«Изучение экологии и биологии растительных популяций в научно-исследовательской деятельности учащихся» - Дипломная работа

Содержание

Введение 2-4

Глава I. Разнообразие и роль рудеральных видов и сообществ в природе 5-22

1.1. Эколого-биологические особенности рудеральных видов растений 5-8

1.2. Факторы формирования рудеральных сообществ и их разнообразие 9-11

1.3. Факторы формирования флор населенных пунктов. Восстановительные сукцессии 11-12

1.4. Типичные представители рудеральных видов растений 12-22

Глава II. Материалы и методы изучения рудерального сообщества окрестностей г. Дюртюли 24-26

2.1. Характеристика природного комплекса района исследований 24-25

2.2. Методика сбора и анализа материала 25-26

Глава III. Результаты и обсуждения 27-30

3.1. Анализ систематического состава рудеральной растительности в г.Дюртюли 27-29

3.2. Хозяйственная характеристика растительности изученной местности 29-30

Глава IV. Использование материалов выпускной квалификационной работы в Уфимском колледже предпринимательства, экологии и дизайна 31-41

4.1. Современное состояние эколого-биологического образования 31-32

4.2. Собственная разработка программы факультативного курса для учащихся 32-41

Заключение 42-44

Список использованной литературы 45-51

Приложение 52-56

Введение

Усиление хозяйственных воздействий человека привело к широкому распространению процессов синантропизации в растительном покрове. Растения являются индикаторами экологических условий и основой экологических систем. Поэтому их изучение позволяет судить и об особенностях экосистем, в которых они играют роль продуцирующего блока [Хусаинов, Наумова, 2017]. Крайним выражением разрушительных процессов последнего столетия стало увеличение разнообразия и расширение площадей, занятых рудеральной растительностью. Рудеральные растительные сообщества являются одними из самых лабильных элементов растительного покрова [Маршалкин и др., 2014]. Такие сообщества возникают на лишенных растительности местообитаниях, они закрепляют грунт и предотвращают развитие процессов эрозии, становясь первыми в сукцессионных рядах, ведущих к восстановлению естественной растительности. В их составе много ценных лекарственных, кормовых и медоносных растений, и они могут использоваться как дополнительные источники растительных ресурсов. Проблема синантропизации одновременно с сохранением биологического разнообразия городских и сельских ландшафтов имеет особую актуальность для Республики Башкортостан, и, в частности, для Дюртюлинского района. Изучение экологических вопросов рудеральных сообществ, как важных элементов экосистем населенных пунктов, представляет несомненный интерес в биологическом образовании.

Сохранение разнообразия флоры является одной из ключевых проблем построения общества устойчивого развития. С этой целью необходимо разнообразие форм изучения видов растений и растительных сообществ в образовательных учреждениях. Одной из форм такой деятельности являются учебно-исследовательские проекты. Формами этого вида учебной деятельности являются: подготовка, написание и защита на уроках, олимпиадах, конференциях учебно-исследовательских проектов. Учащиеся также могут представлять свои работы в виде теоретических исследований, например, в форме реферата или практической работы с элементами собственных наблюдений, описаний, опытов и их анализа. Выполнение учебно-исследовательской работы учащегося - есть результат сотрудничества, совместной деятельности ученика и педагога. Актуальной темой для таких проектов может стать изучение биологии и экологии популяций рудеральных растений.

Объектом исследования выступает растительность рудерального сообщества на территории г. Дюртюли РБ.

Новизна исследования: разработаны методические рекомендации по организации исследовательской работы учащихся по ботанике и биологии.

Целью диссертационной работы явилось изучение экологии и биологии растительных популяций в научно-исследовательской деятельности учащихся.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1) обобщение знаний об экологических и биологических особенностях рудеральных видов растений;

2) охарактеризовать выбранный для изучения природный комплекс;

3) выполнить геоботаническое описание растительности рудерального сообщества выбранного участка в пределах г.Дюртюли РБ и провести гербаризацию;

4) оценить современное состояние эколого-биологического образования в образовательном учреждении с целью развития экологического сознания у учащихся;

5) разработать методические рекомендации по организации учебно-исследовательской работы учащихся по ботанике в условиях колледжа.

Выражаю огромную благодарность своему научному руководителю, к.б.н., доценту Яковлевой Т.И., за научное руководство, директору ГАПОУ УКПЭД Сарановой Г.А. за содействие в работе над диссертацией, а также преподавателю специальных дисциплин Мусиевой М.Ю. за методическую помощь в организации и проведении лекций и экскурсий со студентами Уфимского колледжа предпринимательства, экологии и дизайна

Выдержка из текста работы

Глава II. Материалы и методы изучения рудерального сообщества окрестностей г. Дюртюли

2.1. Характеристика природного комплекса района исследований

Дюртюлинский район расположен на северо-западе Республики Башкортостан в нижнем течении реки Белой [Хлебович,1972]. Район находится в лесостепной зоне, который знаменит реликтовым сосновым бором, елово-пихтовыми лесами, озера Малая и Большая Елань отнесены к числу охраняемых природных территорий. Климат холодно умеренный. Район занимает среднюю часть Прибельской увалисто-волнистой равнины с пологохолмистым [Балков, 1978]. По данным инвестиционного паспорта Дюртюлинского района, составленным администрацией во главе с Хайруллиным, основными крупными элементами Дюртюлинского являются долина реки Белая и водораздельная левобережная равнина. Юго-восточная часть района представляет собой ряд вытянутых с юго-запада на северо- восток водоразделов. Дюртюлинский район расположен в пределах двух агропочвенных районов: Бельско-Уфимского увалистого междуречья

(северная часть) и Левобережного Прибельского района (южная часть). Преобладающими типами и подтипами почв являются: черноземы выщелоченные; черноземы типичные; пойменные; серые лесные. Почвообразующими породами являются аллювиально-делювиальные и аллювиальные отложения. В почвенном покрове Дюртюлинскогорайона черноземам выщелоченным принадлежит ведущее место. Согласно схеме геоботанического районирования Дюртюлинский район относится к зоне широколиственных лесов и к лесостепной зоне. Основным фоном растительного покрова района являются луговые степи. Северная лесостепь интересна тем, что здесь на сравнительно небольшой территории произрастают все древесные породы, характерные для Южного Предуралья и Урала [Хлебович,1972]. На более континентальных водоразделах и на склонах преобладают смешанные леса, подлесок которых представлен черёмухой, рябиной, калиной, шиповником и др. В поймах рек распространены ольха, вяз, калина, черёмуха и др. Естественная травянистая растительность сохранилась отдельными участками пастбищного и сенокосного использования. Пойменные луга распространены вдоль рек. Здесь также формируются своеобразные почвы слоистой структуры и развиваются луга с господством корневищных злаков и стержнекорневого разнотравья. В пойменных местах качество травостоя падает. Близ коренного берега в поймах чаще располагаются влажные луга. Отличительной чертой растительного покрова района является его вторичное происхождение и развитие под влиянием антропогенного фактора, что прослеживается при движении с запада на восток в уменьшении роли и западных элементов флоры и повышении роли заволжско-казахстанских видов, а также в повышении ксерофитности травяного покрова [Балков, 1978].

На территории населенных пунктов растительность изменена под влиянием человека. Широко распространены вторичные сообщества, представляющие разные стадии восстановительных сукцессий и пастбищной дигрессии. Выпасом нарушены и примыкающие к населенному пункту леса, где травы естественного лесного напочвенного покрова в значительной степени заместились пастбищными растениями.

2.2. Методика сбора и анализа материала

В основе изучения разнообразия рудеральной растительности по Дюртюлинскому району Республики Башкортостан использовалась методика, описанная в учебнике «Современная наука о растительности» [Миркин, Наумова, 2001].

Для проведения геоботанического описания выбрали однородную пробную площадку размером 10*10 метров. Разметили площадку при помощи колышков. В первом углу вбивается кол размером 3-7 см в диаметре и 2 м высотой, далее мерной лентой отмеряется расстояние, где также вбивается кол. С третьим и четвертым углом повторили ту же операцию. После разметки пробной площадки на ней провели стандартное описание.

Гербаризация растений проводилась по стандартным методикам [Скворцова, 1979; Демина, Соловьев, 2012], с целью определения собранных видов растений. Гербарий должен давать полное представление о живых растительных формах, иметь все видовые признаки растений и иметь научную эстетику. Определение растений проводили по следующему определителю: «Определитель высших растений Башкирской АССР» в 2-х томах под ред. Кучерова Е.В. (1988,1989). При определении использовали настольную лупу и бинокулярный микроскоп.

Для количественной оценки представленности видов используется следующая шкала (в баллах) проективного покрытия - показателя, определяющего относительную площадь проекции отдельных видов или их групп, ярусов и т.д. фитоценоза на поверхность почвы:

+- вид редок и имеет малое проективное покрытие, 1-2 особи вида растения на площадке;

1-особей вида много, но покрытие растениями поверхности почвы невелико, не более 5%;

2-число особей вида велико, проективное покрытие от 10-15%;

3-число особей вида велико, проективное покрытие от 16-25%;

4-число особей вида велико, проективное покрытие от 26-50%;

5-число особей вида любое, проективное покрытие свыше 50%.

Заключение

Рудеральные растения в современных биогеоценозах, которые испытывают на себе всевозрастающее давление антропогенного фактора, занимают все большее пространство. Они постепенно, особенно на урбанизированных территориях, вытесняют естественные природные сообщества и поэтому требуют большего внимания с точки зрения изучения и понимания их компенсационных механизмов. До недавнего времени группу рудеральных растений рассматривали как ненужный, вредный элемент, требующий уничтожения подобно сорнякам. Однако в современном мире под их влиянием происходит изменение ландшафтов, изменение соотношения видового разнообразия растительных сообществ. Они заселяют территории, лишенные растительности под воздействием хозяйственной деятельности человека, укрепляя тем самым почву и одновременно обеспечивая ее структурированность и повышение плодородия. Они участвуют в очищении атмосферного воздуха.

