывает территорию длиной 12 км, шириной – 8 км.

Континентальность и засушливость климата определяется в первую очередь атмосферными циркуляциями, при которых в течении 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 15м/с и больше, 9 дней в году наблюдаются метели.В связи с влиянием на климат сибирского антициклона температура воздуха характеризуется большой сезонной контрастностью от 41° в июле до -33° в феврале.Количество осадков в течение года выпадает неравномерно. В теплое полугодие – в 1,5-2 раза больше по сравнению с холодным. В районе исследований за год выпадает от 150 до 200 мм.осадков.

Во время весенних разливов часть поймы затопляется водой, летом же она обсыхает и превращается в пастбища, сенокосы и поля.

В пределах Волго – Ахтубинской поймы встречаются виды не свойственные полупустыням Северо-западного Прикаспия, в том числе краснокнижные виды – скопа, орлан-белохвост, авдотка, перевязка, шмель степной, жужелица венгерская, красотел пахучий, сколия гигантская и другие. Волго – Ахтубинская пойма является одним из богатейших мест гнездовья птиц.

3.Материал и методика

Исследования включают данные наблюдений с 2015 по 2023 гг. В динамике нескольких лет проводился мониторинг по адаптации лотоса орехоносного на озере Могутки.

Предварительно было исследовано озеро Могутки, для изучения условий и возможности выращивания лотоса орехоносного.

Работа была начата с рекогносцировочного обследования, которое состоит из предварительного изучения участка по имеющимся топографическим картам и визуального осмотра на местности. Следующим этапом стали топографические измерения методами глазомерной съемки и нивелирования для составления схем водоема, промеры глубин с помощью мерной рейки и размеченной на деления веревки. Для характеристики озера проводились измерения длины и ширины, определение прозрачности и температуры воды, измерялся уровень воды на Волге с помощью мерной ленты. А также использовались данные Енотаевского гидропоста. Прозрачность определялась непосредственно в водном объекте в районе наибольших глубин с помощью самодельного диска Секки. Температура измерялась водным термометром, опускаемым на 1/3 шкалы на 3-5 минут. Для иллюстрации структуры и размещения растительных сообществ был заложен геоботанический профиль озера.

Для успешного и быстрого проращивания, проводили предварительную подготовку семян к посадке методом скарификации. Нами велись наблюдения за их ростом и делались промеры в течение недели. Затем проростки высаживались в горшочки с грунтом и опускались в воду.Проростки с листьями высаживались вдоль берега на глубине 20 см.

Для определения водных и околоводных растений использовался «Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР» и прочие определители.

2. Результаты исследований

   1. Характеристика исследования озера Могутки.

Озеро Могутки– стоячий водоем, расположен в восточной части Природного парка РК, где располагался хотон Чонта. В настоящее время это земли крестьянского хозяйства. Это наиболее удаленный от русла Волги водоем. Глубина озера небольшая - 0,2-1,3 м., длина - 232м., ширина - 18м., Средняя температура воды - 25°С, прозрачность воды - 59 см. Дно илистое. В прибрежной зоне непроходимые заросли рогоза широколистного, камыша озёрного и лотоса орехоносного. Поверхность озера местами покрыта водным папоротником- сальвинией плавающей нимфейником щитолистным, которые предпочитают водоем со стоячей, медленно текущей, прогреваемой водой.

В прибрежной полосе озера на поверхности воды отмечено большое количество сальвинии плавающей, водокраса лягушачьего, наяды большой. Присутствие их в водоеме – показатель хорошего качества воды.

Рис.5 Схема озера Могутки

Рис.6Профиль котловины озера Могутки.

Показатели глубин озера Могутки Таблица 1

1. 2. Систематическая структура водных и околоводных растений.

Систематическая структура водных и околоводных растений представлена на рис.7. Как видно из диаграммы основная водная и околоводная флора относится к 8 семействам. Наибольшее число представителей – это водокрасовые, наядовые и частуховые. В акватории озера Могутки в результате исследований было выявлено 39 видов высшей водной растительности.

5,90%

20,26%

2,05%

15,13%

12,31%

20,77%

8,72%

17,44%

Рис.7 Систематическая структура флоры водных и околоводных растений озера Могутки

1. 3. Морфологическая характеристика лотоса

Л отос орехоносный, или «Нимфа нелюмбо» (Nelumbonucifera) – травянистый многолетник, образующий в илистом грунте сильно переплетённые корневища.Лотос имеет подводные и надводные листья. Очень интересными мне показались листья надводные. Одни свободно плавают по воде и имеют плоскоокруглую форму. Но более интересны листья, расположенные на прямых, мощных и гибких черешках разной высоты. Они напоминают собой огромную воронку размером в 50-70см.

Рис. 8-9 Измерение длины листовой пластинки на ПП1 и ПП2.

Во второй половине июля над водой появляются тонкие зелёные цветоносы, несущие на концах небольшие бутоны. Они очень интенсивно растут и вскоре становятся выше воронковидных листьев. Бутоны увеличиваются в размерах и розовеют. Первый цветок раскрывается в августе. Продолжительность цветения одного цветка -3-4 дня. Каждый день он распускается, а к вечеру складывает свои лепестки в бутон. По мере старения происходит изменение окраски цветков. Сначала они ярко - розовые, затем постепенно светлеют и при завядании бывают бледно- кремовыми или почти белыми. Не остаётся без изменений по мере развития цветка и аромат: сначала интенсивность его возрастает, затем ослабевает. Поражают размеры цветков лотоса - до 30 см в диаметре. Каждый цветок состоит из 18-20 крупных лепестков длиной до 12 см и шириной 7 см.

Рис.10 Изучение цветка лотоса. Рис.11Созревшие семена лотоса в коробочке

Интересная особенность цветков – положительный фототропизм: они всегда повёрнуты к солнцу. После опадения лепестков образуется так называемая лейка (душ). В каждой кубышке находится около 20 орешков. Сначала они зелёного цвета, мягкие и представляют большое лакомство для водоплавающих птиц. Постепенно орешки становятся твёрдыми, покрываются плотным деревянистым околоплодником темно-серого цвета. Когда орешки окончательно созреют, цветоносный стебель в месте прикрепления к нему кубышки размягчается. Сняв деревянистый околоплодник с семенами, можно обнаружить очень крупный зародыш с массивными бесцветными семядолями и почечкой с двумя тёмно-зелёными листьями. Запасные питательные вещества заключены в семядолях. Семена обладают удивительной способностью сохранять всхожесть на протяжении очень длительного времени.

Фенологические наблюдения лотоса орехоносного. Таблица 2

По нашим наблюдениям массовая вегетация начинается в мае месяце и длится до ноября. Плоды созревают с июля до октября. Отмирание в ноябре.

1. 4. Подготовка семян к проращиванию

Для успешного и быстрого проращивания, проводили предварительную подготовку семян к посадке. Методом скарификации, надпиливали толстую оболочку семени с помощью напильника и наждачной бумаги. Надпилы делали с тупого конца, чтобы не повредить зародыш.

Для ускорения процесса, скарифицированные семена помещали в стеклянную банку, наполняли теплой водой и держали при температуре воды не ниже 25 градусов. Через 2 дня семена проклюнулись, появились первые росточки. Нами велись наблюдения за их ростом и делались промеры в течение недели.Затем проростки высаживались в горшочки с грунтом и опускались в воду для дальнейшего развития. Проростки с листьями высаживались вдоль берега на глубине 20 см.

1. 5. Адаптация лотоса орехоносного и его зависимость от гидрологического режима р. Волга

Первая посадка проростков была проведена в 2015 году, площадь листовой пластинки составляла 9 м². Как видно из таблицы 7, первые цветы и плоды начали появляться в 2016 году, площадь листовой пластинки составлял лишь 48 м². В 2016 году в связи с низким паводком воды и высокой температурой многие озера, в том числе и озеро Могутки обмелели и чуть ли не пересохли. И это повлияло на цветение, плодоношение и размножение лотоса. В 2018 году наблюдалось нарастание площади листовых пластинок до 94 м², а также увеличилось количество цветов и плодов, так как уровень воды был достаточно хорошим. Наши наблюдения за ростом и развитием лотоса с 2018-2023 годы показали следующие результаты:

В 2018 году половодье было очень высоким, оно началось в нормальных рамках, уровень воды поднялся в обычном режиме, прошел май, июнь. В начале июля, когда вода должна была идти на спад и лотос начинает цвести, началась вторая волна паводка, которая держалась до августа месяца. В результате лотос, который должен был поднять из воды бутоны оказался затоплен, это оказало существенное влияние на его цветение.

