Номинации

Аннотация на ученическую исследовательскую работу «Оценка состояния популяций бука лесного Макс-Ашманн парка», выполненную учащимися Кисловой Н. и Минаевой В.

Работы, посвящённые парку ,звучат на разных уровнях в надежде, что городские власти , наконец, обратят внимание на проблемы этого зелёного островка в центре город

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №30 г. Калининграда


Оценка состояния популяций бука лесного
на территории Макс-Ашманн парка
Выполнили:

ученицы 8 «Б» класса МАОУ СОШ №30

Кислова Наталья

Минаева Виктория

Руководитель:

учитель биологии МАОУ СОШ №30

Денисова Н.Н.

Научный консультант:

к.б.н. Уманский А.С.

Калининград 2013

Введение ………………………………………………………………………….3

В районе нашей школы в северной части города, почти на окраине находится лесопарковая зона, которая называется «Озеро Лесное» (Приложение 1). Она представляет собой большой зелёный массив, площадью около 85 га. Горожане называют его лесопарком или просто «Леснуха», а его историческое название мало кто знает.

Высокими доходами необходимо делиться с согражданами, и лучше это делать добровольно. Этому учит Библия. Очевидно, из этих соображений удачливый виноторговец Макс-Ашманн в 1903 году завещал Кёнигсбергу 100 000 марок на обустройство общедоступного парка, основой которого должно было стать подаренное им же имение с 25 га свободной земли, куда входила обширная буковая роща, расположенная в новом северном городском районе Марауненхоф (7).

Отсутствие какого-либо ухода и элементов благоустройства привело к запущенности территории, здесь пасётся скот, выгуливаются собаки, жители окрестных домов устраивают пикники, после которых остаются кострища и груды мусора. Из-за нарушения дренажной системы, начался процесс подтопления, что вызывает гибель ценных деревьев на отдельных участках, скапливается масса мёртвой древесины. К сожалению, в настоящее время эколого-эстетическое состояние некогда образцового и самого крупного в Кёнигсберге ландшафтного парка не соответствует его художественно-историческому облику.

Тем не менее, парк сохранил в отдельных частях великолепные виды, значительное разнообразие древесной растительности, исторические планировочные элементы (Приложение 2).

Наше внимание привлекли необыкновенные деревья с серыми гладкими стволами, которые образуют в парке две популяции-северо-западную и северо-восточную. Это буки- деревья, граница ареала распространения которых проходит по Калининградской области. Бук лесной восточнее нашего региона больше нигде не встречается. Наш земляк, писатель Ю.Буйда так описывал буковую рощу в Макс-Ашманн парке: «Гладкие серые стволы стояли как храмовые колонны, вознесясь над полом, выложенным мозаикой резных буковых листьев» (7)

Исследования учеников нашей школы охватывали общее состояние дендрофлоры парка, буковые рощи описаны не были.

Поэтому целью своей работы мы ставим продолжение изучения состояния Макс-Ашманн парка, а именно - популяций бука лесного. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1)определить площадь, занимаемую буковой рощей;

2)определить количество деревьев;

3)пользуясь различными методиками, определить высоту и средний

возраст деревьев;

4)выяснить уровень антропогенной нагрузки;

5)оценить состояние древостоя.

В последние годы исчезли многие городские скверы и парки, наш город уже трудно назвать садом, поэтому необходимо привлечь внимание общественности и городской администрации к проблемам Макс-Ашманн-парка, чтобы сохранить его былую красоту и историческую ценность.

1. Биология и экология бука европейского

Бук европе́йский, или Бук лесно́й(лат. Fágus sylvática) — листопадное дерево, рода Бук (Fagus) семейства Буковые (Fagaceae). Ареал вида охватывает почти всю Западную и часть Восточной Европы. Бук европейский — наиболее распространённый вид бука в Европе. Кроме него, в Европе на небольшой территории произрастает только бук восточный (Fagusorientalis).Листопадное дерево до 30—50 м высотой со стройным колонновидным стволом, яйцевидной или широко-цилиндрической, на вершине закруглённой мощной кроной и более-менее распростёртыми ветвям(Рисунок1).

Рисунок 1. Бук европейский, или Бук лесной. (Ботанический сад, 25.11. 2012)

Корневая система мощная, но неглубокая, без ясно выраженного стержневого корня (утрата стержневого корня происходит в 20-летнем возрасте), с боковыми корнями, уходящими косо вглубь почвы, и большим количеством поверхностных корней, нередко огибающих встречающиеся камни и срастающихся между собой (Рисунок 2).

Рисунок 2. Корневая система бука.

Почки до 1,5—2 или 3 см длиной и 2,5—4 мм толщиной, цветочные — значительно толще, характерно веретеновидные, длиннозаострённые; чешуи красно-бурые или светло-коричневые, острые, многочисленные, налегающие, у верхушки несколько опушённые. Боковые почки сильно отстоящие. Листьям, находящимся ещё в почке и распускающимся, характерна складчатость (8).

Листорасположение очерёдное, двурядное. Черешки опушённые. Листья эллиптические, широкозаострённые к основанию и к вершине, с перистым жилкованием, по краю слабоволнистые и иногда с редкими небольшими зубцами, сверху тёмно-зелёные и блестящие, снизу светлее и со слегка приподнятыми жилками (Приложение 3), в молодости шелковисто-опушённые, позже голые и лишь по краю и жилкам снизу прижато-опушённые (Рисунок 3).

В Швеции молодые листочки бука употребляют в пищу в сыром виде, делают из них салат или добавляют в кашу; почки сушат и перемалывают в муку, которую тоже используют в пищу (7).

Листья бука, особенно осенью, употребляют на корм домашним животным, преимущественно овцам. В качестве корма могут использоваться молодые ветви после силосования.

Рисунок 3. Листья бука.

Плоды — трёхгранные орехи с острыми рёбрами, равны по длине лопастям, с тонкой, деревянистой, коричневой, блестящей оболочкой, с матовой треугольной площадкой, большей частью по два, реже по четыре в плюске, которая осенью во время листопада растрескивается на четыре (или три) доли не совсем донизу. В каждом орехе по 1—2 семени (7). Зародыш со складчатыми жирными семядолями, содержащими до 50 % масла. Созревают в конце сентября (октябре) и осыпаются с октября по ноябрь (Рисунок 4).

Плоды используются в пищу: в сыром виде из-за содержания алкалоида фагина они в большом количестве вредны, лучше их употреблять поджаренными. Из муки буковых орехов с добавлением пшеничной муки в Карпатах пекут блины, оладьи, печенье, а также используют для выпечки обыкновенного хлеба. Из орехов получают ореховое масло, полувысыхающее, светло-жёлтое, очень приятного вкуса, используемое для пищевых и технических целей. Из поджаренных орешков получают напиток кофейного.Орехи бука после отваривания также используют на корм птице, крупному и мелкому рогатому скоту.

Рисунок 4. Плоды Бука

Всходы. В естественных условиях семена прорастают в марте — апреле. При осеннем посеве всходы появляются на следующий год рано весной; при весеннем — через 3—6 недель (9).В неблагоприятных для прорастания условиях семена способны к вынужденному покою до второй весны(Рисунок5).

Рисунок 5. Всходы бука.

Древесина бука европейского имеет красивую текстуру, сначала желтоватая, после хранения розовато-коричневая, твёрдая, тяжёлая и гибкая, легко колется. Заболонь в высушенном виде по цвету почти не отличается от спелой древесины. Ложное ядро по окраске отличается от здоровой древесины и имеет красновато-бурый цвет. Годичные слои различаются невооружённым глазом на всех срезах (9). Широкие лучи различимы на всех трёх срезах, на поперечном срезе различимы также узкие лучи. Древесина не имеет блеска. Плотность при 15 % влажности 0,62 г/см³, при 12 % — 0,60 г/см³. При сушке наблюдается некоторая тенденция к короблению. Широко используется для производства фанеры, гнутой мебели, в строительстве и вагоностроении, в машиностроении, для изготовления паркета, в изготовлении музыкальных инструментов, ружейных прикладов, для декоративной отделки радиоприёмников и телевизоров, киёв для бильярда. Для открытых работ древесина бука малопригодна, легко разрушается грибами и покрывается мраморной гнилью. Чтобы повысить прочность буковой древесины, придать ей нужный тон, а также устранить другие недостатки, ещё не спиленные деревья пропитывают химикатами и красителями (12).

Из древесины бука европейского путём сухой перегонки (нагревание без доступа воздуха) получают дёготь. Кроме того, из неё получают древесный уксус и метиловый спирт.

Буковые дрова очень ценятся, они считаются лучшими дровами для камина. Из буковой золы получают поташ и щёлок для мытья. Буковая зола очень ценится в производстве стекла. Из буковой золы (поташа) с добавлением песка получают зелёное стекло, которое ещё называют «лесным». Именно по этой причине большие участки буковых лесов были вырублены, а растущие в них буки заменены на быстрее растущие ели. Такие леса в Германии называют «стеклянными лесами», «стеклянными оврагами» и «плавильными лесами»(6).

Древесина бука, наряду с берёзовой, является наиболее доступным сырьём в Северном полушарии при производстве бумаги из целлюлозы твёрдых лиственных пород  и наилучшей из древесины широколиственных пород.

Случаются производственные отравления людей респираторно-контактного характера при обработке и химической переработке древесины бука.

При производстве традиционных колбас в некоторых странах в процессе их копчения используются буковые щепки, например, при производстве французской колбасы AndouilledeVire.

Буковый дёготь раньше применялся при лечении различных кожных заболеваний, а также при ревматизме и подагре, как растирание или мазь. Из крезола, добываемого из орехов, производят медикаменты, используемые при лечении начальных стадий туберкулёза, гнойных процессов в бронхах. Он используется также наружно в качестве прижигающего и обеззараживающего средства. Церотиновая кислота, содержащаяся в коре, раньше применялась при инсульте.

Плиний Старший в «Естественной истории» писал о том, что древние галлы и германцы из буковой золы и сала изготавливали чудодейственную мазь, использовавшуюся ими для мытья и окрашивания волос, а также для лечения кожных заболеваний.

Косметические компании Oriflame, Melvita и VitaActiva используют экстракт почек бука европейского для производства различных омолаживающих средств как эффективное средство для насыщения клеток кожи кислородом.

Использование в ландшафтном дизайне

В культуре бук европейский разводят обычно севернее и восточнее его естественного ареала: в Скандинавии — до 63—65°северной широты, на востоке — до меридиана Москвы. В Москве обмерзает по уровень снега при температуре около - 40 °C. Выращивают также в Северной Америке и в Новой Зеландии. К недостатку атмосферной влаги и низкой температуре более чувствителен, чем дуб черешчатый. Дымоустоичив и газоустойчив. Лучше других лиственных деревьев очищает воздух от пыли. За год гектар буковых насаждений задерживает 63 т пыли. В степной зоне страдает от засухи и жары. В культуре хорошо растёт на почвах подзолистого и чернозёмного типа, мирится с сильно каменистыми почвами. Плохо растёт на торфяных, сухих песчаных и избыточно увлажнённых глинистых почвах. Годится для стрижки, широко используется для высоких живых изгородей, стен и фигурных форм, но чаще в качестве солитера. Бук традиционно используется в искусстве бонсай, при этом его размеры уменьшаются в 60—80 раз (10).

Культурные формы размножают прививкой, отводками и летними черенками.

В Западной Европе бук европейский и его культурные формы широко используются в ландшафтном дизайне. Парк Монсури(фр. ParcMontsouris) в Париже известен своими плакучими буками вокруг центрального озера, есть великолепный экземпляр этой формы бука и в Гайд-парке. В имении И. С. Тургенева «Ясени» во Франции сохранился плакучий бук, посаженный писателем перед виллой П. Виардо. В знаменитом парке князя Пюклера-Мускау в Бад-Мускау горный участок засажен буком европейским. В Валлуарских садах (фр. JardinsdeValloires) во Франции, в «сумасшедшем» саду нашлось место извилистой форме бука из леса Верзи. Особенно популярны в Западной Европе в начале XX века были «гобеленовые» живые изгороди, составленные из золотистых, зелёных, сизых и бронзовых карликовых форм бука. Известна своими 8-метровыми буковыми живыми изгородями, служившими для защиты от ветра, деревня Айхершайд(нем. Eicherscheid(Simmerath) на западе Германии. Примечательна и Миклюрская живая изгородь (англ. MeikleourBeechHedges), находящаяся в окрестностях Миклюра (англ. Meikleour) в Шотландии, высотой 30 м и длиной 530 м. Она внесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая высокая и самая длинная живая изгородь мира. Буковые деревья в ней были посажены в 1745 году, их стригут каждые десять лет. Украшением Королевского ботанического сада в Эдинбурге является травянистый бордюр длиной 165 м, эффектно выглядящий на фоне живой изгороди из бука, которую считают лучшей в Великобритании. Эта изгородь состоит из 150 деревьев в возрасте более 100 лет. Аллея из буков пурпурной формы в лесу Севернейк (англ. SavernakeForest) внесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая длинная аллея в Великобритании. Она была заложена в конце 1790-х годов, длина её более 6 километров 600 метров. Известна аллея из буков извилистой формы в городе Бад-Нендорф в Германии, её составляют почти 100 деревьев, 2/3 из которых появились из корневых отпрысков (13).

2. Материал и методики

Исследования проводились на территории Макс-Ашманн-парка и Ботанического сада.

Методов определения возраста деревьев насчитывается более десятка:

1.По количеству колец на пне дерева. Но для этого дерево нужно пилить. Кроме того, известны случаи, когда дерево не дает колец, дает их по нескольку в год, или наоборот, как у маслины, эти кольца со временем пропадают.

2.При помощи бура (Пресслера, Наттсона).Мы этот способ не используем, так как не хотим вредить старым и без того больным деревьям

3.Радиоуглеродный анализ. Самый точный, но и дорогой способ. Но он не "работает" для дуплистых деревьев, т.к. материал для исследования берется из середины ствола.

4.Имея срез старой толстой ветки, можно приблизительно узнать возраст самого дерева.

5.При помощи известной даты, когда дерево было посажено.

6.При помощи ультразвука.

7.По аналогии с другими деревьями этой породы, возраст которых известен.

8.По характеру коры, высоте дерева, по приросту толщины.

9.При помощи измерения обхвата ствола дерева на уровне 1,30 м. и использования специальных коэффициентов. Мы чаще всего используем именно этот способ. В этом случае обхват ствола множится на коэффициент. Дуб обхватом 600 см при коэффициенте 1 имеет возраст приблизительно 600 лет.

Отойдите на любое расстояние от дерева. Попросите кого-то подержать палку в вертикальном положении на любом расстоянии в направлении дерева. Ложитесь на спину, таким образом, чтобы за концом палки увидеть вершину дерева. Точно измерьте расстояние от своей головы до палки(a), затем измерьте расстояние от головы, где вы лежали до основания дерева (b). Точно измерьте длину палки(h).

Рисунок 6. Метод линии прямой видимости

H = (h * b)/a

На каком-то расстоянии от дерева, возьмите в руку палку в вертикальном положении и достаточно далеко отойдите назад, так чтобы высота дерева совпадала с высотой палки. Затем наклоните палку таким образом, как будто дерево упало. Попросите своего друга отметить точно то место, куда "упадет" дерево, соответствующее концу палки. Расстояние от этой точки до основания дерева является искомой высотой.

Рисунок 7. Метод падающего дерева

Этот метод основан на наблюдениях, которые утверждают, что в любое время солнечного дня, длин тени объектов прямо пропорциональна с их высотой. Для нахождения высоты дерева этим методом, воткните в вертикальном положении предмет (например, палка) с известной высотой (h). Измерьте длину тени палки (u). Затем измерьте длину тени дерева (U).

Рисунок 8. Метод тени

H = (h * U)/u

Привязать к воздушному шарику длинную нитку и вытравливать ее постепенно до тех пор, пока шарик не поднимется до верхушки. Сделать на нитке отметку (например, узелок). Вернуть шарик, измерить длину выпущенной части нитки.

Макс Ашманн-парк создавался как городской ландшафтный парк, поэтому большое значение уделялось видовому составу растительности. На сегодняшний день в количественном отношении на территории парка виды древесных пород распределились следующим образом (по мере уменьшения):

Дуб черешчатый

Граб обыкновенный

Липа мелколистная

Тополь чёрный

Дуб красный

Ольха чёрная

Клён остролистный

Ива белая

Клён ложноплатановый

Ясень обыкновенный

Каштан конский

Клён серебристый

Берёза бородавчатая

Тополь бальзамический

Ива ломкая

Вяз гладкий

Осенью 2012 года нами было проведено исследование трех популяций бука европейского. Первая популяция произрастает в Макс-Ашманн парке, в его западной части, северо-западнее озера Лесного. Древостой составляют растения приблизительно 80-90 летнего возраста (Рисунок 9).

Рисунок 9. Участок парка в северо-западной части.

Вторая популяция занимает площадь в северо-восточной части парка и представлена деревьями как более старшего возраста, так и подростом. Общая площадь посадок бука в Макс-Ашманн парке составляет 750 м² или 0,75 га, что составляет менее 1 % от первоначальной площади парка. Рисунок 10.

Рисунок 10. Площадь посадок бука лесного на территории Макс Ашман-парка.

Третья популяция, выбранная в качестве контрольной, является посадками на территории Ботанического сада г. Калининграда, возраст которых составляет более 100 лет. Площадь произрастания бука на территории Ботанического сада 70 м².

Также нами было проведено измерение окружностей стволов и высот деревьев (Таблицы 1 и 2).

Таблица 1. Данные измерения окружности ствола и высоты Буков европейских (25 ноября 2012 год Ботанический сад)

№	Длина_окружности_ствола_(см)__Высота_(м)'>Длина окружности ствола (см)	Высота (м)
1	129	14
2	124	13
3	183	18
4	212	20
5	216	21
Сред.зн.	172,8	17,2

Таблица 2. Данные измерения окружности ствола и высоты Буков европейских (17 декабря Макс-Ашманн парк)

Зрелые деревья в возрасте от 60 до 150 лет с диаметром ствола от 40 до 60 см составляют 31% от всех деревьев. К этой группе относятся и исследуемые нами буки.

Самоподнявшиеся в последние десятилетия молодые деревья с диаметром ствола менее 40 см, загущающие парк, составляют 54% от всех деревьев. Это уже другие породы, не столь эстетически значимые: липы, клён остролистный, граб обыкновенный и ольха чёрная как индикатор переувлажнённой территории.

Соотношение между историческими и самовозобновляющимися деревьями бука в современном парке составляет 2%. И если не будет произведена реконструкция парка, то большинство ценных, эстетически значимых деревьев, особенно дуб и бук, исчезнут, выпадут из древостоя. Всё во власти человека, однако вспомним, что «уважение к минувшему-вот черта, отличающая образованность от дикости» (7).

Буки, как и другие растения, обладают индикаторным свойством – способны реагировать на изменение условий среды, в том числе – на антропогенное воздействие. В качестве критериев оценки состояния древостоя мы использовали : жизненность по состоянию коры, степень изреженности кроны, количество сухих ветвей. Нами было проведено сравнение состояния крон деревьев на обоих объектах (Таблица 3).

Таблица 1. Состояние крон бука.

Состояние растений в Ботаническом саду оценивается как здоровое. Деревья в Макс-Ашманн парке имеют признаки ослабленных, что выражается в повреждении стволов, в обломе ветвей, наклоне стволов, а также антропогенном повреждении коры (нанесение надписей) (Приложение 3). Наиболее заметные признаки ослабления выражены у деревьев, произрастающих возле озера. Растения находящиеся в северо-восточной части парка повреждены слабее.

1. 
   Общая площадь двух площадок занятых буком европейским на территории Макс-Ашманн парка составляет 0,75 га. Таким образом, бук занимает не более 1 % от площади парка, что характеризует данную породу как редко встречающуюся.
   
2. 
   Общее количество исследованных деревьев на территории Макс-Ашманн парка – 40 (10 на площадке возле озера и 30 в северо-восточной части). В Ботаническом саду произрастает 11 деревьев.
   
3. 
   Средний возраст изученных деревьев равен приблизительно 100 годам, причем на площадке в северо-восточной части отмечено наличие подроста 3-5-летнего возраста, что свидетельствует о естественном возобновлении. На площадке возле озера Лесного и в Ботаническом саду подрост не обнаружен.
   
4. 
   Буковые деревья Макс-Ашманн парка имеют меньшую длину окружности ствола и большую высоту по сравнению с деревьями Ботанического сада.
   
5. 
   Антропогенная нагрузка оказывает влияние преимущественно на первую популяцию (северо-западная часть парка), поскольку находится в непосредственной близости от многоэтажной жилой застройки микрорайона «Северный» или МЖК (улицы Ефремова и Ясная) и активно используется местными жителями в качестве места отдыха. Северо-восточная часть территории Макс-Ашманн парка не столь популярна у горожан, т.к. находится на значительном удалении от мест компактного проживания, а подход со стороны поселка Северная гора (улицы Малая Лесная, Платова, Богатырская) осложнен неудовлетворительным состоянием мостика через ручей Северный.
   
6. 
   Состояние буков Макс-Ашманн парка более ослабленное по сравнению с посадками Ботанического сада, что выражается в наличии естественных и антропогенных повреждений. В тоже время у популяции буков произрастающих в северо-восточной части парка антропогенные повреждения выражены слабее, что обусловлено причинами, изложенными в предыдущем пункте.
   

2.Ваулина В.Д.«Наш край. Калининградская область», Пособие по природоведению для начальных классов средней школы, Калининград, Типография издательства «Калининградская правда», 1988 г.

3.Королёва А.Е. «Иди за мной», Программа экологического воспитания младших школьников, Калининград, 1996 г.

4.КучерявыйП.П., Фёдоров Г.М.«География Калининградской области», Пособие для учащихся, Калининград, Калининградское книжное издательство, 1989 г.

5.ЛитвинВ.Ю., Ельцина Т.Н., Дедков В.П., Калининградская область. Природные ресурсы, «Янтарный сказ», Калининград, 1999 г.

6.Петров В.В., Лес и его жизнь, «Просвещение», 1996 г.

7. Салихова Е.В. Хроника садов и парков, НОУ ВПО «Балтийский Институт Экономики и финансов», Калининград, 2008 г.

8.Селберг Ц., Стетгенс М., Деревья и листья, Москва «Аст-Пресс», 1997 г.

9.Фёдоров Е.А., Леса янтарного края, Калининградское книжное издательство, 1990 г.

10. «Википедия» http://ru.wikipedia.org/

11. «Энциклопедия лекарственных растений»http://medgrasses.ru/

12. «Путешествия и туризм» http://umeda.ru/

13. «Энциклопедия декоративных садовых растений» http://flower.onego.ru/

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1. План местности в северной части города Калининграда. Макс-Ашманн парк и озеро Лесное.

Приложение 2. Старая аллея парка Макса Ашманна