МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Полевые, лабораторные и экспериментальные иссле­дования. Экология, как было отмечено, имеет свою спе­цифику: объектом ее исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частич­но), и их сообщества, т. е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биоло­гических макросистем, обусловливает разнообразие ме­тодов экологических исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т. е. изучение популяций видов и их сооб­ществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физио­логии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических, наук. Наи­более тесно экологические исследования связаны с фи­зиологическими. Однако между ними имеется принци­пиальная разница. Физиология изучает функции орга­низма и процессы, протекающие в нем, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же используя физиологические методы, рассматривает ре­акции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т. е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учете сезонной цикличности жиз­недеятельности организма и внутрипопуляционной раз­нородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на вопрос, какой же из факторов сре­ды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно отве­тить только с помощью эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит аналитический характер. Экспери­ментальные методы позволяют проанализировать влия­ние на развитие организма отдельных факторов в искус­ственно созданных условиях и таким образом изучить все разнообразие экологических механизмов, обусловливаю­щих его нормальную жизнедеятельность.

На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в ла­бораторном эксперименте, требуют обязательной провер­ки в природе. Это дает возможность глубже понять есте­ственные экологические отношения популяций и сооб­ществ.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный харак­тер. Например, результаты изучения экологических свя­зей насекомых дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживае­мость ряда вредителей (температура, влажность, пища).

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет управ­лять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов.

В современных условиях экологические исследования играют существенную роль в решении ряда теоретиче­ских и практических задач. Динамика численности организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматиза­ция полезных и вредных видов, прогнозы размножения и распространения — вот основные в настоящее время экологические проблемы. Разработка их требует рацио­нального сочетания полевых, лабораторных и экспери­ментальных исследований, которые должны взаимно до­полнять и контролировать друг друга.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ.

В 1910 г. на Брюссельском международном ботаническом конгрессе за основную единицу растительного покрова была при­нята ассоциация. Определение растительной ассоциации уточняется до сих пор. Однако нет необходимости при­водить все существующие формулировки данного поня­тия. Мы будем придерживаться взглядов отечественных геоботаников, и в частности В. Н.Сукачева, согласно которым растительной ассоциацией называется основ­ная единица классификации растительного покрова, ко­торая представляет совокупность однородных фитоценозов с одинаковой структурой, видовым составом и со сходными взаимоотношениями организмов как друг с другом, так и со средой. Любая растительная ассоциация тесно связана с климатом, почвой, населяющими ее животными, характеризуется определенной продуктив­ностью и изменяется в зависимости от условий и флори­стического состава.

Чаще всего ассоциацию называют по двум господст­вующим в ней растениям. Так, бор-зеленомошник, бор-брусничник, бор-кисличник довольно четко характери­зуют растительные ассоциации. Но не всегда в ассоциа­ции можно вычленить два типичных растения. Тогда ее называют по господствующим в ней видам. К примеру: ельник сфагново-травяной, сосновый бор-черничник с моховым покровом, сосняк с брусникой в напочвенном покрове на сухой и бедной почве; дубрава со снытью в травяном покрове.

Сходные ассоциации объединяются в группы, груп­пы — в формации, затем следуют группы формаций, классы формаций и типы растительности.

Специфическим методом исследования ассоциаций является закладка и описание пробных площа­дей и учетных площадок.

Размеры пробных площадей для травяных сообществ обычно колеблются в пределах от 1 до 100 кв. м, для ле­сов— от 100 до 5000 кв. м. Они могут иметь строго опре­деленную форму (прямоугольник, квадрат) или естест­венные границы изучаемого сообщества. На пробной пло­щади производится общее описание растительности.

Для более точного подсчета всходов деревьев, побе­гов, отдельных видов растений в пределах пробной пло­щади выделяются учетные площадки, обычные размеры которых не превышают 1—4 кв. м, а для определения биомассы травостоя — 0,25 кв. м.

При характеристике растительных сообществ произ­водится подробное качественное и количественное опи­сание их.

При описании растительных сообществ прежде всего составля­ется список растений в определенной последовательности: деревья, кустарники, кустарнички и полукустарники, многолетние, однолет­ние травы, мхи, лишайники, грибы, водоросли. При этом в каждой группе растения располагаются в систематическом либо в алфавит­ном порядке.

Кроме того, отмечаются угнетенные и буйно развитые виды, т. е. их жизненность. Часто этот показатель устанавливается путем взвешивания сухой массы, приходящейся на единицу площади, что дает точный количественный учет.

Описывается также ярусность, мозаичность (микрогруппировки) и. фенология (периодичность в развитии). Ярусы обозначаются рим­скими цифрами, начиная с верхнего. При характеристике микро­группировок в пределах пробной площади закладывают более мел­кие, метровые площадки. Их размещают так, чтобы по возможности охватить все типы микрогруппировок (микроассоциаций), или иссле­дование ведут по линейным транссектам. В каждой микрогруппиров­ке описывают преобладающие виды растений и специфические усло­вия среды (микрорельеф, влажность, накопление ветоши и др.). При характеристике периодичности отмечается фенологическая фаза каж­дого описываемого вида. Обычно фенология изучается не на всей пробной площади, а на учетных площадках.

Важным признаком сообщества является его физиономичность. Здесь обращается внимание на состояние ассоциации, на ее общий вид, на момент появления цветущих, плодоносящих, отмирающих и вегетирующих растений.

После описания структуры растительной ассоциации характери­зуют место обитания сообщества: рельеф, склон (если таковой име­ется), почву (окраска, структура, мощность горизонтов), ее скелет (включения), механический состав, органические остатки (в толще и на поверхности), а также подстилку в лесах или войлок в степях. Важно дать агрономическую или лесоводческую оценку почвы и опре­делить тип и разность, к которым она принадлежит (чернозем, под­зол, бурая, лесная, торфянистая).

Для более полной характеристики почвы образцы ее подверга­ются лабораторному анализу, при котором следует определить не только химический и механический состав, но и выяснить особенно­сти микрофауны и микрофлоры и прежде всего установить тип бак­териального процесса (анаэробный, аэробный).

Вместе с описанием пробных площадей описывается геоботани­ческий профил ь. Этот метод четко показывает связь растительности и рельефа, что имеет особое значение в гористой местности. С этой целью выбирают какой-то ориентир и в данном направлении отмеча­ют все изменения в растительности по уклону местности. По полу­ченным результатам вычерчивают профиль описываемой площади.

Существенным показателем является хозяйст­венная оценка ассоциации. Для лесных угодий отмечается бонитет древостоя и обеспеченность семен­ным возобновлением. Для сенокосов и пастбищ — нали­чие в травостое полезных и вредных растений, степень плодородия почвы и поедаемости различных растений животными.

Применяются и другие методы для изучения расти­тельных ассоциаций.

Химическими методами устанавливают на­копление тех или иных минеральных и органических ве­ществ в отдельных растениях определенного сообщества, в сообществе в целом, одними и теми же видами в разных сообществах. Этими методами также изучаются выделения растений, влияющие на соседние, на всю ассо­циацию, на круговорот элементов питания в сообществе.

Важный физиологические методы, с по­мощью которых в полевых условиях исследуют физио­логические процессы, происходящие в отдельных расте­ниях и сообществах в целом.

Физиологические и химические исследования имеют большое значение, поскольку фитоценозу принадлежит основная роль в аккумуляции и превращении веществ и энергии в биогеоценозе.

Учетные площадки закладываются при определении минимального ареала ассоциации.

Как известно, каждая растительная ассоциация состоит из мно­гочисленных участков. Среди них нет абсолютно тождественных, об­ладающих одинаковым растительным покровом. Есть виды, харак­терные для всех участков или только для некоторых. Виды, свой­ственные данной ассоциации, называются константами. Константы разделяются на 10 классов. Константы X класса встречаются на 91— 100 % участков, IX—на 81—90 % и т. д. Константность многих ви­дов по мере увеличения размеров площадок вначале растет, а затем становится постоянной. Наименьший размер площади, включающий все ее константы, называется минимальным ареалом ассоциации.

Однако более объективную характеристику всех признаков сообщества дает не минимальный ареал, а площадь выявления, т. е. минимальная пло­щадь, на которой выявляются все наиболее существен­ные особенности изучаемого сообщества.

Завершающим этапом изучения растительных ассо­циаций служит геоботаническое картирование, которое производится на основе описания проб­ных площадей, профилей и т. д. В зависимости от масштаба на карту наносятся либо растительные ассоциации, либо группы ассоциаций, формации. При картировании широко применяется аэрофотосъемка.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: