Анализ сходства флористического состава фитоценозов сосновых лесов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика фитоценоза соснового леса в связи с его флористическим составом

1.2 Характеристика флористического состава

1.3 Описание статистических методов, использовавшихся в процессе анализа различия морфометрических показателей

Глава 2. Практическая часть

2.1 Описание выборочных данных

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

Сосновые леса наиболее распространены в нашей местности. Как правило, они состоят всего из двух ярусов - древесного (сосна) и напочвенного (обычно мхи и лишайники), а ярус кустарников отсутствует. Кроме того в сосновых лесах много полезных древесных растений, трав и ягод.

Почти на каждом шагу встречается черника. Листья черники оказывают противовоспалительное, противогнилостное, мочегонное, желчегонное, вяжущее, кардиотоническое действие, понижают количество сахара в крови, регулируют функцию поджелудочной железы. Сухие ягоды черники обладают вяжущим, свежие - ветрогонным, противовоспалительным, мочегонным, кровоостанавливающим, антибиотическим свойствами, регулируют обмен веществ, деятельность пищеварительного тракта. Каротиноиды черники улучшают ночное зрение и функцию зрительного аппарата.

Так же в сосновом лесу очень много брусники. Брусника с давних пор считается ценным лекарственным растением. Листья и плоды брусники обладают мочегонным и дезинфицирующим действием, а еще их принимают как антисклеротическое, желчегонное средство. Польза листьев и ягод брусники находит применение не только в питании, но и в косметологии. Отвары из брусничных листьев помогают от выпадения волос, перхоти, снимают воспаления кожи. Маска из ягод брусники увлажнит кожу лица и предохраняет от ранних морщин.

Земляника -- древнее лекарственное средство. Ягоды земляники являются прекрасным пищевым продуктом. Они утоляют жажду, возбуждают аппетит и улучшают пищеварение. Свежие ягоды рекомендуются в большом количестве как лечебное средство при гипертонической болезни, атеросклерозе, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, атонических запорах, подагре и нарушении солевого обмена в организме. Свежие плоды земляники представляют ценное диетическое средство. Настой плодов и листьев ее эффективны как мочегонное средство при подагре, камнях в почках и желчных путях, настой и отвары -- при цинге и других авитаминозах.

Ель обыкновенная - это наиболее древнее дерево, которое можно найти в русских лесах. Ель полезные свойства свои применяет для лекарственных целей. В медицине, как народной, так и официальной, используется смола, молодые веточки и незрелые шишки. В составе хвои есть витамин С, а также смолы и различные дубильные вещества. Отвар из ели, также как и любой другой отвар из хвойного дерева, широко применяется в качестве противоцинготного средства. Также к действиям ели можно отнести обезболивающее действие, потогонное действие, а также желчегонные действия.

Самое основное дерево в сосновом лесу это, конечно же, сосна. Сосна помогает при язвенной болезни, бронхите, пневмонии, желчекаменной болезни, при болезнях почек, ревматизме. Препараты из сосны часто используют при ингаляциях, а также в качестве противовоспалительного, болеутоляющего средства. Хвою сосны можно применять для очищения крови и как дезинфицирующее средство. Масло сосны обезболивает и является антисептиком.

Цель работы: провести статистический анализ сходства флористического состава фитоценозов сосновых лесов.

Задачи:

1. Собрать необходимый материал.

2. Рассчитать статистические характеристики морфометрических показателей.

3. Провести анализ сходства флористического состава фитоценозов сосновых лесов.

Объект исследования: гербарии растений с двух фитоценозов сосновых лесов.

Предмет исследования: морфометрические показатели растений с двух фитоценозов сосновых лесов.



Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика фитоценоза соснового леса в связи с его флористическим составом

Сосновые леса - светлохвойные леса с преобладанием сосны в древесном ярусе. Распространены в лесной и лесостепной зонах умеренного и субтропических поясов, а также в горнолесном поясе. Растут на супесях, песках, известняках, доломитах, торфяных болотах. Сосновые леса в СССР занимают площадь 94 млн. га (около 14% площади лесов в стране). Играют важную роль в сохранении почвенных вод и повышении урожаев сельскохозяйственных культур в засушливых зонах, в укреплении песков, оврагов и горных склонов, в защите от снежных лавин и селевых потоков [1].

Кроны сосен сравнительно рыхлые, ажурные, они пропускают много света. Поэтому в сосновом лесу нет сильного затенения, растения нижних ярусов довольно хорошо освещены. Здесь не только гораздо светлее, но и гораздо суше. Под пологом сосны в разных почвенных условиях господствуют различные растения. На очень сухих и бедных песчаных почвах под деревьями расстилается сплошной белый ковер лишайников. На почвах влажных, но бедных развиваются густые заросли черники. Там, где почва не слишком сухая, но и не чрезмерно влажная, где достаточно много питательных веществ разрастается кислица. На почве в сосняках часто бывает сплошной моховой ковер, на фоне его развиваются почти те же травы и кустарнички, что и в ельниках. Мхи в сосновом лесу почти те же, что и в еловом [2].

1.2 Характеристика флористического состава

Для написания курсовой работы мы выбрали самые распространенные древесные породы и растения.

Сосна обыкновенная (лат. Pinus sylvestris) - одно из самых распространенных деревьев в нашей стране. Она растет в диком виде на огромной территории - от Белого до Черного моря и от Белоруссии до Восточной Сибири. Это дерево очень неприхотливо к почве. Сосну можно встретить на сухих песках и на моховых болотах, на голых меловых склонах и на гранитных скалах. Но зато в отношении леса сосна очень требовательна. Она совершенно не выносит затемнения. Это одна из наших самых светолюбивых древесных пород. Ее длинные узкие хвоинки располагаются на ветвях парами. После отмирания они также остаются соединенными и опадают вместе. Сосна очень чувствительна к ядовитым газам, которые выбрасывают трубы заводов и фабрик. В особенности вреден для нее сернистый газ. Так же это дерево является ценной древесной породой. Для сосны обыкновенной мы сосредоточим внимание на морфометрическом показателе №3 - длина хвоинки. Ее длина может колебаться от 40 до 57 мм.

Область естественного распространения ели обыкновенной (лат. Pнcea бbies) в нашей стране - почти вся северная половина европейской части России. Ель - теневыносливая древесная порода. Она хорошо растет под пологом других деревьев. У ели, как и у остальных теневыносливых деревьев, густая, плотная крона, пропускающая мало света. Хвоинки у ели значительно короче, чем у сосны. Ветви покрыты ими густо, но все же можно рассмотреть, что располагаются хвоинки поодиночке. Это дерево не может расти в слишком сухом климате. Не выносит ель и сухости почвы. В этом отношении она гораздо прихотливее сосны. Еще ель более требовательна, чем сосна, и в отношении плодородия почвы. Так же ель имеет широкое применение в народном хозяйстве [2]. Для ели обыкновенной мы так же сосредоточим внимание на таком морфометрическом показателе №3, как длина хвоинки. Ее длина может быть различной от 9 до 14 мм.

Черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus) -- кустарничек высотой до 0,5 м. Стебель круглый, прямостоячий, ветвистый. Листья очередные, округло-яйцевидные, простые, короткочерешковые, с пильчато-зубчатым краем. Цветки мелкие, одиночные, обоеполые. Плод -- черная шаровидная ягода с мелкими семенами, кисловато-сладкого вкуса. Черника обыкновенная встречается почти по всей лесной зоне и в лесотундре. Обильна в лесной зоне с умеренным увлажнением, особенно в темнохвойных и хвойно-широколиственных лесах, где может доминировать в подлеске. Растет в сосняках, ельниках, по склонам на умеренно плодородных почвах, на верховых болотах. Теневынослива. В лесотундре и высокогорье растет на открытых местах [3]. Для черники мы сосредоточим внимание на таких морфометрических показателях №1 и №2, как длина и ширина листовой пластинки. Ширина пластинки может быть различной от 10 до 19 мм, а длина от 16 до 32 мм.

Земляника лесная (лат. Fragaria vesca) - многолетнее травянистое растение из семейства розоцветных (Rosaceae). Генеративные побеги высотой от 8 до 25 см. Каждый такой побег заканчивается малоцветковым щитковидным соцветием, у основания которого расположена мутовка небольших прицветных листьев. Вегетативные побеги (их зовут «усами») длинные, ползучие, с нитевидным стеблем. Они способны укореняться. В укоренившихся узлах вырастает пучок листьев, а из их пазух позже появляются надземные генеративные и вегетативные побеги. Таким образом осуществляется вегетативное размножение земляники, которое играет в возобновлении и распространении этого растения ведущую роль, тогда как семенное размножение эффективностью не отличается. Листья тройчатые, сложные. Листочки овально-ромбические, сверху темно-зеленые, снизу шелковисто опушенные, поэтому сизовато-зеленые, средний листочек с коротким черешочком, боковые сидячие. Плод - орешек, а не то, что в просторечье называется ягодой. Растет в осветленных лиственных лесах, на опушках, полянах, среди кустарников, на лугах, по откосам железных и шоссейных дорог. Земляника обильно разрастается на вырубках и лесных пожарищах. Она быстро захватывает новую площадь благодаря усам [4]. Для земляники мы так же сосредоточим внимание на таких морфометрических показателях №1 и №2, как длина и ширина листовой пластинки. Ширина колеблется от 19 до 40 мм, а длина от 30 до 68 мм.

Брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa) - вечнозеленый кустарничек, высотой до 30 см. Ветви ползучие, укореняющиеся и приподнимающиеся. Молодые побеги беловатые, опушенные, с возрастом их кора приобретает коричневатую окраску. Листья очередные, кожистые, обратно-яйцевидной или эллиптической формы, край листовой пластинки, завернутый книзу, сверху темно-зеленые, блестящие, нижняя поверхность их бледнее, матовая, с темно-бурыми точечными железками. Цветки собраны на концах прошлогодних побегов в короткие густые поникающие кисти, состоящие из 3-15 цветков. Бледно-розовые цветки имеют слабый приятный аромат. Плод - шаровидная, темно-красная, блестящая ягода диаметром 4-10 мм, кисловато-терпкого вкуса. Брусника распространена по всей лесной зоне страны в сухих сосновых, еловых и смешанных лесах, на сфагновых болотах [5]. Для брусники мы сосредоточим внимание на таком морфометрическом показателе №4, как количество листьев на стебле. Оно колеблется от 8 до 35.

Факторы, влияющие на развитие лесов и растений в них

Считается, что распространение лесов определяется в основном региональными особенностями климата, т.е. главным образом температурами и осадками, а на более локальном уровне - микроклиматом. В создании микроклиматических условий важную роль играют почвы, пожары, животные и недревесная растительность.

Климат и рельеф

В целом леса распространены в регионах, где годовое количество осадков не менее 250-380 мм, а продолжительность безморозного периода - как минимум 14-16 недель. Условия увлажнения зависят от температуры и характера рельефа. Низкие температуры также делают воду недоступной для растений. Роль ветра как одного из элементов климата проявляется в его воздействии на рельеф и растительность. На открытых выровненных пространствах ветром выносятся пылеватые и песчаные частицы, часто сносится почвенный слой, создаются бугристые и наносные формы рельефа. В условиях засушливого климата ветер (суховей) вызывает выгорание посевов и естественной растительности. Ветер влияет на распределение снега по поверхности, обусловливая неравномерность промерзания и увлажнения почвы.

Почвы

Влажность и химический состав почв - основные условия, определяющие распространение деревьев и растений. Как говорилось выше, влажность зависит от количества осадков и рельефа. Кроме того, на нее влияет структура почвы, т.е. размеры составляющих ее частиц, степень их агрегированности, или слипания, и количество присутствующего органического вещества. В целом, чем крупнее частицы, тем менее они агрегированы, тем ниже содержание органического вещества и влагоудерживающая способность почвы. На почвах с повышенным содержанием некоторых химических веществ леса и даже отдельные деревья и растения обычно вообще не растут.

Пожары

Немногие деревья способны переживать повторяющиеся ежегодно или с интервалом в несколько лет пожары, а большинство пород вообще не переносит огонь. Таким образом, частые пожары обычно не дают развиваться лесу и приводят к распространению иных типов растительности, в частности травяной. Из всех живых существ наиболее сильное влияние на леса оказывает человек, вырубающий и сжигающий их, травящий ядохимикатами вплоть до полного уничтожения, а затем распахивающий или застраивающий освободившиеся земли. Выпас домашних животных также препятствует восстановлению лесов на вырубках.

Прочие факторы

Лишь немногие исследования посвящены роли кустарников, травянистых растений, лишайников и мхов в вытеснении лесов или замедлении их восстановления. Однако в лесных регионах площади, покрытые зарослями кустарников, иногда остаются безлесными в течение более 30 лет. Даже травостой из злаков или других растений, например золотарника или астр, может препятствовать поселению многих древесных пород. За последние несколько лет было экспериментально показано, что многие из этих растений выделяют химические соединения, подавляющие прорастание семян деревьев.

Теперь выделим морфометрические показатели, которые мы будем рассматривать в данной курсовой работе:

№1 - Длина листовой пластинки

№2 - Ширина листовой пластинки

№3 - Длина хвоинки.

№4 - Количество листьев на стебле

Любая пара организмов одного вида всегда чем-то отличается друг от друга, потому что они развиваются в неравных условиях среды. Размер листа может зависеть от освещенности. Растения получают неодинаковое количество солнечного света, так как растут в разных местах. Чем больше солнечного света получает растение, тем быстрее и больше развивается. Длина игловидных листьев (хвоинок) зависит от загрязнения воздуха. Чем грязнее воздух, тем больше в хвоинках накапливается вредных веществ, которые подавляют ростовые процессы.

1.3 Описание статистических методов, использовавшихся в процессе анализа различия морфометрических показателей

При выполнении курсовой работы использовались разнообразные методы, величины и критерии.

Статистическое распределение выборки - это перечень вариантов и соответствующих им частот или относительных частот.



Статистическое распределение частот:

Xi	X1	X2	…	Xk
Ni	N1	N2	…	Nk

Где, X_i - варианты

N_i - соответствующие им частоты.

Выборочным средним значением называют среднее арифметическое этих значений и обозначается

Если среди выборочных значений есть повторения, то есть построено статистическое распределение частот, то

Выборочной дисперсией называют среднее арифметическое квадратов отклонений значений выборки Х₁, Х₂…Х_n и их средние. Выборочная дисперсия равна среднему квадратов минус квадрат общего среднего.

Выборочное среднеквадратичное отклонение определяется, как положительное значение корня из дисперсии.

Коэффициент вариации -- показатель изменчивости относительно средней величины. Он применяется, когда степень изменчивости удобно описать некоторой характеристикой относительного среднего значения.

Если коэффициент вариации меньше 50%, то вариация небольшая.

Если коэффициент вариации больше 50%, то вариация большая.

Так же применялся критерий Стьюдента Т для проверки гипотезы об однородности двух генеральных совокупностях дисперсии, которых не известны, но одинаковы. Этот критерий находился по алгоритму

флористический морфометрический сосновый фитоценоз



Глава 2. Практическая часть

2.1 Описание выборочных данных

Сбор растений происходил в двух фитоценозах: в лесах Дарвинского заповедника и Череповецкого района, летом 2012 года. В начале июня 2012 года производился сбор растений в лесу Череповецкого района. Лес был малоосвещенным. Погода в это время была теплая, солнечная и ясная. Собранные растения росли недалеко от реки Шексны. В конце июня 2012 года производился сбор растений в лесу Дарвинского государственного природного биосферного заповедника. Лес, наоборот, был более светлый, а погода более холодная и дождливая. Собранные растения росли неподалеку от Рыбинского водохранилища. После сбора осуществлялась сушка растений и оформление гербария. Далее растения в гербарии нумеровались (см. Приложение 1).



Заключение

Рассмотрев по статистическому анализу различия морфометрических показателей выяснили, что:

· по морфометрическим показателям №1 (длина листовой пластинки) и №2 (ширина листовой пластинки) выборки растения черника обыкновенная неоднородны. Листовые пластинки из выборки №1 леса Дарвинского заповедника крупнее, чем из выборки №2 леса Череповецкого района. Это может быть связано с тем, что лес Дарвинского заповедника более светлый.

· по морфометрическому показателю №3 (длина хвоинки) выборки сосны обыкновенной неоднородны. По выборочным средним значениям видно, что хвоинки из выборки №1 леса Дарвинского заповедника длиннее, чем из выборки №2 леса Череповецкого района. Это так же может быть связано с тем, что лес Дарвинского заповедника более освященный плюс сосна влаголюбивое дерево и дерево с которого производился сбор хвоинок росло недалеко от Рыбинского водохранилища.

· по морфометрическому показателю №3 (длина хвоинки) выборки ели обыкновенной так же неоднородны. По статистическому анализу различий морфометрических показателей получилось, что хвоинки из выборки №1 леса Дарвинского заповедника длиннее. Длина хвоинок может зависеть от загрязнения воздуха, то есть чем больше в ней накапливается вредных веществ, тем сильнее они подавляют ростовые процессы. Воздух в Череповецком районе грязнее.

· по морфометрическому показателю №1 (длина листовой пластинки) выборки земляники леской так же неоднородны, а по морфометрическому показателю №2 (ширина листовой пластинки) они однородны. Невооруженным глазом видно, что длина листовой пластинки выборки №2 леса Череповецкого района больше. Это связано с тем, что листья земляники в Дарвинском заповеднике собирались в затемненном месте, а листья Череповецкого района были собраны на хорошо освещенном месте.

· по морфометрическому показателю №4 (количество листьев на стебле) обе выборки однородны.



Список литературы

1. Ильинский А.П., Растительность земного шара, М. - Растительный покров ч. 1, М. - Л., 2010

2. Растительный мир нашей Родины: Кн. для учителя. - 2-е изд., доп. - М.: Просвещение, 2011. - 207 с.

3. http://www.limonnik.ru/rus_pages/library/plant_info/vaccin_myrtil.html (дата обращения: 8.12. 2012)

4. http://www.1000listnik.ru/lekarstvennie-travi/08/237-zemlyanika-lesnaya.html (дата обращения: 8.12. 2012)

5. http://www.borovik.by/berries/yagodniku/katalog-yagod/brusnika-obyiknovennaya.html (дата обращения: 8.12. 2012)

6. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/1031/%D0%9B%D0%95%D0%A1 (дата обращения: 8.12. 2012)

7. Лекции доцента кафедры математики ЧГУ Парыгиной С.А.



Приложение 1

Нумерация гербария флористического состава фитоценоза двух сосновых лесов

1. Лес Дарвинского заповедника

1.1 Черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus)

1.2 Сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris)

1.3 Ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies)

1.4 Земляника лесная (лат. Fragaria vesca)

1.5 Брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa)

2. Лес Череповецкого района

2.1 Черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus)

2.2 Сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris)

2.3 Ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies)

2.4 Земляника лесная (лат. Fragaria vesca)

2.5 Брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa)



Приложение 2

Растение черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus) леса Дарвинского заповедника

Номер растения	Длина листовой пластинки (мм)	Ширина листовой пластинки (мм)
1.1.1	28	16
1.1.2	28	16
1.1.3	30	19
1.1.4	30	16
1.1.5	29	15
1.1.6	28	16
1.1.7	28	16
1.1.8	29	16
1.1.9	30	17
1.1.10	32	16



Приложение 3

Растение черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus) леса Череповецкого района.

Номер растения	Длина листовой пластинки (мм)	Ширина листовой пластинки (мм)
2.1.1	20	14
2.1.2	17	11
2.1.3	20	12
2.1.4	18	13
2.1.5	19	14
2.1.6	17	12
2.1.7	19	13
2.1.8	17	11
2.1.9	16	10
2.1.10	17	11



Приложение 4

2 древесная порода сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris) леса Дарвинского заповедника

Номер растения	Длина 1 хвоинки (мм)
1.2.1	50
1.2.2	53
1.2.3	57
1.2.4	42
1.2.5	44
1.2.6	53
1.2.7	54
1.2.8	46
1.2.9	50
1.2.10	46



Приложение 5

2 древесная порода сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris) леса Череповецкого района

Номер растения	Длина 1 хвоинки (мм)
2.2.1	46
2.2.2	47
2.2.3	44
2.2.4	44
2.2.5	40
2.2.6	42
2.2.7	52
2.2.8	41
2.2.9	45
2.2.10	41



Приложение 6

3 древесная порода ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies) леса Дарвинского заповедника

Номер растения	Длина хвоинки (мм)
1.3.1	14
1.3.2	13
1.3.3	12
1.3.4	14
1.3.5	12
1.3.6	14
1.3.7	12
1.3.8	12
1.3.9	12
1.3.10	14



Приложение 7

3 древесная порода ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies) леса Череповецкого района

Номер растения	Длина хвоинки (мм)
2.3.1	11
2.3.2	11
2.3.3	11
2.3.4	12
2.3.5	12
2.3.6	12
2.3.7	9
2.3.8	12
2.3.9	12
2.3.10	9



Приложение 8

4 растение земляника лесная (лат. Fragaria vesca) леса Дарвинского заповедника

Номер растения	Длина центральной части листовой пластинки (мм)	Ширина центральной части листовой пластинки (мм)
1.4.1	38	25
1.4.2	52	28
1.4.3	47	27
1.4.4	34	21
1.4.5	44	28
1.4.6	39	26
1.4.7	35	19
1.4.8	36	21
1.4.9	30	21
1.4.10	34	21



Приложение 9

4 растение земляника лесная (лат. Fragaria vesca) леса Череповецкого района

Номер растения	Длина центральной части листовой пластинки (мм)	Ширина центральной части листовой пластинки (мм)
2.4.1	56	30
2.4.2	54	35
2.4.3	60	40
2.4.4	67	38
2.4.5	68	34
2.4.6	50	30
2.4.7	67	39
2.4.8	51	27
2.4.9	56	37
2.4.10	57	32



Приложение 10

5 растение брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa) леса Дарвинского заповедника

Номер растения	Количество листьев на стебле
1.5.1	34
1.5.2	19
1.5.3	24
1.5.4	23
1.5.5	8
1.5.6	26
1.5.7	19
1.5.8	21
1.5.9	33
1.5.10	35



Приложение 11

5 растение брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa) леса Череповецкого района

Номер растения	Количество листьев на стебле
2.5.1	21
2.5.2	9
2.5.3	19
2.5.4	22
2.5.5	13
2.5.6	22
2.5.7	23
2.5.8	23
2.5.9	18
2.5.10	16

Гербарий флористического состава фитоценоза двух сосновых лесов

1. Лес Дарвинского заповедника

1.1 Черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus)

1.2 Сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris)

1.3 Ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies)

1.4 Земляника лесная (лат. Fragaria vesca)

1.5 Брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa)

2. Лес Череповецкого района

2.1 Черника обыкновенная (лат. Vaccнnium myrtнllus)

2.2 Сосна обыкновенная (лат. Pнnus sylvйstris)

2.3 Ель обыкновенная (лат. Pнcea бbies)

2.4 Земляника лесная (лат. Fragaria vesca)

2.5 Брусника обыкновенная (лат. Vaccнnium vнtis-idaйa)

Размещено на Allbest.ru