III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВОДНЫЕ И ПРИБРЕЖНО-ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ РЕКИ ЧАГРА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Макарова Е.Н. 1

---

1ГБОУ СОШ с.Екатериновка муниципального района Приволжский Самарской области

Тимина С.В. 1

---

1ГБОУ СОШ с.Екатериновка муниципального района Приволжский Самарской области

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение 

Актуальность данного исследования: высшие водные растения или, как их еще называют,макрофиты, образуют узкие полосы зарослей вдоль берегов рек или произрастают непосредственно в водоёмах. Они играют существенную роль в жизни обитающих в воде животных, для которых формируют особую среду обитания, служат им и убежищем, и кормом. Они защищают берега от размывания и разрушения, укрепляют дно и влияют на качество воды, служа барьером и фильтром на пути поступающих с берегов и из донных отложений эвтрофирующих и загрязняющих веществ. Растительный мир реки Чагра, протекающей в окрестностях села Екатериновка Приволжского района, многообразен. Актуальность проблемы связана с практически полным отсутствием информации по разнообразию водных и прибрежно-водных растений реки Чагра в окрестностях села Екатериновка. Было решено заняться этой темой.

Цель работы: изучить прибрежно-водную и водную растительность реки Чагра

Задачи:

1. выявить флористический состав реки Чагра

2. провести экологический анализ водной и прибрежно-водной растительности района исследования

3. выявить состояние популяций исследуемых видов и провести анализ их встречаемости

4. определить редкие виды растений, произрастающих на данной территории

Объект исследования: водная и прибрежно-водная растительность реки Чагра.

Новизна работы: растительный мир реки Чагра изучен незначительно, флористический состав не определён.

Теоретическая значимость: данные исследования можно использовать для дальнейшего изучения водной и прибрежно-водной растительности озёр, реки Волги. Также данные можно использовать для установления трофических связей в биогеоценозах и сохранения биоразнообразия реки и прилегающей к ней территории.

Практическая значимость:исследование видового состава водной и прибрежно-водной растительности реки Чагра поможет установить доминирующие виды флоры и поддерживать биоразнообразие на необходимом уровне.

Сроки проведения исследования: май-сентябрь 2016 года.

Гипотеза: растительный мир водной и прибрежно-водной растительности реки Чагра многообразен.

Методы исследования:

Материалом для написания работы послужили сборы растений, записи маршрутных ботанических исследований, фотографии, записи визуальных наблюдений. Изучение флоры реки производилось методом сплошного исследования реки Чагра в месте под названием Орловская шишка (местное название), с целью составления списков видов растений и выявления их количественных характеристик (частоты встречаемости).

Жизненную форму определяли по системе Серебрякова, где выделяли три формы травянистых растений: однолетние травы, двулетние травы, многолетние травы [2].

Проводилась визуальная оценка видового состава растений. Для определения обилия видов применялся глазомерный учёт и использовалась шкала обилия Друде [1]:

Список растений с отметками обилия видов по Друде называется квалифицированным списком. Под объемным обилием растений (степень заполненности толщи воды их стеблями и листьями) подразумевается отношение суммы объемов пространств, занимаемых данным видом ко всему объему толщи воды, занимаемому сообществом. Объёмное обилие выражается в виде функции покрытия и высоты растительности по отношению к площади и глубине биотопа [1].

Глава I. Водные и прибрежно-водные растения реки Чагра

1.1.Литературный обзор

Растительный мир водоемов многообразен. Мы находим тут не только цветковые растения, но также некоторые папоротники, хвощи. Богато представлены водоросли. Большинство их — мелкие, видимые только под микроскопом, крупных, хорошо различимых невооруженным глазом, немного. Рассматривая рас­тительный мир водоёмов, мы изучали только те растения, которые имели сравнительно крупные размеры.

Какое определение можно дать водным растениям? В литературе нет единого толкования понятия объекта исследований - «водные растения». Одни исследователи в понятие «водные растения» включают только погруженные растения и растения с плавающими листьями, другие – все виды, способные расти при длительном затоплении и даже избыточном увлажнении, третьи – в основном считают сам факт обитания этой группы в водной среде» [7].

Некоторые учёные в понятие «водные растения» включают все растения, растущие в воде или на покрытом водой грунте и, как правило, имеющие строение, приспособленное к обитанию в водной среде [4].

Обитание растений в водной среде или в прибрежьях способствовало появлению у них особых черт организации. Среди водных растений эндемиков сравнительно мало, что объясняется нивелирующими физико-химическими условиями водной среды. Это в основном корневищные растения, отличающиеся широкой экологической амплитудой. Они могут расти в самых разнообразных условиях: как в пресных водах, так и в засоленных, непосредственно в водной среде и в виде наземных форм – во влажных местах. До настоящего времени учёные так и не пришли к единому мнению относительно классификации водных растений. Чаще всего специалисты подразделяют водные растения на гидрофиты (обитающие непосредственно в водоеме), гигрофиты (растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов), мезофиты (растения умеренно увлажненных местообитаний) [7].

У гидрофитов все органы полностью или частично находятся в воде, поэтому растения имеют специфические признаки в строении органов и тканей на клеточном уровне. Листья гидрофитов могут находиться под водой или плавать на воде, и даже располагаться на высоких черешках высоко над водой, но корни их непременно залегают под слоем воды. К представителям гидрофитов относят белую кувшинку, лотос орехоносный, кубышку жёлтую, водяной орех (чилим), валлиснерию, роголистник, сальвиния, водокрас, элодея и другие [6].

Гидрофиты, занимающие значительные площади в озерах и реках, создают огромное коли­чество биомассы, которая при распаде играет ведущую роль в образовании сапропеля и других донных отложений. Некоторые реки и озера, отличающиеся интенсивным накоплением ор­ганического вещества, являются месторождением ценных лечебных грязей. Многие расте­ния при разложении, происходящем после их отмирания, дают водной среде важнейшие элементы минерального питания. Сообщества гидрофитов играют существенную роль в жизни зоопланктона, зообентоса и других водных организмов. В их плотных зарослях формируются благоприятные температурные условия и газовый режим, способствующие размножению, интенсивному росту животных: они служат им надежным убежищем и защитой от хищников. Для боль­шинства видов водоплавающих птиц заросли водных растений служат кормовой базой, а прибрежные фитоценозы водных растений – местом гнездования. Рыбы в зарос­лях находят себе животную и растительную пищу. Богатые растительными остатками дон­ные отложения представляют собой питательную среду для донной фауны рыб [8].

Прибрежно-водные растения – гигрофиты — в основном многолетники, однолетних видов среди них немного. Листья у таких растений обычно крупные и голые, без опушения, с их поверхности особенно легко происходит испарение (транспирация), они быстро теряют воду, поэтому отлично себя чувствуют в поймах рек, на заболоченных или залитых водой лугах. Корневая система у них развита очень слабо, а осмотическое давление в клетках от 8 до 11 атм. Поэтому при сухом воздухе они очень быстро увядают. Представителями гигрофитов можно считать купальницу, калужницу, селезеночник, ситник, манник, дербенник иволистный, рогоз широколистный, копытень европейский, ежеголовник прямой, сусак зонтичный, ирис болотный [9].

На Первой всесоюзной конференции по высшим водным растениям в 1977 году была предложена классификация, включающая три основные группы:

1-я группа – погруженные растения, весь жизненный цикл которых проходит под водой (неукореняющиеся виды – пузырчатка, роголистники; укореняющиеся в грунте водоема – элодея, рдесты, уруть);

2-я группа – растения с плавающими листьями или побегами (неукореняющиеся виды – водокрас, сальвиния, ряска, многокоренник; укореняющиеся в грунте водоема – кувшинка, кубышка, рдест плавающий);

3-я группа – воздушно-водные растения с побегами, часть которых находится в воде, а часть – над поверхностью воды (стрелолист, сусак зонтичный, рогозы, камыш озерный, тростник обыкновенный). Согласно этой классификации, в полосе воздушно-водных растений, формирующих своеобраз­ный «второй берег» водоемов на литорали до глубины 1-1,5 м, обычны тростник, камыш озерный, рогоз узколистный, манник водный, хвощ приречный. С увеличением глубины зона воздушно-водных растений сменяется полосой растений с плавающими на поверхности воды листьями (кувшинка чисто-белая, кубышка желтая, горец земноводный, рдест пла­вающий), произрастающих на глубинах до 2-3 м. Глубже (до 4-8 м) произрастают полностью погруженные растения, выносящие на поверхность только свои соцветия – различные виды рдеста элодеи. На мощных илистых отложениях формируются группировки урути, телореза и пузырчатки. На больших глубинах, растут харовые водоросли и водные мхи [7].

Высшие водные растения являются неотъемлемым средообразующим компонентом водных экосистем, поскольку относятся к автотрофным организмам, создающим первичную пищевую продукцию в результате своей фотосинтетической деятельности. Именно поэтому водные растения играют ведущую энергетическую роль в функционировании гидроэкоси­стем и во многом обусловливают структуру биотического сообщества водоема.

1.2. Физико-географическое положение реки Чагра

Чагра — река, протекающая в Самарской и Саратовской областях России, левый приток Волги. Берёт начало на возвышенности Каменный Сырт (юго-восточная часть Красноармейского района Самарской области), протекает с востока на запад через Безенчукский и Хворостянский районы, впадает в Саратовское водохранилище у села Екатериновка Приволжского района. Извилиста. Длина 251 км. Площадь водосбора 3,36 тыс. км², общее падение 102 м, средний уклон 0,5‰, средняя высота водосбора 99 м. В верхнем течении русло имеет ширину 1,0-2,5 м и глубину 10-50 см. В устье ширина Чагры 20-50 метров, глубина 2-4 метра. Максимальная глубина 5,0 м. Питание в основном снеговое. Половодье в апреле. Среднегодовой расход воды — в 78 км от устья 3,5 м³/сек. В верхнем течении летом пересыхает, разбиваясь на плёсы. Замерзает в ноябре — начале декабря, вскрывается в апреле.

Чагра — типично степная река, которая примерно 11 месяцев в году, особенно в среднем и верхнем течении, представляет собой мелководный поток, который можно легко перейти вброд. Однако во время весеннего паводка уровень реки значительно повышается, особенно в нижнем течении.

Воды реки Чагра активно используются в летнее время для орошения сельскохозяйственных посевов.

Глава II. Результаты исследования

Видовой состав растений, как водных, так и прибрежно-водных, определяли с помощью «Школьного атласа – определителя высших растений» В.С. Новикова. И.А. Губанова [5].

Было выявлено 43 вида растений, относящихся к 40 родам, к 33 семействам. Наибольшее число видов включает семейства: ивовые (3 вида), зонтичные (2 вида), розоцветные (2 вида), злаки (2 вида), рдестовые (2 вида), хвощовые (2 вида). (Приложение 1).

Определяли обилие видов по шкале Друде [1]. Данные фиксировались в полевом блокноте. Установили, что 17 видов как водных, так и прибрежно-водных растений встречаются на изученной территории обильно; 24 вида растений встречаются изредка, рассеянно; 2 вида растений встречаются единично: ольха чёрная, яблоня дикая, или лесная. (Приложение 1).

Анализируя принадлежность исследуемых видов к определённой жизненной форме по Серебрякову, установили, что к многолетним растениям относится 32 вида, к двулетним – 1 вид, к деревьям – 8 видов. В процессе проведения исследований было определено 41 вид высших растений , 1 вид многоклеточных водорослей, 1 вид водного папоротника.

Были определены экологические группы растений по отношению к воде (Приложение 2):

1)Гидрофиты (водные растения):

• ряска малая

• элодея канадская

• рдест злаковый

• рдест пронзённолистный

• сальвиния плавающая

• водокрас обыкновенный

• роголистник погружённый

• кубышка жёлтая

• уруть колосистая

• водоросль хара.

Определены экологические группы прибрежно-водных растений. Установили, среди прибрежно-водных растений встречаются растения, относящие к группе гигрофитов и к группе мезофитов. (Приложение 4).

2)Гигрофиты (растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов):

• касатик ложноаировидный

• камыш озёрный

• тростник обыкновенный

• рогоз широколистный

• хвощ ветвистый

• хвощ приречный

• стрелолист обыкновенный

• сусак зонтичный

• аир обыкновенный

• частуха подорожниковая

• ежеголовник ветвистый

• горец земноводный

• поручейник широколистный

• осока острая

• омежник водяной.

3) Растения, относящиеся к группе мезофитов:

• ива белая (ветла)

• ива ломкая (ракита)

• жерушник земноводный

• полевица побегообразующая

• лютик длиннолистый

• паслён сладко-горький

• ольха чёрная

• тополь белый

• ясень обыкновенный

• ежевика сизая

• вяз приземистый (карагач)

• яблоня дикая, или лесная

• клён татарский

• вербейник обыкновенный

• дербенник иволистный

• подмаренник болотный

• чистец болотный

• незабудка болотная.

Наиболее распространёнными экологическими группами являются мезофиты – 18 видов, гигрофиты – 15 видов, гидрофиты – 10 видов. (Приложение 2).

Среди гидрофитов определяли растения, относящиеся к группам:

• целиком погружённых в воду

• укореняющихся в грунте водоёма с листьями, плавающими на поверхности воды

К группе растений целиком погружённых в воду относятся (Приложение 3):

• рдест пронзённолистный

• рдест злаковый

• элодея канадская

• ряска малая

• водокрас обыкновенный

• роголистник полупогружённый

• папоротник сальвиния плавающая

• многоклеточная водоросль хара

• уруть колосистая.

К группе растений, укореняющихся в грунте водоёма с листьями, плавающими на поверхности воды, относятся:

• кубышка жёлтая.

Установили, что как на правом, так и на левом берегу реки Чаграчаще встречаются, образуя тростниково-камышовые заросли, высокорослыегигрофиты: тростник обыкновенный, камыш озёрный, ежеголовник прямостоячий. (Приложение 7). Вдоль правого берега на мелководье растут низкорослые гигрофиты: стрелолист обыкновенный, хвощ приречный, часто встречаются сусак зонтичный, частуха подорожниковая. И на правом, и на левом берегу реки Чагра чаще всего встречаются виды, образующие небольшие куртины: вербейник обыкновенный, поручейник широколистный, дербенник иволистный, жерушник земноводный, полевица побегообразующая, лютик длиннолистый, паслён сладко-горький.

В прибрежных зарослях обычны и болотные растения: незабудка болотная, чистец болотный, подмаренник болотный.

За зоной прибрежно-водных растений расположены погружённые растения с плавающими на поверхности листьями – кубышка жёлтая, далее – рдест злаковый. (Приложение 8; 9). Затем расположен пояс погружённых растений, заполняющих стеблями и листьями всю толщу воды – уруть, роголист, рдест пронзённолистный. (Приложение 8).

По Красной книге Самарской области установили редкие растения [3]. К ним относятся:

• кубышка жёлтая

• касатик ложноаировидный

• рдест злаковый

• хвощ ветвистый

• сальвиния плавающая

• роголистник полупогружённый.

Установили, что редкие растения, занесённые в Красную книгу Самарской области: кубышка жёлтая, касатик ложноаировидный, рдест злаковый, хвощ ветвистый, сальвиния плавающая, роголистник полупогружённый встречаются изредка, рассеянно, в небольшом количестве. (Приложение 5).

Определили категории редкости водных и прибрежных растений:

2/0 – очень редкий вид, тенденции численности неизвестны – роголистник полупогружённый;

2/Г – очень редкий вид со стабильной численностью – хвощ ветвистый;

3/В – весьма редкий вид с численностью, колеблющейся по годам – сальвиния плавающая;

5/Г – условно редкий вид со стабильной численностью – кубышка жёлтая, рдест злаковый, касатик ложноаировидный.

