Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение

Гимназия № 1565 «Свиблово»

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКОЛОГИИ ПОЙМЫ РЕКИ ЯУЗЫ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ ВИДОВ РАСТЕНИЙ И ПТИЦ

Автор проекта ученица 8 класса «В»

Кулешова Ксения Игоревна

Руководитель проекта

Руденко Нелли Дмитриевна

Консультант проекта

Кулешов Игорь Викторович

2016

Паспорт проекта

Содержание

• Вступление
• 1. Экология района Свиблово: общая характеристика
• 2. Основные популяции в Свиблово
• 3. Исследование популяции уток в пойме реки Яуза
• 4. Влияние человека на экологию
• 5. Рациональное природопользование и охрана природы в Свиблово
• 6. Продукт проекта - математическая модель поведения популяции.
• Выводы
• Список литературы

Вступление

Экология - что это?

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

В 1866 году в книге «Общая морфология организмов» немецкий биолог Эрнст Геккель впервые предложил термин «Экология». Согласно Э. Геккелю, экология -наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Современное определение понятия экологии имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки.

Приведу два альтернативных определения экологии:

Экология - познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды.

Одним словом, экология -- это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование.

Экология - биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.

Последнее современное определение призвано сузить понимание экологии как науки в современных условиях, однако исключает один из ее важных разделов - аутэкологию.

Классическая экология включает в себя три подраздела:

Аутэкология -- раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде).

Демэкология -- раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.

Синэкология -- раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований.

Объекты исследования экологии -- в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения -- организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии -- разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой.

Для целей данного проекта используются полевые методы: наблюдение за экосистемой поймы реки Яузы и популяцией уток-крякв, обитающих в ней. Также будут использованы методы математического моделирования для прогнозирования численности изучаемой популяции. Экспериментальные методы не используются ввиду сложности реализации и нежелательности воздействия на организмы, населяющие экосистему.

1. Экология района Свиблово: общая характеристика

Кряква (лат. Anas platyrhynchos) - птица из семейства утиных отряда гусеобразных. Наиболее известная и распространённая дикая утка. Длина тела самца около 62 см, самки -- около 57 см, масса достигает 1--1,5 кг (осенью, когда птица откормится перед самым перелётом, её вес может достигать 2 кг). Голова и шея самца зелёные, зоб и грудь коричнево-бурые, спина и брюшная сторона тела серого цвета с тонкими поперечными пятнышками. Окраска самки бурая с более тёмными пятнышками, брюшная сторона буровато-серая с продольными пестринами. На крыле у самца и самки сине-фиолетовое «зеркало».

Частично перелётная птица. Населяет пресные и слегка солоноватые водоёмы. В последние годы многие птицы зимуют на незамерзающих водоёмах в крупных городах и их окрестностях.

Кормятся кряквы чаще на мелких, заросших, хорошо защищенных водоемах. Кряква - всеядная птица. В естественных местообитаниях в ее рационе преобладает растительная пища: ряска, семена, клубни и корневища водных растений. В отдельные периоды возрастает доля животных кормов: моллюсков, личинок и имаго водных насекомых, олигохет и др. Преобладающий способ питания - процеживание воды через пластинки клюва - определяет необходимость кормления кряквы в водной среде. В городских условиях всеядность кряквы резко возрастает: она питается пищевыми отходами, зерном, хлебопродуктами, причем часто поглощает корм большими кусками и без воды. В отдельных прудах Москвы отмечено отрицательное влияние крякв на земноводных в результате уничтожения утками икры.

Кряква повсеместно нуждается в охране от браконьеров, что, естественно, входит в задачи службы охотнадзора. Однако то, что деятельность этой службы не распространяется на город, создало парадоксальную ситуацию -- в Москве в зимнее время существует браконьерство.

Сильно страдают кряквы от ворон. Они уничтожают кладки, птенцов, нападают на взрослых птиц. Решение «вороньей проблемы» актуально и в смысле охраны городской популяции крякв. Если в ближайшие годы численность крякв будет продолжать расти, то может встать вопрос и о ее регуляции, так как стихийная подкормка птиц населением не сможет обеспечить их кормами в зимнее время.

Адаптации крякв к городу и человеку разнообразны. Утрату сезонных, а также отчасти и суточных перелетов, более раннее размножение также можно рассматривать как адаптации к городской среде. Реакция на человека у уток городской популяции разнообразная: там, где человек представляет опасность, дистанция вспугивания составляет 100--150 м, а в центре города и в местах подкормки практически исчезает совсем -- утки подходят к человеку, берут корм из рук. В быстром росте городской популяции крякв, несомненно, положительную роль играет развитие дичеразведения в Московской и прилежащих областях.

Перейдем к кряквам, живущим в пойме Яузы в свибловском парке.

В этих местах утки не покидают место обитания на зиму. Даже зимой они плавают в воде, ведь река никогда полностью не покрывается людом. В выборе кормов кряква очень пластична, легко приспосабливается к местным условиям. Здесь она питается водорослями, почками и клубнями различных растений, семенами, зернами и т.д. Большое значение имеет корм, принесенный людьми, такой как белый хлеб, семечки. Кряквы привыкли к частой подкормке и стали очень прожорливыми.

Большую часть времени утки проводят, плавая в реке стаями или сидя на берегу около воды. Весной наступает брачный период, тогда кряквы гнездятся в близлежащих зарослях, там же высиживают яйца.

Мы провели подсчет крякв в пойме Яузы в парке. Самцов и самок примерно одинаковое количество, что свидетельствует о довольно благоприятных условиях обитания (при плохих условиях самки гораздо преобладают над самцами).

26-го февраля 2015 года мы обнаружили стаи крякв в этих местах:

Рисунок 5. Подсчет численности уток-крякв в пойме р. Яузы.

Обозначены места обнаружения особей, указано их количество, а также число селезней (зеленым цветом) и уток (коричневым цветом).

Наблюдения показывают, что утки чаще всего встречаются в тех местах, где человек легко может подойти к берегу для прикормки, в местах, где парковые дорожки подходят близко к воде. Самые большие стаи были замечены у мест, расположенных недалеко от жилых домов. В местах, где появление людей редко, уток обнаружить не удалось.

Наблюдения, проведенные на Капустянском пруду и прудах в пойме Яузы, показали, что все утки на зиму перебираются на реку, которая не замерзает даже в сильный мороз из-за течения и сильного загрязнения.

Это позволяет сделать следующие выводы:

1. В декабре в пойме реки Яуза мы можем наблюдать большую часть популяции уток-крякв, живущих в районе Свиблово.

2. Значительную часть рациона питания уток в это время составляет корм, приносимый людьми, поэтому утки скапливаются в местах, где обычно происходит кормление.

Влияние человека на жизнь популяции очень велико: под этим влиянием утки отказались от привычного перелетного способа существования и остаются на зимовку в парках Москвы.

В ходе наблюдения мы насчитали в пойме Яузы 248 особей утки-кряквы, из них 107 селезней. Другие виды уток замечены не были. Соотнося эти данные с данными наблюдений орнитологов, полученными в 2009 г. и данными решения математической модели роста численности популяции, можно сделать вывод, что в результате сплошного наблюдения мы можем наблюдать чуть менее 30% популяции. Общая численность уток-крякв в районе Свиблово может быть оценена в 870 особей.

4. Влияние человека на экологию

Принцип рационального природопользования звучит так: "Используй, охраняя, и охраняй, используя". Рационального использования природы недостаточно, нужна специальная охрана флоры и фауны, всех живых существ. В экологии различают два уровня охраны живой природы: популяционно-видовой и экосистемный.

На популяционно-видовом уровне объектами охраны являются конкретные виды животных или растений, живущие в популяциях, поэтому охрана популяций вырастает в охрану видов. Охрану биологического разнообразия в экосистемах на популяционно-видовом уровне осуществляют, запрещая сбор отдельных красиво цветущих представителей семейств, заготовку тех видов лекарственных трав, популяции которых уже ослаблены интенсивной эксплуатацией. Запрещают также охоту на редкие виды птицы или млекопитающих, отлов определенных видов рыб и редких видов бабочек и жуков.

Для охраны биологического разнообразия на экосистемном уровне создаются охраняемые природные территории.

Пойма реки Яузы является особо охраняемой территорией, природным парком.

Природные парки - это природоохранные рекреационные учреждения, территории (акватории) которых включают в себя природные комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность, и предназначены для использования в природоохранных, просветительских и рекреационных целях (ст. 18 Закона об особо охраняемых природных тер-риториях).

Их задачами являются:

- сохранение природной среды, природных ландшафтов;

- создание условий для отдыха (в том числе массового) и сохранение ре-креационных ресурсов;

- разработка и внедрение эффективных методов охраны природы и под-держание экологического баланса в условиях рекреационного использова-ния территории природного парка.

На территории природного парка устанавливается правовой режим с зо-нальным делением, близкий по своему характеру к правовому режиму наци-онального парка, поскольку природный парк создается с целью сохранения природной среды и обеспечения условий для отдыха населения.

В зависимости от рекреационной и экологической ценности природ-ных участков на территориях природных парков могут выделяться природо-охранные, рекреационные, агрохозяйственные и иные функциональные зо-ны, включая зоны охраны историко-культурных комплексов и объектов.

На территориях природных парков запрещается всякая деятельность, влекущая за собой изменение исторически сложившегося природного ланд-шафта, снижение или уничтожение экологических, эстетических и рекреа-ционных качеств природных парков, нарушение режима содержания памят-ников истории и культуры.

Конкретно в свибловском парке можно привести пример запрета на разведение костров, вырубку деревьев, истребление птиц.

Рисунок 8. Пойма реки Яузы является прибрежной защитной полосой

6. Продукт проекта - математическая модель поведения популяции

Геометрический рост популяции с дискретными поколениями. Описание модели.

Подобная модель пригодна для описания роста популяций множества видов растений и животных, для которых характерно сезонное размножение. Особи в такой популяции представлены рядом когорт, все члены которых находятся на одной и той же онтогенетической стадии.

Предположим далее, что каждый временной интервал (например, год) начинается с появления новорожденных новой когорты и что, если они проживут достаточно долго, то произведут на свет новую когорту потомков в начале следующего временного интервала. Родители могут все погибать до начала размножения своих потомков (как у однолетних растений и множества беспозвоночных), или же некоторые из них могут выживать и повторно размножаться так, что возникает частичное перекрывание поколений (как у многих птиц и млекопитающих). В обоих случаях молодняк появляется почти синхронно группами, разделенными четкими интервалами. Подобный дискретный рост популяции лучше всего описывает следующее конечное разностное уравнение:

N_t+1 = pN_t + pbN_tD

где p - вероятность выживания особи за год, b - средняя рождаемость на 1 самку, D - отношение количества самок к общей численности популяции.

Для расчета модель была реализована в MS Excel. Моделирование численности популяции основывалось на данных произведенных наблюдений (D) и справочных данных (b, N_t). Параметр p получен расчетным путем в результате решения модели.

Результаты расчета представлены ниже в таблице и на диаграмме.

Таблица

Рисунок 9. Прогноз роста численности уток-крякв на основе дискретной модели.

Выводы

Несмотря на высокий уровень урбанизации, район Свиблово является довольно чистым экологически, кроме того, в районе присутствуют уголки живой природы. Парк в Свиблово является особо охраняемой территорией, но, несмотря на это, можно наблюдать ее загрязнение. Следует принять меры против разжигания костров на территории парка, а также организовать сбор мусора.

По поводу динамики популяции уток-крякв следует сказать, что при сохранении настоящих условий она будет постепенно увеличиваться и к 2030 году достигнет около 1542 особей (все данные приблизительны). Также сделаны следующие выводы:

1. В декабре в пойме реки Яуза мы можем наблюдать большую часть популяции уток-крякв, живущих в районе Свиблово.

2. Значительную часть рациона питания уток в это время составляет корм, приносимый людьми, поэтому утки скапливаются в местах, где обычно происходит кормление.

Влияние человека на жизнь популяции очень велико: под этим влиянием утки отказались от привычного перелетного способа существования и остаются на зимовку в парках Москвы.

В ходе наблюдения мы насчитали в пойме Яузы 248 особей утки-кряквы, из них 107 селезней. Другие виды уток замечены не были. Соотнося эти данные с данными наблюдений орнитологов, полученными в 2009 г. и данными решения математической модели роста численности популяции, можно сделать вывод, что в результате сплошного наблюдения мы можем наблюдать чуть менее 30% популяции. Общая численность уток-крякв в районе Свиблово может быть оценена в 870 особей.

Список литературы