В. В. Сочава глава XXV изучение флоры и растительности задачи полевых исследований. Растительный покров непосредственно обусловлен средой и невозможно познать закон
| Вид материала | Закон |
- Международная молодёжная научная школа снежный покров и лавины: методы полевых исследований,, 83.74kb.
- Пояснительная записка Цель полевой практики : знакомство с дикорастущими растениями, 212.83kb.
- Международная научная конференция «Изучение флоры Кавказа», 30.94kb.
- Почвенно-растительный покров и животный мир, 310.92kb.
- 1 Агроэкологические особенности формирования корневых систем полевых культур 51 Глава, 176.36kb.
- Методы полевых исследований в археологии, 14.93kb.
- Принят Государственной Думой Одобрен Советом Федерации Глава I. Общие положения статья, 1015.43kb.
- Тихоновский Богословский Университет Центр педагогических исследований «Покров» Возрастная, 7228.88kb.
- Н. Г. Чернышевского > В. А. Лопатин > Н. М. Малов > А. Б. Малышев > С. И. Четвериков, 644.5kb.
- 3. биогеохимия биоты в природных ландшафтах и зоне геотехногенеза, 1237.32kb.
Одновременно желательно собрать опросные сведения о продуктивности луга или участка степи, если он используется в качестве сенокоса или пастбища.
При исследовании степей изучают последовательную смену аспектов (вследствие отцветания одних видов и расцветания новых). устанавливают число этих аспектов и состав растений, присущий каждому из них.
16. Пустыни и полупустыни. Особенности методов описания растительности пустынь и полупустынь в значительной мере определяются ее разреженностью и так называемой комплексностью, под которой геоботаники условились понимать мозаичное распространение различных растительных группировок небольшими участками в общем на ограниченной площади. Эта комплексность возникает под влиянием малейших изменений почвенно-грунтовых условий, которые в пустыне и полупустыне резко сказываются на составе растительности. Для учета этой комплексности в обстановке выровненного в общем рельефа применяют метод линейной съемки. На протяжении 250—400 м по прямой линии измеряют отрезки, приходящиеся на отдельные ассоциации, составляющие комплекс, и вычисляют процентное участие каждой ассоциации. Надо на месте же выяснить, какие именно условия географической среды определяют эту комплексность. На песках комплексность растительного покрова подчинена формам поверхности песчаных пустынь (бугристые, грядовые пески). В этих случаях раздельно характеризуют растительность отдельных элементов мезо- и микрорельефа—поверхности бугра, его склонов и понижений между буграми (рис. 10).
Рис. 10. Схема распределения растительности на поверхности мелкогрядовых песков северо-западного Заунгузья (по Л. Е. Родину, 1948 г.). 1—группировки белого саксаула, с селином, илаком и джузгуном в покрове; г—смешанные группировки белого и черного саксаула с пустынным черным MXOM(Tortuladesertorum) в покрове; 3—песок; 4—уплотненный песок.
В связи с разнообразием растительного покрова участки для описания, если это позволяют обстоятельства, должны иметь большую площадь (до 2 500—5 000 м2). Кормовую характеристику растительности пустынь часто приходится ограничивать глазомерными оценками и наблюдением над поедаемостью отдельных растений животными; весовой учет кормовой массы требует много времени. Для учета травяных растений пустыни—эфемеров—закладывают там, где они образуют мощный покров, обычные учетные площадки (0,5 ма), а там, где они растут более разреженно,—несколько больших размеров (1—2 и2).
Более сложно определение кормовой массы полукустарников и кустарников, играющих основную роль в растительности пустынь; в первую очередь важен учет массы листьев, однолетних побегов и годичного прироста тонких многолетних побегов полукустарников и кустарников.
Исследователи кормовых запасов пастбищ республик Средней Азии пользуются для учета кормов на пастбищах с кустарниками и полукустарниками следующим приемом: на изучаемом участке намечаются длинные узкие учетные полосы, вытянутые по возможности вкрест к формам рельефа. Если господствует полу-- кустарниковая растительность, длина полос 50—100 м, ширина 2 м. При преобладании в покрове кустарников и при расчлененном рельефе длина полосы 100—250 м при ширине 5 м. В пределах этих полос пересчитываются по видам крупные растения кустарники, полукустарники, крупнотравие. Каждый вид по раз' мерам составляющих его особей делится на группы: крупные; средние, мелкие (возможны и более детальные разделения). Растения каждой группы учитываются в отдельности, и из них намечаются от 2 до 10 наиболее типичных экземпляров, с которых срезают всю кормовую массу. Кормовой массой служат однолетние веточки (вместе с листьями и плодами), а также многолетние побеги, не толще 2—3 мм. У кустарников принимаются во внимание лишь веточки, расположенные не слишком высоко и доступные для скота.
