Лекция на тему: Методы количественного учета животных

 Методы учета беспозвоночных

Сбор и учет беспозвоночных животных подстилки. Для сбора беспозвоночных животных подстилки вымеряется 1 м2 подстилки, отмечается граница квадрата (палочками со шнуром) и снимается весь покров, который затем разбирается на белом фоне (можно частями). Для каждой систематической группы определяется биомасса (на аптечных весах). Для этой цели класс делят на 2—4 группы, каждая из которых разбирает отдельные пробы подстилки.

Сбор и учет беспозвоночных верхних горизонтов почвы. Для изучения беспозвоночных верхних горизонтов почвы закладываются пробные площадки размером 10 х 10 см. После снятия подстилки выкапывается яма на глубину горизонта А. Поднятый грунт тщательно просеивается через энтомологическое сито. Найденных животных распределяют по группам с учетом численности и биомассы особей каждой группы; биомасса определяется на аптечных весах.

Облегченные и более точные методики учета мезофауны почвы и подстилки.

Для более точного учета беспозвоночных животных подстилки и почвы пользуются методами флотации и сухой экстракции.

Метод флотации сводится к тому, что все (или большая часть) беспозвоночных, находящихся в подстилке или в верхнем горизонте почвы, при заливании последних насыщенным раствором поваренной соли всплывают в поверхностный слой раствора. Всех всплывших животных собирают мелкоячеистым ситом. Процедуру повторяют несколько раз до тех пор, пока не перестанут всплывать животные.

Метод сухой экстракции более продолжителен во времени, но в некоторых случаях дает более точные результаты. Этот метод основан на том, что почвенные животные перемещаются на влажные участки почвы, избегая при этом высыхания. Для сбора беспозвоночных методом сухой экстракции берут образец почвы или подстилки, кладут на сито (не очень мелкое) и устанавливают под металлическим рефлектором с лампой мощностью 100 Вт. Под сито следует поставить поддон (с высокими бортами) с 50%-ным раствором спирта. Расстояние между лампой и образцом должно быть около 25 см. Каждые 2 часа лампу продвигают к образцу на 5 см, пока расстояние между лампой и образцом не станет 5 см. В таком положении рефлектор оставляют на 24 часа. При этом мелкие членистоногие перемещаются вниз и сквозь сито попадают в поддон с 50%-ным раствором спирта. 

Учет беспозвоночных животных травянистого яруса. Для учета беспозвоночных животных травянистого яруса наиболее широко используется метод кошения сачком. Для этого необходимо стать лицом к солнцу и произвести 50 двойных взмахов сачком в ту или другую сторону, но всегда по новому месту, ближе к почве. Сбор 50 взмахами сачка при кошении соответствует числу животных на пробной площадке в 1 м2. Собранных беспозвоночных вместе с этикеткой помещают в морилку. В лаборатории их рассортировывают по систематическим группам, подсчитывают количество особей в каждой группе и определяют их биомассу путем взвешивания на аптечных весах. При сборе беспозвоночных животных травянистого яруса класс лучше разделить на группы (по 3-5 человек), каждая из которых собирает материал на разных участках. Для расчета численности насекомых на единицу площади используют формулу:

где Р — количество насекомых на 1 м2, N — число пойманных сачком насекомых, D — диаметр сачка (в м), L — средняя длина пути, проходимая обручем сачка по травостою при каждом взмахе (в м), n — число взмахов сачком. 

Учет беспозвоночных животных кроны деревьев. Для учета беспозвоночных животных кроны деревьев в школьной практике наиболее применим метод стряхивания животных с деревьев. Для сбора материала под деревом расстилается белое полотно (простыня, пленка). Упавших с дерева беспозвоночных собирают в морилки (с 50%-ным раствором спирта), снабжают этикетками, а в лаборатории разбирают по систематическим группам. Затем определяют их численность и находят биомассу на аптечных весах. Методы учета земноводных и рептилий Наиболее распространенным методом учета земноводных и рептилий является маршрутный метод учета. Этот метод позволяет провести учет животных на определенной полосе обнаружения протяженностью 100—500 м. При учете земноводных учетчик должен двигаться вдоль береговой линии, регистрируя животных на полосе шириной 5 м (2,5 м в воде и 2,5 м на берегу). При учете пресмыкающихся учитывают животных по ходу маршрута на полосе шириной 3 м (1,5 м вправо и 1,5 м влево от учетчика). Полученные данные, как для земноводных, так и для пресмыкающихся, пересчитывают на 1 км учетного маршрута.

Методы учета птиц

Из всех существующих методов учета птиц наиболее простым и доступным в условиях школьной практики является метод абсолютного учета на постоянной полосе обнаружения. Время учета птиц необходимо приурочить к периоду наибольшей «заметности» (наилучшей обнаруживаемости) птиц большинства видов в каждом природном районе. Учет следует проводить в утренние часы в тихую погоду. Маршруты для учета закладываются таким образом, чтобы они проходили по всем наиболее типичным биотопам данного района, с типичным соотношением их площадей. Скорость движения учетчика в лесных биотопах не должна превышать 2 км/ч, в открытых угодьях она может быть несколько выше - до 3 км/ч. Суть метода учета на постоянной полосе обнаружения сводится к следующему. Учетчик при движении по маршруту отмечает по голосу или визуально всех услышанных и увиденных птиц по обе стороны от полосы маршрута. Ширина полосы для закрытых местообитаний, в частности лесных, обычно рекомендуется в 50 м (25 + 25), иногда (при редком травостое и кустарниках) – до 100 м (50+50). Одним из обязательных условий учета является необходимость фиксировать птиц только в выделенной полосе. При некотором навыке глазомерное определение расстояния в 25 м оказывается достаточно точным. Чтобы не провести повторный учет одной и той же птицы, обнаруженной сначала впереди двигающегося учетчика, а затем при его приближении оказавшейся сбоку от него, фиксирование птицы лучше проводить при ее нахождении в условном секторе шириной в 45˚ от перпендикуляра к направлению движения учетчика. В отдельных случаях необходимо фиксировать и одиночных птиц, даже если они обнаружены позади учетчика. Достоверность одноразового учета птиц в среднем равна 70 %, то есть на учетной полосе выявляется приблизительно 3/4 обитающих здесь птиц. Следует отметить, что поющий самец принимается за пару птиц. Для подведения итогов маршрутного учета (нахождения плотности вида) используется формула

где р - плотность вида, Q‚ - обилие вида, L - длина маршрута, D - ширина маршрута, А - коэффициент активности (для лесных птиц - 0,6, для птиц открытых пространств - 0,8).

Методы учета млекопитающих

В настоящее время среди методов абсолютного учета мелких млекопитающих наибольшее распространение получили метод ловушко-линий и метод ловчих канавок (заборчиков). Метод ловушко-линий целесообразен там, где доминируют различные виды мышей, рыжих полевок, хомячков, а метод ловчих канавок — там, где доминируют землеройки, мышовки, лемминги и другие мелкие млекопитающие, которые редко роют норы. Суть метода ловушко-линий сводится к следующему. Учетная линия должна состоять из числа ловушек (лучше живоловок), кратного 25, 50, 100 и т. д. Каждая ловушка заряжается приманкой и выставляется в изучаемый биотоп. В качестве приманки наиболее часто используют корочку черного хлеба, смоченную растительным маслом. Ловушки выставляются во второй половине дня на расстоянии 5 м одна от другой (7-8 шагов) по прямой линии. Для ловушек выбирают места наиболее вероятной поимки зверьков (под лежащим бревном, у пня, у выступающего корня и т. д.). Ловушки проверяют утром следующего дня. Срок пребывания ловушек в биотопе обычно равен двум суткам. Результаты учета бракуют, если всю ночь шел сильный дождь. Кратковременные и слабые осадки в расчет не принимаются. Показателем обилия служит число пойманных зверьков на 100 ловушко-суток. Например, в лесу двое суток стояло 200 ловушек. В них было поймано 28 зверьков. Следовательно, на 400 ловушко-суток отловлено 28 зверьков, а на 100 ловушко-суток - 28 : 4 = 7 зверьков. Для каждого вида животных показатель обилия рассчитывается самостоятельно. Сущность метода ловчих канавок сводится к следующему. Для проведения учета животных этим методом используют канавки длиной 50 м, шириной и глубиной - 25 см. В каждую канавку вкапывают 5 жестяных (алюминиевых) цилиндров (конусов) диаметром, равным ширине дна канавки, а высотой 45-50 см. Цилиндры располагают с интервалами в 10 м, при этом по краям канавки остается по 5 м. Вкапывать цилиндры надо так, чтобы их края вплотную соприкасались с вертикальными стенками канавки, а верхний обрез цилиндра был на 0,5-1 см ниже края канавки. При выкапывании канавки землю и дерн надо относить от канавки на 10-15 м и складывать в одно место. Все зверьки, попавшие в цилиндры, извлекаются. Единицей учета служит число зверьков, попавшихся за 10 суток работы одной канавки (число зверьков на 10 канавко-суток). Для экологической оценки структуры и функционирования экосистем необходимо знать ряд показателей, которые также определяются методами статистики. К таким показателям относят: видовое богатство (число видов в сообществе) - S, индекс разнообразия Симпсона - Д (чем больше Д приближается к S, тем разнообразнее сообщество), индекс выравненности Симпсона - Е (чем больше этот индекс приближается к 1, тем равномернее представлены все виды в сообществе), индекс сходства между двумя пробами Серенсена - Чекановского - К S, коэффициент видовой фаунистической общности Жаккара - К J, коэффициент достоверности Стьюдента - t (различия считают достоверными, если величина коэффициента будет хотя бы больше 2, но лучше - больше 2,5). Индекс разнообразия Симпсона рассчитывается по формуле

где р i, — доля i-того вида в суммарной численности особей всех видов.

Пример. Предположим, что нами в исследуемом сообществе обнаружен следующий видовой состав:

№ п/п	Вид	Количество особей, Q	р i	P i 2
1	Стрекоза коромысло	1	0,0038167	0,0000145
2	Кузнечик зеленый	25	0,0954198	0,0091049
3	Улитка янтарка	6	0,0229007	0,0005244
4	Клоп травяной	18	0,0687022	0,0047199
5	Тля гороховая	112	0,4274809	0,1827399
6	Долгоносик клеверный	42	0,1603053	0,0256977
7	Червь дождевой	58	0,2213740	0,0490064
		ΣQ = 262		Σpi2 = 0,2718077

Доля i-того вида в суммарной численности особей всех видов рассчитывается следующим образом:

где Q - численность конкретного вида, а ΣQ - суммарная численность всех обнаруженных видов. Для стрекозы коромысла, например, р i = 1 = 0,0038167. С учетом этих данных найдем Д (индекс разнообразия Симпсона). Подставив в формулу числовые значения, получим: Д = 1 ≈ 3,67. Это значит, что видовой состав данного сообщества 0,2718077 невелик, однообразен. Индекс выравненности Симпсона рассчитывается по формуле:

где Д — индекс разнообразия Симпсона, S – видовое богатство (количество видов, обнаруженных в сообществе).

Задание на 21 октября .Методика полевого геоботанического описания

 Основную информацию о состоянии растительности получают при геоботанических описаниях. Полевое исследование начинается с рекогносцировочного изучения растительного покрова обследуемой территории — выявляются его основные закономерности, расчленение на фитоценозы, связь с рельефом, особенности вертикальной и горизонтальной структуры, составляется схема и намечаются сообщества для детального геоботанического описания. Фитоценозы отличаются друг от друга как по растительному компоненту, прежде всего по доминирующим и индикаторным видам, так и по условиям местообитания, поэтому перед тем, как начать описывать сообщество, необходимо определить его границы. Обычно фитоценозы приурочены к определенному элементу рельефа и/или — определенному механическому составу почвы, занимают различную площадь — от нескольких квадратных метров до нескольких гектаров. Изучение растительности производится на пробных площадях, размер которых в сообществах разного типа может быть различным. В лесах обычно используют прямоугольные площадки 20 × 20 м, в травянистых сообществах - 10 × 10 м с направлением сторон север-юг и запад-восток. Координаты площадок фиксируются. Поскольку травостой и древостой очень редко бывают выровненными на площади сообщества, лучше изучать растительность не на одной крупной, а на нескольких мелких площадках от 0,1 до 1 м2 (для древостоя - на 5–8 м2 ). Маленькие учетные площадки (25 × 25, 50 × 50, 100 × 100 см) позволяют получать количественные данные для характеристики травяно-кустарничкового и травяного ярусов и мохово-лишайникового покрова. Геоботаническое описание включает несколько разделов: 

1. Местонахождение, или адрес, содержит сведения о том, где находится описываемое сообщество - расстояние и направление от ближайшего населенного пункта. Местообитание - это характеристика положения участка в рельефе (мезорельеф и микрорельеф), экспозиция склона, условия увлажнения, описание почвы. 

2. Характеристика сообщества - информация о его физиономии (внешнем облике) и показателях по ярусам - составе, высоте, жизненности ценопопуляций, горизонтальной структуре, фенологическом состоянии и количественном участии видов. 

3. Название типа сообщества. 

4. Наличие редких и охраняемых видов растений.

5. Использование сообщества и наличие повреждений и нарушений. 

Каждое растительное сообщество характеризуется определенным составом и структурой, обусловленными слагающими сообщество видами растений и условиями среды. Структурные особенности проявляются в наличии вертикальной ярусности (или разновысотности) и горизонтальной мозаичности (наличии микрогруппировок). В лесном типе растительности, где ярусность выражена наиболее четко, выделяют древесный, кустарниковый (подлесок), травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый ярусы. В травяных типах растительности бывают выражены 1–2 яруса или разновысотность. Характеристика ярусов состоит в определении их состава и обилия слагающих видов. Обычно описание проводится по отдельным ярусам. Для определения параметров вполне применимы стандартные таксационные и геоботанические методики [Краткое руководство…; Полевая геоботаника; Программа и методика биогеоценологических исследований; Бейдеман; Анучин; Сохранение и восстановление…]. 

Д р е в е с н ы й я р у с, или д р е в о с т о й. Древостой может быть по составу простым, образованным одной породой, или сложным — состоящим из нескольких пород. Состав древостоя определяют по степени участия каждой породы в долях от 10. Например, формула 6С4БЕ означает, что в составе древостоя сосна занимает 60 %, береза — 40 %, а ель представлена незначительно. Степень сомкнутости крон можно определять глазомерно и инструментально. Если в пологе леса нет просветов, значит сомкнутость равна 11 . Устанавливается также наличие подъярусов, средняя высота и возраст. При отсутствии лесоустроительных данных для каждого дерева пробной площади измеряют высоту и диаметр на уровне груди для определения бонитета и запаса древесины по общепринятой методике с использованием таксационных таблиц. Вычисляют численность деревьев на 1 га, полноту древостоя, средний диаметр, среднюю высоту, распределение деревьев по классам диаметра, запас древесины и бонитет. 

П о д р о с т  или  в о з о б н о в л е н и е. К нему относятся молодые деревья и кустарники, возраст которых не более 25 лет и высота менее ¼ от преобладающей высоты древостоя. Наличие подроста и его состояние позволяют судить об устойчивости и направлении динамических смен. Подрост бывает вегетативного и семенного происхождения, поэтому из общей категории подроста выделяют понятия всходов и самосева, которые обычно учитывают отдельно. При семенном размножении образуются всходы, возраст которых составляет 1–2 года. Подрост естественного семенного происхождения в раннем возрасте (старше 2–5 лет), имеющий небольшую высоту, называют самосевом [Мелехов]. Для изучения процессов возобновления в пределах каждой пробной площади статистически равномерно закладывают несколько площадок размером 5 × 5 (или 2 × 2) м, на которых проводится учет подроста, а для учета всходов и самосева — три площадки 1 × 1 м. Их общая площадь должна составлять не менее 1 % общей величины пробной площади. Подрост при пересчетах распределяется по группам возраста и высоты (до 1 м, от 1 до 5 м, 5 м и более), категориям жизнеспособного, сомнительного и усохшего. 

К у с т а р н и к о в ы й я р у с, или п о д л е с о к. Характеризуется по видовому составу, степени однородности и распределению по площади, средней высоте, состоянию и обилию видов. 

