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
4.1.2.2. Возрастной состав ценопопуляций
В ботанике различают два подхода в определении растений, в соответствии с чем говорят об абсолютном, или календарном возрасте, представляющем отрезок времени от возникновения особи до момента наблюдения, и о биологическом возрасте, или возрастном состоянии, которое характеризует определенную ступень онтогенетического развития особи, ее возрастной уровень. Возрастное состояние особи всегда связано с календарным возрастом, так как онтогенез растений протекает во времени. Однако границы определенных отрезков абсолютного возраста и возрастных состояний обычно не совпадают, так как особи разного абсолютного возраста могут пребывать в одном возрастном состоянии и, наоборот, особи одинакового абсолютного возраста могут относиться к разным возрастным состояниям.
При этом чаще всего оказывается, что знание возрастного состояния позволяет лучше определить биологическую роль в ценопопуляции, чем знание ее абсолютного возраста. Кроме того, определение абсолютного возраста травянистых растений, большинства видов кустарников сопряжено с большими трудностями, в то время как принципы определения возрастных состояний растений разработаны хорошо, выявлены количественные морфологические признаки, скоррелированные с определенными возрастными состояниями, которые позволяют быстро и надежно определить биологический возраст растений. Поэтому при изучении возрастного состава ценопопуляций обычно учитывается не абсолютный возраст, а возрастное состояние образующих ценопопуляцию особей.
Изучая субальпийские луга Северного Кавказа, Т.А. Работнов (1950), обратил внимание на тот факт, что в травянистых фитоценозах ценопопуляции образуются особями, находящимися в различных возрастных состояниях, начиная от еще не проросших и только что прорастающих семян и кончая старыми отмирающими экземплярами (о разновозрастности деревянистых ценопопуляции в лесных сообществах лесоводам известно было издавна). Согласно представлениям Т.А. Работнова (1950) с некоторыми дополнениями О.В. Смирновой (Смирнова и др., 1976) весь жизненный цикл развития растений (их онтогенез) можно разделить на следующие возрастные периоды и возрастные фазы (состояния), индексация которых была предложена А.А. Урановым (1973):
Возрастные состояния особей
Индексы возрастного состояния
1. Первичного покоя (латентный)
2. Предгенеративный (виргинильный)
Источник