Собранные части растений высушивают и взвешивают для каждого модельного куста отдельно. Далее определяют среднюю продуктивность модельного куста соответствующей группы и перемножением на число особей устанавливают продуктивность соответствующей группы в целом.
17. Тундры. При исследовании тундровой зоны на зимних пастбищах обращают особое внимание на лишайниковый покров, а на летних—на кустарники. Учет обилия в обоих случаях производится обычными методами, но для определения их весового за паса применяют особые приемы.
Общий запас лишайников устанавливается путем взвешивания лишайниковой массы в воздушно-сухом состоянии с небольших укосных квадратов площадью в 0,25 м2. Таких квадратов при описании ассоциаций нужно брать не менее 3—4 в наиболее типичных местах пробной площади, что определяется на глаз. Перед взятием укоса необходимо тщательно учесть высоту лишайников, т. к. ее придется принимать во внимание при установлении годичного их прироста, который именно и характеризует производительность пастбища. Очень часто масса лишайников, которую приходится учитывать на пастбище, является продуктом 15—25 лет их роста. Прирост Лишайников в год в различных районах и в различных топологических условиях различен; в лесотундре 4—6 мм в год, в типичной тундре—3—4 мм, в полярных полупустынях— 1—2 мм.
Для учета продукции листвы более крупных кустарников (ивы или полярной березки) выбирают несколько среднеоблиственных (модельных) кустов, с которых листву сощипывают и затем высушивают—предпочтительно на воздухе. Одновременно, производят подсчет кустов на единице площади (например, на 1 аре), для того, чтобы пересчитать в дальнейшем урожайность модельных кустов на гектар.
18. Сфагновые болота своеобразны как по характеру растительного покрова, так и по общим природным свойствам. Поэтому при изучении их возникает целый ряд специальных вопросов, которые не могут считаться в узком смысле ботаническими. Описание методики их изучения см. гл. IX.
19. Прибрежно-водная растительность привлекает к себе внимание с научной и практической точек зрения. Значительное развитие этой растительности может иметь как отрицательное значение, способствуя заилению водоема, так и положительное—напр., для охотничье-промыслового и рыбно-промыслового хозяйства. Весьма существенен качественный состав: сами по себе высшие водные растения относятся к числу широко распространенных в разных условиях, но сообщества их, обычно экологически довольно узко специализированные, могут характеризовать многие особенности водоема и в известной мере его тип.
Необходимо отметить степень развития водной растительности в водоеме и охарактеризовать те его части, где водные растения получают преимущественное распространение. При описании группировок высших водных растений надо иметь в виду, что они в большинстве случаев (хотя и не всегда) располагаются в водоеме' «зонально», т. е. полосами, параллельно берегу, в зависимости от глубины слоя воды (которая в течение года к тому же не остается постоянной) и от других причин. В схеме эта зональность выражается в распространении на мелководьях близ берега группировок •растений, возвышающихся над водой, далее от берега—ассоциаций растений, имеющих листья, плавающие на поверхности воды, и на более глубоких местах—ассоциаций растений, погруженных в воду. В зависимости от условий возможно установить в зарастающих водоемах много «зон» водной растительности, но все они могут быть объединены в зти три группы. На рис. 11 представлен один из примеров «зонального» распределения растительности в водоеме.
При описании-водной растительности озера или реки намечают «зоны», если они выражены, а затем описывают сочетание растений, свойственных каждой из них. В пределах каждой зоны можно встретить несколько ассоциаций. Описание удобнее всего производить с лодки на якоре, или с берега, если описывают примыкающее к нему мелководье, по которому можно бродить.
При описании высшей водной растительности берут пробную площадь в 100 м3, которую можно охватить глазом с лодки. Учет обилия производится по обычной 6-бальной шкале, с указанием степени покрытия растениями воды и фенологической фазы развития. После описания растительности, видимой с поверхности, при помощи специальных «водных грабель» или альгологической вилки, достают мелкие придонные растения (мхи, хары и пр.). С большой глубины растения, преимущественно водоросли, достают драгой (описание этих предметов снаряжения см. Лепилова, 1934).
