Проекты

Инновационный метод борьбы с синантропной флорой транспортных путей на примере борщевика Сосновского с помощью растений-ремедиаторов

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Безопасность жизнедеятельности человека»

Направление работы: Экология, Ботаника (анемохория)
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1516
Предметы: Физика, Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» 2021 года

Актуальность

Уже в начале XX века известный русский ботаник В.И. Талиев (1902) придавал человеку роль ботанико-географического фактора, изменяющего распределение растений по поверхности земного шара. Сегодня крупномасштабные процессы антропогенной трансформации растительного покрова остановить невозможно и невозможно полностью исключить влияние человека на окружающую среду. В связи с культивированием борщевика Сосновского как силосной культуры он получил широкое распространение и переселился в дикую природу, засевая берега водоёмов, пустыри, необрабатываемые участки полей, полосы отвода дорог. Несмотря на то, что разработаны методические рекомендации, а в ряде регионов приняты долгосрочные программы по уничтожению неконтролируемых зарослей борщевика Сосновского, из-за недооценки всех аспектов жизненной стратегии этого вида и несогласованности действий на соседних территориях желаемого результата достигнуть пока не удалось. В связи с этим актуальна борьба с экспансией инвазивного вида – борщевика Сосновского. Среди методов борьбы с борщевиком Сосновского выделяется метод использования растений-ремедиаторов. Это быстрорастущие злаки и культуры с высокой продуктивностью, например, козлятник (галега лекарственная), кострец безостый, топинамбур (семена) и ежа сборная.

Цель

Разработать инновационный аэродинамический метод борьбы с борщевиком Сосновского с помощью растений-ремедиаторов.

Задачи

1. Изучить научную литературу по теме исследования.

2. Создать математическую и физическую модель конструкции по аэродинамическому переносу семян растения-ремедиатора (кострец безостый, козлятник, ежа сборная).

3. Провести испытания конструкции по аэродинамическому переносу семян растения- ремедиатора (кострец безостый, козлятник, ежа сборная).

4. Оценить влияние семян растения-ремедиатора, распылённых с помощью аэродинамического способа, на всхожесть семян борщевика Сосновского.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Семена борщевика Сосновского и растений-ремедиаторов

• Штангенциркуль типа ШЦЦ-1

• Электропылесос «Чайка-3» мощностью 370 Вт

• Анемометр с крыльчаткой ADA AeroTemp IP65 А00546

• Ёмкости для проращивания семян

Описание

Работа над проектом выполнялась в три этапа.

I этап:

– изучение литературных источников, отражающих состояние проблемы;

– разработка математической и физической модели конструкции по аэродинамическому переносу семян растения-ремедиатора (кострец безостый, козлятник, ежа сборная);

II этап:

– определение гранулометрического состава семян-ремедиаторов; коэффициента текучести; скорости истечения сыпучего материала из бункера; расстояния выброса семян из конструкции при встречном воздушном потоке;

– создание конструкции по аэродинамическому переносу семян растения-ремедиатора (кострец безостый, козлятник, ежа сборная);

– проведение испытания созданной модели, в котором использовался электропылесос «Чайка-3», создающий встречный воздушный поток, и анемометр с крыльчаткой ADA AeroTemp IP65 А00546.

III этап:

– оценка влияния семян растений-ремедиаторов, распылённых с помощью аэродинамического способа, на всхожесть борщевика Сосновского;

– обработка результатов исследований.

Результаты

1. Созданы математическая и физическая модели конструкции по аэродинамическому переносу семян растения-ремедиатора (кострец безостый, козлятник, ежа сборная). Конструкция основывается на том факте, что большая часть «плантаций» борщевика Сосновского расположена вдоль автомобильных трасс и, следовательно, именно транспортные средства или создаваемые ими воздушные потоки являются «переносчиками» семян вредоносного растения.

Макет «фуры» выполнен из фанеры. На крыше транспортного средства установлена конструкция для рассеивания семян растений-ремедиаторов, которая представляет собой: вертикальную ёмкость для семян; входное и выходное отверстия; пластиковую трубку, изогнутую при высокой температуре в виде части логарифмической спирали. Для увеличения расстояния выброса семян растений-ремедиаторов была выбрана траектория с переменным радиусом кривизны (логарифмическая спираль). Была рассчитана логарифмическая спираль, которая позволила выбрасывать семена (в качестве «модели семян козлятника» использовалось пшено, ежи сборной – длиннозёрный рис) на максимальное расстояние, равное 2 и 3 м соответственно.

2. Высаженные растения-ремедиаторы обладают большой агрессивностью по отношению к борщевику. Через одну неделю проростки растений козлятника, костреца безостого и ежи сборной затенили проросшие растения борщевика, а ещё через неделю практически вытеснили его.

Выводы

1. Для борьбы с борщевиком Сосновского можно рекомендовать такие растения-ремедиаторы как козлятник и ежа сборная, так как они обладают хорошей текучестью при аэродинамическом распылении и высокой продуктивностью.

2. Растения-ремедиаторы позволят уменьшить активность распространения борщевика Сосновского вдоль транспортных магистралей.

Перспективы использования результатов работы

Предложенная модель может быть использована для создания действующей конструкции для борьбы с борщевиком Сосновского в реальных условиях анемохорическим методом.

Мнение автора

«Считаю свою проектную работу общественно полезной. Благодаря погружению в научно-исследовательскую деятельность я более осознанно подхожу к выбору направления своей профессиональной деятельности, связанной с развитием биологической науки».