Сохранение рогульника плавающего в пойме реки Амур

МБОУ Куропатинская СОШ
Тамбовский район
Амурская область
Сохранение
рогульника плавающего
(Trapa natans L. s. str.)
в пойме реки Амур
Выполнил: Ладо Алина Андреевна,
11 класс
Руководитель: Громова Наталья Александровна,
учитель биологии
с. Куропатино
2014 г
1
Содержание
Введение
3 с.
1. Обзор литературы
4 с.
2. Материалы и методики
6 с.
3. Результаты исследований
8 с.
Выводы
11 с.
Литература
13с.
Приложения
14 с.
2
Введение
Многочисленные озера поймы реки Амур характеризуются обилием
водной растительности, дающей пищу и убежище разнообразным
представителям животного мира.
Условия жизни растений в водоемах своеобразны. Водные растения всегда
обеспечены водой и гораздо меньше зависят от климата, чем растения
наземные. Поэтому для обитателей водоемов не имеет существенного
значения, сколько выпадает осадков в данной местности. Характерная
особенность среды в водоемах — медленное прогревание воды весной. Вода,
обладающая большой теплоемкостью, в весеннее время долго остается
холодной, и это отражается на развитии обитателей водоемов. Водные
растения поздно пробуждаются весной, значительно позднее, чем наземные.
Они начинают развиваться только тогда, когда вода достаточно прогреется.
Водная среда обусловливает специфику перезимовки растений. Только у
водных растений можно встретить особый способ перезимовки, когда
зимуют специальные почки, погружающиеся на дно. Ни у одного из водных
растений зимой не остается живых органов на поверхности водоема,
покрытой льдом.[9]
Но даже в таких, достаточно стабильных условиях обитания, встречаются
растения, которые требуют особых условий. Без них они начинают
существенно
сокращать свою численность и переходят в разряд
Краснокнижных растений. К таким растениям в нашей местности можно
отнести рогульник плавающий или водяной орех или чилим. Это растение
третичной флоры и в пределах России находится на границе своего
распространения. Стоячие или малопроточные водоёмы поймы Амура
являются типичным местом обитания рогульника. [7]
Цель нашего исследования: проанализировать изменение численности
особей
колонии
рогульника
плавающего
(Trapa natans L.
s.
str.),
произрастающей в озере Валентеево в пойме Амура.
Задачи исследования:
1. Познакомиться с рогульником плавающим, произрастающим на озере
Валентеево.
2. Провести изучение особенностей озера, в котором обитает рогульник.
3
3. Провести наблюдения за изменением численности растений в колонии
в течение 3-х лет.
4. Сделать вывод об изменениях в колонии растения в зависимости от
гидрологического режима водоёмов.
Объект изучения
Рогульника плавающий, произрастающий в пойменном озёре Тамбовского
района.
Предмет изучения
Сохранность и изменения в колонии рогульника плавающего как реликта
третичного периода.
1. Обзор литературы
Считается, что работы по изучению водной флоры и по зарастанию
водоемов остаются до сих пор немногочисленными.
А.П.Садчиков и М.А.Кудряшов в книге «Экология прибрежно-водной
растительности» говорят о том, что интенсивность развития водных растений
зависит от многих факторов, и в первую очередь – прозрачности и
температуры воды, содержания в водоеме биогенных макро- и
микроэлементов, газового состава вод, величины рН и др. [6]
По их наблюдениям, большинство водных растений цветет и плодоносит
над водой. У водных растений наблюдается увеличение поверхности тела по
сравнению с их массой, что облегчает поглощение минеральных веществ,
кислорода и других газов, которых в воде содержится гораздо меньше, чем в
воздухе. Увеличение поверхности тела достигается развитием длинных
тонких листьев, расчленением листовой пластинки на нитевидные участки,
продырявливанием листьев.
Авторы считают, что у водных растений сильно развита разнолистность:
подводные, плавающие и воздушные листья на одном и том же растении
сильно различаются как по внешнему виду, так и по внутреннему строению.
У водных растений слабо развиты или отсутствуют сосуды в приводящих
пучках, и в то же время хорошо развиты аэренхима и воздушные полости,
которые позволяют им находиться в вертикальном положении. [6]
4
А.Л. Тахтаджян в книге «Цветковые растения» пишет, что у водных
растений слабо развита корневая система, а корневые волоски отсутствуют.
Очень часто у растений образуются водные корни, которыми они поглощают
питательные вещества непосредственно из воды.
По наблюдениям автора большинство водных растений являются
многолетниками, размножаются вегетативно. Некоторые водные растения
(например, наяда, роголистник) опыляются под водой; у других цветки
поднимаются над водой, где и происходит опыление. Семена и плоды
водных растений приспособились к периодическому высыханию водоемов.
