Методы изучения лесной растительности. Методы изучения растений

Методы изучения растительных организмов. Значение ботанических знаний для подготовки специалистов по агрохимии и почвоведения

Поскольку ботаника изучает довольно много различных сторон организации и функционирования растительных организмов, то в каждом конкретном случае применяется свой набор методов исследования. В ботанике используются как общие методы (наблюдение, сравнение, анализ, эксперимент, обобщение), так и много

специальных методов (биохимические и цитохимические, методы световой (обычная, фазово-контрастная, интерференционная, поляризационная, флуоресцентная, ультрафиолетовая) и электронной (трансмиссионное, сканирующая) микроскопии, методы культуры клеток, микроскопическая хирургия, методы молекулярной биологии, генетические методы, электрофизиологические методы, методы замораживания и скалывания, биохронологични методы, биометрические методы, математическое моделирование, статистические методы).Специальные методы учитывают особенности того или иного уровня организации растительного мира. Так, для изучения низших уровней организации используют различные биохимические методы, методы качественного и количественного химического анализа. Для изучения клеток используют различные цитологические методы, особенно методы электронной микроскопии. Для изучения тканей и внутреннего строения органов используются методы световой микроскопии, микроскопической хирургии, выборочного окраску. Для изучения растительного мира на популяционно-видовом и биоценотическом уровнях используют различные генетические, геоботанические и экологические методы исследований. В систематике растений важное место занимают такие методы, как сравнительно-морфологический, палеонтологический, исторический, цитогенетический.

Усвоение материала из разных разделов ботаники является теоретической основой в подготовке будущих специалистов агрохимиков-почвоведов. Благодаря неразрывной взаимосвязи организма растения и среды его существования, морфологические признаки и внутреннее строение растения значительной степени определяются особенностями почвы. Одновременно направление и интенсивность протекания физиологических и биохимических процессов также зависят от химического состава почвы и других его свойств, в конечном итоге определяет прирост биомассы растения и производительность растениеводства как отрасли в целом. Поэтому ботанические знания дают возможность обосновывать потребность и дозы внесения в почву различных веществ, влиять на урожайность культурных растений. Фактически любое воздействие на почву с целью повышения урожайности культурных и дикорастущих растений базируется на данных, полученных в разных разделах ботаники. Методы биологического контроля за ростом и развитием растений почти полностью базируются на ботанической морфологии и эмбриологии.

В свою очередь растительный мир выступает немаловажным фактором почвообразования и предопределяет многие свойства почвы. Каждому типу растительности характерны определенные виды почв и эти закономерности успешно используется для картирования почв. Виды растений и их отдельные систематические группы могут выступать надежными фитоиндикаторамы едафичних (грунтовых) условий. Индикационная геоботаника дает почвоведов и агрохимиков один из важных методов оценки качества почв, их физико-химических и химических свойств,Ботаника является теоретической основой агрохимии, а также таких прикладных областей, как растениеводство и лесоводство. Сейчас введено в культуру около 2 тыс. видов растений, однако из них широко выращивается лишь незначительная часть. Много дикорастущих видов флоры могут в будущем стать весьма перспективными культурами. Ботаника обосновывает возможность и целесообразность сельскохозяйственного освоения природных территорий, проведение мелиоративных мероприятий с целью повышения продуктивности природных группировок растений, в частности лугов и лесов, способствует освоению и рациональному использованию растительных ресурсов суши, пресных водоемов и Мирового океана.Для специалистов в области агрохимии и почвоведения ботаника выступает базовой основой, которая позволяет более глубоко осознать суть почвообразующих процессов, увидеть зависимость тех или иных свойств почвы от особенностей растительного покрова, понять потребности культурных растений в конкретных питательных элементах.

Методика изучения растительности.

Растительный покров изучается методом заложения пробных площадей. Размер их зависит от характера фитоценоза: луг – 100 м2, лес – 400 м2, болото – 1м2. Пробная площадь должна быть удалена от естественных границ фитоценоза и заложена в наиболее типичном месте.

Методика изучения травянистых фитоценозов (луг, болото).

При изучении лугового фитоценоза характеризуются следующие признаки структуры этого фитоценоза:

1. Видовой состав– список видов растений наS(площадь). Подход: в начале указываются злаки затем осоки – бобовые – разнотравные, мхи. Первоначально фиксируются наиболее распространенные. Каждое растение характеризуется следующим образом: в названии указывается род и вид. Если название неизвестно, то ему присваивается номер, запишем с пометкой определителя. Определяем название растения.

2. Ярусность– надземная высота растений. Выделяют 4 вида ярусности:

I– высокотравье – луговое растение первой величины. Верховые злаки (ежа сборная), влисохвост, осоки, разнотравье.II– мелкотравье – низовые злаки, мятлики, душистый колосок, овсяница, разнотравье (герань луговая).III– низкотравье – низкорослые виды – клевер ползучий, лютик ползучий, чабрец.IV– приповерхностные стелющиеся растения и мхи.

3. Высота– определяется средняя высота.

4. Обилие– число экземпляров каждого вида на пробной площадиS. Определяют его визуально по шкале Друде, дополненной средними растениями между растениями Уранова. Обилие определяется для каждого вида растений. Оно записывается латинскими сокращенными буквами.Soc (socialis)– растения смыкаются наземными частями.Cop3 (copiosus)– расстояния между видами до 20 см.Cop2- расстояния …до 40 см.Cop1– расстояние … 40 – 100 см.Sp (spavsus)– расстояние от 100 до 150 см.Sol (solitarius)– единично (2-5 экземпляров), расстояние более 150 см.Un (unicum)– один экземпляр.

5. Фенологическая фауна– степень вегетации растения. Используется буквенное обозначение. Б –бутонизация. Ц – цветение. П – плодоношение.

6. Жизненность– степень развитости или подавленного вида. Она фиксируется по 3 бальной шкале. Полная жизнь - 3 бала – растения имеют нормальный рост, развитие; 2 – средняя жизненность растения ниже среднего роста, цветут не все экземпляры; 1 – пониженная – растения в угнетонном состоянии, не цветет, не плодоносит.

В заключении дается название ассоциации по преобладающим видам и группам растений. На последнее место ставится преобладающие растения или группа растений. Например: луг пойменный лютиково-мелкозлаковый.

Лесной фитоценоз.

Древостой:

- фиксируются виды древесных пород.

- отмечается ярусность этих пород.

- определяется состав древостоя по 10 бальной шкале.

- просчитывается общее количество деревьев на S.

- средняя высота, средний диаметр стволов.

- фиксируется возраст.

Подлесок:

- перечень видов.

- состав, высота.

Напочвенный покров – мохо-лишайниковая и травянисто-кустарничковая растительность. Описывается по методике лугового фитоценоза. В заключении дается название лесного фитоценоза, с учетом доминирующих древесного, кустарникового яруса и напочвенного покрова. Пример: ельник зеленомошночерничный.

Культурная растительностьописывается: дается название культуры; - фенофаза, -жизненность, - перегн. сорняков, - степень засоренности сорняками (на глаз): слабозасоренные до 10%, средне 10-25%, сильно более 25 %. Детальное описание позволяет выявить характер взаимосвязей между ними и особенности этих взаимосвязей отражаются в названии ПТК. В названии ПТК должны содержаться сведения о генезисе и характера рельефа (плоска пойма), почвы и растительности. Пример: урочище плоской поймы с разнотравно мелкоосоковыми лугами на аллювиальных дерново-глеевых песчаных почвах.Это словесная вербальная модель ПТК.

Геоэкологическое состояние ПТК– выявление особенностей хозяйственного использования ПТК – последствия антропогенного воздействия.

- отмечается характер угодья (пашня, луг, сенокос, лес).

- фиксируется для с/х угодий, культуртехническое состояние (завалуненность, контурность), засоренность сорняками, характер эрозионного процесса, характер физико-географических процессов (остепнение, подтапливание),

- рубка леса: сплошная, выборочная, санитарная.

Характер использования ПТК часто необходим для выделения природно-антропопгенных комплексов (ПАК), пахотный слабоволнистый вводно-ледниковой равнины или сенокос пастбищно плоской поймы, или лесной холмисто-моренный.

На точке ведется сбор образцов, составляется гербарий, в который отбираются растения со всеми органами средней величины. В этикетке мы даем сведения об экспедиции, название растения, номер точки, место обитания, дата сбора, фамилия исследователя. Ведется отбор почвенных образцов (0,5 – 1 кг.). большое значение придается зарисовкам разрезов, почвенных разрезов, реликт виды растений.

Методические приемы зарисовок:

1. масштаб

2. направление сторно горизонта

3. сделать привязку

4. дата и исполнитель.

Фотографирование – дополнительный фактический материал:

- нумерация пленок

- кадрировние

- точная привязка

- дата и исполнитель.

Необходимо поставить предмет рядом, размещение которых нам известны, для того чтобы определить размеры.

studfiles.net

Методы анализа растений

Свойства всех растительных организмов и внутренние структуры, присущие отдельным видам, определяются многогранным, постоянно меняющимся воздействием окружающей среды. Существенно влияние таких факторов, как климат, почва, а также круговорот веществ и энергии. Традиционно для выявления свойств лечебных средств или продуктов питания определяются доли веществ, поддающихся выделению аналитическим способом. Но эти отдельно взятые вещества не могут охватить все внутренние свойства, например, лекарственных и пряноароматических растений. Поэтому такие описания отдельных свойств растений не могут удовлетворить всем нашим потребностям. Ятя исчерпывающего описания свойств растительных лечебных препаратов, включающего  биологическую активность, требуется всестороннее, комплексное исследование. Существует ряд методик, позволяющих выявить качество и количество биологически активных веществ в составе растения, а также места их скопления.