Тр а в я н о-к у с т а р н и ч к о в ы й, или т р а в я н о й  я р у с. Для характеристики травяно-кустарничкового яруса лесных или травяного яруса луговых фитоценозов необходимо отметить аспект, распределение на подъярусы, определить полный флористический состав с указанием обилия по любой шкале обилия или покрытия (прил. 1), высоты, фенофазы и жизненного состояния видов. Кроме глазомерных оценок можно использовать методы, дающие более точные сведения о степени участия разных видов в сложении сообщества, например, учет по числу особей или по массе. Определяется также запас надземной фитомассы (особенно для травяных типов сообществ) на единицу площади укосным методом в период максимального развития травостоя (в условиях Среднего Урала - в июле). Для этого равномерно распределяют по пробной площади 15–20 площадок размером 50 × 50 см или 25–30 площадок размером 25 × 25 см. Растения срезают в пределах площадки на уровне земли и разбирают по видам или агроботаническим группам, затем взвешивают в воздушно-сухом состоянии для определения запасов фракционной и общей фитомассы. Встречаемость видов определяют на 25–50 площадках размером 25 × 25 см. При анализе структуры травяно-кустарничкового яруса лесных сообществ в качестве показателей возможных изменений, связанных с загрязнением или нарушением, чаще всего используют общее количество видов и различные индексы разнообразия. Ярус мхов и лишайников (также водорослей). Отмечается общий характер, распределение по площади, покрытие почвы (в %), мощность слоя, связь с микрорельефом, определяется видовой состав и обилие доминантов. Внеярусная растительность — это лианы, эпифиты и грибы. Определяется состав и обилие видов. 

Р е д к и е   р а с т е н и я. Для изучения их видового состава используются сведения из красных книг и литературные данные по отдельным видам. Необходимо отыскать особи редких растений и их группировки путем обследования основных растительных сообществ изучаемой территории, проследить особенности пространственного размещения, их обилие и жизненность ценопопуляций, а также выявить факторы, уменьшающие их численность. Исследование можно проводить маршрутно-детальным методом, используя серию продольных ходов в одном направлении с интервалом между ними 3–5 м. Локальные местообитания наиболее ценных видов наносятся на план-схему. 

С о р н ы е   и   с и н а н т р о п н ы е   в и д ы. Отмечается их обилие, распределение по площади, места скопления (тропинки, дороги, звериные тропы, биваки, избушки охотников, берега рек, используемые для отдыха, рыбалки и т. д.). 

 Х а р а к т е р и с т и к а    п о ч в ы    и   п о д с т и л к и. Отмечается мощность и сложение подстилки или дернины. При необходимости делается почвенный разрез. Определяется уровень грунтовых вод и глубина проникновения корней. Дается описание почвенного разреза по горизонтам и зарисовка почвенного профиля. Вертикальный профиль почвы позволяет ориентировочно отнести изучаемую почву к определенному типу и охарактеризовать ее свойства [Розанов; Иванова; Егоров и др.; Классификация почв России; Единый государственный реестр...]. Наименование растительного сообщества (фитоценоза). Название ассоциации следует давать после завершения описания фитоценоза, т. е. уже после детального анализа флористического состава и структуры данного фитоценоза с окончательным уточнением названия в период камеральной обработки материалов. Наименьшей классификационной единицей растительных сообществ являются ассоциации. При физиономическом подходе к одной ассоциации, как самой низшей единице классификации, относят фитоценозы, сходные по видовому составу, структуре и условиям местообитания, т. е. растительное сообщество определенного флористического состава со сходным видовым составом ярусов, сходными взаимоотношениями между организмами, единообразными условиями местообитания и единообразной физиономией. Во флористических классификациях ассоциация — это основная единица (но не самая низшая) классификации, обладающая экологическим своеобразием, выделяемая на основе характерных видов растений с узкой экологической амплитудой и развивающаяся в однотипных условиях обитания. Для названия растительной ассоциации обычно используют названия видов растений, но в одних случаях играющих в сообществе ведущую роль (эдификаторов и доминантов при физиономическом подходе), а в других - видов, имеющих диагностическое значение (характерных, дифференцирующих, и константных - при флористической классификации). Различны и способы построения названий. Наиболее распространен в хозяйственной типологии и удобен для идентификации способ наименования ассоциаций по доминирующим видам. Название ассоциаций составляется по доминантам каждого яруса, начиная в лесных сообществах с древесного. Если в ярусе имеется несколько видов-доминантов, то в названии ассоциации они соединяются дефисом, и преобладающий вид ставится на последнее место, например: липово-еловая рябиновая волосисто-осоковая. Другой способ составления названия ассоциации сводится к перечислению доминантов каждого яруса, начиная с верхнего, разделенных знаком «тире». Если ярус образован несколькими доминантами, то они соединяются между собой знаком плюс, причем в этом случае преобладающий вид ставится на первое место: сосна обыкновенная + липа обыкновенная - малина обыкновенная - осока волосистая + зеленчук желтый. В соответствии с «Международным кодексом фитосоциологической номенклатуры» [2005], названия нужно давать на латыни: бор-брусничник - Pinetum vacciniosium, елово-сосновый лес с брусникой и кислицей - Piceto Pinetum vaccinioso-oxalidosum. При составлении названий полидоминантных ассоциаций следует стремиться к тому, чтобы названия не были слишком громоздкими. Во флористических классификациях названия ассоциаций образуются из характерных или дифференцирующих видов. Например, Polygono sibirici - Puccinellietum tenuiflorae Mirkin et al. 1985 [Миркин, Наумова, Соломещ]. 

Одним из результатов геоботанических исследований является о ц е н к а   в о з д е й с т в и я   н а   р а с т и т е л ь н о с т ь - выявление изменений флористического разнообразия, состава, количества и жизненности преобладающих, а также редких и исчезающих видов растений, структуры растительного покрова на различных участках местности в зоне воздействия объекта (соотношения площадей, занятых различными видами растительности), границ растительных сообществ и размеров участков, подвергающихся подтоплению, заболачиванию, иссушению, другим видам трансформации.

ЗАДАНИЕ НА 7 ОКТЯБРЯ : Этапы и методы изучения растительного покрова.

 ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ 1.1.

 Методика исследования наземной флоры сосудистых растений Основные понятия. 

Флора – совокупность видов растений, которые встречаются на данной территории, слагают все свойственные ей растительные сообщества и заселяют все типы местообитаний. Различают «флору мхов» (бриофлора), «флору грибов» (микофлора), «флору водорослей» (альгофлора) и т.д. Важнейшим признаком каждой флоры является ее видовой состав. Учет видов, произрастающих на определенной территории – инвентаризация флоры – представляет необходимую основу каждого флористического исследования. По своему объему различают флору Земли, флоры континентов, отдельных их частей, флоры государств, их субъектов. При флористических исследованиях необходимо учитывать минимальную площадь непосредственно изучаемой территории, которая будет характеризовать основные признаки всего изучаемого объекта. Эту площадь имеет так называемая элементарная, или конкретная флора. А.И. Толмачев (1974) для равнинных территорий определяет ее размер в 100–500 км2 , что соответствует площади круга радиусом 6–12 км. Полевые исследования проводят маршрутным, стационарным или смешанным методами. Материал и снаряжение, необходимое во время флористических исследований, включают в себя, прежде всего, гербарную папку и пресс. Папка представляет собой 2 куска фанеры или прочного картона размером 30– 35×42–45 см. На каждом листе делаются по 4 отверстия, через которые продевается веревка (или ремень), которая образует ручки. Гербарный пресс – это две деревянные рамки размером 30–35×42–46 см, на которые натянута металлическая сетка (она может быть заменена фанерой или плотным картоном с отверстиями). Иногда пользуются просто двумя металлическими сетками с ячейками около 2,5×2,5 см или крупнее. Для прессования растений, вложенных в гербарный пресс, необходим прочный шпагат или бельевая веревка длиной 1,5–2,0 м (рис. 1.1, в). Для сбора и сушки растений используют обычно старые газеты или листы оберточной бумаги размером 60×42 см, перегнутые пополам, плотную бумагу для черновых этикеток и тетради для полевых дневников. Для записи, как правило, используют мягкий простой карандаш. Использовать шариковую ручку нежелательно. Растения выкапывают с помощью прочных ножей или стамесок; либо используют копалки из тонкостенных труб диаметром 2,5–3,0 см. Для срезки деревянистых растений используют садовый секатор или стальные прочные ножницы. Кроме того, необходимо иметь для ориентирования компас, при возможности – GPS-навигатор; желательно – фотоаппарат для регистрации внешнего вида растений, природных ландшафтов и т.д. В длительных пеших экспедициях требуются палатка и спальник (последний лучше помещать в пакет на случай дождя), которые вместе с прочими вещами помещаются в рюкзак, а также – спички, котелок и т.д. Необходимо запастись 1–2 (на человека) пустыми 1,5-литровыми бутылками для воды, особенно в жаркую погоду. Также на случай дождя можно брать с собой дождевик и/или сменную одежду. В случае работы с влажными местообитаниями (например, болота) могут понадобиться сапоги. Состав экспедиции. Вне населенных пунктов, согласно правилам техники безопасности, работа в одиночку запрещена. Поэтому целесообразно найти себе спутника. Наиболее оптимальный состав экспедиции – 3 человека при условии, что направление ее является чисто флористическим. Как показывает практика, более продуктивная работа осуществляется во время комплексных экспедиций, когда в ее состав входят исследователи разных направлений, заинтересованные в изучении данной территории. В этом случае число участников экспедиции ограничивается, в основном, транспортными и финансовыми возможностями. Рисунок 1.1. Снаряжение для гербаризации растений: а – гербарная папка, б – копалки из металлических труб; в – гербарный пресс 

1.1.1. Маршрутный метод Маршрутный метод заключается в том, что территория исследования покрывается равномерной сетью маршрутов. Во время следования по ним производят составление флористических описаний. Маршруты прокладываются таким образом, чтобы охватить наибольшее разнообразие местообитаний, а в пределах каждого из них находился бы отрезок маршрута максимальной протяженности. Наибольшее разнообразие местообитаний наблюдается в долинах крупных рек, котловинах древних озер на участках с густой овражно-балочной сетью, близ краев речных долин. При движении вдоль речного русла следует несколько раз пересечь долину реки, исследовать оба берега. Аналогично – при обследовании оврагов необходимо осмотреть оба их склона, не забывая пройти по днищу, зайти в ответвления. Если изучается ровная территория с однородной растительностью, то маршрут планируется зигзагами и петлями, чтобы, удлиняя свой путь, не пропустить некоторые редко встречающиеся растения. Здесь рациональнее использовать для планирования маршрутов крупномасштабные карты и планы лесонасаждений. В лесных массивах больший интерес представляют старовозрастные насаждения и не характерные для данной территории типы лесов. При исследовании флоры лугов следует большее внимание уделять склонам оврагов и балок; в степях – склонам восточной и южной экспозиций. При наличии на территории исследования выходов коренных пород следует уделить им особое внимание. На маршруте полезно определять его протяженность с помощью GPSнавигатора, шагомера или курвиметра с использованием карты или плана местности. При многодневных исследованиях не обязательно стремиться, чтобы один маршрут начинался в конце предыдущего. Однако необходимо планировать его так, чтобы на пути встретился источник с питьевой водой (родник, ручей и т.д.), чтобы можно было пополнить запасы воды. Во время движения по маршруту в полевой дневник записываются встреченные виды растений, неизвестные – собираются в гербарий для дальнейшего определения. Записи ведутся по ходу следования, либо периодически делаются остановки с составлением подробного списка видов, после чего движение продолжается. В последнем случае каждый флористический список полезно сопровождать комментариями по географическому положению, а при наличии GPS-навигатора – записью точных географических координат места описания. 

1.1.2. Стационарный метод Стационарный метод обычно используется для изучения локальных флор (заповедников, национальных парков, окрестностей населенных пунктов и т.п.). В окрестностях выбранного стационара (обычно это конторы данных учреждений, кордоны и т.п.) закладывается сеть маршрутов, равномерно покрывающая исследуемую территорию и захватывающая все имеющиеся здесь местообитания. При использовании стационарного метода необходимо предусмотреть периодичность посещения сети маршрутов. Флористические исследования определенной территории должны учитывать особенности ее растительного покрова, смены фенологических фаз. Так, ранневесенние эфемероиды степных склонов (например, Gagea spp.) вегетируют очень короткое время в 1– 2-й декадах мая, после чего впадают в фазу покоя (в данном случае – в виде луковиц). В таком состоянии обнаружить их становится чрезвычайно сложно. С другой стороны, некоторые растения могут проявлять себя в конце лета или осенью (например, Leontodon, некоторые представители рода Taraxacum). Как можно заметить, при использовании такого метода обеспечивается наибольший уровень выявления флористического состава изучаемой территории. Но размер этой площади обычно невелик, а разнообразие местообитаний ограничено. Рационально применение этого метода для наиболее полного выявления флоры пробных площадей во время геоботанических исследований или изучения сопутствующей редким видам растений флоры при проведении популяционных исследований на стационарных учетных площадях. Смешанный, комбинированный, или маршрутно-стационарный метод. При его использовании, в зависимости от конкретной программы работ, в большей или меньшей степени объединяются маршрутные и стационарные методы. Более того, в рамках этого метода маршрутный и стационарный подходы методически сближаются: при увеличении плотности маршрутов при первом методе или при увеличении площади изучаемых локальных флор – при втором. 

1.1.3. Метод сеточного картографирования Все перечисленные выше методы не подходят для сбора статистически достоверной флористической информации на региональном уровне. Для этого необходимо, чтобы места флористических описаний были относительно равномерно (и, главное, случайно) распределены по территории региона, а число описаний было достаточно большим. И в этом случае наиболее рационально использовать метод сеточного картографирования флоры. Ячейки сетки имеют регулярный и независимый от природных условий характер. Это определяет случайность выбора мест исследования. А выбираемый размер ячеек сетки позволяет сделать их число достаточно большим для получения статистически достоверной информации. Этот метод успешно применяется многими исследователями в настоящее время. Например, используя ячейки сетки размером 50×50 км, проводится картографирование распространения видов на территории Европы в рамках проекта «Атлас Флоры Европы» («Atlas Florae Europaeae»). Он использован А.В. Щербаковым для изучения водной флоры Тульской и сопредельных областей (Щербаков, 1999, 2003, 2011), А.П. Серегиным при создании «Атласа флоры Владимирской области» (2012), но с иным размером ячейки сетки – примерно 9,2×10,4 км. Как показывает практика, довольно сложно разделить понятия встречаемости вида «очень редко», «редко», «довольно редко», «изредка», «довольно часто», «часто», «очень часто» без дополнительных, зачастую обширных знаний о местной флоре. Поэтому этот вопрос каждым исследователем решается по-своему, что добавляет субъективизма в общую картину исследования флоры. Использование метода сеточного картографирования решает эту проблему таким образом, что встречаемость вида становится 8 возможным исчислять в числе ячеек или в % (доле ячеек, где вид зарегистрирован, от общего их числа). А эту исчисляемую величину уже можно привязать к перечисленным выше категориям встречаемости вида растения. Наиболее удачный размер ячейки для изучения флор регионов Средней России – примерно 10×10 км. Именно он использован в работе А.П. Серегина. Для территории Республики Мордовия О.Г. Гришуткиным (2013) выполнено деление квадрата N-38 (по классификации Генштаба) на ячейки размером примерно 9,3 км по широте и 10,7 км по долготе. Как справедливо замечает автор работы, при делении этих ячеек на 4 или 16 ячеек меньшего размера создается возможность более подробного исследования флоры меньших территорий – административных районов региона, особо охраняемых природных территорий и т.д. Основная задача исследователя при использовании метода сеточного картографирования – сделать как минимум одно флористическое описание в каждой ячейке. Это трудоемкий процесс – на каждое описание в среднем уходит 1 рабочий день. Поэтому в период планирования полевых работ флористу следует определиться с размером ячеек, на которые он делит свою территорию исследования. Не стоит стремиться сразу же обследовать весь «квадрат». Для получения первых результатов достаточно обследовать по 1–2 небольших участка в пределах каждой ячейки. Главное достоинство этого метода в том, что при использовании современных технологий и компьютерных программ (например, MapInfo) возможны обработка и анализ всей собранной информации о находках видов растений в пределах каждого квадрата.

1.2. Методика геоботанических исследований наземных экосистем 

1.2.1. Схема и методы изучения растительных сообществ 

Общая схема изучения растительности включает три этапа. 

