Сосна обыкновенная экологические свойства

Обновлено: 15.09.2024

1. Белоконь С.В. Экологическое образование [Электронный ресурс] // Медвежий угол. – 1999. – Режим доступа: localhost/Медвежий угол №11.htm.

2. Буйволов Ю.А., Кравченко М. В., Боголюбов А.С. Методика оценки жизненного состояния леса по сосне : методическое пособие. – М. : Экосистема, 2003. – 25 с.

5. Галимская К.К., Рондикова Л.И. География белгородской области. – Воронеж : Центрально-черноземное книжное издательство, 1996. – 109 с.

7. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – Л. : Гидрометеоиздат, 1994. – 36–43 с.

8. Кошевой Е.Н. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / под ред. Р. Шуберт. – М. : Мир, 1998. – 65–74 стр.

10. Луценко Я.И., Васильев А.В. Использование биоиндикации и биотестирования в экологии. – М. : Дрофа, 1998. – 15–35 с.

11. Полюшкин Ю.В., Китов А.Д. Мониторинг состояний лесных экосистем // Волна. – 2001. – № 29(4). – 45 с.

Проблема состояния окружающей природной среды является одной из наиболее актуальных и современных. До начала ХХ в. воздействие людей на природу имело локальный характер, позднее оно стало глобальным. Наиболее отчетливо этот переход наметился в 50-е гг., со времени широкого использования атомной энергии и начала освоения космического пространства. К этому времени на Земле почти не осталось районов, на которых не сказалась бы хозяйственная деятельность человека.

В условиях населенных пунктов формируется совершенно иной комплекс условий, влияющие на отдельные виды и сообщества животных и растений.

Хвойные растения являются основным видом деревьев, произрастающих на территории Курумканского района. Они, как и другие виды растений, подвергаются воздействию загрязнителей, находящихся в атмосфере. Кроме того, хвойные деревья, такие как сосна обыкновенная, остаются зелеными круглый год, а значит подвергаются действию загрязнителей постоянно.

Известно, что атмосфера на территории села Курумкан наиболее загрязнена вблизи домов с печным отоплением, вдоль основных автомобильных дорог и котельных. Поэтому я решил, что по состоянию хвойных деревьев их можно использовать в качестве индикаторов для оценки загрязненности атмосферы.

Гипотеза: на измерении одной или нескольких функций живого объекта можно давать быструю и точную оценку состоянию окружающей среды.

Объектом исследования является сосна обыкновенная, произрастающая в окрестностях села Курумкан.

Предметом исследования являются биоиндикационные свойства сосны обыкновенной.

Целью данной работы является изучение биологических и экологических особенностей хвойных растений на примере сосны обыкновенной и возможности использования ее как объекта биоиндикации.

Задачи, решаемые в ходе выполнения работы:

изучить биологические и экологические особенности сосны обыкновенной;
изучить методы и объекты современных биоиндикационных исследований;
определить, какие особенности строения и жизнедеятельности сосны обыкновенной можно использовать для биоиндикации;
установить зависимость морфологических изменений от степени загрязнения атмосферы.

Практическая значимость данного исследования состоит в том, чтобы показать преимущество биоиндикационного метода, так как живые объекты реагируют на весь комплекс загрязняющих веществ, поглощая их разными системами органов. Поскольку возможности систем ограничены и проявятся в виде различных изменений, живые объекты могут служить наиболее достоверными показателями изменения состава атмосферы. Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде даже при низких концентрациях загрязняющих веществ.

Обоснование выбора объекта исследования

Сосна обыкновенная удовлетворяет следующим требованиям как биоиндикатор:

– этот вид характерен для природной зоны, где располагается данный объект;

– распространена на всей изучаемой территории повсеместно;

– имеет четко выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

– биология данных вида хорошо изучена.

Влияние условий среды на жизнь и строение растений

Все, что окружает растение и оказывает на него прямое или косвенное воздействие, составляет в широком смысле среду его обитания. Роль отдельных элементов жизненно необходимы, другие влияют на растение, но необязательны, третьи безразличны. Элементы среды обитания, влияющие на жизнь растений, называют экологическими факторами. Для них характерно непостоянство, т.е. изменение величины действия во времени. Элемент среды, постоянно присутствующий в избыточных количествах, становится средообразующим фактором, который определяет специфику среды в целом.

Характер действия любого экологического фактора зависит от его величины. Существует оптимальное значение фактора и критическое (минимальная и максимальная величина) значение, ведущее к угнетению растений.

В процессе эволюции у растений, приспособившихся к сходным условиям, появились общие черты внешнего облика, ритма роста, анатомической структуры. Однотипность реакций растений на тот или иной экологический фактор позволяет объединить их в экологические группы.

Каждая экологическая группа может включать растения разных жизненных форм. С другой стороны, растения одной и той же жизненной формы могут относиться к разным экологическим группам.

Условия произрастания разновозрастных растений часто неодинаковы, следовательно, экземпляры одного и того же вида, находясь на разных этапах онтогенеза, могут представлять разные экологические группы и жизненные формы. Проростки деревьев и кустарников, обитая в нижних ярусах леса, живут в иных условиях освещения и увлажнения, чем взрослые растения.

Почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами? По мнению Ван Штраалена (1998), существуют, по крайней мере, три случая, когда биоиндикация становится незаменимой.

