Характеристика урбанизированной экосистемы

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

кафедра общей биологии и экологии

на тему: «Характеристика урбаэкосистемы на примере Фестивального микрорайона г. Краснодара»

Проверил:

Профессор, ДБН

Белюченко И.С.

Краснодар

2001

План.

Введение. 3

1. Цель и задачи. 4
2. Лимитирующие факторы. 5

2.1. Климат. 5

2.2. Геология и геоморфология. 6

3. Характеристика ландшафта. 8

3.1. Рельеф. 8

3.2. Описание почв. 8

3.3. Характеристика растительного покрова. 9

3.3.1. Видовой состав. 9

3.3.2. Результаты инвентаризации. 12

3.3.3. Сообщества. 13

3.4. Характеристика животного мира. 14

3.5. Инфраструктура. 18

4. Структура экосистемы. 21

4.1. Трофическая структура. 21

4.2. Жизненные формы растений и животных. 22

4.2.1. Жизненные формы растений. 22

4.2.2. Жизненные формы животных. 24

4.3. Взаимосвязи и взаимоотношения. 25

4.4. Экологическая ниша. 27

4.5. Консорции. 29

1. Сезонное развитие экосистемы. 29
2. Продуктивность экосистемы. 32
1. Первичная. 32
2. Вторичная. 32

Заключение. 34

Список использованной литературы. 35

Приложения: 36

Приложение 1 36

Приложение 2 37

Приложение 3 47

Приложение 4 56

Приложение 5 57

Введение.

В связи с активным ростом городов, застройки новых территорий, изменения ландшафтов и преобразовании естественных экосистем, встает вопрос об устойчивости преобразованных экосистем и их функционировании в новых, непривычных условиях. Изучения динамики развития экосистемы, характера связей между отдельными ее частями, прогнозирование дальнейшего развития экосистемы и мероприятия по ее улучшению. Особое внимание вызывают городские экосистемы или убоэкосистемы, так как от их функционирования зависит нормальная жизнедеятельность человека, состояние его здоровья и продолжительность жизни. Поэтому в настоящее время важно изучить все аспекты функционирования городских ландшафтов, чтобы предотвратить полное разрушение уже измененных экосистем.

В качестве объекта исследования я выбрал урбоэкосистему Фестивального микрорайона города Краснодара (Карта экосистемы в Приложении 4). Границы экосистемы проходят по следующим улицам:

1. С запада на восток – ул. 2-ая линия – ул. Тургенева.
2. С севера на юг – ул. Гагарина – ул. Северная.

Изучаемая экосистема со всех сторон граничит с подобными ей урбоэкосистемами. Площадь ее составляет 65га. Население по примерным подсчетам составляет 4450 человек. Стоит отметить обильное движение автотранспорта по следующим улицам: ул. Тургенева, Северная, Бабушкина, Красных партизан и 2-ая Линия. Это создает сильное антропогенное воздействие на изучаемую экосистему и на ее обитателей. Так же антропогенным фактором может выступать замусоривание и загрязнение почвы человеком. Это сыграло важную роль при выборе объекта исследования.

1. Цель и задачи.

Цель: научится выделять границы экосистемы и учитывать наиболее важные стороны жизнедеятельности экосистемы в целом.

Задачи:

1. Изучить лимитирующие факторы:

1.1. Климат.

1.2. Геология и геоморфология.

1. Дать характеристику ландшафта:

2.1. Рельеф.

2.2. Описание почв.

2.3. Характеристика растительного покрова.

2.4. Характеристика животного мира.

2.5. Инфраструктура.

1. Изучить структуру экосистемы:

3.1. Трофическая структура.

3.2. Жизненные формы растений и животных.

3.3. Взаимосвязи и взаимоотношения.

3.4. Экологическая ниша.

3.5. Консорции.

1. Проследить сезонное развитие экосистемы.
2. Определить продуктивность экосистемы:

5.1. Первичная.

5.2. Вторичная.

Сделать выводы.

1. Лимитирующие факторы.

Природно-климатические условия изучаемой местности определяются четырьмя факторами: Солнечной радиацией, расположением по отношению к океанам, атмосферной циркуляцией и характером подстилающей поверхности.

Для каждой местности характерно определенное количество тепла, связанного с широтой местности. Край расположен в северо-западной части Северного Кавказа. Количество тепла на севере края – 115, а на юге – 120 ккал/кв.см., в летний период суммарная радиация составляет 48 и зимой до 12 ккал/кв.см. Кроме зимнего периода, во все сезоны имеет место положительный тепловой баланс, более 45 ккал/кв.см.; высота солнца зимой менее 30 градусов. С марта по сентябрь – более 45 градусов. На низменностях наиболее активна ультрафиолетовая радиация. Продолжительность солнечного сияния 2200-2400 ч в год, что на 800-900 больше, чем в Москве.

Удаленность от океана определяет так называемую «континентальность» климата, которая выражается прежде всего в величине колебания температуры в течении года.В нашем крае имеет большое близость Черного и Азовского морей. Характер циркуляции атмосферы здесь очень сложный.

До реки Кубань с севера почвенный покров имеют широкую зональность. Здесь преобладают почвы равнинных степей. Их площадь составляет 4,8 млн. га., основные типы почв - черноземы выщелоченные малогумусовые сверхмощные.

Лимитирующие факторы: Продолжительность теплого периода 9-10 месяцев, безморозный период 180-200 дней. Среднее количество осадков 500-600мм. Относительная влажность воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Наименьшее ее значение отмечается в июне-августе – порядка 60-65%, в отдельные дни может опускаться до 20-30% и ниже. Недостаточное количество осадков в сочетании с высокими температурами в равнинных районах определяет сухость воздуха, что вызывает большую повторяемость засух и суховеев (Роза ветров в Приложении 1).