Люминисцентно-микроскопический анализ эснован на том, что биологически активные вещества, содержащиеся в растении, дают в люминесцентном микроскопе яркое окрашенное свечение, причем различные химические вещества характеризуются разной окраской. Так, алкалоиды дают желтую окраску, а гликозиды — оранжевую. Этот метод используют в основном для выявления мест скопления активных веществ в тканях растений, а интенсивность свечения указывает на большую или меньшую концентрацию этих веществ. Фитохимический анализ предназначен для выявления качественного и количественного показателя содержания активных веществ в эастении. Для определения качества используют химические реакции. Количество действующих веществ в растении является главным показателем его доброкачественности, поэтому проводится их объемный анализ также с использованием химических методов. Для исследования растений, содержащих такие активные вещества, как алкалоиды, кумарины,

главоны, требующие не простого суммарного анализа, но и разделения их на компоненты, сэименяют хроматографический анализ. Хроматографический метод анализа был первые представлен в 1903 году ботаником

 Цветом, и с тех пор разработаны его разчные варианты, имеющие самостоятельное

начение. Данный метод разделения смеси г-цеетв на компоненты основан на различите в их физических и химических свойствах. Фотографическим методом, с помощью пано рамной хроматографии можно сделать видимой внутреннюю структуру растения, увидеть линии, формы и цвета растения. Такие картины, получаемые из водяных экстрактов, задерживаются на серебристо-нитратной фильтровочной бумаге и репродуцируются. Метод интерпретации хроматограмм успешно развивается. Эта методика подкрепляется данными, полученными с помощью других, уже известных отработанных методик.

На основании циркуляционных хромодиа-грамм, продолжается разработка метода панорамной хроматографии для определения качества растения по наличию сконцентрированных в нем питательных веществ. Результаты, полученные при использовании этого метода, должны подкрепляться данными анализа уровня кислотности растения, взаимодействия содержащихся в его составе ферментов и т. д. Основной задачей дальнейшего развития хроматографического метода анализа растений должен стать поиск способов воздействия на растительное сырье в ходе его выращивания, первичной обработки, складирования и на этапе непосредственного получения лекарственных форм с целью повышения содержания в нем ценных активных веществ.

Похожие статьи

medn.ru

Изучение лекарственных растений

Еще в начале XVI в. была установлена важная истина: лечебные свойства каждого растения определяются его химическим составом, т. е. наличием в нем тех или иных веществ, оказывающих определенное воздействие на организм человека. В результате анализа многочисленных фактов удалось выявить определенные фармакологические свойства и спектр терапевтического действия многих групп химических соединений, называемых действующими веществами. Важнейшие из них — алкалоиды, гликозиды сердечного действия, тритерпеновые гликозиды (сапонины), флавоноиды (и другие фенольные соединения), кумарины, хиноны, ксангоны, сесквитерпеновые лактоны, лигнаны, аминокислоты, полисахариды и некоторые другие соединения.

Из 70 групп известных сейчас природных соединений нас часто интересует лишь, несколько групп, обладающих биологической активностью. Это ограничивает возможности выбора и тем самым ускоряет поиски нужных нам природных химических веществ. Например, противовирусной активностью обладают лишь некоторые группы флавоноидов, ксантонов, алкалоидов, терпеноидов и спиртов; противоопухолевой — некоторые алкалоиды, цианиды, тритерпеновые кетоны, дитерпеноиды, полисахариды, фенольные соединения и др. Полифенольным соединениям свойственна гипотензивная, спазмолитическая, противоязвенная, желчегонная и бактерицидная активность. Многие классы химических соединений и индивидуальные химические вещества обладают строго определенным и довольно ограниченным спектром медико-биологической активности. Другие же, обычно очень обширные классы, например алкалоиды, имеют очень широкий, разнообразный спектр действия. Такие соединения заслуживают разностороннего медико-биологического изучения и прежде всего в интересующих нас направлениях, рекомендуемых эмпирической медициной.

Успехи аналитической химии позволили разработать несложные и быстрые методы (экспресс-методы) выявления в лекарственных растениях нужных нам классов (групп) химических соединений и отдельных химических веществ. В результате этого возник и широко внедрился в практику поисковых работ метод массовых химических анализов, иначе называемый химическим скринингом (от английского слова screening — просеивание, сортировка через решето). Нередко он практикуется для поиска нужных химических соединений путем анализа всех растений исследуемого района.

Метод химического скрининга

Метод химического скрининга в сочетании с данными об использовании растения в эмпирической медицине и с учетом его систематического положения дает наиболее эффективные результаты. Опыт говорит о том, что почти все растения, используемые в эмпирической медицине, содержат известные нам классы биологически активных соединений.

Поэтому поиск нужных нам веществ прежде всего, следует целенаправленно вести среди растений, чем-либо обнаруживших свою фармакологическую или химиотерапевтическую активность. Экспресс-метод может сочетаться с предварительным отбором перспективных видов, разновидностей и популяций в результате их органолептической оценки и анализа этноботанических данных, косвенно свидетельствующих о наличии в растении интересующих нас веществ.

Подобный метод отбора широко использовал академик Н. И. Вавилов при оценке качества исходного материала различных полезных растений, привлекаемых для селекционно-генетических исследований. В годы первых пятилеток таким путем проводились поиски во флоре СССР новых каучуконосных растений.

Впервые в широких масштабах метод химического скрининга при поисках новых лекарственных растений начал применять начальник среднеазиатских экспедиций Всесоюзного научно-исследовательского химико-фармацевтического института (ВНИХФИ) П. С. Массагетов. Обследование более 1400 видов растений позволило академику А. П. Орехову и его ученикам к 19G0 г. описать около 100 новых алкалоидов и организовать в СССР производство тех из них, которые необходимы для медицинских целей и борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Институт химии растительных веществ АН Узбекской ССР обследовал около 4000 видов растений, выявил 415 алкалоидов, впервые установил строение 206 из них.