1. Фактор не может быть измерен. Это особенно характерно для попыток реконструкции климата прошлых эпох.

2. Фактор трудно измерить. Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве.

3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать. Данные о концентрации в окружающей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа. Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии. Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора. Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими.

Актуальность биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды.

Существует два основных метода биоиндикации:

В первом случае исследуют видимые или незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия, во втором используют ответную реакцию наиболее чувствительных к данному фактору организмов – биотестирование.

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. К чувствительным биоиндикаторам относятся лишайники, мхи, почвенные и водные микроорганизмы (водоросли, бактерии, микрогрибы). В роли биоиндикаторов могут быть использованы пыльца растений, хвоя сосны обыкновенной и др. Среди животных также выделяются группы организмов, положительно или отрицательно реагирующие на различные формы антропогенной трансформации среды (ракообразные, хирономиды, моллюски, личинки ручейников, поденок, веснянок и др.).

При этом используемые виды биоиндикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

– это должны быть виды характерные для природной зоны, где располагается данный объект;

– организмы-мониторы должны быть распространены на всей изучаемой территории повсеместно;

– они должны иметь четко выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

– биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

С помощью биоиндикаторов принципиально возможно:

– обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений;

– проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

– только по биоиндикаторам можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы;

– прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы.

Преимуществом методов биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами является интегральный характер ответных реакций организмов, которые:

суммируют все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом;
выявляют наличие в окружающей природной среде комплекса загрязнителей;
в условиях хронической антропогенной нагрузки биоиндикаторы могут реагировать на очень слабые воздействия в силу аккумуляции дозы;
фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений;
указывают пути и места скоплений различного рода загрязнений в экологических системах и возможные пути попадания этих веществ в организм человека.

Особую значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень опасности соответствующего состояния окружающей среды для всех живых организмов, в том числе и для человека. Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов.

Но, отражая степень негативного воздействия в целом, биоиндикация не объясняет, какими именно факторами оно создано. Наиболее эффективно оценка окружающей среды может производиться в сочетании абиотических и биотических параметров. Это прием все шире входит в практику. Особенностью экологического мониторинга является то, что эффекты воздействия на экосистемы, малозаметные при изучении отдельных организмов, выявляются при рассмотрении системы в целом.

Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно изменяются размеры женских шишек (до 15–20%). Биоиндикатором загрязненности атмосферы может служить ежегодный прирост деревьев на высоте, который на загрязненных участках может быть на 20–60% ниже, чем на контрольных. Информативной по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои (от 1 до 5 и более лет).

Основные этапы исследования

Данное исследование является продолжением работы, представленной на конференции в прошлом году. Мы учли рекомендации жюри, и хочу отметить, что была увеличена выборка материала исследования и применена новая методика исследования хвои. Результаты прошлогоднего исследования пригодились для сравнения с новыми результатами. Хочу сразу оговориться, что результаты совпали, и это очень важно для достоверности результатов.

В последнее время в селе Курумкан мы можем наблюдать увеличение количества транспорта, как с бензиновым, так и с дизельным двигателем. Увеличивается и территория заселения, сейчас она охватывает участки близкие к основным лесным массивам. В домах новой застройки все чаще используются отопительные котлы, работающие в зимний период круглосуточно. Поэтому и экологическая нагрузка на окружающую среду будет изменяться. В своей работе я хочу определить, какие методы биоиндикации могут быть для нас более доступными и достоверными для того, чтобы следить за изменением состояния окружающей среды.

Атмосферный воздуха является таким компонентом среды, который постоянно меняет свой состав, т.е. является очень динамичным фактором. Поэтому состояние воздуха достаточно трудно оценить лабораторными методами исследований. Лучше всего контролировать состояние атмосферного воздуха косвенными методами изучения компонентов среды, которые являются более постоянными. Считаем, что в этом случае можно получить более точные результаты исследования.

Знакомство с литературой по данной проблематике

Ознакомившись с информационными источниками по данной теме и проанализировав их, нужно отметить, что есть довольно подробное описание методов биоиндикации. Эти методы позволяют использовать для биоиндикации различные объекты живой природы. Чаще всего для изучения степени загрязнения окружающей среды используются: лишайники, разные виды хвойных деревьев.

В исследовательской работе были использованы следующие методы:

– анализ различных информационных источников по вопросам биоиндикации;

– сравнительный и описательный;

– активный метод биоиндикации – биотестирование

Сбор материала для исследования

В данной исследовательской работе применяется метод, основанный на зависимости степени повреждения хвои сосны обыкновенной от уровня загрязнения атмосферного воздуха. Хвойные деревья удобны тем, что могут служить биоиндикаторами круглогодично. Использование хвойных даже на малых территориях может быть очень информативным.

Нагрузка на компоненты окружающей среды в окрестностях села Курумкан обусловлена в наибольшей степени воздействием печного и котельного отопления, а также автотранспорта.

В 2015 г. нами проводилось исследование с изучением качества и количества подроста, состояния хвои и молодых шишек.

В новое исследование добавлено подробное изучение хвои подроста. Участки оставлены те же. Забор материалов велся с тех же площадок, но выборка материала была расширена.

Территория исследования была определена с учетом возможности достоверно проследить изменение степени загрязнения и была поделена на три участка:

– условно наибольшая нагрузка загрязнения на деревья;

– условно невысокая нагрузка загрязнения на деревья;

– условно оптимальная нагрузка загрязнения на деревья.

