4. Продуктивность водных растительных сообществ

Изучение продуктивности водных растительных сообществ в. настоящее время строится в основном на определении зеленой (надземной) растительной массы фитоценозов весовым методом в период их максимального развития, под которым условно при­нимается время массового цветения растений. Максимальная фи­томасса (за нее принимается фитомасса в этот период) растений условно приравнивается к их годовой продукции. Эти величины,, как показали исследования, не всегда совпадают, так как годо­вая продукция может или превышать, или быть меньше макси­мальной фитомассы и разница между ними иногда значительна. При вычислении продукции водной растительности по максималь­ной фитомассе для водоемов средних широт предлагается вводить, поправку — надбавку к фитомассе, обычно в размере 10—20 %. Краткий обзор литературы по этому вопросу имеется в работах И. М. Распопова [33] и А. П. Белавской [4].

10.4.1. Определение надземной растительной массы (фитомассы)

Определение фитомассы производится на учетных площадках квадратной или прямоугольной формы обычно размером от 0,25- до 1 м², иногда большего размера во время массового цветения вида-строителя сообщества. Учетная площадка, отграниченная рамой, веревкой или другим способом, закладывается в фитоце­нозе. С нее срезаются у поверхности грунта все растения и взве­шиваются. В зависимости от специфики исследований опреде­ляются сырая, воздушно-сухая и абсолютно сухая (т. е. масса (вес) растений, высушенных в сушильном шкафу) массы, золь­ность, химический состав растений. Необходимая повторность и размеры площадок в каждом конкретном случае определяются сложностью строения травостоя сообщества, особенностями его сложения, густотой стояния и размещением компонентов и т. д.

Учетные площадки небольшого размера (0,5, 0,25 м²) берутся в большем количестве, чем площадью в 1 м² и крупнее. В сооб­ществах с однородным и густым травостоем и в одновидовых чис­тых зарослях учетных площадок закладывается меньше, чем в сообществах с неоднородным различной степени сложности сооб­ществом (см. например, работу [35]). В Обществах тростника и хвоща зарослевого типа сложения закладывалось 5—10 площа­док размером 0,5 и 1 м², а травостоях с неоднородно-групповым сложением — по 15—20 таких площадок. В сообществах с изреженным травостоем рекомендуется брать несколько учетных пло­щадок в 1 м ² и больших размеров в различных его частях. В со­обществах кувшинок и кубышек размер учетных площадок дол­жен быть не менее 2—4 м ².

Если для взятия проб на фитомассу используются некоторые из вышеописанных приборов — зарослечерпатели, дночерпатели, драги и пр., площадь захвата которых очень мала, .необходимо так рассчитать количество опусканий, чтобы ими была покрыта площадь хотя бы в 0,25 или 0,5 м². Одно опускание прибора с небольшой площадью захвата не может дать надежных резуль­татов. При взятии укосов должны обязательно учитываться раз­меры массивов сообщества и сложение его травостоя. Получен­ные средние значения надземной фитомассы сообщества затем пересчитываются на всю площадь, занятую им в водоеме. Не рекомендуется распространять значение фитомассы только одного так называемого «среднего укоса» на всю площадь, занятую дан­ным сообществом в водоеме.

Для характеристики продуктивности растительного покрова всего небольшого водоема с относительно однородной раститель­ностью можно ограничиться взятием небольшого количества уко­сов. В крупных водоемах, даже при сравнительно однотипной растительности, укосов в целом с водоема всегда набирается много. Это обстоятельство надо учитывать при планировании лет­них полевых работ на таких водоемах.

