V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Кальцефильные растения на территории Елизаветинской волости Гатчинского района Ленинградской области
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Данная работа позволяет ознакомиться с растениями особой экологической группы, встречающимися в Ленинградской области в природных условиях. Работа посвящена изучению группы растений-кальцефилов – растений, предпочитающих почвы с повышенным содержанием кальция.
Цель - изучение видового состава и характера распространения растений-кальцефилов на территории Елизаветинской волости Гатчинского района Ленинградской области. Работа по изучению видового состава растений-кальцефилов проводилась с 2016 года.
Были обследованы территории в районе деревень Дылицы, Вероланцы, Таровицы, Луйсковицы и Борницы. Рядом с деревней Борницы находится Борницкий карьер доломитов, где они добываются промышленным способом.
В процессе изучения видового состава растений-кальцефилов Елизаветинской волости были обнаружены практически все представители этой группы, за исключением тех растений, чьи требования к факторам окружающей среды отличны от условий изученных нами местообитаний. Таким образом, результаты исследований подтверждают тесную взаимосвязь растений-кальцефилов с действием конкретного экологического фактора, в данном случае, эдафического.
В 2017 году проводилось изучение характера распространения Венерина башмачка настоящего, язвенника многолистного, пупавки красильной, печёночницы благородной. Были обнаружены крупные популяции Венерина башмачка, определены места распространения других растений – кальцефилов.
Необходимо тщательное изучение биологических и экологических особенностей представителей группы кальцефилов с целью сохранения и поддержания их природных популяций, особенно, учитывая наличие среди представителей данной группы редких и охраняемых растений.
Кальцефильные растения на территории Елизаветинской волости
Гатчинского района Ленинградской области
1.Введение
Данная работа является продолжением ранее начатой. Три года назад учащиеся нашего факультета провели исследование по определению видового состава представителей семейства Орхидные на территории Елизаветинской волости, которая расположена в Гатчинском районе Ленинградской области. Там был обнаружен Венерин башмачок, редкая орхидея наших северных лесов. Дальнейшее обследование территории выявило ещё несколько видов орхидей. Из биологической и экологической литературы мы выяснили, что Венерин башмачок предпочитает расти на почвах с повышенным содержанием кальция в виде известняка (карбонатов) (1,3,10). В дальнейшем выяснили, что и некоторые другие наши северные орхидеи предпочитают расти на почвах, богатых карбонатами (1,6, 15). Автор данной работы, решила продолжить это исследование. Известно, что минеральный состав почвы зависит от того, на какой горной породе эта почва сформировалась (2,17,18). (Рис.1, Приложение). Так, на породах, содержащих карбонаты, образуются дерново-карбонатные почвы с повышенным содержанием кальция – Са, на которых произрастают особые растения, входящие в особую экологическую группу, называемую «кальцефилами» - «любителями кальция» (от греческого слова “philia” – любить, предпочитать).(2,7,11,12,14,13,15).
В пределах Ижорской возвышенности, где расположен территориально Гатчинский район Ленинградской области, имеются такие почвы.(4).(Рис.2, Приложение). Они образуются на доломитах (доломитовые почвы), в состав которых входят кальций и магний (доломит добывается в этих местах как полезное ископаемое).
В Елизаветинской волости работают два карьера, где добывают доломитовые известняки. Повсеместно доломитовые плиты встречаются и в почве на глубине около 60 см. (Рис.3,4, Приложение). Это значит, что вероятность обнаружить в природе орхидеи-кальцефилы, была очень велика.
Из литературных источников мы узнали, что в группу кальцефилов входит довольно много растений.(2, 3,6,7,8). Самые известные из них приводим в списке:
душица обыкновенная, истод обыкновенный, Волчье лыко, печеночница благородная, горечавка легочная, белозор болотный, ветреница лесная, пупавка красильная, язвенник многолистный, клевер горный, первоцвет золотистый, марьянник дубравный. Некоторые наши северные орхидеи (ятрышники, калипсо луковичная, башмачок настоящий – Венерин башмачок, кокушник).(18). А также боярышник кроваво-красный, зверобой волосистый, букашник горный, горчица полевая, сочевичник весенний, дёрен кроваво- красный, лещина обыкновенная. Имеются литературные данные и о том, что даже некоторые грибы являются кальцефилами, в частности, порховка свинцово-серая.(5).
