XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение восстановления растительных ассоциаций на месте верхового пожара 2019 года (западное побережье озера Байкал)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Иванова А.А. 1Гордеева А.Э. 1

---

1МБОУ СОШ №34 г. Иркутска

Петрова А.А. 1

---

1МБОУ СОШ №34 г. Иркутска

Работа в формате PDF

1.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Летом 2023 года мы побывали на Западном побережье озера Байкал. Путь туда проходит по живописному Голоустненскому тракту (рис. 1). Расстояние от города Иркутска до озера Байкал составляет около 120 км.

Рис. 1. Карта маршрута до пос. Большое Голоустное

По дороге мы обратили внимание, что по обеим сторонам тракта очень много сопок с обгоревшими деревьями (рис. 2).

Рис. 2. Голоустненский тракт

Нам стало интересно, что здесь произошло, и, вернувшись домой, мы плотно занялись изучением этого вопроса. Оказалось, что в 2019 году на территории Прибайкальского национального парка был очень сильный лесной пожар (рис. 3). Он начался 7 мая в районе 101 км Голоустненского тракта по правую сторону от дороги Голоустного [1]. При порывистом ветре более 18 м/с пожар начал распространяться в сторону поселка Большого Голоустного (рис. 3). Пожар был настолько сильным, что 8 мая в посёлке были подготовлены автобусы для эвакуации людей. Огонь  потушили только к 14 мая благодаря увеличению количества людей и техники. Общая площадь пожара, по данным МЧС, составила 4,2 тысячи гектаров [2].

Рис. 3. Пожар в Прибайкальском национальном парке. Фото 2019 года

Изучив новости тех лет, мы выяснили, что в ходе проведения осмотра очага возгорания и опроса очевидцев было установлено, что пожар начался из-за непотушенного костра на берегу реки. Сильный ветер способствовал быстрому распространению огня [3].

Мы, как члены школьного лесничества, не остановились только на установлении факта пожара, а решили пойти дальше. Нам стало интересно, как в естественной среде лес восстанавливается после получения такой огромной и болезненной раны. С этой целью в августе и сентябре 2023 года были организованы три экологических экспедиции, участниками которой стали мы - ученики 5 класса школы, наши родители, а так же наши научные руководители: наш наставник и вдохновитель, руководитель школьного лесничества «Зеленая волна» - Петрова А.А., наш научный консультант - Никулина Н.А. доцент кафедры общей биологии и экологии, профессор, д.б.н. ФГБОУ ВО Иркутского ГАУ.

Цель: изучение процесса естественного восстановления леса после пожара 2019 года.

Задачи:

1. Информационный поиск по данной проблеме.

2. Описание фитоценозов на выбранных участках.

3. Сбор образцов растений на изучаемых участках.

4. Определение собранных образцов и их систематизация.

5. Обобщение и анализ собранной информации

В своей работе мы использовали следующие методы: площадочный –

при изучении процесса восстановления леса после пожара. Предполагаемые размеры участков 20*20м2. При работе с собранными образцами растений использовали методы определения, систематизации и обобщения.

1. Описание фитоценозов на выбранных участках

Иркутская область – это поистине богатейшая кладовая «зеленого золота», здесь произрастает 11,5 % лесов всей России. Средняя лесистость региона 75,8 %, причем лесистость Иркутской области около 83 % – самый высокий показатель в стране. По породному составу преобладают хвойные леса, где видами-доминантами являются лиственница сибирская (40%) и сосна обыкновенная (34%), меньшая доля приходится на кедр (15%), ель (7%) и пихту (4%). При этом, доля особо ценных хвойных пород, таких как сосна и кедр, значительна даже в масштабах планеты.

Леса как важнейший природный ресурс особо значимы не только для области, но и для Байкальского региона в целом, поскольку являются главным фактором, обеспечивающим устойчивость экосистемы уникального оз. Байкал и прилегающих к нему территорий. Они выполняют средообразующие, водоохранные, водорегулирующие, защитные, санитарно-гигиенические и другие экосистемные функции.

Лес является одним из важнейших возобновляемых природных ресурсов и играют одну из ведущих ролей в развитии экономики. Огромное лесное хозяйство нуждается в постоянном уходе и защите.

2. Полевые работы

   1. Выбор экспериментальных площадок

Работы по изучению процесса восстановления леса проводились в окрестностях поселка Бурхай Голоустенского МО на месте верхового пожара 2019 года. В качестве экспериментальных площадок были выбраны две площадки (участки):

• Площадка №1, расположенная на 109 км Голоустенского тракта.

