- Методика школьных научных исследований популяций редких видов растений
- 1. Выбор объекта исследования.
- 2. Изучение внешнего вида растения по гербарному образцу.
- 3. Проведение фенологических наблюдений.
- 4. Геоботаническое описание растительного сообщества.
- 5. Определение плотности популяции.
- 6. Изучение семенной продуктивности растения.
- 7. Изучение структуры популяции.
- 8. Выводы по состоянию, мерам охраны и восстановлению популяции.
- 9. Оформление отчета о проведенных исследованиях.
- II. Материал и методы исследования
- 3.1.Геоботанические и флористические исследования.
- III. Результаты исследования
- 3.2Определение состояния и общая характеристика популяции.
Методика школьных научных исследований популяций редких видов растений
Одной из составных частей профессиональной подготовки учителя-биолога является умение грамотно организовать исследовательскую работу со школьниками, привлечь их к изучению родного края с целью развития биоцентрического мышления, т. е. осознанно-грамотного отношения ко всему живому. Контроль за состоянием популяций редких видов растений и выполнение режима их охраны должны осуществлять не только работники лесоохраны, научных учреждений, но и студенты, школьники, энтузиасты-любители природы.
На основе многолетнего опыта работы со школьниками нами разработаны методические рекомендации по организации научных исследований по изучению редких видов растений. В зависимости от времени, которым располагает исследователь, можно воспользоваться следующими примерными вариантами программ [ 6] :
— однократное изучение маршрутным способом одного вида растений включает (в течение одного дня): геоботаническое описание сообщества, в состав которого входит данная ЦП; определение плотности ЦП и возрастного спектра на трансекте с определением мощности растений (глазомерная оценка по трехбалльной шкале); сбор небольшого количества материала по семенной продуктивности с дальнейшим ее определением в лабораторных условиях;
— полустационарные наблюдения в течение одного или нескольких месяцев: детальные геоботанические описания; определение плотности особей и возрастного спектра видов в разных ЦП; определение уровня семенной продуктивности и выявление иных способов самоподдержания ЦП; определение мощности особей, учет числа всходов;
— стационарные мониторинговые исследования (в течение ряда лет) предполагают, кроме вышеизложенных положений, наблюдения на постоянных площадках с картированием, детальное изучение пространственной структуры и ее динамики, определение семенной продуктивности на постоянных площадках. Также при таких исследованиях становится возможным выявление ценотической роли исследуемого вида в сообществе, его консортивных связей и зависимости от биотопических, экотопических и антропогенных факторов, на основании чего появляется возможность определения причины сокращения численности популяции (вида).
Исходя из предлагаемых вариантов можно выполнить программу школьных исследований по изучению популяций редких видов растений [ 2, 3] :
1. Выбор объекта исследования.
Прежде всего надо выбрать конкретный вид растения и по литературным данным изучить его:
— встречаемость на изучаемой территории;
— лимитирующие факторы распространения вида;
— существующие меры по охране популяции в районе исследования (нормативные акты, имеющие юридическую силу).
2. Изучение внешнего вида растения по гербарному образцу.
Исследователь должен четко представлять изучаемый вид растения. Для этого желательно собрать иллюстративный материал (фотографии, рисунки) и познакомиться с гербарными образцами в вузе биологического профиля или Краеведческом музее.
3. Проведение фенологических наблюдений.
Для проведения геоботанических описаний растительных сообществ необходимо научиться определять изучаемый вид растения в природе, в различных фазах развития. Для этого желательно в течение одного сезона провести фенологические наблюдения за растением, чтобы установить время наступления, т. е. календарную дату конкретной фенофазы и описать внешний облик растения на различных стадиях онтогенеза в это время. Особенно важно знать наступление фазы цветения в условиях конкретного района исследований, поскольку в литературе приводятся приблизительные сведения, которые могут не совпасть с реальными [ 5] .
4. Геоботаническое описание растительного сообщества.
Независимо от выбранного объекта и варианта программы исследований, обязательно предполагается проведение геоботанических описаний растительных сообществ. Для этой цели необходимо воспользоваться специально разработанными бланками геоботанических описаний растительности леса или травянистой растительности.
5. Определение плотности популяции.
Во время проведения исследований следует обязательно вести учет плотности ценопопуляции, т. е. числа особей редкого вида на единице площади. В зависимости от жизненной формы и встречаемости вида это могут быть учетные площадки для травянистых растений от 0,25 га до 4 м 2 , для деревьев и кустарников от 100 м 2 до ? га. Для получения достоверных результатов необходимо, чтобы плотность была не менее 3 – 4 экземпляров на площадку. Размещение площадок в пространстве может быть различным, но желательно, чтобы оно было экологически обоснованным, т. е. находилось в зависимости от какого-либо экологического фактора (рельефа, освещенности, увлажнения, антропогенного воздействия и т. д.). Сравнимы могут быть только данные, получаемые на одинаковых по величине площадках [ 4] .
6. Изучение семенной продуктивности растения.
Необходим сбор данных по семенной продуктивности растения, поскольку они позволяют судить о способности популяции к самоподдержанию. Семенная продуктивность определяется из расчета на особь или побег. Важно определение реальной семенной продуктивности, т. е. числа полноценных семян, развитых и неповрежденных. Семенная продуктивность на особь определяется перемножением средней продуктивности на цветок, числа цветков на побег, числа побегов на особь.
7. Изучение структуры популяции.
В структуру популяции входят несколько показателей – возрастные периоды и жизненность, а также пространственная структура. Возрастные периоды (покоя, прегенеративный, генеративный, постгенеративный) намного труднее определить для многолетних травянистых растений, чем для однолетних. Существуют специальные диагностические признаки возрастных состояний для конкретных видов растений. Для определения пространственной структуры популяций используется метод картирования особей на метровках. Желательно уточнить пространственное распределение особей ценопопуляции в зависимости от экотопических характеристик (рельефа, влажности, характера грунта, антропогенного фактора и т. д.) [ 1] .
8. Выводы по состоянию, мерам охраны и восстановлению популяции.
Выполнение предыдущих разделов программы позволит выявить реальную картину состояния ценопопуляции в районе исследования, зависимость распределения ценотических комплексов от экологических факторов. Предлагаемая программа исследований, проводимая в течение нескольких лет, позволяет осуществлять мониторинг состояния динамических процессов растительности с целью выявления нарушенных и антропогенно трансформированных участков. Данные мониторинга являются основанием для разработки дифференцированных методов охраны и восстановления популяций редких видов растений.
9. Оформление отчета о проведенных исследованиях.
Это заключительный и столь же ответственный этап работы, зависящий от правильности выполнения предыдущих пунктов программы. Он предусматривает камеральную обработку полевого материала, обобщение результатов исследования и изложение выводов или заключения. Материалы подкрепляются описаниями, табличными данными, рисунками, схемами, фотографиями или киноматериалами. Всю использованную литературу необходимо свести в общий список по алфавиту авторов работ. С результатами отчета следует познакомить научных сотрудников и получить от них рецензию или рекомендации и замечания по проведению исследований. Желательно, чтобы с самого начала работа осуществлялась под научным руководством ученых Самарского государственного педагогического университета, Самарского государственного университета или сотрудников Ботанического сада.
Проведенные нами исследования современных популяций первоцвета весеннего, рябчика русского (Красная книга РСФСР, 1988), шпажника черепитчатого позволили изучить конкретные экологические условия, в которых они находятся, и определить степень благоприятности для них окружающей среды.
Источник
II. Материал и методы исследования
При комплексном изучении семейства Зверобойные Ульяновской области проводился:
- Анализ гербария по семейству Зверобойные , имеющегося на кафедре УлГПУ.
- Организация его полного учета.
- Анализ рукописных материалов.
- Изучение и анализ литературных материалов как по данному семейству, так и по флоре и растительности Ульяновской области.
- Разработка практических рекомендаций по охране и рациональному использованию семейства
- Латинское и русское название;
- Распространение вида в природе по территории Ульяновской области.
3.1.Геоботанические и флористические исследования.
При исследовании ценопопуляции мы использовали полустационарный метод – метод закладки геоботанических площадок, где учитывались фенофазы и обилие видов, выявлялся флористический состав, давалось название сообществам. За отчетный период по общепринятым методикам (Воронов, 1973; Вальтер, 1982; Ярошенко, 1969; Работнов, 1965; Уиттекер,1980) был заложен ряд новых геоботанических площадок, описание которых даются в таблице 1. Обилие вида давалось по шкале Друде. Ф.- обильно, явное преобладание по числу особей (очень много), растения смыкаются надземными частями (6). Об 3 — очень обильно, (5). Об 2 — обильно (4). Об 1 — изредка, (3). Изр. — редко (мало), (2). Р. — единично (очень мало), (1), Ед. — единичная особь, (0).
III. Результаты исследования
3.2Определение состояния и общая характеристика популяции.
Популяции не могут рассматриваться как простая сумма особей. В популяциях особи связаны между собой определенными закономерными взаимоотношениями. Популяции растений обладают системными свойствами, На основе системного подхода их следует рассматривать как подсистему фитоценоза. Сами ценопопуляции в свою очередь могут подразделяться на подсистемы, что обуславливается структурной и функциональной неоднородностью их состава. Основными подсистемами ценопопуляции являются следующие группы: а) половые у двудомных растений, включающие в себя особи одного пола, б) возрастные — в состав которых входят особи одного возрастного состояния, в) виталитетные, объединяющие особи одинакового жизненного состояния. Подсистемы ценопопуляции связываются определенными функциональными отношениями, что и обеспечивает их сохраняемость в фитоценозах, Ценопопуляции — это, безусловно, динамические системы. В них идут ежегодные изменения численности и плотности, осуществляются изменения, обусловленные сменами характера фитоценозов. В ответ на различные стрессовые воздействия меняется качество элементов ценопопуляции особей, вызывая цепную реакцию изменений виталитетного и возрастного состава популяций (Ценопопуляции растений, 1988). По уровню организации ценопопуляции подразделяются на полночленные и неполночленные. Это подразделение, прежде всего, применяется при анализе возрастного состава популяций. Отсутствие в популяции какой-то хотя бы одной из ее групп является свидетельством неполноценности популяции. Вопрос о границах популяций мало изучен. Существует мнение, что границы популяций совпадают с границами биогеоценозов (Ценопопуляции растений, 1988). Популяция изучаемого вида локальная, то есть представляющая собой совокупность особей данного вида и занимающая определенную территорию. Поэтому вполне возможным оказалось определение примерной площади популяции и ее границ.
Источник