Подготовительный этап включает теоретическую подготовку, организационные мероприятия, подготовку снаряжения, материалов и т.п. Значение имеет конкретная задача, которую ставит перед собой исследователь. Возможна чисто теоретическая задача – составление геоботанической карты той или иной территории или выявление разнообразия фитоценозов. Прикладная задача может включать в себя определение продуктивности кормовых угодий, динамики распространения чужеземных (в первую очередь – инвазивных) растений, составление карт засоренности полей и т.п. В соответствии с поставленной задачей изучаются опубликованные и рукописные материалы по природным условиям района исследований, планы землепользований и лесонасаждений, материалы по флоре, исследуются доступные карты местности разного масштаба, космоснимки, которые в настоящее время широко доступны и характеризуются большой подробностью. На основании изученных материалов составляется предварительная геоботаническая карта, на которой отмечаются маршруты экспедиций с выделением конкретных пунктов полевых исследований. Составляется программа полевых выездов, в которой учитываются объемы и сроки выполнения работ, материальное, финансовое обеспечение, состав исследовательской группы, квалификация ее участников и т.п. В соответствии с разработанной программой, готовятся оборудование, снаряжение, продукты питания, бланки описания растительности и т.д.; проводится инструктаж участников полевых работ. На следующем этапе – полевых исследований – проводятся полевые работы по намеченным ранее маршрутам, на которых уточняются границы контуров растительных сообществ. На всех контурах проводится описание фитоценозов на трансектах и пробных площадях. Размеры последних зависят от типа растительности и поставленных задач. Для лесных сообществ используют пробные площади от 400 до 5000 м2 . Для травянистых сообществ рекомендуется закладывать пробные площади 10×10 м с пятью учетными площадями 1×1 м. В лишайниковых и моховых фитоценозах закладываются пробные площади 1×1 – 2×2 м. Форма пробной площади может быть квадратной, прямоугольной или круглой. Для измерения сторон площадки целесообразно использовать мерный шпагат длиной 20 м, который наматывают на колодки из тонких дощечек. На выбранном участке шпагат натягивается, по нему протаптывают дорожку; затем шпагат с одного конца дорожки натягивают перпендикулярно уже отмеченной стороне и снова протаптывают дорожку. Аналогично отмечают 3-ю и 4-ю стороны. Получается квадратная площадь площадью 400 м2 , в центре и по углам которой выделяют учетные площади размером 2×2 м. Для изучения сорной растительности закладывается серия учетных площадей размером 0,25–1,0 м2 . В условиях плохой видимости или при быстрой смене растительных сообществ (по берегам водоемов, на болотах) закладываются трансекты – полосы шириной 1–2–3 м. Установлено, что заложение трансект более информативно, чем квадратных пробных площадей. Для этого натягиваются два шпагата параллельно друг другу, после чего на трансектах закладываются учетные площади 1×1 или 2×2 м. Растительность болот и водоемов картируется заложением серии трансект. При описании как площадей, так и трансект обязательно указываются географическое положение, антропогенное воздействие, прочие факторы, воздействующие на фитоценоз. Описания растительности выполняются на геоботанических бланках – заранее заготовленных формах описания учетной пробной площади, составленных в виде анкет. Содержание бланков может существенно разлитаться в зависимости от описываемого объекта и цели исследования. В начале работы указывается дата, предварительное название сообщества (окончательное – после камеральной обработки данных), номер площадки. С максимальной полнотой описывается географическое положение (регион, район, ближайший населенный пункт, направление и расстояние от него). При описании рельефа указывается общий характер (равнина, плоскогорье и т.п.); мезорельеф (неровности от нескольких метров до 5 и более километров и глубиной/высотой 0,5– 10 10 м); микрорельеф (неровности по протяженности 1–10 м и по высоте 10– 50 см). Для характеристики почвы выкапывается почвенная яма глубиной 120 см и сторонами 80 и 170 см – так, чтобы одна из узких сторон была вертикальна и освещена солнцем. Это осуществляется с целью составления схемы почвенного среза и характеристики почвенных горизонтов. Чаще используют следующие обозначения: Горизонт А0 – самая верхняя часть почвенного профиля, представленная различиями стадиями разложения в виде лесной подстилки или степного войлока. Горизонт А1 – гумусовый, наиболее темноокрашенный в почвенном профиле, в нем происходит накопление гумуса. Мощность гумусового горизонта от нескольких сантиметров до 1,5 и более метров, цвет от черного, бурого, коричневого до светло-серого в зависимости от состава и количества гумуса. Горизонт А2 – подзолистый, элювиальный, формирующийся под влиянием кислотного или щелочного разрушения минеральной части. Это осветленный бесструктурный, рыхлый горизонт (горизонт вымывания). Горизонт В – располагается под элювиальным. Это бурый, охристобурый, красновато-бурый уплотненный, хорошо оструктуренный горизонт (горизонт вмывания, иллювиальный). Горизонт С – материнская (почвообразующая) порода, не затронутая специфическими процессами почвообразования. При характеристике почвы в полевых условиях указываются ее тип и механический состав. Простейший («мокрый») метод определения механического состава почвы в полевых условиях: песчаная – влажный комок почвы не скатывается в шарик, рассыпается; супесчаная – шарик сохраняет форму, но в «колбаску» не скатывается; суглинистая – влажная почва скатывается в «колбаску», но при попытке согнуть в колечко разламывается; глинистая – влажная почва скатывается в «колбаску» и сгибается в колечко. При характеристике водного режима указывается источник влаги: атмосферные осадки, паводковые воды, близость грунтовых вод. Антропогенное воздействие – любое вмешательство человека: вырубки, выпас скота. Все записи выполняются карандашом. Крайне желательно наличие у исследователя дневника, куда он должен заносить все замеченные особенности, замечания, соображения по ходу выполнения описания, вопросы и т.п. Они впоследствии могут помочь в осмыслении полученных при камеральной обработке результатов. 

1.2.2. Способы наименования ассоциаций Название описываемой ассоциации определяется при завершении описания, по результатам осмысления всех характеристик фитоценоза, в первую очередь, его видового состава. Ассоциация называется по доминантам ярусов или по эдификаторам сообщества, причем перечисление идет от верхних ярусов к 11 нижним (болото березово-пушицево-сфагновое), а внутри каждого яруса – по возрастанию участия в сообществе. Название дается на латинском или русском языках. Существует два основных способа наименования сообществ. Первый – состоит в перечислении латинских названий растений, доминирующих в отдельных ярусах, разделяемых знаком тире: Picea abies – Vaccinium myrtillus – Pleurozium schreberi (Ель обыкновенная – Черника – Плеврозий Шребера). Если ярус образован двумя доминантами, между ними ставится знак «плюс»: Tilia cordata + Quercus robur – Urtica dioica + Chamaenerion angustifolium – Glechoma hederacea. Этот подход называется доминантным и был введен в нашей стране В.В. Алехиным. Второй – эколого-флористический подход – введенный Ж. Браун-Бланке, подход заключается в присвоении ассоциации бинарного названия: называются доминанты верхнего и нижнего ярусов. При этом окончание -etum прибавляется к родовому названию, а к видовому – -osum. Так, Липняк лунниковый – это Tilietum lunariosum. Если ярус составляют два доминанта (и одного из них больше), название преобладающего вида ставят в конце, а корню содоминанта в родовом названии добавляется окончание -eto, к содоминанту видового названия – окончание -oso. Так, Сосна + Береза – Брусника + Ландыш – это Pineto-Betuletum vaccinioso-convallariosum. При смене в течение вегетационного периода доминантов в ярусе они соединяются в названии стрелкой: Quercus robur + Tilia cordata – Impatiens nolitangere → Urtica dioica. Если доминанты в ассоциации сменяются по годам, то сменные доминанты (или группы доминантов) соединяются знаком встречных стрелок: Bromopsis inermis + Elytrigia repens + Alopecurus pratensis. 