С каждого участка были собраны образцы хвои, молодых шишек.

Участок А – лесной массив за 500 м от крайней застройки села Курумкан в сторону Баргузинского хребта.

Участок В – лесной массив между крайними застройками жилых домов.

Участок С – лесной массив вблизи основной трассы села по улице Балдакова.

Для контрольного сравнения были взяты образцы вблизи котельной, которые имели наибольшую степень загрязнения, проявляющуюся именно в зимний период.

На основании распределения территорий в работе были условно использованы следующие степени загрязнения, с учетом отсутствия идеально чистого воздуха в селе Курумкан:

1 – условно оптимальное загрязнение;

2 – условно средняя степень загрязнения;

3 – условно большая степень загрязнения;

4 – условно критическая степень загрязнения (контроль).

Сбор материала вели с молодого подроста 1–1,5 м высоты, поскольку, если было влияние загрязнителей, то у подроста оно проявилось. Для нового исследования мы собирали хвою с веток 1–3 года жизни. визуально их легко можно определить. Кожица молодой части веточки более светлая, а хвоя более яркая. Подрост смотрели только там, где почва была не вытоптана, и участок был более открытым. Это обстоятельство снижает погрешности в интерпретации результатов исследования.

Чтобы повысить достоверность показателей сбор материала на участке проводился с девяти объектов. Всего получилось 36 объектов и 360 хвоинок для исследования.

Обработка материала и анализ полученных результатов

Исследование состояния хвои

Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждение и преждевременное опадение хвои.

Данные 2015 г. практически совпали с вновь полученными данными, что говорит о постоянстве присутствия и воздействия определенных факторов атмосферы.

В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло - зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои. Показания состояния хвои совпали с показаниями прошлого года. Данные представлены в табл. 1.

Имеет обширный ареал. Произрастает в европейской части СНГ, на Урале, в Сибири, по всей лесной зоне, в лесостепной и степной зонах, на востоке доходит до бассейна р. Алдан и среднего течения Амура. В горах встречается на высоте 700—1200 м над ур. м. В Р. Б. занимает 54% от покрытой лесом площади.

Внешнее строение или морфологические признаки.

Это дерево высотой до 40 м и диаметром ствола до 1 м (в зависимости от почвенных и климатических условий). Ствол в сомкнутых насаждениях ровный, высокоочищенный от сучьев. В изреженных древостоях или на просторе дерево менее высокое, ствол сбежистый с толстыми ветвями. Крона сквозистая, ширококоническая, иногда пирамидальная или яйцевидно-раскидистая у старых деревьев. Кора молодых деревьев светло-серая, по мере старения становится буровато-красной, с продольными трещинами в нижней части ствола, в верхней — желтоватая, отслаивающаяся (10-12% от диаметра ствола). Ветвление мутовчатое. Молодые побеги голые, с бурыми чешуйками, зеленовато-серые. Почки красновато-бурые, остроконечные, длиной 6—12 мм, смолистые. Хвоя узкая, сизо-зеленая, сверху выпуклая, снизу плоская, остроконечная, длиной до 8 см и шириной до 2 мм. Живет 2—3 года, иногда до 9 лет. На побеге располагается спирально по 2шт. в пучке. Пучок – это укороченный побег. Сосна обыкновенная — ядровая порода, имеет древесину со смолистыми ходами. Заболонь желтовато-белая, ядро мало отличается по цвету от заболони, но после рубки заметно темнеет. Древесина с ярко выраженными годичными кольцами, поздние из которых резко отграничиваются от ранних. Древесина сосны прочная, долговечная, имеет высокие физико-механические свойства. Качество ее зависит от климатических и почвенных условий местопроизрастания. У деревьев, растущих на бедных почвах древесина мелкослойная, плотная, смолистая, на богатых почвах — рыхлая, с крупными годичными слоями. На плодородных и богатых почвах – широкие годичные слои (древесина мяндовая), она хуже по качеству чем с узкими годичными слоями (кондовая или рудовая древесина).В зависимости от почвы развивает либо мощную корневую систему с мощным стержневым корнем (на богатых почвах), либо поверхностную, сильно разветвленную (на бедных мелких и заболоченных почвах). В первом случае сосна обыкновенная ветроустойчива, во втором — ветровальна.

Биологические свойства.

Продолжительность жизни до 300 – 350 лет, иногда до 600 лет.

Плодоношение на свободе с 10 – 16 лет, в насаждении с 20 – 25 лет.

Растение однодомное. Мужские шишечки желтые, яйцевидные, длиной 5 –7 мм. расположены скученно, собраны в колоски у основания побегов текущего года. Появляются на 2 –3 дня раньше женских. Тычинки с двумя пыльниками. Пыльца с воздушными мешками. Женские шишечки овальные, во время цветения красноватые, длиной 5-6 мм, сидят по 1—3 на коротких ножках на конце молодого побега текущего года. Состоят из кожистых кроющих чешуй в пазухах которых находятся семенные чешуи с двумя семяпочками каждая. Опыляются весной ветром, оплодотворение наступает летом следующего года.

Цветение происходит в мае - июне. К ноябрю семена созревают, а весной следующего года высыпаются из шишек. От начала цветения до созревания семян проходит 18 мес. Зрелые шишки длиной 2,5—7 и шириной 2— 3 см, удлиненно-яйцевидные, буровато-серые (красно-коричневые, серые и серо-зеленые), с плотными семенными чешуями, свисающие на загнутых ножках вниз.

Семена сосны удлиненно-яйцевидные, длиной 3 –4 мм., разной окраски (от белой, серой до черной) с крылышком в 3 –4 раза длиннее семени, охватывающим семя с двух сторон, как щипчиками (вилочкой), и легко от него отделяющимся (рис. 2). Всхожесть семян до 90%. Сохраняются не более 4-5 лет. Масса 1000 шт. 6—10 г.

Всходы появляются через 2—3 недели после посева. Хвоинки на всходах одиночные. На 3-й год появляется мутовка, по которой в дальнейшем определяют возраст дерева. Хорошо возобновляется на вырубках и гарях, поэтому сосну обыкновенную называют породой-пионером.

Быстрорастущая порода. Годичный прирост в высоту достигает 1 м и более.

Экологические свойства.

Нетребовательна к климату, что объясняет ее широкий ареал в Европе и Сибири. Сосна обыкновенная морозо-засухоустойчива и произрастает на разнообразных почвах, сухих песках и заболоченных участках. Однако наилучшими являются свежие супесчаные и легкосуглинистые почвы и деградированные черноземы.. К свету требовательна. Молодые деревья не выдерживают затенения и погибают.

Лесообразующая роль.

Сосна обыкновенная — основная лесообразующая порода в различных географических зонах: на бедных почвах создает чистые насаждения, на богатых — растет в смешении с другими породами (елью, березой, осиной, дубом).

Хозяйственное значение Сосну широко применяют в жилищном строительстве, судо- и вагоностроении, столярном, мебельном и других производствах, в каменноугольной, горнорудной (рудничная стойка) и нефтяной (вышки) промышленности, а также для производства фанеры и в качестве сырья для получения целлюлозы, кормовых дрожжей. При подсочке добывают смолу — ценное сырье для химической промышленности. Хвою используют для получения 'биологически активных веществ, хвойно-витаминной муки. Ценная порода, способствующая оздоровлению окружающей среды. Ее хвоя выделяет фитонциды, очищающие воздух от вредных микробов. Декоративна, поэтому широко применяется при создании парков и лесопарков при условии отсутствия вблизи них промышленных предприятий, выделяющих вредные газы, так как не выдерживает загазованности и загрязнения воздуха. Широко используется для лесных, лесомилиоративных и полезащитных насаждений на бедных песчаных и супесчаных почвах.

Род сосны (Pinus L.) включает около 100 видов, произрастающих в странах умеренного пояса Северного полушария, а также в горах южных широт. На территории бывшего СССР имеется более 10 видов сосей.

Этот род подразделяют на два подрода: двухвойные сосны с крылатыми семенами (Diploxylon) И пятихвойные, или кедровые, с бескрылыми семенами (Haploxylon). Подрод двухвойных включает сосны обыкновенную, эльдарскую, пицундскую и др.; подрод пятихвойных — кедр сибирский, сосну корейскую, кедровый стланик, сосну веймутову.

Самый распространенный вид сосны, произрастающей в России,—сосна

обыкновенная (Pinus silvestria L.). Общими для этого вида чертами являются

парное расположение хвои на укороченных побегах, плоско-выпуклая форма

хвоинок в поперечном разрезе, крепкие деревянистые шишки с характерно утолщенными концами чешуи, полуторагодичный период их созревания,

своеобразное сочетание семени с крылом и др.Эти признаки характерны для

всех сосен, произрастающих в различных частях ее обширного ареала.

Сосна обыкновенная—дерево первой величины. Ее ствол в насаждениях прямой, как правило, высоко очищен от сучьев. Деревья, выращенные на свободе и опушках леса, имеют меньшую высоту, сбежистые, с низко расположенной кроной. В молодости крона у таких деревьев конусовидная, позже становится округленной или зонтиковидной, более плоской. Это объясняется тем, что с 40—50 лет рост осевого побега деревьев, растущих на свободе, значительно замедляется, а со 100—125 лет прекращается. Прирост боковых побегов хотя и замедляется, но не прекращается, и вследствие этого крона приобретает округлую или зонтиковидную форму. Кора в разных частях дерева отличается по цвету и толщине. Нижняя часть дерева покрыта толстой, глубокобороздчатой, красновато-бурой корой, верхняя часть ствола и крупные ветви — тонкой оранжевой отслаивающейся пленкой, а молодые сосны и тонкие ветви—гладкой серо-зеленой корой.

На площадях, где проведена осушительная мелиорация, изменяются размеры и цвет хвои. Она становится длиннее и приобретает темно-зеленый и сизо-голубой оттенки. Указанные изменения происходят не только у молодых, но и у более старых деревьев (IV— V класса возраста).

Длина хвои, а также продолжительность ее жизни являются важными

диагностическими признаками при выделений форм сосны. Продолжительность жизни хвои колеблется от 2 до 8 лет. В центральных районах европейской части СССР продолжительность жизни хвои 2—3 года, в Архангельской обл. в 2 раза больше. У сосны, произрастающей в восточных районах страны, хвоя живет еще дольше. Так, в Забайкалье возраст хвои достигает 9 лет, а в Тувинской АССР 8 лет.