Первоначальной целью данного исследования было выявить видовой состав растений из группы кальцефилов на территории Елизаветинской волости Гатчинского района Ленинградской области. Но в процессе проведения природных исследований мы сталкивались со всевозможными вторжениями людей в природную среду обитания растений: заваленные помойками и отходами лесные территории, что наносит непоправимый вред естественным местообитаниям растений; поджог сухой травы со всеми отрицательными последствиями; неправильное ведение разработок доломитовых карьеров без последующей рекультивации территорий, что ведет к резкому сокращению местообитаний кальцефилов. (Рис. 5,6,7, Приложение ). Некоторые кальцефилы, например, язвенник, пупавка, клевер горный, кокушник (орхидея), встречаются, в основном, только на территории Борницкого карьера доломитов. Варварское отношение людей к орхидеям (выкапывание для посадки в садах, сбор на букеты) может привести к резкому сокращению их численности. Многие виды орхидей зацветают только на 8-12 год жизни!! Или размножаются только семенами.
А ведь все орхидеи Ленинградской области находятся под охраной, т.к. они – на грани исчезновения! Кроме того, исчезает такое растение-кальцефил, как Волчье лыко. Все перечисленные растения – в Красной книге РФ. (1,7). Поэтому следующей целью стало проведение занятий и бесед на экологические и природоохранные темы с учениками Елизаветинских школ, (классные часы, заочные экскурсии по фотографиям растений, экологические конференции, оформление стендов с фотографиями, плакаты).
Исследование проводилось три года (весной и летом – в природе, осенью и зимой - по фотографиям растений, по научной литературе). Выражаю благодарность нашему преподавателю, Елене Петровне Цителадзе, за помощь в получении фотоматериалов и предоставленную научную биологическую и экологическую литературу.
2. Основная часть
Началом данной работы стали интервью знакомых и друзей об их встрече с теми или иными растениями-кальцефилами, изображения которых имелись в книгах. Затем сопоставляли свои воспоминания о растениях, увиденных в природе, с их описанием и изображением в книгах. Было выяснено, что многие встречали в лесах в начале лета Венерин башмачок, а ранней весной – Волчье лыко. Было известно и то, что печеночница (перелеска) в мае появляется вдоль дорог, в лесу, пока еще деревья не покрылись листвой, а почва – травой. Многие наши собеседники отметили, что на огородах как сорняк появляется горчица полевая. Все эти растения затем были обнаружены в природе, сфотографированы и определены.
При посещении Борницкого карьера доломитов (Елизаветинская волость) в июле были обнаружены пупавка красильная, язвенник многолистный, истод обыкновенный, орхидея - кокушник комарниковый, клевер горный. В конце июля на берегу озера, там же, у небольшого пересыхающего болотца была обнаружена еще одна орхидея – дремлик болотный. А в прилегающем к карьеру небольшом участке леса был обнаружен гриб порховка свинцово-серая. Для обнаружения растений-кальцефилов нами были также обследованы территории близ деревень Дылицы, Луйсковицы, Вероланцы, Таровицы.
3. Изложение результатов и выводы
1. На основании проведенных исследований можно сказать, что на территории Елизаветинской волости произрастают растения из экологической группы кальцефилов в следующем видовом составе:
Печеночница благородная (перелеска) Hepatica nobilis
Волчье лыко (Дафна) Daphne mezereum
Венерин башмачок (башмачок настоящий) Cypripedium calceolus
Пупавка красильная Anthemis tinctoria
Душица обыкновенная Origanum vulgare
Истод обыкновенный Polygala vulgaris
Горчица полевая Sinapis arvensis
Язвенник многолистный Anthyllis polyphillus
Кокушник комарниковый Cymnadenia conopse
Дремлик болотный Epipactis palustris
Клевер горный Trifolium montanum
Сочевичник весенний Orobus vernus
Марьянник дубравный Melampyrum nemorosum
Гриб порховка свинцово-серая Bovista plumbea
Осенью этого года в сети Интернет были найдены сведения о том, что кальцефильным растением является лещина обыкновенная, которая встречалась нам летом недалеко от дер. Борницы и пос. Елизаветино. Фотографии и описания этого растения пока нет.
Описание растений.(1,3,5,8). Фотографии помещены в Приложении.
Печёночница благородная (перелеска). (Рис.8).Семейство Лютиковые. Многолетнее зимнезелёное растение, 8-15 см в высоту, листья тройчатолопастные, прикорневые, на длинных черешках, появляются после цветения. Цветки с 6-9 сине-фиолетовыми лепестками по 1 на длинных цветоносах. Цветёт в апреле-мае в тенистых лиственных и смешанных лесах.