1.2.3. Изучение лесной растительности Краткая характеристика лесной растительности Полидоминантные широколиственные леса – дубравы – характерны для большей части Республики Мордовия, преимущественно распространены в ее восточной части. Сосновые и сосново-широколиственные леса представлены по надпойменным террасам вдоль рек Сура, Мокша, Алатырь и на песчаных и супесчаных почвах на западе республики. Лесные сообщества обычно имеют богатый видовой состав, состоят из 2–3 ярусов деревьев, подлеска (кустарниковый ярус), подроста, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового покрова. Различают леса сосновые, широколиственные, ольховые, березовые, осиновые. Основные массивы лесов с доминированием сосны (Pinus sylvestris) сосредоточены на подзолистых и дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах в бассейне р. Вад, по рекам Мокша, Сивинь, Алатырь, Сура. Широкий диапазон эдафических условий обеспечивает большое разнообразие сосняков. Сосняки лишайниковые приурочены к верхним частям песчаных дюн, склонов на бедных почвах. Древостой монодоминантный, кустарниковый ярус развит слабо. Напочвенный покров на 70% и более состоит из кустистых лишайников. Травянистый покров беден: ландыш (Convallaria majalis), золотарник (Solidago virgaurea), кошачья лапка (Antennaria dioica), ястребинка волосистая (Pilosella officinarum), келерия сизая (Koeleria glauca); в присурских лесах – ластовень ласточкин (Vincetoxicum hirundinaria), качим метельчатый (Gypsophila paniculata), гвоздика песчаная (Dianthus arenaria). Лишайниковый покров по мере смыкания крон заменяется зелеными мхами – плеврозий Шребера (Pleurozium schreberi), видами дикранума (Dicranum sp.). В зеленомошных сосняках в напочвенном покрове господствуют зеленые мхи плевроциум Шребера, гилокомиум блестящий (Hylocomium splendens), дикранум многоножковый. Травянистый покров разреженный, из золотарника, вейника наземного (Calamagrostis epigeios), брусники (Vaccinium vitis-idaea). Кустарниковый ярус представлен единичными растениями рябины (Sorbus aucuparia), ракитника (Chamaecytissus ruthenicus). Небольшие площади сосняков на пониженных ровных участках представлены обычно сосняками брусничными, ландышевыми, черничными. В древостое брусничников небольшая примесь березы повислой (Betula pendula). Редкий подлесок из рябины и ракитника, на западе Мордовии и в приалатырских лесах – можжевельник (Juniperus communis). Напочвенный покров представлен брусникой, реже – ландышем, золотарником, вейником наземным на зеленых мхах. В древостое черничников, кроме сосны, встречаются береза (Betula spp.) и ель (Picea abies); в редком подлеске – рябина и крушина (Frangula alnus). В травостое по моховому покрову преобладает черника (Vaccinium myrtillus), довольно обычны брусника, вейник тростниковидный (Calamagrostis arundinacea), орляк (Pteridium aquilinum), седмичник (Trientalis europaea), майник (Maianthemum bifolium). В этой группе встречаются также сосняки бруснично-черничные, бруснично-вересковые, ландышевые, орляковые, кисличные, молиниевые. Долгомошные сосняки располагаются в междюнных понижениях, по окраинам болот. В первом ярусе изредка встречается береза пушистая (Betula pubescens). Редкий подлесок из крушины, рябины, на западе Мордовии – куманика (Rubus nessensis). Моховой покров образован кукушкиным льном (Polytrichum commune). Травостой редкий – из брусники, вейника тростниковидного, калгана (Potentilla erecta), седмичника. Сосняки сфагновые и пушицево-сфагновые распространены на верховых и переходных болотах. Характерен древостой из низкобонитетной сосны. В подлеске – болотный мирт (Chamaedaphne calyculata), багульник (Ledum palustre), голубика (Vaccinium uliginosum), редко – подбел (Andromeda polifolia). Моховой покров из сфагнумов (Spagnum spp.), в травостое виды пушиц (Eriophorum spp.), или осок (Carex spp.), или вейника седоватого (Calamagrostis canescens). Сосняки сложные распространены на супесчаных и суглинистых на востоке Мордовии и на щебнистых почвах. В древостое доминирует сосна, иногда примесь из березы и осины (Populus tremula), иногда ель. Во втором подъярусе липа (Tilia cordata) и дуб (Quercus robur). В подлеске лещина (Corylus avellana), бересклет (Euonymus verrucosa), жимолость (Lonicera xylosteum). В напочвенном покрове – сныть (Aegopodium podagraria), осока волосистая (Carex pilosa), марьянник (Melampyrum spp.), звездчатка жестколистная (Stellaria holostea). Широколиственные леса с господством липы, дуба, ясеня (Fraxinus excelsior), клена (Acer platanoides) являются зональными для большей части Мордовии. Леса с преобладанием дуба занимают 12% лесного фонда региона, липы – 4,4%, клена – 0,3%. Различают дубняки волосисто-осоковые, снытево-осоковые, снытевые, снытево-пролесниковые, ландышевые, злаково-разнотравные. В верхнем ярусе – дуб, здесь также может быть примесь других пород (липо-дубняки, ясенедубняки и пр.). Подрост состоит из рябины, черемухи (Padus avium), яблони (Malus sylvestris). Кустарниковый ярус – из лещины, бересклета, жимолости лесной, реже встречаются волчеягодник (Daphne mezereum), калина (Viburnum opulus), шиповник (Rosa cinnamomea), малина (Rubus idaeus). В напочвенном покрове – осока волосистая, сныть, копытень (Asarum europaeum), перловник поникший (Melica nutans), бор (Milium effusum), подмаренник душистый (Galium odoratum), пролесник многолетний (Mercurialis perennis). Из весенних эфемероидов – хохлатки (Corydalis spp.), ветреница лютичная (Anemone ranunculoides), гусиные луки (Gagea spp.), чина весенняя (Lathyrus vernus), медуница неясная (Pulmonaria obscura). Моховой покров отсутствует. Дубняки пристепные распространены в восточной части Мордовии на склонах. В кустарниковом ярусе – вишня степная (Cerasus fruticosa), терн (Prunus spinosa), редко миндаль низкий (Amygdalus nana). На полянах, рединах – виды северных луговых степей: буквица лекарственная (Betonica officinalis), таволга обыкновенная (Filipendula vulgaris), клевер горный (Trifolium montanum) и др. Липовые леса в настоящее время увеличивают свое относительное количество в широколиственных лесах. Они сходны с полидоминантными широколиственными лесами (дубравами). Для пойменных лесов липняки менее характерны, чем дубняки, хотя в поймах Вада, Мокши, Суры встречались небольшие участки липняков старшего возраста. Ольховые леса из ольхи черной (Alnus glutinosa) встречаются в поймах крупных рек или в виде лент вдоль русел малых. Обычно это монодоминантные или с примесью вяза шероховатого (Ulmus glabra) заросли. В кустарниковом ярусе могут встретиться единичные кусты смородины черной (Ribes nigrum), крушины ломкой. Характеризуются богатыми почвами – для травянистого яруса свойственны крупные осоки, крапива двудомная (Urtica dioica), таволга вязолистная (Filipendula ulmaria), папоротники, обычны хмель (Humulus lupulus), паслен сладко-горький (Solanum dulcamara). На эвтрофных болотах с водой ольха растет на возвышениях – коблах, где разрастаются малина, крапива, осоки; между коблами – вех ядовитый (Cicuta virosa), окопник лекарственный (Symphytum officinale), осоки. В ленточных ольшаниках кустарниковый ярус из ив (Salix spp.); травостой из грубых осок, крапивы, таволги, двукисточника тростниковидного (Phalaroides arundinacea). Березовые леса занимают 30,4% лесного фонда Мордовии. Береза повислая произрастает по водораздельным пространствам и склонам. Места с близким залеганием грунтовых вод занимает береза белая. Береза заселяет вырубки, гари, заброшенные пашни на супесчаных, суглинистых и щебнистых почвах. На месте вырубленных сосняков, горельниках, залежах формируются березняки, близкие по флористическому составу подлеска и травяно-кустарничкового яруса. На песчаных и супесчаных почвах – березняки, близкие к соответствующим соснякам. Под пологом березы происходит успешное возобновление ели в пределах ареала последней. На щебнистых почвах – березняки сложные с липой, кленом, ясенем в нижних ярусах. Кустарники и напочвенный покров здесь схожи с таковыми широколиственных лесов. На сырых участках распространены березняки сфагновые и березняки папоротниково-осоково-разнотравные. Осинники занимают 14% площади лесного фонда Мордовии. В широколиственных лесах присутствует корневая поросль осины, после рубки быстро трогающаяся в рост и угнетающая основные породы. Спелые осинники по флористическому составу и структуре близки к исходным широколиственным лесам, на месте которых они развились. По мере старения осинников под их пологом поднимается подрост широколиственных пород, развившийся из пневой поросли и семян. На замкнутых понижениях формируются осинники без напочвенного покрова (мертвопокровные) или с вейником сероватым, или осоками. В кустарниковом ярусе может быть ива пепельная (Salix cinerea). Такие осинники можно встретить среди полей на равнинах на месте заросших заболоченных ивняков. Описание лесной растительности Описание проводят на специальных бланках. При характеристике лесных сообществ для учебных целей целесообразнее закладывать пробные площади размером 20×20 м с пятью учетными площадями 2×2 м по углам и в центре («конвертом»). При характеристике древостоя состав указывается в соответствии с принятыми в лесном хозяйстве правилами: общее число деревьев принимается за 10, например, чистый сосняк – 10С. Если насаждение смешанное, то состав отражает соотношение пород: 6Д3Лп1Яс – 6(12, 18, …) деревьев дуба, 3(6, 9, …) – липы, 1(2, 3, …) – ясеня. Незначительная примесь других пород (менее 1) записывается через плюс (+), например – 10Д+Л. При характеристике древесного яруса в бланке описания перечисляются все виды деревьев I и II ярусов, подсчитывается их количество на всех учетных 15 площадях, что позволяет сделать пересчет числа деревьев на 1 га. Сомкнутость крон определяется глазомерно, выражается в процентах (%). Бонитет характеризует продуктивность древостоя, определяется по соотношению среднего возраста деревьев и их высоты в метрах. Определение можно проводить, но с учетом, что интервал класса возраста для хвойных составляет 20 лет, а для лиственных – 10. Высоту деревьев определяют с помощью эклиметра, высотомера или мерной вилки. Принцип их действия схож: высота определяется по углу наклона оси прибора и отклонения отвеса по шкале. Замер высоты производится с расстояния 10 или 20 м от ствола – оптическое устройство прибора (объектив, прорезь, верх планки) наводится на вершину дерева, отпускается, фиксируется отвес и определяется результат. Для получения истинного размера к полученному результату прибавляют 1,5 – среднюю высоту от земли до глаз наблюдателя. Диаметр стволов замеряется на уровне груди исследователя (около 1,3 м от земли) с помощью сантиметровой ленты (результат делится на 3,14)/мерной вилки. При характеристике возобновления в лесных сообществах учитываются всходы (растения первого года жизни) и подрост (со второго года жизни до возраста, когда деревца достигнут половины высоты верхнего яруса древостоя или образуют самостоятельное насаждение). В бланке описания перечисляются все возобновляющиеся в сообществе виды, их обилие (численность), проективное покрытие, средняя высота (м) и усредненное число всходов на 1 м2 . Обилие (численность) определяется прямым подсчетом экземпляров на пробных площадях или по шкале Друде. Итоговая численность – среднее из прямых подсчетов на нескольких (не менее трех) пробных площадях в 1 м2 . Проективное покрытие определяется с помощью сеточки Раменского. При характеристике кустарникового яруса для учебных целей закладываются пробные площади в 100 м2 . При характеристике пород, слагающих ярус, аналогично описанию древесного яруса, указывают видовой состав, численность каждого вида, среднюю и максимальную высоту, фенофазу и жизненность. Отмечают 3 основных степени жизненности: 

