Состояние древесной растительности в городских условиях

Индикация с помощью  лишайников позволяет эффективно и  без больших затрат оценить качество среды обитания и создать систему  «экологической тревоги» на разных уровнях. Исчезновение лишайников – это сигнал тревоги, призыв к действию, указание на то, что качество воздуха в населенном пункте требует принятия эффективных и масштабных мер для его улучшения [6, 27].

 

 

 

2 МЕСТО, МАТЕРИАЛЫ  И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

2.1 Место и материалы исследований

 

Для исследования древостоя, как биоиндикаторов городской среды, в городе Витебске были выбраны участки с различной антропогенной нагрузкой. На участках проводились исследования с помощью различных методик для выявления состояния окружающей среды и её влияния на древесную растительность города. Особенности городской среды сказываются на ходе жизненных процессов растений, флоры, их внешнем виде и строении органов.

В городе Витебске были выбраны  исследовательские участки (рисунок 2.1):

 

 

Рисунок 2.1 - Карта города Витебска с исследовательскими участками

 

     -  обозначение исследуемого участка

 

 

Исследовательский участок  №1 - аллея вдоль дороги по улице Терешковой, начиная от пересечения улицы Терешковой и улицы Фрунзе города Витебска.

Участок №2 - исследовательская площадка размером 100х100 метров, находящаяся около речки Витьбы. Участок №3 - исследовательская площадка размером 100х100 метров, находящаяся около реки Западная Двина. Участок №4 – участок в жилом районе по улице Герцена. Участок №5 – исследовательский участок по улице Лазо среди жилых построек.

 

2.2 Методы исследования

 

Исследование  состава древостоя на определенном участке

 

При организации мониторинга  древостоя были выбраны постоянные участки с доминантными видами. Оценка состояния древостоя проводилась по следующим показателям:

• Обилие (глазомерное установление относительного обилия видов с помощью условной шкалы)
• Частота (отношение числа особей одного вида к общей численности особей, выраженное в процентах)
• Доминантные виды  с наибольшей продуктивностью

При проведении мониторинга  исследований растений особое внимание уделялось внешним признакам  листьев, хвои, особенностям пигментации  на стволе, листьях, выявлению разного  рода аномалий вегетативных и генеративных органов (отмирают ли почки, изменяется ли ветвление побегов) [15].

 

Описание растений на ключевом участке

 

Ключевой участок не должен выходить за пределы взятого  сообщества, чтобы главный, доминирующий вид был всюду в пределах участка.

Описание видового состава  растений на ключевом участке начиналось с какого-нибудь угла площадки. Вначале  переписывались растения, которые находятся  в поле зрения. Затем дополнялся список теми видами, которые становились  заметными лишь при более внимательном анализе.

Далее участок был  обойден по периметру, потом по диагонали, время от времени отмечая вновь  попадающиеся растения. Незнакомые виды растений были определены по определителю [2].

 

 

 

 

 

 

Определения обилия

 

Для определения обилия древостоя на исследуемых участках применялась  условная шкала обилия (таблица 2.2.1).

 

Таблица 2.2.1

Условная шкала  обилия

 

балл обилия	характеристика обилия
1	на исследуемом участке  отмечен только один экземпляр данного  вида
2	экземпляры вида очень  редки и неравномерно распространены
3	экземпляры вида рассеяно встречаются по всему участку
4	экземпляры вида встречаются  обильно
5	особи данного вида преобладают

 

Главные доминирующие виды обычно будут иметь оценку обилия в 4-5 баллов, но иногда в очень пестром  сообществе вид может иметь обилие в 3 балла [2].

 

Определение жизненности  растений

 

Жизненность видов охватывает реакции видов растений на среду  обитания в растительном сообществе (фитоценозе). Для оценки жизненности  применялась трехбалльная шкала.

I - Жизненность хорошая (полная) – растения в фитоценозе нормально цветет и плодоносит (есть особи всех возрастных групп), взрослые особи достигают нормальных для данного вида размеров.

II - Жизненность удовлетворительная (угнетено) – растение угнетено, что выражается в меньших размерах взрослых особей, семенное размножение невозможно.

III – Жизненность неудовлетворительная (сильно угнетено) – растение угнетено так сильно, что наблюдается резкое отклонение в морфологическом облике взрослых растений (ветвлении, форме листьев и т.д.); семенное размножение отсутствует (нет цветущих и плодоносящих побегов) [2].

 

Оценка состояния древостоя с использованием визуальной шкалы

 

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

Оценка производилась  следующим образом:

1. Был выбран участок исследования

2. Были определены  виды деревьев растущих на  исследуемом участке.

3.С помощью шкалы  визуальной оценки деревьев (таблица  2.2.2) по внешним признакам были определены баллы состояния отдельных деревьев каждого вида-b1, b2, b3 и т.д.

