Изучение ценопопуляций растений
Популяции характеризуются общей численностью особей, плотностью (числом особей на единице площади), характером пространственного распределения особей, а также упорядоченной структурой. Структура популяций растений, как правило, проявляется в определенном количественном соотношении особей разного возраста (возрастная структура), разного жизненного состояния (виталитетная структура). По особенностям размещения особей по площади судят о пространственной структуре. Ценопопуляционный анализ позволяет наиболее полно выявить специфичность реагирования растений на различные экологические факторы как на уровне отдельных особей, так и на уровне популяций. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность приводит к сокращению её численности. Особый интерес представляет изучение динамики популяции (изменение численности, структуры) во времени, что является основой для мониторинга природных группировок. На основе данных мониторинга можно судить о реакции популяции редких растений на климатические факторы, об устойчивости ценопопуляций к антропогенной нагрузке и т.д. Поэтому в зависимости от поставленных цели и задач, исследование ценопопуляций растений (совокупности особей одного вида в пределах однородного экотопа) может иметь различный характер. Приведем пример изучения возрастного состава (возрастной структуры) ценопопуляции какого-либо растения. Особую значимость в области сохранения биоразнообразия имеют работы, посвященные популяциям редких и охраняемых видов растений, если, конечно, при исследованиях не наносится ущерб особям (отсутствуют повреждения и сбор учитываемых растений, вытаптывание их мест обитания).
Цель работы: определить возрастной состав ценопопуляции.
Когда проводить исследование? Исследование ценопопуляций растений проводят в соответствии с особенностями феноритма вида, обычно это летний период: июнь или начало июля, когда взрослые растения цветут (или спороносят). Раннецветущие растения можно изучать в весеннее время, а вот для фиксации проростков (всходов) иногда приходится посещать учетные площадки не один раз в течение вегетационного периода.
Подготовка к исследованию:
Прежде, чем проводить такую работу, нужно ознакомиться по литературным источникам с описанием качественных признаков возрастных состояний особей изучаемого вида, выбрать счетную единицу и описываемые морфометрические параметры особей, определиться с особенностями метода учетных площадок.
Как исследовать?(Методика работы)
Для изучения ценопопуляции закладывают учетные площадки, как правило, квадратной формы. В зависимости от вида травянистого растения (и его распределения по площади) размеры площадок могут быть от 0.2 х 0.2 м до 5 х 5 м. При использовании площадок размером 1 х 1 м наименьшее необходимое их число равно 20 (но оно может быть и другим в зависимости от цели исследования). По площади экотопа учетные площадки могут быть размещены различными способами: случайно или регулярно. Наиболее оптимальным для получения объективных результатов считается регулярный принцип закладки учетных площадок. В этом случае учетные площадки располагают по линиям (трансектам): одиночно (через равные промежутки) или блоками.
В качестве учетной счетной единицы на площадках выбирают или целую особь (морфологическую счетную единицу), особенно если растения генеративного происхождения и четко отграничены друг от друга, или обособленные побеги, или целиком парциальные кусты (фитоценотические счетные единицы), которые имеют вегетативное происхождение.
При популяционных исследованиях у растений наиболее часто определяют следующие морфометрические параметры: высоту растения, число листьев (цветков, плодов, соцветий, боковых ветвей), площадь листьев (одного листа) или длину и ширину листовых пластинок, диаметр стебля, общую фитомассу растения или отдельных органов (листьев, стеблей, корней). Также могут быть учтены: скорость роста, скорость формирования поверхности листа, продолжительность формирования листьев. Характеристика морфометрических параметров особей позволяет установить возрастные состояния растений (см. таблицу), выявить особенности параметров в конкретной ценопопуляции.