Семена могут достаточно долго находиться в воде без потери всхожести. [8]
Рогульник плавающий, водяной орех, чилим — однолетнее водное
растение третичной флоры. Представляет большой научный интерес как
древний реликт, по-видимому, вымирающий. Некоторые ученые (Г. И.
Танфнльев, С. И. Коржинский, Е. В. Вульф) объясняют вымирание вида
несовершенством способов распространения (исключительно только
семенным и с малым количеством плодов) слабой конкурентной
способностью, изменением климата.
Произрастает рогульник в тропической и субтропической Африке и в
Евразии. У нас в стране имеет обширный ареал: в европейской части, на
Кавказе, а Южной Сибири и на Дальнем Востоке. В недавнем прошлом вид
обитал в Якутии, о чем свидетельствует его присутствие в молодых донных
отложениях озер и торфяников (Андреев, 1987). [8]
В своей статье «Распространение видов рода Trapa L. (ТRАРАСЕАЕ) на
территории Амурской области (Российский Дальний Восток)» Болотова Я.В.
указывает, что Род Тrара L. (Тrарасеае) относится к числу реликтов
третичной
флоры,
поэтому
характер
его
современного распространения представляет большой научный интерес. Изза трудностей в определении видов этого рода, схожести экологии, биологии,
морфологии многими ботаниками указывается один вид - Тrара nаtаns s.l. В
настоящее время Т. nаtаns s.l. сокращает свой ареал и находится на стадии
вымирания. Для флоры российского Дальнего Востока приводятся 9-11
видов, 5 из которых встречаются на территории Амурской области: Т.
jароniса Flеr., Т. mаnshиriса Flеr.,Т. mахimоwiсzii Коrsсh., Т. рsеиdоinсisа
Nакаi, Т. sibiriса Flеr. Для выяснения особенностей произрастания и
географического распространения видов использовались коллекции VLА,
МW, МНА, LЕ, сборы коллекторов Амурского филиала Ботанического садаинститута ДВО РАН, гербарные сборы и полевые наблюдения автора в
период
2005-2012
гг.
Исследуемые
виды
характеризуются
разной распространенностью на территории области. Вид Т. mахimоwiсzii
5
охватывает практически всю территорию области с севера на юг. Виды Т.
jароniса, Т. mаnshиriса, Т. mахimоwiсzii иТ. рsеиdоinсisа встречаются только
на юге Дальнего Востока России, а также находятся на северной границе
распространения.
Анализ распространения видов
рода
Тrара
на территории исследования показал их разную представленность на особо
охраняемых природных территориях. Наибольшее число видов отмечено в
Хинганском заповеднике. Выделяется Т. sibiriса, слабо обеспеченный
природоохранными мерами и особо нуждающийся во внимании к его
состоянию в природной среде из-за редкой встречаемости, малого числа
популяций
и
низкой
численности
в
них.
[1]
6
2. Материалы и методики
Исследование было выполнено в течение 2012 - 2014 года группой
учащихся школы села Куропатино Амурской области.
Краткая характеристика озёра Валентеево.
Озеро Валентеево старица, расположенная в пойме Амура. Это озеро не
проточное, расположено в 1 километре от реки Амур. Озеро находится в
небольшом углублении (котловине), берега достаточно крутые, окружено
пашней.
Изучение кислотности воды
Кислотность воды в озере измеряли при помощи универсальной
индикаторной бумаги, спиртовых растворов лакмуса и метилового
оранжевого. [1]
Изучение запаха воды
Определение запаха воды проходило при 20 °С. по ГОСТ 3351-74
В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 см3 отмерили 100 см3
испытуемой воды с температурой 20 °С. Колбу закрыли пробкой,
содержимое колбы несколько раз перемешали вращательными
движениями, после чего колбу открыли и определили характер и
интенсивность запаха. [2]
Изучение прозрачности воды
Прозрачность воды - характеристика, показывающая, насколько
уменьшилась интенсивность света при его прохождении через слой воды
определенной толщины. Прозрачности воды измерялась при помощи диска
Секки: его погружали в воду и фиксировали глубину, на которой он
переставал быть виден. [3]
Диск Секки, прибор для определения относительной прозрачности воды
водоёма. Представляет собой белый диск диаметром 30 см, который на тросе
опускают плашмя в воду и замечают глубину, на которой он перестаёт быть
видимым. Эта глубина, выраженная в метрах, принимается за меру
прозрачности воды. Назван по имени А.Секки, измерявшего в 1865
прозрачность морской воды таким методом. [3]
7
Изучение морфологических признаков растения
В работе использовалось визуальное наблюдение, изучение условий
произрастания и морфологических особенностей растения, составление
плана-схемы местности, сравнительный анализ.
