ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1.
Yu X., Tanaka K., Tanaka T. // J. Chem. Phys. 1992. V.97.№10. P.7805
2.
Bordi F., Paradossi G., Rinaldi C., Ruzicka B. // Physica A. 2002. V.304. № 1-2. P.119
3.
Khutoryanskiy V.V., Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Dubolazov A.V. // Polym. Int. 2004. V.53. № 9. P .1382.
4.
Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Интерполимерные комплексы. Алматы, 1977.
5.
Nakayama A., Kakugo A., Gong J.P., Osada Y., Takai M. // Adv. Funct. Polymers. 2004. V.14. № 11. P.1124.
6.
Pourjavadi A., Sadedhi M., Hashemi M.M.// e-Polymer. 2006. № 057. http://www. e-polymers.org
7.
Kuckling D., Adler H.P., Ling L.// Macromol.Chem.Phys. 2000. V.220. P. 273.
8.
Тажибаева С.М., Кудайбергенов С.Е., Мусабеков К.Б. // Изв. НАН РК. Сер.хим. 1994. №4. 43-47 б.
9.
Guilherme M.R., da Silva Rubira A.F.// React., Funct. Polymers. 2004. V.61. № 2. P.233.
10.
Guilherme M.R., Rubira A.F. Muniz E.C. // J. Membr. Sci. 2006. V. 275. № 1-2. P. 187.
149
11.
Иванчев С.С., Павлюченко О.Н., Примаченко В.Н., Лебедев В.Т., Орлова Д.Н. // Гидрогели на основе
взаимопроникающих полимерных сеток. Препринт. 2770. Гатчина, 2008.
12.
Лагутина М.А., Ракова Г.В., Дубровский С.А.// Высокомолек.соед. А. 2002.Т.44.№ 8 1295 б.
13.
Ракова Г.В., Лагутина М.А., Дубровский С.А.// Высокомолек.соед. Б. 2002.Т.44.№ 5 872 б.
УДК 630 17:582.632.1:502.75(574)
Конысбаева Д.Т., Карпух М.Н., Орманбекова Д.О.
Konysbaeva D.T., Karpuh M.N., Ormanbekova D.O.
Костанайский государственный педагогический институт
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БЕРЕЗЫ БОРОДАВЧАТОЙ
(BETULA РENDULA) ПРОИЗРАСТАЮЩЕЙ НА ОТВАЛАХ
САРБАЙСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КАРЬЕРА
Morphological features of birch (Betula rendula) growing on piles of iron ore Sarbai career.
В данной статье изучаются особенности развития древесных форм на примере березы
(Betula pendula) на отвалах железорудного карьера и мониторинг за биологической активностью
в зависимости от экологических условий.
In this paper we study the peculiarities of the wood forms by the example of birch (Betula
pendula) on iron ore tailings pit and monitoring for biological activity, depending on environmental
conditions.
В общей системе оптимизации окружающей среды в высокоразвитых промышленных
регионах важную роль играют зеленые растения. Они выступают и как универсальные природные
фильтры в доочистке атмосферы, воды и почвы от промышленных, бытовых и
сельскохозяйственных загрязнений, и как единственные продуценты кислорода атмосферы.
Промышленные отвалы – это антропогенные образования, представляющие собой
искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород,
образовавшихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов (хвостов) предприятий
перерабатывающей промышленности и других производств, в том числе из отходов, получаемых
при сжигании топлива на тепловых электростанциях
Мероприятия по устранению вредного влияния промышленных отвалов и более
целесообразного их использования являются важной общегосударственной проблемой, в
результате решения которой все нарушенные промышленностью земли должны быть возвращены
народному хозяйству. Комплекс этих мероприятий можно объединить общим термином
«рекультивация». Сюда входят все восстановительные работы по созданию культурного
ландшафта на месте отвала и карьера с переводом нарушенных земель в категорию
сельскохозяйственных и лесных угодий, в зону отдыха и др.
Цель работы: Изучить особенности развития древесных форм на примере березы (Betula pendula)
на отвалах железорудного карьера и мониторинг за биологической активностью в зависимости от
экологических условий. В связи с целью решались задача: изучение биологических особенности
березы бородавчатой (Betula рendula) при ее произрастании на отвалах Сарбайского
железорудного карьера.
Объектом наших исследований являются отвалы Сарбайского карьера, созданные на месте
высокопродуктивных в сельскохозяйственном отношении черноземных почв.
Таких отвалов на карьере сформировано несколько Лиманный, Юго-Восточный, Восточный,
Юго-Западный. Состав отвалов примерно однороден, включает в себя как рыхлые, так и скальные
породы.
Отвалы Сарбайского рудника формировались, начиная с 1958 г. Они представлены двумя
ярусами и имеют площади от 60 га до 175га.
Исследования велись на Лиманном отвале Сарбайского карьера, (г. Рудный, Костанайская
обл.).
Специфика и скорость процесса формирования естественных фитоценозов определяется
распространением отвалов в разных физико-географических зонах и разнообразием эдафических
условий. Направленность сукцессий, синузиальные особенности, видовой состав определяются
зональными факторами, составом смеси горных пород в поверхностном слое и гидрологическим
режимом. Важную роль играют микроорганизмы, грибы, водоросли. [1]
Выделяют три основных стадии растительных сукцессий на отвалах:
1.
Первые 5-6 лет – мозаичный несомкнутый растительный покров, неприхотливые растения
из рудеральной флоры (семейство сложноцветных, маревых, гречишных).
150
2.
От 5-6 до 10-15 лет – сложные многовидовые сообщества, многолетние виды, двух-,
трехъярусные ценозы.
3.
Старше 10-15 лет наблюдается экологическая дифференциация видового состава,
сомкнутые фитоценозы, зарастание древесной и кустарниковой растительностью. [2]
Таким образом, изучение процессов естественного зарастания имеет значение при подборе
видов растений, пригодных для выращивания на отвалах.
Так как отвалы естественно зарастают медленно и возникают фитоценозы низкого качества и
невысокой продуктивности, необходимо искать повышения биологической активности отвальных
горных пород и стимулирования в них почвообразовательного процесса. [3]
Зависимость роста и развития лесокультур от состава горных пород в отвалах.
Степень приживаемости и развития древесных и кустарниковых пород зависит от почвенно-
грунтовых условий отвалов. Выделить отдельные виды растений и их группы, тяготеющие к
определенным грунтосмесям. [2]
К группе пионерных видов лесной растительности относятся ольха и акация белая, которые
обогащают грунты азотом, способствуют почвообразовательному процессу. Выявлена
зависимость степени приживаемости от степени токсичности грунтосмесей в поверхностном слое
отвалов и скорости роста. [4]
Развитие корневой системы древесных пород и ее морфологические особенности зависят от
качества грунтосмесей: для слаботоксичных характерны мелкие поверхностные корни, для
токсичных – корни на глубине 20–30 см. Часто наблюдается деформация стержневого корня.
Подбор древесных и кустарниковых пород на отвалах и типы лесных культур. Подбор пород
строят по зональному географическому принципу с учетом биологической пригодности грунтов.
Л.П. Баранник (1976) предлагает определить такие показатели биологической устойчивости
лесных пород, как морозостойкость, засухоустойчивость, требовательность к почвенному
плодородию, быстрота роста, мелиоративные качества, и выражает эти свойства в баллах
(высокие, средние, низкие и т.д.).
Токсичные породы с высокой кислотностью переносят акация, береза, ольха, тополь, лох,
облепиха, сосна, ива, клен, осина, смородина, спирея, тамариск. Карбонатные щелочные – сосна,
акация, береза, клен, ольха, лох, облепиха.
Сравнительно большой выбор видов позволяет создавать на отвалах сложные по составу
насаждения различных типов и назначения – мелиоративные, противоэрозионные,
водорегулирующие лесополосы, лесопарковые, и массивные эксплуатационные.[5]
В статье отражены данные по результатам исследований морфологических особенностей
березы бородавчатой (Betula pendula Roth.) произрастающей на отвалах Сарбайского карьера.
Береза бородавчатая (Betula pendula Roth.) ; Сем. Betulaceae S.F. GRAY – Березовые; Род
Betula L. – Береза.
Береза бородавчатая – вид полиморфный, неприхотлива к почве и вполне морозоустойчива.
Ритм развития находится в прямой связи с высотой произрастания, широтой местности и др.
орографических факторов.
На Лиманном отвале Сарбайского карьера в настоящее время повсеместно встречается береза
(Betula pendula), [рис.1] которая здесь появилась самосевом. Встречающихся экземпляров при
переходе с нижнего яруса к верхнему, высота деревьев около 2м. Деревья представлены
зарослями на нижнем и на верхнем ярусе. Деревья 16-20 летние, высотой 2,5-5м, имеют хорошо
разросшуюся крону, крупные листья. Местами около берез в нижнем ярусе встречаются лох
(Elaeagnus angustifolia) , а чаще облепиха (Hippophae rhamnoides) , дающая поросль; кусты ее
высотой 2 – 2,5м., плоды довольно крупные, до 6 – 7мм в длину, 4 мм в ширину.
Береза, как уже было сказано раньше, здесь распространилась самосевом, при этом
произрастает как в понижениях, так и на возвышенностях отвала.
Береза активно расселилась от нижних ярусов(10-15м) к верхним, завоевав большую
территорию и образовав заросли. Нами обнаружена на втором ярусе(20-25м) отвала заросль
Betula pendula высотой 3-4 м, возраст деревьев 16-20 лет. Как видно, береза меньше поражается
токсикантами и обладает высокой регенерационной способностью. [6]
Благодаря
высокой
семенной
активности
происходит
заселение
близлежащих
нерекультивированных участков самосевом березы. Являясь самой активной древесной породой в
естественном заселении отвалов, береза является одной из наиболее перспективных пород для
фитомелиорации отвал
151
Рисунок 1. Объект исследования береза бородавчатая (Betula pendula) на лиманном отвале
Сарбайского железорудного карьера.
При изучении морфологических особенностей развития древесных форм на примере березы
(Betula pendula) на отвалах железорудного карьера и мониторинга за биологической активностью в
зависимости от экологических условий использовался морфологический метод.
Согласно данной методике изучались внешние повреждения листьев и побегов в результате
воздействия на растительный организм негативных факторов. При определении состояния
растения и уровня загрязнения окружающей среды широко используется листовая диагностика.
Повреждаемость ассимиляционных органов березы бородавчатой (Betula pendula) производили
путем визуального исследования листовой пластинки. При этом отмечали тип повреждения –
хлороз, некроз, усыхание, скручивание, наличие налета, его локализацию, оценивали процент
поражения ассимиляционного органа от общей его площади и массовость распространения
описываемого типа повреждения у растений.
Скорость роста листьев определяли по изменению площади листовой пластинки. Измерения
проводили с помощью штангенциркуля не менее 10 деревьев с каждой пробной площади.
Таблица 1.
Вспомогательная таблица для определения категорий деревьев.
Диагностика признака.
Категория дерева
густота кроны
наличие мертвых
сучьев
степень повреждения
листьев
Здоровое
85 – 100%
0 -15 %
0 – 10 %
Ослабленное
55 – 85 %
15 – 45 %
10 – 45 %
Сильно ослабленное
20 – 25 %
45 – 65 %
45 – 65 %
Отмирающее
0 – 20 %
70 – 100 %
70 – 100 %
Сухое
0 %
100 %
Нет листьев
При значении относительного жизненного состояния от 100 до 80% древостой оценивается как
«здоровый», при 79–50% «ослабленный», при 49-20% «сильно ослабленный», при 19 и ниже
«полностью разрушенный».
Высоту растений определяли с помощью высотомера. При описании пробных площадей и
оценке относительного жизненного состояния определяли высоту всех деревьев, произрастающих
в пределах пробной площади с последующим усреднением полученных результатов.
Морфологические измерения березы бородавчатой (Betula рendula) произрастающей на отвалах
Сарбайского железорудного карьера.
1.
Диаметр деревьев (Betula рendula) на высоте
1,3 м на отвалах.
Диаметр дерева (от греч. diametros — поперечник), толщина ствола на той или иной его высоте.
Чаще всего у растущих деревьев измеряют диаметр ствола на высоте 1,3 м от основания (корневой
шейки). Диаметр дерева — один из основных таксационных показателей. При таксации отдельных
деревьев их диаметры измеряют мерными вилками с точностью до 0,5 см (при исследовательских
работах до 0,1 см), а при таксации совокупностей деревьев измерения ведут по ступеням толщины.
Место измерения диаметра деревьев на высоте 1,3 м выбрано как наиболее удобное для
выполнения этой работы, т. к. оно соответствует высоте груди человека среднего роста и вместе с
тем до этой высоты не доходят неправильности формы ствола, присущие его комлевой части
(закомелистость, наплывы от корня). [7]
В зоне умеренного климата функциональная активность камбия в разные сезоны года не
равномерна. Камбий наиболее активен весной, когда наступает процесс сокодвижения. В этот
152
период он в большом количестве образует водопроводящие элементы. Сформированные весной
сосуды и трахеиды имеют большой диаметр, стенки их сравнительно тонкие и больше
растягиваются в радиальном направлении. К осени у камбиальных клеток снижается
меристематическая активность, и количество образованных ими элементов древесины
значительно уменьшается, при этом уменьшаются и их размеры. Они толстостенны,
располагаются плотно, больше растягиваются в тангенциальном направлении и сужены в
радиальном направлении. Зимой камбий бездействует. В результате неравномерной деятельности
камбия возникают годичные кольца древесины. Обычно годичному кольцу соответствует прирост
древесины за один вегетационный период. Как бы ни различались весенние и осенние
гистологические элементы древесины, у некоторых древесных пород эта разница невелика. В
связи с этим различают деревья с кольце-сосудистой и рассеянно-сосудистой древесиной. [8]
В кольце – сосудистой древесины весенние и осенние приросты резко отличаются друг от
друга по величине. Весенние сосуды, трахеиды и сопровождающие их элементы
широкопросветны. Осенние трахеальные элементы узкопросветны и более толстостенны.
Годичные кольца резко отграничены друг от друга.
Таблица 2.
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
Среднее
значение
6,5
6,3
6,2
6,6
6,4
6,5
6,6
6,4
6,5
6,5
6,45
Диаметр деревьев (Betula рendula) первого яруса на высоте 1,3 м на Лиманном отвале Сарбайского
железорудного карьера
(измерения в см).
Таблица 3.
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
Среднее
значение
7,5
7,6
7,4
7,8
7,5
7,5
7,6
7,5
7,4
7,5
7,53
Диаметр деревьев (Betula pendula) второго яруса на высоте 1,3 м. на Лиманном отвале
Сарбайского железорудного карьера
(измерения в см).
Нами проводились измерения диаметра ствола деревьев (Betula pendula) на высоте 1,3м, на
исследуемых участках (отвалах) как на первом ярусе, так и на втором. Находящиеся на нижнем
ярусе деревья исследуемого вида (Betula pendula) имеют больше диаметр, чем растения
произрастающие на верхнем ярусе отвала.
Можно сделать следующий вывод, что на деревья (Betula pendula) произрастающие на
верхних ярусах отвала действует ряд абиотических факторов (ветер, солнце, морозы,
недостаточность влаги), что и обуславливает более низкую продуктивность прироста тканей
ствола деревьев данного вида.
Деревья, произрастающие в пониженных участках отвалов (вблизи лимана) характеризуются
утолщением диаметра. Это объясняется лучшими условиями произрастания (влага, защищенность
от ветра и др.)
Большую роль оказывает на морфологические показатели березы бородавчатой (Betula
рendula) экспозиционность произрастания данного вида на исследуемом лиманном отвале
Сарбайского железорудного карьера. Чем выше на ярус находится объект исследования, тем ниже
его морфологические показатели. Соответственно наоборот, чем ближе деревья
березы бородавчатой (Betula рendula) расположены к лиману, тем лучше будут выглядеть их
морфологические показатели. Важную роль здесь играет большее количество влаги получаемой
растениями.
2. Высота деревьев (Betula pendula) на отвалах Сарбайского железорудного карьера.
153
Высота дерева - расстояние от корневой шейки до конца вершины. Таксационный показатель,
используемый при определении объёма ствола. Деревья выше 20 м условно называются
деревьями первой величины, от 10 до 20 м — второй величины и до 10 м — третьей величины.
Таблица 4.
h1
h2
h3
h4
h5
h6
h7
h8
h9
h10
Среднее
значение
4,0
4,1
3,9
3,8
4,0
3,7
3,9
3,85
4,15
4,2
3,96
Высота деревьев (Betula pendula) на верхнем ярусе Лиманного отвала Сарбайского
железорудного карьера (измерения в метрах).
Таблица 5.
h1
h2
h3
h4
h5
h6
h7
h8
h9
h10
Среднее
значение
4,9
4,85
4,7
4,75
4,68
4,76
4,94
4,95
5,1
5,2
4,88
Высота деревьев (Betula pendula) на нижнем ярусе Лиманного отвала Сарбайского
железорудного карьера (измерения метрах).
По результатам исследования видно, что деревья (Betula pendula) произрастающие на
нижнем ярусе больше по высоте деревьев произрастающих на верхнем ярусе отвалах. Это
происходит потому, что зимой выпадающие осадки в виде снега плохо задерживаются на склонах
отвалов, либо же просто выдуваются ветром в низины.
Весной деревья (Betula pendula) не получают нужного количества дождевой и талой влаги, в
силу того, что они произрастают на неровных участках.
В летнее же время деревья, находящиеся на верхних ярусах отвала подвергаются высоким
температурам и сильным ветрам, так как они расположены на открытых, незащищенных
возвышенных участках.
Так же не малое значение при определении высоты, как и диаметра (Betula pendula) имеет
экспозиционность данного растения. Чем ближе дерево расположено к лиману (первый ярус
произрастания), тем лучше его жизненное состояние. Соответственно морфологические
показатели данного вида будут лучше показателей деревьев (Betula pendula) произрастающих на
втором ярусе. Это объясняется тем, что вблизи лимана растения имеют возможность получить
большее количество влаги, чем деревья, произрастающие на верхнем (втором) ярусе.
2.
Внутрипопуляционная изменчивость признаков листьев у Betula pendula (береза повислая).
Лист — это один из основных органов растения, занимающий боковое положение на стебле и
выполняющий функции фотосинтеза, транспирации (испарения воды растением) и газообмена с
окружающей средой.
Листья растений весьма разнообразны по форме и внутреннему строению, однако почти всегда
в них можно различить листовую пластинку, черешок и основание, которым лист прикрепляется к
стеблю.
Листовая пластинка — самая важная часть типичного листа. Ее пластинчатая форма создает
наибольшую поверхность на единицу объема тканей, что наилучшим образом способствует
выполнению всех указанных функций зеленого листа. Черешок — суженная часть листа между
его пластинкой и основанием. [8]
Морфологические измерения листьев березы бородавчатой (Betula рendula) производились на
отвалах Сарбайского железорудного карьера на первом и на втором ярусах. Брались мерные
участки с количеством деревьев не менее 10. Замеры производились по трем параметрам: длина
пластинки листа, ширина пластинки листа и длинна черешка. Полученные данные измерений
усредняли и вносили в таблицу представленную ниже.
154
Таблица 6.
№
признака
Признак
Первый ярус
Среднее
значение
1
Длина
пластинки
листа
6
5,3
5,7
5,3
5,1
5
6
5,5
6
5,7
5,3
2
Ширина
листа
5,5
4,5
5,5
4,4
4,5
4
4,8
4,8
4
4,7
4,7
3
Длина
черешка
2
1,8
2
1,7
2
1,7
2
2
1,8
1,9
1,9
Внутрипопуляционная изменчивость признаков листьев березы бородавчатой (Betula
pendula) первого яруса на Лиманном отвале Сарбайского железорудного карьера.
Таблица 7.
№
призна
ка
Приз
нак
Второй ярус
Среднее
значение
1
Длина
пластинки
листа
5,3
5
4,8
5,5
6,1
6,2
6
5,8
6
5,7
5,6
2
Шири
на листа
4,2
4
5
4
4,1
4,3
4,9
4,7
4,5
4,7
4,4
3
Длина
череш
ка
1,8
1,5
1,7
2,2
1,8
1,8
1,7
1,9
2
2
1,8
Внутрипопуляционная изменчивость признаков листьев березы бородавчатой (Betula pendula)
второго яруса на Лиманном отвале Сарбайского железорудного карьера.
Из таблицы видно, что длина пластинки листа нижнего яруса больше, чем длина пластинки
листа верхнего яруса. То же самое можно сказать о ширине листа и длине черешка. Это говорит о
том, что береза, произрастая на втором ярусе отвала, не смотря на различные абиотические
условия, влияющие на произрастание растения, может адаптироваться к данным действиям.
Вырабатывая при этом соответствующие приспособительные реакции на внешние воздействия с
повышением устойчивости к повреждающему фактору. Большое значение при этом имеют
почвенные условия (состав и свойства почвы, содержание в ней микроэлементов), количество
влаги потребляемой растением, а также ряд различных внешних и внутренних воздействий и
процессов, оказывающих влияние на рост и развитие ассимиляционных органов растения.
По результатам исследований можно сделать некоторые обобщения:
1. Успешное произрастание березы бородавчатой (Betula pendula) на отвалах Сарбайского
железорудного карьера связано с реализацией адаптивного потенциала растения. Береза
бородавчатая (Betula pendula) произрастает на всех ярусах отвала (нижнем и верхнем).
2. При произрастании растений березы на отвалах по своему жизненному состоянию являются
«ослабленными»,но приближаются к «здоровым». При достаточно высокой густоте кроны (до
85%), небольшому количеству мертвых сучьев и незначительному повреждению многолетних
вегетативных органов отмечаются повреждения листового аппарата растений. Повреждения
листьев отмечаются в форме появления межжилковых хлорозных пятен, усыхание отдельных
листьев или их скручивании.
Библиографический список
1.
Горчаковский П.Л. Тенденция антропогенных изменений растительного покрова земли // Бот.
журнал. – 1979. Т. 64, №12. – С. 1697 – 1783.
2.
Зайцев Г.А., Моторина Л.В., Данью В.Н. Лесная рекультивация. М., 1977.
3.
Меньшиков Г.И. Динамика восстановления растительности техногенных территорий Урала //
Промышленная ботаника : Состояние и перспективы развития: Тез. докл. респ. науч. конф, посвящ. 25-
летию Донец. ботан. Сада АН УССР. – Киев, 1990. – С. 79-80.
4.
Махнев А.К., Шилова И.И. Растительность в условиях техногенных ландшафтов Урала. –
Свердловск, 1989. – 159с.
155
5.
Определитель высших растений: Учеб пособие В.И. Верищагин Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 1988.
- 302с.
6.
Конысбаева Д.Т. Естественное зарастание отвалов предприятий железорудной промышленности в
Северном Казахстане // Биологическая рекультивация нарушенных земель. Материалы Междунар. совещ. 3-
7 июня 2002 г. Екатеринбург: Изд-во
7.
Горчакрвский П.Л. Индивидуальная и эколого-географическая изменчивость растений. Сб. статей,
1975 (УНЦ АН СССР).
8.
Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений: Учеб. пособие для с.-х. вухов. – 2-е изд., переработ.
и доп. - М.: Высш. школа, 1980 – 317 с., ил.
Достарыңызбен бөлісу: |