Экологический мониторинг и экспертиза. Учебное пособие

сообщества. Этот показатель определяется визуально по окраске доминирующих и аспективных видов. Например: жёлтый аспект степи в начале мая обусловлен моссовым цветением тюльпанов Шренка и Биберштейна; серый аспект - вегетацией ковыля Лессинга и т.п.

Аспект является наиболее лабильным признаком на протяжении сезонов года, так как отражает фенологическое состояние доминирующих видов. Кроме того, аспект позволяет разграничивать один фитоценоз от другого и показывать границы ассоциаций.

5.2 Камеральные и аналитические методы исследования флоры

Определение общности видового состава разных фитоценозов.

Важным этапом анализа растительных сообществ является оценка сходства их видовой структуры. С этой целью составляются полные флористические списки для каждой учётной площадки. Сравнение списков двух площадок проводят по методу Жаккара. Для этого определяют число видов на каждой площадке и присуждают им произвольные символы

(например, А и В - соответственно 75 и 58 видов); определяют число видов,

общих для двух площадок (например, символ С - 23 вида). Значения подставляют в формулу (3):

В нашем примере К составил 23/(75+58-23) 100=20,8 %. Полученное значение коэффициента Жаккара свидетельствует об определённом типе общности фитоценозов.

Если К 50 % - тип общности очень высокий;

К= 41-50 % - высокий;

К= 31-40 % - средний;

К= 21-30 % - низкий;

41

К20 % - очень низкий.

Кодной растительной ассоциации как правило, причисляют фитоценозы с очень высоким и высоким коэффициентами общности.

Другим широко распространённым способом оценки общности видового состава является метод Серенсена-Чекановского. Он более точен по сравнению с методом Жаккара, так как учитывает не только общие виды, но

иих численность. Метод основан на использовании сравнительного коэффициента Ks, который вычисляют по формуле (4):

где Ks - коэффициент сходства;

а, b - значения сравниваемых совокупностей;

- знак суммы.

Значение коэффициента может изменяться от 0 до 1 (отсутствие сходства - полное сходство). Величина коэффициента определяется следующим образом. Списки видового состава растений каждой площадки записываются в виде статистических рядов, помещённых в таблицу 9.

Таблица 9 - Анализ сходства видового состава растительности двух площадок

Для определения числителя формулы складывают минимальные значения обоих рядов (в данном случае сумма составила 36). Знаменатель определяют как сумму всех значений сравниваемых совокупностей (66 для площадки № 1 и 60 для площадки № 2) Полученные значения подставляют в формулу (5):

42

Если Ks менее 0,100 - общность видового состава крайне низкая; Ks от 0,101 до 0,250; общность видового состава низкая;

Ks от 0,251 до 0,400; общность видового состава низкая и умеренная; Ks от 0,401 до 0,650; общность видового состава умеренная;

Ks от 0,651 до 0,800; общность видового состава значительная; Ks более 0,800; общность видового состава высокая.

В данном случае можно говорить об умеренной степени сходства флористического состава двух площадок.

Оценка корреляции признаков растительного сообщества.

Корреляция - зависимость между переменными величинами двух и более признаков.

Положительная корреляция - увеличение признака А сопровождается увеличением признака В (например, увеличение степени сомкнутости крон древостоя сопровождается увеличением обилия сциофитных трав нижних ярусов сообщества).

Отрицательная корреляция - увеличение признака А сопровождается уменьшением признака С (например, увеличение степени сомкнутости крон древостоя сопровождается уменьшением количества гелиофитных растений на нижних ярусах). .

Корреляционный анализ проводится в тех случаях, если исследователь имеет основания считать, что изменения одного признака каким-то образом связаны с изменением другого. Выявить связь двух или нескольких показателей можно с помощью коэффициентов корреляции. Одним из таких коэффициентов является показатель ранговой корреляции Спирмена ( ).

На первом этапе составляются статистические ряды показателей и проводится их ранжирование. К примеру, при изучении зависимости численности трав на 10 геоботанических площадках от степени плотности субстрата были получены следующие значения (см. таблицу 10):

Таблица 10 - Численность трав на 10 геоботанических площадках

43

Эти ряды были составлены в результате одновременных оценок показателей в 10 различных участках. Таким образом, каждому значению ряда X соответствует значение ряда Y. Проводим процедуру ранжирования

(таблица 11). Для этого каждому члену ряда присуждаем определённый ранг по принципу «наибольший показатель - наименьший ранг». Если два члена ряда имеют одинаковый показатель, то их ранг определяется как среднее арифметическое.

Таблица 11 - Численность трав на 10 геоботанических площадках после ранжирования

где - разность рангов попарно сопряжённых значений;

2 - сумма вычисленных квадратов разностей; N - число пар сопряжённых значений.

В нашем примере показатель корреляции равен:

= 1 - ( 6 296 ) / 10 (100 - 1) = 1 - 1,79 = -0,79

Значение коэффициента Спирмена может изменяться в диапазоне от

минус 1 (отрицательная корреляция) до +1 (положительная корреляция).

Полученное значение свидетельствует об отрицательной корреляции, т.е. чем выше плотность почвы, тем меньше численность трав на данном участке.

44

Для определения доли зависимости одного признака от другого используют коэффициент детерминации ( ). В случае линейной связи равен квадрату .

= 2 = -0,79= 0,624

Шкала тесноты связей признаков выглядит следующим образом:

-при = 0,5 - 0,6 - связь средняя;

-при 0,5 - связь слабая;;

-при 0,7 - связь сильная.