Экспедициями ВИЛР обследовано 1498 видов растений Кавказа, 1026 видов Дальнего Востока, многие растения Средней Азии, Сибири, европейской части СССР. Только на Дальнем Востоке обнаружено 417 алкалоидо-носных растений, в их числе секуринега полукустарниковая, содержащая новый алкалоид секуринин — средство стрихниноподобного действия. К концу 1967 г. во всем мире было описано и установлена структура 4349 алкалоидов.

Следующий этап поиска — углубленная разносторонняя оценка фармакологической, химиотерапевтической и противоопухолевой активности выделенных индивидуальных веществ или содержащих их суммарных препаратов. Надо отметить, что в целом по стране и в мировом масштабе химические исследования значительно опережают возможности глубокой медико-биологической апробации новых химических соединений, выявленных в растениях.

В настоящее время установлена структура 12 000 индивидуальных соединений, выделенных из растений, к сожалению, многие из них еще не подвергались медико-биологическому изучению. Из всех классов, химических соединений наибольшее значение, безусловно, имеют алкалоиды; 100 из них рекомендованы как важные медицинские средства, например, атропин, берберин, кодеин, кокаин, кофеин, морфин, папаверин, пилокарпин, платифиллин, резерпин, сальсолин, секуренин, стрихнин, хинин, цитизин, эфедрин и др. Большинство этих препаратов получено в результате поисков, в основе которых лежал химический скрининг.

Однако настораживает одностороннее развитие этого метода, во многих институтах и лабораториях низведенного до поисков лишь алкалоидоносных растений, Нельзя забывать о том, что, помимо алкалоидов, ежегодно выявляются новые биологически активные растительные вещества, относящиеся к другим классам химических соединений. Если до 1956 г. была известна структура лишь 2669 природных соединений из растений, не относящихся к алкалоидам, то в последующие 5 лет (1957—1961 гг.) в растениях было найдено еще 1754 индивидуальных органических вещества. Сейчас число химических веществ с установленной структурой достигает 7000, что вместе с алкалоидами составляет свыше 12 000 растительных веществ.

Химический скрининг медленно выходит из «алкалоидного периода». Из 70 групп и классов растительных веществ, известных в настоящее время (Karrer et. al., 1977 г.), он проводится лишь в 10 классах соединений, ибо отсутствуют надежные и быстрые экспресс-методы установления наличия в растительном сырье других соединений. Вовлечение в химический скрининг новых классов биологически активных соединений — важный резерв повышения темпов и эффективности поиска новых лекарств из растений. Очень важна разработка методов быстрого поиска отдельных химических веществ, например, берберина, рутина, аскорбиновой кислоты, морфина, цитизина и др.

Наибольший интерес при создании новых лечебных препаратов представляют вторичные соединения, или так называемые вещества специфического биосинтеза. Многие из них обладают широким спектром биологической активности.

Например, алкалоиды разрешены для применения в медицинской практике в качестве аналептиков, болеутоляющих, седативных, гипотензивных, отхаркивающих, желчегонных, спазмолитических, маточных, тонизирующих центральную нервную систему и адреналиноподобных препаратов. Флавоноиды способны укреплять стенки капилляров, понижать тонус гладкой мускулатуры кишечника, стимулировать секрецию желчи, повышать обезвреживающую функцию печени, некоторым из них присуще спазмолитическое, кардиотоническое и противоопухолевое действие.

Многие полифенольные соединения используют как гипотензивные, спазмолитические, противоязвенные, желчегонные и антибактериальные средства. Противоопухолевая активность отмечена у цианидов (например, содержащихся в семенах персика и др.), тритерпеновых кетонов, дитерпеноидов, полисахаридов, алкалоидов, фенольных и других соединений. Все больше препаратов создают из сердечных гликозидов, аминокислот, спиртов, кумаринов. полисахаридов, альдегидов, сесквитерпеновых лактонов, стероидных соединений.

Нередко медицинское применение находят уже давно известные химические вещества, у которых лишь недавно удалось обнаружить ту или иную медико-биологическую активность и разработать рациональный метод изготовления препаратов.

Химический скрининг позволяет не только наметить новые перспективные для изучения объекты, но и :

• выявить корреляции между систематическим положением растения, его химическим составом и медико-биологической активностью;
• выяснить географические и экологические факторы, способствующие или препятствующие накоплению в растениях тех или иных действующих веществ;
• определить значение биологически активных веществ для производящих их растений;
• выявить у растений химические расы, наследственно отличающиеся друг от друга наличием тех или иных действующих веществ.

Все это может быть использовано при выборе путей управления процессами, протекающими в растении. Наличие быстрых, дешевых и вместе с тем достаточно точных экспресс-методов делает соблазнительным срочное проведение работ по тотальной оценке всех растений флоры СССР и всего мира на наличие в них алкалоидов, тритерпеновых и стероидных сапонинов, хинонов, флавоноидов, сердечных гликозидов, таннидов и других основных классов действующих веществ. Это позволило бы быстро выбраковать малоперспективные виды, не содержащие биологически активных веществ или содержащие их в небольших количествах.

