 |
Геологическое строение и рельеф, геокриологические условия
|
|
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Характеристика физико-географических условий Красноселькупского района Ямало-ненецкого автономного округа (ЯНАО).
1.1 Геологическое строение и рельеф, геокриологические условия
1.2 Климат
1.3 Почвенный покров
1.4 Растительность
Глава II. Экология и биология психрофитных растений семейства вересковые
2.1 Особенности биологии психрофитных растений
2.2 Обзор видового состава вересковых Красноселькупского района
Экспериментальная часть
Глава III. Морфо-анатомические и экологические особенности строения психрофитных растений семейства вересковые
3.1 Материалы и методы исследования
3.2 Анатомические особенности строения побегов вечнозеленых и листопадных психрофитных кустарничков семейства вересковые
Заключение
Библиография
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Специфика природных условий Севера и, в частности, экстремальные значения абиотических факторов, такие, как непрерывное освещение в период вегетации, слабая интенсивность света, обусловленная широтой и усугубленная постоянной облачностью и туманами, не могли не сказаться на морфологических, эколого-физиологических и биологических признаках, свойствах и особенностях северных растений. По совокупности данных показателей выделили отдельную экологическую группу холодостойких растений – это растения психрофиты.
К ним относят виды, произрастающие в тайге, тундре, высокогорьях. Сюда же могут относиться растения, живущие в условиях холодного, плохо прогревающегося даже летом, сфагнового болота.
Среди психрофитных растений встречаются представители таких семейств: осоковые, гвоздичные, крестоцветные, сложноцветные, большое количество видов семейства вересковые
|
|
|
Растения тундры живут в очень суровых условиях, что накладывает особый отпечаток на их облик. Большинство выше названных растений обитают в нашем районе и являются удобным объектом для наблюдений и исследований.
Необходимость экологизации школьного биологического образования в настоящий момент ни у кого не вызывает сомнения – ведь и возникновение, и решение экологических проблем тесно связано с биологией, ее прикладными и теоретическими аспектами.
Задачей же школьного курса биологии является, прежде всего, формирование диалектико-материалистических взглядов на природу и на взаимодействие общества и природы; овладение учащимися знаниями и умениями для рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, оценки природной и хозяйственной обстановки в своей местности, воспитание норм и правил поведения в природе.
Все вышесказанное и обуславливает актуальность выбранной темы исследования.
Цель исследования:
- изучить некоторые анатомические особенности строения психрофитных растений семейства вересковых;
Объект исследования: психрофитные растения семейства вересковые.
Гипотеза: психрофитные растения имеют ряд морфо-анатомических особенностей, связанных с условиями их произрастания. Исходя из целей, объекта, предмета и гипотезы исследования необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать литературу и обобщить методический опыт по проблеме исследования.
2. Выяснить какие растения семейства вересковые относятся к группе психрофитных растений. Изучить их экологию и биологию.
3. Изучить анатомические особенности строения стеблей и листьев некоторых психрофитных растений семейства вересковые.
Глава I. Характеристика физико-географических условий Красноселькупского района Ямало-ненецкого автономного округа (ЯНАО)
|
|
|
На северо-востоке Западно-Сибирской равнины, в бассейне крупной реки Таз, располагается один из самых примечательных районов Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) – Красноселькупский. Уникальность его положения в том, что почти в течение столетия здесь находился географический центр нашего государства: еще в начале XX века уроженец Тобольской губернии великий ученый Д.И. Менделеев определил, что географический центр Российской империи находится в верховьях реки Таз. Позже, на территории Красноселькупского района, располагался центр Советского Союза, в честь этого 24 августа 1983 года на правом берегу Таза, в полутора километрах ниже реки Малая Ширта, был установлен памятный знак.
Правда, в настоящее время географический центр Российского государства сместился к востоку – в центральные районы Красноярского края. Сейчас можно отметить другую уникальность Красноселькупского района – это одно из немногих мест Тюменского Севера, которое еще слабо затронуто процессом нефтегазового освоения и в значительной степени сохранило первозданную природу и традиционный образ жизни коренного населения.