 

Таблица 2.2.2 

Шкала визуальной оценки деревьев по внешним признакам

 

балл состояния	характеристика состояния
1	Здоровые деревья, без  внешних признаков повреждений величина прироста соответствует норме
2	Ослабленные деревья. Крона  слабоажурная, отдельные ветви усохли. Листья и хвоя часто с желтым оттенком. У хвойных деревьев на стволе сильное  смолотечение и отмирание коры на отдельных участках
3	Сильно ослабленные деревья. Крона изреженная, со значительным усыханием ветвей, сухая вершина. Листья светло-зеленые, хвоя с бурым оттенком. Листья мелкие, но бывают и увеличены. Прирост уменьшен или отсутствует. Смолотечение сильное. Значительные участки коры отмерли
4	Усыхающие деревья. Усыхание ветвей по всей кроне. Листья мелкие, недоразвитые, бледно-зеленые с желтым оттенком, отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60% от общего количества. Прирост  отсутствует. На стволах признаки заселения  короедами, усачами (буровая муха, отверстие на коре,  древесине)
5	Сухие деревья. Крона  сухая. Листьев нет, хвоя желтая или  бурая, осыпается или осыпалась. Кора на стволах отслаивается или  полностью опала. Стволы заселены ксилофагами (потребители древесины)

 

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

 

 , где

 

K_j- коэффициент состояния j-ого вида дерева

b - баллы состояния отдельных деревьев

N - общее число учтенных деревьев j-ого вида

Σ - сумма

 

 

 

 

5. Коэффициент состояния древостоя в целом (К) определялся как среднее арифметическое средних баллов состояния различных деревьев на исследуемом участке:

 

    , где

 

K_j - коэффициент состояния j-ого вида

R - число видов деревьев

 

6. Состояние древостоя  оценивалось по следующим критериям:

К<1,5-здоровый древостой

К=1,6-2,5-ослабленный древостой 

К=2,6-3,5-сильно ослабленный  древостой 

К=3,6-4,5-усыхающий древостой 

К>4,6-погибший древостой [2].

 

Определение встречаемости  древесных видов растений на исследуемых участках

 

1) Было определено  количество видов на изучаемых  участках. Полученные данные по  каждому участку были занесены  в полевой дневник.

2) Вычислено в процентах  встречаемость изученных видов  на участке. Для этого была  построена таблица, где в горизонтальных строчках писалось названия отдельных видов растений, а в вертикальных рядах обозначались участки, на которых производились подсчеты.

3) Были переписаны  все виды, отмеченные на первом  участке, и в первом вертикальном  ряду отмечалось против каждого  вида количество на участке. Если на втором участке встречались те же виды, что и на предыдущем, то они  отмечались  во втором вертикальном ряду. Если попадался новый вид, то он дописывался  ниже в горизонтальном ряду и отмечался только во второй вертикали.

4) Была вычислена встречаемость каждого вида в процентах [2].

 

Индикация состояния окружающей среды по величине флуктуирующей асимметрии листа березы повислой

 

Воздействие среды на организмы может проявляться  в разнообразных формах. Наиболее удобны для биоиндикации изменения внешней морфологии, возникающие как спонтанная изменчивость развития. Ее можно оценить по флуктуирующей асимметрии, которой охвачены практически все билатеральные структуры у самых разных видов живых организмов. Флуктуирующая асимметрия (ФА) представляет собой небольшие ненаправленные отклонения биообъектов от билатеральной симметрии. При этом различия между сторонами не являются строго генетически детерминированными и, следовательно, зависят, в основном, от внешних условий. Уровень морфогенетических отклонений от нормы оказывается минимальным лишь при оптимальных условиях среды и неспецифически возрастает при любых стрессовых воздействиях. Поэтому стабильность развития, оцениваемая по уровню ФА, является чувствительным индикатором состояния природных популяций и представляет интерес для биоиндикационных исследований.

Одновозрастные листья березы повислой, собранные в разных биотопах разместили перед собой сторонами, обращенными к верхушке побега. С каждого листа сняли показатели по пяти промерам с левой и правой сторон листа:

1. Ширина левой и правой половин листа в месте перегиба при совмещении верхушки с основанием.
2. Длина жилки второго порядка, второй от основания листа.
3. Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка.
4. Расстояние между концами этих же жилок.
5. Угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Результаты измерений  занесли в таблицу данных (таблица 2.2.3)

 

Таблица 2.2.3

Таблица данных

 

№ листа	Номер признака
	1		2		3		4		5
	слева	справа	слева	справа	слева	справа	слева	справа	слева	справа
1
n

 

Коэффициент флуктуирующей  асимметрии вычисляют по формуле

 

, где

 

m - число объектов,

n - число признаков,

L, R – величина признаков  у каждого объекта слева и справа относительно плоскости симметрии.

 

 

Алгоритм вычислений:

1. Определили относительные величины асимметрии для каждого признака. Для этого разность между промерами слева и справа поделили на сумму этих же промеров: (L-R)/(L+R).
2. Полученные величины занесли во вспомогательную таблицу (таблица 2.2.4)
3. Вычислить показатель асимметрии для каждого листа как среднее арифметическое относительных величин асимметрии по каждому признаку.
4. Рассчитать коэффициент асимметрии как среднее арифметическое всех величин асимметрии для каждого листа.