3449

22

(как средняя арифметическая значений третьего, пятого, седьмого столбиков).

Таблица 2.

Вычисление различия между правой и левой половинок листа

Чем больше различия между правой и левой половинками листа, тем больше уровень загрязнения. Среднее арифметическое всех значений 8 столбика и есть общий показатель среднего различия - мера загрязнения среды.

Для удобства представления полученных результатов разработана балльная шкала оценки степени загрязнения среды по березе (табл. 3).

Иногда при особенно сильном загрязнении, когда концентрация загрязняющих веществ достигает критических значений, включаются дополнительные механизмы,

стабилизирующие развитие, лист становится симметричным, хотя количество хромосомных мутаций резко возрастает. Таким образом, количественные изменения переходят в качественные, ненаследственные - в наследственные. В этом случае для оценки

Чувствительность этого метода позволяет выявить первые начальные изменения состояния организма, когда они еще не связаны с существенным изменением

жизнеспособности организма.

Определение газоустойчивости древесных пород

Пояснения

Метод основан на определении жизненности организма как показателя качества среды обитания. При этом под жизненностью (жизненным состоянием) понимается свойство особи, проявляющееся в мощности развития вегетативных и генеративных органов и устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Для оценки жизненности при изучении городских экосистем удобно использовать 5- балльную шкалу.

Балл 1 - нормальная жизненность. Дерево в хорошем состоянии, с признаками оптимального роста и развития. На стволе и крупных скелетных осях кора без трещин, без морозобоин, без пятен грибковых и вирусных заболеваний. В кроне молодых и взрослых деревьев нет мертвых ветвей. Крона хорошо развита, без поражений, наростов, галл,

грибков.

Балл 2 - пониженная жизненность. Дерево несколько, но незначительно ослаблено. В

кроне могут быть 1-2 отмирающие крупные ветки, или несколько мелких молодых отмирающих. На коре появляются глубокие трещины, в небольшом количестве могут наблюдаться побеги, разившиеся из спящих почек Цветки и плоды появляются позже, чем у деревьев с баллом 1, или же они опадают раньше. У листьев несколько искажена окраска или форма, крона слегка разрежена, необходимо помнить, что уже одного из перечисленных признаков вполне достаточно, чтобы оценить жизненность дерева как

пониженную.

Балл 3 - низкая жизненность. Все перечисленные в предыдущем диагнозе признаки более выражен. Число отмирающих и отмерших ветвей составляет примерно половину кроны. Листва сильно разрежена и поражена вредителями, В кроне появляются пучки молодых побегов, развирающихся из спящих почек (чаще - на концах ветвей, как результат

календарный его возраст может быть невелик. Крупные скелетные ветви отмерли, кора облетела. Растение еще может плодоносить, не нерегулярно. На стволе от основания по

всей высоте - побеги, выросшие из спящих почек.

Балл 5 - летальное состояние, практически погибшее растение с чрезвычайно малым количеством зеленых побегов.

24

Необходимо произвести оценку жизненного состояния деревьев, находящихся в условиях различного атмосферного загрязнения. Для этого выбирается два участка: один должен быть расположен вдоль нагруженной автомагистрали, другой - не менее чем 100200 метров от первого (во дворах домов, в парках и др.). Для достоверной оценки жизненности и устойчивости к неблагоприятным факторам деревьев разных пород необходимо оценить не менее 100 деревьев каждого вида на участке, в учебных же целях достаточно, чтобы общее количество деревьев было 100. Для каждого вида на основании полученных данных рассчитывается коэффициент жизненности КЖ по формуле:

где ni - количество деревьев с баллом жизненности i; i- балл жизненности (от 1 до 5);

N— общее количество учтенных деревьев данного вида.

Чем выше коэффициент жизненности, тем ниже устойчивость вида к неблагоприятным воздействиям.

Затем сравниваются Кж различных видов и делаются выводы об их газоустойчивости

(строится график зависимости Кж от степени антропогенной нагрузки, отмечается угол наклона прямой к оси абсцисс - чем больше этот угол, тем более чувствителен вид к атмосферным загрязнителям), составляются рекомендации по озеленению магистралей и дворов.

Возрастная структура популяции растений

Пояснения

В каждый момент времени любой организм характеризуется специфическим набором морфологических, анатомических, физиологических и других признаков, совокупность которых определяет его возрастное состояние. Процесс индивидуального развития осуществляется непрерывно. Используя ряд индикаторных признаков, его можно условно разделить на довольно крупные периоды, которые, в свою очередь, подразделяются на возрастные этапы, представляющие собой конкретные возрастные состояния. Каждая особь

вопределённый момент своего существования может быть охарактеризована двояко:

календарным, или абсолютным, возрастом, представляющим собой отрезок времени с момента возникновения особи до момента исследований;

биологическим возрастом (возрастным состоянием). Для популяционных исследований определение возрастного состояния имеет большее значение, чем

25

определение календарного возраста.

Критерии выделения возрастных состояний особи:

sm- покоящиеся семена; наименее уязвимая часть популяции. В процессе эволюции растения выработали ряд анатомических, морфологических и физиологических механизмов, смягчающих воздействие внешних факторов: семена, попадая в субстрат

(почву), прорастают не сразу и не одновременно, сохраняясь достаточно длительное время

(несколько десятков, реже сотни лет) и формируя так называемый “ банк семян”, который помогает выживать популяции в неблагоприятных условиях;

pi- характерно смешанное питание за счет веществ семени и первых листьев, наличие связи с семенем, наличие зародышевых структур: семядолей, первичного (зародышевого)

побега и корня;

j- простота организации, несформированность признаков, присущих взрослой особи:

наличие листьев иной формы и иного их расположения, чем у взрослых растений, иной тип нарастания и ветвления (или отсутствие ветвления побегов), возможное усложнение типа корневой системы, но в то же время, сохранение некоторых зародышевых структур; потеря связи с семенем и, как правило, отсутствие семядолей; в ювенильном и прорастающем

26

состоянии растения являются наиболее уязвимой частью популяции вследствие неразвитости некоторых анатомических и морфологических структур, а также несовершенности физиологических механизмов, адаптирующих организм;

im - наличие свойств и признаков переходного состояния к взрослым особям: развитие листьев, побеговой и корневой системы переходного полувзрослого типа, появление отдельных взрослых черт в структуре побегов (смена типов нарастания, начало ветвления и др.), сохранение отдельных элементов первичных структур, имматурные особи -

достаточно уязвимая часть популяции;

v- преобладание взрослых черт в структуре особи: развитие характерных листьев,

побегов и корневой системы; отмечаются максимальные приросты в высоту, растение практически имеет внешний вид взрослой особи, но плодоношения нет;

g1 - появляются генеративные побеги, процессы новообразования идут достаточно активно (появление новых побегов и корней преобладает над отмиранием старых частей растения), характерны максимальные приросты в толщину;

g2 - процессы нарастания и отмирания уравновешиваются, растения достигают наибольшей биомассы и продуктивности семян;

g3 - количество генеративных побегов резко сокращается, процессы отмирания начинают преобладать над ростом;

ss- плодоношение полностью отсутствует, рост практически прекратился, имеется масса отмерших частей, строение побеговых и корневых систем резко упрощается;

s - продолжение отмирания старых участков растения, наблюдается уменьшение в размерах; у травянистых растений сенильные особи по размерам и облику часто становятся похожими на ювенильные.

Ход работы

Распределение особей в популяции по календарному возрасту называется возрастным составом, по биологическому — возрастным спектром или спектром возрастных состояний.

Для определения возрастного спектра используется принцип построения гистограмм, или графиков. При этом в системе координат на оси абсцисс (X) откладывают шкалу возрастных состояний, на оси ординат (Y) - доли каждой возрастной группы в процентах. В

зависимости от возрастной структуры популяции, которая достаточно объективно отражает динамические процессы, связанные с изменением среды произрастания, выделяют три типа популяций: инвазионный, нормальный и регрессивный.

Инвазионные популяции ещё не способны к самоподдержанию (рис.З). Они состоят из растений прегенеративного периода (молодая часть популяции) и зависят от заноса зачатков извне.

27

Возрастное состояние Рис. 3. Спектр инвазионной популяции

Нормальные популяции характеризуются полночленным возрастным составом и способны к самоподдержанию семенным и вегетативным путем, не зависят от заноса зачатков извне. В возрастном спектре положение максимума наблюдается в генеративной группе. При этом в ней могут отсутствовать особи каких-либо возрастных состояний -

тогда её называют нормальной неполночленной. Для большинства устойчивых популяций в настоящий момент выделяют три типа базовых спектров:

а) левосторонний - абсолютный максимум на молодых особях (рис.4);

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Возрастное состояние Рис. 4. Базовый левосторонний спектр

б) правосторонний - максимум приходится на старые генеративные и сенильные особи

(рис.5);

28

Возрастное состояние Рис. 5. Базовый правосторонний спектр

в) двувершинный - содержит две модальные группы - молодую и старую часть популяции

(рис.6).

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Возрастное состояние Рис. 6. Базовый двувершинный спектр

При этом популяции растений разных видов в отличие от животных мо1ут достигать устойчивого состояния при разном сочетании возрастных групп и неполночленном возрастном спектре.

Регрессивные популяции состоят из особей постгенеративного (старые не плодоносящие) и зависят от заноса семян, так как потеряли способность к самоподдержанию (рис.7). Данный тип популяции индицирует самое неустойчивое состояние, имеется достаточно большая вероятность гибели.

29

Возрастное состояние Рис. 7. Базовый регрессивные популяции

Описанные выше три типа популяций соответствуют стадиям возникновения, полного развития и угасания популяции.

Студент получает от преподавателя индивидуальное задание, строит популяционные спектры эдификаторовантропогенно ненарушенных и значительно измененных сообществ,

формулирует выводы. По результатам исследований оформляется отчет.

Рекомендации к выполнению самостоятельной работы

Самостоятельная работа включает сбор растений, оформление гербария или коллекций, камеральную обработку полученного материала.

Рабочим местом студента на практике является лаборатория, а также природные системы. В лаборатории необходимо соблюдать порядок и чистоту, а также правила техники безопасности. Во время экскурсий студент ведет запись преподаваемого материала, по желанию собирает образцы изучаемых растений. Обязателен сбор контрольного экземпляра каждого вида (один на группу), предоставляемого в день сдачи зачета.

В процессе прохождения практики студентом оформляется дневник, где записывается теоретический материал экскурсий, а также зарисовываются изученные виды, дается их русское и латинской название, систематическое положение, краткая экологическая и биологическая характеристика. Выполнение индивидуальных заданий необходимо осуществлять заранее, с учетом времени подготовки и монтировки гербария, а также погодных условий.

30

Список литературы

Таблица 1. Основная литература