Долгие зимние месяцы – время, когда природа, кажется, забывается глубоким сном в ожидании прихода тепла. Зимой под снегом продолжается жизнь кустарничков и трав, растений лесных опушек и полян, лугов и речных долин. Лесные растения средней полосы по-разному адаптированы к зимним условиям.

Зимняя стужа в средней полосе – это сухой период года, когда грунтовые воды замирают в верхних слоях почвы. Деревьям и кустарникам приходится преодолевать период зимней сухости – главной сезонной угрозы. Все адаптации растений к зиме направлены на снижение потерь влаги. Стволы деревьев защищены корой, почки спрятаны в почечные чешуйки. Для многих деревьев и кустарников главный способ борьбы с зимним высыханием – сбрасывание листвы. Такие растения называются листопадными. Весной и летом листва активно фотосинтезирует, обеспечивая рост и все остальные функции. На зиму листопадные растения «засыпают», не расходуя воды на испарение и фотосинтез. Хвойные растения имеют преимущество перед лиственными: в хвое содержится очень мало воды, а преобладают незамерзающие эфирные масла, алкалоиды и сахара. Фотосинтез идет медленно, но он может идти даже зимой. Каждая хвоинка защищена слоем особого воска, предохраняющего от потери влаги.

Среди наших растений есть такие, которые зимуют под снегом зелеными. Если раскопать снеговой покров, можно увидеть зеленые листья. Надземные части этих растений прижаты снегом и распластаны на поверхности почвы. Вечнозеленые лесные кустарнички в Приокско-Террасном заповеднике представлены брусникой, черникой, толокнянкой, линнеей и др. Зимнезеленые травянистые растения – это грушанки, копытень, зеленчук. Все эти растения зимуют под снегом, а от высыхания их спасают специальный восковой налет или опушение на листьях, а еще имеют «химическая» защита – в их клетках есть особые дубильные вещества, предохраняющие от замерзания.

Другой тип лесных трав – нежные травянистые растения, у которых зимуют только подземные органы. Их основной способ переживания зимы – полное отмирание надземной части. Это ландыш, майник, седмичник, многие другие – они радуют нас, появляясь на проталинах каждой весной. Надземные части разных лесных растений имеют разные сроки жизни – у одних они зеленеют до поздней осени, а у других – таких как пролеска сибирская, хохлатка, гусиный лук, чистяк, надземная часть отмирает очень быстро – в начале лета. Только появившись, эти растения сразу цветут, дают плоды и вскоре засыхают, проводя большую часть года под землей, в состоянии покоя. Во всех этих случаях мы говорим о многолетних растениях. В лесах средней полосы есть и однолетние травянистые растения, жизнь этих растений очень коротка – всего несколько теплых месяцев.

Есть в лесу и растения, которым зимняя стужа вовсе нипочем. Это – мхи. Они могут зимовать даже без снежного одеяла. Мхи не боятся сильных морозов, потому что им совершенно не опасно высыхание: влагу они поглощают всей своей поверхностью, словно губка – в том числе из атмосферных осадков. Если долго нет дождя, мох полностью теряет влагу и высыхает до воздушного состояния, но при этом не погибает, а просто переходит в состояние покоя. Подобным образом обстоит дело и у лишайников. Они так же хорошо переносят зиму в лесу и никогда не страдают от зимних невзгод.

Прострел раскрытый Хохлатка плотная

Примечания: 1) нижеследующая работа (исследовательский проект) выполнена школьниками на основе собственных полевых исследований под руководством своего научного руководителя и размещена на сайте в оригинальном виде (обработка иллюстраций, техническая правка, верстка - А.С. Боголюбов); 2) автор сайта не несет ответственности за достоверность сведений, изложенных в работе; 3) данный проект является авторским и его перепечатка возможна только с указанием авторов и научных руководителей и активной гиперссылкой на наш сайт.

Зеленые растения под снегом

© Афанасьева Кристина (10 класс), Новочебоксарск, 2007

Научные руководители Скворцова Т.Ю., Глушенкова Н.А.

Данная исследовательская работа выполнена в рамках программы
Школы Дикой Природы ®
(Заволжье, январь 2007 г.)

Введение

Зима - трудное, неблагоприятное для растений время года. Основная опасность, которая подстерегает растения зимой - высыхание. Именно это главная угроза, так как вода в почве замерзает. Если в зимнее время начнет подсыхать какая-нибудь часть растения, она неминуемо погибнет. Ведь во время холодов передвижения воды по растению нет и восполнить потери влаги невозможно. А испаряется зимой вода довольно хорошо (вспомните, как быстро сохнет белье на морозе).

Поэтому все адаптации растений к зиме направлены на снижение потерь влаги. Для деревьев и кустарников главный способ борьбы с зимним высыханием - сбрасывание листвы. Такие растения называются листопадными, то есть их листья опадают все осенью, а живут один сезон. Необходимое количество света и воды растения получают в течение весны и лета, их крупные листья работают достаточно эффективно, чтобы обеспечить растение питательными веществами на начало следующего сезона. На зиму такие растения впадают в спячку, практически не расходуя воды и не фотосинтезируя.

Хвойные растения пошли другим путем - в их листьях очень мало собственно воды, а преобладают незамерзающие эфирные масла, алкалоиды, сахара. Все физиологические процессы в хвойных растениях, в том числе и фотосинтез, идут очень медленно, но зато они могут идти при низких температурах, даже зимой. Для еще меньших потерь влаги листья хвойных растений игловидные, жесткие, защищены слоем воска. Каждый лист (хвоинка) живет 2-5 лет, а опадают листья не все вместе, а по очереди в течение года. Дополнительные средства защиты стволов и ветвей - кора (пробковый слой), а почек - почечные чешуи - снижение зимней потери влаги еще больше и обеспечивают дополнительную зимовку этих растений.

Другое дело - нежные травянистые растения. Их основной способ переживания зимы - полное отмирание надземной части (у большинства), или всего растения (у однолетников), либо специальные «хитрые» адаптации (у вечнозеленых и зимнезеленых).

Основное условие существования травянистых зеленых растений в умеренном климате - наличие снегового покрова.

Основная его функция в данном случае - теплоизоляционная. Известно, что снежный покров имеет рыхлое строение из-за формы снежинок. В пустотах между снежинками находится воздух, который отличается плохой теплопроводностью, и именно ему мы обязаны за столь замечательное свойство снега. Благодаря слабой теплопроводности снега суточные колебания температур проникают в его толщу в среднем всего на 24 сантиметра. Именно благодаря снежному покрову и существуют зимой в умеренном климате зеленые растения.

Большинство травянистых растений отмирает на зиму - либо целиком (однолетние), либо только их надземные части (многолетние растения). Но есть и такие, которые зимуют под снегом зелеными - их стебли и листья не меняют своего летнего облика. Стебли этих растений, обычно невысокие, едва возвышающиеся над поверхностью почвы, листья тоже располагаются у земли.

В зеленом состоянии под снегом зимуют две группы растений - вечнозеленые (чьи листья живут 2-3 лет), и зимнезеленые (чьи листья живут один год).

Вечнозеленые растения это все виды мхов, брусника, вероника лекарственная, линнея северная, клюква. Все эти растения имеют типичный для всех вечнозеленых растения набор адаптации - маленькие размеры, пробковый слой на стеблях и восковая кутикула или опушение на листьях, высокое содержание незамерзающих веществ в тканях и т. д.

Мхи не боятся сильных морозов, потому что им совершенно не опасно высыхание. Они поглощают воду из атмосферы через листья и стебли. Настоящих, хорошо развитых корней у мхов нет, и растения впитывают влагу всей своей надземной частью, словно губка. Если долго нет дождя, мох полностью теряет влагу, высыхает до воздушно-сухого состояния. Однако он при этом не погибает, а переходит в состояние покоя. Объясняется это явление свойствами протопласта - живого содержимого клеток мхов. Протопласт мхов не погибает даже после сильного высыхания. Им не опасна потеря влаги ни летом, ни зимой. Мхи переносят зиму в любых условиях, - как под защитой снегового покрова, так и без него.

Зимнезелеными называют листопадные растения, листья которых появляются весной (как у всех листопадных растений), и отмирают все вместе, но не осенью, как у всех «нормальных» растений, а весной. То есть живут листья один год, но период листопада приходится у них на весну. Таким образом растение продлевает себе длительность фотосинтетического периода - от ранней весны, когда снег только стаял и до момента поздней осени, когда слой снега станет существенным. Известно, что листопадные растения должны иметь большой запас питательных веществ на время разворачивания новых листьев. Эти вещества откладываются предыдущим «летним» поколением в корнях и стеблях и у обычных листопадных растений очень много времени уходит на развитие из этих веществ новых побегов. В природе уже давно светло и тепло, а растения еще не начали фотосинтезировать. Это недостаток. Зимнезеленые растения начинают фотосинтезировать и вырабатывать энергию как только сходит снег, т.е. появляется свет - за счет перезимовавших «старых» листьев. И только после того, как появятся новые листья, старые, перезимовавшие, отомрут

Обычные в наших лесах зимнезеленые растения - копытень европейский, осока волосистая, щитовник игольчатый, зеленчук желтый, кислица обыкновенная.

В лесах средней полосы вечнозеленых и зимнезеленых растений больше всего в ельниках. Основная причина - световой режим в нижних ярусах леса. Из всех наших типов леса - ельник темный, причем во все сезоны года. Поэтому для растений нижнего яруса очень важно как можно дольше продлить возможность фотосинтеза. Кроме того, почвы еловых лесов часто не очень благоприятны для растений - они не очень богаты, обычно переувлажнены и обладают высокой кислотностью. В таких условиях растения развиваются медленно, весной листья распускаются поздно, прошлогодние в это время очень важны.

Велико число зимнезеленых растений в лиственных лесах (но меньше, чем в ельнике). Здесь причина другая. В лиственных, особенно широколиственных лесах после распускания листвы в кронах под их пологом становится настолько темно, что многие растения не могут нормально развиваться. Многие травянистые растения приспособились к очень быстрому развитию в этот короткий период между сходом снега и распусканием листвы на деревьях. Приспособились по-разному: одни - эфемероиды - запасают питательные вещества в клубнях и луковицах и цветут сразу после схода снега, другие - зимуют зелеными, чтобы фотосинтезировать и дать новые побеги за счет перезимовавших листьев.

Цель работы:

Изучение растений, зимующих под снегом в зеленом состоянии.

Задачи:

1. Выбрать несколько сильно различающихся биотопов.

2. Выявить видовой состав древесных и травянистых растений данных биотопов.

3. Определить проективное покрытие каждого вида растения.

Методика

В каждом биотопе в типичном месте закладывается площадка 1х1м. C помощью лопат, снег с площадки удаляется. Ближе к поверхности почвы работать лопатой следует осторожнее, чтобы не повредить растения, а последний, тонкий слой снега желательно удалять щеткой или веником.

Очищенную от снега площадку описывают, т.е. определяют видовой состав всех зеленых растений и их проективное покрытие.

Проективное покрытие определяется по стандартной методике. Всю площадь поверхности площадки принимают за 100% и на глаз определяют, какой процент этой площади закрыт листьями того или иного растения. Проективное покрытие выражают в процентах для каждого из имеющихся видов растений в отдельности. В зимний сезон проективное покрытие бывает очень низким - от 0,1% до 10%.

Попутно с описаниями площадки в ее окрестностях проводится стандартное геоботаническое описание биотопа.

Как обычно определяется видовой состав деревьев и кустарников, их соотношение в лесу (формула древостоя), сомкнутость крон, высота и диаметр растений в каждом из ярусов леса, данные заносятся в бланк описания участка растительного покрова.

Результаты

Нами было выбрано и обследовано 6 биотопов:

• 1) поляна в сосновом лесу;
• 2) березняк с примесью сосны (9Б1С);
• 3) ельник (10Е);
• 4) смешанный лес (6Б4С);
• 5) сосняк (10С);
• 6) березняк (10б).

ХАРАКТЕРИСТИКА БИОТОПОВ

Биотоп №2 (березняк с примесью сосны)

	Сомкнутость крон	Формула древостоя	Д (1,3) ср.	Н (д) ср.	Н (кр) ср.	Возраст ср.
	0,4	9б1с	Б: 63	Б:17,3	Б:11,4	C:34
Подрост	-	Сосна обыкновенная, береза бородавчатая, рябина обыкновенная,	-	C:3,4	-	-
подлесок	-	можжевельник обыкновенный, ива козья, ива пепельная, крушина ломкая, шиповник sp.	-	До 3	-	-

Биотоп №3 (ельник)

Древесный и кустарниковый ярус	Сомкнутость крон	Формула древостоя	Д(1,3) ср.	Н (д) ср.	Н (кр) ср.	Возраст ср.
Спелый и приспевающий древостой	0,95	10Е	43	12,1	1	31,5
Подрост	-	-	-	-	-	-
подлесок	-	Можжевельник обыкновенный	-	1,5-2	-	-

Биотоп №4 (смешанный лес)

Древесный и кустарниковый ярус	Сомкнутость крон	Формула древостоя	Д(1,3) ср.	Н (д) ср.	Н (кр) ср.	Возраст ср.
Спелый и приспевающий древостой	0,6	6Б 4С	Б:66	Б:16,5	Б:8	С:31
Подрост	0,10 %	Береза бородавчатая, Ель европейская, сосна обыкновенная, липа сердцевидная, осина или тополь дрожащий, рябина обыкновенная	-	-	-	-
подлесок	-	можжевельник обыкновенный, жимолость лесная, крушина ломкая, ива пепельная.	-	-	-	-

Биотоп №5 (сосняк)

Древесный и кустарниковый ярус	Сомкнутость крон	Формула древостоя	Д(1,3) ср.	Н (д) ср.	Н (кр) ср.	Возраст ср.
Спелый и приспевающий древостой	0,7	10 С	71	15	8	44
Подрост	-	Ель европейская, осина или тополь дрожащий, липа сердцевидная, рябина обыкновенная, сосна обыкновенная	-	1-1,5	-	-
подлесок	-	можжевельник обыкновенный, крушина ломкая, бересклет бородавчатый, малина лесная, ежевика сизая.	-	1,5-3	-	-

Биотоп №6 (березняк)

Древесный и кустарниковый ярус	Сомкнутость крон	Формула древостоя	Д(1,3) ср.	Н (д) ср.	Н (кр) ср.	Возраст ср.
Спелый и приспевающий древостой	0,4	10 Б	75	13	10	-
Подрост	0,1	Береза бородавчатая, липа сердцевидная, осина или тополь дрожащий, рябина обыкновенная, сосна обыкновенная,	-	До 3	-	-
подлесок	0,2	можжевельник обыкновенный, крушина ломкая, бересклет бородавчатый, малина лесная, ежевика сизая	-	До 3	-	-

В ходе исследования были выявлены 19 видов высших растений из 11 семейств. Также были найдены 5 видов мхов.

Список растений

название растения	проективное покрытие (%)
1) Будра плющевидная сем. Губоцветные (Labiatae)
2) Брусника, сем. Вересковые (Ericaceae)
3) Вероника лекарственная, сем. Норичниковые (Scrophcilariaceae)
4) Вероника дубравная, сем.Норичниковые (Scrophcilariaceae)
5) Грушанка круглолистная, сем.Грушанковые (Pyrolaceae)
6) Земляника обыкновенная, сем.Розоцветные (Rosaceae)
7) Кислица обыкновенная, сем.Кисличные (Oxalidaceae)
8) Кочедыжник женский, Отд.Папортникообразные (Polypodiophita) сем. Кочедыжниковые (Athyriaceae)					1
9) Кукушкин лён, отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
10) Мох Sp1 отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
11) Мох Sp2 отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
12) Мох Sp3 отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
13) Дикранум отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
14) Фонтиналис отд. Мохообразные (Polypodioohyta)
15) Ожика волосистая, сем.ситниковые (Juncaceae)
16) Плаун булавовидный, отд. Плаунообразные (Lycopodiophyta) сем. плауновые (Lycopodiaceae)
17) Подмаренник болотный, сем.Мареновые (Rubiaceae)
18) Тысячелистник обыкновенный, сем. Сложноцветные (Asteraceae)
19) Черника, сем. Вересковые (Ericaceae)
20) Чина болотная, сем. Бобовые (Leguminosae)
21) Чина весенняя сем. Бобовые (Leguminosae)						0,1
22) Ястребинка волосистая сем. Сложноцветные (Asteraceae)
23) Яснотка

Среди растений, найденных под снегом, выделяют 2 большие группы: вечнозеленые и зимнезеленые растения.

Вечнозеленые - это все виды мхов, кустарничек: брусника, черника (листопадный кустарничек), травянистые растения: вероника лекарственная, вероника дубравная.

Зимнезеленые - кислица обыкновенная.

Больше всего зеленых растений было обнаружено в 6 биотопе (березняк): здесь их 10: из них 5 вечнозеленых и 1 зимнезеленое и в биотопе 5 (сосняк) здесь 4 вечнозеленых растения.

Наименьшее количество растений в остальных биотопах: по 4 и 5 видов растений, в их числе нет зимнезеленых растений.

Многолетние травянистые растения: тысячелистник обыкновенный, земляника обыкновенная, будра плющевидная, грушанка круглолистная, ожика волосистая, подмаренник болотный, чина болотная, чина весенняя, ястребинка волосистая. По литературным данным у этих растений надземная часть на зиму отмирает. Но наши исследования показали присутствие этих растений под снегом в зеленом состоянии. Мы предполагаем, что это связано с теплой зимой 2006-2007 гг. Более достоверную картину можно получить, проводя многолетние исследования.

Выводы

1. Выбрано 6 сильно отличающихся биотопов: поляна, березняк с примесью сосны, ельник, смешанный лес, сосняк, березняк.

2. Выявлен видовой состав растений данных биотопов: древесный ярус и травянистые растения под снегом. В ходе исследования был найден 21 вид растений из 10 семейств, 8 видов мхов, 1 вид папоротникообразных, 1 вид плауна, зимующие растения: вечнозеленые: брусника, вероника, мхи и зимнезеленые: кислица.

3. Определено проективное покрытие каждого вида растений. Максимальное проективное покрытие имеет черника - 85% (биотоп № 4) и мох кукушкин лён - 70% (биотоп № 2). Минимальное проективное покрытие (0,1%) имеют: тысячелистник обыкновенный, вероника дубравная, земляника лесная, кислица обыкновенная, мох кукушкин лён (в различных биотопах). Также были найдены многолетние растения: тысячелистник обыкновенный, мятлик луговой, земляника обыкновенная, горошек мышиный, грушанка круглолистная.

4. В ходе наших исследований нами было найдено 8 видов многолетних травянистых растений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Если у Вас есть детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевых исследованиях (исследованиях в природе) и уже набранные на компьютере (в электронном виде) - пишите нам , мы обсудим возможность и варианты их размещения на нашем сайте!

Микология и Ботаника:
Некоторые особенности древесных грибов в окрестностях биостанции
Грибы национального парка «Чаваш Вармане»
Сравнение видового состава водных и околоводных растений разных водоемов биостанции «Экосистема»
Смены растительности при зарастании заброшенных полей
Луговые сукцессии
Изучение сукцессий на вырубках
Фитоиндикация широколиственного и смешанного леса
Фитоиндикация сосновых лесов
Изучение биоповреждений в лесах окрестностей озера Чанграш
Биоповреждения листьев березы бородавчатой
Оценка жизненного состояния соснового подроста
Зеленые растения под снегом
Проверка достоверности данных о растениях-часах
Экономическая целесообразность сбора лекарственных растений
Изучение лекарственных растений пойменного луга и леса
Выявление наличия сырьевых ресурсов лекарственных растений в окрестностях села Новокладовое
Исследовательский проект «Травы у нас под ногами»
Исследовательский проект Экологическая тропа «Тайны древесных растений»
Рисованный определитель цветущих дикорастущих растений сосновых лесов
Растения красной книги Чувашской республики в окрестностях биостанции
Краснокнижные растения Чувашской республики в окрестностях биостанции

Зоология беспозвоночных:
Видовой состав моллюсков пойменных озер и водоемов Засурья
Фаунистический состав пресноводных моллюсков озер нижнего Присурья
Зимнее население водных беспозвоночных реки Клязьма
Некоторые особенности жизни пауков окрестностей озера Чанграш
Изучение численности и распределения короеда-типографа в еловых лесах Подмосковья
Видовое разнообразие и некоторые аспекты биологии муравьев на пойменных лугах
Изучение внегнездовой жизнедеятельности рыжих лесных муравьев Formica rufa
Изучение фауны жесткокрылых тамнобионтов и хортобионтов
Изучение дневных чешуекрылых в окрестностях оз. М.Лебединое
Изучение фауны дневных чешуекрылых
Некоторые аспекты биологии ночных беспозвоночных
Изучение растительных сообществ и энтомофауны луговых биоценозов
Сравнение почвенной микро- и мезофауны различных биотопов биостанции «Экосистема»

Зоология позвоночных:
Морфометрия карася в озерах Заволжья
Некоторые морфологические особенности рыб озер нижнего Присурья
Некоторые аспекты биологии прудовой лягушки Rana lessonae
Некоторые особенности экологии травяной лягушки (Rana temporaria)
Некоторые фенетические особенности амфибий
К вопросу о морфологии ужа обыкновенного Natrix natrix
Сравнительная морфология прыткой ящерицы Lacerta agilis
Видовое разнообразие ящериц в окрестностях п.Дивный Красноярского края
Выкармливание птенцов большими пестрыми дятлами (Dendrocopos major)
Некоторые особенности перемещения птиц в районе озера Чанграш
Изучение гнездовой жизни садовой камышевки
Стациальное распределение, миграции и поведение куликов в нижнем Присурье

Добавить в закладки:

Зима-самый тяжелый период для выживания растений, растениям необходима влага, которая замерзает зимой. Именно поэтому растение зимой не пополняет запасы воды и поэтому может умереть. Но растения и деревья в процессе развития адаптировались различным образом к зимовке.

Какие растения выживают зимой?

Однолетние растения не выживают в зимний период и растут только на протяжении одного сезона; многолетние растения выживают зимой, но они засыпают на это время. Надземная часть растения погибает в конце сезона роста, но корни растения защищены слоем снега, который работает как одеяло. Затем растение начинает снова расти весной.

Листопадные и вечнозеленые растения зимой

Листопадные растения впадают в спячку в зимний период, они сбрасывают листья осенью и как следствие им не нужно много воды и света для фотосинтеза. Дерево получает достаточное количество питательных веществ и запасов воды на протяжении весны и осени, чтобы выжить зимой после опадения листьев.

Вечнозеленые деревья, такие как ель, пихта, сосна, кедр и др. не сбрасывают листья на зиму. Иголки вечнозеленых растений содержат небольшое количество воды, сахаров, алкалоидов и незамерзающих масел.

Иголки вечнозеленых деревьев эволюционировали от обычных листьев, чтобы минимизировать потребность в воде, испарение воды, и в тоже время, чтобы питать растение зимой. Вечнозеленые деревья очень медленно осуществляют процесс фотосинтеза, поэтому они могут продолжать функционировать при низких температурах в отличие от других растений.

Как снег защищает растения зимой

Снег жизненно необходим для выживания многолетних растений зимой, так как он выступает в качестве одеяла. Снежинки имеют уникальную структуру с просветами, в которых содержится воздух, он-то и согревает растение. Когда снег тает весной, он также полезен для растений, так как питает их влагой.

Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции