Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный педагогический университет»
Географо-биологический факультет
Кафедра
экологии и экологического образования
Курсовая работа
Синантропизация
растений в промышленной зоне
Студентки
курса 205 группы
Лушниковой Е.А.
Научный руководитель,
Таршис Г.И.
Екатеринбург 2010-04-21
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СИНАНТРОПНОЙ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ
ГЛАВА 2. СИНАНТРОПИЗАЦИЯ НАУРАЛЕ
.1 Общая оценка
.2 Синантропизация на территории Ильменского заповедника
.3 Синантропизация на территории Джабык-Карагайского бора
ГЛАВА 3. ХИМИЧЕСКАЯ СТОРОНА ПРОЦЕССОВ СИНАНТРОПИЗАЦИИ
.1 Адаптационные процессы в растительных организмах связанные с синантропизацией
.2 Нарушения митотической активности
.2.1 Изменение митотической активности на примере березы повислой
.2.2 Изменение митотической активности на примере дуба черешчатого
.2.3 Общие механизмы генетической адаптации к стрессовым условиям
.3 Влияние ионов металлов на растения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сокращения
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Человек с момента его появления на Земле оказывал и продолжает оказывать все нарастающее влияние на процесс формирования растительного покрова. Сейчас уже почти нет экосистем и растительных сообществ, не испытавших на себе антропогенных воздействий.
Проблема состоит в том, что работ, в которых бы рассматривались особенности физиологических процессов на разных этапах онтогенеза растений при воздействии антропогенных факторов городской среды, очень мало, хотя без физиологической оценки отдельных этапов онтогенеза невозможно в полной мере представить себе общую картину протекания процессов роста и развития растений в целом и построения структуры популяции в урбофитоценозах.
Поэтому актуальным становится изучение закономерностей процессов синантропизации естественной растительности, формирования синантропных флор и становления антропогенных растительных сообществ, в связи с возрастающим влиянием антропогенного фактора на природу, в том числе на ее растительный компонент Это обусловлено, с одной стороны, масштабным воздействием на экосистемы, с другой - широким использованием растений для озеленения городов, создания промышленно-парковых зон (леса являются своеобразными фильтрами, задерживающими пыль и вредные соединения; после аварии на Чернобыльской АЭС они стали ловушкой для радионуклидов). В связи с этим возникает задача создания насаждений, устойчивых к стрессовым влияниям, обусловленным действием загрязнителей различной природы. Ее решение заключается в выявлении молекулярно-клеточных механизмов обеспечения резистентности растений к неблагоприятным факторам и отборе соответствующих генотипов.
Исходя из вышесказанного, можно утвеждать, что синантропизация флоры представляет собой важную проблему, стоящую перед специалистами в области генетики, цитологии, экологии и смежных наук.
Главной целью данной работы является, пользуясь различными источниками информации, осветить проблемы процесса синантропизации растений на разных уровнях организации.
Задачи: осветить общие понятия процесса синантропизации; ознакомиться с особенностями синантропизации на Урале; описать процессы которые, в ходе синантропизации, происходят на генетическом и микроуровнях.Для этого необходимо: пользуясь различными источниками, собрать достаточный обьем информации касающейся наиболее актуальных проблем современной экологической физиологии растений и исследований структурного и функционального разнообразия растений, произрастающих в условиях экологического стресса в урбофитоценозах; изучить собранный матерьял; сделать выводы относительно влияния синантропизации на экологию растений.
Предметом данной работы являются процессы
синантропизации растений на разных этапах организации.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СИНАНТРОПНОЙ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ
синантропизация растение митотический
Синантропизацию определяют как процесс адаптации растительного мира к условиям среды, видоизмененным или созданным в результате деятельности человека, а также как изменение цитогенетических характеристик растений и закономерности этих изменений под действием различных экзогенных и эндогенных факторов.[20.]
Однако степень влияния человека, степень изменения флоры под этим воздействием различны. По этому признаку можно различать следующие категории экосистем и растительных сообществ: естественные (натуральные), почти естественные (квазинатуральные), полуестественные (семинатуральные) и культивированные. Также следует обратить внимание на то, что экосистемы, которые мы привыкли считать естественными, и предлагаем охранять в национальных парках, заповедниках и других резерватах фактически не являются таковыми (поскольку они затронуты влиянием человека); предлагается их назвать «естественными, сформировавшимися при участии человека экосистемами» [5.].
Многообразные проявления антропогенного воздействия на растительный покров сводятся к трем основным формам:
) полное уничтожение растительного покрова;
) создание культурных фитоценозов на месте естественной растительности;
) синантропизация растительного покрова.
В последнее время все больше усиливается интерес к исследованию процессов синантропизации естественной растительности, формированию синантропных флор и закономерностям становления антропогенной растительности.
Сравнительно редко только одна причина играет решающую роль в процессе исчезновения вида с большой территории. Напротив, несколько причин обычно действуют вместе и, возможно, при этом усиливают друг друга. Одной из главных причин является прямое разрушение жизненного пространства существования вида: это застройка территорий, распашка степей и лугов, вырубка лесов. Но наиболее опасным было и остается землеустройство, которое уничтожает естественные местообитания на огромных площадях. К этой же причине примыкает добыча полезных ископаемых, создание искусственных водоемов, которое приводит к изменению гидрологического режима водоема ниже плотины.
Необходимо отметить, что отрицательное воздействие антропогенных факторов на вид может иметь сложный, опосредованный характер. Например, в связи с загрязнением атмосферы и почв промышленными выбросами, пестицидами резко уменьшается количество насекомых-опылителей, что приводит к затруднению семенного размножения многих видов.
Основные причины обеднения флоры и вымирания видов растений могут быть сведены к следующим группам:
) Прямое воздействие. Сюда относится: а) истребление отдельных видов путем заготовки лекарственного сырья, выкапывания и пересадки диких растений в сады, сбор букетов, коллекционирование растений; б) воздействие человека на растительные сообщества или некоторые их компоненты путем полного разрушения растительного покрова при создании домов, дорог, вырубки леса и т.д.
) Косвенное воздействие. Влияние человека на экосистемы и растительные сообщества путем преобразования местообитаний в связи с загрязнением воздуха, воды и почвы токсическими веществами, осушением болот, орошением, лесными пожарами, выпасом скота, сенокошением, внесением удобрений и т.д.
Рядом исследователей отмечается, что косвенное влияние в настоящее время наиболее разрушительный фактор в связи с его интенсивностью, продолжительностью действия и территориальной протяженностью его влияния. [21.]
Степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды характеризуется экологической валентностью. Степень приспособляемости живого организма вытекает также из принципа лимитирующего фактора.
Экологическая валентность, или пластичность вида, это его способность заселять различные местообитания. Виды-синантропы обладают большей пластичностью, чем коренные виды. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Экологическая валентность может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, так и в отношении комплекса факторов. Виды с низкой экологической валентностью, или стенотопные виды (от греч. stenos - узкий, topos - место), способны выносить лишь ограниченные изменения экологических факторов. Виды с широкой экологической валентностью, или эвритопные виды (от греч. eurys - широкий), способны заселять различные местообитания и переносить широкую амплитуду колебаний экологических факторов. Такие виды легче расселяются по территории, выживают и размножаются в различных условиях, чаще всего имеют более широкую область распространения. .[7.]
Существует ряд взаимодополняющих определений синантропизации. Синантропизация растительного покрова - часть общих изменений, происходящих на Земном шаре в результате деятельности человека и приводящие к замещению эндемичных компонентов космополитными (космополитизация), аухтохтонных - аллохтонными (аллохтонизация), стенотопных -эвритопными (эвритопизация). В конечном счете, происходит постоянная замена первичных экосистем, обусловленных взаимодействием эндо- и экзогенных факторов, вторичными, обусловленными главным образом экзогенными факторами. В ходе синантропизации возрастает роль вторичных замещающих сообществ, многочисленных стадий регенерации коренных сообществ, начальных стадий сукцессии на обнаженном субстрате, увеличивается миграция видов, появляется возможность образования гибридов между географически удаленными таксонами[21.]. Совокупность видов синантропных растений, по сути, не является флорой, так как не имеет единой территории, не является исторически сложившимся целостным объектом.[20.]
К эволюционным последствиям процесса синантропизации относят:
) уменьшение генетической разнородности отдельных видов;
) раздробление популяций растений и их возрастающая изоляция;
) интрогрессивная гибридизация между ранее разобщенными таксонами;
) появление эндемиков техногенных субстратов и загрязненных мест.
Последствиями процесса синантропизации является также замена коренных растительных сообществ производными и синантропными, замещение эндемичных растений космополитными, стенотопных -эвритопными, а так же конвергенция растительных сообществ. Все это приводит, в конечном счете, к всеобщему обеднению и унификации растительного мира, уменьшению стабильности и продуктивности растительного покрова [5.].
Антропогенное воздействие на флору приводит к тому, что адвентивные виды повсюду приходят на смену аборигенным, а сообщества синантропных растений сменяют естественные.
Все синантропные виды делят на антропофиты и апофиты. Термином «антропофиты» обозначили растения, поселяющиеся на искусственных местообитаниях без какой-либо помощи человека. Они подразделяются на пять категорий: археофиты -занесенные еще в доисторическое время вместе с культурными растениями (главным образом полевые сорняки); неофиты - занесенные в недалеком прошлом, но в настоящее время уже не связанные с местом своего первоначального появления, и произрастающие в естественных растительных сообществах: эргазиофиты - виды, дичавшие из культуры и нередко вне ее существующие в течение длительного времени; эпойкофиты - переселившиеся в искусственные местообитания и связанные с местами своего первоначального появления; эфемеры -временные, случайно занесенные, неспособные удержаться в новой для них области.
Есть и другие оригинальные классификации предложил. Кроме типов местообитания, учтены биологические и агрофитоценотические особенности антропофитов. По способности антропофитов расселяться по различным местообитаниям исследователь различает агриофиты - поселяющиеся по естественным местообитаниям, хомофиты - расселяющиеся по рудеральным местообитаниям и анрофиты - расселяющиеся по полям. Хомофиты делятся на эфимерофиты и эпойкофиты, агрофиты на агрохимофиты (приспособившиеся к засорению почвы и зимуют в ней) и тамеиохимофиты (приспособившиеся к засорению зерна культурных растений и зимуют в закромах).
Существующие системы терминологии являются большей частью неудовлетворительными. При группировании антропофитов можно основываться на различных принципах. Важнейшими из них являются три: время иммиграции, способ иммиграции и степень натурализации. При этом каждый из принципов дает независимые друг от Друга группы, которые не должны смешиваться между собой. Чтобы избежать путаницы были предложены три независимые друг от друга системы. По степени натурализации заносные растения делятся на агриофиты, эфемерофиты, эпекофиты и эргазиофиты.
По времени иммиграции - на археофиты и неофиты. По способу иммиграции на аколутофиты (виды, которым представилась возможность для расселения только после изменения растительного покрова человеком, но которые в остальном расселяются с помощью собственных сил), ксенофиты и эргазиофигофиты.
По способам заноса адвентивные виды подразделяются на 3 основные группы. Аколютофиты - виды, расширяющие свой ареал благодаря собственным свойствам и способам расселения; ксенофиты - виды, случайно попавшие на исследуемую территорию в результате хозяйственной деятельности человека; эргазиофигофиты -культивируемые виды, впоследствии перешедшие на местообитания вне культуры.
В наиболее совершенной и детальной классификации синантропных растений
Существуют классификации в которых адвентивные растения делятся на эфимеро(идо)фиты,
колонофиты (виды натурализовавшиеся, но из мест своего заноса не распространяющиеся), эпекофиты - активно расселяющиеся по антропогенным местообитаниям.
Таким образом, обзор классификаций адвентивной флоры, показал, что в систематизации антропофитов нет единых принципов; многие ученые в основу классификационных построений стараются положить одновременно несколько принципов, порой исключающих друг друга. В большинстве работ используются общие предложения.
Адвентивные виды или неофиты в процессе заноса на новую территорию проходят несколько стадий:
) занос диаспор и появление первых особей,
) прочное поселение на урбанизированных территориях,
) поселение в менее урбанизированных территориях,
) освоение совершенно ненарушенных биотопов.
Каждый из последующих этапов представляет большие трудности для адвентивных видов, чем предыдущий, и на каждом последующем этапе число видов сокращается.
Неофиты, по отношению к местным компонентам сообщества можно подразделить на следующие категории:
) обогащающие - проникая в растительные сообщества и закрепляясь в них, они пополняют флористический состав, не вызывая выпадение исходных видов;
) компенсирующие - они проникают в растительное сообщество, из состава которых уже выпали исходные виды под влиянием выпаса, рубок и т.д.
) замещающие - внедряясь в сообщество, вытесняют из него местные виды;
) редуцирующие - массово размножаясь и образуя собственные синузии, постепенно вызывают уменьшение численности особей доминирующих видов;
) эдификаторные - неофит приобретает в
сообществе значение эдификатора, оттесняя с этих позиций местный эдификаторный
вид. В настоящее время существует большое количество исследований, посвященных
изучению флоры городов и антропогенных преобразований флоры как отдельных
регионов, так и разных типов естественных растительных сообществ. Идет
стремительное сокращение растительных ресурсов, особенно за счет неконтролируемого
сбора населением лекарственных и декоративных растений. Отмечено исчезновение
редких, эндемичных и реликтовых видов (живокость пунцовая, дрок донский и др.).
Кроме того, важным фактором антропогенного воздействия на растительность
является рекреационная нагрузка . [20.]
ГЛАВА 2. СИНАНТРОПИЗАЦИЯ НА УРАЛЕ
.1 Общая оценка
Первым, кто поднял вопрос синантропизации на Урале был Горчаковский. Этому вопросу он посвятил значительную долю своих работ. Его последователями было проведено изучение таксономических и экологических особенностей синантропной флоры Среднего Урала. Объектом этого исследования стала флора техногенных субстратов, железных дорог, шоссейных дорог, а также сегетальная флора. Было показано, что синантропная флора Среднего Урала отличается низким таксономическим разнообразием, высоким содержанием монотипных родов. Важнейшие составные части синантропной флоры - рудеральная и сегетальная - резко отличаются по многим параметрам: по уровню видового богатства, по составу видов и по биоморфологической структуре. Проведена оценка фитоценотической активности синантропных видов. Большинство синантропных растений Среднего Урала относятся к апофитам, а антропофиты в большинстве своем происходят из средиземноморской, ирано-туранской и североамериканской областей. [22.]
| ПГ Лабораторная работа № 3 Отчет |