Плодоношение у сосны наступает сравнительно рано. Деревья, растущие на свободе, начинают плодоносить с 10—15 лет. В сомкнутых древостоях плодоношение наступает в возрасте 36—40 лет. Если деревья,

растущие на свободе, плодоносят почти ежегодно и обильно, то этого нельзя

сказать о плодоношении насаждении.

. Плодоношение сосны в Средней Сибири и Забайкалье наблюдается значительно чаще, чем в европейской части СССР. Так, в Забайкалье из 10 лет только 2 года имеют плохой урожай, тогда как в европейской части России — 3—4 года.

Хороший урожай сосны в европейской части СССР повторяется через 4—5 лет, а в Забайкалье через 2—3 года. На севере Красноярского края за 66-й параллелью сосна плодоносит реже, чем в южных районах, но эта разница не так существенна, как в европейской части СССР, где сосна нa юге плодоносит значительно чаще, чем на севере. Сосна, особенно в Сибири, плодоносит до старости.

Более обильное плодоношение сосны в Восточной Сибири по сравнению с другими районами, по-видимому, обусловлено благоприятным комплексом климатических факторов, влияющих на плодоношение древесных пород (сухость воздуха, обилие прямого солнечного освещения, чередование годов с различным обилием осадков, благоприятное для плодоношения.)

Свойства.

В условиях соревнования друг с другом сосны выращивают на значительную высоту прямые цилиндрические стволы, при этом форма роста может сильно зависеть от региона и экологической обстановки. В зависимости от региона стволы могут быть кривыми или сучковатыми, древесина может быть косослойной. Длина ствола без сучьев при оптимальных условиях достигает 20 метров при общей высоте дерева до 48 метров, диаметр составляет от 0,4 до 0,6 метров, порой достигая 1 метра. В качестве сравнительно неприхотливого вида сосна очень быстро растёт и может достигать прироста 7,8 м³ в год; порубка производится в возрасте 100—120 лет, высококачественная древесина старше 160 лет.

Поперечный спил ствола сосны

Ядро сосны ясно отличимо по цвету от заболони, в противоположность ели и пихте. При этом заболонь шириной от 2 до 10 сантиметров имеет желтовато- или красновато-белый цвет, в то время как ядровая древесина на свежем срезе красновато-жёлтая и темнеет со временем до красновато-коричневого или красно-коричневого. Годичные кольца ясно отделимы одно от другого и имеют в среднем около 3 мм в ширину, причём их ширина может варьировать в зависимости от места произрастания от одного миллиметра до почти сантиметра. Поздняя древесина заметно темнее и краснокоричневая в отличие от молодой. Смоляные каналы выражены сильнее, чем у ели или лиственницы и ясно различимы на глаз.

Сосна имеет среднюю плотность — 520 кг/м³ при 12-15 % содержании влаги и является довольно тяжёлой по отношению к другим хвойным породам. Механические свойства по сравнению с елью очень хорошие, в то же время их разброс очень большой и зависит от происхождения и условий роста дерева. С возрастанием ширины годичных колец (и связанным с этим уменьшением доли поздней древесины) возрастает и плотность; механические свойства вследствие этого ухудшаются. Хорошая вязкость и умеренная склонность к короблению также относятся к положительным свойствам этой древесины.

Ядровая древесина сосны обладает от средней до незначительной стойкостью против разрушающих древесину грибов. Это значит, что она может использоваться в необработанном виде для несущих частей зданий в областях, где возможно их увлажнение, однако без прямого контакта с землёй или попадания на них осадков. Против древоточцев, таких как Усач домовый и Мебельный точильщик это древесина весьма устойчива. Заболонь, напротив, легко поражается как грибами так и насекомыми; для применения снаружи эта древесина должна быть обработана соответствующими химическими средствами защиты. Влажная заболонь с содержанием воды свыше 25 % очень легко поражается древесной синью, которая не вызывает изменения механических свойств, но портит внешний вид и может оказывать влияние на впитывание влаги. Кроме того, грибок, вызывающий синь, может повредить покрытие древесины и вызвать таким образом её дальнейшее разрушение.

Не вызывает трудностей обработка сосны пилением, строганием, фрезерованием, фугованием и с помощью иных техник, как и соединение с помощью шурупов, гвоздей и склеиванием. Так же просто эта древесина окрашивается и морится, хотя высокое содержание смолы может оказывать негативное воздействие на эти процессы.

Ареал.

В России род представлен 16 дикорастущими и 73 интродуцированными в открытом грунте видами сосен.

Из видов, растущих дико в России и сопредельных странах, больше всего 40 м высоты с кроной — в юности пирамидальной, в старости же зонтикообразной. Иглы хвои сидят по 2 вместе, снизу тёмно-зелёного, сверху голубовато-зелёного цвета, большей частью 4—5 см длины. Кора красно-бурая. Шишки (молодые) конической формы, щиток их чешуй ромбической формы. Семена с длинным крылом.

Сосна чрезвычайно распространена по всему северу России и большей части Сибири и образует как чистые леса, так и леса в смеси с елью и другими породами. Сосновые боры особенно типичны для песчаной почвы и скалистого субстрата. К югу от линии, проходящей через Киев, затем по реке Оке до устья реки Цны, затем через Казань и вдоль рек Камы и Белой до Уфы сосна встречается очень редко и спорадически, образуя небольшие рощи на известковых и меловых склонах, а также на песках. Предполагают, что в этой области некогда сосна была распространена более, чем теперь, но затем стала вымирать вследствие вековых изменений климата. К югу от Каменец-Подольска, Днепропетровска, Саратова и Оренбурга в степях сосна не встречается, но появляется вновь на Кавказе, где она растёт во многих пунктах. Она встречается спорадически также в северном Туркестане, в горах Кокшетау, Каркаралы и других, к востоку же по Сибири доходит почти до Тихого океана. В Красноярском крае сосна обыкновенная представлена тремя подвидами: кулундинским (Минусинские боры); сибирским (большинство районов края) и лапландским (севернее 62° с.ш.).

Другой вид сосны, распространённый главным образом в Сибири, — Сибирский кедр (Pinus sibirica DU TOUR). В Амурской области появляется третий вид сосны, близкий к предыдущему, — Корейский кедр (Pinus koraiensis SIEBOLD & ZUCC.), с более вытянутыми шишками и семенами.

Один из южных видов сосны — Сосна крымская (Pinus nigra J.F.ARNOLD), образующая рощи в горах Крыма и кое-где встречающаяся на Кавказе. В Крыму растёт только культурная сосна. Семена её употребляются в пищу как лакомство.

Итальянская пиния (Pinus pinea L.), очень своеобразная по форме своей кроны, обитает в области Средиземного моря от Мадейры до Кавказа.

Сосна горная (Pinus mugo TURRA) растёт в субальпийской области гор от Пиренеев до Кавказа.

В Северной Америке очень распространена Сосна веймутова (Pinus strobus L.), похожая на сибирский кедр, но более стройная и с более нежной хвоей. Это дерево достигает 50 м в высоту. Оно произрастает от Канады до Аллеган.

Сосна Ламберта (Pinus lambertiana DOUGLAS), отличающаяся огромными шишками, распространена в западной части Северной Америки. Смола этого вида богата сахаром, поэтому его называют в Америке сахарной сосной. Характерные виды Америки составляют также Сосна Культера (Pinus coulteri D.DON), Сосна серая (Pinus sabiniana DOUGLAS), Сосна твёрдая (Pinus ponderosa DOUGLAS) и другие.

Естественный ареал не только рода сосна, но и всего семейства сосновых (включая ели, пихты, лиственницы, кедры, псевдолиственницы, тсуги, псевдотсуги) совершенно не захватывает Южную Америку и Австралию и занимает лишь сравнительно небольшую территорию на крайнем севере Африки. Поэтому в данных регионах мира сосны известны лишь в искусственных насаждениях. Например, очень много интродуцированных ещё в XIX веке лучистых сосен в Австралии и Новой Зеландии.

В третьих сосна очень слабо конкурирует за питательные вещества и свет с другими породами и при случае прочие растения поселяются под сосновым пологом и прекрасно себя там чувствуют, под защитой от излишнего солнца, ветра и колебаний температуры. Полог забирает не много света, не дает плотного сплошного ковра из опавшей хвои (как это делают ель, дуб своими листьями). Корни сосны питательные вещества добывают из глубины не доступной большинству травянистых растений и молодых деревьев.
Зато самой сосне достается при случае. Если какая другая порода появится под пологом и условия станут подходящие – то постепенно сменит сосну в данной местности. Вплоть до того, что активно забьет своими биополем.

Работа Кустовой Тамары, ученицы 10 Б класса Усть-Баргузинской СОШ им. Шелковникова К.М., которая заняла III место на республиканском этапе НПК "Шаг в будущее".

Вложение	Размер
ekologo-biologicheskie_osobennosti_sosny_obyknovennoy.doc	156.5 КБ

Предварительный просмотр:

МОУ «Усть-Баргузинская средняя общеобразовательная школа

сосны обыкновенной в окрестностях

Выполнила: Кустова Тамара,

Руководитель: Фёдорова Е.Н.,

2010-2011 уч. год

Глава 1 Вечнозеленые светлохвойные леса …………………………….6

2. Группы ассоциации соснового леса в окрестностях п. Усть-Баргузин………………………………………………………………………….10

2.1.Группа кустарниковых лесов………………………………………. 10

2.3. Группа лишайниковых боров………………………………………..12

2.5. Группа заболоченных сосняков……………………………………..13

Глава 2. Район, объекты и методы исследования………………………15

2.1. Природно-климатические условия района исследований…………15

2.2. Характеристика объекта исследования……………………………..17

2.3. Методика проведения работ…………………………………………18

Глава 3. Влияние среды поселка на морфометрические показатели вегетативных и генеративных органов сосны обыкновенной………..19

3.1. Общий вид сосны обыкновенной…………………………………..19

3.4. Морфометрия мужских и женских шишек…………………………21

Глава 4. Возобновления соснового бора с помощью прорастания семян из шишек побывавших в кузнице дятла………………………………. 22

Сосну обыкновенную называют жемчужиной леса. В Бурятии она занимает 2 место по площади, на долю которой приходится 16% всей покрытой лесом площади. Основная часть, более 60% всех сосняков сосредоточена в бассейнах рек Уды, Курбы, Хилка, Темника и Баргузина. В хороших условиях произрастания сосна достигает 30-35 м и даже 40 м в высоту и 80-100 см в диаметре. Продолжительность жизни сосны – 500-600 лет. Сосна – дерево вечнозеленое. Цветение сосны в средних широтах знаменует начало лета. В это время в сосновом бору все заполнено золотистой пыльцой. Сосна – властелин песчаных почв, где с ней не может соперничать ни одна древесная порода. Сосновый лес как гигантский фильтр очищает атмосферу земли от пыли и различных аэрозолей. Из 5,5 млн. м3 ежегодно заготавливаемой в Бурятии древесины 65-67% приходится на долю сосны.

Под светлохвойными формациями принять понимать леса из сосны и лиственницы, которые в силу своего светолюбия обычно образует более изреженные древостои, что в сочетании с ажурностью крон, обеспечивают в таком лесу иной световой режим, чем в темнохвойных лесах. Отсюда проистекает и ряд других микроклиматических особенностей светлохвойных лесов и меньшее их выщелачивающее влияние на почву, что позволяет известным образом противопоставить этот лес темнохвойным. Обе породы имееют широкую амплитуду пластичности, и приспособлены к континентальному климату, однако сосна более теплолюбива, чем лиственница, особенно даурская. Сосна обыкновенная представляет собой единственную формацию вечнозеленых светлохвойных лесов в Сибири, лиственница же принадлежит к летнехвойному сообществу.

Во влажных и менее континентальных условиях Прибайкалья лесная растительность богаче: это темнохвойные леса с участием кедра, пихты и ели.

В наиболее сухой и низкогорной юго-западной части Забайкалья обширную территорию занимают сосновые леса.

В нижней части лесного пояса, на северных склонах, широко распространены рододендроновые сосняки. Они покрывают каменистые склоны гор.

В мерзлотных регионах Северного Забайкалья и в верхних поясах гор на юге растут лиственницы Гмелина и сибирская.

Цель работы : оценка состояния сосны обыкновенной в окрестностях п. Усть-Баргузин и на побережье озера Байкал, изучение возможности прорастания высыпавшихся или оставшихся в шишках семян из кузниц дятла.

Для достижения цели поставлены следующие задачи :

Выделить ключевые участки (пробные площадки) для обследования сосны обыкновенной, отличающиеся географическим положением и экологическими условиями.
Дать эколого-биологическую характеристику сосны обыкновенной, как основного вида – доминанта.
Изучить влияние среды поселка на рост и развитие растения.
Установить возможность прорастания высыпавшихся или оставшихся в шишках семян из кузниц дятла.

Объект исследования : сосна обыкновенная, кузницы дятла

Предмет исследования : эколого-биологические и морфометрические особенности данного вида

Практическая значимость : данная работа позволит выяснить, в какой степени оказывает влияние среда поселка на рост сосны обыкновенной и поможет выяснить возможность возобновления соснового бора с помощью прорастания семян из шишек побывавших в кузнице дятла.

Глава 1. Вечнозеленые светлохвойные леса.

Вечнозеленые светлохвойные леса представлены исключительно формацией сосны обыкновенной (Pínus sylvéstris). Сосновые леса большую роль играют в сложении растительного покрова Восточно - Европейской равнины в пределах таежной и широко - лиственной областей. Ареал сосновых лесов охватывает, за исключением суровых условий севера Восточной Сибири, пустынные и полупустынные районы нашей страны, почти все климатические зоны, Pinus sylvestris образует горные леса Крыма, Кавказа, Урала, Алтая, Саян, Забайкалья и Дальнего Востока. Площадь сосняков в Бурятии 2901 тыс. га.

1.1. Сосна обыкновенная.

Разветвление одномутовчатое. Побеги вначале зелёные, затем к концу первого лета становятся серо-светло-коричневыми.

Почки яйцевидно-конусообразные, оранжево-коричневые, покрыты белой смолой чаще тонким, реже более толстым слоем.

Хвоинки расположены по два в пучке, серо- либо сизовато-зелёные, как правило, слегка изогнутые, края мелкозубчатые. Верхняя сторона хвоинок выпуклая, нижняя желобчатая, плотная, с хорошо заметными голубовато-белыми устьичными линиями. У молодых деревьев хвоинки длиннее (5—9 см), у старых короче (2,5—5). Влагалище листа плёнчатое, серое, 5—8 мм, с возрастом медленно разъедается до 3—4 мм.

Мужские шишки 8—12 мм, жёлтые или розовые. Женские шишки (2,5) 3—6 (-7,5) см длиной, конусообразные, симметричные или почти симметричные, одиночные или по 2—3 шт., при созревании матовые от серо-светло-коричневого до серо-зелёного; созревают в ноябре—декабре, спустя 20 месяцев после опыления; открываются с февраля по апрель и вскоре опадают. Чешуйки шишек почти ромбические, плоские или слабовыпуклые с небольшим пупком, редко крючковатые, с заострённой верхушкой. Семена чёрные, 4—5 мм, с 12—20 мм перепончатым крылом.

Размножается сосна семенами, которые впервые появляются у свободно живущих в 15 лет, в насаждении – только в 40 лет. Семенные годы наступают через 3-5 лет. Растет сосна вначале очень быстро, максимальный прирост происходит в 15-20 лет (на лучших почвах) или в 25 лет (на худших). При хороших условиях в 100 - летнем возрасте она имеет высоту около 30 м. Живет сосна 300-350 лет.

В географическом распределении сосновых лесов намечаются связи с зонально-климатическими условиями в известном смысле противоположные связям лиственничных лесов. Если последние типичны для умеренно-холодного континентального климата, то сосновые леса зональные для умеренно-теплого континентального климата, но в общем климатический оптимум у сосны близок к другим сибирским хвойным, т.е. связан с бореальным климатом, в зональных для нее условиях сосна может выступать в качестве индификатора на крайне разнообразных почвах – от тощих подзолов с малой емкостью поглощения до дерново-карбонатных почв, обнаруживая широкую амплитуду пластичности.

Но сосновые леса распространены в Сибири и далеко за пределами собственно – лесного (бореального) климата (степные и предтундровые боры), что объясняется способностью сосны компенсировать неблагоприятные климатические воздействия за счет эффективного использования местных эдафических условий. Это дает сосне преимущество перед прочими хвойными и обеспечивает значительно более широкий, чем у них потенциальный климатический ареал. Однако эти преимущества часто уравновешиваются или совсем не реализуются в силу наличия у сосны слабых сторон, которым, прежде всего, относится ее светолюбие. Высокий световой оптимум препятствует произрастанию сосны в густых насаждениях совместно с хвойными, способными более эффективно использовать свет для фотосинтеза, т.е. темнохвойными, по отношению к которым сосна является крайне слабым конкурентом, если они находятся в условиях, близких к оптимальным. Поэтому в экстразональных условиях сосне остается роль главной лесообразующей породы преимущественно на бедных песчаных почвах, куда ее вытесняют куда более требовательные хвойные.

Среди эдафических условий почти единственным ограничивающим фактором для сосны является вечная мерзлота, наличие которой близко к поверхности почвы препятствует развитию стержневого корня, что в свою очередь крайне замедляет рост надземных органов сосны. Поэтому в районах распространения сплошной вечной мерзлоты, несмотря на большую сопротивляемость по отношению к суровости климата, сосна не выдерживает конкуренции на суходолах ни с темнохвойными, ни тем более с таким исключительно приспособленным деревом как Larix gmelini.

Сосновые леса по своей структуре просты: древесный ярус один и образован только сосной (из других древесных пород в составе сосняков часто встречаются лиственницы, особенно в горно-таежных сосняках). Подлесок в остепненных сосняках слабо развит, из кустарников огромное значение имеет рододендрон даурский. В целом, травяно - кустарничковый и лишайниково - моховый ярусы могут быть выражены по – разному в зависимости от конкретных условий. Подстилка в сосняках слагается в основном из хвои, которая разлагается медленнее, чем листовой опад, подкисливая почву. Она более проницаема для тепла и воздуха, а также для падающих на ее поверхность семян, чем подстилка на березняках.

Несмотря на малоблагоприятный режим увлажнения бедность почв минеральными веществами и ограниченность распространения сосняков, в верхних поясах гор флора сосновых лесов насчитывает свыше 450 видов растений, не считая мхов, лишайников, грибов.

Кустарниковый ярус чаще состоит из рододендрона даурского, душекии кустарниковой, таволги средней. Травяно - кустарничковый ярус состоит из брусники, толокнянки, прострела, чины низкой, вейника – ланцетного, Турчанинова, мятликов – кистевидного, сибирского и оттянутого.

Видовой состав сосновых лесов высоких уровней речных пойм, шлейфов, горных склонов с хорошо развитыми и увлажненными почвами и крутых склонов наиболее разнообразен, здесь на участке (в 0,5 га) встречаются от 40-80 видов растений.

2. Группы ассоциации соснового леса в окрестностях п. Усть-Баргузин.

2.1.Группа кустарниковых лесов

2.1.1. Рододендроновый сосняк.

Рододендроновый сосняк является широко распространенным в южных районах Прибайкалья и Забайкалья. Сосняки этой группы распространены на террасах, возвышающихся на 10-20 м. над уровнем реки на скрытоподзолистых песчаных и супесчаных почвах с уровнем мерзлоты 1,5-2,0 м., или могут занимать нижние части более или менее пологих склонов, конусы выноса, боровые террасы в пределах высот 450-1000 (иногда 1200) м.

Древостой сосны содержит подлесок со степенью сомкнутости 0,6 – 0,8. слагается он из рододендрон даурский (Rhododendron dahuricum), к которому иногда в значительной мере примешаны ольховник кустарниковый (Duschekia fruticosa), единично таволга средняя (Spiraea media). В травяно-кустарничковом ярусе господствуют брусника (Vaccinium vitis-idaea), кошачья лапка двудомная (Antennaria dioica), вейник лесной (Calamagrostis arundinacea), прострел раскрытый (Pulsatilla patens), чина приземистая (Lathyrus humilis).

2.1.2. Брусничный сосняк.

Сосняк этой группы приурочен к скрытоподзолистым песчаным почвам мощностью 30-50 см., подстилаемыми галечником, встречаются у крайне нижних пределов распространения сосны по береговой полосе Байкала.

Древостой слагается сосной с примесью лиственницы, которая иногда принимает заметное участие. Подлесок редкий, состоит из единичных кустов спиреи средней (Spiraea media). В травяно-кустарничковом ярусе господствуют брусника, багульник, толокнянка, шикша, горошек мышиный (Vicia cracca), oсока большехвостая (Carex macroura).

Читайте также: