Тема: Оценка состояния древостоя смешанного леса

Оценка состояния древостоя производится для установления вредного влияния антропогенных факторов и прогнозирования судьбы исследуемой лесной экосистемы.

Цель работы:

Овладение учащимися биоиндикационной методикой исследования окружающей природной среды.

Оборудование:

Пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Ход работы:

1. Внутри ключевого участка закладывается пробная площадка 100м².

2. Определяются виды деревьев, растущих на пробной площадке.

3. С помощью шкалы визуальной оценки деревьев по внешним признакам (см. табл.1) определяются баллы состояния отдельных деревьев каждого вида – b1, b2, b3 и т.д.

4. Вычисляется средний балл состояния для каждого вида деревьев по формуле:

Kj = Sbj / Nj, где

Kj – коэффициент состояния j-го вида деревьев;

bj – баллы состояния отдельных деревьев;

Nj – общее число учтенных деревьев j-го вида;

S - сумма.

5. Коэффициент состояния лесного древостоя в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных деревьев на пробной площадке:

K = SKj / R, где

Kj – коэффициент состояния j- го вида;

R –число видов деревьев.

6. Состояние древостоя леса оценивается по следующим критериям:

К< 1,5 – здоровый древостой (I)

К = 1,6 – 2,5 – ослабленный древостой (II)

К = 2,6 – 3,5 – сильно ослабленный лес (III)

К = 3,6 – 4,5 - усыхающий лес (IV)

К > 4,6 – погибший лес (V)

Таблица 1

Пример расчета по предлагаемым формулам

Предположим, что во время обследования деревьев на пробной площадке получены следующие данные.

Береза пушистая: 4 дерева, баллы 2,2,3,4.

Ель европейская: 4 дерева, баллы 2,2,3,3.

Осина: % деревьев, баллы 2,2,2,3,4.

Тогда обще число учтенных на площади деревьев составляет 13.

Рассчитываем коэффициенты состояния отдельных деревьев:

К березы = (2+2+3+4)/4 = 2,7

К ели = (2+2+3+3)/4 = 2,5

К осины = (2+2+2+3+4)/5 = 2,6

Определяем коэффициент состояния древостоя в целом по формуле:

К = (К березы + К ели + К осины) / 3 = (2,7 +2,5+ 2,6) / 3 = 2,3

Такое значение коэффициента состояния лесного древостоя позволяет оценить его как ослабленное.

Для целей биомониторинга могут использоваться только те виды живых организмов, которые отвечают требованиям, применяе­мым к биоиндикаторам. Оценка среды, или интегральная оценка качества среды обитания живых организмов, проводится по состоянию высших древесных и травянистых форм растений. Листья у них формируются каждый год, что позволяет проводить ежегодный мониторинг; многие вилы имеют массовое распространение и четко выраженные признаки, по которым воз­можно проводить исследование (Захаров В. М., Баранов А. С., Борисов В. И., 2000, Мелехова О.П., 2007).

Наиболее удобными для целей бноиндикации являются следу­ющие виды растений: травянистые – сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria), мать-и-мачеха обыкновенная (Tusnlago farfdra); древесные: тополь бальзамический (Populus balsamifera); клен ост­ролистный (Acer platanoides) и ясенслистный (A. negundo); береза бородавчатая (Betula pendula); водные – рдест пронзеннолистный (Potamogeton peifotiaius); рдест блестящий (P.lusens); рдест плава­ющий (P. nutans). Все перечисленные растения имеют четко выраженную дву­стороннюю симметрию, что является главным требованием ме­тода. Кроме указанных растений часто для биомониторинга ста­бильности развития используют: подорожник большой (Ptantago major) как наиболее пластичный вид травянистых растений; ман­жетку обыкновенную (Alchtmillа vulgaris) и клевер гибридный (Trifolium hybridum) и ползучий (Т. repens) как луговые виды; ячмень (Hordeum sp.), овес (Avenna sp.) и пшеницу (Triticum sp.) как сельскохозяйственные культуры для оценки состояния агроценозов, рисунок 1 (Захаров В. М., Баранов А. С., Борисов В. И., 2000, Мелехова О.П., 2007). Береза бородавчатая (повислая) Betula pendula и близкий к ней вид береза пушистая В.alba способны скрещиваться между собой, образуя межвидовые гибриды, которые обладают признаками обоих видов. Во избежание ошибок следует выбирать деревья с четко выраженными признаками одного вида.

1 – березы, измеряется первая жилка от основа­ния листа; 2 – тополя, первая жилка от основания листа; 3 – остролистного клена, средняя жилка боковых пластин справа и слева; 4 –мать-и-мачехи, вторая жилка от основания черешка; 5– клена американского, первая жилка от основания черешка; 6 –сныти, первая жилка от основания черешка; 7 – клевера ползучего, первая жилка от основания черешка.

Рисунок 1 – Измерение длин жилок на листьях травянистых и древесных по­род (Мелехова О.П., 2007).

Оценка качества окружающей среды и ее изменения при антропогенном воздействии проводилась нами по степени отклонения среды от нормы, на основании Утвержденных Методических рекомендациях по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ, распоряжением МПР РФ 16.10.03. № 460-р. Сте­пень отклонения определялась по состоянию, живых организ­мов населяющих среду (фоновых видов), оценивалась по пяти­балльной шкале:

1 балл – условно нормальное;

2 балл – начальные (незначительные) отклонения от нормы.

1-й и 2-й балл условно принимали за характеристики экологически благопри­ятной среды, т. е. естественное (фоновое) ее состояние;

3 балл – средний уровень отклонения от нормы («тревога»);

4 балл – существенные (значительные) отклонения от нормы («вредно»).

Мы приняли значения 3-го и 4-го балла за нарушенное (угнетенное) со­стояние среды;

5 балл – критическое состояние («вредно» - территория на грани экологического бедствия), (табл. 1, 2, 3).

Значения интег­рального показателя асимметрии соответствующие первому баллу (условная норма) наблюдаются, обыч­но, в выборках растений из благоприятных условий произрастания, на­пример, из природных заповедников. Пятый балл – критическое значе­ние, такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне не­благоприятных условиях, когда растения находятся в сильно угнетенном» состоянии.

Таблица 1 – Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности - флуктуирующей асимметрии высших растений (Захаров В. М., Баранов А. С., Борисов В. И., 2000, Мелехова О.П., 2007).

При отборе проб полевого материала (растения) следовать следующим рекомендациям:

1. Сбор материала проводился после остановки роста листьев, начиная с июля. Собирали листья из нижней части кроны с максимального количества доступных веток равномерно вокруг кроны. Каждая выборка включала в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений), но собирали несколько больше листьев, чем требуется, на тот случай, если часть листьев из-за повреждений не сможет быть использована для анализа. Листья одного растения хранятся отдельно, все листья, собранные для одной выборки складываются отдельно, туда же вкладывается этикетка. В этикетке указан номер выборки, место сбора, дата сбора.

2. При выборе деревьев учитывали четкость принадлежности растения к исследуемому виду. Листья собирали с растений находящихся в сходных экологических условиях. Учитывали возрастное состояние деревьев, выбирали достигшие генеративного возрастного состояния.

3. Для длительного хранения зафиксировали материал в 60% растворе этилового спирта.

При выполнении исследований выполняли следующие операции: для измерения лист березы помещали перед собой брюшиной (внутренней) стороной вверх, с каждого листа снимали показатели по пяти промерам с левой и правой сторон листа (рис. 2).

1-5 – промеры листа: 1 – ширина половинки листа (измерение проводили посередине листовой пластинки); 2 – длина второй от основания листа жилки второго порядка; 3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; 4 – расстояние между концами этих жилок; 5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка

Рисунок 2. Схема морфологических признаков для оценки стабильности развития березы повислой (или бородавчатой) Betula pendula Roth) (Захаров В. М., Баранов А. С., Борисов В. И., 2000).

Существует более детальные расчеты флуктуирующей асимметрии, с одного листа снимают по пяти параметрам, отдельно фиксируют величину «загнутость» макушки листа (рис. 3).

1 - не загнута; 2 - загнута влево; 3 - загнута вправо; 4 - «ласточкин хвост».

Рисунок 3 Примеры «загнутости» макушки листа (Мелехова О.П., 2007).

Определение величины флуктуирующей асимметрии билатеральных морфологических структур при использовании метрического (счетного) при­знака у каждой особи производили путем просчета числа определенных струк­тур слева и справа в указанных границах (Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды, 2003). Популяционная оценка выра­жается средней арифметической различия в количестве структур слева и справа. При использовании пластического (мерного) признака у каждой особи изме­ряли определенные структуры слева и справа. Величину асимметрии вычис­ляли путем деления разницы в промерах на двух сторонах на их сумму.

- ВЕЛИЧИНЫАСИММЕТРИИ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫПОВИСЛОЙ (2003)