ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.09.2020
Просмотров: 8007
Скачиваний: 76
275
13.2.1. Природная фитоиндикация
13.2.1.1. Методы экологической оценки среды при помощи растений
13.2.1.1.1. Метод эталонов
Метод эталонов, или эталонных участков, применяют для выявления в
полевых условиях видов-индикаторов и растительных сообществ-индикаторов.
Эталонный участок – это участок с естественной растительностью, являющийся
как бы образцом (эталоном) определенных условий и сопряженных с ними рас-
тительных сообществ.
Существуют два пути выбора эталонных участков. Эталонный участок
выбирается на месте, где заранее известны условия, для которых надо устано-
вить растительные индикаторы. Обычно это участки с хорошо изученным гео-
логическим строением, глубиной залегания грунтовых вод или же нахождением
на нем полезных ископаемых. Это могут быть и участки с детально изученны-
ми типами почв, включая ее агрохимическую характеристику, или участки бу-
ровых скважин, родников, колодцев и др.
В другом случае эталонный участок выбирается по характеру раститель-
ности, т.е. выбирается участок какого-либо растительного сообщества, индика-
ционное значение которого надо установить. Выявление индицируемых усло-
вий производится после описания растительности. Такие эталонные участки
используются для установления почв по характеру растительности.
Размеры эталонных участков устанавливают естественными границами
или же описывают площадку стандартного размера. Избираемые для описания
площадки должны быть по возможности однородными в отношении внешних
условий; кроме того, сообщество должно выглядеть гомогенным. Величина
пробной площади зависит от типа растительности: для травянистых сообществ
она составляет 25–100 кв. м, для лесных – 400–2000 кв. м.
Когда площадка выбрана, надо указать ее местоположение и описать расти-
тельное сообщество. Отмечаются все виды, встречающиеся на площадке, а для
лесных сообществ указывается их распределение по ярусам. Для каждого вида
указывается степень обилия (проективного покрытия) по шкале обилия или чис-
ленности. Обычно используют шкалу Браун-Бланке или Л.Г. Раменского. Учиты-
вают также жизненность видов, характер произрастания и др. То есть на площадке
делается геоботаническое описание растительного сообщества.
13.2.1.1.2. Метод экологического профилирования и экологические
шкалы
Метод экологического профилирования используют для выявления инди-
кационных зависимостей в общей системе внутриландшафтных связей. Для
прокладки экологического профиля надо выбрать участок с наибольшим разно-
образием сообществ, а линия профиля должна проходить через все элементы
рельефа. Выбор участка можно сделать на основе изучения топографической
карты или аэрофотоснимков. Длина профиля может варьировать от нескольких
метров до многих километров. Работа на профиле включает следующие этапы:
выделение сообществ, пересекающих профиль, и измерение их протяженности
по профилю; выявление приуроченности сообществ к рельефу и зарисовка; по-
дробное геоботаническое описание сообществ на профиле; детальная характе-
276
ристика эдафических условий. Фактически профиль представляет собой систе-
му эталонных, взаимосвязанных участков.
На основе полевых данных вычерчивается экологический профиль. В
первую очередь на него наносится рельеф, с учетом полевых зарисовок, по дан-
ным топографической карты. Рельеф вычерчивается в определенном горизон-
тальном и вертикальном масштабе.
Сверху на линию рельефа условными безмасштабными знаками наносит-
ся растительность. Ниже линии профиля отмечаются почвы и горные породы,
распространенные на линии профиля, их мощность. Если вскрыт водоносный
горизонт, и его простирание прослеживается достаточно четко, на профиль
наносится его верхняя граница. Ниже профиля вычерчиваются диаграммы,
графики, отражающие геохимические и гидрохимические измерения, засоление
почво-грунтов и др.
Многие из характеристик среды измерить в полевых условиях довольно
сложно. Инструментальные наблюдения по комплексу факторов стоят слишком
дорого и требуют длительных стационарных исследований. Эту задачу можно
успешно решать, используя метод индикационных экологических шкал.
Все экологические типы растений располагают по отклику в порядке воз-
растания действия фактора внешней среды. Итогом такого ранжирования ста-
новится экологический ряд – это ряд видов или сообществ, последовательно
расположенных вдоль градиентов среды. Например, градиентный ряд по отно-
шению к богатству почвы будет выглядеть так: олиготрофы – мезоолиготрофы –
мезотрофы – мезоэвтрофы – эвтрофы. Поскольку названия экологических типов
и жизненных форм растений громоздки, предложено заменить их числовыми
рядами. Оценив числовыми баллами отношение видов растений к отдельным
экологическим факторам, получаем экологические шкалы. Так, в приведенном
выше примере экологических рядов по трофности почвы мы получили 5-
балльную шкалу по богатству почвы. Положение видов на таких шкалах соот-
ветствует их экологическому оптимуму, т.е. условиям, в которых виды обычно
встречаются с высоким обилием (проективным покрытием) или же показывают
экологическую амплитуду в интервале «от» – «до». Соответственно, разработа-
ны оптимумные (шкала Г. Элленберга) и амплитудные (шкала Л.Г. Раменского)
экологические шкалы. В оптимумных экологических формулах показан опти-
мум вида на шкале фактора. В амплитудных формулах показаны амплитуды
ступеней, в пределах которых растение достигает того или иного уровня оби-
лия. При оценке местообитания по оптимумным и амплитудным шкалам боль-
шое внимание уделяется обилию видов в фитоценозе.
13.2.1.1.3. Метод экологической оценки среды по шкалам Л.Г. Раменского
Для определения экологических условий местообитания конкретного рас-
тительного сообщества Раменский предложил два метода: метод засечек и ме-
тод ограничений.
Метод засечек основан на использовании кривых зависимости обилий
вида от факторов среды. Такие кривые вычерчиваются для всех видов сообще-
ства, и на каждой кривой отмечаются точки, соответствующие обилию вида в
данном описании. Точку, показывающую величину обилия, называют «засеч-
277
кой». Это значит, что для данного растения подходит отмеченная засечкой
ступень увлажнения или другого фактора. Затем выписывают значения засе-
чек в ранжированный ряд, медиана которого принимается за искомую ступень
фактора.
Метод засечек на кривых и его табличная модификация очень громоздки и
применяются при начальной разработке экологического ряда местного значения.
Когда созданы экологические формулы по каждому растению, используют метод
ограничений. Принцип его сходен с методом засечек. Сначала выписывают два
ранжированных ряда ограничительных ступеней, соответствующих обилиям ви-
дов в сообществе. Первый («от») – ряд в убывающем порядке значений ограни-
чительных ступеней со стороны наиболее влажных амплитуд к сухим – сухое
крыло ряда. Второй («до») – в возрастающем порядке ограничительных ступе-
ней со стороны наиболее сухих амплитуд к влажным – влажное крыло ряда. В
качестве примера, используем описание болотномятликово-луговолисохвосто-
вого луга, сделанное в центральной пойме реки Десны (табл. 13.2).
Таблица 13.2.
Пример расчета среднего балла выраженности фактора по шкалам Л.Г. Раменского
Название растений
Проективное покрытие, %
Амплитуда по увлажнению
Лисохвост луговой
35
66–77
Мятлик болотный
40
87–90
Щучка дернистая
1
66–89
Полевица собачья
2,5
78–95
Осока ранняя
0,3
48–86
Клевер луговой
3,5
55–77
Погремок весенний
5
49–70
Лютик ползучий
1,5
72–92
Жгун-корень сомнительный
3,5
77–99
Кульбаба осенняя
2,5
54–74
Фиалка собачья
3
61–69
Василистник светлый
0,3
63–95
Горицвет кукушкин
0,2
60–98
Василек луговой
1.5
55–72
Лапчатка гусиная
0,2
58–90
Лабазник вязолистный
0,1
18–100
Подмаренник топяной
0,2
57–97
Осока лисья
0,1
75–100
Осока заячья
0,2
64–87
Подмаренник северный
0,1
58–75
Лютик едкий
0,1
53–98
Вербейник обыкновенный
0,1
76–106
Из описания получаем два ряда ограничительных ступеней:
от 106 100 100 99 98 98 95 95 92 90 90 89 87 86 77 77 75 74 72 70 69
до 48 49 53 54 55 56 57 57 58 60 61 63 64 66 66 72 75 76 77 78 87
278
Перекрывание этих двух рядов ограничительных ступеней произошло у
ступени 75. Следовательно, ступень увлажнения определяется как 75. Справа от
нее расположены ступени 74 и 76, которые дают такое же число: (74+76):2=75.
Слева расположены ступени, дающие значение, близкое к полученному реше-
нию: (77+72):2=74,5. Местообитание данного сообщества характеризуется как
влажнолуговое (ступени 64–76 по шкалам Раменского).
Реально достигаемая точность индикации факторов по шкалам Раменско-
го не превышает 5±1 балл. Излишняя дробность шкал Раменского дает мнимую
точность. Поэтому в практической работе предпочтение надо отдавать шкалам
с ограниченным числом градаций.
13.2.1.1.4. Экологическая оценка среды по шкалам Г. Элленберга
Шкалы Г. Элленберга, как и все оптимумные шкалы, построены по сле-
дующему принципу: балл 1 всегда выражает наименьшее, а балл 12 – наивыс-
шее значение фактора. Поскольку эвритопные виды не обладают индикаторной
ценностью, они не используются в оценке местообитания. Элленберг выделил
их в отдельную категорию «×».
Экологическая оценка местообитания с помощью шкал Элленберга про-
водится следующим образом. В полевых условиях делают геоботаническое
описание фитоценоза или серию описаний. Степень количественного участия
(обилия или проективного покрытия) каждого вида на пробной площадке оце-
нивают в баллах по шкале Браун-Бланке:
5 – проективное покрытие более 75%;
4 – проективное покрытие – 50–75%;
3 – проективное покрытие – 25–50%;
2 – проективное покрытие – 5–25%;
1 – особи вида многочисленны, но покрытие до 5%.
+ – особи вида разрежены, покрытие до 1%
r – очень редко, не более 4 экземпляров на площадке.
В геоботаническом описании для каждого вида проставляют балл изуча-
емого фактора или же группы факторов. Балльные оценки, показывающие оби-
лие видов по шкале Браун-Бланке (при этом балл «+» принимается за «1») пе-
ремножают на баллы, характеризующие отношение видов к экологическим
факторам. Полученные цифры суммируют. Сумму, полученную от перемноже-
ния баллов, делят на сумму балльных оценок всех видов в описании шкалы
Браун-Бланке и получают средний балл выраженности фактора.
Определение среднего балла делается по формуле:
=
⋯
⋯
=
∑
∑
,
где
X
– средний балл выраженности фактора;
K
1
–
К
n
– баллы видов по шкале
Браун-Бланке,
X
1
–
Х
n
– баллы по экологическим формулам (см. Приложение 2).
В таблице 13.3 приведен пример расчета среднего балла (средневзвешен-
ный индекс) выраженности фактора в местообитании болотно-мятликово-
лугово-лисохвостового сообщества.
279
Таблица 13.3.
Пример расчета среднего балла выраженности экологических факторов
по шкалам Г. Элленберга
Название видов
Обилие по
Браун-Бланке
Значение по шкалам
Элленберга
К×Х
F
R
N
F
R
N
Лисохвост луговой
3
6
6
7
18
18
21
Мятлик болотный
4
9
8
7
36
32
28
Щучка дернистая
1
7
×
3
7
–
3
Полевица собачья
1
9
3
2
9
3
2
Жгун-корень сомнительный
2
8
6
×
16
12
–
Подмаренник северный
2
7
9
4
4
18
8
Осока ранняя
+
3
×
×
3
–
–
Клевер луговой
1
×
×
×
–
–
–
Погремок весенний
2
7
×
2
14
–
4
Фиалка собачья
1
4
3
2
4
3
2
Василистник светлый
+
8
8
×
8
8
–
Василек луговой
+
×
×
×
–
–
–
Лапчатка гусиная
+
6
×
7
6
–
7
Подмаренник топяной
+
8
×
×
8
–
–
Одуванчик лекарственный
+
5
×
7
5
–
7
Кульбаба осенняя
1
5
×
5
5
–
5
Осока лисья
+
9
×
5
9
–
5
Осока заячья
+
7
3
4
7
3
4
Лютик ползучий
2
7
×
×
14
–
–
Лютик едкий
+
×
×
×
–
–
–
∑KX= 183
97
96
∑K=
26
15
19
Средний балл выраженности фактора
7,0
6,5
5,0
Примечание. F – влажность почвы; R – кислотность почвы; N –обеспеченность минеральным
азотом.
Полученный результат характеризует местообитание как влажное (F-7,0),
слабокислое (R-6,5), со средним содержанием минерального азота в почве (N-
5,0).
Расчет среднего балла выраженности фактора можно сделать и по числу
видов в описании, имеющих одинаковое число баллов изучаемого фактора.
Установив число видов с одинаковыми баллами фактора, перемножают балл
фактора на число видов, имеющих такой балл. Полученную сумму делят на
число учтенных видов и получают средний балл фактора. В качестве примера
используем уже описанное выше сообщество.
Число видов с:
F-5 – 2
5×2 = 10
F-6 – 2
6×2 = 12
F-7 – 4
7×4 = 28
F-8 – 3
8×3 = 24
F-9 – 3
9×3 = 27
Число учтенных видов – 14. Сумма = 101