При изучении ассоциаций высших водных растений нельзя полностью игнорировать водоросли, представляющие очень важный компонент этих сообществ. В первую очередь существенны водоросли макроскопических размеров: харовые, некоторые сине-зеленые и другие. Харовые всем строением своего тела напоминают высшие растения и прикреплены к субстрату ризоидами. Некоторые зеленые и сине-зеленые водоросли или образуют красивые пряди (кустистые формы зеленых водорослей), или плавают на поверхности, а иногда образуют слизистые зеленые, сине-зеленые и бурые налеты на камнях и др. предметах. Сбор водорослей производят так: отделив от субстрата кустики водоросли, помещают их в большую банку с водой, налитой до пробки, с тем, чтобы вода не болталась.
По возвращении с экскурсии содержимое банки переливают в таз или другой сосуд с большой поверхностью; плавающую водоросль осторожно расправляют, под нее подводят кусок картона или плотной бумаги и осторожно вынимают с таким расчетом, чтобы водоросль сохранила наиболее естественное положение. Бумага (картон) кладется так, чтобы вода с нее стекла, после чего лист перекладывается пропускной бумагой, которая меняется до тех пор, пока водоросль не станет лишь влажной. В таком состоянии, не снимая водоросль с картона или плотной бумаги, закладывают ее в обычный лист гербарной бумаги и высушивают в том же порядке, как и высшие растения. Часть сбора кладут в спирт или 4% раствор формалина. Харовые водоросли сохраняют в засушенном виде, собирая их с ризоидами и органами размножения. Когда хары пропитаны известью, они после сушки легко ломаются; их следует после сбора подержать в слабом растворе уксусной кислоты, пока известь не растворится, и затем, промыв несколько раз водой, засушивать вышеописанным способом. Прочие водоросли (к ним относится большая часть видов) собирают в небольшие баночки и фиксируют 4% раствором формалина. При недостатке времени харовые водоросли также собирают в баночки и фиксируют раствором формалина.
Описанный способ засушивания часто приходится применять и для высших водных растений с нежными, сильно рассеченными листьями, которые при вынимании растения из воды слипаются друг с другом и со стеблем (некоторые водные лютики, пузырчатки, рдесты и др.).
Развитие водной растительности и характер сообществ зависят от особенностей водоема в отдельных его частях. На озере, напр., в разных его частях водная растительность по степени развития, видовому составу и по выраженности «зон» может быть существенно различной. При геоботаническом описании водоемов на это обращают особое внимание и выясняют все те причины, которые определяют местные особенности водной растительности. Поэтому описание сопровождают указанием на экологические условия. Из них наиболее важны: глубина слоя воды и ее колебание но сезонам, прозрачность, проточность и скорость течения (включая течения, обусловленные ветрами), химизм воды (степень минерализации и реакция), газовый и температурный режимы. Очень существенен рельеф дна и крутизна его склона, механический состав грунта водоема. Обстоятельное изучение всех этих условий представляет самостоятельную задачу, которая легко и полно осуществима, если наблюдения над водной растительностью производятся параллельно с лимнологическими исследованиями (см. гл. VIII), или если производится комплексное физико-географическое изучение водоема.
Условия существования водной растительности лучше всего фиксировать по «зонам» при описании участков, составляющих ее ассоциации. При таком описании выясняется ширина зоны (для чего можно пользоваться мерным шнуром), глубина, свойства воды, характер дна и пр.
Для выяснения условий заиления водоемов и для учета кормовой базы водных животных определяют производительность водных растительных сообществ. Соответствующая методика пока мало разработана. Можно указать на метод, которым пользовалась В. М. Катанская (1939). На участке ассоциации водных растений в типичном месте закладывают учетную площадку, при помощи деревянной рамки в 0,25 м2 с утяжеленными углами, которая опускается на дно. Первоначально срезают с пробного квадрата надводные части растений, затем руками вытаскивают все растения, коренящиеся на дне и не возвышающиеся над поверхностью воды, и, наконец, срезают под корень подводные части растений, верхушки которых, возвышающиеся над водой, были срезаны первоначально. Такая, последовательность работы обеспечивает наименьшую потерю растительной массы при взятии укоса. Собранные растения высушиваются и далее взвешиваются, каждый вид отдельно. Для большей надежности результатов закладывают 2—3 площадки для каждой ассоциации. Учет продуктивности водоема, или какой-либо его части, возможен, конечно, если ассоциации водных растений картированы. От точности картирования в значительной мере зависит и точность определения продуктивности растительной массы.
Рис. 11. Распределение растительности на мелководьях побережья Московского моря (по А. В. Калининой, 1945): 1—полупогрушенное в воду разнотравье (чаетуха, водяной омежник); 2—полупогруженные в воду злаки (ко'-.чыхающийся манник, коленчатый лисохвостник); 3—рогозы; 4—погруженные растения (уруть, рдесты).
Картированию в крупном масштабе должны подвергаться наиболее характерные по развитию водной растительности части водоема. Для них следует также составлять геоботанические профили типа, показанного на рис. 11.
Зарастание озер, прудов и стариц представляет один из примеров быстрой смены растительных ассоциаций, сопровождающей развитие всего природного комплекса и часто приводящей к преобразованию водоема в болото. Все наблюдения, выясняющие особенности зарастания того или иного водоема (которое в разных районах и разных топографических условиях происходит по-разному), представляют большой научный и практический интерес.
ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ РАСТЕНИЙ
20. Растения, дающие растительное сырье. Всестороннее изучение растений, дающих сырье для промышленности, и определение их запасов представляет специальную задачу (см. Методика полевого исследования сырьевых растений, 1948). Особый интерес представляют каучуконосные и эфирно-масличныерастения, а также дубильные, красильные, лекарственные и др. Вопросы поисков сырьевых растений и хотя бы ориентировочного определения их запасов должны в известной мере занимать всех исследователей, особенно изучающих отдаленные и малоизвестные районы.
В большинстве случаев установление наличия в растении тех или иных нужных веществ производится простейшими химическими анализами, но часто сопряжено с необходимостью делать анатомические Срезы. Методика этих определений изложена в специальных руководствах.
Наибольшее количество каучуконосов относится к семейству сложноцветных; выделяются также по числу каучуконосов семейства молочайных, колокольчиковых, мареновых, вьюнковых, жимолостных и некоторые другие. Каучук у растений содержится в виде эластичных тяжей и нитей в корнях, листьях и коре, в виде капельножидких включений в млечном соке, а также в виде особых включений в ассимиляционной ткани. Без микроскопических исследований и химических анализов каучук можно обнаружить только в некоторых случаях. Однако у ряда растений (а к ним относится большинство наиболее эффективных каучуконосов, вошедших в культуру) обнаружить присутствие каучука можно органолептическим методом.
Если каучук содержится в виде эластических нитей в корнях, коре или листьях, то его можно обнаружить при надломе этих частей растений. Лучше всего это пробовать на растениях, несколько подсушенных в тени. Подсушенный корень (или другую часть) каучуконоса следует осторожно надломать и растягивать; Чем больше при этом потянется нитей и чем эластичней они будут, тем больше оснований для предположений о каучуконосности данного растения.
Можно иногда обнаружить каучук и в млечном соке, разминая загустевшие капли сока между пальцами. Между осторожно раздвинутыми пальцами, при наличии каучука, потянутся эластичные нити. Но иногда образование эластичных нитей может быть обусловлено наличием смолы.
Для детального химического анализа растение, в отношении которого существует предположение о содержании в нем достаточного количества каучука, берется в количестве 5—10 кг воздушно-сухой массы. Если каучук содержится в млечном соке, то при высушивании надо принимать меры предосторожности, чтобы предотвратить истечение сока.
Эфирные масла содержатся, главным образом, в растениях засушливых районов. Большинство эфироносов—душистые растения, и по запаху можно судить о содержании в них эфирных масел, но иногда встречаются эфироносы, не обладающие запахом. Эфирные масла находятся преимущественно в особых вместилищах в листьях и значительно реже в плодах или железистых волосках. Сбор эфироносов для последующего исследования производится посредством сушки, но при этом часть эфирных масел теряется или же меняется их состав; кроме того, необходимо собирать растения в большом количестве. Разведку на эфироносные растения рациональнее всего вести при наличии небольшой походной лаборатории для полевых анализов, методика которых описана в специальных руководствах.
Дубильные вещества содержатся в растениях различных семейств, в коре, древесине, листьях, травянистых стеблях и подземных органах. Присутствие их может быть обнаружено по вяжущему вкусу, но этот метод в некоторых случаях рискован ввиду возможной ядовитости растения. Часто о дубильных свойствах растений знает местное население, указаниями которого следует пользоваться при поисках. Для химических анализов собирают не менее 4—5 кг воздушно-сухой массы той части растения, в которой содержится дубильное вещество.
Красители содержат многие растения в корнях, стеблях, листьях или плодах. Часто их можно обнаружить по яркости окраски растения или отдельных его органов. Нередко состав красящих веществ изменяется в зависимости от местообитания растения.
Многие красящие вещества легко переходят в спиртовую вытяжку; опустив часть растения в пробирку со спиртом, можно произвести соответствующее испытание. Некоторые красящие вещества дают вытяжку в воде.
Для анализа красящих веществ нужно собрать до 20—25 кг сырой массы растений, сушка ее производится в тени, во избежание разрушения красящего начала.
Отыскание новых лекарственных растений всегда является важной проблемой советской фармакопеи. Большое значение имеет использование опыта местного населения. Растения, имеющие репутацию лекарственных, следует собирать в гербарий как в. обычном порядке, так и в том виде, как они заготовляются в качестве лекарственного сырья, в количестве хотя бы 1—2 кг сухого вещества. Надо подробно описать практикующиеся у местного населения способы сбора и употребления лекарственных растений. Следует собрать семена этих растений или же корневища, клубни или луковицы для опытной культуры.
Если поиски новых полезных растений без специального оборудования и особого лица для производства работы в комплексных экспедициях не всегда могут быть организованы достаточно широко, to учет запасов растений, уже известных как источник того или иного сырья, может быть в случае необходимости поставлен без особых затруднений. При этом исследователь не должен упускать геоботаническую точку зрения. Нужно установить, какую позицию занимает полезное растение в растительных группировках в определить его эколого-географичеекие связи. Это позволит не только определить мощность сырьевой базы, но и обосновать ее и перспективе. Учет распространения полезных растений и изучение их биологии следует вести применительно к ассоциациям, которым эти растения свойственны. Растительные ассоциации должны быть охарактеризованы всесторонне, в том числе и с точки зрения запаса полезных растений, условий их произрастания и возобновления в соответствующем сообществе. При такой степени изученности растительных группировок крупномасштабная геоботаническая карта будет давать представление и о перспективах района с точки зрения растительного сырья.
Учет полезных растений производится в общем по методам количественного учета растений в сообществах, но в ряде случаев с большей детализацией, применительно к особым требованиям заготовки полезных растений и нормам соответствующих стандартов. Нередко важно установить выход сырья у растений различных возрастов и при различной степени развития индивидуумов. Поэтому, определяя запасы полезного растения, надо по возможности оценивать его возраст и степень развития.
Количественный учет полезных растений производится на пробных площадках, выделенных по тому же принципу, что и для геоботанических описаний. На этих площадках закладываются учетные квадраты площадью от 0,5 до 1 м. Число их определяется степенью распространения полезного растения—если оно встречается изредка, то число учетных квадратов следует увеличить. На каждом квадрате подсчитывают полезные растения, разделив их на хорошо, средне и плохо развитые. Отдельно подсчитывают всходы и подрост, которые в учетном году еще не могут эксплоатироваться. Для весового учета растения по соответствующим группам. срезаются или выкапываются (в зависимости от того, имеют ли практическое применение его подземные органы) и взвешиваются в сыром состоянии и повторно после высушивания. Лучше всего весовой учет вести по отдельным частям растения, т. к. выход и качество сырья в различных органах одного и того же растения бывают различными.
Для количественного учета крупных и рассеянно встречающихся растений, в особенности кустарников, взвешивают модельные растения каждой группы особей определенной степени развития. При этом применяют приемы, аналогичные количественному учету кормов на учетных полосах в пустынях (см. § 16), а самый учет ведется раздельно для отдельных органов растений (корни, стебли, листья и т. д.). Если сырьевое значение имеют только подземные органы растений, то учитывать следует в первую очередь их, но и в других случаях учет подземной массы также не лишен интереса.
Во всех случаях надо учесть запасы той части растений, в которой в основном сосредоточено растительное вещество, имеющее значение сырья. Учет древесных пород производится по методам лесной таксации, предусматривающей учет корней, листьев, хвои, плодов и др. частей дерева.