Распространение Букашника горного (Jasione Montana) в окрестностях г. Меленки

Тема исследовательской работы: «Распространение Букашника горного (Jasione montana) в окрестностях г. Меленки»

Автор работы: Козина А. В., обучающаяся 9 класса, МБОУ «СОШ № 2» г. Меленки

Руководитель: Романова Т. С., учитель биологии и химии МБОУ «СОШ №2» г. Меленки

Ключевые слова: Букашник горный (Jasione montana), титрование, гербарий, определитель, фитоценоз.

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1.Основная часть

1.1Описание рассматриваемых фактов…………………………………………5

1.2 Характеристика методов решения проблемы……………………………….7

1.3 Сравнение известных и новых предлагаемых методов решения………...11

1.4 Обоснование выбранного варианта решения……………………………...14

2. Выводы……………………………………………………………………….17

3.Заключение……………………………………………………………………..18

Список литературы………………………………………………………………19

Приложение 1…………………………………………………………………….20

Приложение 2…………………………………………………………………….21

Приложение 3…………………………………………………………………….22

Введение

Букашник горный (Jasione montana) - двулетнее (иногда многолетнее) травянистое растение семейства Колокольчиковые (Campanulaceae). На первый взгляд, возможно, это растение кому-то покажется ничем не примечательным, однако, изучая его строение, распространение, значение, использование, создаётся впечатление о важности и необходимости изучения этого вида.

Узкая экологическая приуроченность делает вид уязвимым при антропогенных воздействиях на его местообитание. Jasione montana внесён в Красные книги Вологодской области, Ростовской области, Республики Карелия и Республики Татарстан. Эти данные подтверждают необходимость мероприятий по изучению распространения Букашника горного (Jasione montana) во Владимирской области и в других областях с целью сохранения численности этого вида.

Актуальность работы связана с необходимостью поиска возможных местонахождений Букашника горного (Jasione montana) во Владимирской области, целесообразным сохранением генофонда вида в культуре.

Цель работы: исследовать распространение Букашника горного (Jasione montana) в окрестностях города Меленки (Владимирская область).

Объект исследования: Букашник горный (Jasione montana).

Предмет исследования: распространение Букашника горного (Jasione montana).

Задачи:

Определить рH почвенной вытяжки на территории распространения Букашника горного (Jasione montana)

Сделать химический анализ почвенной вытяжки на содержание различных химических ионов.

Определить видовой состав фитоценозов в местах распространения Букашника горного (Jasione montana).

Сделать выводы о закономерностях распространения Букашника горного (Jasione montana) в окрестностях города Меленки (Владимирской области).

Методы исследования:

Наблюдение.

Фотографирование.

Изучение литературы.

Гербаризация

Титрование

Химический эксперимент

Анализ полученных данных.

Гипотеза: можно предположить, что Букашник горный (Jasione montana) растет на песчаной почве, на сухих местах, на полянах.

1.Основная часть

1.1Описание рассматриваемых фактов

Методика исследования Jasione montana.

I.Изучение и сбор информации о Букашнике горном (Jasione montana). Для того чтобы изучить информацию о Букашнике горном, были рассмотрены и интернет-источники, и печатные издания. Так, в книге А.П.Серёгина «Флора Владимирской области: конспект и атлас» были изучены возможные местообитание, встречаемость, местонахождение, распространение Букашника горного во Владимирской области.

II.Предварительный выбор мест исследования на основании экологических особенностей вида. Исходя из того, на каких почвах может произрастать Букашник горный были выбраны несколько участков его предположительного нахождения в окрестностях города Меленки.

Вот их географические координаты: 1) 55,3187201,41,6438243

2) 55,3199452,41,6643616

На этих участках были проведены дальнейшие исследования.

III.Проведение сбора материала в выбранных местах исследования.
1.Сбор гербарных образцов.

