IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ТЕРРИТОРИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ БОРЩЕВИКА СОСНОВСКОГО В ГОРОДЕ ЧЕРЕПОВЕЦ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Летом я часто путешествовала с родителями на легковой машине. Мы проезжали по трассе Вологда – Новая Ладога в сторону города Бабаево. Вдоль дорог я заметила гигантское растение. Заросли этого растения занимали большие пространства.
Позднее я выяснила, что это растение называется борщевик Сосновского. На Вологодчину борщевик Сосновского завезли в середине 80-х годов прошлого столетия. Проблемой он стал уже в 21 веке. Если раньше у каждого деревенского жителя была скотина и поля выкашивались подчистую, то сейчас борщевик растет беспрепятственно и активно подбирается к людям [13].
Сегодня борщевик представляет угрозу не только биологическому разнообразию, но и здоровью человека, поэтому актуально изучить его распространение на территории города. В СМИ (газеты, телевидение) нередко публикуют информацию о том, что борщевик наносит вред человек и активно распространяется не только на территории районов Вологодской области, но и в самом городе Череповец: «Борщевик уже окружил усадьбу Гальских» [12]. «Улицу Матуринскую, окрестности усадьбы Гальских захватывает опасный сорняк — борщевик Сосновского» [15].
Цель: определение территории распространения борщевика Сосновского в г. Череповец.
Задачи:
изучить распространение борщевика на территории г. Череповец;
отметить на карте места произрастания борщевика Сосновского на территории г. Череповец.
Объект исследования: борщевик Сосновского.
Предмет исследования: распространение борщевика Сосновского на территории города Череповец.
Гипотеза: мы предполагаем, что борщевик Сосновского произрастает по окраинам г. Череповец.
Практическая значимость: данные исследовательской работы использованы для пополнения базы РИВР (распространения инвазивных видов растений) ИБ Коми НЦ УрО РАН (Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН) [14].
Глава 1. Характеристика объекта исследования
Борщевик Сосновского двулетнее или многолетнее монокарпическое растение (прил. 1, рис. 1-2).
Размножается семенным путём. Семена борщевика способны распространяться на большие расстояния, но большая часть семян находится вблизи материнских растений. Распространение семян происходит как естественным путём, так и с помощью человека [2]. Как правило, семена гигантских борщевиков опадают в непосредственной близости от материнского растения, но в отдельных случаях, когда высота растения более 2 м, то 60-90 % семян осыпается на землю в радиусе 4 м. [7].
Благодаря быстрому развитию популяций, гигантские борщевики вытесняют другие растения и сохраняют доминирующую позицию на захваченных территориях. В среднем в популяции 10 % растений цветут и завершают жизненный цикл, в то время как прочие сохраняются в вегетирующем состоянии до следующего года.
После плодоношения растение отмирает. Если нет условий для цветения (из-за недостаточного количества питательных веществ, затенённости, засухи или регулярного скашивания), оно задерживается. В таких случаях растения могут жить до 12 лет.
Особо высоким уровнем содержания токсичных веществ отличаются взрослые растения в стадии цветения и созревания семян [2].
Исследования показывают, что скорость распространения борщевика Сосновского в значительной степени зависит от экологических условий произрастания и возрастает по мере увеличения засоренной борщевиком территории [1]. В условиях обитания вторичного ареала борщевик Сосновского также предпочитает освещенные места, встречается на опушках, в местах, мало используемых человеком, с влажной плодородной почвой часто произрастает в виде монодоминантных зарослей на окраинах полей, по стенкам придорожных канав и других водотоков, на обочинах проселочных дорог – иногда стеной [4].
Производственное возделывание борщевика Сосновского началось после окончания второй мировой войны, когда возрождающемуся сельскому хозяйству срочно требовались корма. Однако уже в первые годы внедрения борщевика Сосновского в сельскохозяйственное производство выяснилось, что растение обладает токсическими свойствами.
В результате сначала в Европе, а затем и в странах СНГ борщевик Сосновского был признан непригодным к сельскохозяйственному использованию. Считается, что прекращение культивации борщевика Сосновского как сельскохозяйственного растения и отсутствие контроля состояния существующих посевов привело к тому, что примерно с середины 1980-х началось активное распространение Heracleum sosnowskyi как инвазионного вида, причем практически одновременно в различных частях Европы [9].
В начале своей экспансии борщевик встречался исключительно на нарушенных местообитаниях – произрастал, как правило, по обочинам дорог, линий электропередач, на пустырях, свалках, заброшенных сельскохозяйственных угодьях. В последние годы он окружает деревни, проникает в крупные города, в парки и даже заповедники [5, 11].
В России до 70-х гг. это растение вне сельскохозяйственных полей встречалось редко. Массированному нашествию этого растения подверглись Вологодская, Калужская, Ленинградская, Московская, Тульская, Ярославская и др. области [7].
Глава 2. Характеристика района исследования
Климат Вологодской области умеренно континентальный с продолжительной умеренно холодной зимой и относительно коротким тёплым летом. Большая часть осадков приходится на теплое время года. С апреля по октябрь с дождями область получает 2/3 годового количества осадков. Только треть суммы осадков дает снег, несмотря на то, что зимы в области снежные, а снежный покров держится долго (160-170 дней). К концу зимы толщина снега на полях достигает 40-50 сантиметров.
В Вологодской области период активной вегетации продолжается в среднем 110— 115 дней. За вегетационный период в области в среднем выпадает от 330 до 430 миллиметров осадков — больше, чем может испариться за то же время [3].
Череповец – крупный промышленный центр Вологодской области. В городе функционируют крупные предприятия металлургической, химической, деревообрабатывающей, пищевой и др. промышленности [3, 10].
Климат города Череповца умеренно-континентальный с умеренно теплым летом, довольно холодной зимой и неустойчивым режимом погоды [6].
Город делится на четыре района: Индустриальный, Заягорбский (Зареченский), Зашекснинский и Северный (рис. 1).
Рис. 1. Карта города Череповец.
Индустриальный жилой район расположен в центре города, на западе примыкает к центральной промзоне, на севере его граница проходит по железной дороге, на востоке – по реке Ягорба, на юге – по реке Шексна. Зеленые насаждения общего пользования представлены парками Победы, им. Ленинского Комсомола, Соборная Горка, Соляным садом, скверами и бульварами.
Северный жилой район расположен за железной дорогой и связан с Индустриальным районом путепроводом, а с Заягорбским – мостом через р. Ягорбу. Почти по всему периметру к жилой зоне примыкают промышленные и коммунальные объекты, в их число входят ЗАО «Череповецкий фанерно-мебельный комбинат», ЗАО «Череповецкая спичечная фабрика «ФЭСКО», ОАО «Череповецкий мясокомбинат», коммунально-складские объекты, кладбище, питомник. На северо-востоке от жилой зоны расположен крупный садоводческий массив.
Заягорбский жилой район отделен от других районов города реками Ягорба и Шексна.
Зеленые насаждения общего пользования представлены парком 200-летия Череповца, Макаринской рощей, бульваром вдоль Архангельской ул. и скверами.
Зашекснинский жилой район расположен на левом берегу реки Шексна, связан с Индустриальным районом и промзоной города автомобильным мостом. На западе он примыкает к городской черте, за которой расположен крупный лесной массив, на юго-западе граничит с небольшой производственной зоной. В границах района расположены бывшие деревни Матурино, Кабачино, Якунино, Будьково, Новое и Старое Гритино.
На берегу р. Шексны, восточнее Октябрьского моста, расположен памятник архитектуры «Усадьба Гальских». Периферийные части района заняты крупными массивами городских лесов.
В противоречие с юридическими статусами, географически, к районам Череповца приравниваются поселения: Ясная Поляна и Новые Углы [6].
Глава 3. Материал для работы и методы исследования
Объектом нашего исследования был вид борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.).
Работа была начата в октябре 2016 г. В осенне-зимний период проведено анкетирование с целью выяснения осведомленности населения о произрастании борщевика Сосновского на территории города Череповец.
Использовалась методика социологического исследования, которая заключается в следующем: анкетирование в индивидуальной и групповой форме. Анкета по своей структуре состоит из открытых и закрытых вопросов (прил. № 2).
В групповой форме опрашивались учащиеся 3 – 5 классов МБОУ «СОШ № 26 с углубленным изучением отдельных предметов», кроме того анкету разместили в социальной сети.
В ходе работы летом 2017 года исследовались точки в районах, которые были названы жителями города Череповца по результатам анкетирования, а также зеленые зоны, в которых предположительно может произрастать борщевик Сосновского:
1. Заягорбский район – Макаринская роща, трамвайный парк на улице Олимпийской;
2. Индустриальный район – дом-музей И.А. Милютина, парк Культуры и Отдыха, парк им. Ленинского комсомола.
3. Северный район – Ясная поляна, сквер у Дворца культуры «Северный», сквер на ул. Моченкова, граница садоводческого товарищества № 1 "Металлург".
4. Зашекснинский район – усадьба Гальских, гимназия № 8, ул. Матуринская.
В указанных зонах был проведен визуальный количественный маршрутный учет, а в Зашекснинском районе площадной учет [16]. Границы площадей ограничивались дорогами.
На территории Зашекснинского района определялось обилие видов по шкале Друде [8].
