Изучение живого напочвенного покрова лесных фитоценозов

Основные понятия науки о растительности

Современная ботаника – очень емкая наука, включающая целый комплекс биологических дисциплин, охватывающих все стороны существования растительного организма (строение растений внешнее и внутреннее, систематику растений, историю развития растительного мира, разнообразные растительные сообщества, их распределение по поверхности земли и т.д.), рассматривая его и как отдельную часть природы, и в его взаимоотношениях с другими растительными организмами. Основными понятиями ботаники являются:

флора – совокупность всех видов растений, произрастающих (обитающих) на определенной территории (района, области, страны, природной зоны, материка, планеты);

флористические исследования – изучение состава, структуры, происхождения и других особенностей флоры;

растительность (растительный покров) – совокупность растительных сообществ, встречающихся на какой либо территории;

ареал – часть земной поверхности, в пределах которой встречаются представители данного вида (рода, семейства);

растительное сообщество (фитоценоз) - совокупность растений, встречающихся на данном участке территории, находящихся в постоянной взаимосвязи друг с другом и с окружающей средой. Виды, образующие фитоценоз, в течение длительного времени приспособились к совместному существованию в определенных условиях среды;

геоботанические исследования – изучение фитоценозов;

биогеоценоз – совокупность всех живых организмов и факторов внешней среды на определенном более или менее однородном участке территории;

биотоп – совокупность условий обитания биогеоценоза;

живой напочвенный покров (ЖНП) – совокупность видов растений, населяющих нижние (травяно-кустарничковый, мохово-лишайниковый) ярусы фитоценоза.

Изучение живого напочвенного покрова лесного фитоценоза

При изучении живого напочвенного покрова оцениваются следующие показатели: видовой состав, доминирующие виды, проективное покрытие (или сомкнутость полога) и встречаемость видов, обилие, жизненное состояние растений (здоровое, поврежденное, сухое), высота ярусов и подъярусов, характер размещения (равномерное, куртинное) растений., для мохово-лишайникового яруса определяют высоту живого и мертвого слоев.

Видовой состав – это совокупность всех видов, произрастающих в нем. Видовой состав является важнейшей характеристикой любого фитоценоза, отражающей экологические особенности формирования сообщества, его динамику, так как зависит не только от продолжительности существования самого фитоценоза, но и от его истории. Количество видов в каждом фитоценозе различно, при этом каждый конкретный фитоценоз характеризуется строго определенным видовым составом. Выявление видового состава производится на всей пробной площади или на учетных площадках стандартного размера 1х1 м с последующим дополнением видов, не попавших в учетные площадки. С целью полного выявления видового состава фитоценоза обязательно собирают гербарий для дальнейшего определения и уточнения названий растений в лабораторных условиях.

Количественное участие видов в видовой структуре фитоценоза оценивается разными показателями, такими как обилие видов, встречаемость и доминирование.

Обилие вида это оценка роли вида в фитоценозе с помощью численных показателей или баллов.

Одним из показателей обилия вида является его численность, то есть общее число особей вида, составляющих его популяцию или присутствующих в данном сообществе. Травянистые растения обычно учитывают на площадках от 0,25 м² (0,25 0,25 см) до 1 м² (1 1 м). Размер учетных площадок зависит от размеров растений. Для подсчета древесных растений закладывают постоянные пробные площади (ППП) величиной 25 25 м.

Обилие вида может быть также выражено через проективное покрытие – часть поверхности, занятой проекцией общего контура растения на поверхность почвы (рис.1). Можно оценивать общее проективное покрытие почвы всеми деревьями, кустарниками или травами или о частное покрытие одного вида. Обилие вида может быть выражено через проективное покрытие. Для оценки проективного покрытия отдельных видов на учетных площадках применяют квадрат-сетку Раменского, которая представляет собой рамку со сторонами 1 м 1 м, разделенный на квадраты 10 10 см. Вся площадь сетки составляет 100%, каждый квадрат соответствует 1%. Последовательно определяя процент заполнения квадратов сетки видами ЖНП, устанавливают проективное покрытие каждого вида. Сумма проективного покрытия вида во всех 100 квадратах сетки составит его общее покрытие. Проективное покрытие вида на ППП будет равно среднему значению проективных покрытий вида на всех учетных площадках (сетках Раменского). Проективное покрытие всех видов вычисляется суммированием покрытий на каждой учетной площадке и вычислением среднего значения между всеми учетными площадками. На небольших учетных площадках, размер которых не превышает 0,25 м² , проективное покрытие видов оценивается на всей пробной площади. Покрытие указывается в десятых долях от единицы или в процентах из 100%: покрытие считается сплошным при показателе 0,9-1,0 (90-100%); густым – 0,7-0,9 (70-90%); среднегустым – 0,4-0,7 (40-70%) и редким – менее 0,4 (40%).

Рисунок 1. Проективное покрытие основаниями стеблей и надземными частями растений: пунктирные линии – максимальное покрытие листьями; сплошная линия – покрытие основаниями растений (Воронов, 1973)

Другой важной характеристикой роли вида в сообществе является встречаемость - это количество пробных площадок, на которых встречается вид, по отношению к общему числу площадок, выраженное в процентах. Встречаемость отражает равномерность распределения вида на определенной территории (например, на территории ППП) и находится в зависимости от обилия и характера размещения растений

Показатели встречаемости используются для расчетов постоянства вида. Постоянство представляет отношение числа учетных площадок, содержащих данный вид, к общему числу учетных площадок, выраженное в процентах. В зависимости от значений постоянства виды делятся на постоянные (встречаются более, чем в половине всех учетных площадок), добавочные (встречаются от 50 до 25 % учетных площадок) и случайные (встречаются менее чем в 15% учетных площадок).

В свою очередь, показатели постоянства свидетельствуют о размещении видов на исследуемой территории.

По характеру размещения различают равномерное, случайное и групповое (куртинное) размещение, причем величина, густота, форма и происхождение куртин или зарослей могут быть разными.

При равномерном размещении растений особи удалены друг от друга на равное расстояние, что в природе встречается редко, например, в одновидовых зарослях. Равномерное распределение свойственно также искусственно созданным лесным насаждениям.

Условия среды обитания в природе характеризуются большей или меньшей неоднородностью, что создает условия для неравномерного распределения растений, свойственного случайному (диффузному) и групповому (мозаичному) типам. При случайном (диффузном) распределении особи размещены в пространстве неравномерно, случайно, расстояния между ними неодинаковы. Случайное распределение широко представлено среди растений. При групповом (мозаичном) типе особи образуют между собой группировки (куртины, латки), между которыми образуются иногда довольно большие расстояния. Внутри группировок особи находятся с большой густотой (плотностью). Это очень широко распространенный тип размещения растений в природных сообществах. Для характеристики размещения видов можно использовать систему обозначений, разработанную В.Н.Сукачевым (Сукачев, Зонн, 1961):

0 – особь развивает от корня 1, реже 2-3 надземных побега;

ПЧ – стебли растут пучком или кустом от одного корня или корневища, стеблей немного;

Д – большое количество многолетних побегов образует плотную дерновину, или подушку;

Л – побеги образуют рыхлую заросль, латку вследствие разрастания растения корневищами, корнями или ползучими стеблями;

К – растения образуют куртину (отдельные особи располагаются близко друг к другу);

ПТ – пучки, дерновины, заросли, латки или куртины образуют пятна.

Размещение видов в пространстве характеризует сложение растительного сообщества по горизонтали. Этот показатель связан с неоднородностью растительного покрова, причинами которой являются мозаичность местообитаний, различия в экологии и биологии видов, особенностях размножения, взаимоотношениях между видами и т.д. (Понятовская, 1964).

Для оценки обилия вида используются разные показатели. Сущетсвуют специальные шкалы, где численные показатели обилия выражаются в баллах. Ниже представлены две наиболее часто используемые шкалы для оценки обилия видов.

Шкала Ж. Браун-Бланке является универсальной для одновременного определения проективного покрытия и обилия видов (численности видов). На практике чаще всего применяют 5-балльную шкалу:

0 – вид отсутствует;

1 – вид встречается редко и рассеянно;

2 – вид встречается нередко (число особей велико, проективное покрытие от 5 до 25%);

3 – обильно (число особей любое, проективное покрытие от 25 до 75%);

4 – очень обильно (число особей любое, покрытие более 75%)

Шкала О. Друде– шкала глазомерного учета обилия видов:

Soc. (socialis) – вид представлен сплошь, его растения покрывают изучаемую площадь более чем на 75%;

Cop₃ (copiosae) – представлен очень обильно, покрывает площадь на 50 – 75%;

Cop₂ (copiosae) – обильно, то же на 35 – 50%;

Cop₁ (copiosae) – довольно обильно, то же на 25 – 35%;

Sp. (sparsae) – рассеянно, но не менее 20%;

Sol. (solitaries) – единично, растения вида по площади встречаются единично;

Un (unicum) – вид встречается в одном экземпляре.

Сравнивая количественные показатели обилия видов, выявляют доминирующие виды, т.е. виды, преобладающие по обилию (по количеству особей, проективному покрытию, биомассе, объему и т.п.) над другими видами в фитоценозе. Как правило, в многоярусном лесном сообществе доминанты выделяются для каждого яруса. По доминирующим видам дают названия наземным биоценозам. Так, доминантами сосняка зеленомошного являются сосна в древостое и зеленые мхи в живом напочвенном покрове, доминантами сосняка брусничника являются сосна в древостое и брусника в живом напочвенном покрове и т.д.

По степени влияния на среду в фитоценозах, кроме доминантов, выделяют эдификаторы. Эдификаторы – это строители сообщества, создающие внутри него условия для существования других видов. Поэтому эдификаторы называют средообразующими видами или средообразователями. Любой эдификатор обязательно является доминантом сообщества, поскольку преобладает в сообществе численно (сосна в сосняках, ель в ельниках), но не каждый доминант является эдификатором. В лесу доминаты нижних ярусов, не древесного, эдификаторами не являются. В лесных сообществах эдификатором выступает только доминант первого яруса древостоя.