4.2 Биотический анализ. Краткая характеристика метода биотического анализа

При исследовании организмов, населяющих данное местообитание (биотический компонент экосистемы), необходимо охарактеризовать структуру сообщества, т.е. определить встречающиеся в местообитании виды и численность популяции каждого вида.

Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нём растений, которые различаются по высоте. Растения, особенно их органы питания, располагаясь на разной высоте или глубине, легко уживаются в сообществе, что способствует увеличению числа организмов на единице площади, ослаблению конкуренции между ними, более полному и разностороннему использованию условий среды.

Подземные части растений также располагаются ярусно, корни деревьев проникают на большую глубину, чем у кустарников. Ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней – ризоиды мхов. Ярусы определяют сложение и структуру фитоценоза. При малой ярусности растительное сообщество называют простым, при большой – сложным. Растения любого яруса и обусловленный ими микроклимат создают определённую среду для специфических животных, что приводит к возникновению группировок растений и животных – популяций тесно связанных между собой организмов.

Виды различных ярусов в биоценозе находятся в тесном взаимоотношении и взаимозависимости.

В отличие от синузии и яруса по геобатаническим понятиям парацелла является комплексной границей, т.к. на правах участников обмена веществ и энергии в неё входят растения, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера.

Важнейшим признаком структурной характеристики биоценозов является наличие границ сообществ, но они весьма редко бывают чёткими. Соседние биоценозы постепенно переходят одни в другие. Следовательно, образуются обширные переходные зоны, отличающиеся особыми условиями.

Пограничная зона нередко представляет собой особое местообитание со своими специализированными видами.

Таким образом, при пространственном переходе одного биоценоза в другой число экологических ниш увеличивается, т.к. это случается на границах биотопов, обладающих свойствами стыкующихся сообществ, нередко дающих новое системное качество.

В таких переходных зонах возникает сгущение видов и особей, наблюдается краевой эффект: на стыках биоценозов увеличивается число видов и особей в них

4.2.1 Правила организации некоторых методик биотического анализа

Значение растительного мира. Растительный мир - важнейший источник благосостояния человечества.

Трудно переоценить значение растений в жизни человека. Источник пищи, корм скоту, сырье для легкой промышленности, лекарственные, декоративные культуры и, наконец, источник кислорода, важнейшего ингредиента круговорота веществ в природе, – все это растения. В значительной степени, растения это и есть наша среда.

Стремительная деградация окружающей среды, происходящая во всём мире, показала то, как мы мало знаем о разнообразии растений, которое столь необходимо для существования человека.

Сведения о разнообразии растений очень важны при восстановлении опустыненных и деградировавших ландшафтов, для привнесения устойчивости к вредителям у культурных растений, поиска новых источников энергии, продовольствия, лекарств и необходимых нам материалов.

Для разумного использования окружающего нас богатства и сохранения генофонда мировой флоры, т.е. всего того разнообразия растений, необходимо хорошо знать и постоянно изучать особенности отдельных растений и всего растительного мира в целом.

Выявить и подсчитать полностью все организмы какого-либо вида на исследуемой территории невозможно, поэтому необходимо применяется такой метод отбора образцов, который позволяет оптимально определить присутствующие виды и его численность. При записи данных все виды растений и животных, поддающиеся определению, необходимо определить прямо в поле, пользуясь, если нужно, определителями.

Выделяют следующие методы биотического анализа:

1) метод сбора организмов;

2) метод сбора образцов на исследуемой территории;

3) метод оценки популяции и сообществ (расчетные методы);

4) метод оценки обилия и покрытия;

5) методы биоиндикационного исследования.

Массовый сбор видов может иметь серьезные последствия для местных сообществ, поэтому при отборе животных нужно постараться сохранить их живыми и выпустить в местообитания, сходные с теми, из которых они были изъяты.

Систематическое положение организмов на исследуемой территории необходимо определять с максимально возможной точностью, т.е. до видового названия.

Список всех видов, населяющих данное местообитание, дает некоторое представление о многообразии структуры сообщества, о его видовом разнообразии или богатстве.

С помощью этих данных можно построить возможные пищевые цепи или пищевые сети, но для количественной характеристики сообщества этого недостаточно. Степень разнообразия может считаться полностью выявленной только тогда, когда установлена численность организмов каждого вида (размер популяции). Эти данные дают возможность построить более детальную картину сообщества, например пирамиду численности.

Метод выбирают в соответствии с образом жизни, поведением и размерами животных.

Проводится исследование биотических компонентов экосистемы обычно путем закладки трансепт или квадратов, что ограничивает сбор образцов их площадью, математическим методом определения и частотой встречаемости видов.

Метод квадрата можно использовать и отдельно от метода линейной трансепты, если исследуемое место обитания имеет явно однородный характер. В этом случае квадрат размещают случайным образом, бросая (устанавливая) его через плечо и записывая подсчитанное количество особей каждого вида, оказавшегося внутри квадрата на месте его падения (установки).

4.2.2 2 Работа с определителем растений

Число видов высших растений в мире достигает 500 тысяч, из них более 12000 видов сосудистых растений обитают в России. Это папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные (И.А. Губанов, К.В. Киселёва, В.С Новиков – М.: КМК, 2004, 672с.). Они могут выступать в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды. По современным представлениям биоиндикаторы — это организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание и т. п.), в том числе происходящие под влиянием человека (таблица 4.12).

Таблица 4.12 - Растения – индикаторы почв по водородному показателю (А. С. Степановских., 2003)

Значение рН	Название растений индикаторов
рН 3,5-4,5 (Ацидофилы крайние)	Сфагнум, зеленые мхи, плаун, кошачьи лапки, хвощ полевой, щавель малый.
рН 4,5-6,0 (Ацидофилы умеренные)	Черника, брусника, багульник, сушеница, калужница болотная, сердечник луговой, вейник наземный.
рН 5,0-6,7 (Ацидофилы слабые)	Папоротник мужской, медуница неясная, зеленчук, колокольчик широколистный, малина смородина, иван-да-марья, кисличка заячья.
рН 6,0-7,3 (Нейтрофильные)	Сныть европейская, клубника зеленая, клевер горный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой.
рН 6,7-7,8 (Нейтрально-базофильные)	Мать и мачеха, люцерна серповидная, осока мохнатая, гусиная лапка.
рН 7,8-9,0 (Базофильные)	Бузина сибирская, вяз шершавый, бересклет бородавчатый, горчица полевая, льнянка.

Для справки:

Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов.

В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не выходит за пределы 4-8.

Дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают.

Особенностью Оренбургской области является флора степной географической зоны, которая насчитывает более 1610 видов сосудистых растений. В группу высших растений входят также мохообразные, мировая флора которых насчитывает около 30000 видов. В России произрастает около 1100 видов мхов, в Оренбургской области зарегистрировано к настоящему времени около 200 видов (Афонина, Благодатских, 2005; Благодатских, 1995г.)

Юго-западная часть Оренбургской области богата ресурсами корковых растений. Здесь произрастают: злаки (пырей, житняк, овсяница, костер безостый, мятлик), бобовые (клевер, астрагал, вика, эспарцет) и большое количестве разнотравья.

Одним из типичных участков ее юго-западной части является Донгузская степь. Ее растительность длительное время подвергается воздействию человека, негативными примерами которого являются распашка земель, разработка полезных ископаемых (бурение скважин по добыче газа которые в настоящее время находятся практически повсеместно), внесение удобрений и ядохимикатов, а также пожары.

Донгузская степь - это территория военного полигона, на которой проводятся военные учения. А это ведет к возникновению неконтролируемых пожаров. Теоретические аспекты работы с определителями. Наиболее распространённый метод изучения растений заключается в их сборе и последующем установлении их видовой принадлежности, которое осуществляется по особым справочникам, так называемым «Определителям растений». Для сосудистых растений можно назвать «Флору средней полосы европейской части СССР» (Маевский, 1964), «Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР» (Губанов, Новиков, Тихомиров, 1981), «Иллюстрированный определитель растений Средней России» (Губанов, Киселёва, Новиков, Тихомиров, 2003, 2004) . Для мхов – «Флору мхов средней части Европейской России» (Игнатов, Игнатова, 2003, 2004), «Определитель листостебельных мхов СССР. Верхоплодные мхи» (Савич – Любицкая, Смирнова, 1970), « Определитель лиственных мхов средней полосы и юга Европейской части СССР» (Мельничук,1970), Рябинина, З. Н. Древние растения в современной степи [Текст] / З. Н. Рябинина, Л. Г. Линерова. - Оренбург : Оренбург. губерния, 2004. - 140 с. : ил. - Библиогр.: с. 131-136. - Алф. список лат. назв.: с. 129. - Алф. список рус. назв.: с. 130.

Определить растение – это значит выяснить его научное название, а также положение в системе растительного мира, т.е. к какому семейству, роду и виду оно принадлежит. Систематики разработали быстрый метод определения растений при помощи дихотомических таблиц, или ключей. Ключи предназначены для выявления противоположных признаков в форме тезы и антитезы, которые отделяют одну группу растений от другой. Например, теза – цветки белые, антитеза – цветки розовые; супротивные листья – очередные листья, и т.п. Тезы имеют порядковый номер, антитезы набраны с новой строки и начинаются знаком тире. В конце каждой тезы и антитезы написан номер следующей ступени, куда нужно обращаться для дальнейшего определения.

Определять лучше всего живое растение, так как детали его строения и особенно окраска цветков и других органов видны лучше, но можно определять и засушенное для гербария. Подлежащее определению растение следует внимательно рассмотреть, изучить его признаки, характеризующие корень, стебель, лист, цветок, соцветие и плод. Многие морфологические черты растений можно рассмотреть невооружённым глазом, но для анализа строения цветка и его частей следует пользоваться препаровальными иглами, пинцетом с тонкими кончиками, скальпелем, бритвенными лезвиями и бинокулярной лупой. Для рассмотрения засушенного цветка нужно слегка разварить его, после чего его части легко отделяются одна от другой.

Необходимо внимательно читать тезу и антитезу, а затем, тщательно изучить тезу и антитезу, сопоставив их с признаками растения и выбрав наиболее подходящий ответ. Выбирая последовательно тезу или антитезу, нужно переходить к следующему пункту, на который сделана цифровая ссылка. Необходимо внимательно следить за цифрами, указывающими ход определения. Так, переходя от ступени к ступени, определение продолжать, пока не дойдёте до названия семейства, рода или вида.

Название растений дано на русском и латинском языках. Оно состоит из двух слов: первое обозначает род, второе является видовым эпитетом. Затем следует фамилия автора вида.

Некоторые ступени в таблице имеют слева в скобках номера. Эти номера указывают предшествующую ступень, от которой сделана отсылка. Если при определении допущена ошибка, то по этим обозначениям можно легко вернуться обратно.