Таблица. Периодизация онтогенеза цветковых растений и качественные признаки возрастных состояний
| Период | Возрастное состояние растений | Индекс | Признаки |
| Латентный | Семена | sm | — |
| Прегенеративный (виргинильный) | Проростки (всходы) | pl | Смешанное питание (за счёт веществ семени и первых листьев); наличие морфологической связи с семенем (или семядолей); наличие зародышевых структур; семядолей; зародышевого корня и побега |
| Ювенильные | j | Несформированность признаков и свойств, присущих взрослым растениям; наличие листьев иной формы и расположения, чем у взрослых особей; иной тип нарастания и ветвления. Сохранение некоторых зародышевых структур; потеря связи с семенами, как правило, отсутствие семядолей. | |
| Имматурные | im | Наличие свойств и признаков, переходных от ювенильных растений к взрослым: развитие листьев и корневой системы переходного (полувзрослого) типа, появление отдельных взрослых черт в структуре побега; сохранение отдельных элементов первичного побега. | |
| Виргинильные | v | Появление основных черт, типичной для вида жизненной формы. Растения имеют характерные для вида взрослые листья, побеги и корневую систему. Генеративные органы отсутствуют. | |
| Генеративный | Молодые генеративные | g1 | Появление генеративных органов. Преобладание процессов новообразования над отмиранием. |
| Зрелые генеративные | g2 | Уравновешивание процессов новообразования и отмирания. Максимальный ежегодный прирост фитомассы, максимальная семенная продуктивность. | |
| Старые генеративные | g3 | Преобладание процессов отмирания над процессами новообразования; резкое снижение генеративной функции, ослабление процессов побего- и корнеобразования. | |
| Постгенеративный (сенильный) | Субсенильные | ss | Полное отсутствие плодоношения. Резкое преобладание процессов отмирания над процессами новообразования; возможно упрощение жизненной формы, появление листьев переходного (имматурного) типа. |
| Сенильные | s | Накопление отмерших (прекративших рост) частей растения; предельное упрощение жизненной формы; отсутствие почек возобновления и других новообразований. | |
| Отмирающие | sc | — |
Распределение особей в ценопопуляции по возрастным состояниям называется возрастным спектром или спектром возрастных состояний. Спектр может быть выражен в абсолютных числах или процентах от общего числа особей и представлен в виде таблицы и гистограмм. По соотношению возрастных групп растений различают: инвазионную, нормальную и регрессивную ценопопуляции. Инвазионная ценопопуляция состоит преимущественно из молодых (виргинильных) особей, она не способна к самоподдержанию и зависит от заноса зачатков извне. Гистограмма возрастного спектра таких популяций имеет левостороннюю асимметрию. В возрастном спектре нормальных ценопопуляций, которые способны к самоподдержанию семенным и/или вегетативным путём, содержатся особи всех возрастных состояний (нормальныая полночленная ценопопуляция) или особи какого-либо возрастного состояния отсутствуют (нормальная неполночленная ценопопуляция). Неполночленность может быть следствием влияния внешних факторов или биологических свойств вида. Регрессионная ценопопуляция имеет повышенную долю субсенильных и сенильных растений при почти полном отсутствии виргинильных особей и не способна к самоподдержанию. Эти ценопопуляции со временем полностью выпадают из сообщества. Гистограмма возрастного спектра такой ценопопуляции характеризуется правосторонней асимметрией.
Различные стрессовые воздействия на ценопопуляции (например, атмосферное промышленное загрязнение) вполне чётко проявляются в характере возрастных спектров – они становятся неполночленными и/или правосторонними.
Анализ численности особей различных возрастных состояний позволяет определить индекс (коэффициент) возрастности ценопопуляции по формуле:
где М – численность всей популяции, mi – численность конкретной возрастной группы, ki – коэффициент возрастности конкретной возрастной группы: kpl = 0.0067, kj = 0.018, kim = 0.0474, kv = 0.1192, kg1 = 0.27, kg1-2 = 0.38, kg2 = 0.5, kg2-3 = 0.62, kg3 = 0.731, kss = 0.8808, ks = 0.9819. Показатель индекса возрастности изменяется от 0 до 1, чем выше его значение, тем старее ценопопуляция.
Кроме возрастного состояния для каждой особи может быть установлен календарный (или абсолютный) возраст – период времени от возникновения растения до момента наблюдения, что в большинстве случаев применимо для древесных растений. Распределение особей по календарному возрасту называется возрастной структурой и так же, как возрастной спектр, может быть выражено в абсолютных числах или процентах от общего числа особей и представлено в виде таблицы, гистограммы или графика.
Методы изучения лесных сообществ. – СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002. – 240 с.
Конечно, исследовательская работа должна иметь название. Попробуй написать тему работы
Предлагаемое название работы: Изучение ценопопуляции _______________________ (необходимо добавить название растения) в ________________________ (необходимо добавить название района, где будет проводиться или проводилось исследование).
Объект исследования: (необходимо добавить название растения)
Цель работы: (необходимо добавить название растения)
Источник
Структура цепопуляций Часть II Индексы Общие понятия
Общие понятия Важнейший индекс, характеризующий онтогенетический статус ценопопуляции – это индекс возрастности Δ (Уранов, 1975, 1977). Он варьирует от 0 до 1, при этом, чем выше индекс, тем старше популяция. В настоящее время индекс возрастности обычно рассчитывается по формуле, предложенной Н. В. Глотовым (1998).
Общие понятия ki – весовой коэффициент онтогенетического состояния; ni – число особей i-го онтогенетического состояния в популяции.
Общие положения Таблица весовых коэффициентов (ki) онтогенетических состояний se p j im v g 1 1 2 3 4 5 6 0, 0025 0, 0067 0, 0180 0, 0474 0, 1192 0, 2700 g 2 g 3 ss s sc 7 8 9 10 11 0, 5000 0, 7310 0, 8808 0, 9529 0, 9819
Общие понятия Ещё ряд индексов описывают представленность отдельных фракций в составе ценопопуляции – это индексы восстановления, замещения и старения. Важнейший из них – индекс восстановления, характеризующий, какую часть генеративной фракции может восстановить подрост.
Общие понятия Индекс восстановления (Iв), показывает, какую часть генеративной фракции может восстановить подрост (редакция Н. В. Глотова, 1998).
Общие понятия Индекс замещения (Iз), показывает, какую часть взрослой фракции может восстановить подрост (редакция Н. В. Глотова, 1998).
Общие понятия Индекс старения (Iст), показывает, как велика постгенеративная часть ценопопуляции (по Н. В. Глотовову, 1998).
Общие понятия Индекс эффективности (ω), показывает, какова средняя нагрузка на среду, оказываемая одной особью (по Л. А. Животовскому, 2001). ei – энергетическая эффективность особей i -го онтогенетического состояния.
Общие понятия Таблица коэффициентов относительной энергетической эффективности (ei) онтогенетических состояний se p j im v g 1 1 2 3 4 5 6 0, 0099 0, 0266 0, 0707 0, 1807 0, 42 0, 7864 g 2 g 3 ss s sc 7 8 9 10 11 1, 0 0, 7864 0, 42 0, 1807 0, 0707
Общие понятия Соотношение величин двух индексов – возрастности и эффективности – позволяет различать подтипы нормальных ценопопуляций. Для этого они отображаются на системе координат, где ось абсцисс – это индекс эффективности, ординат – индекс возрастности. Этот показатель называется дельта-омега.
Общие понятия Типы нормальных ценопопуляций
Задание № 1 Для предложенных ценопопуляций рассчитайте индексы возрастности, восстановления, старения и эффективности и занесите их в таблицу. Характеристика ценопопуляций растений по важнейшим индексам Номер ЦП Δ Iв Iст ω
Задание № 2 Обсудите рассчитанные индексы, сравнив их показатели с условиями среды. Опираясь на индексы, предположите дальнейшую судьбу каждой ценопопуляции. Определите по этим показателям оптимальные ценозы для обследуемого растения.
Задание № 3 Постройте систему координат для определения типов ценопопуляций по системе «дельта-омега» и отобразите на ней все подходящие ценопопуляции, обозначив популяции разных экологических условий разными символами. Обсудите размещение описанных ценопопуляций в системе координат.
Задание № 4 Сравните выводы, сделанные вами по первой части работы с выводами по второй. Выдвиньте, опираясь на спектры и индексы, обобщённые предположения относительно дальнейшей судьбы каждой популяции, а также оптимальных и пессимальных ценозов.
Источник