Консорционный анализ гидрофитов Днепра

Текст выступления

     Тема выполненного мною учебного исследования «Консорционный анализ гидрофитов  Днепра  на территории Смоленска».

Наша Земля обладает уникальной оболочкой, которой нет ни у одной ныне известной планеты. Это – биосфера. Глобальное значение сейчас  для человека   приобрела необходимость сохранения естественной среды обитания.   Биосфера состоит из отдельных биогеоценозов. И особую роль играет фитоценоз, потому что является центральным. Интерес к данной проблеме привел к использованию консорционного анализа некоторых гидрофитов Днепра, чтобы   осуществить первую для меня экологическую практику по применению научного метода исследования.   

 Обучаясь в классе химико-биологического профиля меня интересуют многие экологические проблемы. Одной из них является  выявление закономерностей между биологической и экологической составляющими  биогеоценоза.   Это впоследствии может иметь для меня профессиональный интерес.

Итак, ключевым понятием в исследовании является понятие «консорции» -  это группировки организмов, существующие в биогеоценозах  на основе специфических отношений.  

     Консо́рция  представляет собой ценотическую популяцию свободноживущего зелёного растения вместе со всеми связанными с ним популяциями других организмов.  Представление о консорциуме, как о структурной единице биогеоценоза, сформулировано в начале 50-х годов XX столетия зоологом Владимиром Николаевичем Беклемишевым (1890—1962) и геоботаником Леонтием Григорьевичем  Раменским (1884—1953).

     Популяцию какого-либо зелёного растения называют ядром или детерминантом консорции (А), остальные организмы — консортами (I, II, III), изображенными в схематичном виде экологом Мазингом Виктором Викторовичем.

     В науке накоплен фактический материал по структуре и функциональному составу консорций некоторых макрофитов и микобионтов. Однако вопрос о консортивных связях в консорциях  гидрофитов городских водоемов остается открытым. В этом   актуальность проводимого исследования.

          В последние годы  прибрежная зона Днепра в городе Смоленске испытывает сильнейшую антропогенную нагрузку в связи со строительными работами набережной и очисткой дна реки.  Изменение облика побережий, техногенная нагрузка дают основания для негативного  прогнозирования состояния  и развития гидрофитов.  Именно поэтому  необходимо иметь четкое представление о видовом и функциональном составе фитоконсорций, состоящих из некоторого набора гидрофитов.  

Целью работы явилось проведение анализа фитоконсорций   выделенных гидрофитов  Днепра.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• исследовать видовой состав   гидрофитов  Днепра на территории города Смоленска,

•  выявить биологические и экологические особенности   консорций гидрофитов,

• выявить и изучить типы и виды консортивных связей между  ними,

• провести   анализ фитоконсорций   гидрофитов  Днепра, расшифровав данную схему, адаптировав ее  для фитоконсорций   гидрофитов  Днепра.

       Необходимо отметить, что  мы, рассматривая понятие «гидрофиты» используем классификацию В.М.Катанской (1981), в которой  все водные

растения по своим морфологическим и эколого-биологическим особенностям объединяются в следующие экологические группы:

1. ГИДРОФИТЫ – НАСТОЯЩИЕ ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ:

1. Погруженные в воду растения – погруженные гидрофиты:

- полностью погруженные в воду (истинно водные) растения, весь цикл

развития которых проходит в воде;

- полностью погруженные неукореняющиеся, плавающие в толще воды (к

примеру, виды роголистника);

- полностью погруженные укореняющиеся (виды наяд, полушника и др.);

- погруженные в воду, но с воздушными генеративными органами (почти

погруженные);

- погруженные, неукореняющиеся, плавающие в толще воды (виды

пузырчатки);

- погруженные, укореняющиеся, с различной мощности корневой системой

(у некоторых видов не развивающейся) – рдесты, уруть, элодея, лобелия.

2. Плавающие на поверхности воды растения – гидрофиты плавающие.

- свободно плавающие, неукореняющиеся (ряска малая, водокрас, сальвиния

и др.);

- с плавающими листьями, укореняющиеся (кувшинка, кубышка, рдест

плавающий, болотноцветник, гречиха земноводная).

Погруженные  и плавающие неукореняющиеся растения прикрепляются к

субстрату в тех случаях, когда нижняя часть их стеблей или водных корней

находятся в рыхлой иловатой толще дна водоема.

2. ГЕЛОФИТЫ (ГИДРОГИГРОФИТЫ) – ВОДНО-БОЛОТНЫЕ

РАСТЕНИЯ: надводные растения с поднимающимися над поверхностью воды стеблями и листьями, укореняющиеся (тростник, рогоз, камыш, сусак, ежеголовник, стрелолист, частуха и др.) Все они успешно развиваются и проходят полный цикл развития, как в воде, так и на влажных берегах водоемов.  

