Основные подходы к исследованию флоры города Тольятти и методы исследования

Согласно общепринятым традициям, объем урбанофлоры принят как совокупность всех видов на территории города, для которых установлен факт их самопроизвольного появления и произрастания (пусть без прохождения жизненного цикла), а также культивируемые деревья и кустарники, для которых возможно существование рудеральных сообществ. Для выделения городских парциальных флор в составе урбанофлоры города Тольятти использовали метод модельных выделов, разработанный Н.Г. Ильминских (1992) на основе метода парциальных флор. Были выделены и проанализированы две парциальные флоры: городской квартал в Центральном районе и Центральный парк. Данные выделы представляют собой контуры территории, в пределах которых проводились тщательные флористические исследования по традиционной полевой методике.

Для выявления специфики экологических закономерностей существуют исключительно собственные – экологические методы. Они делятся на полевые, лабораторные, экспериментальные, количественные (математическое моделирование) методы.

Полевые методыимеют первостепенное значение. Они предполагают изучение популяций и сообществ в естественной среде (в природе) и позволяют установить воздействие на объект комплекса факторов, изучить общую картину развития и жизнедеятельности изучаемого объекта.

В качестве примера можно привести леса на склонах разных экспозиций, на разных почвах, на разных географических широтах. Или водные экосистемы на разной глубине в одном и том же море, на одной глубине в южных и северных морях. Все они, несмотря на различия, развиваются по одним и тем же законам, под влиянием комплекса факторов, но значения этих факторов разные и зависят от местоположения объекта исследований.

Однако в полевых исследованиях очень сложно выявить роль одного фактора, как биотического (конкуренции, аллелопатии, плодородия почв), так и абиотического (тепло, влаги, света, засоления, кислотности почв), тем более, что все факторы функционально связаны друг с другом.

Исследовать роль конкретного фактора можно при постановке эксперимента в полевых или лабораторных условиях.

Экспериментальные методы отличаются от полевых тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно дозировать размер изучаемого фактора, следовательно, можно точнее, чем при обычном наблюдении, оценить его влияние. При этом выводы, полученные в лаборатории, требуют обязательной проверки в полевых условиях.

В качестве примеров экологических экспериментов можно привести исследования функций лесозащитных полос, изучение осветления насаждений, влияния разных доз удобрений, вносимых под сельскохозяйственные культуры и т.д. Широко известен метод изучения конкурентных взаимоотношений деревьев в лесу путем ограничения определенной площади (площади питания).

Большое значение при проведении экологических исследований имеют химические и физиологические методы, т.к. они позволяют выявить роль разных компонентов экосистем, и в первую очередь, самого главного – фитоценоза, в аккумуляции и превращении вещества и энергии. Химические методы позволяют установить особенности накопления химических элементов в растениях и в целом в сообществах, особенности круговорота питания. С помощью физиологических методов можно в полевых условиях проследить физиологические процессы (фотосинтез и транспирация).

Так как все биосистемы обладают способностью к саморегуляции, т.е. к восстановлению экологического равновесия, а законы их развития имеют причинно-следственную связь, то в экологических исследованиях широкое распространение получили математические методы (математическая статистика, методы теории информации и кибернетики, теории чисел, дифференциальные и интегральные исчисления и др.) и на основе этих методов – моделирование. Моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах процессов свойственных живой природе, получило широкое распространение в современной экологии.

Экологический мониторинг – один из главных методов изучения динамики экосистем (биогеоценозов), происходящей под воздействием естественных и антропогенных факторов. Под мониторингом понимается специальное длительное слежение за состоянием одних и тех же экосистем. Подобные исследования сопряжены с большими время- и трудозатратами, так как предусматривают детальное описание и изучение всех компонентов, составляющих биогеоценоз, и потому возможны лишь при организации стационарных работ с закладкой как временных, так и постоянных пробных площадей. Мониторинг растительного покрова должен проводиться на разных уровнях в соответствии с хорологической (пространственной) дифференциацией биосферных систем. С помощью одной пробной площади размером 1 га проводить мониторинг растительного покрова невозможно. Для равнинного геоботанического района (заповедника) необходимо заложить не менее 10-12 постоянных пробных площадей размером 1 га, а для горного района - не менее 30-40. Именно к такому выводу пришло большинство исследователей, работавших в разных регионах северной Евразии.