В нашем примере зависимость одного признака от другого следует считать сильной (с отрицательным знаком).

Построение диаграмм экологических (ценотических) групп растений.

Одним из наиболее распространённых методов анализа является построение диаграмм. Диаграмма графически выражает соотношения различных экологических или ценотических групп растений в сообществе.

Правила составления диаграмм следующие. Выбирается отдельный фактор среды (например, влажность). Вся растительность фитоценоза делятся на экологические группы по отношению к влажности (например,

гидрофиты, мезофиты, склерофиты и др.). Подсчитывается процентное соотношение всех выделенных групп (например, Гф – 15 %, Мф – 67 %,

Сф - 18%). На основании полученных данных строится диаграмма.

6 Мониторинговые исследования растительности

открытых участков

Мониторинговые исследования травяной растительности открытых участков проводят на пробных площадях размером 10 м 10 м (100 кв. м).

Кроме площадей закладывают пробные площадки, отличающиеся меньшими

45

сеточку Раменского - деревянный квадрат с натянутой леской, образующей

10 квадратиков. Сторона каждого из них составляет 1 см.

Истинное покрытие показывает задернованность субстрата (почвы), т.е.

площадь, занятую основаниями стеблей растений. Истинное покрытие всегда меньше проективного и выражается также в процентах.

При проведении сезонных мониторинговых исследований важное значение приобретает аспект фитоценоза. Аспект - это внешний вид сообщества. Этот показатель определяется визуально по окраске доминирующих и аспективных видов. Например: жёлтый аспект степи в начале мая обусловлен моссовым цветением тюльпанов Шренка и Биберштейна; серый аспект - вегетацией ковыля Лессинга и т.п.

Аспект является наиболее лабильным признаком на протяжении сезонов года, так как отражает фенологическое состояние доминирующих видов. Кроме того, аспект позволяет разграничивать один фитоценоз от другого и показывать границы ассоциаций.

Для травянистых растений и кустарничков обязательно определяется их фенологическое состояние. С этой целью используются стандартные таблицы. Сравнение фенофаз одних и тех же видов в разных условиях местообитания позволяет сделать выводы о том, насколько эти условия благоприятны или неблагоприятны для растений.

Характер размещения растений отражает неравномерность их распределения на почвенном субстрате. На характер размещения растений сильное влияние оказывают собственно почвы, рельеф и техногенные процессы. Для обозначения неравномерности размещения отдельных видов растений используют следующие символы:

-сopiosae 1 ( cop 1 ) - субстрат заполнен обильно, размещение равномерно;

-сopiosae 2 ( cop 2 ) - субстрат заполнен обильно, размещение близко к равномерному;

47

-gregaria ( gr ) - растения встречаются редкими облачными скоплениями с примесью особей других видов;

-solitariae ( sol ) - растения встречаются в виде единичных экземпляров.

Характер размещения растительности особенно важен при составлении

геоботанических карт и схем.

6.1 Мониторинговые исследования растительности разных

сообществ

Мониторинговые исследования лесных ценозов проводят на постоянных площадях. Минимальный размер площади составляет

20 20 м (400 кв. м).

Программа описания лесных сообществ включает следующие этапы:

-выбор рабочих участков и заложение геоботанических площадей;

-выделение основных ярусов. Как правило, лесные ценозы умеренных климатических зон включают 4 - 5 основных яруса: древесный,

кустарниковый (подлесок), травяно-кустарничковый, мохово-лишайниковый

иподстилка;

-составление формулы древостоя;

-ценка сомкнутости крон древесного яруса.

Описание ярусных доминантов и определение названия фитоценоза. В

названии перечисляются все ярусные доминанты в порядке возрастания их относительной численности. Например: Берёзово-сосновый с подростом ели лещиново-рябиновый плевроциевый чернично-вейниковый лес. В этом лесу в древостое доминируют сосна и берёза, в кустарнике - рябина и лещина, в

моховом ярусе - мох Pleurozium, в травостое - вейник и черника.

48

Такие группировки с постоянным видовым составом образуют лишайниковые ассоциации. Пример ассоциации лишайников-эпифитов:

гипогимниево-кладониевая (т.е. образованная видами родов Hypogymnia и Cladonia).

При исследовании лишайниковых сообществ придерживаются следующих правил:

-писание каждой группы лишайников следует производить отдельно;

-для каждой группы заготавливают отдельные бланки;

-описание лишайниковых сообществ следует производить по одной и той же схеме в течение нескольких лет. Это значительно увеличивает ценность наблюдений.

Описание эпифитной лихенофлоры начинается с описания местообитания, т.е. видовой характеристики деревьев и кустарников. При этом отмечают ярус и важнейшие морфометрические характеристики растения: диаметр ствола, высоту и возраст. Описание лишайников ведётся отдельно по каждой древесной породе. Указываются все заселённые лишайниками части деревьев. Собственно описание эпифитных лишайников включает следующие пункты:

-вид лишайника;

-место расположения;

-размер талломов (указывают min, max размер в мм);

-внешний вид и физиологическое состояние лишайников;

-обилие - количество деревьев с данным видом лишайников.

Описание эпиксильной лихенофлоры проводят в том случае, если на участке осмотрено не менее 20 оголённых стволов деревьев. Отсутствие лишайников данной группы фиксируют в бланке. Описание эпиксильной лихенофлоры проводят по следующему планы:

-вид или порода дерева (обязательно указывают, хвойное или лиственное);

-диаметр ствола в центре оголённой части;

50