2.Геоботаническое описание с описанием биотопа. Для этого должны использоваться методические пособия по геоботанической практике, определители растений и т.п.

Описание биотопа точки 1: мелколепестник острый, икотник серо-зелёный, полынь серебристая, щавель, ягель, лишайник (легочный мох).

Описание биотопа точки 2: подрост сосны, берёза повислая, волчий ягодник, мелколепестник острый, щавель, тысячелистник, подорожник, мятлик, кладония, лишайник.

Большинство растений обоих биотипов растут на сухих песчаных почвах.

IV.Изучение pH почвенной вытяжки в местах распространения Букашника горного (Jasione montana) и проведение ее химического анализа.

Изучение pH почвенной вытяжки проводилось с помощью метода титрования.

V.Анализ точечного картирования

VI.Анализ полученных результатов и создание выводов о закономерностях распространения Букашника горного (Jasione montana).

1.2Характеристика методов решения проблемы

Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу, мы использовали разные методы. На первых этапах нашего исследования мы использовали такие методы, как наблюдение, фотографирование, изучение литературы по выбранной теме. Фотографии объекта исследования можно посмотреть в приложении 1.

Для того чтобы правильно определить изучаемый вид, мы воспользовались популярным атласом-определителем дикорастущих растений Новикова В. С.- М.: Дрофа, 2004.

Для гербаризации некоторых растений данного вида использовалась методика Гуриной Н. С. (Ботаническая практика: учеб.-метод. Пособие /Н. С. Гурина, О. В. Мушкина, М. В. Волочник. – Минск: БГМУ, 2016). Процесс гербаризации и изучения биотопа смотри в приложении 2.

В дальнейшем были определены координаты найденных образцов и взяты образцы почв в двух точках.

В лабораторных условиях образцы почв были использованы для приготовления солевой почвенной вытяжки и определения pH методом титрования.

Почвенная вытяжка – это экстракт, полученный после обработки почвы раствором заданного состава, действовавшим на почву определенное время при определённом соотношении почва – раствор. Солевая вытяжка – это вытяжка, полученная в результате взаимодействия раствора соли с почвой.

Солевую вытяжку готовили по ГОСТУ 26483-85

Приготовление солевых вытяжек из почв

Пробу почвы массой 13,37 г взвесили с погрешностью не более 0,1 г и пересыпали в коническую колбу. К пробе прилили 33,425 мл экстрагирующего раствора (7,5г KCl на 100 мл H2O). Одновременно провели холостой опыт без пробы почвы.

Почву с раствором перемешивали в течение 1 мин [4].

После приготовления солевой почвенной вытяжки, мы определяли рН фильтрата титрованием (см. приложение 3).

Титрование – это один из методов количественного анализа, основанный на измерении количества реагента, который полностью реагирует с анализируемым веществом.Для титрования нам необходима бюретка (25 мл), мерные колбы (100 мл), воронка, резиновая груша с силиконовым шлангом. Для приготовления раствора титранта использовали фиксаналы. Фиксанал (стандарт-титр) – это приготовленные и расфасованные в промышленных условиях порции вещества, содержащие точно известное его количество.

Мы растворили фиксанал(NaOH) в 1 л дистиллированной воды, получили раствор с концентрацией растворённого вещества 0,1 моль/л. Затем отобрали 10,75 мл полученного титранта и довели до 100 мл.

Для получения значений рН использовали методику «Определение общей кислотности». Также для определения pH солевой вытяжки использовали спиртовой раствор фенолфталеина.

Методика «Определение общей кислотности (ОК)».

Для титрования отбирали 50 мл солевой вытяжки. Титрование производили раствором NaOH с концентрацией 0,01075 моль-экв/л. Для индикации использовался спиртовой раствор фенолфталеина. Пошедший на титрование объем титранта записывался (V(NaOH)).