К сожалению, изучение процессов, а именно изучение трансформации сложных многокомпонентных систем, какими являются экосистемы и растительные сообщества – это следующий этап развития экологии. Пока что наибольшее развитие получил мониторинг растительного покрова (ботанический), но и он еще находится в начальной стадии.

Изучение растительного покрова – самая важная часть экологических исследований. По выражения В.М. Урусова, растения «не бегают по территории, как зайцы», их легко измерять, за ними легко наблюдать. Видовой состав, физиономический облик, структура, жизненное состояние растений и продуктивность растительных сообществ отражают все особенности условий обитания (климат, почвы, положение в рельефе), историю развития и связи между элементами сообщества, как в пространстве, так и во времени. С изучения растительности и начинается изучение экосистем.

Основной классификационной единицей растительного покрова служит ассоциация. Нет на земле двух совершенно одинаковых растительных сообществ, или фитоценозов, которые были бы идентичны, но многие из них настолько похожи между собой, чтобы без колебаний могут быть отнесены к одному типу фитоценоза или одной ассоциации. Согласно определению, разработанному отечественными геоботаниками во главе с В.Н. Сукачевым, ассоциация представляет собой совокупность однородных фитоценозов с одинаковой структурой, одинаковым составом и жизненными формами растений, со сходными взаимоотношениями организмов как друг с другом, так и со средой. Сходные ассоциации (лиственничник разнотравно-вейниковый, Л. хвощово-разнотравный и т.д.) составляются в группы (лиственничники травяные), сходные группы – в формации (лиственничная), последние – в группы формаций (горные лиственничники, долинные лиственничники), затем следуют классы формаций (хвойных лесов) и типы растительности (лесной).

Для получения объективных характеристик и количественных показателей ассоциации в ее самых типичных фитоценозах закладывают пробные площади и на них определяются все характеристики. Поэтому закладке пробных площадей предшествует очень тщательный выбор участков на основе обстоятельного изучения материалов лесоустройства и маршрутного обследования районов исследований.

Минимальный ареал ассоциации – это минимальный размер площади, на которой выявляются все виды (константы) ассоциации; минимальная площадь выявления та, на которой выявляются все особенности изучаемого сообщества. Исходя из этих условий и устанавливается размер пробных площадей.

При закладке пробных площадей обычно соблюдается второе условие, чтобы число особей эдификаторных ценопопуляций на них составляло не менее 200 экземпляров и были представлены все виды растений и все структурные элементы ценоза. Минимальный размер пробных площадей в лесу – 50х50 м², максимальный – 50-100 м². Для травяных сообществ размер пробных площадей меньше, чем для лесных (до 100 м²). Для пробных площадей детально описываются местоположение, состояние окружающих территорий, выявляется видовой состав, дается характеристика каждой ценопопуляции, отмечается ее фенологическая фаза. Обязательно изучаются вертикальная и горизонтальная структура сообщества.

Пробные площади могут быть временными и постоянными. На временных пробных площадях проводятся разовые учетные работы и не столь детально, как на постоянных пробных площадях (ППП). Именно последние служат для многолетнего изучения разных процессов и закономерностей развития растительности, т. е. для мониторинговых исследований. Желательно чтобы ППП были заложены во всех редких и в девственных сообществах каждой природной зоны.

При детальном изучении пространственной структуры ППП в натуре разбиваются на квадраты 10х10 м². На каждом из них выполняется сплошной перечет древостоя и крупного подроста с указанием жизненного состояния особей. Впоследствии выбираются квадраты, наиболее отражающие строй того или иного структурного элемента (парцеллы – в трактовке Н.В. Дылиса, 1974) и по их данным рассчитываются показатели: таксационные – для древостоя (средние диаметр и высота, сумма площадей сечения стволов, разряды высот, запас древесины, относительная полнота, классы бонитета и товарности) и биометрические – для подлесочного яруса.

Древостой, на временных пробных площадях жизненное состояние растений и особенности ярусов (древостоя, подроста, кустарников, трав), описываются глазомерно; замеры диаметров (перечет) у деревьев ведутся с точностью до 4 см, высоты измеряются у 20-30 деревьев. На постоянных пробных площадях каждому дереву присваивается порядковый номер и диаметр измеряется с точностью до 0, 1 см, указывается категория, отражающая жизненное и качественное состояние дерева.

Например, по следующей шкале:

I А – господствуют в первом ярусе, лучшие по развитию, с прямыми ровными, хорошо очищенными от сучьев стволами;

I Б – растут в первом ярусе, хорошего развития, здоровые, но могут иметь незначительные изъяны ствола;

II А – растут в первом и втором ярусах, здоровые, но отстают в росте или, в силу своей молодости, еще не вышли в класс господствующих;

II Б – здоровые, с сильно развитыми кронами, суковатыми стволами;

III А – перестойные, но без признаков усыхания; самые большие;

III Б – фаутные, сомнительной жизнеспособности, усыхающие.

Для более полной информации о развитии древостоя проводится анализ хода роста модельных деревьев главной породы, определяется возраст.

Подрост выше 2 м на пробных площадях учитывается полностью. Он разбивается по группам высот с градацией 0, 25 или 0, 5 м. Одновременно с перечетом указываются порода и жизненное состояние растущих особей.

-очень хорошей жизненности – деревце густооблиствено (густоохвоено), прирост в высоту максимальный для данной группы высот, стволик без изъянов, кора гладкая;

-жизнеспособный (благонадежный) – деревце здоровое, нормально развито, но могут быть небольшие изъяны у стволика: смены вершинок, кривизна; прирост побегов снижен, кора гладкая;

-сомнительной жизненности – деревце сильно угнетено, прирост по высоте очень слабый или отсутствует, кроны редкие, нередко состоят из 1-2 ветвей; много сухих побегов, частые смены вершинок, кора шершавая;

-нежизнеспособный (неблагонадежный) – прироста текущего года нет, живые ветви единичны, вершинки усохшие, кора шершавая, отслаивается.

Для всех пород отбираются модельные деревца – по одному для каждой группы высот. У них определяются возраст и приросты в высоту по годам за последние пять лет, измеряются диаметры стволика на уровне шейки корня и на высоте 1, 3 м, высота стволика и диаметр кроны.

Для подлеска (кустарников) определяются видовой состав, состояние и сомкнутость ценопопуляции каждого вида. Он разделяется на редкий (сомкнутость < 0, 3), средней густоты (0, 3-0, 5) и густой (сомкнутость > 0, 5). Для определения биометрических показателей в выделенных градациях у 50 особей всех видов измерялись длина и диаметр побегов на уровне шейки корня. У кустарников подсчитывалось количество побегов в кусте и у всех побегов измерялись диаметр и длина побега.

Подрост ниже 0, 25 м, всходы и самосев древесных и кустарниковых пород учитываются по площадкам 2х2 м. Учетные площадки закладываются на пробной площади равномерно по диагонали в верхнем правом (или левом) углу каждой 10-метровой клетки. На этих же площадках учитывается и возобновление лиан. Перечет самосева подроста и кустарников ведется по высоте с точностью до 5 см с указанием жизненности особей.

Напочвенный покров отличается большой неоднородностью структуры, особенно в северных лесах и редколесьях. Как фитоценоз может состоять из нескольких ярусов, так ярус напочвенного покрова – из нескольких подъярусов, образованных растениями разных жизненных форм: кустарничками, мхами, лишайниками, травами.

Травы, в свою очередь, можно разделить на группы: злаки и осоки, мелко- или низкотравье (высота до 15-20 см, разнотравье (травы средних размеров – до 50 см), крупнотравье (выше 50 см) и папоротники. Для каждой пробной площади составляется таблица со списком видов и показателями их численности отдельно для травяно-кустарничкового подъяруса и мохово-лишайникового подъяруса (покрова). Описание напочвенного покрова нередко выполняется одновременно с картированием микрогруппировок. Названия микрогруппировкам, как и всему ценозу, присваиваются по доминирующим видам и (или) группе видов со сходными экологией и жизненной формой. Например, " разнотравно-осоковая" означает, что в группировке высоко обилие смеси из разных трав среднего размера, но обилие осоки выше. Если проективное покрытие трав было ниже 60, но выше 40% – к названию добавлялось " разреженная", если ниже 40% – редкопокровная.

