Приемы маршрутных геоботанических исследований

9. Общие задачи и выбор маршрутов. В комплексных географических экспедициях перед исследователем стоит, в первую очередь, задача установить основные типы растительных группировок и закономерности их распределения в зависимости от всей совокупности географических условий. Эту задачу геоботаник^ обычно разрешает одновременно двумя путями: следуя от растительности к географической среде и от географической среды к растительному покрову.

Сначала устанавливают типы растительных группировок изучаемого района, объединяющие более или менее однородные по составу и строению растительные сообщества. Признаками для сравнения являются: видовой состав сообщества, количественные соотношения между видами, жизненное состояние растений и т. п. Особое внимание обращают на господствующие растения. Степень сходства между отдельными сообществами может быть различной, в зависимости от чего устанавливают типы растительных сообществ разных рангов: ассоциации, группы ассоциаций, формации. Правильно установленные ассоциации и группы ассоциаций должны соответствовать определенному типу условий местопроизрастания, т. е. занимать определенное место в рельефе, отвечать той или иной почвенной разности, характеризоваться своим микроклиматом и т. д.

Для того чтобы в конечном итоге представить себе все основные типы растительных сообществ района и их географические связи, необходимо правильно организовать наблюдения по маршрутам и умело выбрать их направление.

Если исследованию подлежит более или менее однородный 13 климатическом отношении район, то в его пределах маршруты должны быть направлены так, чтобы были пересечены вес основные формы рельефа. На равнинах маршруты должны располагаться поперек речных долин, чтобы ознакомиться с речной поймой, над-пойменными террасами и водораздельным плато. В зависимости от геологического строения водоразделов и характера их поверхности устанавливается число маршрутных пересечений, с таким расчетом, чтобы водораздел был пройден в различных характерных для него по геологии и рельефу местах.

В горных странах маршруты закладывают так, чтобы пересечь все вертикальные климатические полосы, при разных экспозициях и с учетом геологического строения гор. В ущельях и на склонах, на одних и тех же высотах, на близком расстоянии друг от друга, под влиянием перераспределяющей роли рельефа создаются различные условия влажности и температурного режима, что существенно сказывается на растительности. Поэтому в горных странах сеть геоботанических маршрутов должна быть значительно более густая.

☀ ☀ ☀

10. Наблюдения по маршрутам сопровождаются ведением полевого дневника и описанием типичных растительных группировок на особых бланках, или в записной книжке, но по строго определенной форме. Эти два вида записей—взаимодополняющие и не отделимые друг от друга способы фиксации геоботанических наблюдений. Чем больше типичных растительных группировок описано на специальном бланке, тем разностороннее могут быть полевые записи в дневнике, тем легче улавливать основные связи между растительностью и средой, т. к. в процессе описания типичных участков и последующего их сравнения зависимость растительности от прочих географических условий выясняется наиболее надежно. В начале полевых работ основное время затрачивается на описание типичных растительных сообществ. В дальнейшем уже можно отмечать характер распределения растительности в пространстве непосредственно в дневнике, указывая, что та или иная ассоциация или группа ассоциаций соответствует уже описанной на бланке.

☀ ☀ ☀

11. Описание типичных растительных сообществ. Исследователь может описать на бланках лишь ограниченное число типичных участков растительности, так как для каждого описания требуется обычно не менее часа. Описанию подлежат или наиболее широко распространенные типы сообществ или характерные для данной географической среды или представляющие практическое значение, независимо от степени и характера своего распространения и т. п. При общем обследовании надо описать типичные участки всех ассоциаций, характеризующие определенную ступень в экологическом ряду растительности данной местности (см. ^ 11).

Формы бланка для описания участков типичных группировок и приемы описания для различных типов растительности (лес, степь, луг, тундра, пустыня) несколько _s отличны (см. Методика полевых геоботанических исследований, 1938).

Общие для всех типов записи в бланках таковы: описание номеруется с тем, чтобы на него можно было легко ссылаться в дневнике и в других видах полевой записи. Обозначают название ассоциации, к которой относится участок описания. Указывают дату производства описания и фамилию лица, его произведшего. Последовательно отмечают главнейшие особенности растительного покрова и сопровождающих его географических условий:

I) географическое положение участка, 2) рельеф и геологическое строение; характеризуется положение участка в отношении крупных и средних форм рельефа и отмечается подстилающая его горная порода, 3) особенности микрорельефа (кочки, западины, ложбины и пр.), 4) условия увлажнения, 5) размеры участка, 6) общий облик растительного покрова, под которым понимаются наиболее резко выступающие внешние черты растительности, 7) почва, 8) ярусность растительного покрова, 9) описание растительности по ярусам, с обозначением количественных соотношений между видами, 10) окружение участка и место его в экологическом ряду,

II) дополнительные замечания. При характеристике участка по этой схеме, описывая рельеф, геологическое строение, почвы и условия увлажнения, сразу же указывают на зависимость, в которой находится от них растительность, поскольку ее удается наблюдать в поле. Отмечая условия увлажнения, указывают на глубину залегания грунтовых вод, условия стока и степень дренированности.