Исследование органов растений

Разные органы растения нередко различаются не только количественным содержанием действующих веществ, но и их качественным составом. Например, алкалоид синоменин содержится лишь в траве луносемянника даурского, а цитизин — лишь в плодах термопсиса ланцетовидного, отсутствуя в его наземных частях до окончания цветения растений, в то время как у термопсиса очередноцветкового цитизин в большом количестве содержится в надземных частях во все фазы развития растения.

Именно поэтому для получения полной картины химического состава каждого растения нужно сделать анализ не менее четырех его органов: подземных (корни, корневища, луковицы, клубни), листьев и стеблей (у трав листья всегда богаче действующими веществами, чем стебли), цветков (или соцветий), плодов и семян. У древесно-кустарниковых растений действующие вещества часто накапливаются в коре стеблей (и корней), а иногда лишь во всходах, некоторых частях цветка, плода и семени.

Химический состав каждого органа растения значительно колеблется также и в разные фазы его развития. Максимум содержания одних веществ наблюдается в фазу бутонизации, других — в фазу полного цветения, третьих — во время плодоношения и др.

Например, алкалоид триакантин содержится в значительных количествах только в распускающихся листьях гледичии трехколючковой, в то время как в другие фазы развития во всех органах этого растения он практически отсутствует. Таким образом, несложно подсчитать, что для выявления, например, только полного списка алкалоидоносных растений флоры СССР, насчитывающей около 20 000 видов, нужно сделать не менее 160 000 анализов (20 000 видов X 4 органа X 2 фазы развития), что потребует около 8000 дней работы 1 лаборанта-аналитика.

Примерно столько же времени нужно затратить, чтобы определить наличие или отсутствие во всех растениях флоры СССР флавоноидов, кумаринов, сердечных гликозидов, таннидов, полисахаридов, тритерпеновых гликозидов и каждого другого класса химических соединений, если проводить анализы без предварительной выбраковки растений по тем или иным соображениям.

Кроме того, одинаковые органы в той же фазе развития растения в одном районе могут иметь нужные действующие вещества, а в другом районе — не иметь их. Помимо географических и экологических факторов (влияние температуры, влажности, инсоляции и др.), здесь может сказаться наличие у данного растения особых химических рас, совершенно не различимых по морфологическим признакам.

Все это очень усложняет задачу и, казалось бы, делает перспективы окончания предварительной химической оценки флоры СССР, а тем более всего земного шара весьма отдаленными. Однако знание определенных закономерностей позволяет значительно упростить эту работу. Во-первых, совершенно не обязательно исследовать все органы во все фазы развития. Достаточно анализировать каждый орган в оптимальную фазу, когда он содержит наибольшее количество исследуемого вещества.

Например, предыдущими исследованиями установлено, что листья и стебли наиболее богаты алкалоидами в фазу бутонизации, кора — в период весеннего сокодвижения, а цветки — в фазу их полного распускания. Плоды и семена, правда, могут содержать разные алкалоиды и в разном количестве в зрелом и незрелом состоянии, и поэтому по возможности их надо исследовать дважды. Знание этих закономерностей значительно упрощает работы по предварительной химической оценке растений.

Сплошное обследование всех видов — способ действенный, но все же это работа вслепую! Можно ли, не проводя даже простейшего химического анализа, отличить группы растений, предположительно содержащие тот или иной класс химических соединений, от заведомо не содержащих этих веществ? Иными словами, можно ли на глаз определить химический состав растений? Как будет сказано в следующем разделе нашей брошюры, в общих чертах на этот вопрос мы можем ответить положительно.

libtime.ru

Методы изучения лесной растительности — Мегаобучалка

Метод пробных площадей.При незначительной площади лесного фитоценоза его характеристика может быть получена при полном описании сообщества (т.е. в рамках границ фито­ценоза). Очень часто, однако, площадь фитоценоза бывает довольно значительной, и для его описания может потребовать­ся много времени. Кроме того, различные растительные сооб­щества в изучаемом регионе нередко повторяются многократ­но, поэтому для их изучения обычно выбирается один (или несколько) наиболее типичный фитоценоз и производится его подробное описание. Такой типичный, средний по всем пока­зателям участок растительного сообщества, который использу­ется в качестве образца, характеризующего все свойства и осо­бенности данного фитоценоза, называют пробной площадью. Метод изучения растительности с помощью ПП - это метод пробных площадей или ключевых участков.

Необходимость искусственного выделения и описания ПП обусловлена тем, что: 1) вся площадь фитоценоза не может быть изучена одинаково полно во всех своих частях и с одинаковой степенью детальности.

2) к выделенным и изученным на ПП фитоценозам можно применить методы их количественно­го сравнения и анализа.

Пробная площадь (или несколько ПП) закладывается в пре­делах одной ассоциации. На всем своем протяжении ПП дол­жна характеризоваться максимально однородными внешними условиями (сходный характер рельефа, однородные почвенно-гидрологические условия и т.д.), а растительный покров дол­жен быть сходен по составу, строению и физиономичности, однороден по состоянию и степени использования. Таким образом, по перечисленным выше признакам выбранный уча­сток в пределах изучаемого растительного сообщества должен отличаться от смежных фитоценозов.