На территории Елизаветинской волости встречается повсеместно, даже у и жилых домов.
Волчье лыко (Дафна).(Рис.9). Семейство Волчеягодниковые. Кустарник 40-120 см в высоту, с очередными узкими обратнояйцевидными листьями, скученными на концах ветвей. Цветёт до распускания листьев. Цветки сидячие по 2-3 вместе, розовые, реже белые. Плоды – сочные костянки величиной с горошину, красные. Цветёт в апреле. Очень декоративное растение, но ЯДОВИТОЕ!
На территории Елизаветинской волости отдельные растения встречаются в смешанном лесу около посёлка Елизаветино и около деревень Дылицы, Луйсковицы и Борницы.
Венерин башмачок (башмачок настоящий). (Рис.10). Семейство Орхидные. Многолетнее растение 15-25 см в высоту. Имеет 2-4 эллиптических острых слегка опушенных листа, 1 или 2 цветка с лимонно-жёлтой губой (башмачок) и красновато-бурыми листочками околоцветника. Цветок – ловушка для насекомых (приспособление к опылению). Цветёт в мае-июне. Редкое растение, встречается в тенистых, тёплых лиственных и хвойных лесах. Как и все орхидеи,охраняется! На территории Елизаветинской волости три большие популяции встречаются в смешанном лесу около деревень Дылицы, Луйсковицы, Таровицы.
Пупавка красильная. (Рис.11).Семейство Сложноцветные (Астровые). Многолетнее растение 30-60 см в высоту, с ветвистым стеблем. Листья дваждыперисторассечённые, пильчатые. Соцветия-корзинки одиночные, на концах ветвей, сравнительно крупные, с жёлтыми трубчатыми внутренними и язычковыми краевыми цветками. Цветёт в июне – сентябре у дорог и полей. Раньше цветки использовались для изготовления жёлтой краски. На территории Елизаветинской волости небольшая популяция растения находится в пределах Борницкого карьера доломитов и отдельные растения встречаются на месте бывшего карьера доломитов у деревни Вероланцы.
Душица обыкновенная. (Рис.12).Семейство Губоцветные (Яснотковые). Многолетнее растение 20-60 см в высоту, с ползучим корневищем и прямостоячим стеблем красноватым или буроватым. Листья продолговато-яйцевидные с прозрачными точечками, черешковые. Соцветия – зонтиковидные (щитковидные). Цветки светло-пурпурные, венчик двугубый. Цветёт в июле – сентябре по лесным опушкам, в кустарниках. Лекарственное растение.
На территории Елизаветинской волости большая популяция растения находится в пределах Борницкого карьера доломитов и отдельные растения – повсеместно.
Истод обыкновенный. (Рис.13).СемействоИстодовые. Многолетнее, обычно зимующее зелёным, растение 10-15 см в высоту. Листья яйцевидные, острые. Соцветие – конечная рыхлая кисть из 10-20 цветков. Цветки синие или красноватые. Цветёт в мае – августе на сухих лугах, в светлых лесах.
На территории Елизаветинской волости большая популяция растения находится в пределах Борницкого карьера доломитов
Горчица полевая. (Рис.14) (. Семейство Капустные (Крестоцветные). Однолетнее растение 30-60-см в высоту, с щетинистым стеблем. Верхние листья сидячие, нижние – черешковые. Соцветие – кисть. Цветки с золотисто-жёлтыми лепестками и зелёной чашечкой. Стручки округлые, с носиком, вскрывающиеся двумя створками. Цветёт в июне – сентябре на полях, дорогах, пустырях; злостный сорняк, но пищевое и медоносное растение.
На территории Елизаветинской волости растение встречается, в основном, как сорняк на картофельных полях.
Язвенник многолистный. (Рис.15).Семейство Бобовые.Многолетнее растение 10-30 см в высоту с приподнимающимся стеблем. Листья непарноперистые, конечный листочек значительно крупнее остальных. Цветки светлые, золотисто-жёлтые, в плотных шаровидных головках, на концах довольно длинных цветоносов. Цветёт в июне – июле. Растёт на сухих склонах, по обочинам дорог. Можно культивировать как кормовое и медоносное растение.
На территории Елизаветинской волости большая популяция растения находится в пределах Борницкого карьера доломитов и встречаются отдельные растения.