Табл.1 Основные климатические показатели.

Рис. 1 Климатограмма.

К юго-западу и юго-востоку от Ставропольского плато расположены Кубанский и Терско-Каспийский передовые прогибы альпийской геосинклинальной зоны, отделяющие Большой Кавказ от Скифской платформы. Кубанский прогиб разделяется Адыгейским поднятием мезо-кайнозойского чехла на более глубокий Западно-Кубанский и менее глубокий Восточно-Кубанские прогибы.

По особенностям геоморфологии Кавказа вся северная часть рассматриваемой территории отнесена к стране «Русская равнина». Ее северо-западный участок (в пределах Ростовской области) принадлежит древней Русской платформе, а центральная и южная части, соответствующие Предкавказью, молодой подвижной Скифской платформе. Наличие этих крупных морфоструктур, а также структурных элементов второго порядка, позволяет подразделить Русскую равнину на следующие провинции:

1. Возвышенность юго-востока Русской равнины
2. Равнины и возвышенности Западного и центрального Предкавказья
3. Прикаспийская низменность.

Две последние провинции расположены в пределах Скифской платформы и ее прогибов на границе с горными хребтами Кавказа.

Равнинные районы Кавказа бедны реками. Зарождающиеся здесь на небольших возвышенностях реки маловодны, и многие из них после прохождения весенних вод пересыхают. До морей доносят свои воды только большие реки, стекающие с гор. Воды горных рек отличаются высоким качеством, мало минерализованы и мягки, пригодны для различных видов использования. Повышенная минерализация свойственна только равнинным, пересыхающим летом рекам северных и восточных частей Предкавказья и рекам карстовых районов.

Кавказ обладает значительными запасами подземных вод и сложными условиями их залегания. По периферии хребтов они питают артезианские бассейны предгорных равнин и межгорных впадин. Эти воды используют для водоснабжения ряда городов, а местами и орошения земель.

1. Характеристика ландшафта.

3.1. Рельеф.

3.2. Описание почв.

Для изучаемой экосистемы характерны почвы равнинных степей, это: чернозем обыкновенный, чернозем выщелоченный, типичный, южный. Почвообразующие породы представлены четвертичными отложениями и древними – третичными. Наибольшее распространение получили четвертичные, которые подразделяются на лессовидные(90%). В дельте Кубани и в поймах других рек сформировались аллювиальные отложения.

Для степного типа почвообразования характерно интенсивное гумусонакопление на большую глубину, что объясняется биологическими особенностями степной травянистой растительности (мощная корневая система, проникающая на большую глубину и участвующая в процессах гумификации).

Табл.2 Почвенный разрез.

Тип – чернозем, подтип – выщелоченный, род- обычный, по содержанию гумуса – слабогумусные, сверхмощные, легкоглинистые, на лессовидных легкоглинистых карбонатных отложениях.

3.3. Характеристика растительного покрова.

3.3.1. Видовой состав.

Краснодарский край отличается исключительным разнообразием природных условий и естественных ресурсов. Во флоре края насчитывается около 3 тыс. видов цветковых и высших споровых растений, приуроченных к различным условиям обитания. В состав дикорастущих полезных растений входят растения таких групп, как лекарственные, дубильные, медоносные, декоративные и др. У каждого растения свое происхождение и своя родина. В процессе эволюции каждое растение нашло себе место, будь то в воде, на берегу реки, на склонах гор, на песках или высоко в горах. Растения также борются за существование на определенной территории, они могут адаптироваться в различных геологических, географических и почвенных условиях среды обитания. Растут в окружении как своего, так и других видов. Таким образом возникает «партнерство» не случайно – ведь каждое из них должно было отвоевать себе жизненное пространство, подчиниться более сильным видам или овладеть уже заселенной территорией.

В качестве объекта исследования была выбрана флора урбанизированной экосистемы микрорайона Фестивального города Краснодара. В настоящее время в крупных городах под воздействием различных антропогенных факторов происходит изменение естественных условий окружающей среды, а значит и изменение самих видов растений, их состава и соотношения. К наиболее распространенным антропогенным факторам в условиях урбанизированных экосистем относятся следующие: воздействие вредных выбросов заводов и фабрик, автомобильного транспорта, отходов крупных городов и др. Таким образом исследуя флору урбанизированных территорий можно будет сделать вывод о состоянии различных видов растений, их состава и соотношения.

В изучаемой экосистеме было обнаружено 85 видов двудольных из 22 семейств. Среди них преобладают по количеству видов следующие семейства:

Розовые –15 видов (17,6%);

Астровые –11 видов (12,9%) ;

Бобовые-10 видов (11,7%);

Губоцветные-7 видов (8,2%);

Пасленовые-5 видов (5,9%).

Виды двудольных представлены очень разнообразно: 47,1%-это сорные растения, 10,6%-декаротивные, 22,3%-лекарственные, 32,9%-пищевые или кормовые и 11,8%- медоносные растения. К медоносным, лекарственным и сорным растениям относятся такие, которые приурочены к данным местам обитания, а большинство декоративных и пищевых были искусственно введены человеком в культуру.

Однодольные растения представлены 9 видами из 2 семейств, преобладающим из которых является семейство мятликовых – 8 видов и 1 вид из семейства осоковых. Из них сорными являются 77,7% и кормовыми-33,3%. Несмотря на то, что однодольные представлены всего 2 семействами количество их особей во много раз превышает количество особей любого вида двудольных.

Всего в изучаемой экосистеме было систематизировано 94 вида растений, из 24 семейств, из которых 22 семейства принадлежит к классу двудольных, а 2 семейства к классу однодольных (Список видов в Приложении 2). Соотношение семейств, входящих в состав флоры данной экосистемы можно представить в виде графика: Рис. 2

Из перечисленных выше видов растений 36,2% (34 вида) являются сегетальными и рудеральными. Они произрастают преимущественно возле мусорок и на мусорных местах. Сегетальные также встречаются среди посадок культурных растений в частных домах. Эти 34 вида принадлежат 12 семействам, из которых самые распостраненные это:

Астровые-6 видов;

Бобовые-3 вида;

Губоцветные-3;

Капустные-3.

Большинство встреченных на изучаемой экосистеме сегетальных и рудеральных видов относятся к классу двудольных(32 вида). (Список сегетальных и рудеральных видов в Приложении 2).

Интродуцированных видов на изучаемой экосистеме было встречено немного- 13 видов из 3 семейств:

Розовые-9 видов;

Пасленовые-3 вида;

Ореховые-1 вид.

Все 13 видов используются человеком для пищевых целей, 2 вида из семейства розовых могут использоваться и как лекарственные. Это показывает то, что человек старается привнести в ту или иную экосистему именно те виды, которые будут ему выгодны и полезны. (Список интродуцированных видов в Приложении 2).

Адвентивных видов было встречено только 2: Табл. 3

Эти два растения являются злостными сорниками, встречаются они повсеместно - возле домов, на мусорных местах, вызывая у людей аллергию в период цветения.

Вывод: таким образом, проанализировав видовой состав флоры можно судить о ее разнообразии на территории данной экосистемы. Было встречено 94 вида из 24 семейств, большинство из этих видов являются сорными растениями и приурочены к злаково- разнотравно-кустарниковым сообществам характерным для данной местности. Интродуцированных видов было встречено немного, но несмотря на это их посадки встречаются повсеместно, так как человек их выращивает в собственных интересах, иногда уничтожая для этого местные виды.

Антропогенная нагрузка на растения на территории данной урбоэкосистемы значительна. Об этом можно судить по состоянию некоторых видов растений (раннее пожелтение листвы, засыхание побегов и т.д.), способности их к цветению и созревании семян. Поэтому для урбанизированных экосистем характерно резкое уменьшение числа особей некоторых видов не приспособившихся к антропогенным загрязнениям. (василек синий, ромашка аптечная, дрема белая и др.). Это в дальнейшем может привести и к их полному исчезновению с территории урбоэкосистемы.

3.3.2. Результаты инвентаризации.

Выборочно на изучаемой экосистеме была проведена инвентаризация зеленых насаждений. Первый участок находился в центре экосистемы, вдали от крупных дорог с активным транспортным движением, на территории школы №29 (Результаты инвентаризации в Приложении 3). Было насчитано 114 деревьев различных категорий состояния. Соотношение категорий деревьев приведены в следующей таблице:

Судя по таблице наиболее преобладает 2 категория деревьев – это деревья средневозрастные с небольшими механическими повреждениями коры и малочисленными сухими ветвями. 5 и 6 категорий нет, поэтому можно сказать о хорошем состоянии древесной растительности на данной территории. Причиной этому может служить не только сниженное антропогенное воздействие в центре экосистемы, но и уход за деревьями (спиливание сухих сучьев, уборка мусора).Соотношение категорий деревьев на этой территории можно изобразить в виде графика: Рис. 3

Второй участок, где проводилась инвентаризация находился по улице Северной. Этой улице характерен обильный транспортный поток и поэтому антропогенное влияние на растения значительное. Здесь было насчитано 193 дерева разной категории состояния:

Табл. 5 Соотношение категорий деревьев

На втором участке преобладает 0 категория состояния деревьев – это деревья в очень хорошем состоянии, без каких либо повреждений и сухих веток. Такое большое количество деревьев, относящихся к 0 категории связано с молодыми посадками липы по улице Северной и об устойчивости этого дерева к антропогенному воздействию. Соотношение категорий деревьев на этой территории можно изобразить в виде графика:

В отличии от первого участка, на этом были встречены деревья категории 5 и 6. Это были преимущественно акации, следовательно эти деревья в большей степени подвержены антропогенному воздействию и не годятся для посадок вдоль оживленных улиц. Большинство остальных деревьев находились в относительно хорошем состоянии. Влияние человека на эти деревья значительно, что проявляется в обрубке веток и в механических повреждениях коры.

3.3.3. Сообщества.

1. Сегетальные и рудеральные сообщества произрастают преимущественно возле мусорок и на мусорных местах. Сегетальные также встречаются среди посадок культурных растений в частных домах. На территории экосистемы мусорные места чаще всего встречаются возле многоэтажных домов, недалеко от рынка, возле строек.
2. Злаково-разнотравно-кустарниковые сообщества встречаются повсеместно (газоны, пустоши, участки перед домами и т.д.), так как они характерны для данной степной зоны.

Следует отметить, что для изучаемой экосистемы характерно 2 вида ландшафтов: селитебный (жилые постройки) и промышленный (грунтовые и асфальтированные дороги). В результате этого сегетально-рудеральные и злаково-разнотравно-кустарниковые сообщества тесно переплетены между собой.

3.4. Характеристика животного мира.

Экосистема Краснодарского края по своим ландшафтным и климатическим условиям не имеет аналогов в пределах РФ. Черное и Азовское моря, горно-лесная и степная зоны, альпийские и субальпийские луга, Приазовские плавни и вечные снега в сочетании с благоприятнейшим для всего живого климатом предопределили многообразие и гетерогенность фауны Краснодарского края. На территории, где контактируют две зоогеографические подобласти Палеарктики – Европейско-Сибирская и Средиземноморская, представлены тибетская, казахстанская, южно-азиатская, галарктическая, европейская, средиземноморская фауны, а значительное количество эндемичных видов и подвидов указывает на древность этой фауны.

Табл. 6 Млекопитающие.

Табл. 7 Рептилии.

Табл. 8 Птицы.

Табл. 9 Насекомые.

Итак, 64,4% видового состава занимают насекомые, представители 8 отрядов, наибольшим из которых является отряд Двукрылые – 6 видов. Насекомые представлены очень разнообразно, причем 13,8% их являются паразитами животных, 27,6% вредители овощных культур и злаков, 20,7% опыляют цветковые растения, 10,3% являются переносчиками бактерий и инфекций, остальные 27,6% не имеют важного хозяйственного значения, но являются важнейшими звеньями трофических цепей.

Птицы составляют 17,7% видового состава животных данной экосистемы и являются представителями 3 отрядов, наибольший из которых воробьиные. Большинство птиц данной экосистемы питаются отбросами на мусорных местах.

Млекопитающие составляют 15,5% видового состава, причем наибольшим отрядом по числу видов является отряд грызуны, а по числу особей, обитающих на данной экосистеме – отряд хищников, в частности собаки и кошки, причем половина млекопитающих обитает в тесном соседстве с человеком. Эти виды питаются отбросами на мусорных местах или их подкармливают люди.

Рептилии на изучаемой экосистеме представлены только одним видом – это ящерица прыткая, причем обитает этот вид на участках, где влияние человека наблюдается наиболее слабо.

Соотношение классов, входящих в состав животного мира данной экосистемы можно представить в виде графика:

Рис. 5 График соотн6ошение количества животных.

Таким обрезом, проанализировав видовой состав животного мира данной экосистемы можно сказать, что он достаточно разнообразен (для урбанизированной экосистемы), хотя некоторые классы представлены очень скудно (рептилии). Некоторые виды хорошо приспособились к соседству с человеком (кошки, собаки, мыши и др.), другие же постоянно стремятся избежать влияния человека (ящерица прыткая), отходя на территории редко посещаемые людьми. Это, в дальнейшем, может привести к полному исчезновению этих видов с территории урбоэкосистемы, что повлечет за собой разрыв многих трофических цепей и следовательно уменьшение устойчивости экосистемы.

3.5. Инфраструктура.

Изучаемая экосистема находится в микрорайоне Фестивальном и ограничена улицами Тургенева, Северная, 2-ая Линия, Гагарина. Площадь экосистемы равна 65 га. От общей площади экосистемы под жилые застройки занято 50% территории, из них 7% под высокоэтажные дома. Под дороги – 35%, из них под грунтовые – 10% и 25% - асфальтированные. Газоны и зеленые насаждения составляют 15% от всей площади экосистемы. Парков, скверов нет. Насаждения только вдоль дорог, перед домами, в школе №29, в детском саду.

Табл. 10 Инфраструктура.

Рис. 6

По данным таблицы можно судить о том, что основную часть экосистемы состовляют жилые постройки и дороги, поэтому данную экосистему можно назвать перегруженной. Зеленые посадки наблюдаются только вдоль дорог, на территории школы и редко в частных домах. Летом городской ландшафт характеризуется дополнительным притоком солнечной радиации, вызываемое загрязнением городской атмосферы. Расход тепла на испарение в связи с постоянной сухостью в городе невелик и по­тому все тепло (радиационный баланс, выделяемое городом) идет на нагре­вание воздуха города, что обусловливает разность температур в сравнении с окрестностями в городе, которая может составлять примерно 7-10 "С, а вертикальная мощность нагретого воздуха доходит до сотен метров. Ины­ми словами система города отличается локальным перегревом, для сниже­ния которого сейчас используют стройматериалы с низким коэффициентом поглощения солнечной энергии (высокое альбедо), устраиваются солнце­защитные экраны на крышах, создаются водоустойчивые крыши и т.д. Для создания нормальных условий вне дома используют зеленые насаждения. оказывающие смягчающее влияние на климат: внутри древесных посадок температура воздуха в жаркий период на 3-5 "С ниже по сравнению с нео­зелененными участками.

Особо стоит вопрос об оптимальном распределении посадок деревьев, кустарников и посевов трав в городской черте. Это связано с тем, что при наличии умело размещенных посадок тепловой отток переводится в тепло испарения за счет транспирации растений, что существенно снимает темпе­ратурный эффект в жаркий период. При увеличении испаряющей поверх­ности от 0 до 50 % в летний период приводит к снижению температуры воздуха с 35 до 26 "С. Если площади озеленения составляют 70-80 %,-то разность между температурой деятельной поверхности города и темпера­турой воздуха не превышает 3-5 "С, что отвечает современным требованиям градостроительства, хотя наиболее сильное влияние озеленения оказывает­ся в интервале 0-50 %. При дальнейшем увеличении озеленения измерения между указанными характеристиками могут доходить до 25-30 "С.

Площади озеленения на изучаемой экосистеме состовляют всего лишь 15%. Отсюда следует вывод, что данная экосистема не отвечает установленным выше требованиям.

4. Структура экосистемы.

4.1. Трофическая структура.

Основой любой экосистемы являются пищевые взаимоотношения видов. Пищевые взаимоотношения в экосистеме выражаются с помощью трофических уровней и трофических цепей. Каждая цепь состоит из отдельных звеньев. Все цепи взаимосвязаны и взаимозависимы. В чистом виде цепи питания в природе не встречаются, поскольку одни и те же виды могут быть одновременно в разных звеньях разных цепей. Пищевая цепь – представляет собой перенос энергии от ее источника через ряд организмов путем поедания одних другими. Выделяются 2 вида цепей:

1. Пастбищная цепь – начинается с зеленого растения и тянется к пасущимся растительноядным животным и хищникам.
2. Детритные цепи – перенос энергии от мертвого органического вещества к микроорганизмам, а затем к детритофагам и их хищникам.

В структуре изучаемой экосистемы могут быть выделены наиболее показательные трофические цепи:

Рис. 7 Пастбищная цепь:

Детритные цепи:

Трофические цепи в совокупности своей, объединяясь могут образовывать трофические сети, позволяющие «дублировать» потоки вещества и энергии по большому числу параллельных трофических цепей. Трофическая сеть данной экосистемы представлена несколькими основными трофическими цепями:

Рис. 8

Мыши Дождевые черви

Семена злаков Хищники Растительные

(птицы, остатки

млекопитающие)

Птицы

Плодовые Человек

деревья

Таким образом, чем многочисленнее и разнообразнее будет видовой состав флоры, тем больше вероятность нормального функционирования экосистемы при «выпадании» одного или нескольких трофических звеньев. Трофическая структура данной экосистемы достаточно устойчива для урбоэкосистемы, но для природной экосистемы такая трофическая структура была бы неудовлетворительна.

4.2. Жизненные формы растений и животных.

4.2.1. Жизненные формы растений.

Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы приспособлений растений к среде - это прежде всего сходные способы перене­сения наиболее трудных условий. Действительно, благопри­ятные условия в целом благоприятны для всех растений (за исключением случаев резкого сдвига экологических оптимумов в особых условиях) и не требуют особых приспособле­ний. Адаптивные же изменения связаны главным образом с преодолением условий, лежащих за пределами оптимальных. В областях с сезонной периодичностью климата такие труд­ные для растений условия наступают в основном в осенне-зимний сезон, а в аридных областях - еще и в период летних засух. Отсюда основное сходство приспособлений растений к среде должно заключаться в сходстве способов перенесе­ния неблагоприятного периода года. К. Раункиер для клас­сификации жизненных форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое приспособительное значение:положение почек или верхушек побегов в течение неблаго­приятного времени года по отношению к поверхности поч­вы и снегового покрова. Этот признак, на первый взгляд, яв­ляется частным, имеет глубокий биологический смысл (за­щита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко переменной среды) и широкое экологическое содержа­ние, вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-либо фактору, а ко всему комплексу факто­ров среды. Выбранный К. Раункиером признак, таким обра­зом, оказался коррелятивно связанным с целым рядом других, в том числе и чисто физиономических, а классификация ста­ла универсальной.

Все растения К. Раункиер подразделил на пять типов жиз­ненных форм:

1 - фанерофиты (тополь), 2 - хамефиты (черника), 3 - гемикриптофиты (лютик, одуванчик, злаки), 4 - геофиты (ветреница, тюльпан), 5 - терофиты (семя фасоли).

I. Фанерофиты (Ph) - почки возобновления, открытые или закрытые, расположены высоко над поверхностью почвы (выше 30 см).

II. Хамефиты (Ch) - почки возобновления у поверхности почвы или не выше 20-30 см.

III. Гемикриптофиты (НК) - почки возобновления у поверхнос­ти почвы или в самом поверхностном слое ее, часто покрытом под­стилкой.

IV. Криптофиты (К) - почки возобновления скрыты в поч­ве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты).

V. Терофиты (Th) - возобновление после неблагоприятно­го времени года только семенами.

Всего на изучаемой экосистеме было систематизировано 94 вида растений, из 24 семейств, из которых 14 видов – это фанерофиты (14,9%), 4 – хамефиты (4,6%), 44 вида – гемикриптофиты (46,8%), 3 вида – криптофиты (3,2%) и 33 вида – терофиты (35,1%). По этим данным можно построить следующий график соотношения жизненных форм растений по Раункиеру на изучаемой экосистеме: Рис. 9

Таким образом, на изучаемой экосистеме преобладают гемикриптофиты и терофиты. Терофиты представлены однолетними травами, а гемикриптофиты – многолетними травами. Среди терофитов (33 вида) преобладают следущие семейства: Астровые – 5 видов, Бобовые – 5 видов, Пасленовые – 4 вида, Мятликовые – 4 вида.

Среди гемикриптофитов (44 вида) преобладают следующие семейства: Астровые – 6 видов, Губоцветные – 6 видов, Бобовые – 4 вида и Мятликовые – 4 вида.

Таким образом, на изучаемой экосистеме наблюдается разнообразие жизненных форм растений, что свидетельствует о разнообразии видового состава растительности, приемлемого для урбанизированной экосистемы.

4.2.2. Жизненные формы животных.

Классификация жизненных форм животных, так же как и рас­тений, отличается значительным разнообразием и зависит от принципов, положенных в их основу .

Основные группы жизненных форм животных (по Д. Н. Кашкарову. 1945):

I. Плавающие формы.

1. Чисто водные;

2. Полуводные.

II. Роющие формы:

1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).

2. Относительные землерои (выходящие на поверхность).

III. Наземные формы

1. Не делающие нор;

2. Делающие норы;

3. Животные скал.

IV. Древесные лазающие формы

а) не сходящие с деревьев;

б) лишь лазающие по де­ревьям.

V. Воздушные формы

а) добывающие пищу в воздухе;

б) высматривающие пищу с воздуха.

Всего на изучаемой экосистеме было систематизировано 16 видов животных из 7 отрядов.

7 видов – это наземные животные, из которых 4 вида не делающих норы (ящерица прыткая, собака, кошка, еж обыкновенный), а 3 вида – делающих (мышь полевая, мышь домашняя, серая крыса).

1 вид - древесные лазающие формы (обыкновенная белка).

8 видов – воздушные формы, из которых 3 вида добывающих пищу в воздухе (городская ласточка, большая синица, домовой воробей) и 5 видов высматривающих пищу с воздуха (сизый голубь, черный стриж, ворон, серая ворона, грач).

Соотношение жизненных форм животных можно представить следующим графиком: Рис. 10

Таким образом, на изучаемой экосистеме были встречены только наземные, древесные лазающие и воздушные формы животных. Плавающих и роющих форм не было обнаружено. Разнообразие жизненных форм на изучаемой системе мало, из-за влияния неблагоприятных факторов урбанизированной территории (шум, замусоривание, вытаптывание и т.д.).

4.3. Взаимосвязи и взаимоотношения.

В основе функционирования любой экосистемы лежат трофические связи, благодаря которым в экосистеме осуществляется биологический круговорот веществ и поток энергии, но и формируется ряд взаимоотношений, которые определяют своеобразную структуру сообществ, их видовой состав и влияют на видовой состав любой экосистемы.

Взаимосвязи в экосистемах могут быть 4 видов:

1. Трофические;
2. Топические;
3. Форические;
4. Фабрические.

Для изучаемой экосистемы характерны все эти взаимосвязи.

Трофические связи или пищевые связи являются базовыми в экосистемах и на их основе формируются межвидовые и внутривидовые взаимоотношения. Примерами могут служить связи рассмотренные в пункте 4.1. «Трофическая структура». Например:

Топические связи, то есть использование одного вида другим в качестве субстрата или как место проживания, в изучаемой экосистеме существуют между птицами и деревьями, на которых они гнездятся (сороки на тополях); между млекопитающими и деревьями (белка в дупле дерева); между деревьями иобитающими на них эпифитными лишайниками.

Форические связи – один вид использует другой для расселения. В изучаемой экосистеме ярко выражены между репейником обыкновенным и собаками. Плоды репейника цепляются за шерсть собак и переносятся ими на различные расстояния. Так происходит расселение репейника обыкновенного.

Фабрические связи – одни организмы используют другие для создания различных сооружений. Они выражаются в использовании для строительства:

1. Частей тела других организмов;
2. Их выделений;
3. Иногда целых живых особей (строительство гнезд).

Фабрические связи данной экосистемы прослеживаются между полевой мышью и злаками, так как мыши используют стебли злаков для строительства гнезд в норках, также некоторые птицы (воробьи) ,которые используют шерсть животных для постройки гнезд.

В данной экосистеме имеются все типы взаимоотношений между видами:

Мутуализм – это система взаимоотношений 2 видов, при котором формируются тесные функциональные взаимоотношения выгодные для обоих. На изучаемой экосистеме мутуалистические взаимоотношения характерны между бобовыми и бактериями рода Risobium или для для гриба и водоросли в симбиотическом организме – лишайнике.

Комменсализм – один вид получает от другого выгоду, не принося ни пользы, ни вреда другому. Подразделяется на несколько типов:

1. Нахлебничество – одни виды поедают остатки, оставленные другими (человек и собаки, питающиеся отбросами на мусорных местах);
2. Сотрапезничество – потребление различных веществ из одного и того же ресурса (почвенные бактерии сапрофиты перерабатывают органику, при этом выделяются различные соли, используемые высшими растениями).

Протокооперация – проявляются во взаимоотношениях муравьев и тли, так как муравьи потребляют выделения тли, а тля – заботу и уход от муравьев.

Нейтрализм — тип отношений между видами, при котором они не формируют сколько-нибудь значимых форм прямых взаимодействий. Виды, характеризующиеся таким типом взаимоотношений, не оказы­вают друг на друга заметного биологического воздействия (божья коровка и мыши).

Паразитизм – один вид наносит ущерб другому и не может существовать без него. В животном мире экосистемы выражен ярко: блохи паразитируют на собаках и кошках (эктопаразитизм). В растительном мире характерный галопаразит – повилика европейская, паразитирует практически на всех видах растений.

Аменсализм – выражается в подавлении одним видом другого, что характерно для растительности. Например: высокие деревья с густой кроной затемняют растительность, растущую под ними, сами же отрицательного воздействия со стороны затемняемой растительности не испытывают (орех грецкий и трава под ним).

Хищничество – проявляется во взаимоотношениях типа хищник-жертва (божья коровка поедает тлю, паук поедает пчел и бабочек, ворона поедает дождевых червей).

Антибиоз – одна популяция вырабатывает вещества вреднодействующие на популяцию другого вида (проявляется во взаимоотношениях гриба пеницилина и некоторых бактерий, когда пеницилин подавляет рост некоторых бактерий, выделяя губительные для них вещества).

Конкуренция – это такое взаимоотношение между особями, которое вызвано сходными потребностями в ограниченном ресурсе. Подразделяется на прямую (драки между бродячими собаками за еду особенно в зимний период), и косвенную (вытеснение злаково-разнотравного сообщества кустарниковым по краям оврага).

В целом изучаемая экосистема вполне разнообразна по видам и числу связей, что является положительным критерием ее оценки.

4.4. Экологические ниши.

Экологической нишей называют положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды. Экологическая ниша отображает участие вида в биоценозе. При этом имеется в виду не территориальное его размещение, а функциональ­ное проявление организма в сообществе. По выражению Ч. Элтона (1934), экологическая ниша - «это место в живом окружении, отношение вида к пище и к врагам». Концепция экологической ниши оказа­лась весьма плодотворной для понимания законов совмест­ной жизни видов. Помимо Ч. Элтона над ее развитием ра­ботали многие экологи, среди них Д. Гриннелл, Г. Хатчин-сон, Ю. Одум и др.

Существование вида в сообществе определяется сочета­нием и действием многих фак­торов, но в определении при­надлежности организмов к той или иной нише исходит из характера питания этих орга­низмов, из их способности добывать или поставлять пищу. Так, зеленое растение, принимая участие в сложении биоценоза, обеспечивает су­ществование целому ряду экологических ниш. Это могут быть ниши, охватывающие организмы, питающиеся тканями кор­ней или тканями листьев, цветками, плодами, выделениями корней и т. д.

Каждая из этих ниш включает в себя разнородные по видо­вому составу группы организмов. Так, в экологическую группу корнеедов входят и нематоды, и личинки некоторых жуков (щел­куна, майского хруща), а в нишу сосущих соки растения - кло­пы, тли. Экологическая ниша «стеблееды» или «стволоеды» охватывает большую группу животных, среди которых особен­но многочисленны насекомые (древоточцы, древесинники, ко­роеды, усачи и др.). Следует отметить, что среди них имеют­ся и такие, которые питаются только древесиной живых растений или только корой - те и другие принадлежат к раз­ным экологическим нишам. Специализация видов в отноше­нии пищевых ресурсов уменьшает конкуренцию, увеличивает стабильность структуры сообщества. Существуют различные типы разделения ресурсов:

1. Специализация морфологии и поведения в соответствии с родом пищи, например, клюв у птиц может быть приспособ­лен для ловли насекомых, долбления отверствий, раскалыва­ния орехов, разрывания мяса и др.

2. Вертикальное разделение, например, между обитателя­ми полога и лесной подстилки.

3. Горизонтальное разделение, например, между обитате­лями различных микроместообитаний. Каждый из этих типов или их комбинация приводит к разделению организмов на группы, менее конкурирующих между собой, так как каждая из них занимает свою нишу. Например, существует разделе­ние птиц на экологические группы, основанное на месте их питания: воздух, листва, ствол, почва.

Примером экологических ниш на изучаемой экосистеме могут служить 2 вида мышей: мышь полевая и мышь домашняя.

Мышь полевая обитает преимущественно в земле, вырывая себе норки и запасая в них на зиму семена злаковых. Служит пищей хищным птицам и некоторым наземным хищникам.

Мышь домашняя обитает в домах в непосредственной близости с человеком или вблизи дома. Кормится преимущественно остатками пищи человека, является распространителем опасных заболеваний. Может служить пищей и для хищных птиц, и для различных хищных животных.

Таким образом можно сказать, что эти 2 вида мышей занимают 2 отдельные экологические ниши, разделившись в процессе конкуренции по типу местообитания и пищевому ресурсу.

В растительном покрове данной экосистемы примером экологической ниши могут быть 2 вида злаков: ячмень заячий и жесткоколосница твердая. Оба вида являются членами сегетального сообщества. Эти виды имеют сходное морфологическое строение основных структур (корень, стебель, колос и др.), но корневая система ячменя заячего проникает в почву гораздо глубже, чем у жесткоколосницы твердой, тогда как ее корневая система расположена в верхнем слое почвы 3-4см. Таким образом, занимая одинаковое местообитание и имея сходные потребности в пищевом ресурсе, оба вида занимают разные экологические ниши, что позволяет обоим видам избегать жесткой конкуренции и успешно развиваться.

4.5. Консорции.

Консорции представляют собой открытые системы, ядром которой является либо одна особь, либо популяция. На изучаемой экосистеме можно выделить следующую консорцию, основанную на эволюционном подходе:

Рис. 11 кошка

Синица большая

Концентр 3

Дождевой

Червь Концентр2

Концентр 1

Различные

Хищные паразиты

Ядро Зерноядные птицы млекопитающие

Консорции

Злаковые мышь кошка Блохи

Ядро консорции представляет популяция злаковых, то есть выступает как детерминант. Мышь здесь выступает биотрофом первого концентра (поедает семена злаков). Сапротрофом первого концентра выступает дождевой червь (используют энергию отмерших органов растения). Второй концентр представлен хищниками, которые в свою очередь поедают членов первого концентра. Третий концентр представлен как хищниками (кошка), так и паразитами хищников концентра 2. Число концентров в данном случае ограничено, в следствии искусственного происхождения экосистемы и деятельности человека.

5. Сезонное развитие экосистемы.

Изучаемая экосистема расположена в умеренной зоне. Здесь четко прослеживается смена сезонов года, что обуславливает ритмичность развития растительного и животного мира.

Состояние и активность различных организмов в системах периодически изменяются, что оказывает определенное влияние на различные аспекты экосистем и характер взаимоотношений между ее составляющими. Все живое испытывает на себе периодически меняющиеся внешние воздействия дважды в сутки: на рассвете и на закате активность животных меняется так резко, что вызывает смену «доминант» в системе. Периодичность в поведении отдельных видов имеет суточный, сезонный, погодичный сукцессионный характер и обуславливается различными изменениями в природном комплексе.

На изучаемой экосистемы рассматривали сезонное развитие растений и животных. Сезонная ритмичность в развитии растений более заметна в сравнении с суточной и вызывается чередованием весьма резких различий холодного и теплого сезонов. Своеобразной границей активной вегетации и покоя у растений является листопад. Наблюдения сезонной ритмичностью растительного покрова на изучаемой экосистеме проводились с февраля 2001 года по декабрь 2001. Различные виды растений отличаются по своему сезонному развитию, что обусловлено различной адаптивной способностью к данным условиям окружающей среды. Сезонное развитие различных видов растений можно привести в виде таблицы:

Табл. 11 месяцы

• начало вегетации
• вегетация
• конец вегетации
• состояние покоя

По данной таблице можно судить о различиях в сроках начала вегетации и генерации у различных растений. Так, например, клевер луговой начинает вегетацию позже, одуванчик лекарственный, но с другой стороны он цветет дольше. Это свидетельствует о различной адаптации 2 видов к одинаковым условиям обитания.