Обилие – это количество особей вида, приходящееся на единицу площади или объема. Для упрощения подсчета показатель «Copiosae» (обильно) не делили на подпункты 1-3.
Глава 4. Результаты исследования и их обсуждение
В ходе социологического исследования осенью 2016 года были опрошены 162 респондента в возрасте от 8 до 62 лет. На территории города борщевик Сосновского встречали 27 человек (16.7%), 59,2 % встречали растение за городом вдоль трасс или в сельской местности. Наиболее распространенными ответами места произрастания были названы Усадьба Гальских в Зашекснинском районе и Макаринская роща в Заягорбском районе (рис. 2).
Рис. 2. Места произрастания борщевика Сосновского по результатам анкетирования.
Лето 2017 года выдалось холодным и дождливым (прил. 3, рис. 1-3). Норма среднемесячной температуры июня: 14.9°. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 12.4°. Норма суммы осадков в июне: 76 мм. Выпало осадков: 62 мм. Эта сумма составляет 82% от нормы.
Норма среднемесячной температуры июля: 17.5°. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 15.9°. Норма суммы осадков в июле: 72 мм. Выпало осадков: 182 мм. Эта сумма составляет 253% от нормы.
Норма среднемесячной температуры августа: 14.7°. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 16.3°. Норма суммы осадков в августе: 77 мм. Выпало осадков: 82 мм. Эта сумма составляет 106% от нормы.
Первое цветущее растение было замечено вдоль автодороги при въезде в город со стороны Северного района 12 июля 2017 года.
15 июля 2017 года нами был исследован Северный район г. Череповца. По зеленым зонам были проложены маршруты, проходящие по уже существующим дорожкам. На территории скверов (ул. Моченкова и у ДК «Северный») борщевик не обнаружен.
Для проверки гипотезы мы обследовали окраины района. Отмечено произрастание борщевика Сосновского в следующих точках (рис.3):
Промышленная зона в Ясной Поляне – 4 цветущих растения. Распространены точечно.
Территория садоводческого товарищества Металлург – 24 цветущих растений вдоль забора.
Ул. Серовская д.90 – единично 3 цветущих растения со стороны автодороги.
Пост ДПС на выезде из города по Кирилловскому шоссе – 2 группы растений: в одной 7 экземпляров, в другой – 12.
Показатель обилия не отмечали.
Рис. 3. Распространение борщевика Сосновского на территории Северного района.
16 июля 2017 года исследовался Заягорбский район города. Обследовалась территория Макаринской рощи, трамвайного парка на улице Олимпийской, парка 200летия. Нами был отмечен в Макаринской роще борщевик сибирский, который очень часто принимают за борщевик Сосновского. В Индустриальном районе Череповца борщевик Сосновского не обнаружен. Обследовались городские парки (Культуры и Отдыха, им. Ленинского комсомола, Победы).
7 сентября 2017 года исследован Зашекснинский район города. Борщевик Сосновского обнаружен на территории гимназии № 8, усадьбы Гальских, на пустырях вдоль улицы Матуринская. Так как растения было обнаружено в больших количествах, то проводили количественный площадной учет и определяли обилие. Границами площадей были автодороги, кроме территории гимназии, которая ограничивалась по зеленой зоне деревьев и кустарников с одной стороны и автодорогами с другой.
На территории МБОУ «Гимназия № 8» борщевик произрастает вдоль автодорог ул. Батюшкова и ул. Матуринская. Занимает участок площадью 0,16 га (1 615,36 м2). Отмечено 7 плодоносящих растений. По шкале обилия – 2 (обильно) (рис. 4).
Рис. 4. Борщевик Сосновского на территории МБОУ «Гимназия№ 8» (фото Цветковой Н.Ч.).
Вдоль улицы Матуринской исследовался участок площадью 2,09 га (20 950,09 м2). Отмечено 62 генеративных растения (рис. 5). По шкале обилия – 2.
Рис. 5. Борщевик Сосновского на ул. Матуринской (фото Цветковой Н.Ч.).
Борщевик обильно раскинулся на территории, прилегающей к музею «Усадьба Гальских». С западной стороны он занимает площадь в 0,94 га (9425,39 м2) и насчитывает 53 плодоносящих растения, с южной – 0,36 га (3621,15 м2) и 113 растений (рис. 6).
Рис. 6. Борщевик Сосновского на территории музея «Усадьба Гальских» (западная сторона) (фото Цветковой Н.Ч.).
Данные о распространении борщевика Сосновского на территории г. Череповец занесены в базу РИВР (рис. 7). Наша гипотеза о том, что борщевик будет встречаться на окраинах города подтвердилась.
Рис.7. Распространение борщевика Сосновского на территории г. Череповец.
Выводы
В результате работы мы сделали следующие выводы:
Изучено распространение борщевика Сосновского на территории г. Череповец. Он был отмечен в двух районах города, причем наиболее массово он встречается в Зашекснинском районе на месте бывших деревень.
Составлена карта произрастания борщевика Сосновского на территории Череповец. Данные исследовательской работы пополнили базу распространения инвазивных видов растений Института Биологии Коми и могут быть в дальнейшем использованы для научных исследований и отслеживания динамики роста и распространения борщевика на территории города.
Литература и использованные источники
Богданов В.Л., Николаев Р.В., Шмелева И.В. Биологическое загрязнение территории экологически опасным растением борщевиком Сосновского // Фундаментальные медико-биологические науки и практическое здравоохранение: сб. науч. трудов 1-й Международной телеконференции (Томск 20 января–20 февраля, 2010). – Томск: СибГМУ, 2010, с. 27–29
Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Черная книга флоры Средней России (Чужеродные виды растений в экосистемах Средней России). - М.: ГЕОС. 2009. - 494 с.
География Вологодской области. Учебник для учащихся 8—9 классов общеобразовательной школы / Под ред. Е. А. Скупиновой, О. А. Золотовой. -8-е изд., переработ. и доп.— Вологда: Учебная литература, 2005. -240 с.: ил.
Кравченко А.В., Кузнецов О.Л., Тимофеева В.В. Инвазивные и карантинные виды растений в Карелии. Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции // Материалы I Международной научной конференции. Санкт-Петербург, 6–8 декабря 2011 г.– СПб.: ВИР, 2011, с. 141–144
Ламан Н.А., Прохоров В.Н., Масловский О.М. Гигантские борщевики – опасные инвазивные виды для природных комплексов и населения Беларуси. Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси.: Минск, 2009. –40 с.
Лаппо А.Д., Петров А.Г. и др. Город Череповец. Генеральный план городского округа. Современное состояние территории. Том I. СПБ, 2005.
Лунева Н.Н. Борщевик Сосновского в Российской Федерации. Защита и карантин растений №3, 2014 г. с. 12-18.
Полевая геоботаника. // Корчагин А.А., Лавренко Е.М.(ред.). Том 3. М.-Л.: Наука, 1964. - 530 с.
Ткаченко К.Г. Род Борщевик (HERACLEUM L.) – хозяйственно полезные растения. Вестник удмуртского университета. Выпуск 4, 2014 г. с.27-34.
Туркин А. М., Боев М. А. Череповец // Вологодская энциклопедия / гл. ред. Г. В. Судаков. — Вологда: Русь, 2006. — С. 524, 525.
Швецов А.Н. Дикорастущая флора города Москвы. Афтореф.дисс. на соиск.уч.ст.к.б.н. – Москва, 2008. – 23 с.
Борщевик захватывает земли. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.35media.ru/articles/2016/07/21/borshhevik-zahvatyvaet-zemli - Дата доступа: 15.04.2017
Борьба с борщевиком в Вологодской области переросла из полей в кабинеты финансистов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.35media.ru/news/2016/08/02/borba-s-borshhevikom-v-vologodskoj-oblasti-pererosla-iz-polej-v-kabinety-finansistov - Дата доступа: 02.08.2016
Далькэ, И.В. и др. Распространение инвазионных видов растений [Электронный ресурс] Режим доступа: http://ib.komisc.ru/add/rivr. - Дата доступа: 16.09.2017
Заросли борщевика будут давить бульдозерами. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.35media.ru/articles/2013/06/24/zarosli-borshhevika-budut-davit-buldozerami-. - Дата доступа:15.04.2017
Корнилов А.Г, Петин А.Н., Голеусов П.В. Общая экология. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ggf.bsu.edu.ru/ElBook/Ekologia/start.htm -Дата доступа: 15.09.2017
Погода и климат. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru - Дата доступа:15.10.2017.
Приложение 1
Внешний вид борщевика Сосновского
Рис. 1. Соцветие борщевика Сосновского (фото Цветковой Н.Ч.)
Рис. 2. Листовая пластинка (фото автора).
Приложение 2
Анкета
Возраст
Знаете ли вы растение борщевик Сосновского? (да/нет)
Вредное или полезное это растение? (да/нет)
Встречали ли вы его на территории города? Если да, то где?
Приложение 3
Температура воздуха в г. Череповце в летний период
Рис. 1. Температурный график июнь 2017 г. (по материалам сайта http://www.pogodaiklimat.ru).
Рис. 2. Температурный график июль 2017 г. (по материалам сайта http://www.pogodaiklimat.ru).
Рис. 3. Температурный график август 2017 г. (по материалам сайта http://www.pogodaiklimat.ru).