Геоботанические исследования территории леса

В нашем селе Юнга Моргаушского района Чувашской Республики и в его окрестностях есть леса и лесопосадки. Они занимают довольно большую площадь. Это – лес «Застай вăрманĕ», Сярмыськасси вăрманĕ, Кăпас вăрманĕ. Наиболее характерной чертой нашей природной зоны является умеренно-континентальный климат. Несколько столетий назад территория нашей местности была практически полностью покрыта лесами. Преобладали дубравы. Старожилы утверждают, что название леса «Застай вăрманĕ» происходит от слова Застава, которая стояла в этом лесу. По приказу царя Петра I вывозились дубы на постройку кораблей русского флота. Некоторым дубам более 300 лет.

За последнее столетие на 2/3 территории леса были вырублены. Без лесного покрова земная поверхность нагревается больше, чем под покровом леса. Это приводит к снижению относительной влажности и к уменьшению количества выпадающих осадков. Поэтому, утверждают учёные, климат у нас стал суше. Годовое количество осадков 450-650 мм. От этого страдают древесные породы, изменяется видовой состав травянистой растительности.

Мало кто задумывается о том, сколько деревьев осталось в нашей местности и в каком они состоянии, каким стал растительный покров. Состояние растительного покрова никем не изучалось.

В летнее время, после окончания учебного года в нашей школе работает экологический профильный лагерь «Лесовички». Во время лагерной смены мы решили провести геоботанические исследования леса «Застай вăрманĕ» и его окрестностей - луга Утă варĕ, луга за деревней Кубасы.

Цели исследования:

Проведение геоботанических исследований на территории леса «Застай вăрманĕ»и его окрестностей.

Задачи:

1. Описание географических данных пробных площадок фитоценозов

• места описания (адрес)

• название ассоциации

• общий характер рельефа

• микрорельеф

• характер почвы (тип, механический состав, степень увлажнения)

2. Описание травяно-кустарничкового покрова на пробной площадке

• списки видов

• ярусы

• обилие

• проективное покрытие

• фенофаза

Методы:

1. Маршрутный.

Заранее мы наметили маршрут. Двигаясь по маршруту, мы составляли флористические списки, встречая редкие растения, приступали к методу локальных флор (закладывали пробные площадки).

2. Метод локальных флор.

В каждом квартале заложили одну или две пробные площади. При работе осуществлялась тотальная гербаризация, составление флористических списков, заполнение геоботанических бланков.

Время ведения исследований и обработка результатов: Июнь, июль, август 2009г.

Понятия и термины.

Флора и флористические исследования.

Флора представляет собой совокупность всех произрастающих на территории видов растений. Понятие флоры не является аналогом понятия фитоценоз (сообщество), скорее это формальный список (перечень) видов той или иной местности.

Изучение особенностей флоры составляет предмет флористических исследований.

Без знания и инвентаризации флоры невозможно проводить геоботанические исследования. Таким образом, флористические исследования, флористика является частью геоботанических исследований.

Фитоценоз и геоботанические исследования.

При геоботанических исследованиях основным объектом изучения является фитоценоз.

В отечественной геоботанической литературе наиболее широко используется определение, данное В. Н. Сукачевым: « Под фитоценозом (растительным сообществом) надлежит понимать всякую совокупность растений на данном участке территории, находящуюся в состоянии взаимозависимости и характеризующуюся как определенным составом и строением, так и определенным взаимоотношением со средой»

Таким образом, фитоценоз – это не случайное собрание видов растений, а закономерная совокупность видов, приспособившихся, в результате длительного подбора, к совместному существованию в определенных условиях внешней среды.

Часто вместо термина «фитоценоз» употребляется термин «растительное сообщество». Однако, как считает А. Г. Воронов (1973г), термин «фитоценоз» целесообразнее сохранить для обозначения конкретных участков растительности, а «растительное сообщество» использовать как термин, не имеющий определенного объема.

Иногда в качестве синонима термина «фитоценоз» некоторые исследователи используют термин «участок ассоциации».

Каждый фитоценоз характеризуется определенным набором признаков, из которых наиболее важное значение для разграничения одних фитоценозов от других имеют следующие:

1. видовой состав (флористический);

2. количественные и качественные отношения между растениями, которые определяются обилием (разной степенью участия различных видов) и неодинаковой их значимостью в фитоценозе;

3. структура – вертикальное и горизонтальное расчленение фитоценоза;

4. характер местообитания – среда обитания фитоценоза.

Совокупность всех фитоценозов определенной территории называют растительностью, или растительным покровом данной территории.

Классификация фитоценозов.

Для того, чтобы разобраться в многообразии фитоценозов, слагающих растительный покров определенного региона, их систематизируют, используя классификацию соподчиненных единиц. Из классификационных единиц приходится иметь дело с ассоциацией (основной низшей таксономической единицей) и типом растительности (высшем таксоном). Другие классификационные единицы (группа ассоциаций, формация, группа формаций, класс формаций) используются в той или иной степени лишь при построении легенды к профилю.

Существует большое количество определений ассоциации – кратких и пространных. Главное, что к одной ассоциации относятся фитоценозы, сходные по видовому составу, структуре и условиям местообитания.

Основные методы выделения (разграничения) ассоциаций.

В нашей стране большинством исследователей при отнесении фитоценозов к определенной ассоциации в качестве главного, основного критерия используются доминирующие виды (доминанты) – виды, явно преобладающие в фитоценозе над другими видами, т. е. к одной и той же ассоциации относят фитоценозы с одинаковыми доминантами, но которые могут отличаться по составу видов, имеющих небольшое обилие.

Чтобы получить достаточно полное представление об ассоциации, необходимо описать и проанализировать видовой состав и структуру нескольких конкретных сходных фитоценозов.

Доминантный принцип выделения ассоциаций наиболее доступен и приемлем при кратковременных рекогносцировочных исследованиях.

Однако в полидоминантных сообществах (с большим количеством видов, например, в луговых и степных) бывает очень сложно ограничить доминанты. Кроме того, доминанты могут резко меняться в течение вегетативного периода или от года к году, и тогда один и тот же фитоценоз в зависимости от того, когда сделано описание, может быть отнесен к совершенно различным ассоциациям.

В настоящее время геоботаники располагают и другими более активными и универсальными методами выделения ассоциаций. Наиболее перспективным методическим приемом является использование в качестве основного критерия выделения ассоциации – групп видов, экологическую общность объединяемых в одну и ту же ассоциацию фитоценозов.

Методика геоботанического исследования

Изучение флоры.

Перед началом комплексного геоботанического исследования мы проводили рекогносцировочное изучение флоры – составление списка произрастающих в данной местности растений по основным типам биотопов (ландшафтных выделов). Делается это, с одной стороны, с целью составления общего представления о растительности исследуемого района, с другой – с учебными и «тренировочными» целями. При ведении «поточных» геоботанических изысканий этот этап геоботанического исследования можно опускать.

Составление списка видов растений лучше проводить на заранее намеченном маршруте, охватывающем разнообразные и контрастные местообитания, типичные и нетипичные для данной местности.

В каждом биотопе работу проводили в следующем порядке:

1. в полевом дневнике указывается номер точки;

2. описываются физические особенности местообитания и особенности растительного сообщества (положение в рельефе, окружение точки)

3. записывается перечень всех видов растений, произрастающих в данной точке.

Заложение пробных площадей

Описания фитоценозов проводится на пробных площадках, размеры которых не должны быть меньше площади выявления фитоценоза, - той наименьшей площади, на которой проявляются все основные признаки фитоценоза.

При исследовании лесов умеренного пояса принято закладывать пробные площади размером 400 кв. м. (20 на 20метров), а травянистой растительности – 100 кв. м. (10 на 10метров).

От пробных площадей следует отличать пробные площадки (или учетные площадки), которые могут иметь разные, но всегда небольшие размеры (от 0. 1 – 0. 25 до 1 – 4 кв. м. ).

Описание фитоценозов.

Описание фитоценоза ведется в определенном порядке на специальных бланках. В зависимости от поставленной цели описание может быть сделано с различной степенью подробности. Чаще всего используется один типовой бланк для описания лесных фитоценозов, один бланк для травянистых фитоценозов.

Заполнение бланка – один из ответственных этапов геоботанического исследования территории и формальное отношение к этой операции снижает качество материала.

Характеристика пунктов бланка, которые требуют дополнительного пояснения.

Название ассоциации.

Название ассоциации дается по доминирующим видам.

Название лесных ассоциаций составляется по доминирующим видам каждого яруса, начиная с древесного. Если в ярусе имеется несколько доминантов, то в названии ассоциации они соединяются дефисом и преобладающий из них ставится на последнее место. Например, ассоциация с господством в древостое дуба и несколько меньшим обилием липы, с доминированием в подлеске лещины обыкновенной и в травяном покрове – осоки и зеленчука желтого с преобладанием осоки – может быть названа : липово –дубовая лещиновая зеленчуково-волосисто-осоковая.

В названиях травянистых ассоциаций при таком способе наименований обычно не учитывается принадлежность доминантой к определенному ярусу. Доминирующие виды соединяются дефисом в таком порядке, при котором доминант с наибольшим обилием ставится на последнее место. Например, луговая ассоциация с доминантами щучкой, лютиком едким и осокой заячьей с явным преобладанием щучки может быть названа: осоково-лютиково-щучковая.

Если в травостое преобладает один злак, например, мятлик луговой, осоки отсутствуют, представителей бобовых мало, среди разнотравья доминирующих видов нет, но в совокупности они играют заметную роль в фитоценозе, то такой фитоценоз следует отнести к разнотравно-мятликовой ассоциации.

Другой способ составления названия ассоциации сводится к перечислению доминантой каждого яруса, начиная с верхнего, разделенных знаком тире.

Если ярус образован несколькими доминантами, то они соединяются между собой знаком +, причем в этом случае преобладающий доминант ставится на первое место: дуб черешчатый + липа обыкновенная - лещина обыкновенная - осока волосистая + зеленчук желтый.

Характер почвы

Механический состав

Механический состав почвы определяли полевым методом : брали комочек почвы, растирали его и увлажняли до тестообразного состояния, затем скатывали ладонями шнур и шар (раскатывать ладонями а не пальцами). Результаты сравнили с таблицей:

Скатывается шнур толщиной менее 1 мм, который не растрескается при свертывании в кольцо диаметром с 5 руб. монету.

Суглинки в целом Скатывается шар, при расплющивании дающий трещины.

Тяжелый суглинок Почва скатывается в шнур толщиной менее 1 мм. При попытке свернуть

(40 – 50 % физической глины) кольцо – растрескивается.

Средний суглинок Почва скатывается в шнур толщиной 1 -3мм

(30 -40 % физической глины)

Легкий суглинок Почва скатывается в цилиндр с рваными краями толщиной более 3 мм.

(20-30% физической глины)

Супесь Скатывается непрочный шар, рассыпающийся при сплющивании, попытка

(10 -20% физической глины) свернуть шнур заканчивается неудачей.

Связной песок Почва скатывается в шар, сухая почва оставляет пыль на ладони.

(5 -10% физической глины)

Рыхлый песок Если растереть сухую почву на ладони, а затем стряхнуть, то руки

(0 -5% физической глины) остаются чистыми.

Влажность почвы

Влажность почвы (степень увлажнения) – процентное содержание воды в почве по массе.

В зависимости от влажности изменяется цвет, способность распадаться на комочки, пластичность и другие свойства почвы.

В полевых условиях мы определяли влажность по градациям, приведенным в таблице:

Шкала для определения степени влажности почв и грунтов в поле.