О К (г-экв/мл) = С(NaOH) xV(NaOH)

V(H2O)

С(NaOH) –концентрация раствора NaОН, моль-экв/л

V(NaOH)– объем раствора щелочи, пошедший на титрование, л

V(H2O)– объем титруемого фильтрата, л

ОК = [Н+]

рН = -lg [Н+]

В дальнейшем был проведен химический анализ почвенных проб на содержание ионов.

1. Сульфат–ионы. К 5 мл фильтрата добавили несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2–3 мл 20%–го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента. В нашем случае наблюдалось слабое помутнение.

2. Железо (II и III).В две пробирки внесли по 3мл вытяжки. В первую пробирку прилили несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6)], во вторую – несколько капель 10%–го раствора роданида калия KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и отсутствие красного окрашивания во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и отсутствие железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.

3.Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавили по каплям 3%–ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

По таблице определили содержание гумуса в почве.

Таблица 1

Определение гумуса в почве

На основании полученных данных изучили карты почв Меленковского района и Владимирской области, определили районы с подобными почвами.

1.3Сравнение известных и новых предлагаемых методов решения

Букашник горный (Jasionemontana) имеет следующее систематическое положение.

Систематика Jasione montana.

Царство: Растения (plantae)

Отдел: Покрытосеменные (magnoliophyta)

Класс: Двудольные (magnoliopsida)

Порядок: Астроцветные (asterales)

Семейство: Колокольчиковые (campanulaceae)

Род: Букашник (jasione)

Вид: Букашник горный (Jasione montana) 

Это двулетнее стрежнекорневое растение. Корень тонкий, волокнистый, беловатый, без млечного сока. Стебли высотой 20—40 см, прямые или восходящие, простые или несколько ветвистые, внизу волосистые, вверху голые, заканчиваются плотным, шаровидным, головчатым соцветием 1 —1,5 см в диаметре. Листья очередные, острые, сидячие, по краям волнистые и несколько курчавые, длиной 1 — 2,5 см, шириной 2 — 3 мм, с перепончатым краем. Цветки длиной около 5 мм, синие, на коротких цветоножках. Чашечка голая, яйцевидная, зубцы ее линейные, заостренные. Семена многочисленные, очень мелкие, яйцевидные, несколько сплюснутые. Цветет в июне — сентябре, плоды начинают созревать в июле.

Растение насекомоопыляемое. Нектар у букашников доступен даже короткохоботковьмнасекомым, насекомые обычно опыляют сразу много цветков. Мезоксерофит. Размножается семенами. Семена прорастают вскоре после рассеивания. Если созревшие семена не успевают высыпаться из коробочек и попадают на поверхность почвы уже после отмирания побегов, то проростки появляются прямо из коробочек. Проростки очень мелкие, зимуют с мелкими, мясистыми голыми, темно-зелеными семядолями. В мае появляется первый лист с овальной, расширенной на верхушке пластинкой. Постепенно формируется розетка из двух — четырех листьев, похожих на первый. Позже появляются листья с удлиненной пластинкой, покрытой длинными бесцветными волосками, а ранние листья постепенно отмирают. К осени первые листья отмирают, а заменившие их листья зимуют зелеными. При благоприятных условиях на втором году жизни растения наступает генеративный период: из верхушечной почки розетки появляется удлиненный цветоносный побег, и после плодоношения все растение отмирает. При неблагоприятных условиях букашник может в течение нескольких лет иметь лишь розеточные побеги.[3]

По литературным источникам место произрастания Букашника горного во Владимирской области – это боровые пески, сухие сосняки, поляны, опушки, залежи. Растет преимущественно на песчаных почвах и предпочитает питательные, хорошо дренированные почвы, богатые кальцием. Встречается редко. Чаще во Фролищевой низине, на севере и юге Вала, Нижнеокском районе (кроме Гороховецкого отрога); в Мещёре часто; на Высокоречье и в Нерлинском районе (по Клязьме) изредка. Отсутствует в Ополье, на Гряде и большей части Нерлинскогорайона. Не отмечен в Кольчугинском районе и Юрьев-Польском районе. [1] О распространении Букашника горного (Jasione montana) в Меленковском районе известно немного.

Используется как декоративное растение в ландшафтном дизайне и во флористике для создания красивых букетов. Кроме дизайнерских целей букашник активно используется представителями народной медицины в качестве лекарственного средства. Для этого собирают цветки, листву и стебли данного растения. Букашник используется в качестве мочегонного и кровоостанавливающего средства, а отвары на основе букашника рекомендуют для лечения женских болезней, болезней желудочно-кишечного тракта, бессонницы и неврологических расстройств. [8].

Нельзя недооценивать силу растений и проходить мимо каждого представителя зеленого мира. Букашник представляет немалую ценность наряду с другими известными растениями. А потому стоит помнить, что его нужно использовать разумно. Натуральные средства гораздо эффективнее и полезнее искусственных, а также не вызывают негативный эффект при активном применении.

У Букашника горного узкая экологическая амплитуда, циклические климатические колебания, ослабленная конкурентоспособность на границе ареала, пространственная разобщённость популяций, колебания численности по биологическим причинам, антропогенные нарушения среды обитания (участившиеся лесные пожары, облесение песчаных массивов, выпас скота).

Букашник горный включён в региональные списки Донецкой (2007) и Луганской (2009) обл. Охраняется на территории ГПЗ «Цимлянский», на ООПТ «Ольховые колки» в Каменском р-не, «Кундрюченские пески» в Усть-Донецком р-не. Сейчас необходимы изучение биологии вида в условиях области, уточнение распространения на песчаных массивах, и контроль над состоянием популяции.

1.4Обоснование выбранного варианта решения

Рассмотрим результаты нашей работы:

1)Приготовив солевую вытяжку, определили ее рН титрованием

Таблица 2

Кислотность проб

Таким образом, рН пробы 3,458, поэтому среда сильно кислая. Это может быть связано с произрастанием в рассматриваемом биотопе хвойных деревьев, которые подкисляют почву. А рН почвы влияет и на доступность элементов питания из почвы растению. Так на графике ниже видно, что большинство элементов питания усваиваются в диапазоне 6-7 (нитраты, калий, фосфор, магний, сера, медь, бор). С микроэлементами и кальцием немного другая картина, но на то они и микроэлементы, чтобы все у них было не как у всех [5].

Рисунок 1

Усваивание растениями элементов питания из почвы при разных значениях рН

Закисление почвы отрицательно сказывается на ее плодородии и негативно воздействует на вегетацию большинства растений.

Из-за сильной концентрации органических кислот в клетках нарушается белковый обмен, замедляется развитие корней, происходит их постепенное отмирание.

Избыточная кислотность сдерживает продвижение фосфора в надземную часть растения, что провоцирует фосфорное голодание.

В кислой среде снижается доступность элементов питания, особенно фосфора, калия, кальция, магния. А вот концентрация железа, алюминия, бора, цинка достигает токсичного для корней уровня.

В отличие от нейтральной, повышенная кислотность почвы подавляет деятельность полезных микроорганизмов, которые обогащают плодородный слой азотом. Параллельно провоцирует рост патогенной микрофлоры (грибков, вирусов, болезнетворных бактерий) [6].

2)Исследовав фильтрат почвенной вытяжки на содержание ионов, можно сделать следующие выводы:

Таблица 3

Результаты химического анализа почвенной вытяжки

Таким образом, в почвенной вытяжке обнаружены ионы алюминия, железа и сульфат-анионы.

3)По окраске почва серая – малогумусная, среднеплодородная.