 Итак, новизна учебного исследования заключается в установлении консортивных связей в  фитоконсорции   гидрофитов  Днепра и выявлении  преобладающих видов.

Сроки проведения учебного исследования:

1 этап - подготовительный: январь-март 2015 г.

2 этап – основной: апрель - август 2015 г.

3 этап – заключительный: сентябрь 2015 г.

Основные методы исследования: работа с разнообразными источниками информации, анализ материалов, наблюдение за растениями-гидрофитами, лабораторные исследования, описание растений, оформление результатов. Изучение фитоконсорций  сусака зонтичного, стрелолиста обыкновенного и кубышки желтой использовались рекомендации, опубликованные в работе «Методические указания по популяционно-консортивному анализу природных экосистем» (К.Ф. Хмелев, 1997).

Нами были использованы 14 библиографических источников.   Обобщен материал по характеристикам самого метода консорционного анализа, используемого в проведенном исследовании;  описаны биолого-физиологические особенности гидрофитов; рассмотрены экологические группы растений как структурных компонентов фитоконсорций; описаны детерминантные виды гидрофитов Днепра.

   Теоретическая и практическая значимость  учебного исследования заключается в характеристике консортов гидрофитов Днепра. Формируется понимание   консорций как элементарных мини-экосистем  в крупных природных биологических комплексах, формируемых из исторически сложившегося флористического материала, существующего на фоне почвенно-климатических, гидрологических условий района исследований – побережий Днепра в районе г. Смоленска.  

        Консорционный анализ   гидрофитов при необходимости можно использовать для оценки экологического состояния  реки.

        В исследовательской части работы изучались фитоконсорции  , преобладающего на правом берегу Днепра в районе старого моста; кубышки желтой, растущей на правобережной части в районе моста по ул. Советсткой; стрелолиста обыкновенного, растущего по левобережной части ниже горводоканала.

2.1.  Исследование фитоконсорции сусака обыкновенного

Цель исследования: изучить и выявить  консортивные связи сусака  зонтичного,  составив схему консорции.

 Проводили наблюдение за растением сусака зонтичного   с целью установления консортивных связей, выявляя различные организмы, взаимодействующие с ним.  

 Получены следующие результаты.

Вывод: анализ результатов показывает наличие всех пяти консортивных связей сусака зонтичного.

     Мы выстроили схему консорции сусака зонтичного.

 Вывод: функциональный спектр консорции сусака зонтичного содержит 5 субстратных, 3 трофические,  1 форическая , 1 фабрическую и 2 фензетивные связи. Преобладающий тип консортивных связей субстратный, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества (биоценозы) разного масштаба.

     Среди выявленных организмов можно выделить консортов первого и второго порядков. Именно  они обеспечивают  связь с детериминантом и целостность данной консорции.

Исследование №2  фитоконсорции стрелолиста обыкновенного.

Получены следующие результаты.

Вывод: анализ результатов показывает наличие всех пяти консортивных связей стрелолиста обыкновенного.

   Мы выстроили схему консорции  стрелолиста обыкновенного.

Вывод: функциональный спектр консорции  стрелолиста обыкновенного содержит 3 субстратных, 2 трофических,  1 форическую, 1 фабрическую   и 5 фензетивных связей. Преобладающий тип консортивных связей  фензетивный, поскольку стрелолист, обладая листьями разного видов, расположенных в разных зонах (водной, поверхностной и наземно-воздушной)  являются убежищем и защищают от врагов мальков рыб, моллюсков, водных насекомых,    объединяя их в достаточно стабильные сообщества (биоценозы) разного масштаба.  

     Среди выявленных организмов можно выделить консортов первого и второго порядков,которые обеспечивают  связь с детериминантом.

В исследование №3  изучали фитоконсорцию  кубышки желтой.

Получены следующие результаты.

Анализ результатов показывает наличие всех пяти консортивных связей кубышки желтой.

   Мы выстроили схему консорции   кубышки желтой.

Вывод: функциональный спектр консорции   кубышки желтой содержит 8 субстратных, 5 трофических,  1 форическую, 1 фабрическую   и 6 фензетивных связей. Преобладающий тип консортивных связей  субстратно-фензетивный, поскольку стрелолист, обладая подводными и плавающими листьями и цветками   являются субстратом для прикрепления организмов на разных стадиях онтогенеза, а также убежищем, укрывая   от врагов мальков рыб, моллюсков, водных насекомых,   объединяя их в достаточно стабильные сообщества.    

     Среди выявленных организмов можно выделить консортов первого и второго порядков.  

    Далее в исследовании №4 провели сравнительный анализ исследуемых фитоконсорций гидрофитов.

Полученные результаты   соединили в таблицу.

   Анализ полученных данных о наличии консортивных связей показывает, что различные детерминанты, обладая своими специфическими признаками, обеспечивают различные связи в консорции. Особенности сусака зонтичного, у которого только нижняя часть погружена в воду, а большая часть растения находится над водой, обеспечивают в наибольшей степени субстратные связи.

     Для консорции стрелолиста обыкновенного важное значение имеет герерофиллия, что обеспечивает преобладание фензетивных связей.  

     Консорция кубышки желтой имеет наибольшее количество связей,  среди которых  преобладают субстратные и фензетивные, что объясняется биологическими и экологическими особенностями самого растения.

   Выводы. Наиболее устойчивой системой  (в нашем исследовании -  консорцией) обладают те, у которых детерминанты имеют ряд важных признаков:

- образование большого количества семян, распространяемых разными способами и приспособленных для этого;

- размножение не только семенами, но и вегетативно (например, корневищами);

- различные органы растений гидрофитов должны быть приспособлены для жизни в особых условиях (избыточная влажность);

- неприхотливы  при взаимодействии со средой;

- иметь большое значение в природе в плане образования разнообразных  консортивных связей.

    Также устойчивость консорции зависит от складывающейся структуры этой системы, которую мы представили в каждом исследовании в виде круговой схемы.  

    Мы предполагаем, что эти связи из года в год повторяются, вполне вероятно, что остаются неизменными.  Но эта гипотеза может в дальнейшем проверяться в других исследованиях, в этом перспективность данной работы.

По нашему мнению, является важным нахождение зависимости между понятиями биоценоз и консорция. Эти связи мы объясняем следующим образом. Термин «биоценоз» в современной экологической литературе чаще употребляют применительно к населению территориальных участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности (обычно по границам растительных ассоциаций), например биоценоз ельника, биоценоз  болота,  биоценоз реки. При этом имеется в виду вся совокупность живых существ – растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории.  

По отношению к более мелким сообществам (населению  моховых кочек на болотах,   муравейников, разлагающихся пней, куртин гелиофитов и т. д.) применяют разнообразные термины: «микросообщества», «биоценотические группировки», «биоценотические комплексы» и др. Мы используем понятие «консорция», подчеркивая,  что это ценотическая популяция свободноживущего зелёного растения вместе со всеми связанными с ним популяциями других организмов.  

Обсуждая общие принципы организации жизни на Земле, известный отечественный биолог В. Н. Беклемишев писал: «Все биоценотические ступени организации, от океанических и эпиконтинентальных комплексов до каких-нибудь микроскопических лишайников на стволе сосны – очень мало индивидуализированы, мало интегрированы, низко организованы, слабо замкнуты. Это расплывчатые, не очень определенные, часто трудно уловимые коллективные образования, сложно переплетенные между собой, незаметно переходящие друг в друга и тем не менее вполне реальные, существующие и действующие, которые нам надо понимать во всей их сложности и расплывчатости, что и составляет задачу биоценологии со всеми ее ответвлениями».

      На основании изученного можно сделать следующие выводы:

1.  исследуемые  гидрофиты побережья Днепра разнообразны и образуют консорции, являясь структурным компонентом биогеоценоза;

  2. в ходе   анализа фитоконсорций   гидрофитов  побережья Днепра в районе города Смоленска выделено 5 групп консортивных связей (топических, трофических, форических, фабрических и фензивных), из  перечня которых имеются преобладающие;

3. доминирующими в консорциях   гидрофитов   являются субстратные и  фензетивные связи;

4. ведущее место по числу типов связей принадлежит насекомым, моллюскам.   Остальные классы беспозвоночных и позвоночных  включают лишь 1-2 типа консортивных отношений;

5.  с учетом приуроченности консортов к определенным частям растений   в пределах  одного растения можно выделить   элементарные структурные единицы  - микроконсорции:  микроконсорция    подводных листьев; микроконсорция   пластинок плавающих листьев.

      Таким образом, метод консорционного анализа позволяет наиболее эффективно подойти к исследованию консорции, а это важно при изучении функциональной структуры биогеоценоза.

Да, многочисленные биоценозы наполняют  Смоленщину удивительной красотой и разнообразием. Немалую роль играют  биоценозы реки Днепр.

 Наш город не мыслим без днепровских пейзажей. Но мы все время вмешиваемся в природные системы: хотим преобразовать побережье и построить набережную, прочистить русло Днепра, может быть, поднять уровень воды в нем или сделать его судоходным.   Негативные последствия антропогенной деятельности возрастают с каждым годом.

Защитить и сохранить  Днепр и его обитателей  для нас и наших потомков – это важнейшая  задача  смолянина.