(по Ф. П. Саваренскому)

Состояние влажности Признаки для песков Признаки для глин и суглинков

Сухое На глаз не имеет влаги, при сжатии в горсти Руками влажность не ощущается, разламывается и разжатии быстро рассыпается с большим усилием. Иногда надо применять какое-нибудь орудие, чтобы разбить кусок

Свежее При сжатии в горсти влага ощущается по При сжатии чувствуется влага по ощущению холодности. При встряхивании на ладони холода. Цвет темнее, чем в сухом образце. При рассыпается в комки раздавливании несколько сминается, не крошится

Влажное В руке при сжатии ощущается влажность. МожноПластична, в руке ощущается влажность, легко придать форму, которая при разжатии держитсялепится, при изгибе растягивается, но не довольно долгое время. крошится.

Мокрое Мокрый на ощупь, на ладони при встряхивании При встряхивании куска теряет форму, расползается в лепешку расплывается

Плывучее, текучее В спокойном состоянии расползается и В спокойном состоянии расползается и растекается растекается

Списки видов.

Очень важным этапом является выявление флористического состава, т. е. составление списка видов растений.

Составление списка видов травянистых растений.

Травянистые растения встречаются на пробной площади обычно в большом количестве по сравнению с деревьями и кустарниками, поэтому для травяного яруса список составляли в том порядке, в котором виды попадались при ее обходе.

Для того, чтобы не пропустить виды, произрастающие на пробной площади, заносили растения в бланк описания следующим способом:

• включили все растения, встречающиеся на первой угловой площадке,

• передвигаясь вдоль границ пробной площади, постепенно пополняли список новыми видами,

• пересекли площадь по диагоналям с тем, чтобы включить еще не попавшие в список виды растений.

Такой способ составления флористического списка дает возможность сделать его наиболее полным и сохранить участок от вытаптывания для дальнейшей характеристики растительности.

Составление списка древостоя и кустарникового яруса.

Составление видового списка древостоя и кустарников не вызывает больших затруднений, так как деревья и кустарники представлены небольшим числом видов, легко различаемых и поэтому хорошо запоминающихся. Деревья и кустарники обычно располагают в списке по степени их участия. На первое место ставят виды с большим обилием.

Обилие.

Для оценки роли вида в фитоценозе большое значение имеет определение его обилия, т. е. его количества на пробной площади. Обилие определяется различными показателями. Наиболее доступны глазомерные методы учета, выражающиеся в условных баллах; реже используются числовые методы учета количества особей каждого вида.

Оценка обилия травянистых растений

Наиболее широкое применение для оценки обилия травянистых растений получила шкала Друде в интерпретации А. А. Уранова.

Обозначения обилия Характеристика Среднее наименьшее Проективное покрытие Цифровая

А. А. Уранов, базируясь на том же положении, что чем больше особей вида встречается на площади, тем должно быть меньшим расстояние между ними. Предпринял попытку охарактеризовать баллы в шкале Друде средними величинами наименьших расстояний между растениями данного вида.

Оценка обилия в лесных фитоценозах

При описании древостоев для оценки роли каждой древесной породы в лесном фитоценозе определяют состав древостоя. Под составом древостоя принято понимать степень участия каждой породы в древостое данного фитоценоза. Состав древостоя определяется методом относительного учета, т. е. когда оценивается соотношение между численностью разных пород, для древостоя оно выражается в виде формулы по 10 –и бальной шкале. Общее число стволов на пробной площади принимают за 10 единиц (что соответствует 100%), участие каждой породы в смешанных насаждениях оценивается в долях от 10. Древесные породы обозначают в формуле первыми буквами своего наименования ( Е – ель, С – сосна, Лп – липа. Д – дуб, Ол – ольха и т. д. ). Коэффициенты, стоящие перед названием пород, показывают относительное участие в древостое.

Оценка фенологического состояния растений.

Растения, слагающие травостой каждого сообщества, в момент описания находятся в разных фазах развития (фенофазах). Сравнение фенологических фаз одних и тех же видов растений в разных условиях местообитания позволяет сделать некоторые заключения о том, насколько данные условия благоприятны тому или иному виду растения, какие условия ускоряют или задерживают его развитие. Для обозначения фенофаз применяется следующая система обозначений.

Система обозначений фенофаз.

Проективное покрытие

Величина проекции надземных частей растений служит показателем борьбы растений за свет, а так же за влагу, питательные вещества и пространство, и тем самым показывает роль вида в процессе ассимиляции и круговорота веществ. Эта величина зависит от ярусного положения растений данного вида, его жизненной формы, жизненности и прочих характеристик. Для определения проективного покрытия можно применять шкалу Уранова, позволяющую оценивать проективное покрытие каждого вида в процентах к общей площади пробной площади.

Жизненность.

Определение жизненности для травянистых растений.

Жизненность видов охватывает реакции видов растений на среду обитания в растительном сообществе (фитоценозе). Для оценки жизненности мы применяли трехбалльную шкалу.

1 – жизненность хорошая (полная) – растение в фитоценозе нормально цветет и плодоносит (есть особи всех возрастных групп), взрослые особи достигают нормальных для данного вида размеров.

2 – жизненность удовлетворительная (угнетено) – растение угнетено, что выражается в меньших размерах взрослых особей, семенное размножение при этом невозможно.

3 – жизненность неудовлетворительная (сильно угнетено) – растение угнетено так сильно, что наблюдается резкое отклонение в морфологическом облике взрослых растений (ветвлении, форме листьев и т. д. ); семенное размножение отсутствует (нет цветущих и плодоносящих побегов).

Ярусы – самые крупные структурные части вертикального строения фитоценоза.

При выделении и описании ярусов следует усвоить ряд основных положений:

1. ярусное (вертикальное) расчленение фитоценозов определяется тем, что каждый фитоценоз сформирован растениями разной высоты и относящимися к различным биоморфам (жизненным формам) – деревья, кустарники, кустарнички, травы, мхи и др.

2. отсчет ярусов ведется сверху, т. е. наиболее высокие растения относят к первому ярусу;

3. в один ярус следует включать все надземные части входящих в него растений, т. е. ярусы в фитоценозе располагаются не отдельными слоями или этажами один под другим, а как бы вложены один в другой;

4. ярусы должны хорошо отграничиваться друг от друга. Если этого нет, то следует говорить о ярусной невыраженности. Например, в лесном сообществе единично растущие кустарники или небольшие разбросанные куртинки мхов не образуют соответственно ни яруса подлеска, ни яруса мохового покрова;

5. каждый ярус занимает определенную экологическую нишу.

Благодаря ярусности в фитоценозе уживается большое количество видов растений, которые наиболее полно используют среду обитания.

Наиболее простым, хотя и более формальным подходом, является разграничение ярусов по высоте расположения крон и облиственных частей растений. При таком подходе один и тот же вид может входить в разные ярусы.

В лесных фитоценозах чаще выделяют ярусы по жизненным формам, когда все сообщество расчленяется на древесный, кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайничковый ярусы.

Описание ярусов в травянистых фитоценозах.

На лугу выделяют ярусы:

• крупнотравья

• мелкотравья

• низкотравья

Итак, мы исследовали три площади: лес Застай вăрманĕ, и его окресности - луг Утă варĕ, луг за деревней Кубасы. Лес Застай вăрманĕ – липово-дубовая-лещиновая-снытево-пролесниковая ассоциация: определили и описали 31 вид растений. Луг Утă варĕ определили 30 видов растений. Луг за деревней Кубасы – мятликово-клеверная ассоциация: определили 31 вид растений. Всего на трех площадях определили 54 вида растений. В ходе исследований выявили растения краснокнижники Чувашской Республики. Это – пальчатокоренник мясокрасный и валериана лекарственная . ; Валериану лекарственную посеяли ребята из экологического кружка 5 лет назад (семена собирали на учебно-опытном участке). Сейчас она размножается и встречается островками. Пальчатокоренник мясокрасный встречается единично, либо рассеянно, что подтверждает необходимость в охране.