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках(50 м²), 2018г.

Таблица 3

В 2019 году уровень воды был в норме и длился июль-август месяцы, но это не очень повлияло на урожайность, т.к. наблюдалось активное нарастание листовой пластинки только вдоль берега, на мелководных участках на глубине 20-40 см, температура воды - 23-24ºС.

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках
(50 м²), 2019г. Таблица 4

В 2020 году уровень воды был невысоким, благоприятным для роста и нарастания популяции лотоса, так как он предпочитает произрастать на небольших глубинах. Температура воды в летний период в озере составляла в среднем также, как и в 2018 году 23-24ºС.

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках (50 м²), 2020г. Таблица 5

По сравнению с 2020 годом, в 2021 году количество цветов и коробочек насчитывалось больше. Влияние на хороший урожай оказал уровень воды, который был чуть выше нормы, а произошел его спад в июне месяце. Температура воды в озере в среднем составляла 24-25ºС.

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках
(50 м²), 2021г. Таблица 6

В2022 г уровень воды был чуть выше нормы и длился до середины июля. Но температура воздуха была 40-50 градусов. Водоем частично пересох и площадь популяции лотоса немного сократилась.

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках, 2022 Табл.7

Морфо-биологические признаки лотоса на пробных площадках,2023

Табл.8

В 2023 году популяция лотоса была ниже чем в предыдущий год, это связано с такими факторами, как: высокая температура воздуха и не высокий уровень воды.(Рис.13)

5. Посадка лотоса орехоносного на озере Большой Бакланник.

Вначале июле этого года на озере Большой Бакланник были высажены 18 проростков лотоса выращенного из семян, а также 12 взрослых растений посажены корневищем. В конце августа по нашим наблюдениям из 18 проростков принялись 11 растений, 7 проростков не были найдены. Это связанно вероятнее всего с тем, что часть погибло и не принялось из-за жаркого лета и животных, которые приходят к озеру на водопой. Растения, высаженные корневищем половина погибло из-за того что были пересажены из дальнего озера Могутки. При транспортировке листья частично подсохли и это возможно также сказалось на их приживаемость.

Заключение

За время работы над проектом нам удалось узнать много нового и интересного, заинтересовать своих родственников и одноклассников. Ребята, которые начинали посадку семян в 2015 году, уже студенты ВУЗов. Благодаря кропотливому труду, энтузиазму и любви к природе мы добились хороших результатов. В 2022-2023 году мы занялись посадкой лотосов на других озерах, расположенных ближе к берегу Волги. Чтобы у всех жителей и гостей Республики была возможность увидеть, как распускаются эти уникальные цветы. К сожалению одним из факторов, влияющих на состояние популяции, является антропогенное воздействие. С наступлением весны, лета на левобережье Волги увеличивается количество туристов, отдыхающих из всех уголков Калмыкии, России. Начинаются сельскохозяйственные работы на полях, выпас скота. В виду декоративности вида, в совокупности с другими факторами среды, все это может привести к гибели популяции лотоса. Нами через СМИ было проинформировано население о необходимости охраны популяции лотоса. В районе произрастания растения выставить щиты с информацией о редкости этого вида. Если мы будем знать и изучать историю, легенды родного края, мы будем больше любить свою малую Родину и гордиться ею. Цветы украшают нашу жизнь, так пусть их на Земле будет больше, и пусть будут среди них цветы, выращенные тобой!

