Введение 3
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 7
1.1. Общая характеристика природы района исследований 7
1.2. Геология и рельеф 13
1.3. Климат 17
1.4. Природные воды 27
1.5. Почвенно - растительный покров и животный мир 30
ГЛАВА 2. ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА РАЗНОВОЗРАСТНЫМИ НАСАЖДЕНИЯМИ БЕРЕЗ 39
2.1. Методика фенологических наблюдений 39
2.2. Ландшафтные геокомплексы как объекты фенологических
наблюдений 47
2.3. Анализ результатов фенологических наблюдений 48
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ В ШКОЛЕ 61
3.1. Фенологические наблюдения в школьной программе 61
3.2. Разработка факультативного курса «Фенология» 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 85
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 87
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 94
Фенологическая характеристика является важной составной частью общенаучной характеристики ландшафтных геокомплексов. С.В. Калесник (1959) и А.Г. Исаченко (1960) считали что, характеристика сезонной динамики ландшафтов является обязательной частью физико-географической характеристики ландшафтных геокомплексов всех видов, ведь благодаря ей более полно раскрываются основные структурные особенности ландшафтов и базовые взаимосвязи их компонентов. Хотя эти взгляды и получили широкое признание среди ландшафтоведов, работ с применением фенологических методов еще очень мало, так как существующих знаний по фенологии недостаточно.
В наше время особый интерес вызывает ряд данных долговременных фенологических наблюдений как источник информации о трендах и межгодовой изменчивости состояния популяций [52, с. 15].
С фундаментальной и прикладной точки зрения сроки наступления фенологических явлений в живой природе имеют большое значение. В основном условия погоды определяют сроки наступления определенных фенологических событий для многих видов растений и животных. Это значит, что при изменении климата для сроков фенологических событий наступят систематические изменения — сместятся в сторону более ранних или более поздних дат. Чтобы проанализировать последствия изменения климата необходимо обнаруживать сдвиги в сроках фенологических событий в жизни растений и животных и прогнозировать такие сдвиги в связи с будущими изменениями климата.
Большое значение имеет практическое применение фенологических наблюдений. На современном уровне осуществляется научное ведение сельского хозяйства с правильным планированием сроков основных работ в земледелии и животноводстве. Чтобы определить начало времени например: посева, прополки, внесения удобрений, сенокоса, отгона скота, хороший руководитель будет ориентироваться в природной обстановке в зависимости от фенологических особенностей года. К примеру, на Среднем Урале в низинах начало заморозков происходит раньше, но заканчиваются позже, чем на склонах, следовательно, в низинах стоит посадить и посеять культуры и сорта скороспелые, морозостойкие, с коротким вегетационным периодом; на невысоких пологосклоновых увалах и холмах, наоборот, более требовательные к теплу [22, с. 46-52].
На Урале фенологические наблюдения начали проводить в конце 19 в. Уральское общество любителей естествознания (УОЛЕ). Наблюдения за зеленением березы в пределах города Екатеринбурга проводились классическим методом В.А Батмановым в 20-50 гг. 20 в. и М.К. Куприяновой в 70-х годах с помощью интегрального описательного метода.
Мы выбрали для изучения весенние феноявления. Так как главным образом степень зеленения варьирует в зависимости от климатических особенностей весны. Для нашего наблюдения за фенологическими показателями была выбрана береза бородавчатая, как объект исследования. Береза менее чувствительна к заморозкам, чем другие древесные породы, лучше переносит и сухость почвы, и заболачивание, что обуславливает ее широкое распространение на изучаемой территории. Наблюдение за зеленением березы проводилось интегральным описательным методом в северных окрестностях города Екатеринбурга с 2014 по 2017 год. Чаще всего, наблюдения проводятся по березам спелого возраста, но так как на выбранной территории была произведена вырубка лесов, там наблюдаются березы разного возраста - молодые, спелые и перестойные. Исследование проводилось на двух разных участках в междуречье и на берегу озера Шувакиш. На основе этого, мы определили актуальность данной работы: фенологические наблюдения данного рода проводятся впервые в пределах Среднего Урала, предоставляют возможность использования в качестве наблюдения за фенологическими показателями различных возрастных групп берез на разных участках.
Объект исследования - разновозрастные группы березы бородавчатой (лат. Betula verrucosa).
Предмет исследования - изучение фенологических различий в зеленении разновозрастных групп берез в различных экологических условиях.
Гипотеза: предполагается, что березы, произрастающие на берегу озера Шувакиш зеленеют позже берез растущих на междуречье.
Цель работы- проанализировать фенологические изменения в зеленении разновозрастных групп берез в северных окрестностях Екатеринбурга за 2014 - 2017 годы на разных участках и выявить закономерности их развития.
Задачи:
1) Изучить теоретическую основу по фенологии;
2) изучить методику фенологических наблюдений: организацию проведения полевых наблюдений и камеральную обработку полученных результатов;
3) составить физико-географическую характеристику исследуемого района;
4) провести фенологические наблюдения за зеленением разновозрастных насаждений берез с 2014 по 2017 гг. на двух участках;
5) проанализировать полученные данные и сделать выводы по результатам наблюдений в указанный период;
6) Разработать план факультативного курса по фенологии для обучающихся среднего звена в школе.
Теоретическая и методологическая основа. Основной используемый метод сбора материала - описательный интегральный. Данный метод характеризует временный показатель фенологического состояния объекта. Методологической основой исследования послужили труды известных фенологов Батманова В.А., Шульца Г.Э. и Куприяновой М.К..
Научная новизна: на данной территории впервые установлены сроки и скорости протекания процессов зеленения на разных участках (междуречье и берег озера Шувакиш) разновозрастных насаждений берез за 2014 - 2017 гг.
Практическая значимость заключается в использовании результатов наблюдений в учебном процессе в рамках отдельных дисциплин (фенология, краеведение, физическая география Свердловской области) в ВУЗе и школе.
Апробация работы. Межрегиональная молодежная научно-практическая конференция «Урал: природа, история, культура», Екатеринбург 2017. IX Международной студенческой электронной научной конференции «СТУДЕНЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ФОРУМ 2017».
Структура и объем. Данная работа состоит из «Введения», трёх глав, «Заключения», списка литературы и приложений. В первой главе дается обоснование физико-географического районирования территории, ее описание. Вторая глава посвящена методике проведения фенологических наблюдений, а также проведен анализ результатов фенологических наблюдений за зеленением разновозрастных берез весной 2014-2017 годов в разных экологических условиях. Материал изложен на 74 страницах текста, включая 9 рисунков и 14 таблиц. Работа содержит 3 приложения.
Сезонная динамика ландшафтов является обязательной характеристикой в рассмотрении физико-географических ландшафтных геокомплексов всех рангов. С помощью нее более полно раскрываются важнейшие структурные особенности ландшафтов и основные взаимосвязи их компонентов, что демонстрируют наши наблюдения.
В первой главе дается физико-географическая характеристика исследуемой территории. Она располагается в пределах Новоземельско- Уральской равнинно-горной страны, занимая район низких восточных предгорий Урала, Лялинско-Уфалейский южно-таежный макрорайон низких предгорий. В пределах территории преобладает выровненный, слабо расчлененный рельеф. Распространены интрузивные горные породы и метаморфические сланцы. На климат восточных предгорий влияет расположение на подветренном макросклоне Среднего Урала со сравнительно небольшими абсолютными высотами. Оказывает свою роль и барьерный фактор происходит уменьшение относительной влажности и осадков. Исследуемый район полностью расположен в подзоне южно-таежных лесов. Наиболее типичными лесами являются сосняки травяные и ягодниковые на дерново- подзолистых почвах.
Мы считаем, что предложенный В.А. Батмановым (1961г) интегральный описательный метод является универсальным. Его суть заключается в том, чтобы определить процент учетных единиц, прошедших в своем сезонном развитии заданное фенологическое состояние в конкретный день на нужной территории. С помощью этого метода можно дать качественную оценку временного показателя фенологического состояния объекта, а также перевести полученную информацию в единую систему единиц, что дает возможность произвести сравнение между березами разных возрастных групп, так как метод отлично поддается математической обработке.
В настоящей работе был проведен анализ данных весенних наблюдений за фенологическим состоянием березы за 2014 - 2017 годы в северной части города Екатеринбурга. При анализе данных дат наступления меж зеленения разновозрастных групп берез на междуречье было установлено, что показатели лежат в пределах случайных отклонений, скорость зеленения варьирует по годам в зависимости от хода температур весной. В то время как на восточном берегу озера Шувакиш наблюдаются большее различие в сроках наступления меж, что объясняется наличием переувлажнения и сильных ветров. Отчетливо проявляется следующая закономерность: березы перестойного возраста начинают свое развитие несколько раньше берез спелого возраста, а молодняк обычно позже начинает и заканчивает процесс зеленения. Однако к третьей меже все группы берез выравниваются и их показатели также лежат в пределах случайных отклонений.
При сравнении средних многолетних дат наступления меж зеленения между разновозрастными группами берез на двух участках, было установлено, что на междуречье зеленение начинается раньше в среднем на 4 дня, максимальная разница составляет 5 дней, минимальная - ноль.
Для сравнения сроков наступления зеленения по разным межам у разновозрастных групп берез на двух участках, были проанализированы суммы положительных и активных температур. Поскольку суммы положительных температур имеют диапозон от 161°С до 375°С, а суммы активных температур от 146 °С до 343 °С, для сравнения были взяты средние суммы температур за сезон.
На междуречье для начала первой и второй межи для молодняка и перестойных берез требуются меньшие суммы положительных и активных температур, нежели для спелых групп берез, а к третьей меже все группы берез выравниваются и имеют одинаковые показатели.
На берегу озера Шувакиш отмечается другая тенденция: для перестойных групп берез требуется несколько меньше тепла, чем для спелых, в то время как для молодняка значительно больше на протяжении всего процесса зеленения. В результате было выявлено, что показатели перестойных групп берез лежат в пределах случайных отклонений и их можно использовать для проведения фенологических исследований.
Более того, в результате наблюдений было установлено, что средняя дата начала зеленения берез за период 2014-2017 годы составила 3 мая на междуречье у всех групп берез и 7 мая вблизи озера Шувакиш, что на одиннадцать и семь дней раньше среднемноголетних данных для города Екатеринбурга, полученных в середине 20 века.
Мы определили, что фенологические наблюдения являются важной частью обучения в естественнонаучном цикле учебных дисциплин. Они помогают в реализации важнейших направлений, предусмотренных ФГОС ООО это формирование целостной картины мира и осознание в нем человека, понимание и принятие духовно-нравственных ценностей, а также системно-деятельностный подход обучения. Фенологические наблюдения помогают лучше понимать природные процессы, способствуют широкому охвату явлений в природе, прививают интерес к учебным предметам.
Мы составили тематическое планирование факультативного курса «Фенология» для обучающихся 6 класса основной школы; описаны примеры занятий по каждому времени года. К окончанию факультативного курса по фенологии обучающееся углубляют и расширяют знания о базовых процессах в живой природе; школьники учатся вести фенологические наблюдения, определять сезонные изменения в окружающей среде; происходит развитие исследовательских способностей, и что немаловажно, воспитывается бережное отношение к окружающему миру, чувство ответственности за неё.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