8
3.Результаты исследования
3.1.Краткое описание растения
Водяной орех, рогульник, чилим, водяной каштан, рогульки, чертов
орех (Trapa), род растений семейства рогульниковых. Водные однолетние
травы. Листья цельные, нитевидные, рано опадающие; развиваются на
подводных узлах стебля. От узлов отходят также длинные рассеченные на
нитевидные доли органы, несущие функцию фотосинтеза. Настоящие
корни, развиваясь на некоторых узлах, прикрепляют растение к субстрату.
Стебель образует розетку плавающих на воде ромбических листьев с
валиковатыми вздутыми черешками разной длины.
Чилим
-
преимущественно
самоопыляющееся
растение.
Часто
опыление происходит в закрытых цветках, под водой. [4]
Осенью созревают плоды водяного ореха. Ботаники называют такие
плоды костянками. Одно растение дает 10-15 плодов. Когда из завязей
начинают формироваться тяжелые орехи, у листовых черешков
увеличиваются воздушные полости, удерживающие растение на
поверхности воды. Твердых орехов чилима с острыми рогами не
решаются коснуться ни рыба, ни утка, ни водяная крыса. Когда к осени
орехи созревают, розетка листьев плывет, словно корабль, нагруженный
орехами. Крупные плоды висят в воде, как якоря. Уже поздней осенью
листья и стебель чилима сгнивают, а орехи падают на дно, закрепляясь в
нем своими рожками. Зацепившийся за дно плод-якорь долгое время
удерживает чилим, и течение воды не в силах оторвать и унести
растение.
Семена рогульника не утрачивают всхожести в течение 40-50 лет. [7]
3.2.Анализ изменения численности рогульника плавающего в зависимости
от изменения гидрологического режима водоёмов
Наблюдения за колонией рогульника плавающего проводились группой
школьников в течение 2012, 2013, 2014 года.
Озеро Валентеево расположено в неглубокой котловине. По берегам
расположена травянистая растительность и кустарниковая форма ив. Вокруг
озера располагаются сельхозугодия (пашня). 10 лет назад на озере был
водопой крупного рогатого скота. Вода в озере слабо прозрачная, светло9
коричневого цвета, имеет слабый запах гнили и слабокислую реакцию среды.
Средне-летние температуры в пределах 24 – 26 0С. Озеро ограничено
высокими берегами и проточности не имеет. [рис 1]
Озеро Валентеево соответствует требованиям к местам обитания
рогульника плавающего, описанным в литературе. В 2012 году на озере
наблюдалась очень большая колония рогульника плавающего. Большая часть
озера была покрыта его розетками. В этом озере рогульник образует чистые
заросли. По данным Я.В. Болотовой большинство популяций, выявленных в
области, образуют заросли, число особей в популяциях колеблется от 10 до
150 особей. [4] Если считать, что одна розетка представляет одно растение,
то по нашим подсчётам колония озера Валентеево имеет много более 1000
экземпляров. Растения начинали расти с глубины не ниже 0,5 м. Наибольшая
глубина, на которой встречались растения – 1,8 м.
В колонии мы нашли рогульник 2-х видов – сибирский (Т. sibirica) и
ложновыямчатолистный (Т. pseudoincisa Nakai). По данным учёных ДВО
РАН
в
Амурской
области
чаще
встречается
рогульник
ложновыямчатолистный. Рогульник сибирский в водоёмах Амурской
области встречается достаточно редко. Наиболее распространённый в
области вид рогульник Максимовича нами в колонии не обнаружен. Из тех
семян, что мы собрали в разных местах колонии чаще встречается рогульник
сибирский в примерном соотношении 3:1.
В 2013 году мы были у озера Валентеево до наводнения 2 июля (с Г.Ф.
дарман). Гладь воды была абсолютно открытая, розеток чилима не было
совсем. В литературе мы нашли, что прорастание орехов начинается в мае
при температуре 10—120C, цветение — в конце июня, созревание плодов —
в конце августа. Почему в начале июля растений не было видно, мы
объяснить не можем. Мы только можем предположить, что в это время
уровень воды в Амуре начал
подниматься и поднял уровень воды в
пойменных озёрах. Вода утопила растения, поэтому мы их не увидели.
10
Затем вода в Амуре значительно поднялась из-за наводнения, и вся
пойма была залита водой. В среднем в пойме вода поднялась на высоту
около 1 метра.
В 2014 году уровень воды в озере поднялся по сравнению с уровнем 2012
года на высоту около 30 см и удерживался в течение всего лета. Колония
рогульника начала восстанавливаться. Растения располагаются в основном
вдоль берегов озера. Редкие экземпляры встречаются единично и не
образуют сплошные заросли. Численность около 100 экземпляров. [рис 2]
Оба вида рогульника в озере присутствуют.
11
Выводы
Своеобразные условия жизни растений в водоемах могут создавать
стрессовую ситуацию для их обитателей. Анализ оценки состояния колонии
реликтового растения рогульника плавающего показывает её зависимость от
природных условий. На основе проведённых наблюдений можно сделать
выводы.
1. В колонии рогульника плавающего, произрастающей в пойме Амура
на озере Валентеево находятся два вида – рогульник сибирский (Т.
sibirica) (наиболее редко встречаемый на территории области) и
рогульник ложновыямчатолистный (Т.pseudoincisa Nakai).
Колония
многочисленная, в 2012 году насчитывала много более 1000
экземпляров.
2. Резкое поднятие уровня воды, которое случилось летом 2013 года,
привело к гибели растений этого года.
3. Поскольку семена рогульника могут сохранять всхожесть более 40 лет,
колония возобновилась в 2014 году из семян прошлых лет.
Численность особей в колонии рогульника в 2014 году более чем в
10 раз меньше численности особей колонии 2012 года.
4. Подтверждаются лимитирующие факторы, приведённые в списках
Красной
книги
естественных
Амурской
мест
области
обитания
2009
растения
года
при
–
нарушение
изменении
гидрологического режима водоёмов. [3]
Рогульник плавающий – растение из Красной книги и достаточно хорошо
изученное. Но от этого сокращающий свою численность вид не становится
обычным. Мы считает очень важным не только знать о существовании
редкого растения, но и наблюдать за ним в природе и иметь возможность
предметно говорить об изменениях, происходящих в популяции растения,
произрастающего в нашей местности.
12
С целью привлечения внимания к реликтовому растению рогульнику
плавающему, нами составлен
буклет и листовка, которые мы раздали
населению.
В дальнейшем мы планируем продолжить наблюдения за состоянием
колонии редкого краснокнижного растения рогульника плавающего.
13
Литература
1. Болотова Я.В. Распространение видов рода Trapa L. (ТRАРАСЕАЕ) на
территории Амурской области (Российский Дальний Восток)/Я.В.
Болотова. –Вестник Северо-Восточного Федерального университета
им. М.К. Аммосова №2, т.11, 2014. – 22с. http://cyberleninka.ru/
2. Вшивкова Т.С, Мороз Д. Биоиндикация качества пресных вод/Т.С.
Вшивкова. – Владивосток, 2006.- 96 с.
3. Коробейникова Л.А. Комплексная
школьников
и
экологическая
практика
студентов/Л.А. Коробейникова.-Санкт-Петербург,
«Крисмас+», 2002.-50-76 с.
4. Красная книга Амурской области/Управление по охране, контролю и
регулированию использования объектов животного мира и среды их
обитания Амурской области.-Благовещенск: Издательство БГПУ,
2009.-342 с.
5. Новиков B.C., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших
растений/В.С. Губанов, - М., «Провсещение, 1985.- с.195.
6. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной
растительности., - НИА-Природа, РЭФИА, 2004, с.220
7. Пшенникова Л.М. Водные растения российского Дальнего
Востока/Л.М. Пшенникова, - Владивосток: Дальнаука, 2005.- 77 с.
8. Тахтаджян А.Л. Цветковые растения Т5(1)/А.Л. Тахтаджян, - М.
Просвещение,1980.- 184 с.
9. Экологические группы водных растений. Отличительные особенности
строения гигрофитов и гидрофитов. http://allrefs.net/c54/3qrez/
14
Приложения
Рис. 1 Органолептические свойства озера Валентеево
Тамбовский района (пойма реки Амур)
Назван
ие
озера
Прозрач
ность
воды по
диску
Секки
Веленте 64 см
ево
(Оленть
ево)
Цвет
Темпера Запа рН
тура
х
вод
(среднее
ы
значени
е)
Светло- 25 0С
Слаб 6
коричне
ый
(сла
вый
запа бо
х
кисл
гнил ая)
и
Проточн Примеч
ость
ания
Не
Водопой
проточно КРС 10
е
лет назад
Рис. 2 Изменения числа особей и расположения колонии рогульника
плавающего на озере Валентеево.
Год
Количество
особей в
колонии
Расположение
колонии
2012 г.
Более 1000 шт.
Вдоль берегов от
центра к середине
озера.
2013 г.
На поверхности
воды розеток
листьев нет.
Около 100 шт.
2014 г.
Вдоль берегов.
15
Виды рогульника
плавающего,
присутствующего в
колонии
Рогульник сибирский
(Т. sibirica)
Рогульник
ложновыямчатолистный
(Т.pseudoincisa Nakai).
Рогульник сибирский
(Т. sibirica)
Рогульник
ложновыямчатолистный
(Т.pseudoincisa Nakai).