Образовательные:
– Сформировать у учащихся представление о роли леса в жизни человека и природы.
– Познакомить с экологическими проблемами леса, которые возникли по вине человека, с охранной деятельностью человека.
– Показать важность рационального использования и охраны лесов.
– Сформулировать и обосновать правила поведения в лесу.
– Познакомить с редкими растениями и животными леса.
Развивающие:
– Развивать познавательный интерес, создавать условия для развития внимания, речи, мышления.
Воспитывающие:
– Воспитывать уважение и любовь к природе, культуру поведения.
– Создавать условия для воспитания бережного отношения к природе, воспитание коммуникативных способностей и взаимопонимания через организацию совместной деятельности.
Оборудование: рисунки и фотографии с изображением леса, животных, занесенных в Красную книгу; схема “Значение леса”, материал для изготовления экологических знаков.
I. Организационный момент. Актуализация знаний.
Есть у ребят зеленый друг,
Веселый друг, хороший,
Он им подарит сотни рук
И тысячи ладошек…(лес)
Учитель. Кто это наш зеленый друг?
Ученики. Это лес.
Учитель. О каких отношениях говорится в этой загадке?
Ученики. В этой загадке говорится об отношениях между человеком и лесом.
Учитель. Итак, давайте определим, какова цель нашего урока?
Ученики. Сегодня на уроке мы выясним, какую роль играет лес в жизни человека и какую роль играет человек в жизни леса.
II. Проверка знаний и умений.
Учитель. Перед тем как перейти к изучению новой темы, хотелось бы вспомнить, что вы знаете о лесе.
Я предлагаю вам решить кроссворд и прочитать ключевые слова нашего урока.
Вопросы к кроссворду:
- Какое дерево является символом России?
- Хвойное дерево, которое сбрасывает иголки.
- Это животное имеет пятнистый окрас, “бакенбарды” и кисточки на ушах.
- Это животное умеет не только прыгать, но и летать.
- Хвойный лес.
- Хвойное дерево с плоскими хвоинками, а шишки торчат вверх.
- Живет в глуши лесной, и летом и зимой старательный работник, лесной носатый плотник.
- Хвойное дерево с короткими хвоинками, расположенными поодиночке.
- Дерево с листьями в форме сердечка.
- Какая птица распространяет плоды кедровой сосны?
- Хвойное дерево с ровным стволом желтого цвета. Хвоинки длинные, сидят парами.
III. Изучение нового материала.
Учитель. Ребята, какие ключевые слова составляют основу нашего кроссворда?
Ученики. БЕРЕГИТЕ ЛЕС!
Учитель. Ребята, как вы думаете, о чем сегодня на уроке мы будем говорить?
Ученики. Мы будем говорить об охране леса, о роли леса в жизни людей и о том, какую роль играет человек в жизни леса.
Учитель. Вот эту взаимосвязь мы сегодня и рассмотрим.
Давайте выясним, каково значение леса для человека. Сейчас ко мне подойдут командиры групп для получения задания. В задании написаны опорные слова, опираясь на них вы должны доказать какую роль играет лес в жизни человека. (Работа в группах.).
1-я группа – место отдыха, аптека.
2-я группа – источник чистой воды, пищи и источник древесины, топлива.
3-я группа – дом для растений, животных, грибов.
4-я группа – защитник воздуха, водоемов, почв.
(После выполнения задания на доске появляется схема, ответы дети комментируют у доски.)
1) Лес – это место отдыха человека, потому что только в лесу такое многообразие растительного и животного мира. Лес дарит красоту птичьих песен, цветущих растений. Для здоровья человека – чистый воздух, оздоровительные лагеря, дома отдыха, санатории, турбазы.
2) В лесу много лекарственных растений: подорожник (применяется как ранозаживляющее и кровоостанавливающее средство, при кашле), валерьяна (успокаивающее средство при нервных состояниях), липа(при простудных заболеваниях), шиповник (в виде настоя и сиропов при гриппе), березовый сок (при заболевании легких, при бронхите как общеукрепляющее средство).
3) В лесу чистая вода и пища: здесь много ягод, орехов, грибов. Много родников с вкусной и холодной водой.
4) Человек дровами обогревает дом, а дрова – это деревья, которые росли в лесу. Значит, лес – источник тепла.
Нас окружают вещи, сделанные из древесины: это мебель, пол, двери. Карандаш, линейка, тетради и книги тоже сделаны из дерева. Лес – источник древесины.
5) В лесу растут цветы, кусты, грибы. Это их дом. Лес является домом для птиц, животных, насекомых.
6) Лес – защитник воздуха, потому что лесные растения выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Лес очищает воздух от пыли.
Лес – защитник водоемов, так как там, где растет лес, не мелеют реки.
Лес – защитник почв. Лес защищает почвы от ветров, а корни растений не дают почве разрушаться.
Учитель. А теперь предлагаю вам прочитать статью “Роль леса в природе и жизни людей” на с. 106–107 учебника и обратить внимание на то, о чем мы еще не сказали.
Ученики. Листья многих растений выделяют в воздух особые вещества – фитонциды.
От фитонцидов погибают болезнетворные бактерии.
Только в лес мы все вошли,
Появились комары.
Руки вверх – хлопок над головой,
Руки вниз – хлопок другой.
Дальше по лесу шагаем
И медведя мы встречаем
Руки за головушку кладем
И вразвалочку идем.
Перед нами водоем
Прыгать мы уже умеем
Прыгать будем мы смелее:
Раз-два, раз-два.
Позади уже вода
Мы шагаем, мы шагаем,
Руки выше поднимаем
Голову не опускаем
Дышим ровно, глубоко.
Учитель. Давайте теперь выясним значение человека в жизни леса.
(Схема составляется по ходу урока.)
А всегда ли человек справедлив по отношению к лесу? Не по его ли вине возникают экологические проблемы леса? Послушайте стихотворение Н. Некрасова и подумайте, о какой экологической проблеме идет речь:
Плакала Саша, как лес вырубали,
Ей и теперь его жалко до слез.
Сколько тут было кудрявых берез!
Там из-за старой нахмуренной ели
Красные гроздья калины глядели.
Там поднимался дубок молодой,
Птицы царили в вершине лесной,
Понизу всякие звери таились.
Вдруг мужики с топорами явились.
Лес зазвенел, застонал, затрещал.
Заяц послушал – и вон убежал.
Ученики. В стихотворении говорится о вырубке леса.
Учитель. Почему это стало экологической проблемой?
Ученики. Раньше лес вырубался по мере надобности при помощи топора. А сейчас после работы лесорубов птицы и звери остаются без дома. Гибель растений ведет к разрыву цепей питания. В результате вырубки лесов гибнут насекомые, птицы, звери.
Учитель. Назовите хотя бы одну цепь питания.
Ученики. Желудь, мышь. сова.
Учитель. Другая экологическая проблема раскрывается в стихотворении “Береги природу!”.
Ты видел, в лебедей стреляли?
Ты видел, как они упали?
Скажи, а если б птицы знали
И если б только понимали,
Что их полет прощальный будет,
Их на заре подстрелят люди,
Скажи, они бы не летали?
Учитель. Подумайте, о какой экологической проблеме идет речь в этом стихотворении?
Ученики. Здесь говорится о незаконной охоте (браконьерстве).
Учитель. Человек издавна убивал животных, добывая себе пищу, но это было необходимо для выживания людей. Люди стали убивать еще больше, чем могли съесть. Сейчас неумеренная охота привела к полному или почти полному истреблению некоторых видов животных. В наше время охота на лесных животных ограничена, а браконьерство наказывается законом. Многие виды редких животных взяты под охрану. В Красную книгу занесены:
- растения– женьшень, венерин башмачок;
- жуки – жук-красотел, жук-олень, дровосек реликтовый;
- птицы – филин, утка-мандаринка;
- звери– зубр, амурский тигр.
Учитель демонстрирует рисунки и фотографии с изображением растений и животных, занесенных в Красную книгу.
Учитель. Вы знаете, что пластмассовые и стеклянные предметы не гниют в земле. Если пищевые отходы и бумагу можно закопать, то консервные банки, стеклянные и пластиковые бутылки нельзя оставлять в лесу. Об осколки разбитых бутылок могут пораниться животные. Послушайте, какой поступок человека стал грозной бедой для леса.
Ученик читает стихотворение В. Шефнера “Лесной пожар”.
Забывчивый охотник на привале
Не заметал, не растоптал костра.
Он в лес ушел, а ветки догорали
И нехотя чадили до утра…
А утром ветер разогнал туманы,
И ожил потухающий костер,
И, сыпля искры посреди поляны,
Багровые лохмотья распростер.
Он всю траву с цветами вместе выжег,
Кусты спалил, в зеленый лес пошел.
Как вспугнутая стая белок рыжих,
Он заметался со ствола на ствол.
И лес гудел от огненной метели,
С морозным треском падали стволы,
И, как снежинки, искры с них летели
Над серыми сугробами золы.
Учитель. Как вы думаете, что нужно было сделать охотнику, чтобы этого не случилось?
Ученики. Этого могло не случиться, если бы человек соблюдал правила разведения костра и не забыл его погасить и убедиться в том, что костер не разгорится вновь.
Учитель. Какие вы знаете правила разведения костра?
Ученики. (Свои ответы.)
Учитель. Давайте обратимся к учебнику с.111 “Как разводить костер”
Мы с вами выявили несколько больших экологических проблем. Давайте посмотрим схему.
1) Вырубка лесов.
2) Незаконная охота (браконьерство).
3) Уничтожение растений и животных.
4 ) Пожары.
Учитель. На какую мысль вас наталкивают эти проблемы?
Ученики. Надо беречь лес!
Выполнять правила поведения в лесу.
Учитель. Послушайте стихотворение.
На одной планете
Дружно жили дети.
Не разоряли гнезда птиц
Ради нескольких яиц,
Не ловили по дубравам
Рыжих белок для забавы,
Травку не топтали,
Рек не загрязняли!
Учитель. Какие правила вы услышали в этом стихотворении?
Ученики. Нельзя разорять птичьи гнезда, ловить зверей, топтать траву, загрязнять реки.
Учитель. От каждого из нас зависит жизнь леса, и находясь в лесу мы должны соблюдать правила поведения в лесу.
Ученик читает рассказ В. А. Сухомлинского “Стыдно перед соловушкой”.
Оля и Лида, маленькие девочки, пошли в лес. Утомленные дорогой, сели отдохнуть и пообедать. Вынули из сумки хлеб, масло, яйца. Когда девочки закончили обедать, недалеко от них запел соловей. Очарованные прекрасным пением, Оля и Лида сидели, боясь пошевелиться. Соловей перестал петь. Оля собрала остатки своей еды и обрывки бумаги и бросила под куст. Лида же завернула в газету яичную скорлупу и хлебные крошки и положила кулек в сумку.
– Зачем ты берешь с собой мусор? – сказала Оля. – Брось под куст. Ведь мы в лесу, никто же не увидит!
– Стыдно перед соловушкой, – тихо ответила Лида.
Учитель. Чье поведение в лесу вы считаете правильным?
Ученики. Правильно поступила Лида, собрав весь мусор. Если все будут поступать, как Оля, то лес превратится в свалку.
Учитель. Вы знаете, что пластмассовые и стеклянные предметы не гниют в земле. Если пищевые отходы и бумагу можно закопать, то консервные банки, стеклянные и пластиковые бутылки нельзя оставлять в лесу. Об осколки разбитых бутылок могут пораниться животные.
Учитель. О чем должны помнить люди, приходя в лес?
Ученики. Лес – наше богатство, это “легкие нашей планеты” и от нас зависит как мы его сохраним.
Учитель. Нарисуйте знаки, которые отражали бы опасные для леса действия человека. Что вы должны показать в знаках? (Работа в группах.)
Ученики. Нельзя вырубать деревья. Нельзя разводить костры. Нельзя оставлять мусор в лесу. Нельзя убивать зверей.
Учащиеся показывают экологические знаки и комментируют свои работы.
IV. Подведение итогов. Выставление оценок.
Учитель. О чем мы сегодня говорили на уроке?
1) О роли леса для человека.
2) О роли человека для леса.
Учитель. О чем должны помнить люди, приходя в лес? Какой вывод на уроке мы сделаем?
Ученики. Лес – наше богатство, это “легкие нашей планеты” и от нас зависит, как мы его сохраним.
Ученик читает стихотворение С. Никулиной “Русский лес”:
Нет ничего милее
Бродить и думать здесь.
Излечит, обогреет,
Накормит русский лес.
А будет жажда мучить –
То мне лесовичок
Средь зарослей колючих
Покажет родничок.
Нагнусь к нему напиться –
И видно все до дна.
Течет вода-водица
Вкусна и холодна.
Нас ждут в лесу рябинка,
Орехи и цветы.
Душистая малина
На кустиках густых.
Ищу грибов поляну
Я, не жалея ног,
А если и устану –
Присяду на пенек.
Лес очень любит пеших,
Для них совсем он свой.
Здесь где-то бродит леший
С зеленой бородой.
Жизнь кажется иною,
И сердце не болит,
Когда над головою,
Как вечность, лес шумит.
Учитель. Кто из ребят на уроке был самым активным?
Возьмите лист оценивания работы группы и проставьте оценку за работу каждой группы на уроке.
Лес — мощный аккумулятор солнечной энергии, он существенно влияет на формирование климата, круговорот воды в природе, газообмен в атмосфере и таким образом создает условия для жизни человека.
Началом этого круговорота является процесс фотосинтеза, при котором выделяется кислород.
Общая годовая продуктивность фотосинтеза земного шара равна 4,2•10 10 т углеродного эквивалента. Вторичная продуктивность составляет до 10% первичной. В целом первичная продуктивность биосферы составляет 2,29•10 15 ккал, а вторичная — 0,29•10 15 ккал. Таким образом, общая продуктивность биосферы Земли равна 2,6•10 15 ккал
Продуктивность лесов составляет 10—30 т, кустарников — 10, травянистых растений — 9, полупустынных, пустынных и тундровых зеленых растений — 2 т сухого вещества на 1 га в год. 1 га елово-лиственных насаждений в возрасте 20—40 лет за год поглощает из атмосферы 13—17 т углекислоты и выделяет в атмосферу 10—13 т кислорода. 1 га спелых ельников поглощает 10—12 т углекислоты и выделяет 8—9 т кислорода.
Наиболее высокая кнслородопроизводительная способность в лесах отмечена у дуба и лиственницы (6,7 т/га), у сосны и ели (4,8—5,9 т/га). Кроме того, масса подроста, подлеска и травяного покрова продуцирует 10—20% кислорода от общего количества, выделяемого всем древостоем. Ежегодно 1 га 20-летнего соснового насаждения поглощает 9,35 т углекислоты и выделяет 7,25 т кислорода, а 60-летнего — 14,4 т углекислоты и 10,9 т кислорода. За год 40-летние дубравы поглощают 18 т углекислоты и выделяют 13,9 т кислорода. Ежегодно леса СССР выделяют более 4 млрд. т кислорода, поглощая 5,5 млрд. т CO2.
Максимальные значения выделения кислорода характерны для высокобонитетных насаждений, т. е. выращивание высокотоварной древесины не уменьшает кислородопроизводительной роли лесов, а находится с ней в прямой зависимости. Кислород леса качественно отличается от кислорода планктона морей и океанов тем, что насыщен ионами отрицательного заряда. Это значительно повышает бальнеологические свойства лесов, так как научно и экспериментально доказано благоприятное воздействие отрицательной ионизации на организм больных и здоровых людей.
Бурное развитие технического прогресса приводит к изменению газового состава атмосферы (главным образом за счет увеличения CO2). В настоящее время в атмосферу поступает около 20 млрд. т углекислого газа. От сжигания топлива ежегодно выносится в атмосферу не менее половины этого количества.
Имеются ли реальные пути для предотвращения возможной опасности для человечества — накопления в атмосфере углекислого газа и изменения климата Земли? Да, они есть. Для этого необходимо устойчивое равновесие между атмосферой и гидросферой, атмосферой и земной растительностью, основным звеном которой являются леса.
Природа взаимодействия леса с внешней средой сложна и, несмотря на длительное изучение ее, наука еще не раскрыла многого в области экологии леса, которая должна быть одной из важнейших научных основ рассматриваемой проблемы.
Лес, как самое большое биологическое сообщество на земле, содействует очищению воздуха от пыли и обогащает его кислородом, являясь важным регулятором газового соотношения в природе.
Газовый состав атмосферы остается почти неизменным по всей поверхности планеты, несмотря на непрерывное поглощение отдельных ее компонентов. Например, количество кислорода остается неизменным, несмотря на его постоянное потребление организмами в ходе разнообразных реакций окисления. Такое постоянство состава кислорода в атмосфере объясняется тем, что наряду с его поглощением в результате одних реакций происходит эквивалентное выделение в ходе других процессов.
Считается, что продолжительность полного цикла круговорота кислорода в биосфере равняется 2000 годам. Кислород акцептируется непосредственно всеми компонентами биогеоценоза, обеспечивая дыхание животных и растений в атмосфере, почве, воде, превращение органических веществ, течение многих химических реакций в горных породах, почве, гидросфере. Но только с зелеными растениями атмосферный кислород находится в двустороннем взаимодействии — поглощается при дыхании и выделяется при фотосинтезе. Во всех других случаях он лишь потребляется в разнообразных реакциях окисления.
Одним из первых актов фотосинтеза является разложение воды, водород которой используется на восстановление углекислого газа и участвует в образовании органических соединений, а кислород выделяется из растений. Конкретный ход фотосинтеза и его особенности сложны и во многом еще не изучены. В настоящее время установлено, что прямыми продуктами фотосинтеза являются не только углеводы, но и белки. К тому же углекислота, необходимая для фотосинтеза, поступает не только из воздуха, но и из почвы, откуда она поглощается корнями и доставляется через стебли в листья.
1 га зеленых насаждений поглощает за 1 ч столько углекислоты, сколько в течение этого времени выдыхают 200 человек. Благодаря фотосинтезу ежегодно образуется около 1•10 11 т органических веществ и выделяется примерно такое же количество свободного кислорода. В настоящее время ученые предполагают, что больше половины фотосинтетического кислорода поставляет атмосфере именно флора, леса континентов.
Основная масса вещества растений (94—99,5% по массе) состоит из углерода, водорода и кислорода. Именно усвоение этих элементов определяет количество освобождаемого кислорода и поглощаемой углекислоты и воды. Азота и зольных элементов в растениях мало, и они не влияют на выделение кислорода.
Для вычисления ежегодного выделения кислорода лесами необходимы данные о производстве сухой продукции в лесных формациях. Ежегодная органическая продукция ниже всего в сухих колючих лесах, несколько больше во влажной лесотундре. на болотах в лесной зоне, заметно выше на свежих лесных почвах и выше всего в тропических лесах.
При умножении показателей ежегодной продукции сухого надземного вещества на площадь соответствующей лесной формации получают общую чистую годичную продукцию. Установлено. что при образовании 1 т абсолютно сухой древесины независимо от древесной породы поглощается в среднем 1,83 т углекислоты и выделяется 1,32 т кислорода.
Лес в большей степени, чем другие растения, пополняет воздух кислородом. Сосновые леса за год выделяют кислорода 30 т/га, лиственные — 16, а сельскохозяйственные культуры — от 3 до 10 т/га. Таким образом, лес выделяет кислорода больше, чем сельскохозяйственные культуры на такой же площади. Выращивание наибольшего количества древесины на единицу площади не только не противоречит гигиенической роли леса, а, наоборот, согласуется с ней и находится в прямой зависимости.
Чтобы обеспечить оптимальную норму кислорода на 1 человека в год (400 кг), необходимо иметь площадь лесов на 1 человека 0,1—0,3 га. С достаточной достоверностью известно, что одно крупное дерево, поглощая углекислоту, выделяет столько кислорода, сколько нужно 1 человеку в сутки для дыхания. Вместе с тем в условиях промышленного города под влиянием загазованности воздуха энергия фотосинтеза снижается в 10 раз. Это означает, что 1 человеку необходимы не одно, а десять деревьев. Поэтому жители городов чрезвычайно нуждаются в скверах, парках, аллеях, других видах озелененных территорий. Удовлетворительным отдых для человека считается в том случае, если в загородных парках посещаемость составляет 50 чел/га, в лесопарках — 10—20 чел/га, в естественных лесных ландшафтах 0,1—5 чел/га. В лесу ионизация воздуха выше, чем на открытом месте.
Выделенный растениями кислород переносится ветром на большие расстояния, освежает воздушные бассейны над городами и промышленными центрами и обеспечивает жизнь во всех уголках земного шара.
Таким образом, лес вместе с другими видами растительности играет решающую роль в сохранении кислородного баланса. Поскольку процессы выделения и поглощения углекислого газа находятся в прямой зависимости от годичного прироста фитомассы, естественно, что величина их поступления в атмосферу обусловливается факторами, с которыми связана продуктивность древостоев. Поэтому кислородопроизводительность древостоев в первую очередь зависит от их возраста, бонитета и типологической принадлежности.
В настоящее время все большее значение приобретают свойства леса очищать атмосферу от различных механических примесей, основная масса которых представлена пылью, включающей в себя нерастворимые и растворимые компоненты. Главный источник пыли — рыхлая почва. Пыль возникает всюду, где отсутствует растительность, препятствующая быстрому выветриванию верхнего слоя почвы.
Наибольшее пылеобразование наблюдается в засушливых областях. Большое количество пыли поступает от промышленных предприятий. В промышленных районах городов максимальная концентрация пыли в воздухе 13,85 мг/м 3 и более яри санитарной норме 0,15 мг/м 3 .
Основное направление в увеличении комплексного влияния леса на атмосферу — выращивание высокопродуктивных насаждений, дающих максимальное количество органического вещества на единицу площади.
Лес в значительной степени содействует очищению воздуха от пыли и копоти и препятствует дальнейшему их распространению. У стены леса, расположенной вблизи от промышленных предприятий, в воздухе содержится 0,23—0,32 мг/м 3 сернистого газа. На расстоянии 15—20 км его количество снижается до 0,07 мг/м 3 , а в пасмурную погоду до 0,17 мг/м 3 . Как днем, гак и ночью при малой скорости ветра лишь незначительное количество пыли проникает внутрь лесного массива. Основная масса попадает в него со стороны опушки. Эта пыль быстро оседает вследствие безветрия в лесу.
В спелом лесу пыли всегда меньше, чем вне леса. Число пылинок в единице объема воздуха изменяется лишь при сильном порывистом ветре и уменьшается в направлении ветра, проникающего в глубь леса не более чем на 500 м. Меньшая запыленность воздуха в лесу объясняется очищающим действием полога крон, в котором обнаруживается больше пылинок, чем под ним и на лесной подстилке. Под деревьями пыли меньше в среднем на 42,2% в вегетационный период и на 37,5% при отсутствии листвы.
Пылезащитные свойства разных древесных пород неодинаковы. Гладкие, глянцевитые листья осины и тополя бальзамического задерживают в 6,3, а дуба в 2,3 раза меньше пыли, чем шероховатые листья вяза. На верхушке вяза высотой 13 м ее остается в 8 раз меньше, чем на высоте 1,5 м. Это объясняется сдуванием пыли ветром и смыванием ее дождем с вершин деревьев.
В течение года 1 га леса отфильтровывает до 50—70 пыли: сквозь кроны еловых древостоев ежегодно фильтруется из воздуха 32 т/га пыли, сосновых — 36, дубовых — до 56 и буковых до 68 т/га. Лесные насаждения сохраняют пылезащитную способность и в безлистном состоянии. Поэтому лес и зеленые насаждения в городах особенно необходимы и незаменимы с социально-гигиенической точки зрения. Они являются «зелеными легкими» в районах промышленных предприятий. При подборе древесных пород, устойчивых к действию дымогазовых эмиссий, частично решается проблема поглощения вредных газов — окиси углерода, сернистого газа и сернистого ангидрида, представляющих опасность для здоровья человека.
Санитарно-гигиеническая роль леса определяется фитонцидными и другими свойствами образующих его пород. К настоящему времени изучены фитонцидные свойства почти всех древесных и кустарниковых пород, произрастающих на территории нашей страны. Известно также их количественное выражение: 1 га соснового леса выделяет 3—5 кг фитонцидов, березового — 2—3 кг, можжевелового — до 30 кг в сутки. Фитонциды хвойных пород обладают широким антимикробным спектром действия; они подавляют рост и развитие колоний очень многих видов микробов и вирусов, сохраняя это свойство в течение всего вегетационного периода.
Санитарно-гигиеническое значение лесных фитоценозов проявляется в их антимикробном, стерилизующем влиянии на среду. На первый план в данном случае выступает способность леса обогащать атмосферу ионизированным кислородом и фитонцидными веществами.
Изучение концентрации легких отрицательных ионов в насаждениях различного состава и на вырубках позволило сделать вывод о том, что все виды зеленых насаждений изменяют естественную ионизацию воздуха, увеличивая количество отрицательных ионов. В атмосфере без влияния леса число отрицательных ионов в 1 м 3 воздуха равно 1000, в лесу 10 000—15 000, в воздухе жилых помещений 25—100.
Количество отрицательных ионов зависит от состава лесов: заметно увеличивают их число насаждения лиственницы сибирской, сосны обыкновенной и смешанные посадки с участием сосны до 35% в составе.
Экспериментально доказано повышенное содержание легких отрицательных ионов в лесном воздухе. Установлено, что 5—7-часовое пребывание человека в лесу приводит к повышению тонуса, улучшению функций высшей нервной деятельности, увеличению на 10—30% минутного объема дыхания.
Лесные фитоценозы за период вегетации выделяют в атмосферу большое количество летучих органических соединений: сосновые насаждения выделяют за вегетацию непредельных и ароматических углеводородов 400—450 кг/га, березовые — 200—320 кг/га, в результате чего воздух под пологом леса приобретет антимикробные свойства. Последнее проявляется в подавлении роста патогенных бактерий и уменьшении численности микробов. Насаждение, имеющее массу листьев 4 т/га, выделяет в течение дня 1 кг/га летучих фитонцидов. Летучая фракция хвойных деревьев содержит до 40 видов терпеновых соединений.
Фитонциды, продуцируемые лесными фитоценозами, изменяют биохимические условия окружающей среды и являются лучшими из регуляторов микрофлоры воздуха. Известно, что одно дерево можжевельника может выделить за день 30 г летучих веществ. За этот же период 1 га хвойного леса в Крыму продуцирует около 5 кг и лиственного — около 2 кг летучих органических соединений.
Таким образом, имеющиеся сведения указывают на значительное участие в биологическом круговороте органических соединений, которые выделяются растениями.
При изучении микрофлоры воздуха в условиях различных растительных ассоциаций Подмосковья установлена наибольшая стерильность сосновых и лиственничных лесов. В лесу в 1 м 3 воздуха содержится в среднем не более 500 патогенных бактерии, а в городе — 36000. Растительность Земли ежегодно выделяет в атмосферу 175 млн. т эфирных масел.
Таким образом, лес является мощным фильтром воздуха, обладает антимикробными, стерилизующими свойствами, ионизирующим воздействием на воздух и общим оздоровляющим действием на окружающую человека обстановку.
Выяснена шумопоглощающая способность насаждений в зависимости от породы, полноты насаждения и количества подроста. Так, на расстоянии 80—100 м от источника шума (автомобильная дорога) в лесу с полнотой 0,8 при наличии подроста и подлеска наблюдается снижение звукового давления до 30 дБ.
Следует отметить способность леса к созданию микроклимата под пологом древостоев. Под пологом леса средняя суммарная освещенность находится в зависимости от степени насыщенности пространства фитомассой и ее качественных различий. Изменяется освещенность в следующих пределах: на высоте 130 см уменьшается до 5—13%, а рассеянная до 6—19% по сравнению с открытым местом; на высоте 5 см наблюдается дальнейшее ослабление суммарной освещенности в среднем до 2—6%, а рассеянной до 2—11 %.
Освещенность в лесу — немаловажный показатель для оценки фитоценоза. Для определения освещенности фитоценоза применяют индекс затенения, который учитывает густоту и величину деревьев одновременно в пихтово-еловых и широколиственно-хвойных лесах.
Результаты исследований показали, что индекс затенения полностью согласуется с показателями освещенности. Аналогичные данные, но на склонах различной экспозиции, получены в широколиственно-хвойных лесах. Отмечено, что применение индекса затенения оправдывается в горных лесах только в сходных топографических условиях.
В течение вегетационного периода на высоте 1,5—2 м средняя температура воздуха на 0,9—1,7° С ниже, чем на открытых пространствах; под пологом средняя максимальная температура воздуха ниже, чем на полянах и вырубках, на 1,2—3°С, а минимальная — выше на 0,5—1,1° С. Более ощутимая разница в температурах наблюдается на высоте 5 см.
Рис. 1. Карта природных зон России
Леса занимают более половины территории России. Лесными зонами считаются тайга, зона смешанных и широколиственных лесов.
Южнее тундры, лесотундры находится тайга .
Тайга имеет большую протяжённость по территории России. Она тянется через всю страну с запада на восток. Поэтому климат здесь будет достаточно сильно разниться. Чаще всего на западе зима мягкая, а лето тёплое. На востоке зима очень холодная и длинная, а лето жаркое и короткое.
Осадки выпадают в разных регионах по-разному. Зимой наблюдаются снегопады, а летом дожди.
Основу тайги составляют хвойные леса. К ним относятся деревья с хвоинками (рис. 2): ель, сосна, пихта, лиственница, кедровая сосна. Часто встречаются мхи, кустарники и травы.
Рис. 2. Хвойные деревья
В таёжных лесах много представителей животного мира (рис. 3). Здесь обитает около 40 видов млекопитающих: бурый медведь, соболь, бурундук, летяга, рысь и другие. Водятся ящерицы и гадюки. Огромное количество в тайге и птиц. Среди них сойка, кедровка, глухарь, клёст и другие.
Рис. 3. Животные тайги
Труд и быт людей
Зона тайги достаточно освоена людьми. Здесь они построили города, заводы и фабрики. Люди занимаются лесозаготовками, рыболовством, охотой.
Южнее тайги находится зона смешанных и широколиственных
Смешанный лес — это лес, состоящий из хвойных и широколиственных деревьев. Широколиственные леса — это лиственные леса, в котором растут листопадные деревья с широкими листьями.
Погода в этой зоне значительно теплее, чем у соседки — тайги. Климат влажный, выпадает много осадков. Наблюдается смена четырёх времен года. Почва достаточно плодородна.
В смешанных и широколиственных лесах растения образуют несколько ярусов. Верхний ярус смешанных лесов состоит из высоких хвойных деревьев. Под ними располагаются широколиственные деревья: дубы, липы, клёны, ясени, вязы. Берёзу и осину относят к мелколиственным деревьям (рис. 4). Третий ярус состоит из кустарников: боярышника, малины, шиповника. Почву в таком лесу покрывают невысокие травы, мхи и лишайники.
Рис. 4. Деревья смешанных и широколиственных лесов
В смешанных и широколиственных лесах водится много животных
(рис. 5). Многие часто мигрируют между лесными зонами. В смешанных и широколиственных лесах встречаются белка, кабан, волк, лиса, заяц и другие животные. В смешанных лесах водится большое количество птиц. Среди них сова, иволга, кукушка и другие.
Рис. 5. Животные смешанных и широколиственных лесов
Труд и быт людей
Многие земли смешанных и широколиственных лесов вырублены и распаханы. Большинство территорий занимают города и сёла. Люди занимаются в них скотоводством, земледелием. Работают на фабриках, заводах.
Лес имеет огромное значение в жизни людей (рис. 6). Лес — «лёгкие» нашей планеты, защитник воздуха. Растения леса выделяют огромное количество кислорода и поглощают много углекислого газа. Лес очищает воздух и от пыли. Она оседает на листьях, а потом дождями смывается на землю. Листья многих деревьев выделяют в воздух особые вещества — фитонциды. От них погибают болезнетворные бактерии. Хорошо очищают воздух леса, расположенные возле городов и вдоль дорог.
Рис. 6. Значение леса
Лес — защитник водоёмов. Люди давно заметили: реки, по берегам которых вырублен лес, мелеют. Дело в том, что в лесу талая и дождевая вода медленно просачивается в почву и оттуда постепенно попадает в реку, «питает» её. Если же лес вырублен, вода быстро, потоками стекает в реку по поверхности почвы. Может возникнуть наводнение. Зато потом в реку долго нет притока воды, и она мелеет.
Лес — это и защитник почвы. Ветер и потоки воды быстро разрушают почву в тех местах, где вырублен лес. Корни деревьев не дают разрушиться почве быстро.
Людей лес радует своей красотой. Отдых в лесу улучшает настроение и укрепляет здоровье человека. А сколько грибов, ягод, лекарственных растений дарит нам лес!
Основными экологическими проблемами в лесных зонах являются вырубка леса, браконьерство, нарушение правил поведения в лесу. На сегодняшний день лесозаготовки огромны. Чтобы восстановить экосистему, люди высаживают новые деревья, выращенные в питомниках.
Было время, когда люди убивали животных, собирали растения, добывая себе пищу. Сейчас же неумеренная охота привела к почти полному истреблению некоторых животных. Вытаптывание, необдуманный сбор трав приводит к вымиранию некоторых видов растений. Редкие организмы занесли в Красную книгу (рис. 7.). Охота и сбор их строго запрещены. Для сохранения оставшейся популяции созданы национальные парки (Лосиный остров) и заповедники (Приокско-Террасный).
Рис. 7. Растения и животные Красной книги России
Много пожаров начинается из-за костров, разведённых людьми. Огонь в лесу следует разжигать только по необходимости. Для разведения костра существуют следующие правила: 1) снять дёрн (почва с травой),
2) выкопать ямку, 3) в ней развести костёр, 4) потушить костёр водой,
5) засыпать песком, 6) положить дёрн на место.
Урок знакомит учащихся с тем, какую роль играет лес в жизни природы и человека, какие экологические проблемы существуют в лесной зоне и как человек должен заботиться о лесе.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока “Лес и человек”
На прошлом уроке мы говорили о лесной зоне и узнали о том, что зона лесов находится южнее тундры и включает в себя 3 природных зоны: тайгу, зону смешанных лесов и зону широколиственных лесов. Мы также познакомились с растениями и животными леса.
А сегодня мы поговорим о том, какую роль играет лес в жизни природы и человека, какие экологические проблемы существуют в лесной зоне и как человек должен заботиться о лесе.
Лес играет очень важную роль в жизни людей. Прежде всего, лес — это защитник воздуха. Растения леса поглощают углекислый газ и выделяют огромное количество кислорода, необходимого для дыхания человека.
Один гектар леса поглощает за 1 час столько углекислого газа, сколько его образуется при дыхании двухсот человек. Одновременно лес очищает воздух от пыли. Она оседает на поверхности листьев, а потом смывается на землю дождями. Листья многих деревьев выделяют особые вещества, фитонциды, которые губительно действуют на болезнетворные бактерии. Можно, наверное, сказать, что лес — это здоровье человека. Санатории, дома отдыха, детские оздоровительные лагеря обычно строят среди леса, потому что здесь самый чистый воздух.
Не менее известна роль леса как защитника водоёмов. Людьми давно было замечено, что реки, по берегам которых вырублен лес, мелеют. Дело в том, что в лесу дождевая и талая вода сначала медленно просачивается в почву, а затем оттуда постепенно попадает в реку, питая её.
А когда лес вырублен, вода по поверхности почвы быстро, потоками стекает в реку. Может даже возникнуть наводнение. Зато потом в реку долго нет притока воды, и она мелеет. Таким образом, лес предотвращает разрушительные наводнения, а также пересыхание рек и ручьёв в засуху.
Лес играет большую роль в защите почв и сельскохозяйственных растений. Словно могучий богатырь, стоит он зелёной стеной на пути сильных ветров и потоков воды, разрушающих почву и губящих урожай.
Лес является природным домом для многих видов растений, животных и грибов, существующих на нашей планете. Большинство этих живых организмов без леса существовать просто не может.
Лес издревле делится с человеком всеми своими богатствами. Люди собирают в нём грибы, ягоды, орехи, заготавливают различные лекарственные растения: зверобой, валериану, чистотел, боярышник и многие другие.
Лес является источником древесины, из которой делают строительные материалы, мебель, бумагу, топливо.
Для большинства людей лес — одно из любимых мест отдыха и прогулок. Лес радует своей красотой, улучшает настроение и самочувствие. Даже современная медицина вполне официально признаёт ценность нахождения в лесу для восстановления и поддержания здоровья человека.
В зоне лесов, как и в других природных зонах, к сожалению, существуют экологические проблемы. Они связаны в основном с вырубкой леса, а также незаконной охотой — браконьерством.
Раньше человек думал: «Лесов так много, вырубить их все просто невозможно». Шло время, и стало ясно, что леса в опасности! Поэтому на месте вырубленных лесов проводят лесовосстановительные работы, т.е. высаживают новые леса. Необходимые для этого саженцы выращивают в питомниках. Чтобы вырубать меньше деревьев, нужно шире использовать макулатуру. Из неё можно получать немалую часть бумаги и картона. Одна тонна макулатуры спасает от вырубки десять взрослых деревьев.
Леса запрещено вырубать по берегам рек, вокруг городов, уничтожать лесные полосы, которые защищают поля от ветров. В лесных зонах создано большое число заповедников и национальных парков. Среди них Приокско-Террасный заповедник, национальный парк «Лосиный остров». Под особой охраной находятся лесные растения и животные, внесённые в Красную книгу России: женьшень, венерин башмачок, амурский тигр, зубр, утка-мандаринка, жук-красотел, дровосек реликтовый, жук-олень.
Жизнь леса и его обитателей зависит от каждого, кто бывает в лесу. Человек должен всегда помнить, что он в гостях у природы и должен выполнять определённые правила. Одно из самых простых и важных правил: не оставляй мусора! Лес утрачивает свою природную привлекательность и красоту, если он захламлён. Разбитое стекло, вскрытые консервные банки, оставленные в лесу, могут стать причиной травмы другого человека или животного.
Кроме того, осколки стекла, как известно, собирают солнечные лучи. От этого могут загореться сухие листья или сухие травинки. Тогда в лесу начнётся пожар. Часто причиной пожара в лесу становится разведение костров. Одна малюсенькая искорка или тлеющий уголёк могут стать причиной большого пожара. Зачастую, люди, разводя костёр, выбирают неправильное место: рядом с деревьями или там, где низко нависают ветки, где много сухой травы. Уходя, многие забывают погасить костёр или делают это наспех. Всё это приводит к пожару. Не все ребята знают, как правильно разводить костёр. Поэтому, мы с Сашей решили подготовить вот такую памятку.
Дети не должны разводить костёр одни, без старших.
Нельзя разводить в лесу костёр без необходимости. Он нужен только для того, чтобы приготовить еду или обогреться.
Место для костра нужно выбирать тщательно. Поблизости не должно быть ничего, что может загореться.
Лучше разводить костёр на старом кострище. Если же его нет, нужно снять лопатой дёрн (слой почвы с растениями) и разводить костёр в образовавшемся углублении.
Уходя, нужно обязательно погасить костёр: залить водой или засыпать песком, а дёрн положить на место.
А сейчас давайте выделим самое главное в сообщении ребят и запомним.
Лес играет важную роль в природе и жизни людей. Он очищает воздух, защищает водоёмы и почвы. Лес — это природный дом для многих растений и животных, а кроме того, это замечательное место отдыха для человека. Лес даёт человеку древесину, грибы, ягоды, лекарственные растения.
Основные экологические проблемы лесных зон — это вырубка лесов и браконьерство.
Самая главная цель любой растительности на Земле — это выделение кислорода и поглощение углекислого газа из атмосферы. Миллионы лет развития планеты привели к тому, что на Земле развились существа, способные дышать лишь насыщенным кислородом воздухом. Эволюция — удивительная вещь. Поэтому параллельно с развитием одушевленных форм жизни происходило видоизменение и эволюционирование флоры планеты.
Деревья по праву называются легкими Земли. Они дают жизнь всем живым существам. Но нельзя забывать, что сами деревья могут быть полезны не только в качестве источника кислорода. Лиственный покров многих видов является источником питания травоядных животных.
Для приматов, многие из которых уже находятся на грани вымирания, деревья, помимо всего прочего, являются и домом. Некоторые виды шимпанзе даже научились строить для себя импровизированные жилища, в которых, применяя большие пальмовые листья, они устраивают себе лежбище. Гнезда многих птиц вьются на вершинах их стволов, ведь чем выше от земли, тем больше шансов выжить потомству.
Древесина является универсальным и качественным природным материалом для строительства домов. В древней Руси, когда каменные палаты были уделом лишь князей, простой люд срубал себе избы из деревьев. Сейчас же возведение зданий из дерева становится превосходным конкурентом таким классическим способам строительства, как кирпичная кладка и установка железобетонных блоков.
Вся производимая сегодня мебель в той или иной степени изготовлена с применением древесины. Приятно иметь дома деревянный книжный шкаф или стол, изготовленный из цельной древесины. Но не каждому это по карману. Поэтому сейчас в мебельной промышленности широкое применение обрело использование отходов от лесопереработки.
Бумажная промышленность напрямую зависит от произрастания леса. Начиная от простой тонкой тетради для младших классов и кончая большими энциклопедическими изданиями — все книги изготовлены из целлюлозы, полученной при переработке древесной коры и волокон.
К такому выводу пришли красноярские ученые Института химии и химической технологии СО РАН. Известно, что во время строительства крупных ГЭС в бассейнах Ангары и Енисея затоплению подверглись обширные лесные массивы. В СССР предварительная вырубка таких лесов была признана экономически невыгодной. Поэтому в течение многих лет деревья находятся под водой и медленно разлагаются под действием грибов и бактерий. Ученые выяснили, что в результате гниения древесины в реки и другие водоемы попадают токсичные вещества. Наиболее опасными из них являются фенолы, которые содержатся в различных частях деревьев в свободном и связанном виде. Фенольные соединения способны отравлять воду даже в небольших количествах. К счастью, фенолы отличаются низкой химической стойкостью. Но разные соединения распадаются с разной скоростью.
Быстрее всех разрушается обычный фенол, намного медленнее – крезолы, а демитилфенолы разлагаются очень долго. Стоит отметить, что проблема загрязнения Енисея фенолами изучается давно. Но красноярские специалисты впервые сумели составить подробный перечень содержащихся в воде соединений. Для этого использовались методики жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза. Также ученые поставили эксперимент и выяснили, какие именно фенольные соединения попадают в воду из гниющей древесины. В стеклянные емкости были помещены опилки, кора, почва, и смесь лесной почвы с древесными отходами лиственницы сибирской. Все емкости были залиты речной водой и закрыты. Шесть месяцев емкости выдерживались при естественной температуре и освещении. Затем ученые проанализировали состав воды.
Оказалось, что выделение токсичных веществ зависит от наличия в воде микроорганизмов. В их присутствии в воду попадают фенол, резорцин и пирокатехин, а также крезолы. Причем кора деревьев опаснее, чем опилки: из нее выделяется гораздо больше фенолов. Возможно, это связано с большим содержанием в ней лигнина. Выделение фенолов из почвы также происходит, но в крайне малых количествах. Входящие в состав почвы структуры отличаются высокой устойчивостью к биологическому разложению. Разработанные в ходе исследования методики могут быть использованы для мониторинга состояния природных водоемов, а также для определения источников загрязнений.
Растения в условиях города
Деревья и кустарники, произрастающие в городе, ежедневно и ежечасно проводят огромную работу: поглощают пыль и углекислый газ, вырабатывают кислород, выполняют санитарно-защитные, водоохранные и шумозащитные функции, формируют микроклимат и своеобразный облик города.
Значительную роль в нейтрализации и ослаблении негативных воздействий промышленных зон города на людей и живую природу в целом играют зеленые насаждения. Высаживаемые на городских улицах и в скверах зеленые насаждения помимо декоративно-планировочной и рекреационной выполняют очень важную защитную и санитарно-гигиеническую роль.
Какова же роль зеленых насаждений в очистке воздуха? В листьях дерева хлорофилловые зерна поглощают углекислый газ и выделяют кислород. В естественных условиях летом дерево средней величины за 24 ч выделяет столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек, а 1 га зеленых насаждений за 1 ч поглощает 8 л углекислого газа и выделяет в атмосферу количество кислорода, достаточное для поддержания жизнедеятельности 30 человек. Деревья очищают от углекислого газа приземный слой воздуха толщиной приблизительно 45 м.
Листва деревьев активно улавливает пыль и снижает концентрацию вредных газов, причем эти свойства у разных пород проявляются в разной степени.
рошо задерживает пыль листва вяза и сирени (лучше, чем листья тополя) . Так, посадка из 400 молодых тополей за летний сезон улавливает до 340 кг пыли, а вяза – в 6 раз больше. Один гектар насаждений деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 т пыли, а лиственных – около 100 т.
Зеленые насаждения играют большую роль в борьбе с шумом. Высаженные между источниками шума и жилыми домами деревья снижают уровень шума на 5–10%. Кроны лиственных деревьев поглощают до 26% падающей на них звуковой энергии. Крупные лесные массивы снижают уровни шума авиационных моторов на 22–56% по сравнению с открытым местом (на одном и том же расстоянии от источника шума) . Даже небольшой слой снега на ветвях деревьев усиливает поглощение шума. Интересно, что звуки поглощаются не листвой деревьев. Ударяясь о ствол, звуковые волны разбиваются, направляясь вниз, к почве, в которой и поглощаются. Наилучшим стражем тишины считается ель. Даже у самой шумной магистрали можно жить спокойно, если защитить свой дом рядом зеленых елей.
Деревья и кустарники (более 500 видов) выделяют в воздух летучие вещества – фитонциды, обладающие способностью убивать микроорганизмы. Фитонциды, открытые в 1928 г. советским ученым Б. П. Токиным, оказывают большое влияние на жизнедеятельность растений, ускоряя или замедляя их рост и развитие.
тивными источниками фитонцидов являются белая акация, береза, ива, дубы зимний и красный, ель, сосна, тополь, черемуха и др. Особенно важно, что фитонциды способны убивать некоторых возбудителей болезней человека и животных. Губительными для болезнетворных микробов являются хвойные леса. Ученые установили, что в хвойном лесу в 2 раза меньше бактерий, чем в лиственном. Так, например, 1 га можжевельника выделяет за сутки около 30 кг фитонцидов. Фитонциды сосны губительно действуют на возбудителей туберкулеза, а фитонциды пихты, тополя, дуба – на бациллы дифтерии. Опыты показали, что в июне-июле фитонциды черемухи обыкновенной подавляют размножение сальмонелл, шигелл и тормозят рост стафилококка, а фитонциды лиственницы сибирской подавляют размножение сальмонелл и тормозят рост шигелл.
Древесно-кустарниковые насаждения ослабляют негативное действие ветров.
Зеленые насаждения в вегетативный период повышают влажность воздуха и стабилизируют влагообмен между поверхностью земли и атмосферой. В тени сада в жаркий день температура воздуха на 7–8 oС ниже, чем на открытом месте. Если в летний день температура воздуха на улицах выше 30 С, то в парке или сквере термометр показывает лишь 22–24 С.
Экологическая обстановка в мире давно уже перестала радовать земные экосистемы. Множество заводов, без которых человечеству просто не обойтись, выбрасывают ежегодно в атмосферу около 10 миллиардов тон углекислого газа. Многие относятся к этому скептически, утверждая, что количество диоксида углерода не меняется в экосистеме Земли.
На деле, проблема не столько в превышении количества CO2, сколько в нарушении обмена веществ в экосистеме Земли. До начала промышленной деятельности человека углекислый газ, при взаимодействии с водой выпадал в осадок в виде карбонатов, потом переходил в почву, откуда служил для многих растений и водорослей удобрениями. Но это процесс, растянутый на десятки и сотни лет. Человечество же использует запасы миллионов лет в сокращенные сроки, перерабатывая твердые формы углерода в виде нефти и угля. При сжигании этих ископаемых в механизмах и на заводах происходит выброс диоксида углерода в воздух.
Единственный выход это воспользоваться другим механизмом и размножить флору. Фотосинтез — это естественный механизм, предусмотренный природой для переработки CO2. Сегодня эта система нужна, как никогда ранее. Производство диоксида углерода растет и соизмеримо выбросам должно расти количество лесов, джунглей, парков и искусственных насаждений. Растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород.
Дневное дыхание растений
Дневное дыхание связано с двумя процессами: непосредственно дыханием и фотосинтезом. Процесс дыхания, как и у человека, связан с окислением органических соединений и выделением диоксида углерода, воды и энергии. Вместо человеческих легких выступает вся поверхность растения. Химическая формула, описывающая реакции в процессе дыхания растений:
Любое дерево способно дышать всей поверхностью, даже поверхностью плодов. Но наиболее активно процесс дыхания происходит через устья листа, откуда и попадает по межклеточному пространству большая часть необходимых газов.
Если речь идет о дневном времени суток, то дыхание не столь заметно, как ночью. Поскольку работа растения направлена большей частью на постоянное запасание энергии в виде органических соединений (глюкозы). Попадающий в листья газ, при содействии воды и энергии солнечного света в хлоропластах превращается в глюкозу, которую организм запасает для дальнейшего использования. Собственно дыхание и является этим дальнейшим использованием.
Запасенная глюкоза, с помощью воды и кислорода разлагается на молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), углекислый газ и водород. АТФ – это твердая энергия. Биологический аккумулятор клеток, который обеспечивает энергетическими запасами все живое на планете. Позднее эти запасы будут использованы в жизнедеятельности каждой молекулы организма.
Кажется, что образуется замкнутый круг: фотосинтез происходит с образованием глюкозы и кислорода, но что толку, если потом в результате дыхания растений выделяется диоксид углерода и АТФ. А энергию растения расходуют лично на себя, ничего не оставляя другим. Но весь вопрос в количестве. Далеко не весь кислород, который образуется во время фотосинтеза, поглощается организмом во время дыхания. Растения производят в разы больше, чем поглощают. Может этим они и отличаются от человека. А все энергетические запасы растений рано или поздно переходят в запасы животных или человека. Так растения отдают все свои накопления ради существования экосистемы Земли.
В среднем 1 гектар лесов ежегодно выделяет 4 тонны кислорода и потребляет 5 тонн углекислого газа. Человек в день выдыхает до 1 килограмма диоксида углерода, в год — 365 кг. Следовательно, 1 гектар леса поглощает углекислоту, которую выдыхают 13 человек.
С увеличением процента содержания углекислого газа в атмосфере теоретически можно ускорить рост зеленых насаждений на Земле. Многие исследования показывают, что в условиях теплиц СО2 можно использовать как «воздушное удобрение», ведь иногда при дыхании кислородом растениями поглощается еще и углекислый газ. Но так происходит это только в условиях экспериментов. На открытых пространствах начавшийся рост активизирует насекомых, которые не позволяют лесам и джунглям разрастись. А культурные растения от таких добавок превращаются в легкую добычу для вредителей. Поэтому, чтобы не говорили скептики, нарушение обмена углеродом это плохо.
Ночное дыхание растений
Процесс дыхания растений мало чем отличается от дыхания животных и человека. Есть и ночное дыхание. Это явление было открыто Отто Варбургом в начале XX века. Ночью света нет, а значит нет и энергии для фотосинтеза. Растения перестают вырабатывать O2, но не могут перестать дышать. Кислород поглощается, а углекислый газ все так же продолжает выделяться.
Белки, жиры и углеводы, запасенные в процессе жизнедеятельности днем, благодаря циклу Кресса превращаются в углекислый газ, молекулы АТФ и водород.
АТФ расходуются на дальнейшие нужды, углекислый газ уходит в атмосферу по устьицам, а вот водород окисляется до воды. Растение не может позволить себе сбрасывать водород в атмосферу, поскольку легко может погибнуть от этого, поэтому происходит частичный выброс паров воды. Большая часть организма растения – вода. Она нужна во всех процессах, включая дневное и ночное дыхание. Окисленный водород будет использован вновь в следующих реакциях.
Именно из-за ночного дыхания не рекомендуется ставить цветы в спальнях. Это увеличивает содержание углекислоты в комнате. Что никак не скажется на цветах, но будет чувствительно для человека.
Для дыхания растений существует пороговое значение содержания кислорода. При увеличении содержания О2 в воздухе до 5-8 процентов – интенсивность дыхания у растений скачкообразно растет. Но после это рост практически прекращается. Сейчас кислорода в воздухе около 21 процента. А значит, растениям еще долго не нужно будет о нем беспокоиться.
В природе есть еще одно интересное явление, названное САМ — фотосинтезом. Это явление характерно для пустынных цветов и растений. В вечной погоне за сохранением водных ресурсов, эти растения приспособились к проведению фотосинтеза в ночь.
Водоросли и CO2
Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.
Получение энергии в группе цианобактерий
Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород. Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.
Фотосинтез
О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.
Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу. В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией. Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.
Схематический процесс фотосинтеза
В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО2, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО2 и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С6Н12О6, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.
Заключение
Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.
Хлоропласты
Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений. Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода. Искусственный фотосинтез в достаточно больших масштабах позволил бы снизить парниковый эффект, ведущий к опасному изменению климата …
Лесные экосистемы на территории Вологодской области являются преобладающим типом наземных экосистем. В нашей области леса занимают около 80% площади. Они довольно разнообразны по структуре, составу и условиям местообитания. В лесах представлены разнообразные жизненные формы растений. Среди них главная роль принадлежит деревьям и кустарникам. Растения, образующие леса, существуют совместно, влияют друг на друга. Кроме того, лесные растения находятся во взаимодействии со средой обитания и другими организмами (животными, грибами, бактериями). В своем единстве они образуют сложную развивающуюся экосистему.
Своеобразное сочетание природных условий позволило сформироваться древесным формам растений. Для произрастания деревьев наиболее важными факторами являются температура и влажность. Так низкая температура ограничивает развитие деревьев в тундре, а недостаточная влажность – в степях. В нашей природной зоне высота деревьев достигает 35 – 40 метров.
Пятиярусное лесное сообщество
Трехярусное лесное сообщество
собенностью лесной экосистемы является четкое распределение растений по ярусам. Это связано с тем, что растения различаются по высоте и распределению корневых систем в почвенных горизонтах. От физических условий среды зависят видовой состав растений и количество ярусов.
Кустарнички Деревья Травы
Жизненные формы растений в лесу
В лесном сообществе ярусы выделяют по жизненным формам: древесный, кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый. В различных типах леса эти ярусы выражены неодинаково. В лесах выделяют также группу внеярусных организмов – эпифитов.
В составе древесного яруса в лесах Вологодской области встречается 22 вида деревьев. Но некоторые из них могут иметь две жизненные формы: деревья и кустарники (черемуха, ивы, рябина).
В зависимости от типа леса развитие кустарникового яруса различно – от одиночных экземпляров до сомкнутых зарослей. Поскольку кустарники всегда ниже деревьев, их заросли называют “подлеском”. В наших лесах 32 вида кустарников. Часть из них – ива, малина, крушина, смородина, шиповник – образуют заросли.
Травянистые растения и кустарнички составляют в лесу свой особый ярус. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества (сосняк брусничник, сосняк черничник и т.д.). Видовой состав травянистых растений леса разнообразен. Каждому лесному сообществу соответствует определенный комплекс видов травянистых растений. В хвойных лесах насчитывается около 10-15 видов, а в мелколиственных до 30-50 видов. Среди них преобладают цветковые, в меньшем количестве встречаются высшие споровые (хвощи, плауны, папоротники).
Самый нижний ярус лесов образован мхами и лишайниками. Из мхов в зависимости от увлажнения развиваются зеленые, долгомошные или сфагновые мхи. В сухих сосняках преобладают лишайники: различные виды кладоний, цетрария исландская и другие. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества: сосняк лишайниковый («беломошник»), ельник зеленомошный, ельник долгомошный (при доминировании кукушкиного льна), ельник сфагновый.
Внеярусную группу (эпифиты) образуют водоросли, мхи и лишайники, растущие на деревьях и валеже. Эпифитные мхи более разнообразны на лиственных породах, а лишайники на старых елях и соснах.
Ярусное распределение растений создает разнообразие условий обитания для животных. Каждый вид животных занимает наиболее благоприятные для него условия на определенной высоте. Но животные, в отличие от растений, подвижны. Они могут использовать разные ярусы для кормежки и размножения. Так дрозды-рябинники строят гнезда на деревьях, в первую половину лета кормятся на земле беспозвоночными, а во второй половине лета поедают ягоды на деревьях.
Благодаря ярусному расположению, в лесном сообществе уживается большее количество видов, что позволяет полнее использовать среду обитания. Это обеспечивает разнообразие лесных организмов.
Этому же способствует различное сочетание условий обитания в лесу. С одной стороны, жизнь организмов зависит от особенностей климата таежной зоны, рельефа и почв территории, где располагается лесное сообщество. С другой стороны, под пологом леса в каждом его ярусе создается свой микроклимат. От колебаний температуры и влажности зависит произрастание определенного набора растений. В свою очередь, это формирует особенности обитания для животных, где они могут кормиться, размножаться и укрываться от врагов.
Условия существования организмов представляют собой совокупность экологических факторов.
Природные экологические факторы принято делить на две группы абиотические и биотические.
Абиотические экологические факторы – факторы неживой природы. В лесах наиболее важными для организмов являются температура, свет, влажность, состав почвы, особенности рельефа.
Биотические экологические факторы – факторы, связанные с влиянием живых организмов друг на друга (пища, паразиты и другие).
Выделяют также антропогенные факторы – все формы влияния человека на природу.
биотические факторы. Они, в первую очередь, влияют на жизнедеятельность организмов и имеют разное значение для растений и животных. Например, свет необходим для фотосинтеза растениям, а большинству животных помогает ориентироваться в пространстве. Каждый вид предъявляет определенные требования к среде, которые по отдельным экологическим факторам не совпадают у разных видов. Например, сосна обыкновенная светолюбива, хорошо переносит сухие и бедные почвы. Ель европейская теневынослива и нуждается в более богатых почвах и т.д.
По отношению к свету различают три основные группы растений: светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые.
. Светолюбивые виды лучше всего растут при полном освещении. К числу лесных светолюбивых видов относятся: сосна обыкновенная, береза, многие кустарнички (толокнянка) и травянистые растения сосняков. Наибольшее разнообразие таких видов можно встретить в сосновых лесах.
2. Теневыносливые виды могут расти на полном свету, но лучше развиваются при некотором затенении. Это довольно большая группа лесных травянистых растений, обитающая в разных типах лесов и занимающая разные ярусы, например, ландыш, медуница, рябина, черемуха.
. Тенелюбивые виды никогда не растут на полном свету. В эту группу входят некоторые лесные травы и мхи: кислица обыкновенная, папоротники, грушанки и другие виды, которых характерны для темных ельников.
Температурный фактор и достаточная влажность определяют преобладание древесной растительности над другими растительными сообществами в нашей природной зоне. В течение года происходит изменение этих факторов, что приводит к хорошо выраженным сезонам и сменам состояния растительного и животного мира. Внешний облик лесного сообщества и активность его обитателей зависят от времени года. Сезонности соответствуют такие явления как вегетация, цветение, плодоношение, листопад, перелеты птиц, размножение и спячка животных.
По отношению к влажности лесные растения относятся к трем основным экологическим группам:
1. Влаголюбивые виды, растущие на переувлажненных почвах и в условиях высокой влажности воздуха (некоторые виды осок, папоротников и другие). Эта группа имеет широкое распространение в таких сообществах как чернольшанники и ивняки.
2. Засухоустойчивые растения обитатели сухих мест, они способны переносить значительную и продолжительную сухость воздуха и почвы. Сюда относят травянистые растения, произрастающие в сосновых борах (толокнянка, тимьян ползучий, овсяница овечья).
3. Промежуточную группу составляют растения умеренно влажных местообитаний (многие лиственные древесные породы и травянистые растения). Эта группа растений преобладает в связи с особенностями климата и рельефа области.
По требовательности к содержанию в почве минеральных питательных веществ выделяют три экологические группы видов:
1. Растения мало требовательные к содержанию питательных веществ в почве. Они могут расти на очень бедных песчаных почвах (сосна обыкновенная, вереск, кошачья лапка и другие). У многих из них на корнях образуется микориза. Она помогает растениям усваивать из почвы воду и питательные вещества.
2. Растения очень требовательные к содержанию питательных веществ. Это травянистые виды, произрастающие в ольшанниках: крапива двудомная, сныть обыкновенная, недотрога обыкновенная и т.д.
Кошачья лапка двудомная
. Растения среднетребовательные к содержанию питательных веществ. Это большинство лесных видов: майник двулистный, кислица обыкновенная и другие. Они преобладают в лесных сообществах.
Биотические факторы. Не менее важным условием существования организмов в лесах являются взаимоотношения между ними. Это могут быть отношения сотрудничества, которые выгодны для обоих видов. Например, птицы питаются плодами растений и распространяют их семена. Известны взаимовыгодные отношения между грибами и растениями. В иных случаях один вид может пользоваться другим, не нанося вреда. Так, зимой синицы могут питаться за счет дятлов, которые оставляют часть кормов не съеденными. Виды, которые имеют сходные требования к условиям обитания, конкурируют между собой. При совместном произрастании ель постепенно вытесняет светолюбивую осину, создавая по мере роста затенение и препятствуя ее возобновлению. Среди животных конкурентные отношения между видами возникают за территорию и пищу. Например, обитающие в Вологодской области 5 видов дроздов, в первую половину лета кормятся мелкими беспозвоночными в нижних ярусах леса. Затем, по мере созревания ягод, они преимущественно держатся в верхних ярусах леса. Конкуренция между ними ослабляется за счет разнообразия беспозвоночных и обилия ягод.
Пища является очень важным экологическим фактором, так как это энергия для существования организмов. Питание животных в лесах различно. Вообще, все, что есть в лесу, используется в пищу, а животные встречаются от вершин деревьев до самых глубоких корней.
По питанию можно выделить разные экологические группы животных.
Чечетка (слева) и щегол (справа)
. Фитофаги или растительноядные животные – потребители различных частей растений (листвы, древесины, цветов, плодов). С обилием растительной пищи связано разнообразие растительноядных животных. Основными потребителями вегетативной массы в наших лесах являются лоси, зайцы-беляки и различные насекомые (жуки листоеды, короеды, усачи и многие другие). Генеративные части растений (цветы, плоды, семена) поедают птицы (клест-еловик, чечетка, щегол, чиж, снегирь), млекопитающие (белка) и насекомые. Многие насекомые, питаясь нектаром и пыльцой растений, одновременно их опыляют. Поэтому, они играют исключительно важную роль в размножении растений. Птицы, которые поедают ягоды, принимают участие в распространении растений, так как семена растений не перевариваются и с экскрементами попадают в новые места.
Совы: 1 – мохноногий сыч, 2 – серая неясыть, 3 – воробьиный сычик, 4 – ястребиная сова, 5 – ушастая сова
. Зоофаги – потребители других животных. Многие в лесу поедают беспозвоночных животных. Пауки питаются насекомыми. Добычей хищных насекомых становятся их собратья. К ним относятся жуки (жужелицы, мягкотелки, коровки), осы, кузнечики и многие другие. Насекомыми, моллюсками, червями кормятся жабы, ящерицы, землеройки. Синицы поедают насекомых, а ястребы и соколы охотятся на других птиц. Совы, горностаи, ласки едят мелких млекопитающих. Волки преследуют крупных животных, а рысь охотится из засады.
3. Всеядные – животные, которые потребляют различную пищу: растения, грибы, животных, включая падаль. Это обитающие в наших лесах кабан, медведь, барсук, ворон, серая ворона и другие. Для этих животных характерны очень разнообразные способы добычи пищи и места, где они кормятся.
. Группа животных, использующих отмершую растительность (сапрофаги). Перерабатывая опавшую листву, мертвую древесину, эти организмы играют важную роль в существовании и развитии лесов. Среди них преобладают насекомые. Так у различных жуков-усачей личинки развиваются и питаются в мертвых стволах деревьев. Из почвенных животных к этой группе относятся черви.
5. Животные – паразиты. Они живут на поверхности или внутри других организмов, которыми и питаются. Это могут быть паразиты растений – круглые черви и насекомые. Разнообразны паразиты животных. Часть паразитов относится к наружным, которые используют поверхность тела хозяев постоянно (вши) или временно (клещи, комары, слепни). Другие являются внутренними паразитами и поселяются в различных органах, например, плоские и круглые черви. Своеобразная группа паразитов – насекомые наездники, относящиеся к отряду перепончатокрылых. Их личинки развиваются внутри других насекомых, а взрослые питаются пыльцой растений.
В лесах умеренной зоны в разные сезоны года обилие и доступность кормов сильно меняется, поэтому многие животные питаются как растительной, так и животной пищей. Например, рябчик, глухарь, большой пестрый дятел, и даже грызуны, которых принято считать растительноядными.
Экологические факторы действуют на организмы совместно, определяя распространение и жизнедеятельность растений и животных. Например, комплексное действие абиотических и биотических факторов привело к формированию у птиц оседлых, кочующих и перелетных видов.
Загрузка...