Взятие укосов — это наиболее трудоемкая часть работы при определении надземной фитомассы. При взятии укосов обычно, как было указано выше, употребляются различного типа рамы. О способах установки рам в фитоценозах гидрофитов и гелофитов рассказано при их описании. Раму во всех случаях рекомендуется оставлять на плаву, укрепляя по углам кольями (см. рис. 10.10). Такое положение рамы удобно потому, что поднимающиеся кверху во время ручной выборки и выкашивания растения или их части не расплываются вокруг, а задерживаются внутри рамы и их легко собрать. На мелких местах (до глубины 0,6 м) растения выбираются (стоя в воде или из лодки) руками, срезаются но­жом, ножницами, серпом, секатором и т. д. При ручной выборке удобно употреблять прямоугольную раму, поскольку из нее можно доставать растения, находясь все время на одной ее стороне. Пе­редвижение вокруг рамы всегда нежелательно, особенно в местах с рыхлым илом на дне, так как при этом поднимается много

мути, что затрудняет работу. Для уничтожения мути хорошо при себе иметь лопаточку или ковшик, которыми время от времени надо осторожно проводить над дном по краю площадки (в одну сторону), создавая течение. Муть при этом постепенно сгоняется, но нужно следить, чтобы вместе с ней не уплыли и срезанные растения или их части. Выборку растений лучше начинать с цен­тральной части площадки, за исключением ценозов гелофитов с густым травостоем, в которых срезать растения начинают с одной из сторон площадки.

Взятие укосов на глубинах, превышающих 1 —1,5 м, с выкаши­ванием растений косой, осуществляется с лодки. При срезании растений косой надо работать вдвоем: один косит (он должен находиться в кормовой части лодки), а второй выбирает скошен­ные растения, находясь примерно посередине лодки. В первую очередь срезаются растения, растущие посередине площадки, а затем растения, растущие по краям. После каждых одного-двух срезов косой следует некоторое время подождать, не вынимая косы из воды, пока скошенные растения не всплывут на поверх­ность воды, а затем выбрать их в лодку. Перед обкосом площадки крупные взвешенные в толще воды и свободно плавающие на ее поверхности растения вытаскиваются руками или водяными гра­бельками, а мелкие вылавливаются сачком или решетом. Заросле- черпатели, скребки, драги и другие инструменты для выборки растений с площадок, отграниченных рамой, не годятся. Только в некоторых случаях на илистых, очень мягких донных отложениях для доставания растений можно воспользоваться водяными гра­бельками.

В тех случаях, когда на глубоких местах берется площадка размером более 1 м² (например, в ценозах кувшинки и кубышки), она оконтуривается шнуром. Для этого в фитоценозе намечается квадрат или прямоугольник площадью 2, 4 м² и т. д., по углам которого, как уже говорилось, устанавливаются колья. Далее, между тремя из кольев натягивается и закрепляется шнур, от­мечающий границы площадки с трех сторон. Одна ее сторона остается свободной (без натянутого шнура) для въезда лодки. Шнур на этой стороне натягивается только тогда, когда здесь производится скашивание растений. Лодка во время скашива­ния укрепляется или удерживается только при помощи специаль­ного шеста — якорь опускать нельзя.

Скашивание всегда лучше начинать с центральной части пло­щадки. Положение работающих в лодке такое же, как и при ра­боте с рамой, только выбирающий растения должен удерживать и передвигать лодку.

Во время взятия укосов как на малых, так и на больших глубинах с лодки полиэтиленовые пленки с влажными простыня­ми, на которые складываются растения, расстилаются вдоль борта, противоположного тому, с которого производится ручная выборка или скашивание. Длина простыни должна немного превышать вы­соту растений (можно положить две простыни подряд). Срезан-

ные надводные растения укладываются целиком на простыни все в одном и том же порядке — нижними концами стеблей в одну сторону, верхушками в другие. Ломать растения и класть в беспо­рядке нельзя — это очень затруднит их дальнейшую разборку и обработку. '

При взятии укосов в фитоценозах погруженных растений, на поверхности листьев и стеблей⁵ которых задерживается много воды (урути, роголистника, мхов, харовых водорослей и др.), по­лиэтиленовая пленка расстилается на дне лодки так, чтобы в ней могла собираться вода, не выливаясь в лодку. На пленку кладут сухую марлевую простыню, в которую и складываются растения. По мере извлечения растений накапливающаяся на пленке вода периодически с нее сливается. Если укос большой, воды наби­рается много, то сидеть и работать в лодке с водой неудобно и неприятно.

В процессе ручной выборки и выкашивания растения насколько возможно отмываются от грязи, очищаются от обрастаний, пред­варительно сортируются по группам. Укос снабжается этикеткой и регистрируется в дневнике. В этикетке указывается номер укоса, название водоема и фитоценоза, место и дата сбора, глубина, донные отложения (по визуальной оценке), способ взятия, пло­щадь с которой взят укос. Если при этом берутся пробы донных отложений или других компонентов, то указывается их номер. Далее укос завертывается во влажные простыни и пленку, пере­вязывается веревками (надо иметь запас коротких тонких вере­вок). Стебли очень высоких надводных растений при завертыва­нии укоса можно согнуть вверху (в тонкой части укоса) все вместе, когда они уже завернуты в простыню. Это предохранит их от перелома. Укосы доставляются на базу или в лабораторию для обработки. Завернутые во влажную материю и пленку, они удоб­ны для транспортировки. Растения при этом 1—2 дня сохра­няются свежими (в прохладном месте в тени). Погруженные виды за это время отдают значительную часть поверхности вла­ги— обсыхают, но не подсыхают, что облегчает обработку. В ряде случаев, особенно начинающими исследователями, растения скла­дываются в емкости с водой, в которых и доставляются к месту обработки. Это очень громоздко и неудобно. Кроме того, в лодке одновременно трудно иметь несколько таких емкостей.

На больших глубинах укосы можно брать, погружаясь в воду в легких водолазных костюмах или с аквалангами. При этом при­меняется окрашенная в белый цвет металлическая рама. Растения выбираются руками и складываются в мешок. Помехой при сборе растений является легкая взмучиваемость донных отложений. Не­смотря на то, что этот способ взятия укосов на глубинах дает более надежные данные по сравнению с другими способами от­бора, он не получил широкого распространения, очевидно, в силу того, что требует значительных затрат времени, и потому, что не всякий работающий может его использовать сам, опускаясь в воду.

Обработку доставленных в лабораторию или на базу укосов желательно производить в этот же или на следующий день. На более поздние сроки она может быть отложена только при иск­лючительных обстоятельствах.

Для регистрации укосов и записей результатов их обработки заводится журнал (конторская книга). На каждый укос в ней от­водится две (иногда более) страницы, которые разграфляются по форме, изложенной в приложении 26.

Укосы обрабатываются в следующей последовательности: очистка, разборка, взвешивание в сыром виде (биометрическая обработка по необходимости), сушка, взвешивание в воздушно­сухом и абсолютно-сухом состояниях. Дальнейшая обработка про­водится в соответствии с задачами исследований.

1. Укос очищается от оставшейся грязи и посторонних при­месей, у растений отрезаются остатки корней. У возвышающихся над водой растений приходится отмывать (или вытирать) от об­растаний и грязи в основном только нижние части стеблей. Верх­ние, воздушные части стеблей мочить не следует. Погруженные и плавающие растения, если они грязные, промываются целиком и обсушиваются, для чего они раскладываются на сухой простыне тонким слоем. Края простыни подгибаются, и растения завора­чиваются валиком. Иногда подобную операцию приходится про­делывать несколько раз. То же надо сделать с хорошо отмытыми во время выборки, но мокрыми растениями. Можно поверхност­ную воду с растений удалять фильтровальной бумагой, простым их встряхиванием. Для обсушивания растения раскладываются в помещении на сетках, бумаге, подвешиваются на веревках, но при этом неизбежно подсыхают и сами растения.

2. Укосы разбираются в тени на влажных простынях. Во время длительной разборки их следует покрывать влажными просты­нями. Растения раскладываются по видам или группам — погру­женные, плавающие, надводные и т. д. Для укосов из одновидо­вых ценозов такой разборки не требуется.

3. После разборки укос в целом, составляющие его группы и виды растений взвешиваются в сыром виде с точностью до 5 г (во избежание ошибки взвешивать укос или группы и виды ра­стений рекомендуется одним весом, а не по частям). Масса (вес) укоса и дата взвешивания записываются в журнале. Взвешивание производится на любого типа весах. При подборе весов необхо­димо учесть возможный предельный вес укосов и высоту расте­ний. В южных районах масса одного укоса (с 1 м²) достигает 7—10 кг и более, а высота растений (например, тростника) 4— 6 м. Взвешивать укосы удобно на «детских весах», предназначен­ных для взвешивания детей грудного возраста, с предельным ве­сом 20 кг. Надводные высокие растения перед взвешиванием свя­зываются в снопик (ломать их нельзя), а погруженные и пла­вающие, если их много, приходится взвешивать в мешках для просушки, которые перед этим взвешиваются пустыми. В журнале проставляется чистая масса укоса.

После взвешивания сырых укосов при необходимости изме­ряются высота и диаметр стеблей у корня, подсчитывается их ко­личество (при этом желательно генеративные и вегетативные осо­би), обводятся контуры листьев для определения их площади, подсчитывается количество листьев и т. д. в зависимости от того, какие данные хочет получить исследователь.

Измерение высоты растений в укосе производится после раскладки их на ростовые группы с интервалом в 5 или 10 см, например, 50—55, 55—60, 60—65 см и т. д. Подсчет стеблей и из­мерение их диаметра делается после раскладки растений на ро­стовые группы.

1. Сушка (до воздушно-сухого состояния) производится в по­мещении или на улице (в этом случае укосы надо предохранять от дождя). Для просушивания укосы в целом или частями поме­щаются в матерчатые или марлевые мешки (в помещении можно сушить растения в разложенном виде), в каждый мешок вклады­вается этикетка. Мешок завязывается. Растения в нем должны лежать свободно. Растения набивать в мешки нельзя. Это сильно замедляет высыхание и, кроме того, растения в таких мешках преют и гниют. На этикетках пишется номер укоса, название фитоценоза (группы, вида части растений), дата отбора и взве­шивания, указывается сырая масса. Если один укос заклады­вается в несколько мешков, то это указывается в этикетке. Эти­кетки нужно делать большого формата, на цветной, яркой бумаге, тогда они легко находятся в массе растений.

Перед закладкой в мешки длинные стебли растений перела­мываются примерно по размеру мешка, а мясистые и толстые, например стебли рогоза, камыша, ежеголовника и др., разре­заются внизу вдоль на несколько частей, для более быстрого вы­сыхания. То же проделывается с толстыми мясистыми корневи­щами, если достается корневая система. В процессе сушки необ­ходимо переворачивать мешки и ворошить в них растения. Укосы с погруженными и плавающими растениями не рекомендуется су­шить в подвешенном виде.

2. Взвешивание в воздушно-сухом виде производится после полного высыхания растений, которое можно определить по их состоянию визуально (листья ломаются при сгибании) или пу­тем неоднократного взвешивания (до постоянного, веса) в процес­се сушки. Возвышающиеся над водой растения (крупные) сохнут очень долго (до 1 месяца), погруженные и плавающие — значи­тельно быстрее. Воздушно-сухая масса укоса и дата взвешивания регистрируются в журнале.

Для определения абсолютно сухой массы из крупных укосов берется средняя проба — несколько растений или определенной величины навеска из измельченного укоса, которые помещаются в сушильный шкаф, где высушиваются при температуре 105 °С. В последнее время рекомендуют сушить при температуре 80 °С. Абсолютно сухая масса навески в дальнейшем пересчитывается -на вес всего укоса. Фитомасса выражается в сырой (живом), воз-

душно-сухой и абсолютно сухой массе на единицу площади (соот­ветственно в г/м², кг/м², ц/га, т/км²). Наиболее надежным пока­зателем является абсолютно сухая масса. Массу во избежание написания длинных названий в таблицах и в тексте предлагается обозначать только начальными буквами: СВ — сырая масса,

ВСВ — воздушно-сухая масса, АСВ — абсолютно сухая масса. В тексте, например, .можно писать так (в любых единицах измере­ния) : 215 г/м ² СВ, 40 г/м ² ВСВ, 37 r/м² АСВ.