Старицы реки Протвы в районе города Обнинска.

(Вставить теоретический материал о старицах! (Введение))

В районе города Обнинска путем изучения космических снимков и затем экскурсии на местность мы обнаружили четыре старицы. Мы пронумеровали эти старицы по течению реки. Первая старица расположена в районе «коровьего пляжа» - где примерно пятьдесят лет назад располагались строения для летнего содержания крупного рогатого скота. Вторая старица расположена в районе комсомольского пляжа (в ста метрах от ангара моряков-подводников). Третья старица расположена в районе платины (остановка автобуса АБЗ). Четвертая старица расположена к западу от санитарно-защитной зоны ФЕИ.

Описание первой старицы.

Расчет площади, объема воды и донного ила в старице №4

Усредненная (по трем измерениям) ширина старицы №4 – 21,3 м, длина – 92 м.

Находим площадь старицы с помощью формулы:

S=Lшир Lдлин

S=21.3 92=1956.6

Объем воды и ила в старице №4 рассчитываем по формуле:

V= Lшир Lдлин h

где h – глубина воды или ила, Lшир – ширина старицы, Lдлин – длина старицы.

Глубину старицы до донного ила измеряли мерной линейкой с широким основанием, которое не позволяло линейки проваливаться в ил. Глубину старицы до плотного грунта измеряли мерной линейкой, на конце которой был укреплен металлический стержень с диаметром 0,5 см.

Найдем глубину воды в старице усреднением глубин на разных ее участках:

h = (130 + 118 + 178 + 143 + 143 + 130 + 110 + 174 + 170 + 188 + 192 + 200 + 210 + 63 + 130 + 146 + 118 + 120 + 190)/18 = 158.5 см = 1,58 м

Рассчитаем объем воды в старице №4

Vводы = 92 21.3 1.58 = 3096

Найдем глубину ила в старице усреднением глубин на разных ее участках:

h = (18 + 10 + 15 + 9 + 5 + 6 + 33 + 12 + 36 + 8 + 8)/11 = 14,5 см = 0,145 м

Рассчитаем объем ила в старице №4

Vила = 92 21.3 0.145 = 284.142

Муравейники. Роль в экосистеме. Деградация муравейников на лесной поляне за 51 кварталом в результате усиления антропогенного воздействия.

По своему общественному устройству муравьи наиболее близкие к человеку существа на земле. Каждое новое открытие в мирмекологии (науке о муравьях) лишь подтверждает это.

В лесах часто встречается рыжий лесной муравей. Свои гнезда – «муравьиные кучи» - он строит из хвои, обломков веточек и стебельков. Высота муравейников достигает иногда более метра. Кроме насыпной надземной, части в каждом муравейнике есть подземная часть с множеством ходов и камер.

По муравейнику и возле него бегают тысячи муравьев. Одни из них тащат строительный материал: комочки почвы, хвоинки, чешуйки почек; другие – добычу: жучка, муху, гусеницу. Это рабочие муравьи. Они строят и чинят гнездо, ухаживают за личинками и куколками, запасают пищу, защищают муравейник от врагов. В большом гнезде живут тысячи и десятки тысяч рабочих особей.

Рабочие муравьи постоянно выносят материал от основания кучи наружу, так что слой, лежавший сверху, оказывается всё глубже. В этом процессе влажный материал время от времени выносится для просушки на поверхность, что необходимо для защиты от плесневения. Как велика эта опасность, видно на примере заброшенных муравейников: без постоянного ворошения они очень скоро покрываются плесенью и сгнивают.

В начале лета на муравейнике можно увидеть множество крылатых муравьев. Это вышли из куколок молодые самцы и самки. Вскоре они покинут гнездо. После брачного полета самцы умирают, а самки спускаются на землю. Самка лесного рыжего муравья утратила способность самостоятельно основывать новое гнездо. Если после брачного полета она не встретит рабочих своего вида, то вскоре погибнет. Рабочие муравьи, встретив самку, отгрызают ей крылья и закладывают для нее крохотное гнездо. Нередко самка отказывается откладывать яйца в своем же родном муравейнике. Поэтому в муравейнике бывает по нескольку и даже по многу самок.

У других видов муравьев самка сама устраивает гнездо, подобно перезимовавшим самкам ос и шмелей. Сделав небольшое углубление в почве или гнилом пне, она замуровывается в нем и откладывает несколько яиц. В это время самка ничего не ест, а личинок кормит своей слюной и излишком отложенных яиц. Одна из личинок, которую самка кормит гораздо обильнее остальных, развивается быстрее. Когда эта личинка окуклится, самка начинает усиленно кормить вторую, а затем третью. Наконец из личинок выводятся первые рабочие муравьи. Они открывают вход в пещерку и начинают добывать пищу, ухаживать за личинками и строить муравейник. Самка уже не заботится о личинках и только откладывает яйца.

Обычно самки скрываются в глубине муравейника, где живет по несколько лет. Внешне они отличаются от рабочих особей более крупными размерами. Как правило, в муравейнике лишь одна яйцекладущая самка, муравейники с несколькими такими самками – редкое явление.

Личинки муравьев – безглазые, безногие, нежные и совершенно беспомощные белые «червячки». Они требуют постоянного ухода. Для развития личинок необходимы тепло и определенная влажность воздуха, и муравьи часто переносят личинок с места на место: днем – в верхние этажи муравейника, на ночь и в плохую погоду – в нижние. Личинки лежат кучкой в общей камере. На эту кучку муравьи кладут кусочки принесенной ими добычи. Изгибаясь и приподнимая передний конец тела, личинки впиваются в корм.

Развившись, личинка рыжего муравья начинает ткать кокон и превращается внутри него в куколку, очень похожую на муравья, но только белую и мягкую. Коконы муравьев неправильно называют муравьиными яйцами. Настоящие яйца муравьев значительно мельче – меньше булавочной головки. Как и за личинками, муравьи ухаживают за коконами и переносят их с этажа на этаж. Если разрушить муравейник, в первую очередь муравьи спасают коконы.

Из неоплодотворенных муравьиных яиц развиваются самцы, а из оплодотворенных, в зависимости от ухода и корма, - самки - матки или рабочие муравьи (бесплодные самки).

У многих видов муравьев бывает несколько форм рабочих особей. Очень крупные рабочие муравьи с большой головой и сильно развитыми челюстями – «солдаты». Они главные защитники гнезда.

Многие виды муравьев утратили жало. Но у таких муравьев есть ядовитая железа. Кусая, рабочий муравей одновременно подгибает брюшко вперед, ближе к голове, и выбрызгивает из его заднего конца едкую жидкость – муравьиную кислоту. Попадая в ранку, муравьиная кислота вызывает жжение. Если потревожить муравейник, по нему забегают сотни муравьев. При этом они раскрывают челюсть и изгибают брюшко. Выбрызгивая из брюшка муравьиную кислоту , насекомые создают над гнездом своего рода «химическую завесу».

У муравьев плохое зрение, но зато сильно развито обоняние и осязание. Органы обоняния расположены у них на усиках. Шевеля ими, муравей обнюхивает и ощупывает все встречные предметы. По запаху насекомые узнают «своих» и «чужих», по запаху следов находят дорогу к муравейнику, вокруг которого много «душистых тропинок», протоптанных муравьями.

Поздней осенью жизнь муравейника замирает. Его обитатели забираются в глубокие подземные камеры и, сбившись в большой ком, оцепеневают. Весной, когда растает снег и землю прогреет солнце, муравейники снова оживают.

Жизнь муравейника значительно сложнее, чем пчелиного улья или осиного гнезда. Некоторые виды муравьев занимаются «скотоводством»: содержат внутри муравейника тлей и питаются их сладкими выделениями. Муравьи – «пастухи» выгоняют «стада» тлей пастись, а потом снова загоняют их в подземные галереи гнезда. Они защищают своих «коров» от врагов, переносят с одного растения на другое, сооружают для них специальные укрытия.

Роль муравьев в экосистеме

Ученые подсчитали, что муравьи из муравейника средней величины уничтожают в день до 15-20 тысяч вредителей леса, только вредителей леса – других насекомых они не трогают. За одно лето обитатели одного муравейника уничтожают до 8 миллионов вредителей. Недаром их называют санитарами леса.

1. Хищничество, собирательная деятельность, трофобиоз. Приносит пользу хищническая и собирательная деятельность муравьев, их трофобиоз (разновидность симбиоза, при котором один организм получает питательные вещества от партнера без нанесения ему вреда) с тлями и другими выделяющими падь насекомым. Большинство муравьев охотятся на различных беспозвоночных. Многочисленная молодь требует огромных количеств пищи, что вынуждает фуражиров неустанно искать добычу. Некоторые муравьи как хищники могут подавлять размножившийся вид жертвы на контролируемых муравьями территориях. В добыче муравьев преобладают вредные насекомые. Во время массового размножения вредители в добыче муравьев составляют 90% и более. Хищничество муравьев – безусловно, положительный фактор, действие которого направлено на стабилизацию биогенеза и сохранения его основных растительных компонентов (в лесу – древесного яруса). Но следует отметить, что в хвойных лесах вреда от охраняемых муравьями тлей нет. Кроме того, присутствие муравьев избавляет лес от вредных последствий жизнедеятельности тлей. Дело в том, что основная угроза деревьям заключается не в потере части сока, а в сажистом грибке, который развивается на выделяемой тлями пади. Слизывая падь, муравьи предохраняют деревья от этого заболевания.

Но не во всех случаях трофобиоз безобиден. В садах тли наносят серьезный вред плодовым деревьям. Поэтому обычный в садах черный садовый муравей, разводящий тлей на яблонях, грушах и других садовых растениях, может рассматриваться как вредитель.

2. Почвообразующая деятельность (деструкторы). Сооружая гнездо, муравьи оказывают серьезное воздействие на почву, где есть гнезда большинства видов этих насекомых. Почвообразующая деятельность муравьев складывается из следующих факторов:

а) перемешивание почвы. Происходит при рытье ходов, при котором муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов на поверхность. Одновременно улучшается доступ воздуха к корням растений. Перемешивание почвы производится муравьями постоянно, а не только в период сооружения гнезда, так как муравьи все время перестраивают свое жилище.

б) удобрение почвы. В гнездах и вокруг них находится большое количество экскрементов, удобряющих почву.

в) механическое разрушение отмершей древесины. Муравьи, поселяющиеся в древесине или старых пнях, участвуют в механическом разрушении отмершей древесины, ускоряя тем самым процесс ее разложения.

г) гумификация падающих в гнездо растительных остатков. Важным значением является создание в гнездах большинства видов специфической среды, значительно отличающейся от окружающей и способствующей более быстрому разложению и гумификации попадающих в гнездо растительных остатков, повышению биологической активности почв. Это связано с более высокой, чем в окружающей почве, температурой гнезда, с развитием в муравейнике микрофлоры – бактерий, грибов, актиномицетов (лучистые грибки, группа микроорганизмов, соединяющая в себе черты бактерий и грибов).

3. Муравьи разносят семена растений. Исследования Зернандера (Sernauder, 1906) показали, что семена многих, если не большинства, растении распространяются муравьями. Оказалось, что в Европе муравьи переносят семена более 220 родов растений (более 800 видов). Среди них такие массовые растения, как осоки (Саrех), фиалки (Viola), марьянники (Melampyrum), васильки (Centaurea), лапчатки (Potentilla), перловник (Melica), ветреницы (Аnеmоne), вероники (Veronica) и мн. др.

У многих растений (Саrех, Asarum, Allium, Melampyrum и т. д.) имеются специальные выросты, носящие название «мюллеровых телец» или эласмосом, содержащие большое количество питательных веществ. Зернандер (Sernander, 1906) подробно описывает строение этих выростов и других образований, привлекающих муравьев, у различных европейских растений. Муравьи приносят семена в гнезда, отгрызают у них эласмосомы и затем выбрасывают семена из гнезда.

Кроме семян с эласмосомами, Formica употребляют в пищу орехи и ореховидные плоды (Stager, 1933) и ягоды.

В питании Formica семена растений составляют около 0,2%. Одна семья рыжего лесного муравья собирает за лето от 40 до 60 тыс. семян (Wellenstein, 1952, 1953).

4. Муравьи служат пищей многих позвоночных. Хорошо известно, что участки леса, где много муравейников, изобилуют дичью. Муравьи и сами входят в пищевые цепи обитателей леса (певчие птицы, лесные куриные, многие земноводные и пресмыкающиеся, а также барсуки, лисы, медведи и другие звери). Гнезда рыжих муравьев используются как места зимних ночевок кабанами. Птицы, «купаясь» в муравейниках, очищаются от паразитов. Для ряда видов птиц муравьи являются резервным кормом, помогая пережить период бескормиц, что способствует увеличению численности птиц. Лес, где процветают муравьи, здоровый и сильный, он не угнетен набегами вредителей, богат грибами и ягодами.

Обобщение

Результаты воздействия рыжих лесных муравьев на лес. Непосредственное влияние муравьев: обогащение почвы гумусом, K, N, P, Mg в недоступных для растений формах; уничтожение вредителей хвои и листвы; увеличение численности насекомоядных птиц; увеличение численности промысловых птиц.

Опосредованное влияние муравейника: снижение численности стволовых вредителей; увеличение прироста древостоя; повышение продуктивности охотничьих угодий; сохранение прироста крон в очагах вредителей; повышение продуктивности леса.

В целом влияние муравьев на окружающую среду, несомненно, благоприятное. В результате многолетнего положительного влияния муравьев на лес увеличивается продуктивность основного яруса деревьев и всего насаждения в целом, а также повышается биологическая активность леса.

Активность муравьев

Летний сезон является наиболее благоприятным для деятельности рыжего лесного муравья. Активность муравьев высокая: большое количество раскрытых ходов внутрь, большое количество тропинок, по которым муравьи приносят в муравейник пищу и материал для его построения.

Деградация муравейников

20.06.12 наша группа занималась обследованием состояния муравейников на поляне, прилегающему к южному склону Белкинского оврага, расположенного к северо-западу от 51 квартала. В этом месте еще до строительства домов 51 квартала образовалась большая группа муравейников. Место это поросло елями, хорошо освещается солнцем и защищено от сильного ветра. На почвенном покрове содержится обильное количество строительного материала (сухой хвои, песчинок, растительных остатков). В 300 метрах от муравейников в 2006 – 2012 годах были построены и заселены три 14-этажных здания. Данный участок пользуется популярностью у жителей Обнинска в качестве площадки для отдыха, и, по сути является реакционной зоной.

На рис. изображен план оврага в исследуемом месте, сделанный путем профессиональной геодезической съемки в 1986 г. (25 лет назад). За истекшее время обращенный к северу склон подвергся сильной водной эрозии. На рис. схематично показано количество и расстояние между боковыми оврагами на топографической карте 96 г. и количество и расстояние между боковыми оврагами на основании практического измерения на местности в настоящее время. Можно увидеть результат водной эрозии, сравнив две схемы на этом рисунке. Помимо изменения протяженности и количества боковых ответвлений увеличилась и их глубина. В частности на исследуемой местности, количество боковых ответвлений оврага увеличилось с 7 до 10. На этом же рисунке расстояния указаны в масштабе 1:1285, отсчитанные от первого бокового ответвления оврага слева на вправо.

На рис. кружками с цифрами изображены положения муравейников относительно этих боковых ответвлений. Для каждого муравейника приведены описания его состояния и фотографии.

Вывод:

За 51 кварталом находиться большое количество муравейников в еловом лесу на берегу Белкинского оврага. Такая большая концентрация муравейников встречается довольно редко. Но если сравнить с прошлыми годами, то их численность уменьшается: в 2010 г. на этом месте было 32 муравейника, в 2011 г. их 29, а в 2012 г. уже 22. Количество муравейников за 2 года сократилось с 32 до 22. От недостающих 10 муравейников ничего не осталось. При обследовании участка в учет не были взяты слишком малые муравейники и полностью разрушенные. Такая деградация связана в наибольшей степени с антропогенным воздействием человека на окружающую среду. Строительство поблизости жилых комплексов, связанные с этим вырубка леса и повышение доступности исследуемой местности воздействию человека: шум, костры, замусоривание, непосредственное разрушение муравейников.

Рис. Соотношение расстояний на топографической карте и непосредственно на местности между овражными рукавами.