Размеры участка зависят от того, с каким типом растительности исследователь имеет дело: для описания луговой и степной растительности достаточен участок в 100 м ² ; для лесной—размеры пробного участка 1 000 м ² , а для пустынь от 2 500 м ² до 5 000 м ² . В зависимости от их особенностей размеры участков приходится изменять;необходимым условием является однообразие растительного покрова в пределах участка;площадь его должна обеспечивать выявление особенностей строения растительного покрова в смысле количественного соотношения между растениями, ярусности и т. п. Быстрая смена в пространстве растительных ассоциаций в горах вынуждает часто ограничивать размеры пробных участков.

Для описания почвенного разреза на пробном участке вырывают почвенную яму и описывают почвенный профиль (см. гл. XXIII ). С геоботанической точки зрения особое значение имеет мощность почвы, ее механический состав, степень кислотности или щелочности, развитие гумусового горизонта, а в северных районах—признаки заболачивания.

Ярусностъ очень важный признак растительного сообщества. Установление ее имеет и непосредственное практическое значение, т. к. дальнейшее описание растительности ведется по ярусам. В наиболее сложном лесном сообществе геоботаники различают обычно 4 яруса: древесный, подлесок, состоящий из кустарников, травяной покров и мохово-лишайниковый покров. Очень часто древесный ярус состоит из деревьев разной величины, и его приходится делить па 2—3 подъяруса;лесоводы их называют ярусами. То же самое относится и к травяному покрову в степи и на лугах, где приходится отмечать также 2—3 подъяруса, иногда также именуемых ярусами. При описаниях отмечают среднюю высоту каждого яруса и подъяруса. Соответствующие записи полезно вести в форме таблицы. Для яруса травяной растительности возможны такие рубрики: I) название растения, 2) обилие, 3) проективное покрытие, 4) фенологическое состояние, 5) подъярус, 6) характер распределения, 7) дополнительные замечания.

Перечислять растения удобнее всего, располагая их в порядке по степени распространения- Если название растения неизвестно, то оно помещается под условным наименованием, с тем, чтобы после обработки гербария внести в бланк необходимые исправления.

Существует много приемов количественной оценки травостоя. Из них наиболее несложными являются определения обилия по шкале Друде, видоизмененной В. Н. Сукачевым и другими советскими геоботаниками (шкала обилия) и проективного покрытия по методу Л. Г. Раменского. Оба приема имеют еще и то преимущество, что они широко распространены, и описания легко сравнивать с опубликованными в литературе.

По шкале обилия устанавливается глазомерная оценка степени распространения растений по шестибальной системе:

6. Об. —обильно (по Друде sociales ). Растение образует фон, покрывает не менее ³ / ₄ площади и надземные органы почти смы каются.

5. Мн.³—очень много (по Друде copiosae ³ ). Растения встречаются в очень большом количестве и покрывают не менее Уг площади.

4. Мм. ² —много ( copiosae ² ). Растения встречаются в большом количестве и покрывают не менее У ₄ площади.

3. Мм. ¹ —довольно много ( copiosae ¹ ). Растения встречаются сравнительно в большом количестве, в общем обычны ва участке и покрывают не менее у ₂₀ площади.

2. Изр.—изредка ( sparsae ). Растения встречаются в небольшом количестве, вкраплены в основной фон других растений;индивидуумов довольно много, но степень покрытия ничтожна.

1. Ед.—единично ( solitariae ). Растения встречаются в очень небольшом числе индивидуумов, образуя самое незначительное покрытие.

Оценка по этой шкале несомненно субъективна, но как показывает практика работы, у опытных исследователей получаются согласованные результаты, в силу чего материал описания из разных районов оказывается сравнимым. Определение обилия по этому способу производят для травяного и мохово-лишайникового покровов и подлеска. Для древесного яруса эта шкала неудобна. Пользуясь этим методом учета, надо иметь в виду, что если при описании участка леса, ракитник в подлеске и грушанка в травяном покрове получат напр. одинаковую оценку обилия—Мн ¹ ., то по численности индивидуумов они будут представлены далеко не одинаково. Таким образом, показатели обилия в пределах каждого яруса имеют свое собственное значение.

Учет распространения по шкале обилия в известной мере отражает и степень проективного покрытия почвы растениями. Более точно эта важная особенность растительных сообществ устанавливается по особой шкале, по которой определяется общая проективная полнота растительного покрова: всех ярусов вместе и каждого яруса в отдельности, а в пределах яруса отдельно каждого вида. На практике степень покрытия чаще всего определяется на глаз. При этом она имеет значение для всего покрова, отдельных ярусов и наиболее распространенных видов. Учесть глазомерно проекцию редко встречающихся и в особенности небольших по размерам растений трудно и часто не имеет особого смысла. Оценивать степень покрытия можно по 10-бальной системе: наивысший балл 10 (от 100 до 90% покрытия);затем 9 (от 90 до 80% покрытия) и т. д. по 10% в каждую градацию. Л. Г. Раменский разработал технику более точного учета проективного покрытия (Раменский, 1937).

Часто при описании отмечают фенологическое состояние растений, т. е. ту стадию вегетации, на которой они находятся. Массовый материал по фенологии растений района может быть использован при оценке климатических условий. Кроме того, в различных группировках развитие растений идет по-разному, и фенологические наблюдения позволяют учесть специфику отдельных местообитаний по отношению к тем или иным видам.

Для обозначения фаз развития растений применяются различные значки;легче других запоминаются и читаются рекомендуемые В. В. Алехиным (рис. 4).

Можно обозначить фенологическое состояние и в более обобщенном виде теми же знаками: 2—растение до состояния цветения, 4—растение на разных фазах цветения, 6—растение на разных фазах созревания семян.

Особо отмечают характер распределения растений по пробному участку. При большом и при незначительном обилии растения могут быть распределены равномерно на всей площади или же образовать в отдельных частях ее большие или меньшие скопления. Это зависит от биологических особенностей растений и частично от тех мелких вариаций условий существования, которые имеют место на каждом участке, в целом даже достаточно однородном.

Можно отмечать следующие виды распространения при разных показателях обилия и проективного покрытия: равномерное распространение (рви.);латками (лт.)—особь разрастается корневищами, корнями и ползучими стеблями;куртинами (крт.)—растения, разрастаясь вышеуказанными способами, в дальнейшем теряют между собой связь и произрастают в виде сближенной группы индивидуумов;пятнами (пт.)—растения произрастают сближенно в результате особенностей микрорельефа или других варьирующих на очень небольшой площади особенностей среды, или же в силу неравномерного распространения зачатков растений.

Рис. 4. Значки для обозначения фаз развития растений (по В- В- Алехину). 1—растение только вегетирует, т. е. находится в стадии розетки или начинает давать стебель; 2—растение выкинуло стебель или стрелку и заметны бутоны; 3—растение находится в стадии расцветания, появляются первые цветки; 4—растение находится в полном цвету, разгар цветения; 5—растение в стадии отцветания; 6—растение уже отцвело, но семена еще не созрели и не высыпаются; 7—семена (плоды) созрели и высыпаются (опадают); 8—вегетация после цветения и высыпания семян.

При описании пробного участка всегда могут быть подмечены в отношении отдельных растений какие-либо особенности, которые исследователю покажутся значительными. Их отмечают в графе—«дополнительные замечания». Такого же рода замечания по отношению ко всему участку в целом делаются в конце бланка.

Очень важно оговорить, в каком окружении в смысле растительного покрова и условий местопроизрастания находится описываемый участок и каково положение его в экологическом ряду. В частности важно указать, как изменяется растительность с переходом к другим пограничным условиям местопроизрастания. Без этих данных часто бывает трудно оценить значение многих наблюдений, фиксированных при описании самого пробного участка.

☀ ☀ ☀

12. Экологические ряды растительных группировок. Располагая растительные ассоциации соответственно изменению комплекса факторов местопроизрастания в пределах ландшафтного района, строят экологический ряд растительных группировок. Понятие это практически важное и вместе с тем достаточно общее, т. к. всякое изменение растительности в пространстве, в связи с особенностями внешней среды, выражается в виде экологических рядов. Практически экологические ряды строят чаще всего по крупным и средним формам рельефа, в соответствии с которыми изменяются атмосферные условия, влажность или засоленность почв, их плодородие и пр. Даже в пределах ограниченного района можно наметить десятки экологических рядов, т. к. факторы произрастания растительности образуют самые разнообразные сочетания. Исследователю надо обращать внимание на типичные для соответствующего района экологические ряды. Одним из способов выделения экологических рядов является построение профилей, отражающих распределение растительности по рельефу, определяющему условия местопроизрастания (рис. 5 и 6).