Кокушник комарниковый. (Рис.16).Семейство Орхидные.Растение 20-60 см в высоту. Стебель тонкий, внизу на нём сидят 3-5 сближенных ланцетных листа. Цветки душистые (со слабым запахом гвоздики), розовато-лиловые с губой и длинным шпорцем, наполненным нектаром. Соцветие – длинный многоцветковый сложный колос. Цветёт в июне – июле. Плод – коробочка. Размножается, в основном, семенами. Встречается на заболоченных лугах, травянистых склонах, в светлых лесах.
На территории Елизаветинской волости отдельные растения встречаются только в пределах Борницкого карьера доломитов.
Дремлик болотный. (Рис.17). Семейство Орхидные. Растение с ползучим корневищем и длинными междоузлиями. Стебель до 70 см высоты, немного опушенный в верхней части, светло-зелёный или розовый с многочисленными листьями.
Соцветие – кисть из 6-20 цветков с длинными прицветниками. Цветки до 2,5 см длины. Наружные листочки околоцветника зеленоватые с фиолетовыми полосками, внутри – беловатые с розовыми полосками. Губа без шпорца, разделённая глубокой поперечной вырезкой на 2 доли. Наружная доля розовая с оранжевыми бородавочками, выделяющая со дна нектар. Строение цветка дремлика идеально приспособлено к строению и размеру тела ос-опылителей. Цветёт с июня по конец августа. Растёт дремлик по светлым заболоченным лесам, влажным лугам, часто вокруг ключей.
На территории Елизаветинской волости небольшие популяции растения находятся близ водоёмов в пределах доломитовых карьеров около деревень Вероланцы и Борницы.
Клевер горный. (Рис.18).Семейство Бобовые.Многолетнее растение 20-40 см в высоту. Стебель прямостоячий, жесткий. Листья тройчатые, удлиненно-эллиптические. Цветки белые, сидячие или на коротких цветоножках, в рыхлых шаровидных или яйцевидных одиночных головках. Цветёт в июне-августе по обочинам дорог, на опушках, на сухих лугах.
На территории Елизаветинской волости отдельные растения встречаются в пределах Борницкого карьера Доломитов, около деревень Дылицы, Вероланцы.
Сочевичник весенний. (Рис.19).Семейство Бобовые.Многолетнее растение 20-45 см в высоту с прямостоячим стеблем. Листья без усиков, с 2-4 парами листочков с заострёнными кончиками 3-7 см длиной. Цветки пурпурные, позднее синеющие, а затем синевато-зелёные, собраны обычно по 4-6 в кисти на длинных цветоносах. Цветёт в апреле-мае (зацветает первым из бобовых). Растёт обычно в тенистых лесах, в кустарниковых зарослях.
На территории Елизаветинской волости небольшая популяция растения находится около деревни Дылицы; отдельные растения можно встретить по окраинам леса повсеместно.
Марьянник Дубравный. (Рис.20).Однолетнее растение 15-60 см в высоту. Кроющие листья сердцевидно-ланцетные, щетинисто-зубчатые, сверху сине-фиолетовые. Венчик с красно-бурой трубкой, золотисто-жёлтый. Цветёт в мае-сентябре. Растёт на лугах и в лиственных лесах. Полупаразит.
На территории Елизаветинской волости большая популяция растения находится в пределах Борницкого карьера доломитов; отдельные растения встречаются повсеместно.
Порховка свинцово-серая (гриб).(Рис.21). Семейство Дождевиковые. Растёт летом и осенью на лесных опушках. У порховки приземлённое шаровидное тело. Молодые незрелые грибы бывают беловатыми и на этой стадии все порховки съедобны. Сухие зрелые плоды могут оставаться на месте произрастания до будущего года. Распространена во всём умеренном поясе северного полушария.
На территории Елизаветинской волости небольшие группы грибов встречаются в смешанном лесу около Борницкого карьера доломитов.
Нами не встречены следующие растения – кальцефилы:
Белозор болотный
Горечавка легочная
Букашник горный
Первоцвет золотистый
Зверобой волосистый
Калипсо луковичная (орхидея)
Дёрен и боярышник встречаются только как декоративные растения в искусственных посадках.
Из сказанного можно сделать следующие выводы:
- виды, не встреченные нами на территории Елизаветинской волости,
еще предстоит обнаружить в дальнейшем, при более подробном исследовании данной местности (Рис. 22, Приложение);
- виды, не встреченные нами, не произрастают на данной территории, т.к. условия их местообитания, возможно, не соответствуют требованиям растений по микрорельефу, влажности, температуре или по другим условиям;
- материалы данного исследования могут быть использованы на уроках краеведения и экологии в школе;
- исследования будут продолжены с целью выявления других растений- кальцефилов также и на территории Большеколпанского сельского поселения, где несколько лет назад велась добыча доломитов.