4)Изучив виды почв в Меленковском районе: 90% составляют дерново-подзолистые почвы и 10 % аллювиальные засоленные, можно сказать, что Букашник горный (Jasione montana) может быть широко распространен в окрестностях города Меленки. Однако, его встретить можно не везде, ограничивающим фактором, как раз может служить рН почвы, где он произрастает, а значение рН является определяющим для поступления минеральных элементов питания в корень.

2.Выводы

1.рН пробы почвенной вытяжки в местах произрастания Букашника горного (Jasione montana) составляет 3,458 и это значение соответствует сильно кислой среде. Это может быть связано с произрастанием в рассматриваемом биотопе хвойных деревьев, которые подкисляют почву.

2. После исследования фильтрата почвенной вытяжки на содержание ионов, можно сделать выводы, что в почве, на которой произрастает Букашник горный, содержится малое количество анионов SO42- . Были обнаружены катионы Fe2+ ,Al3+ , катионы Fe3+ не были обнаружены.

3. Видовой состав фитоценозов в местах распространения Букашника горного (Jasione montana) в основном составляют мелколепестник острый, щавель, икотник серо-зелёный, полынь серебристая, тысячелистник, подорожник, мятлик, кладония, лишайник – все эти растения, за исключением некоторых, растут на сухих песчаных почвах.)

4.Исходя из особенностей и расположения почв Меленковского района Букашник горный ( Jasione montana ) распространяется на всей территории района (на сухих полянах), кроме его северо-восточной части.

3.Заключение

Букашник горный (Jasione montana) это растение, об особенностях произрастания которого в Меленковском районе известно не так много. Есть предположения, которые надо доказывать. Это растение считается лекарственным, используется человеком. И как, и многие растения, должно использоваться в разумных пределах.

Что теперь нам известно о Букашнике горном (Jasione montana)? Это растение произрастает на сильно кислых почвах. Такие почвы могут находиться рядом с хвойными лесами. В биотопе, где произрастает Букашник горный (Jasione montana) преобладают такие виды: мелколепестник острый, щавель, икотник серо-зелёный, полынь серебристая, тысячелистник, подорожник, мятлик, кладония, лишайник и некоторые другие.

Почвы, на которых произрастает Букашник горный (Jasione montana) сухие, по большей части песчаные. Ионы, которые там могут находиться: SO42- ; Fe2+; ,Al3+ и другие.

Список литературы и интернет-ресурсов

1.«Флора Владимирской области: конспект и атлас»/ Ф.П.Серёгин ,Е.А. Боровичёва , К.П. Глазуновой, Ю.С. Кокошниковой , А.Н. Сенникова – Тула: Гриф и К, 2012.—620 с. (дата обращения : 22.02.2021)

2.Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения. Новикова В. С.- М.: Дрофа, 2004. (дата обращения: 8.08.2020)

3.Морфологическое описание Букашника горного (Jasione montana) http://flower.onego.ru/other/jasione.html.

4.Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО [электронный ресурс] // URL https://files.stroyinf.ru/Data1/28/28753/ (дата обращения: 21.02.2021).

5.Кислотность почвы или рН. На что влияет и для чего нужно знать[электронный ресурс] // URL: https://zen.yandex.ru/media/mvagro/kislotnost-pochvy-ili-rn-na-chto-vliiaet-i-dlia-chego-nujno-znat-5f7786f061e6d41ef51f70e9 (дата обращения: 08.03.2021).

6.Кислотность как фактор, влияющий на плодородие почвы[электронный ресурс] // URL:https://mirogorodov.ru/kislotnost-pochvy.html(дата обращения: 08.03.2021).

7.Выращивание и применение букашника [электронный ресурс] // URL:http://ogorodsadovod.com/entry/2224-vyrashchivanie-i-primenenie-bukashnika  ( дата обращения 01.03.2021).

8.Букашник горный [электронный ресурс] // URL: https://www.plantarium.ru/dat/plants/7/709/46709_91ff81ee.jpg (дата обращения 09.03.2021)

Приложение 1

Букашник горный (Jasione montana)