Рис. 5. Распределение растительности на горе М. Бахилова в Жигулевских горах Куйбышевской области: (по А. М. Семеновой-Тян-Шанской, ориг.): 1—осиновый лес с разнотравным покровом; 2—липовый лес с осокой в покрове на северном склоне; 3—разрешенный сосновый лес с покровом из лугово-степных растений; 4—полынно-разнотравная степь на южном каменистом склоне; 5—-липовый лес с подлеском из лещины и разнотравным покровом.

Чтобы впоследствии при обработке материала можно было бы ясно представить общие закономерности распределения растительности в связи со средой, необходимо на месте выяснить, как в каждом отдельном случае изменяются по экологическому профилю в связи с рельефом прочие условия существования растительных группировок.

В природе не может быть экологических рядов растительности, обусловленных изменением одного фактора местообитания, т. к. изменение любого фактора, составляющего физико-географическую среду, неизбежно влияет на весь природный комплекс. Однако иногда при этом все же основное экологическое значение будет иметь изменение одного какого-нибудь фактора, напр., условий увлажнения. В таежной области с этим связано заболачивание, на которое растительный покров реагирует очень чутко. В тундре условия увлажнения и степень дренирования грунта, кроме того, оказывают влияние на уровень вечной мерзлоты в почве, что определяет ее тепловой режим и очень существенно для растительности. В пустынно-степной области степень увлажнения сопряжена с засоленностью почв, также влияющей на состав растительности и т. д.

В большинстве случаев экологический ряд растительности, построенный по рельефу, отражает изменения в растительном покрове, возникающие под влиянием одновременно нескольких экологических факторов, взаимноопределяющих друг друга и биологически значимых, каждый в определенном направлении. Так, напр., в различных частях профиля может быть неодинакова подстилающая горная порода, и одновременно—механический и химический состав почвы, ее мощность, влажность и т. д. В связи с этим, в поле желательно составить возможно большее количество профилей, детально их обследовать и к ним приурочивать описания пробных участков растительных ассоциаций.

Рис. 6. Распределение растительности по склону балки на Самарской луке Куйбышевской области (по А. М. Семеновой-Тян-Шанской, ориг.): 1—разнотравно-злаковая степь с господством шалфея;2—типчаково-полынная степь; 3—заросли степных кустарников из миндальника и степной вишни; 4—ковыльно-разнотравная степь на каменистом склоне; 5—разнотравно-злаковый луг с господством мятлика и овсяницы.

Сравнивая при обработке материалов эти профили и сопровождающие их описания, устанавливают основные географические связи растительности района.

☀ ☀ ☀

13. Влияние на растительность человеческого общества. Во многих случаях взаимоотношение растительного покрова с факторами географической среды определяется прямым или косвенным воздействием человека. Нередко даже ботаники с большим стажем недоучитывают это обстоятельство, что приводит их к ложным заключениям. Преобразования и изменения природы имеют место не только в пределах культурных ландшафтов—облик растительности несет на себе влияние человеческого общества почти на всей территории нашей страны. Под влиянием человека ускоряется, задерживается или даже в корне изменяется процесс развития растительного покрова. В тундре, степях, пустынях и горных лугах на развитие растительности оказывает влияние пастьба скота. В тайге, а отчасти в степях, существенным фактором являются пожары. Жизнь леса нарушается также порубками: многие, ныне безлесные, пространства были расчищены человеком. Парализуя развитие одних древесных пород, человек часто независимо от своей воли благоприятствует другим видам деревьев. В результате в корне изменяется растительная формация, а самые следы участия в этом процессе человека не всегда легко уловимы. Влияние человека на растительность очень многообразно—оно сопровождается изменением орошения, климата, рельефа и почв местности. Человек начал изменять растительность в очень отдаленные времена, поэтому не всегда бывает просто установить соответствующие зависимости.

Все это заставляет обращать особое внимание при изучении растительных группировок и распространения отдельных растений на вмешательство человека в настоящем и отдаленном прошлом в жизнь природы. Наиболее пристальному изучению должны подлежать направленные изменения растительного покрова, плановые преобразования его в интересах социалистического общества. К ним относятся лесные посадки в засушливых районах, изменение растительности под влиянием орошения в пустынях, или же осушки в болотистых районах и многие другие изменения природы, изучение которых позволит расширить и углубить дальнейшие работы но преобразованию растительного мира страны в интересах социалистического строительства.