Красноселькупский район расположен в юго-восточной части ЯНАО. С севера на юг он протянулся на 500 километров, с запада на восток – более чем на 350 километров. Площадь района – 106,8 тыс.кв.км., что составляет 14,2% территории ЯНАО.
Рождение Красноселькупского района совпало с появлением на карте страны Тюменской области. Он образован Указом Президиума Верховного Совета РСФСР 10 августа 1944 года в ЯНАО
Геологическое строение и рельеф, геокриологические условия
Геологическая история Западно-Сибирской равнины, на территории которой размещается Красноселькупский район, до недавнего времени представлялась относительно простой. Это гигантская чаша, дно и стенки которой состоят из горных пород, образовавшихся 500-250 млн лет назад. Ее глубина достигает 4-5 км, и только на юге в районе Верхнее-Тазовской возвышенности она равна 2,0-2,5 км. Дно представляет собой складчатый фундамент Западно-Сибирской платформы. Она образована, в основном, магнетическими (изверженными) и метаморфическими (преобразованными) породами. Этот платформенный чехол сформирован гигантским циклом осадконакопления. Он начался в континентальных условиях, продолжился в морских и заканчивается снова в континентальных. Преобладают озерно-аллювиальные песчано-глинистые и озерные, преимущественно глинистые, отложения. Однако на значительных площадях можно встретить валуны и гальку. Невольно возникает вопрос: какая же сила оказалась способной перенести камни на практически ровной поверхности? Такой силой, по мнению ученых явился лед. Глобальные похолодания, захватившие Землю в конце неогена (700тыс. лет назад) закончились только около 10 тыс. лет назад. В этот период лед то наступал, покрывая всю современную территорию района, то отступал, оставляя на поверхности свои следы – валуны, гальку и тому подобное. От ледникового периода на больших пространствах еще сохранилась масса межморенных остаточных приледниковых озер, а в южной части – термокарстовых и просадочных озер. Современный рельеф территории Красноселькупского района обусловлен геологическим развитием, тектоническим строением и влиянием различных экзогенных (поверхностных) рельефообразующих процессов. Основные орографические (рельефные) элементы находятся в тесной зависимости от тектонического строения плиты, перекрытой мощным чехлом рыхлых отложений. Хотя слои в чехле залегают почти горизонтально, тектонические движения местами нарушили эту горизонтальность и образовали огромные впадины и своды, в которых обычно накапливались нефть и газ. На поверхности рельеф местности осложнен небольшими поднятиями (возвышенностями). Но все-таки низменные территории преобладают. Вот здесь-то и встречаются в изобилии знаменитые сибирские болота, многочисленные озера и извилистые реки.
|
|
|
Основные микроформы рельефа – бугры пучения и термокарстовые озера связаны с широким распространением многолетней мерзлоты, которая оказывает решающую роль в формировании современного рельефа.
Мерзлотные формы рельефа распространены повсеместно – от междуречий до пойм – и проявляются в морозобойном трещинообразовании, пучении и термокарсте. Процесс трещинообразования преобладает в торфяниках и минеральных грунтах, где имеются линзы и прослои льда в сочетании с низкими температурами. Данный процесс чаще наблюдается на возвышенных участках, с которых сдувается снег, в результате чего талая вода быстро замерзает в трещинах, разрушая почву и образуя полигональные формы. Полигоны имеют формы четырех-пяти- и шестиугольников, покрытых мхами и лишайниками и окаймленных кустарничками.
|
|
|
В бассейне Таза широко распространены торфяники. Их образование связано с процессами морозобойного растрескивания и пучения. Причем бугристые торфяники не однородны: выделяются плоско- и крупнобугристые. Плоскобугристые торфяники господствуют в лесотундре на водораздельных пространствах. Высота торфяников 2-3 м., склоны пологие, реже крутые.
Для северной тайги более характерны крупнобугристые торфяники, с максимальной высотой до 10 метров. Среди плоско- и крупнобугристых торфяников много термокарстовых озер. Другу от друга они часто "отгорожены" узкой бровкой торфа с линзами льда, протаивание которых приводит к спуску воды из озера. На дне спущенных озерных котловин талые отложения подвергаются промерзанию и пучению с образованием булгунняхов. Такие формы встречаются в бассейне Таза практически повсеместно, кроме поймы.