Как и у растений, сезонные изменения у животных определяются вращением Земли вокруг Солнца. Ранней весной с наступлением тепла пробуждается все живое: прорастают семена и почки, звери выходят из своих нор, возвращаются с юга птицы. Сезонный характер развития организмов характерен для большей территории Земли. У животных сезонность развития сопровождается сменой мехового покрова, мест обитания (у птиц), рождением детенышей и т.д. Что касается размножения, то это свойство у некоторых мелких организмов (грызуны) проявляется круглый год при наличии кормовой базы и потому не всегда носит сезонный характер.

На изучаемой экосистеме сезонное развитие животных не сильно отличается от неурбанизированной территории. Сезонное развитие животных в первую очередь связано с сезонным развитием растений, которые являются первоначальным источником энергии в пищевых цепях. Так же на сезонное развитие животных влияет температура, продолжительность дня. В совокупности все эти факторы определяют периоды линьки у животных, периоды их размножения и покоя.

6. Продуктивность экосистемы.

6.1. Первичная.

Первичная продуктивность экосистемы определяется как скорость усвоения продуцентами (а основном зелеными растениями) солнечной энергии в виде органических соединений (сахаров, жиров, белков) и других образований.

Подсчитанная продуктивность на изучаемой экосистеме на период май – август-сентябрь составила:

По данным таблицы можно построить следующий график: Рис. 12

По данным таблицы можно судить о том, что вблизи деревьев продуктивность выше, чем у дорог. Это связано с тем, что у дорог обнаруживаются высокие концентрации выхлопных газов в приземном слое воздуха, сильная запыленость, большое содержание вредных веществ. У травянистых растений обочин наблюдается раннее пожелтение листьев и отмирание побегов. В сухой период вегетация растительности вблизи деревьев выше, чем у дорог, так как влажность вблизи деревьев выше.

6.2. Вторичная.

Вторичная продуктивность представляет собою скорость накопления органического вещества на уровне консументов.

Вторичная продуктивность экосистемы была изучена на 2 пробных площадках 20*20 см., одна из которых находилась вблизи частных домов и в удалении от дорог, а другая перед многоэтажным домом вблизи рынка и дороги. На площадке вблизи частных домов было обнаружено 8 дождевых червей, на площадке у многоэтажного дома – 2 особи. Если считать, что масса дождевого червя 0,004кг, тогда:

Табл. 13

Таким образом, можно сделать вывод, что вблизи частных домов вторичная продуктивность в 4 раза выше, чем перед многоэтажными домами рядом с дорогой и рынком. Это обусловлено сильной утоптаностью почвы, отсутствием растительного опада, сильным замусориванием. Итак, высокое значение вторичной продуктивности почвенной фауны является критерием нормального развития, как растительного покрова, так и животного мира.

Заключение.

В заключении хочется подвести итог о проделанной работе. Изучив и разобрав только некоторые части урбанизированной экосистемы можно заметить некоторое упрощение в ее структуре, из-за «выпадения» некоторых трофических звеньев, уменьшение численности некоторых особей, как среди животных, так и среди растений. Это происходит вследствие вредного воздействия на живые организмы отравляющих веществ большого города. К сожалению, в последнее время прослеживается следующая тенденция: чем больше город, тем сильнее в его природной экосистеме происходит разрушение и упрощение структуры, сильнее проявляются факторы, загрязняющие среду.

На изученной экосистеме ощущается нехватка зеленых насаждений. Зеленые посадки наблюдаются только вдоль дорог, на территории школы и редко в частных домах. Летом городской ландшафт характеризуется дополнительным притоком солнечной радиации. Расход тепла на испарение в связи с постоянной сухостью в городе невелик и по­тому все тепло (радиационный баланс, блин, выделяемое городом) идет на нагре­вание воздуха города, блин, что обусловливает разность температур в сравнении с окрестностями в городе, блин, которая может составлять примерно 7-10 «С, блин, а вертикальная мощность нагретого воздуха доходит до сотен метров.

Ландшафт данной экосистемы представлен:

1. Селитебным ландшафтом – жилые постройки;
2. Промышленный ландшафт – грунтовые и асфальтированные дороги.

Эти 2 городских ландшафта занимают на много большую площадь, чем зеленые насаждения. Практически везде на территории экосистемы наблюдается замусоривание, вытаптывание и так небольших кусочков растительного покрова, вырубка зеленых насаждений и строительство на их месте жилых и коммерческих построек. Все это приводит к «обнищанию» урбонизированных территорий, ухудшению экологической обстановки и, в следствии, к снижение здоровья людей, проживающих здесь.

Список использованной литературы.

1. «Определитель высших растений Северо-западного Кавказа и предкавказья», Косенко И.С., Москва 1970 г.
2. «Методологические указания по определению важнейших видов растений флоры Кубани для студентов всех факультетов биологических специальностей», Шнуркова Т.В., Корунчикова В.В., Швыдкая Н.В., Чукуриди С.С., Памазанова Ю.П., Краснодар 2000 г.
3. «Систематика высших растений». Практический курс. Сергиевская Е.В., Санкт-Петербург, 1998 г.
4. «Атлас-определитель высших растений», Новиков И.А., Москва, 1991 год.
5. «Атлас по описательной морфологии высших растений», Федоров А.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Г., Москва-Ленинград 1956 год.
6. «Лекарственные растения Краснодарского края», Харакоз М.Ф., Краснодар, 1980 год.
7. «Введение в общую экологию», И.С. Белюченко, Издательство КГАУ, Краснодар, 1997г.
8. «Кавказ», академик И.П. Герасимов, издательство «Наука», М., 1966г.
9. «Атлас Краснодарского края», комитет по земельным ресурсам и землеустройству Краснодарского края, Краснодар, 1999г.

Приложение 2

Список видов растений

Двудольные.

Однодольные.

Сегетельные и рудеральные растения в составе флоры.

Интродуцированные виды растений.

Приложение 3

Результаты инвентаризации школы №29

Результаты инвентаризации ул. Северной.