ЭкоЦентр "Экосистема" разработал более 140 методических материалов по изучению природы: Полевые определители для смартфонов и планшетов Много наших приложений на Play.Google и в AppStore Определители для PC Голоса птиц Методики исследований Учебные видеофильмы Определительные таблицы Карманные определители Всё это можно приобрести в нашем некоммерческом Интернет-магазине

ФИТОИНДИКАЦИЯ ШИРОКОЛИСТВЕННОГО И СМЕШАННОГО ЛЕСА

© Лазарев Дмитрий (10 класс), Новочебоксарск, 2002

Научный руководитель Глушенкова Н.А.

Данная исследовательская работа выполнена в рамках программы
Школы Дикой Природы ®

Введение

В арсенале средств экологических оценок и прогнозов условий среды важное место занимает фитоиндикация. Преимущество фитоиндикации над дорогостоящими инструментальными методами состоит в дешевом и быстром получении информации о среде по признакам растительности.

В настоящее время широкое распространение получила природоохранная фитоиндикация, которая позволяет обнаруживать и картографировать загрязненность почвы, воды и воздуха химическими веществами и радионуклидами, выявлять степень пастбищной дигрессии и рекреационной нагрузки на растительный покров.

Метод оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологических систем называют биоиндикацией. В соответствии с этим, организмы или сообщества, которые тесно связаны с определенными факторами среды, могут применяться для их оценки, называют биоиндикаторами. Особенно широко используют ботанические, или растительные, индикаторы. Из всех компонентов экосистемы наибольшее значение имеет растительный покров как наиболее доступный для наблюдения и чутко реагирующий на все изменения внешней среды. Использование растительного покрова как индикатора условий среды выделяют в особое направление ботанических исследований, которые называют фитоиндикацией. Фитоиндикация — это одно из практических использований различных признаков и свойств отдельных растений или растительных сообществ и их комплексов для получения качественной, а иногда и количественной, характеристики среды, например, влажности и кислотности, обеспеченности почвы биогенными элементами и т.д.

При фитоиндикации используют не только внешний облик растений, но и его внутреннее строение, биохимический состав и физиологические процессы. Для анализа этих процессов используют методы морфологии, анатомии, физиологии и биохимии растений.

При фитоиндикации среды по растительным сообществам используют их флористический состав, структуру и, соответственно, методы геоботаники.

Работа проводилась в Засурском лесном физико-географическом районе в урочище Редкодуб в трех км северо-восточнее села Ратово Нижегородской области в период с 27 июня по 7 июля 2002 года.

Цель работы.

Провести экологическую оценку среды методом фитоиндикации.

Задачи.

1. Изучение видового состава растений на данном биотопе.

2. Выявление индикаторов-растений данной среды.

3. Определение влажности, кислотности почвы и оснащение ее минеральным азотом с помощью метода фитоиндикации.

4. Изучение механического состава почвы.

5. Проверка кислотности почвы химическим путем.

Методика

Эталонный участок выбирается по характеру растительности, т.е. выбирается участок какого-либо растительного сообщества, индикационное значение которого надо установить. Выявление индицируемых условий производится после описания растительности. Такие эталонные участки используются для установления почв по характеру растительности.

Поскольку почвенный покров развит повсеместно, то остается установить, к каким типам, подтипам и разностям почв тяготеют те или иные растительные сообщества.

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 25-100 кв.м.; для лесных — 400-2000 кв.м.

В нашей работе мы закладывали площадки 100 на 100 м для каждого биотопа в 2-х разных экосистемах, на лугу и в лесу. Для описания площадки мы по диагоналям закладывали 20 площадок 50 на 50 см — с помощью рамки.

Для выяснения состояния экологической среды мы использовали шкалы Г. Эленберга, тем самым определяя влажность, кислотность и оснащение ее минеральным азотом.

Шкалы Эленберга, как и все оптимумные шкалы, построены по следующему принципу: 1 балл всегда выражает наименьшее, а 12 — наивысшее значение фактора. Эленберг выделяет эвритопные виды в определенную категорию, обозначенную знаком «Х». Такие виды не используются в оценке местообитания, поскольку индикаторной ценностью не обладает.

Экологическая оценка местообитания с помощью шкал Эленберга проводится следующим образом. В полевых условиях делается геоботаническое описания фитоценоза или серия описаний. Степень количественного участия (обилия или проективного покрытия) каждого вида оценивается в баллах на пробной площадке 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 проставляется балл изучаемого фактора или же группы факторов. Бальные оценки, показывающие обилие видов по шкале Браун-Бланке (при этом балл + принимается за 1) перемножаются на баллы, характеризующие отношение видов к экологическим факторам. Полученные цифры суммируются. Сумму, полученную от перемножения баллов, делят на сумму бальных оценок всех видов в описании шкалы Браун-Бланке и получают средний балл выраженности фактора.

Определение среднего балла делается по формуле:

,

где Х — средний балл выраженности фактора; К1 — Кn- баллы видов по шкале Браун-Бланке, Х1 — Хn- баллы по экологическим формулам.

Результаты работы.

В нашей работе мы исследовали 2 биотопа: лес и луг. В лесу мы брали три разных участка: 1 — участок широколиственного леса с преобладающей древесной породой дуб, расположенный на возвышенности с юго-востока от лагеря. Второй участок — тот же самый лес, расположенный в низине. Третий участок — смешанный лес, спелые дубы и сосны.

На первом участке доминирующими видами травянистых растений являются: крапива двудомная, костер безостый, хвощ лесной, подмаренник мягкий, киркозон обыкновенный, костяника каменистая, вербейник монеточный, марьянник дубравный. Данные представлены на диаграмме №1, площадка №1.

Именно эти растения являются индикаторами данной среды. С помощью них мы выявили влажность, кислотность почвы и оснащение ее минеральным азотом. На данном участке влажность почвы составила 5,1 балла, это значит, что на участке №1 почва находится в средних условиях увлажнения. Почва на данном участке в основном кислая (3,9 балла), со средним содержанием минерального азота (4,55 балла).

На участке №2 растениями индикаторами являются следующие виды: ландыш майский, киркозон обыкновенный, подмаренник мягкий, костяника каменистая, крапива двудомная, вербейник монеточный, клевер луговой, осока пальчатая.

По шкале Эленберга мы смогли установить влажность, кислотность и оснащение почвы минеральным азотом. Влажность на данном участке чуть повыше, чем на участке №1 (5,5 баллов), т.е.средние условия увлажнения, в основном на кислых почвах (2,9 балла), со средним содержанием минерального азота (4 балла).

На участке №3 смешанный лес; преобладающими видами являются марьянник дуб-равный, подмаренник мягкий, костер безостый, киркозон обыкновенный, вербейник монеточный, ландыш майский, крапива двудомная. Влажность на этом участке средняя (5,2 балла), кислотность почвы не очень высокая (3,6 балла), богатство минеральным азотом среднее (4,5 балла).

Во втором биотопе, т.е. на лугу, мы взяли 4 площадки. Первая площадка была расположена северо-западнее лагеря. Основными видами на ней являются подмаренник мягкий, одуванчик лекарственный, полевица тонкая, бедренец-камнеломка, лисохвост луговой. По нашим данным почва на лугу в основном сухая (3,7 балла), кислая (2,8 балла), слабо оснащена минеральным азотом.

Вторая площадка была расположена к северо-востоку от лагеря около маленького пруда. На площадке доминируют полевица тонкая, подмаренник мягкий, подмаренник на-стоящий, лютик едкий, одуванчик лекарственный, лисохвост луговой, вьюнок полевой. По полученным данным мы установили влажность почвы. Она составляет 3,5 балла, т.е. участок находится на суховатых почвах, в основном кислых (3,2 балла), с небольшим содержанием азота (3,2 балла).

Третья площадка расположена на берегу реки Суры к северо-западу от лагеря. В основном доминируют такие виды как полевица тонкая, лисохвост луговой, донник лекарственный, подорожник ланцетный, клевер луговой, цикорий обыкновенный, полынь высокая. Диаграмма №2 площадка №3. Влажность на данной площадке достигает среднего балла (3,95), почва не очень кисла (4 балла), со средним содержанием минерального азота (3,7 балла).

Последняя четвертая площадка была расположена к югу от лагеря вдоль озера Чанграш. Преобладающими видами на данном участке являются клевер луговой, лисохвост луговой, лютик едкий, горошек мышиный, подмаренник мягкий, герань луговая, подмаренник настоящий. Почва находится в средних условиях увлажнения (4 балла), она кислая (3,4 балла), с небольшим содержанием азота (3,6 балла).

Таким образом мы, с помощью фитоиндикации дали примерную характеристику почвы: влажность, кислотность и оснащение минеральным азотом.

В полевых условиях нам удалось проверить кислотность почвы и ее минеральный состав. В результате эксперимента мы получили данные, сопоставимые с нашими исследованиями. На лугу почва получилась кислая, в лесу слабокислая. Что же касается механического состава почвы, то ее составляет легкий суглинок, что характерно для местных условий.

Выводы

1. В результате наших исследований нами выявлено общее количество травянистых растений. В лесу 23 вида травянистых растений.

2. Растениями — индикаторами влажности, кислотности и содержанием минерального азота являются также: костер безостый, крапива двудомная, хвощ лесной, подмаренник мягкий, киркозон обыкновенный, ландыш майский, сныть обыкновенная. Костяника каменистая, вербейник монеточный, марьянник дубравный, осока пальчатая, клевер луговой.

3. Еще нами было выявлено общее количество травянистых растений на лугу. Оно составило 29 видов.

4. Растениями — индикаторами влажности, кислотности и оснащения ее минеральным азотом являются также: подмаренник мягкий, одуванчик лекарственный, полевица тонкая, бедренец-камнеломка, лисохвост луговой, подмаренник на-стоящий, лютик едкий, вьюнок полевой, донник лекарственный, подорожник ланцетный, клевер луговой, цикорий обыкновенный, полынь высокая, горошек мышиный, герань луговая.

5. В результате исследований кислотность почвы была проверена химическим путем. В лесу почва получилась слабокислая, на лугу кислая.

Список литературы

1. З.М. Куданова «Определитель высших растений Чувашской АССР», Чувашское книжное издательство, Чебоксары-1965 г.

2. В.С. Новиков, И.А. Губанов «Школьный атлас-определитель высших растений», М.: «Просвещение», 1985.

3. А.Д. Булохов «Экологическая оценка среды методами фитоиндикации», Издательство БГПУ, 1996 г.