• Площадка № 2 «Юрты», расположенная на 104 км Голоустенского тракта.

Выезды на указанные площадки состоялись 22 августа 2023 г., 29 августа и 2 сентября 2023 года.

2. 2. Методы работы и способы оценки состояния леса

В первый выезд 22.08.2023 экспериментальные площадки были размечены. Для этого использовали промаркированные колья и метр. Размеры заложенных площадок 20*20м2. Общая площадь площадок 800 м².

По методике использовали следующий вариант обследования: сначала площадку проходили по её периметру, отмечая все встреченные экземпляры поврежденных и неповрежденных деревьев, а также упавшие и пни. А затем проходили по диагоналям и зигзагом. Осматривались все деревья (как стоячие, так и поваленные) на данной территории. В ходе сбора материала учитывались следующие параметры: порода дерева, его состояние, встречаемость каждого из собранных видов грибов в данном районе.

2. 3. Оценка состояния леса на площадках. Составление формулы древостоев

На экспериментальных площадках №1 и №2 нами были посчитаны все деревья, составлены видовые описания фитоценозов и формулы леса.

В ходе полевых работ собран материал, характеризующий структурный состав леса - образцы травянистых растений, кустарников, подлеска. Позже в лабораторных условиях проведено их определение и систематизация.

Площадка № 1 расположена на 109 км Голоустенского тракта. Данная площадка находится на территории Прибайкальского национального парка.

На общей площади 400м² обнаружено (табл. 1) 2 лиственницы сибирской (LarissibiricaLedeb.). Одна обгорелая (рис. 4), вторая в хорошем состоянии. Также на площадке произрастают березы, в количестве 29 штук, из них 25–мертвые, стволы поражены грибами, кора в дырах. Еще 4 березы молодых, не обгоревших.

Таблица 1

Описание древостоя площадка 1

Подлесок хорошо сформирован. В его состав входят: черемуха, шиповник, бузина. Черемуха - 6 штук, все в хорошем состоянии. Трава высокая, густая, много осоки. Так как на выбранном участке отсутствовали упавшие деревья и пни, было решено посчитать формулу древостоя по обгоревшим деревьям. Воспользовавшись табличными данными (табл. 1), определили формулу древостоя на данной площадке: до пожара: 9Б1Л, т.е. лес был березняком. И после пожара спустя четыре года он остался березняком, формула 8Б2Л. В этом расчете формулы мы не брали во внимание обгоревшие сухие деревья.

Площадка № 2 находится в непосредственной близости к очагу возгорания. При ее обследовании выявлено наличие следующих деревьев (табл. 2): лиственница 15 штук, из них 10 живых, 5 погибших. Сгоревшие деревья без коры, без признаков гниения и древесных грибов. Есть повреждения от дятла. Деревьев березы 27 штук, четыре – мертвых, поражены грибами, 23 штуки – тоненький молодняк (рис.5).

Таблица 2

Описание древостоя площадки № 2.

Рис. 4 Площадка №1 Рис. 5 Площадка № 2 «Юрты».

Подлесок состоит из боярышника, черемухи, шиповника, малины, бузины. Качество травянистых растений отличается площадки № 1. Они не такие высокие и не плотные. В группе травянистых – иван-чай, ландыши, мышиный горошек.

Так как на выбранной площадке отсутствовали упавшие деревья и пни, было решено посчитать формулу древостоя по обгоревшим деревьям. Воспользовавшись табличными данными (табл. 2), определили формулу древостоя на данной площадке: до пожара: 6Б4Л. т.е. лес на 60 % состоял из березы и 40 % лиственница. А вот после пожара, спустя четыре года он стал 7Б3Л., т.е. березняком. В этом расчете формулы мы не брали во внимание обгоревшие сухие деревья.

2. 4. Определение собранного растительного материала

Для определения собранных образцов травянистых растений мы обратились за помощью к специалисту Аграрного университета доценту кафедры технологии в охотничьем и лесном хозяйстве, к.б.н. Виньковской О. П. Определение проводили по сделанным на площадках фотографиям с помощью удобного online справочника растений и лишайников «Плантариум» [8]. Полученная информация систематизирована по каждой площадке в алфавитном порядке и представлена в таблицах (Приложение, табл. 1, 2). Каждому растению мы добавили латинское название и фотографию, сделанную во время выездов.

Установлено, что на каждой площадке присутствует по 19 наименований травянистых растений. Из них 11 видов встречаются как на первой, так и второй площадках, а именно: герань вильчатая, какалия, крапива, кровохлебка лекарственная, лобазник пальмовидный, лютик, мышиный горошек, подмаренник, спирея средняя, хвощ лесной, ястребинка солнечная.

Для первой площадки характерны такие растения как: василистник, ветреница, виола, лилия саранка, марь белая, чемерица белая, щавель.

Для второй площадки: веник, злак веник, зопник клубненосный, княжик сибирский, купена душистая, лилия, льнянка, осот полевой.

Осот полевой – злостное сорное растение, засоряющее поля, овощные культуры, сады. Появление в лесу осота полевого свидетельствует о слабости леса. Здоровый лес – как семья, чужаков туда не пускают. Если у леса не хватит сил «выдавить» осот, то в скором времени он заполонит его.

Проведено определение кустарников, произрастающих на указанных площадках (Приложение, табл. 3, 4)

Сопоставление и сравнение полученных данных показало, что общие представители встречающиеся на исследуемы площадках: малина обыкновенная, спирея иволистная, шиповник.

Для Площадки №1 характерны: боярышник кроваво-красный, бузина сибирская, свирина белая, черемуха птичья. А вот на Площадке №2 растет ива Бебба - лиственный кустарник, который не встречается на первой площадке. Этот факт можно объяснить близостью реки Голоустная, ведь известно, что ива часто встречается по берегам рек и озёр, легко адаптируется и быстро растёт, являясь доминирующих видом во многих заболоченных районах.

2. 5. Древесные грибы – враги или друзья леса?

В ходе визуального осмотра площадок №1 и №2 установлено, что на обгорелых деревьях площадки № 1 присутствует большое количество грибов (рис. 6, 7).

Грибы селятся на мелколиственных деревьях - берёзе и черёмухе. Причем колонии грибов захватывают практически весь ствол дерева, начиная от земли и до верхушки. На хвойных деревьях грибы отсутствуют. В ходе полевых работ отобрано шесть образцов обнаруженных грибов. Для определения их названия мы обратились за консультацией к сотруднику института управления природными ресурсами к.б.н. доценту кафедры охотоведения и биоэкологии ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского» Сергею Михайловичу Музыка. Определяли грибы с помощью определителя грибов [6].

После визуального осмотра стало понятно, что все образцы относятся к древесным грибам. Известно, что грибы называются древесными из-за своей основной особенности – они внедряются в кору мертвого или живого дерева и посредством специальных ферментов разлагают ее. Разрушая целлюлозу и другие полисахариды, они используют их для собственного развития и роста. Данные грибы входят в группу ксилотрофов [7].

В ходе работы по явным внешним признакам сразу были определены два образца: образец №5- трутовик берёзовый (Piptoporus betulinus) и образец №1 вешенка обыкновенная (Salix bebbiana) (Pleurotus ostreatus) (рис. 8, 9).

Рис.8 Трутовик березовый (Piptoporus betulinus). Рис.9 Вешенка (Pleurotusostreatus).

Используя определитель грибов были определены оставшиеся образцы грибов. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3

Определение грибов

Образцы № 1-4 являются Траметис и относятся к одному виду – трутовиков. Все они несъедобные. По литературным данным селятся в основном на лиственных растениях и являются сапрофитами.

За время посещения опытных площадок мы обратили внимание на то, как грибы Траметис повредили дерево. Если в первую экспедицию дерево стояло, то во время второго приезда оно упало, перекрыв часть дороги. При внимательном рассмотрении мы увидели поврежденную древесину (рис. 10).

Рис. 10 Упавшее от повреждения грибами дерево.

Площадка №1. Фото 02.09.2023.

Из представленных данных по фотографиям видно, что в лесной экосистеме доминирующими по способу питания оказались грибы сапрофиты, что характерно практически для всех типов леса с достаточным содержанием валежника. Грибы сапрофиты - и паразиты, и падальщики, которые питаются остатками организмов, которые они погубили.

Выводы

В ходе выполненных полевых и лабораторных работ установлено, что спустя 4 года после пожара на обследованных участках идет процесс восстановления лесной ассоциации: наблюдается разнообразие травянистых растений (определено 24 вида растений); сформирован подлесок, состоящий из 9 видов кустарников; на обеих площадках наблюдается подрост березы в количестве 4 и 19 штук, соответственно. А вот хвойного подроста не обнаружено.

Составленные формулы леса наглядно показывают, что на площадке №1 лесная ассоциация осталась березняком, на площадке № 2 в смешанном сообществе доля лиственницы уменьшилась с 40% до 30%.

Выбранные учетные площадки позволили не только провести исследование, но и обратить внимание на экологические проблемы: появление в лесу осота полевого свидетельствует о слабости леса. Если у леса не хватит сил «выдавить» осот, то в скором времени он заполонит его. На болезнь лесной ассоциации также указывает появление большого количества разнообразных трутовых грибов.

2. Заключение

Лес -великое наследие, подаренной нам природой. Многие факторы, как естественные, так и антропогенные, наносят колоссальный вред лесу. А на возобновление леса уходят сотни лет и нег никаких гарантий, что лес восстановится.

Именно такая ситуация стала основой нашей коллективной работы. Работа наша экспериментально-практическая, в ней практика тесно перекликается с научными данными и фактами.

В результате работы мы узнали, что такое формула леса в теории. После этого, разбив экспериментальные площадки в Прибайкальском национальном парке, мы вывели формулу леса практически. При работе на площадках, нами было оценено не только количество деревьев до и после пожара, но и проведена огромная работа по идентификации растений и грибов с данных площадок, что еще более погрузило нас в научную среду. Мы встречались с очень интересными людьми, практикующими учеными, которые вдохновляли нас на дальнейшие исследования.

В результате проведенных исследований установлено, что на участках, пострадавших от верхового пожара 2019 г. происходит ослабление лесных массивов. Многие деревья повреждены грибами, в травостое доминирует осот.

Сделав вывод, что лес на наших площадках ослаблен, не может восстановиться, идет смена формаций, нам очень захотелось ему помочь. Поэтому возникла идея дополнительного эксперимента по искусственной помощи лесу. Нами высажены ели уже на трех площадках! Все тщательно задокументировано. Мы будем наблюдать за результатами своего эксперимента и, возможно, внесем свой вклад в великое дело по спасению леса.

Если наш эксперимент будет признан успешным, если наши ели пойдут в рост, мы, совместно с научным руководителем, будем обращаться в министерство лесного хозяйства с целью реализации данного проекта в масштабах, превышающих размеры наших экспериментальных площадок.

Мы сделаем все возможное, чтобы помочь лесу жить!

Список использованной литературы

1. ircity.ru https://ircity.ru/text/incidents/2019/05/20/70647539/

2. https://angarogni.ru/?p=2083

3. https://irk.today/2019/05/20/mchs-pozhar-v-bolshom-goloustnom-proizoshel-iz-za-nepotushennogo-kostra/

4. «Флористическое и геоботаническое исследование растительных сообществ в сосново-еловом лесу» | Образовательная социальная сеть https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2022/09/14/floristicheskoe-i-geobotanicheskoe-issledovanie-rastitelnyh

5. Каюмова Д. Флористическое и геоботаническое исследование растительных сообществ в сосново-еловом лесу https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2022/09/14/floristicheskoe-i-geobotanicheskoe-issledovanie-rastitelnyh

6. Бондарцева М. А. Определитель грибов России. Порядок афиллофоровые; Вып. 2: СПб.: Наука, 1998.- 391 с.

7. Древесные грибы https:// mrdachnik.ru/drevesnye-griby

8. Плантариум [ https://www.plantarium.ru/].

9. Хлиманкова Е.С. Лесоведение, Методические рекомендации для работы объединений «школьное лесничество».- Иркутск, 2008. – 116 с.

10. Карта Приморского хребта http://irkipedia.ru/content/primorskiy_hrebet

11. Бондарцева М. А. Определитель грибов России. Порядок афиллофоровые; Вып. 2: СПб.: Наука, 1998.- 391 с.

12. Трутовик Источник: https:// ferma.expert/griby/trutoviki © Ферма.expert

13. Родин А.Р. Учение о типах вырубок И. С. Мелехова - современная научная основа искусственного возобновления леса .- Электронный ресурс URL:https://cyberleninka.ru/article/n/uchenie-o-tipah-vyrubok-i-s-melehova-sovremennaya-nauchnaya-osnova-iskusstvennogo-vozobnovleniya-lesa/viewer (- Дата обращения 30.11.2023)

Приложение

Списки травянистых растений и кустарников площадок 1 и 2

(фрагменты таблиц)