Нередки случаи заторфовывания термокарстовых озер. На их месте образуются заболоченные понижения – хасыреи. Кроме хасыреев типичной формой рельефа являются и аласы (поляна, луг, открытая небольшая равнина). Аласовый рельеф развит обычно вблизи истоков рек. Аласы имеют глубину до десяти-двадцати метров, на дне располагаются сточные, заросшие по берегам озера.
Все сказанное подтверждает, что поверхность территории, на которой размещается Красноселькупский район, довольно сложна, а процесс ее формирования и преобразования не закончился.
Суровый климат и отрицательные среднегодовые температуры способствовали широкому развитию на территории района многолетней ("вечной") мерзлоты. "Вечная мерзлота" - это мерзлые толщи горных пород, неоттаивающие на протяжении длительного времени – от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Мерзлотному состоянию способствует отрицательная температура воздуха в течение года.
Вечная мерзлота начала формироваться в конце неогена – начале четвертичного периода (около 700 тысяч лет назад), а ко времени максимального оледенения (10 000лет назад) она была распространена уже на всей территории Красноселькупского района. И, несмотря на то, что ледниковая эпоха давно закончилась, вечная мерзлота здесь в том или ином виде сохранилась, хотя характер ее залегания неодинаков.
|
|
|
В пределах Красноселькупского района выделяются две крупные мерзлотные области, последовательно сменяющие одна другую с севера на юг и различающиеся между собой характером залегания:
1. Слитного залегания современной и древней вечной мерзлоты.
Область слитного залегания современной и древней вечной мерзлоты распространена на севере района;
2. Разобщенного залегания современной и древней вечной мерзлоты. Южнее, в районе северной и средней тайги в виде "перелетков", или островов. Перелеток – сохранившийся в течение года слой мерзлотного грунта среди оттаявшего массива многолетней мерзлоты.
| |
Вечная мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. При сооружении жилых зданий, промышленных предприятий, железных и автомобильных дорог, трубопроводов изменяется термический режим пород, что нередко приводит к деформации фундаментов и даже разрушению зданий. Мощная толща льда деформируют обсадные колоны труб, глушит газовые фонтаны, сгущает нефть. При закладке в этих местах зданий специалисты изучают мерзлые грунты, учитывают их физические свойства, чтобы нейтрализовать неблагоприятные последствия.
Климат
Располагаясь на севере материка Евразия вблизи Северного Ледовитого океана и испытывая периодические воздействия воздушных масс, приходящих с Атлантического океана и Восточной Сибири, территория Красноселькупского района имеет континентальный климат. Это проявляется, в первую очередь, в большой разнице (амплитуде) температур самого теплого и холодного времени года. Она нарастает с юго-запада на северо-восток, где смягчающее влияние Атлантики уменьшается.
Между севером (Сидоровск) и югом (Толька) наблюдаются ощутимые погодные различия, обусловленные неодинаковым режимом солнечной радиации, неоднородностью подстилающей поверхности в холодное и теплое время года и характером циркуляции атмосферы. На температурный режим самое непосредственное влияние оказывает продолжительность солнечного сияния, связанная с углом наклона солнечных лучей и зависящая от географической широты.
Поступление солнечной радиации на территорию района неравномерно, что в первую очередь обусловлено наличием полярного дня и полярной ночи. В декабре-январе севернее Полярного круга длится полярная ночь, а с июня по июль – полярный1 день
Благодаря продолжительному освещению весной и летом длительность солнечного сияния по району колеблется незначительно: в апреле от 205 на севере района до 210 часов на юге, в июле, соответственно, от 295 до 330 часов. В среднем за год продолжительность солнечного сияния изменяется от 1500 часов на севере района до 1650 часов на юге. Уменьшение продолжительности солнечного сияния в лесотундре обусловлено частой облачностью (около 50 % облачных дней в году) и туманами. Наименьшая продолжительность солнечного сияния здесь отмечается зимой.
В течение семи-восьми месяцев температура воздуха отрицательная, поэтому среднегодовая температура воздуха на всей территории района также имеет отрицательные значения: от- 8,5˚С на юге, до – 6,1˚С на севере. Причем суровость зимы нарастает не с юга на север, а с юго-запада на северо-восток. Меридиональный ход изотерм выражен с ноября по март, что свидетельствует о преобладании в это время западного переноса воздушных масс сопровождающего циклонами, приходящими с северной Атлантики. В холодное время года западная часть района примерно на 1-2 градуса теплее по сравнению с восточной. Средние температуры самого холодного месяца – января – составляют – 27˚С на севере и –24˚С на юге, а в отдельные дни температура опускается ночью до – 60˚С и ниже. Абсолютный минимум, зарегистрированный на территории района, составил – 63˚С.
Изотермы летних месяцев идут почти широтно, что связано с преобладанием северных воздушных потоков. Такой ход изотерм наблюдается с июля по сентябрь. Летом в пределах района в отдельные периоды возможны жаркие дни. Абсолютный максимум температуры воздуха и на севере и на юге зарегистрирован на отметке +37˚С.
Продолжительная и холодная зима на территории Красноселькупского района благоприятствует накоплению снега и образованию устойчивого снежного покрова, что происходит почти одновременно на всей территории в первой половине октября, а разрушение снежного покрова на юге района начинается примерно на 12-15 дней раньше, чем на севере. Число дней со снежным покровом колеблется от 205 на юге до 225 на севере.
Почвенный покров
Почвенный покров Красноселькупского района не отличается большим разнообразием. Он сложился в условиях недостатка тепла, избыточного увлажнения и близкого залегания мерзлоты. При движении с севера на юг наблюдается его мозаичность, вызванная различием минералогического и механического состава почвообразующих пород и увеличением термических ресурсов.
По происхождению и экологическим свойствам почвенный покров делится на две большие группы:
1. Почвы водоразделов, или зональные.
К зональным типам относятся – подзолистые и болотно-подзолистые песчаные, таежно-поверхностно-глеевые, таежные заболоченные и болотные почвы.
Почвы подзолистого типа представлены маломощными лесотундровыми глеевато-слабоподзолистыми и слабоподзолистыми иллювиально-железистыми.
Лесотундрово-глеевато-слабоподзолистые почвы развиты в области ледниковых увалов и в центральных частях надпойменных террас. Они формируются под ерником и тундровым редколесьем, имеют серовато-лиловый цвет, малое содержание гумуса. Эти почвы имеют кислую реакцию почвенной среды, бедны подвешенными формами фосфора и калия.
Слабоподзолистые иллювиально-железистые почвы приурочены к массивам песчаных отложений и лиственничных редколесий с глубоко оттаивающей мерзлотой.
В сельскохозяйственном (земледельческом) отношении почвы лесотундры малоперспективны, особенно иллювиально-железистые, отличающиеся наиболее низким потенциальным плодородием из-за адсорбции фосфора железом и быстрой потери элементов питания в результате высокой водопроницаемости почвенной толщи. Их окультуривание связано с большими затратами на удобрение.
В северной и средней тайге выделяются три типа наиболее распространенных почв: таежно-поверхностно-глеевые, подзолистые и болотные. Все они развиваются на водоразделах при глубоко залегающих грунтовых водах: первые – на глинистом и суглинистом, вторые – на супесчаном субстрате. Таежно-поверхностные глееватые почвы приурочены к плоским элементам рельефа и лиственнично-еловым редколесьем с кустарничковым покровом.
На пониженных элементах рельефа – в западинах, по периферии болотных массивов с близким (до 1метра) уровнем залегания грунтовых вод расположены иллювиально-гумусовые подзолы. Эти почвы имеют контрастную окраску – под светлым подзолистым горизонтом располагается кофейно-коричневый горизонт, обогащенный гумусом (до 2%) и окислами алюминия (до 4%). Они используются при очаговом земледелии (овощной тип), но для получения стабильных урожаев нуждаются в улучшении водно-теплового режима, требуют внесения извести и органо-минеральных удобрений.