Пробные площади закладывают в местах, удаленных не менее чем на 15 - 25 м от дорог, просек, вырубок и других нару­шений естественной лесной растительности (если, конечно, эти нарушения не изучаются специально). Ширина такой буферной зоны устанавливается визуально и примерно соот­ветствует средней высоте деревьев верхнего яруса.

По форме ПП могут быть квадратные, прямоугольные, кру­глые, ленточные и др. Форма ПП зависит от размеров, распо­ложения, целостности и других свойств фитоценоза, а также методов, выбранных для его изучения. Так, если изучаемый фитоценоз достаточно однороден и занимает значительную площадь, то обычно выбирается квадратная форма ПП. Опреде­ление сумм площадей поперечных сечений древостоя полното-метрами осуществляется на круговых площадках. Если же расти­тельные сообщества быстро сменяют друг друга по градиенту какого-либо фактора (например, степени увлажнения по скло­нам или берегам водотоков), то ПП закладываются в форме прямоугольников или лент. При фрагментарности и небольших площадях фитоценозов (например, в искусственных насажде­ниях) ПП могут быть и произвольной формы и часто определя­ются границами растительного сообщества.

Площадь ПП может быть разной. Ее размер должен быть не меньше площади выявления фитоценоза и зависит от сложно­сти состава, возраста и структуры древостоя. Считается, что для достижения необходимой точности на ПП число стволов основной породы (преобладающей по запасу или количеству деревьев) должно быть в молодых древостоях не менее 400-500, в средневозрастных - 300-350, в приспевающих и спелых - 200-250 шт.

Площадь ПП также может быть примерно рассчитана по формуле:

S = NL2,

где N - минимальное число стволов деревьев основной поро­ды; L - среднее расстояние между деревьями (рассчитывается при измерении расстояния между 40 деревьями на месте ПП). Например, в средневозрастных древостоях площадь ПП обыч­но составляет 0,25 га. Если изучаемый фитоценоз фрагментирован и его части занимают небольшую площадь, то вместо одной крупной может быть заложено несколько ПП меньшей площади.

Работа по заложению ПП начинается с отбивки ее границ. Для этого сначала устанавливается угловой столб или выбира­ется угловое дерево, например юго-западное. От столба или дерева с помощью компаса или буссоли задается направление западной и южной сторон ПП. При этом один человек, стоя­щий с компасом, постоянно контролирует точность проклад­ки. Для удобства работы можно использовать вешки - хорошо различимые с большого расстояния шесты, служащие времен­ными ориентирами. В указанных направлениях натягиваются шнуры или мелом помечаются все деревья по ходу линии. На всем протяжении границы участка (например, 40 или 50 м) фиксируют положение северо-западного и юго-восточного углов ПП. Установив компас в северо-западном углу, проверя­ют точность закладки западной стороны и намечают направле­ние северной. Отмерив необходимое расстояние, определяют северо-восточный угол ПП. В качестве контроля измеряют длину восточной стороны ПП. Она должна быть равна длине западной стороны. В результате проделанных операций полу­чается прямоугольная или квадратная пробная площадь, ори­ентированная по сторонам света. После определения формы и размеров границы ПП отмечаются хорошо различимыми вре­менными или постоянными ориентирами: вешками, мелом, шнуром и т.д.

Результаты исследований на ПП оформляются в виде заполненных бланков и таблиц описаний, а при составлении геоботанического плана на нем указываются место заложения ПП, ее форма и ориентация.

Для характеристики количественных и качественных пока­зателей тех растительных сообществ, в которых закладывались

ПП, используют цифровые индексы, изображенные в виде дроби, например:

где 35 - средний возраст древостоя, лет; 0,8 - относительная полнота; II - класс бонитета; 130 - запас древесины, м3/га.

Метод экологического профилирования.Метод экологиче­ского (эколого-фитоценотического) профилирования широко используется при изучении отношения видов и растительных сообществ к факторам среды, их ординации, при выделении и изучении экологических рядов и экологических групп расте­ний, составлении экологических шкал и фитоиндикационных таблиц, изучении сукцессии: зарастания гарей, вырубок и дру­гих пионерных или нарушенных фитоценозов, заболачивания, деградации естественных сообществ и т.п.

Суть метода заключается в закладке одного или нескольких профильных ходов, располагаемых в определенной последова­тельности и характеризуемых путем закладки на них ПП. Про­фильный ход закладывают в типичных ландшафтах изучаемо­го региона в направлении изменения одного или нескольких экологических факторов1 и связанных с этим сменами расти­тельности. Профильные ходы должны в максимальной степе­ни охватывать весь градиент условий экологического ряда. Поэтому перед выбором места, на котором будет заложен экологический профиль, необходимо предварительно осмот­реть участок или наметить его после тщательного изучения картографических материалов. Профильный ход, подлежащий картированию и описанию, представляет собой полосу шири­ной 5-10 (20) м (в пределах близкого охвата глазом). Длина профиля может быть различной - от нескольких до сотен метров и даже нескольких километров в зависимости от мас­штаба и выраженности тех явлений, которые предусмотрено изучить.

Работа на профиле заключается в следующем:

1) выделяются растительные сообщества, пересекаемые профильным ходом, устанавливаются их границы и измеряет­ся протяженность;

2) описываются растительные сообщества путем заложения ПП по вешкам основного хода, либо, при более беглой работе, описывается

1Помимо изучения влияния природных факторов на растительность может быть исследована и хозяйственная деятельность человека.

растительность в ее естественных границах, либо делаются только ссылки на аналогичные, ранее сделанные описания;

3) характеризуются экологические условия экотопа путем закладки почвенных разрезов, шурфов, взятия образцов для последующего анализа и т.п.

При детальных исследованиях отправные точки, направле­ния профилей, места заложения ПП, границы фитоценозов тщательно фиксируются инструментально, привязываются к заметным ориентирам или закрепляются на местности времен­ными вешками. Расстояния измеряются мерной лентой, а относительные превышения элементов профиля - нивелиром.

Все полевые материалы, собранные при экологическом про­филировании, после обработки систематизируются и оформ­ляются в определенной последовательности. Профиль ото­бражается в виде «продольного среза» на клетчатой или милли­метровой бумаге. В заранее выбранных горизонтальном и вер­тикальном масштабах на рисунке отмечаются рельеф с указа­нием высот переломных точек, места закладки ПП, расстояние от отправной точки и между опорными точками. На линии профиля указываются условные обозначения выделенных растительных сообществ и их границы. Параллельно на про­филе или под ним в сопряженных горизонтальных графах наносятся данные о почвах, уровне залегания грунтовых вод, экспозиции и крутизне склона, номерах ПП и др.

megaobuchalka.ru

Методы изучения продуктивности и питания растений.

Для решения задач лесного хозяйства необходимо иметь критерии оценки продуктивности и других полезных признаков.

При проведении таксации, как правило, не учитывается не фотосинтез, не минеральное питание, а считают лишь полезную для человека часть дерева. Тем не менее, природа руководствуется собственными правилами, которые нацелены на выживаемость вида, во-первых, соответственно на продолжение рода, отсюда следует, что очерченный человеком критерий продуктивности не обязателен для растения и зависит от продуктивности самого растения.

Главным критерием продуктивности является фотосинтез, от которого зависит накопление органического вещества. Данный процесс должен быть поддержан на высоком уровне и не должен страдать. Второй составляющей продуктивности является минеральное питание , которое поставляет необходимые минеральные элементы растениям. Коррекция минерального питания и водный режим являются наиболее действующими способами изменения абиотических факторов. Для того, чтобы оценить продуктивность биомассы, кроме таксационных методик, используемых произвольную часть растений. Существуют методы прямого учета биомассы, как последней ступени всех процессов, происходящих в растениях.

Методики оценки фотосинтеза.

При таксационных исследованиях для объяснения общей продукции использовались и сейчас используются коэффициенты фотосинтеза, которые подбираются без измерений с тем расчетом, чтобы график лучше описывал распределение по высоте или массе. Однако этот подбор условный.

Метод бруттоассимиляции.

Поскольку в результате фотосинтеза поглощается углекислый газ и выделяется кислород можно просто измерить интенсивность фотосинтеза, переведя ее не единицу площади листа.

Таким способом можно измерять фотосинтез, поместив часть растения или все в прозрачную камеру и просасывая через нее атмосферный воздух, концентрация углекислого газа в котором известна. На выходе из камеры устанавливают баритовый, а лучше инфракрасный газовый анализатор, с помощью которого измеряют концентрацию углекислого газа на выходе. Т. о., фотосинтез считают как интенсивность и как интенсивность фотосинтеза и измеряют в мг СО2\ Sлиста. Площадь листа берется с одной стороны там, где есть устьица, а у хвои берется вся поверхность. Для определения депонирующейся массы используют следующую формулу:

Ф - Д - В - П = НП

Фотосинтез можно перевести в биомассу по уравнению фотосинтеза, зная, сколько мг углекислого газа нужно для построения единицы массы.

Такой метод особенно хорош для построения кривых фотосинтеза в ответ на быстрые воздействия внешней среды на растение. Однако имеются большие сложности для проведения длительных измерений. Так, интенсивность дыхания с трудом поддается измерению. Объем корневых выделений может варьировать до 60% общей продукции. Потери масс за счет корневого опада бывает сложно рассчитать, следует, что за большой период времени накопится существенная ошибка за счет очень больших допущений. Кроме того, измерять интенсивность фотосинтеза придется все время, поскольку она постоянно меняется как дыхание.

Еще одним препятствием к применению методов для длительных измерений является необходимость изоляции растения в герметичной камере, что может создать микропарниковый эффект.

Метод неттоассимиляции.

Рассчитан на продолжительные, хотя бы от недели исследования, в результате которого можно будет зарегистрировать прирост по массе. Этот метод основан на балансовом способе изучения растений, поскольку учитывают конечные и начальные показатели. В данном случае метод применим для периода вегетации, и растения при этом могут выращиваться в любых условиях без учета чего-либо в период эксперимента.

Разница масс включает в себя приход ассимилянтов за минусом любых расходов на дыхание и т.д. Метод неттоассимиляции не хуже бруттоассимиляции и они дополнять друг друга, поскольку метод неттоассимиляции используется для длительных периодов, следовательно, можно использовать тот метод, который лучше подходит для сдачи эксперимента.

Конечно, для измерения фотосинтеза за вегетацию необходим метод ассимиляции.

Расчет чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ)

Этот показатель показывает сколько грамм сухой массы синтезировано в расчете на единицу поверхности хвои или S листа в день.

Определение S листьев.

Производится после обрывания их с растения и некоторых лабораторных измерений.

Sсосн.хв = Д * L

Коэффициент веса единицы поверхности

К = S100 хв \ m100хв ~ 100см2 \гр;

Лиственные :

К = S100 выс \ m100выс ~ 60см2 \гр;

Фотосинтетический потенциал:

ФП=( Sк + Sн )\2*Т; (м2 *день)

Sк ,Sн -поверхность листа конечная, начальная;

Т-время.

ЧПФ=∆Р\ФП; гр\м2*день;

Масса сухого растения

∆Р=Ркон- Рнач

Прирост абсолютно сухой массы - абсолютная величина. ( гр.)

Физиологами введен относительный показатель продуктивности, который слабо варьирует.

БП ( биологическая продуктивность) – это относительный показатель, который мало варьирует и характеризует темп роста, позволяет лучше отличать друг от друга сравниваемые варианты.

Изучение минерального питания ранее проводилось как расчет выноса элементов питания растением или целым га., т.е. речь шла о концентрации элементов тканей.

До сих пор некоторые исследователи корней не подразделяют их на физиологически активные и проводящие с приемлемой достоверностью, поскольку полвека назад один исследователь условно принял за активные корни все корни, тоньше с потолка взятой величины. Примерно 1-2 мм.

На самом же деле активными являются все последние порядки ветвления, в т.ч. ростовые корни. Реальный диаметр активного корня составляет десятые доли мм, при этом проводящий корень, следующий за ним может быть даже тоньше из-за замены первичной поглощающей коры на вторичную. Для расчета поверхности корней необходимо руководствоваться закономерностями, которые показывают, что в пределах всей корневой системы можно выделить элементарные участки (пряди), отходящие от скелетных корней более тонких проводящих.

В пределах растения все корневые пряди имеют сходное строение, поэтому с варианта достаточно 10 прядей со всех растений варианты и масса самих прядей.

Поверхность активных корней считается по площади боковой поверхности цилиндра. Входными данными является длина активного корня ( всех), т.е. сумма почек роста и средний диаметр активного корня из 10 любых, суммарная длина проводящих корней и сухая масса прядей.

Удельная активная поверхность корневой системы УАПКС;(см2\м общ)

∑Lобщ = ∑ Lа + Lпр.

Число метров общих корней

М\Г= общL\2сух. Пряди

Площадь корней Sкорн. = УАПКС + М/Г * М = см2

Корневой потенциал

КП=Sкон\2*Т; м2\сутки

КП=(S2+S1)\2*Т Т- время( сутки)

Минеральная продуктивность:

МП=С*∆Р\КП- общий случай

Точнее МП=С2*Р2- С1*Р1; м2\сутки

С-концентрация

МП - обозначает сколько мг конкретного элемента поглощается единицей активной поверхности корней в сутки. Концентрацию находят, анализируя сухую массу по общепринятым методам.

Читайте также:

lektsia.com

Khapugin et al._2014_metody_polevyh.pdf

%PDF-1.5 % 1 0 obj > /Metadata 42 0 R >> endobj 43 0 obj /Creator /Keywords () /Subject () /Title /rgid (PB:274959894_AS:369555655413760@1465120342956) >> endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 obj > endobj 9 0 obj > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 obj > endobj 12 0 obj > endobj 13 0 obj > endobj 14 0 obj > endobj 15 0 obj > endobj 16 0 obj > endobj 17 0 obj > endobj 18 0 obj > endobj 19 0 obj > endobj 20 0 obj > endobj 21 0 obj > endobj 22 0 obj > endobj 23 0 obj > endobj 24 0 obj > endobj 25 0 obj > endobj 26 0 obj > endobj 27 0 obj > endobj 28 0 obj > endobj 29 0 obj > endobj 30 0 obj > endobj 31 0 obj > endobj 32 0 obj > endobj 33 0 obj > endobj 34 0 obj > endobj 35 0 obj > endobj 36 0 obj > endobj 37 0 obj > endobj 38 0 obj > endobj 39 0 obj > endobj 40 0 obj > endobj 41 0 obj > endobj 42 0 obj > stream GPL Ghostscript 9.10()2015-04-15T16:17:43+03:002015-04-15T16:17:43+03:00PDFCreator Version 1.7.3

www.researchgate.net

Смотрите также

• 
  Растение тимьян фото
• 
  Питомник растений раменский
• 
  Мочевина для растений
• 
  Со2 для растений
• 
  Растения зеленые домашние
• 
  Зеленые растения домашние
• 
  Полиплоидия у растений
• 
  Питомник пушкин растений
• 
  Растения сорные фото
• 
  Растение багульник фото
• 
  Багульник фото растение