Изменение видового состава экосистем влечет за собой цепь других изменений в них, из-за нарушения взаимоотношений между различными звеньями экологического сообщества. В результате аллелопатических взаимоотношений, когда организмы оказывают взаимно вредное влияние друг на друга, а именно под воздействием химических соединений, выделяемых растениями в окружающую среду, происходит угнетение жизнедеятельности одних видов другими. Особенно это относится к рудеральным растениям, которые первыми поселяются на свалках после прекращения их пополнения и которые могут накапливать в себе ядовитые соединения и быть опасными для животных, человека и особенно детей. Однако именно благодаря рудеральным растениям происходит восстановление разрушенных растительных сообществ, восстановление их биомассы и процесса фотосинтеза.

Выводы:

1. Сохранение биологического разнообразия является одной из ключевых проблем построения общества устойчивого развития. Территории населенных пунктов относятся к числу экосистем, в которых под влиянием хозяйственной деятельности человека растительный покров сильно нарушен. Растительность пробной площадки в Дюртюлинском районе РБ включает 14 видов из числа 9 семейств. Таксономический спектр флоры рудерального сообщества можно оценивать как обедненный. Ведущими семействами флоры являются Asteraceae, Poaceae, Lamiaceae.

2. На изученной территории рудерального сообщества велика роль медоносных растений: Stachys annua, Melilotus officinalis, Dracocephalum thymiflorum, Convolvulus arvensis, Carduus crispus, роль лекарственных растений: Urtica dioica, Artemisia absinthium, Artem^sia vulgaris, Melilotus officinalis, Arctium lappa, Carduus crispus. Наиболее ценными кормовыми видами являются: Urtica dioica , Stachys annua, Melilotus officinalis, Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Arctium lappa, Deschampsia cespitosa.

Изучение флоры населенных пунктов, на мой взгляд, заслуживает особого внимания и является весьма актуальным. Данные работы можно использовать для экологического, природоохранного воспитания и образования, а также для проведения экскурсий.

3. Предлагаемый в данной работе факультативный курс позволяет повысить мотивацию к изучению базового учебного предмета «Ботаника», улучшить качество знаний, выявить проблемные зоны в усвоении учебного материала студентами, дает возможность заинтересовать широкий круг учащихся и популяризировать биологические знания; обеспечивает более глубокое и полное усвоение учебного материала по предмету и вырабатывает умение самостоятельного применения приобретенных знаний.

4. Разработана программа факультативного курса предназначенная для студентов 1-2 курса Уфимского колледжа предпринимательства, экологии и дизайна по теме «Изучение экологии и биологии растительных сообществ г.Уфы и окрестностей», включающий в себя теоретическую часть (8 часов) и практические занятия (6 часов), которая предусматривает развитие логического мышления, умение анализировать, систематизировать и классифицировать полученный материал, обобщать полученные знания.

5. По теме диссертационной работы опубликованы работы:

1 .«Научно-практические и исследовательские работы при изучении геоботаники как элемент экологического образования» // Инновации в науке и практике / Сборник статей по материалам X международной научно-практической конференции (2 октября 2018г., г. Барнаул). В 4 ч. Ч.1 / - Уфа: Изд. НИЦ Вестник науки, 2018. - 217 с (прил.1).

2 . «Сведения о некоторых аномалиях жилкования крыльев Apis mellifera в условиях Республики Башкортостан» // Среднерусская порода медоносных пчёл в стратегии развития мирового пчеловодства/ Материалы V Международной научно-практической конференции, 28.02-02.03.19.- г.Пермь (в печати).

Список литературы

1. Абрамова Л.М. Синантропизация растительности: закономерности и возможности упаралвения процессов (на примере РБ): Автореф. дис. д. б. н. Пермь:Перм. гос. ун-т, 2004 - 46 с.

2. Агларова, A.M. Фармакологические свойства извлечений из травы полыни эстрагон. // Фармация. -№4. 2006. - С. 37-39.

3. Адекенов, С. М. Арглабин противоопухолевое средство из Полыни гладкой (ArtemisiaglabellaKar.etKir.) // Рос. Биотехнол. Журн. - 2002. - Т. 1, №2. - с.5-7.

4. Алексеев Ю.Е., Галеева А.Х., Губанов И.А. и др.Определитель высших растений Башкирской АССР. Том 2- М.:Наука, 1989.- 375с

5. Алексеев Ю. Е., Габбасов К. К. Определитель высших растений Башкирской АССР. Сем. Onocleaceae - Fumariaceae. — Наука Москва, 1988. — 316с.

+ еще 50 источников