Особую группу образуют остаточно-торфянистые почвы бугров пучения и плоскобугристых торфяников. Образованию данного типа почв благоприятствует высокая переувлажненность территории с низкими скоростями разложения органических остатков болотной растительности и неглубокое залегание многолетнемерзлых пород. В сельскохозяйственном отношении эти почвы интереса пока не представляют.
2. Почвы речных долин, или интразональные.
К интрозанальным типам относятся аллювиальные
В Тазовской долинной провинции почвенный покров образован исключительно интразональными почвами – луговыми и подзолисто-иллювиально-гумусовыми. Благодаря тому, что река Таз и ее многочисленные притоки берут свое начало в относительно "богатых"
минеральными веществами районах, северные отрезки речных долин вместе с весенним половодьем получают дополнительное количество органо-минеральных веществ. Это обстоятельство делает почвы речных долин наиболее продуктивными и наиболее перспективными для сельскохозяйственного освоения.
Растительность
Суровые климатические условия, специфика почвогрунтов (бедность питательными веществами, нередко мерзлый характер грунтов, острый дефицит кальция, калия, фосфора в корнеобитаемом слое) определили сравнительную бедность флористического комплекса Красноселькупского района.
Растительный покров района формируют леса, болота и луга различных типов. Лиственничные редколесья на северных пределах района приурочены к речным долинам, наиболее хорошо дренируемым участкам склонов, надпойменным террасам. Почти везде в редколесьях встречаются вкрапления березы и ели.
В понижениях на водоразделах и в долинах развиты верховые и низинные болота, пушицевые кочкарники с моховым или мохово-лишайниковым покровом. Широко распространены растительные комплексы спущенных озер – хасыреев. Такие участки являются лучшими оленьими пастбищами летне-осеннего сезона. Русла рек окаймлены злаково-разнотравными ивняками.
На хорошо дренированных песчаных террасах развиты сосновые лишайниковые леса. Древостой их несколько разреженный, образован сосной с незначительной примесью березы бородавчатой и ели сибирской.
В речных долинах растительность более разнообразна и резко изменяется в зависимости от местоположения. В прирусловой части, на песках встречаются пойменные разнотравно-злаковые луга. Наиболее повышенные участки центральной поймы занимают еловые зеленомощные леса. Среди смешанных долинных лесов в прирусловой части поймы попадаются единичные крупные плодоносящие деревья кедра сибирского.
В долинах малых рек развиты кедровые и сосновые леса, в местах с обильным увлажнением и хорошим дренажем – березовые леса с участием ели сибирской, осины обыкновенной и пихты сибирской. Характерны пойменные ивняки, вытянутые узкой полосой вдоль речного русла. Они сменяются пойменными березовыми лесами с богатым кустарничковым подлеском и разнотравно-злаковым травяным покровом.
Грядово-мочажинные болота занимают почти половину всей заболоченной площади водоразделов. В надпочвенном покрове часто господствуют зеленые мхи, а в травяно-кустарничковом ярусе нередко обильна брусника, местами – черника.
Глава II. Экология и биология психрофитных растений семейства вересковые
Приспособление северных растений к относительно низким температурам носит как физиологический, так и морфологический характер. Многие виды образуют специфические жизненные формы – подушковидные, простратностелющиеся, розеточные и некоторые другие. Другим важным приспособлением является опушение различной степени и характера, препятствующее тепловому излучению и, следовательно, повышающее температуру опушенных органов, особенно в солнечные дни.
Успешное существование растений в суровых климатических условиях невозможно без ряда приспособлений к довольно короткому вегетационному периоду. Одно из них – быстрое начало роста побегов весной, несмотря на низкую температуру воздуха и почвы. Интенсивный рост в весеннее время возможен благодаря быстрой мобилизации и перемещению запасных углеводов из подземных частей растений в развивающие побеги и листья.
Другой особенностью является сформированность побегов будущего года в побегах возобновления уже к наступлению зимнего периода.
Из выше сказанного следует еще одна важная черта биоморфологической структуры психрофитных растений, а точнее спектра их жизненных форм – практически полное отсутствие однолетников (Алексеев Ю.Е., 2003).
|
|
|