Выводы

В ходе научного исследования были решены задачи, сделаны соответствующие выводы:

1. Изучены природные физико-географические характеристики озера Могутки: длина 232 м, ширина 18 м, глубина-0,4-1,4 м, прозрачность-59 см, t-25°С.Определен видовой состав флоры, который представлен 39 видами высшей водной растительностью. Основная водная и околоводная флора относится к 8 семействам. Наибольшее число представителей – это водокрасовые, наядовые и частуховые.

2. Проведена скарификация семян и высадка проростков на глубине 20 см вдоль берега озера. Массовая вегетация начинается в мае месяце и длится до октября. Плоды созревают с июля до сентября, отмирание происходит в ноябре.

3. Проводились наблюдения за ростом и развитием популяции лотоса орехоносного в динамике 8 лет. Нарастание листовых пластинок наблюдалось в 2019 году, площадь составила 357 м², в 2020 площадь составила 396 м², что показало хорошую урожайность.

4. На нарастание площади популяции лотоса, цветение и плодоношение одним из факторов, оказывающим сильное влияние является гидрологический режим Волги. Благоприятными годами являлись 2018, 2019, 2020; критическими годами были 2016, 2021, 2023 гг. из-за влияния абиотических факторов, в частности сильной засухи.

5. Вначале июле этого года на озере Большой Бакланник были высажены 18 проростков лотоса выращенного из семян, а также 12 взрослых растений посажены корневищем. В конце августа по нашим наблюдениям из 18 проростков принялись 11 растений, 7 проростков не были найдены.

Список использованной литературы

1. Алексеева Т.А. «Экологическое состояние водоемов Волго-Ахтубинской поймы» Астраханский государственный технический университет. Вестник АГТУ, 2007

2. Бутюков С.А. Лотос Комарова в Приморском крае (распространение и охрана)// Актуальные вопросы охраны природы на Дальнем Востоке.- Владивосткок,1978.-С. 56-59.

3. Зиновьев А.С., Гуков Г.В. Опыт искусственного разведения лотоса Комарова водоемах Южного Приморья//Инновации молодых – развитию сельского хозяйства: мат-лы 43-й студ. науч. конф. – Уссурийск, 2007. – С. 109-115.

4. Петров Т.В. // Использование эффекта лотоса в технике. Международный школьный научный вестник № 5, 2017

5. Природные комплексы и биоразнообразие долины Нижней Волги: учебное пособие /под ред. Г.Ю. Клинковой, В.А. Селищевой. – М.:Планета, 2011. 256с.

6. Рычин Ю.В. Флора гигрофитов. Определитель сосудистых растений водоемов/ под ред. Проф. В.В.Алехина. - М.: Гос. Изд-во «Советская наука»,1948.-448с

7. Снигиревская Н.С. Материалык морфологии систематике рода NelumboAdans.// Флора и систематика высших растений – М.: Наука,1964. – Т. 13.- С.104-172

Электронные ресурсы:

8. Балабанов В.И. // анотехнологии на основе "эффекта лотоса" в автомобильной промышленности. 

http://www.nanometer.ru/2009/05/09/effekt_lotosa_155233

9. Выращивание лотоса из семян: посадка и уход/ Ксения Титова, 25.07.2017г https://diy.obi.ru/articles/virashivanie-lotosa-iz-semyan-posadka-i-yhod-19459/?utm_source=admitad&utm_medium=cpa&utm_campaign=1010045&admitad_uid=3597ff23894ef8db143d8a9f8e033253&wt_mc=aff.admitad&obimc=0&tagtag_uid=3597ff23894ef8db143d8a9f8e033253

10. Научная статья: Астраханский лотос - от секретов долголетия до военных технологий/Русское географическое общество, Екатерина Головина, 7.10.2020.

https://zen.yandex.ru/media/rgo/astrahanskii-lotos-ot-sekretov-dolgoletiia-do-voennyh-tehnologii-5f7cd2b87a731030310e6e9b

Приложение

Подготовка семян к проращиванию и высадка молодых проростков.

Измерение площади популяция лотоса на озере Могутки.

График изменения уровенного режима р.Волга (Калмыцкий участок) с 2016 по 2022 гг.

Морфо-биологические признаки лотоса по годам

Таблица 8