1. Растения проходят полный нормальный цикл развития (рост, цветение, плодоношение, возобновление), в ценопопуляции присутствуют особи всех возрастных групп;

 2. Растения угнетены, отстают в росте, редко и мало цветут, но семенное размножение, все же, возможно; 

3. Растения сильно угнетены, они не только не цветут, но и слабо вегетируют, находятся в неблагоприятных условиях существования. 

 Для характеристики травяно-кустарничкового яруса в зависимости от составляющих его растений и характера распределения размер пробной площади варьирует от 1 до 100 м2 , или несколько меньших площадок на пробной площади меньшего размера (1×3 м 2 на 100 м2 ). Определяется общее проективное покрытие; указывается аспект – цветовая характеристика внешности, физиономичности ассоциации, определяемая окраской цветущих или плодоносящих доминирующих растений. При характеристике растений яруса перечисляются все отмеченные виды. Для этого переписывают все растения, стоя на одном месте; затем медленно передвигаются вдоль границы, записывая названия вновь встретившихся видов. Для полного выявления флоры сообщества необходимо неоднократное посещение его в течение вегетационного периода, иначе в список не попадут ранне- и позднецветущие растения. Для каждого вида указывается средняя высота (см), обилие (численность), проективное покрытие, фенофаза. Для характеристики мохово-лишайникового1 покрова закладывается несколько учетных площадок 10×10 см или 20×20 см. В углах каждой площади вбиваются колышки одинаковой высоты (3–5 см) над мохово-лишайниковым покровом. На них накладывается специальная рамка того же размера, которая разбита на ячейки в 1 см2 – соответственно на 100 (в первом случае) или 400 (во втором). По левому квадрату рамки ставят цифры против каждой ячейки, а по верхней – буквы, так что каждая из них имеет свое обозначение (1ж, 5г). Благодаря этому возможно учитывать покрытие моховолишайникового покрова, проводить повторные в течение сезона / ряда лет наблюдения, а также картирование мхов и лишайников. Необходимо указывать мощность мохово-лишайникового покрова (толщина в см). Соотношение мхов и лишайников в покрове. Общее покрытие (в %) определяет часть описываемой площади, занятой мхами / лишайниками. Указывается перечень видов, составляющих покров; для каждого вида определяется покрытие (в %), отмечаются особенности размещения. Одним из обязательных условий является сбор гербарного материала для последующего определения видов мохово-лишайникового покрова в камеральных условиях. 

1.2.4. Изучение луговой и степной растительности Краткая характеристика луговой и степной растительности Степи, как тип растительности, – травяные сообщества северного умеренного пояса с господством многолетних длительно вегетирующих, преимущественно поликарпических гемитермофильных ксерофильных и часто склерофильных растений, в подавляющем большинстве дерновинных злаков из родов ковыль (Stipa), овсяница (Festuca), келерия (Koeleria), овсец (Helictotrichon) и др. Луга – травяные сообщества с более или менее сомкнутыми травостоями, образованными в основном многолетними травянистыми мезофитами. Таким образом, для обоих типов растительности характерно сложение их травянистыми многолетними растениями, представленных на лугах корневищ. Если мхи или лишайники в составе наземного яруса отсутствуют, то следует указывать, соответственно, как лишайниковый или моховой покров. Рамка для картирования мховными мезофитами, а в степях – дерновинными ксерофитами. Поэтому методы геоботанических исследований их аналогичны; а оба типа сообществ можно объединить здесь термином «травянистая растительность». Для нее характерна горизонтальная неоднородность, мозаичность. Выделение вертикальных структурных частей (ярусов) в сообществах умеренных широт затруднено в связи с сезонностью развития и большой динамичностью. Большая часть травянистой растительности в Мордовии является вторичной, возникшей и длительное время существовавшей в результате раскорчевки лесов под пашню, сенокошения и пастьбы. Естественные условия для нее сложились на неблагоприятных для произрастания древесной растительности и непригодных для сельскохозяйственного использования участках. Луговые сообщества подразделяются на суходольные и пойменные. Первые расположены на плакорах и склонах. Они получают воду только с атмосферными осадками. Вторые, расположенные в поймах рек, кроме атмосферных осадков дополнительно обеспечиваются влагой за счет паводков и ночной росы. Кроме этого они получают дополнительное питание за счет наилка, отложенного во время паводка. В травостое суходольных лугов больше ксерофильных видов. В их злаковом компоненте вейник наземный, узколистные овсяницы, келерия, в бобовом – клевер горный, горошки мышиный (Vicia cracca) и заборный (V. sepium), дрок красильный (Genista tinctoria), из разнотравья – тысячелистник (Achillea spp.), виды полыней (Artemisia spp.), подорожники (Plantago spp.), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), лапчатка серебристая (Potentilla argentea) и другие. Они используются как пастбища. Но при перевыпасе их травостой сильно деградирует. Травостой пойменных лугов среднего уровня представлен доминирующими верховыми злаками – кострецом безостым (Bromopsis inermis), тимофеевкой луговой (Phleum pratense), лисохвостом луговым (Alopecurus pratensis), овсяницей луговой (Festuca pratensis). Из разнотравья – щавели (Rumex spp.), горец змеиный (Polygonum bistorta) (верхний ярус); мятлики (Poa spp.), полевицы (Agrostis spp.), клевера луговой (Trifolium pratense) и гибридный (T. hybridum), мышиный горошек, чина луговая (Lathyrus pratensis) (второй ярус). В приземном ярусе – одуванчик, подорожник, земляника зеленая (Fragaria viridis), вербейник монетчатый (Lysimachia nummularia). На лугах низкого уровня в притеррасной пойме и на дне западин произрастают более влаголюбивые виды – двукисточник, бекмания (Beckmannia eruciformis), таволга вязолистная, манники (Glyceria spp.) и другие. Настоящие степи на территории Мордовии отсутствуют. Но на склонах южной экспозиции, преимущественно в ее восточной части, на участках, недоступных для сельскохозяйственной деятельности, наблюдаются сообщества степных видов, характерных для северных луговых степей – ковылей, типчака (Festuca valesiaca), келерии, костреца берегового (Bromopsis riparia), тимофеевки степной (Phleum phleoides), лабазника обыкновенного и других. В прирусловой части поймы и на гривах флористический состав близок к суходольным лугам. В нем обычны виды северных луговых степей: таволга обыкновенная, типчак, зопник клубненосный (Phlomis tuberosa), вероника колосистая (Veronica spicata), в. длиннолистная (V. longifolia), осока ранняя (Carex praecox), горошек четырехсемянный (Vicia tetrasperma). Описание луговой и степной растительности Для характеристики травянистой растительности закладывают пробные площади размером 100 м2 (обычно 10×10 м). На них для уточнения распределения видов и количественных параметров закладывают 5 учетных площадок по 1 м2 по углам и в центре. Описание растительности выполняют на специальных бланках аналогично описанию лесных сообществ. Наряду с общими климатическими данными в бланк заносится следующее: сведения об аспектирующих видах и характере аспекта; описание ярусов (с указанием их средней высоты, доминантов); общее проективное покрытие и проективное покрытие доминантов сообщества. При характеристике флористического состава для каждого вида указывается обилие, фаза развития, ярус (если его возможно выделить), проективное покрытие (в % или количестве особей) на каждой пробной площади. Незнакомые растения заносят в бланк под определенным номером и берут в гербарную папку для дальнейшего определения и гербаризации. Для оценки массы травостоя с одной учетной площади срезается травостой на высоте 3–4 см и взвешивается. Репрезентативность будет больше, если с 4 площадок срезать по 0,25 м2 травостоя. После взвешивания пробы разбирают на злаки, бобовые, осоки и разнотравье и каждую фракцию взвешивают отдельно, после чего вычисляют долю участия (в %). 

1.2.5. Изучение болотной растительности Краткая характеристика болотной растительности 

Болотная растительность формируется в условиях постоянного избыточного увлажнения и неполного разложения отмерших растительных остатков. По источнику (составу) поступающей в болото воды различают верховые, низинные и переходные болота. В верховые болота вода поступает только в виде атмосферных осадков, в низинные – минерализованная грунтовая и паводковая, в мезотрофные – слабоминерализованная. Для растительного покрова верховых болот эдификаторами являются сфагновые мхи, но покров из цветковых растений также развит. Индикаторами являются клюква (Oxycoccus palustris), подбел, осока топяная (Carex limosa), шейхцерия (Scheuchzeria palustris), росянка круглолистная (Drosera rotundifolia). Для низинных болот характерны крупные дерновинные и корневищные осоки, тростник (Phragmites australis), вахта (Menyanthes trifoliata), хвощ топяной (Equisetum fluviatile), вех ядовитый, лютик длиннолистный (Ranunculus lingua). На переходных болотах, для которых также характерны сфагновые мхи, встречаются виды, свойственные другим болотам: багульник и болотный мирт растут и на верховых, и на переходных болотах, а сабельник (Comarum palustre), осоки пузырчатая (Carex vesicaria) и шерстистоплодная (C. lasiocarpa), вахта встречаются на низинных и переходных болотах. Описание болотной растительности Использование метода пробных площадок не всегда возможно при изучении болотной растительности, так как последняя часто имеет комплексный характер. В этом случае более целесообразно закладывать несколько трансект – полос определенной ширины (1–2–3 м), пересекающих все болото или расположенных радиально. Ширина трансект определяется характером растительности: если на болоте имеется древесно-кустарниковая растительность, то трансекты закладываются шириной 2 м; если болото с травянистой растительностью или сплошь покрыто сфагновыми мхами, то достаточно ширины в 1 м. Трансекты закладываются на одинаковом расстоянии друг от друга (20–50 м) перпендикулярно краю болота. Количество и расстояние между ними определяются размерами болота и необходимой подробностью описания. На каждой трансекте закладывается несколько учетных площадок размером 1×1 м или 2×2 м. Описание растительности выполняется на специальных бланках. Сначала заполняется стандартная для всех типов растительности адресная часть с общими сведениями, затем последовательно описывают учетные площади с характеристиками видов растений: размерами, фенофазой и основными количественными показателями. Если какой-то компонент растительности болота образует аспект, то указывается название аспектирующего вида (или видов) и сам аспект. 1.2.6. Изучение сорно-полевой растительности Краткая характеристика сорно-полевой растительности Сорно-полевая растительность появилась с началом эпохи земледелия. Сорняки – растения, произрастание которых на данном месте нежелательно. В посевах сельскохозяйственных культур они приводят к значительному снижению урожайности и качества продукции. В Мордовии территория, отводимая под пашни, созданные на месте лесов и северных луговых степей, занимает огромную площадь (около половины территории региона). Видовой состав и количественные показатели сорняков в агроценозе мало зависят от смены культуры, потому что за долгий срок использования земель в почве накопилось огромное количество их зачатков. Как эвтрофные растения, сорняки лучше развиваются на более плодородных почвах. Выделяют несколько групп сорных растений – по продолжительности жизни и по способу размножения: – многолетние корневищные (пырей ползучий (Elytrigia repens), хвощ полевой (Equisetum arvense)); – многолетние корнеотпрысковые (бодяк полевой (Cirsium arvense), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), осот полевой (Sonchus arvensis), латук татарский (Lactuca tatarica)); 22 – многолетние корневые (одуванчик лекарственный); – малолетние семенные (виды мари (Chenopodium spp.), лебеды (Atriplex spp.), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus), ежовник, или куриное просо (Echinochloa crusgalli)); – малолетние вегетативные (чистец болотный (Stachys palustris), чина клубненосная (Lathyrus tuberosus)). Соответственно различают следующие основные типы засоренности: корневищный, корнеотпрысковый и малолетний. Распространены и смешанные типы засоренности. Для каждого из них существуют специфические способы борьбы с сорняками. Наибольший ущерб приносят и приводят к большим финансовым затратам трудно искоренимые корневищные и корнеотпрысковые многолетники – бодяк, осот, вьюнок, пырей, латук татарский. Из малолетников наиболее распространенными являются овсюг (Avena fatua), марь, ежовник, пикульники (Galeopsis spp.) и др. Описание сорно-полевой растительности Основной метод изучения сорно-полевой растительности – метод площадок. Закладывается всегда серия учетных площадей. В зависимости от культуры и степени засоренности их размер может быть 0,25 м2 , 0,5 м2 , 1,0 м 2 . Как правило, их размещают по диагонали поля, но могут быть и другие варианты. Должна соблюдаться репрезентативность выборки. Учетные площади размещают на равном расстоянии друг от друга (регулярная выборка) либо по таблицам случайных чисел. Количество площадей должно обеспечивать статистическую достоверность результатов, поэтому закладывают не менее 20–25 площадок на одном поле. Оптимальным сроком проведения описания считается фаза кущения основной культуры, благодаря чему ее посевам наносится минимальный ущерб. Однако в этом случае работа осложняется нахождением сорных растений в вегетативном состоянии. Общая засоренность дается при глазомерной оценке без учета видового состава. Это затрудняет составление карты засоренности и проведение мер борьбы с сорняками (в первую очередь, агротехнических и химических). Описание выполняют на специальных бланках, где помимо стандартной адресной части предусмотрены поля для указания характера условий, описания видов сорных растений, показывается схема исследуемого поля и размещения на нем учетных площадей. Для культур сплошного посева используются квадратные рамки со сторонами 50 см, которые в поле накладываются так, чтобы противоположные ее углы размещались на одном или соседнем (по диагонали) рядах. На пропашных культурах лучше закладывать учетные площади размером 0,5 м2 или 1,0 м2 ; а сами площади также размещаются по диагонали (желательно, чтобы противоположные углы находились на соседних рядах). В бланке описания для каждого вида сорного растения на учетной площади указываются фенофаза, высота и количество. Неизвестные виды собираются в гербарий под индивидуальным номером для последующего определения. При камеральной обработке полевых описаний проводят статистическую обработку результатов и устанавливают тип засоренности и ее степень, определяемую по четырехбальной шкале: 

I – слабая: единичные сорняки; 

II – средняя: количество сорняков до 1/4;

 III – сильная: засоренность близка к густоте культурных растений; 

IV – очень сильная: сорные растения преобладают над культурными. 

При последовательном исследовании нескольких полей, составляется карта засоренности, на которой цветом указывается тип засоренности, а интенсивностью цвета – степень засоренности