4.Заключение
1.Материалы природных исследований были использованы для проведения классных часов в виде заочных экологических экскурсий по фотографиям растений (презентация) в 6-9 классах МОУ « Елизаветинская средняя общеобразовательная школа». Кроме этого была проведена экологическая конференция на русском и английском языках на тему «Экология: объекты и проблемы» с показом слайдов (презентация).
2. На уроках краеведения в МОУ «Елизаветинская СОШ» учителем начальных классов Смирновой Т.В., в МОУ «Никольская СОШ» учителем начальных классов Михайловой Л.А. был использован материал по растениям-кальцефилам Елизаветинской волости.
3. Фотографии природных объектов и следов вторжения человека в окружающую среду, а также специальный плакат, созданный для данной работы на компьютере (Рис.23, Приложение), были помещены на специальный стенд, установленный на факультете.
4. Материалы исследований будут размещены на стенде в музее факультета, который в настоящее время реконструируется.
5. Данная работа будет продолжена. Исследования будут проводиться на территории Большеколпанской волости. Наличие карьера, где лет 15 назад велась добыча доломитов, окружающая лесная растительность, небольшие известняковые водоемы располагают к тому, что наверняка на этой территории можно обнаружить растения-кальцефилы.
5. Список использованных источников и литературы
1. Вахрамеева М.Г., Денисова Л.В. и др. 1991. Орхидеи нашей страны. М. «Наука».222с.
2. Грин Н., Стаут Н. и др..1993. В кн. Биология, перевод с английского. М. «Мир», с.100-101.
3. Губанов И.А., Новиков В.С. и др. 1981.Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР.М. «Просвещение», 286 с.
4. Даринский А.В. 2001. В кн. География Ленинградской области. С.-Пб. «Глагол», с. 36-37.
5.Клан Я. 1984. В кн. Грибы. Прага, «Артия», с. 204.
6. Клив Эндрю. 1997. В кн. Дикорастущие цветы (Мир природы), перевод с английского. Минск. «Белфакс», с.24-26.
7. Кудряшов Л.В., Родионова Г.Б. и др. 1979. В кн. Ботаника с основами экологии М. «Просвещение», с. 282-283.
8. Нидон Кристоф, Петерман Иоханнес и др. 1991. В кн. Растения и животные, перевод с немецкого. М. «Мир», с. 47-128.
9. Нинбург Е.А. 2000. Технология научного исследования (методические рекомендации). С.-Пб. ГДТЮ. 28с.
10. Пасечник В.В. 2002. Биология (бактерии, грибы, растения), 6 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. М. «Дрофа».272с. 11.Сударкина А.А., Евсеева И.И. и др. 1981. В кн. Химия в сельском хозяйстве. М. «Просвещение», с.24-30.
12. Ботанический словарь русско-английско-немецко-французско-латинский. 1960, М.
13. poiskslov.com/word/кальцефилы/
14.ru.wikipedia.org/wiki/Кальцефилы
15.morozova-art.ru/orchids_01/calc.
16.slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Кальце...
17.megabook.ru/Article.asp?AID=637...
18.zooznaika.ru/2/3247.shtml
Приложение
(фотоматериалы, рисунки)
Рис.1. Дерново-карбонатные почвы, сформировавшиеся на доломитах
Рис.2. Карта почв Ленинградской области
Рис.3. Борницкий карьер доломитов
Рис.4. Залегание доломитовой плиты в почве
Рис.5. Помойки и свалки в местообитаниях растений-кальцефилов
Рис.6. Поджог сухой травы и его последствия
Рис.7. Нарушение правил эксплуатации доломитовых карьеров без рекультивации территорий
Рис.8. Печёночница благородная или перелеска
Рис. 9. Волчье лыко или Дафна
Рис. 10. Венерин башмачок или башмачок настоящий
Рис.11. Пупавка красильная
Рис. 12.Душица обыкновенная
Рис. 13.Истод обыкновенный
Рис. 14. Горчица полевая
Рис. 15. Язвенник многолистный
Рис. 16. Кокушник комарниковый
Рис. 17. Дремлик болотный
Рис. 18. Клевер горный
Рис.19. Сочевичник весенний
Рис. 20. Марьянник дубравный (Иван-да-марья)
Рис.21. Гриб Порховка свинцово-серая
Рис.22. Карта Елизаветинской волости
Рис. 23. Агитационный плакат, придуманный учащимися
29