Проводя исследования, установили, что редкие растения встречаются как на правом, так и на левом берегу реки Чагра. (Приложение 6). Правый берег реки больше порос растительностью, он меньше подвергается набегам отдыхающих. Левый берег реки находится под воздействием антропогенного фактора, здесь часто встречаются стоянки отдыхающих, рыбаков, что отрицательно сказывается на произрастании редких водных и прибрежно-водных растений. Для того чтобы сохранить растительность данной местности, необходимо разработать план работы по охране редких водных и прибрежно-водных растений реки Чагра.

Заключение

По результатам работы сделаны следующие выводы:

1.Флористический состав водной и прибрежно-водной растительности бассейна реки Чагра представлен 43 видами, которые относятся к 40 родам и 33 семействам. Таксономический анализ показал, что наибольшим числом видов водной и прибрежно-водной растительности представлены семейства: ивовые, злаки, зонтичные, рдестовые, хвощовые, розоцветные.

2. Установили, что 17 видов растений встречаются обильно; 24 вида растений встречаются изредка, рассеянно; 2 вида растений встречаются единично: ольха чёрная, яблоня дикая, или лесная.

3. Анализ жизненных форм выявил преобладание многолетних растений (32 вида), двулетних (1 вид), деревьев (8 видов). Были определены: однолетний плавающий папоротник сальвиния (1 вид) и многоклеточная водоросль хара (1 вид).

4. Наиболее распространёнными экологическими группами являются мезофиты – 18 видов, гигрофиты – 15 видов, гидрофиты – 10 видов.

5. Установили виды, относящиеся к группе растений, целиком погружённых в воду – 9 видов; к группе растений, укореняющихся в грунте водоёма с листьями, плавающими на поверхности воды – 1 вид.

6. Определили 6 видов редких растений, занесённых в Красную книгу Самарской области.

7. Редкие виды растений встречаются на исследуемой территории изредка, рассеянно, в небольшом количестве.

8. Определили категории редкости водных и прибрежных растений, установили, что к категориям 2/0, 2/Г, 3/В относятся по одному виду растений, к категории 5/Г относятся 2 вида растений.

9. Необходимо разработать план работы по охране редких водных и прибрежно-водных растений реки Чагра.

10. Установили, что растительный мир водных и прибрежно-водных растений реки Чагра многообразен, что подтверждает выдвинутую гипотезу.

Литература

1.Боголюбов А. С. Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описаний рек. Методическое пособие. Москва, Экосистема, 1996.-230с.

2.Колчанов А. Ф. Наблюдения за водоемом. Методические материалы к практическим работам (модельные методики и ключи для распознавания организмов).

3. Красная книга Самарской области.т.1.Редкие виды растений, лишайников и грибов / под ред.Чл.Корр.РАН Г.С. Розенберга и проф. С.В. Самсонова-Тольятти. ИЭВБРАН, 2007.-372с.

4. Матвеев В.И. Экология водных растений. Самара, 2004.- 265с.

5. Новиков В. С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений. М: Просвещение, 1985.-239с.

6.Петров В.В. Растительный мир нашей Родины/ М: Просвещение,1991,-207с.

7. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности. Издано авторской редакцией, 2004. – 165 – 172с.

8. http//ru.wikipedia.org

Приложение 1

Таблица №1: «Флористический состав водных и околоводных растений реки Чагра»

Приложение 2

Таблица Экологические группы растений по отношению к воде

Приложение 3

Таблица № «Группа растений целиком погружённых в воду»

Приложение 4

Таблица № «Видовой состав прибрежных растений реки Чагра»

ий целиком пог

Приложение №5

Таблица №2: « Распространение редких растений на реке Чагра»

Приложение 6

Река Чагра (за Орловской шишкой)

Растительность правого берега реки Чагра

Ольха чёрная

Приложение 7

Тростник обыкновенный

Рогоз широколистный

Камыш озёрный

Приложение 8

Роголистник погружённый

Водокрас обыкновенный и сальвиния плавающая

Рдест пронзённолистный

Приложение 9

Ежеголовник ветвистый

Кубышка жёлтая

Стрелолист обыкновенный

30