Показатели численности видов и их динамика являются основными в экологических исследованиях. Численность определяется визуально и инструментально, но чаще визуально. Всегда на учетной единице: площади (дм, м², км², га, ), длины (м, км), объема (м³, 10 дм³), времени (час, сутки) и т.д.

Бывают различные виды посадок:

Групповые в виде геометрических, чаще всего они неправильной формы.

Одиночные.

Рядовые (другое название «живая изгородь»).

Рядовые посадки делятся на плотные и изреженные. В зависимости от древесной породы расстояния между деревьями в плотных рядовых посадках бывают: - 3 шт. на 1 м - 0, 7 м, в изреженных рядовых посадках: - 3 м (для ели, тополей) - 4-6 м (для деревьев с широкой кроной)

Ряды могут располагаться параллельными линиями по 2, таким образом, чтобы деревья росли в «шахматном порядке». Самым ярким примером подобной посадки служат аллеи тополей (Советский, Пионер, Балле). Рядовые посадки выполняют три функции: служат естественной защитой от продувания ветрами жилых комплексов, исполняют роль пылесборников и в то же время освежают местный воздух, а также являются декоративным украшением селитебных ландшафтов.

При посадке древесной и кустарниковой растительности учитывались такие параметры как высота (этажность) строений, их площадь, а также общая площадь дворов внутри жилых комплексов. Планирование высадки различных видов зеленых насаждений (деревьев и кустарников) осуществлялось в зависимости от формы внутридворовых пространств и их освещенности.

При ведении реконструкционных работ старые по возрасту деревья (таковыми считаются деревья, достигшие 40-50 лет) выкорчевывают и высаживают молодые (около 10 лет). При подобной замене также идет и смена пород деревьев.

Озеленение мест отдыха населения, расположенных вблизи жилых строений осуществляет несколько функций:

• является защитой от продувания ветрами;
• создает благоприятное влияние на самочувствие человека (микроклимат: оптимальная влажность, теневой занавес в жаркие дни);
• является естественным заслоном от пыли;
• выполняет декоративную функцию.

Разнообразие жилой застройки в Центральном районе города проявляется намного ярче, чем в остальных (Автозаводском и Комсомольском). В связи с этим можно выделить и различные варианты озеленения района:

• самым густо озелененным является центр района. Густота насаждений здесь достигает 13-14 м² на человека. При озеленении этого сектора применяли посадку таких пород как тополь (несколько видов), вяз обыкновенный, клен остролистный, клен ясенелистный, береза пушистая, рябина обыкновенная. Уже позже сажали яблоню сибирскую (ул. Жилина), ель колючую (Центральная площадь, площадь Свободы). Из кустарников были высажены кизильник блестящий и боярышник (несколько видов) в живой изгороди, а также спирея калинолистная и барбарис (несколько видов) в группах.
• окраинные сектора района имеют густоту насаждений 9, 6-10, 3 м² на человека. Кроме вышеперечисленных пород в посадки этих секторов вошли лиственница (ул. Баныкина) и каштан конский (окончание ул. Мира) в аллейных посадках.
• самым обширным по площади и самым разреженным в плане озеленения является северный и северо-западный сектор, прилегающий к Центральному. В этом секторе характерной застройкой является усадебная, соответственно здесь не проводилось массового озеленения, только частное (т.е. озеленяли территорию жители этого сектора). В древесном ярусе можно встретить тополь, клен ясенелистный и рябину обыкновенную; в кустарниковом: сирень, боярышник. В данный момент проводятся работы по озеленению этого участка.

В аллейных посадках участвуют такие породы как липа мелколистная, клен остролистный (ул. Горького); в одиночных посадках встречается рябина; ель, каштан, лиственница (Молодежный бульвар), туя, ива плакучая ( Центральная площадь) встречаются как в групповых так и аллейных посадках. В кустарниковом ярусе высаживают спирею калинолистную и гортензию (участвует в реконструкции Центрального парка), калину Бульданеш.

Характер зеленых насаждений. Эта характеристика включает такие критерии, как плотность зеленых насаждений, видовой состав деревьев и кустарников, плотность проективного покрытия зеленого покрова (включая травяную растительность), запас древостоя на пробной площади.

1. Плотность зеленых насаждений измеряется в количестве деревьев на 1 га. Плотность посадок варьирует от 7 шт/га до 240 шт/га.

2. Видовой состав деревьев насчитывает 20 различных пород деревьев. Сюда входят: тополя (Советский, Пионер, Берлинский, Петровский, Балле), ель колючая, сосна обыкновенная, береза бородавчатая, ясень зеленый, вяз обыкновенный, черемуха, клен ясенелистный, рябина обыкновенная, лиственница обыкновенная, каштан конский, липа мелколистная, клен остролистный, туя, яблоня сибирская, ивы (стригучая, плакучая).

Видовой состав кустарников: кизильник блестящий, спирея калинолистная, боярышник (несколько видов), сирень, барбарис, бирючина, войлочная вишня, калина (несколько видов), жимолость, жасмин (чубушник), шиповник (несколько видов).

3. Плотность проективного покрытия зеленого покрова варьирует от 50 до 70 %.

4. Запас древостоя рассчитывается по формуле:

V (м³) = 0, 534 х H (м) х D² (м) х Q₂,

где H – высота дерева (в метрах),

D – диаметр дерева на высоте 1, 3 м (в метрах);

K = 10000/S, где S – площадь участка в м²,

где К - пересчетный коэффициент на 1 га;

Q₂ – коэффициент формы (стройности), равный отношению диаметра на половине высоты дерева к его диаметру на высоте 1, 3 м.

В таблицах 6-8 приведены данные по запасу древостоя на пробных участках города Тольятти, а также данные размеров различных древесных пород (диаметр – D и высота - Н).

Таблица 6 - Расчет запаса древостоя на пробной площади ( Центральный район, двор), S участка 1944 м² [39].

Древесная порода	D, м	H, м	V, м3	Количество	V, м3 с учетом количества стволов	Пересчетный коэффициент на 1 га	Q2	Запас древостоя, м3/га
Черемуха	0, 22		0, 6		0, 6		0, 7	2, 1
Береза	0, 15		0, 2				0, 6
Рябина	0, 11		0, 06		0, 3		0, 7
Клен ясенелист	0, 11		0, 06		0, 4		0, 65	1, 3
Липа	0, 15		0, 1		0, 1		0, 65	0, 3
Вяз	0, 1		0, 04		0, 12		0, 65	0, 4
Всего живого древостоя								8, 1

Таблица 7 - Расчет запаса древостоя на пробной площади (Центральный район, двор^), S участка 5760 м² [39].

Древесная порода	D, м	H, м	V, м3	Количество	V, м3 с учетом количества стволов	Пересчетный коэффициент на 1 га	Q2	Запас древостоя, м3/га
Береза	0, 17		0, 2		1, 2	1, 7	0, 6	1, 2
Клен ясенелист	0, 13		0, 08		0, 32	1, 7	0, 65	0, 3
Ясень	0, 16		0, 2		0, 4	1, 7	0, 7	0, 5
Всего живого древостоя

Таблица 8 - Расчет запаса древостоя на пробной площади (Центральный район, улица), S участка 1512 м² [39].

Древесная порода	D, м	H, м	V, м3	Количество	V, м3 с учетом количества стволов	Пересчетный коэффициент на 1 га	Q2	Запас древостоя, м3/га
Клен остролистный	0, 17		0, 1		3, 4	6, 6	0, 65	14, 5
Всего живого древостоя								14, 5

 

 

В работе были проведены полевые и камеральные исследования участков на предмет их озеленения. В ходе работ были получены следующие результаты:

• плотность озеленения варьирует от 7 до 240 шт/га. Следует отметить, что со временем плотность увеличивалась до начала строительства «новых» кварталов, затем плотность озеленения начала снижаться. Это связано с тем, что в настоящее время озеленение города передано частным предприятиям, которые осуществляют только отдельные заказы застройщиков города.

• видовой запас деревьев на пробных участках мало разнообразен и насчитывает всего 10 видов древесной растительности.

 

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: