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 сосновых лесов

© Кожевникова Екатерина Александрова (9 класс), Новочебоксарск, 2007

Данная исследовательская работа выполнена в рамках программы
Школы Дикой Природы ®
(Биостанция, оз. М. Лебединое, Чувашия, 2007 г.)

Введение

Метод оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологической системы, называется биоиндикацией. Особенно широко используют ботанические, или растительные, индикаторы. Из всех компонентов экосистемы наибольшее значение имеет растительный покров как наиболее доступный для наблюдения и чутко реагирует на все изменения внешней среды.

В арсенале экологических оценок и прогнозов условий среды огромную роль играет фитоиндикация, т. к. растительный покров наиболее доступен для изучения и чутко реагирует на все изменения внешней среды.

Фитоиндикация — это одно из практических использований различных признаков и свойств отдельных растений или растительных сообществ и их комплексов для получения качественной характеристики среды (влажность, кислотность, обеспечение почвы биологическими элементами). Преимущество фитоиндикации над дорогостоящими инструментальными методами состоит в дешевом и быстром получении информации о среде по признакам растительности. В этом и заключается актуальность нашей работы.

Аналогичная работа в рамках «ШДП» проводилась на данной территории в 2001 и 2004 годах; и мы считаем нужным, сравнить данные, полученные нами с предыдущими исследованиями.

Описание места исследований

Работа проводилась с 24 июня по 8 июля 2007 года, в Заволжском физико-географическом районе Сосновского лесничества, Чебоксарского лесхоза, в районе озера Малое Лебединое.

Цель работы:

Провести экологическую оценку среды при помощи метода фитоиндикации в различных типах сосняка.

Задачи:

• 1. Провести геоботаническое описание в выделенных типах сосняка.
• 2. Выявить условия произрастания различных видов растений по отношению к абиотическим факторам: освещенности, влажности, реакции почвы и богатству минеральным азотом.
• 3. Определить морфологические показатели почвы (структура, цвет, влажность), взять почвенные пробы для дальнейшего химического анализа в лабораторных условиях.
• 4. Сравнить результаты, полученные при помощи фитоиндикации и инструментальных методов исследования.
• 5. Собрать гербарий растений-индикаторов.

Литературный обзор.

По нашим данным, в этом районе подобные работы проводились юннатами в рамках «Школы Дикой Природы» в 2001, 2004 годах. А также в 2002 году на озере Чанграш (Засурский лесной физико-географический район) и 2003 году в Присурском заповеднике (Алатырский район). Метод зарекомендовал себя, как эффективный и наиболее дешёвый в использовании, чем инструментальный, т. к. инструментальные наблюдения стоят слишком дорого и требуют длительных стационарных исследований.

Методика

Экологическая оценка местообитания проводилась с помощью шкалы Эленберга. Закладывались пробные площадки в 5 различных типах сосняка: сосняк-черничник, сосняк разнотравный, сосняк-брусничник, сосняк кошачьелапковый, обгорелый сосняк (средняя длина обгоревших стволов деревьев — 2 м 35 см), а также в смешанном лесу.

В полевых условиях проводилось геоботаническое описание. Размер закладываемых площадок в сосняках и смешанном лесу составлял 100 х 100 м. Для определения общего проективного покрытия в каждом фитоценозе и проективного покрытия каждого вида (%) использовалась квадратная ботаническая рамка размером 0,5 х 0,5 м. Площадки в количестве 20 штук закладывались по диагонали на расстоянии 13 м друг от друга. Кроме этого учитывалась сомкнутость крон (в десятичных долях до 1).

Степень проективного покрытия каждого вида оценивалась в баллах на пробных площадках по шкале Браун-Бланке:

• 5 — проективное покрытие >75%
• 4 — проективное покрытие 50 — 75%
• 3 — проективное покрытие 25 — 50%
• 2 — проективное покрытие 5%
• 1 — проективное покрытие до 5%
• + — проективное покрытие, особи вида разрежены, до 1%
• r — очень редко, не более 4-х экземпляров на площадке.

В геоботаническом описании для каждого вида проставляется балл изучаемых факторов. Балльные оценки, показывающие обилие видов по шкале Браун-Бланке (+ принимается за 1) перемножаются на баллы, характеризующие отношение видов к экологическим факторам. Полученные цифры суммируются, после чего полученную сумму делят на количество балльных оценок в описании шкалы Браун-Бланке и получают средний балл выраженности фактора, который вычисляется по формуле:

где x — средний балл выраженности фактора; к1-n баллы видов по шкале Браун-Бланке; х1-n - баллы по экологическим формулам.

Из инструментальных методов оценки состояния почвы для определения влажности и типа почвы делались почвенные разрезы.

Оценивалась сомкнутость крон и измерялась освещенность.

Сомкнутость крон определяется визуально по сумме проекций крон и выражается в десятых долях единицы, считая за единицу такую степень сомкнутости, при которой между кронами нет просвета.

Освещенность измерялась на каждой площадке, размером 50х50 см, с помощью фотоэкспонометра. Полученные данные заносились в рабочую таблицу.

Определение влажности почвы в природе:

• - сырая — если сочатся капельки воды,
• - влажная — вода не сочится, но промокашка быстро намокает,
• - свежая — почва на ощупь прохладная, чувствуется что в ней есть влага, но промокашка, приложенная к почве, не намокает,
• - сухая.

На основе полученных данных были построены сравнительные диаграммы освещенности, влажности, реакции и богатства почв в разных биотопах:

На основе полевых исследований составлен общий список растений изучекнных биотопов:

Результаты и обсуждение

Биотоп №1, сосняк — черничник.

По нашим наблюдениям, для данного типа сосняка характерны полутеневые растения, получающие не более 10№, но, как правило, менее 100№ от полной освещенности (L=5,7), которые произрастают на свежих почвах, т.е в средних условиях увлажнения (F=4,7). В основном кислые (R= 3) и бедные минеральным азотом (N=2,8) почвы. Разнообразие растительности составляют 14 видов из 11 семейств. Супердоминантом является черника (70%). Преобладающие виды: брусника, седмичник европейский, марьянник луговой и др. Также встретилось растение из красной книги — плаун булавовидный. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется следующим образом. Преобладают растения, обитающие в местах со средней степенью увлажнения 71% (10 видов), а растения произрастающие в сухих местообитаниях составили 29% (4 вида). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,7. Класс возраста равен IV. Бонитет древостоя Iа. Почва на данном биотопе слабоподзолистая песчаная, влажноватая. Инструментальный метод исследования почвенного среза подтверждает структуру почвы и её влажность.

Биотоп №2, сосняк — разнотравный.

По полученным данным для этого биотопа характерны полутеневые растения, получающие не более 10%, но менее 100% от полной освещенности (L=5,8). Они произрастают на свежих почвах, т. е. в средних условиях увлажнения (F=4,7), в основном на кислых (R=3,4) и бедных минеральным азотом (N=3,4) почвах. Разнообразие растительности составляют 19 видов из 12 семейств. Супердоминантом является ландыш майский (27,3%), доминантом орляк обыкновенный, земляника лесная и др. Встречается один вид краснокнижника — плаун булавовидный. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется следующим образом. Преобладают растения, произрастающие в средних условиях увлажнения 85% (17 видов), а растения произрастающие в сухих местообитаниях составили 15% (3 вида). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,6. Класс возраста равен III. Бонитет древостоя Iа. Почва в данном типе сосняка подзолистая песчаная. Полученные данные о влажности и структуре почвы подтверждаются инструментальными методами.

Биотоп №3, смешанный лес.

Формула леса — 7С3Б. По результатам наблюдения для этого биотопа характерны полусветовые растения (L=5,3), произрастающие на свежих (F=4,7), в основном на слабокислых (R=3,5) и бедных минеральным азотом (N=3,4) почвах. Разнообразие растительности составляют 17 видов из 11 семейств. Супердоминантами являются черника (26,3%), костяника (24,6%), и др., доминантными видами являются ландыш майский (16,2%), вейник наземный (11,2%), чина лесная (22,5%), и др. Встретился краснокнижник — зимолюбка зонтичная. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется сле6дующим образом. Преобладают растения, которые произрастают в средних условиях увлажнения 76% (13 видов), а в сухих составляют 24% (4 вида). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,7. Класс возраста равен III. Бонитет древостоя Iа. Почва в данном биотопе среднеподзолистая песчаная, сухая. Полученная влажность и структура почвы, также подтверждаются инструментальными методами.

Биотоп №4, сосняк — брусничник.

Из полученных наблюдений, в этом типе сосняка произрастают полутеневые растения (L=4,9) на свежих (F=4,6), кислых(R=2,9) и бедных минеральным азотом почвах (N=3,4). Разнообразие растительности составляют 13 видов растений из 8 семейств. Супердоминантом является брусника (82,3%), преобладающими видами являются черника(20%), седмичник европейский (8,9%) и др. Были встречены 2 краснокнижника — плаун сплюснутый и плаун булавовидный. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется следующим образом. Преобладают растения, которые произрастают в местообитаниях со средним увлажнением (60%) (9 видов), а растения предпочитающие сухие местообитания, составляют 40% (6 видов). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,7. Класс возраста равен IV. Бонитет древостоя Iа. Почва в данном типе сосняка среднеподзолистая песчаная, сухая. Полученные данные подтверждаются инструментальными методами.

Биотоп №5, сосняк — кошачьелапковый.

Из наших наблюдений, в этом типе сосняка произрастают полусветовые растения (L=5,6) на свежих (F=4,5), в основном на кислых (R=3,4) и бедных минеральным азотом (N= 3,1) почвах. Разнообразие растительности составляют 16 видов из 10 семейств. Супердоминантом является кошачья лапка двудомная (83%). Преобладающие виды: ортилия однобокая (8,2%), купена лекарственная (9%), брусника (10%). Встречается 1 растение из красной книги — зимолюбка зонтичная. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется следующим образом. Преобладают растения, обитающие в условиях среднего увлажнения 75% (12 видов), а растения, произрастающие в сухих местообитаниях, составили 25% (4 вида). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,7. Класс возраста равен III. Бонитет древостоя Iа. Почва в данном типе сосняка слабоподзолистая песчаная. Полученная влажность и структура почвы подтверждаются инструментальными методами.

Биотоп №6, обгорелый сосняк.

По проведенным исследованиям, мы выяснили, что средняя высота обгорелых сосен составила 2м 35см. На данной территории обнаружены всходы берез и сосен. По полученным данным для этого биотопа характерны полусветовые растения (L=7,1), произрастающие на свежих почвах, т. е. в средних условиях увлажнения (F=5,4), в основном на слабокислых (R=4,8) почвах, со средним содержанием азота (N=3,8). Разнообразие растительности составляют 14 видов из 12 семейств. Супердоминантом является орляк обыкновенный (66,6%). Преобладающие виды: мятлик луговой (22,3%), Иван-чай узколистный (23,3%) и др. По эколого-ценотическим группам (ЭК) состав растений распределяется следующим образом. Преобладают растения, которые обитают в средних условиях увлажнения 76% (11 видов), а растения, произрастающие в сухих местообитаниях, составили 24% (3 вида). Средняя сомкнутость крон в этом биотопе составила 0,6. Класс возраста равен III. Бонитет древостоя Iа. Почва дерново-подзолистая, песчаная. Полученные данные подтверждаются инструментальными методами.

Выводы

1. Выделено 6 биотопов в различных типах сосняка: сосняк-черничник, сосняк разнотравный, сосняк-брусничник, сосняк кошачьелапковый, сосняк обгорелый, а также в смешанном лесу — и провели их геоботаническое описание.

2. Выявлено отношение различных видов растений к следующим абиотическим факторам: освещенности, влажности, реакции почвы и богатству минеральным азотом. Для заложенных площадок характерны полусветовые растения (сосняк-черничник — 5,7; пожарище — 7,1), произрастающие в средних условиях увлажнения (сосняк-черничник — 2,8; пожарище — 3,8).

3. Инструментальный метод исследования почвенных срезов, подтвердил данные, полученные путем фитоиндикации (влажность)

4. На исследуемой территории обнаружено 37 видов растений из 16 семейств. Из них 3 вида занесены в красную книгу Чувашии.

5. Собран гербарий растений-индикаторов.

Список использованной литературы

1. И. А. Шанцер. Растения средней полосы Европейской России. Москва 2004г. — 423с.

2. В. С. Новиков — Школьный Атлас — определитель высших растений. Москва 1958г. — 238с.

3. П. Ф. Маевский. Флора средней полосы европейской части России. Москва 2006г. — 600с.

4. И. И. Степаненко. Лесная типология. Москва 1999г. — 93с.

5. Академия наук СССР. Определитель растений среднего Поволжья. Ленинград 1984г. — 390с.

6. Школьный экологический мониторинг. Методы биологических и экологических исследований в работе с учащимися. Чебоксары 1999г. — 106с.

7. Управление образования администрации Костромской области. Методики полевых экологических исследований. Кострома 1997г. — 66с.

8. Е. Т. Валягина-Малютина. Деревья и кустарники средней полосы Европейской части России. Санкт — Петербург.