Методики исследовательской деятельности по экологии

ДЕПАРТАМЕНТ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЭКОЛОГИИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
ГАУ ДОД ТО «Областной центр дополнительного образования детей и молодежи»
Тюменское областное общественное детское движение «ЧИР»
Методики исследовательской деятельности
по экологии
(для руководителей объединений эколого-биологической
и естественнонаучной направленности)
Тюмень
2013
Сборник «Методики исследовательской деятельности по экологии» (для руководителей объединений эколого-биологической и естественнонаучной направленности). / Сост. Баянова О.В., Максимова С.Л. – Тюмень; 2013. – 120 с.
В данный сборник вошли наиболее эффективные методики эколого-биологической направленности, которые могут использоваться педагогами и их воспитанниками при подготовке исследовательских работ по изучению окружающей среды.
Рекомендуется педагогам дополнительного и общего образования.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1. Гидробиология и водная экология. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2. Паспорт водного объекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1. Паспорт реки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.2. Паспорт озера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.3. Паспорт родника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3. Методика исследования водного объекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.1. Измерение ширины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2. Определение поперечного профиля реки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.3. Определение скорости течения реки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.4. Расчет расхода воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4. Органолептические свойства воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1. Определение прозрачности воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2. Определение мутности воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.3. Определение запаха воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.4. Определение вкуса воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4.5. Определение цветности воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.6. Измерение температуры воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.7. Отбор проб воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5. Гидрохимические методы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.1. Определение растворенного в воде кислорода (по методу Винклера). . . . . . . . . . 20
1.5.2. Жесткость воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.6. Биоиндикация экологического состояния водного объекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.6.1. Индикаторные таксоны экологического состояния водного объекта . . . . . . . . . . 22
3
1.6.2. Шкала загрязнений по индикаторным таксонам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.6.3. Прибрежное обрастание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.7. Сапробиологический анализ экологического состояния водных объектов. . . . . . . . . . 25
1.7.1. Таблица индикаторных организмов для определения зон сапробности . . . . . . . 25
1.7.2. Взятие проб гидробионтов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.7.3. Определение видового состава организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.7.4. Методика «Индекс Майера». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.7.5. Методика «Биотический индекс Вудивисса (Индекс реки Трент)». . . . . . . . . . . . 29
1.7.6. Шкала и метод оценки качества вод (С.Г. Николаев). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2. Почвоведение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1. Техника полевого исследования почв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.1. Методика подготовки почвенного разреза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.2. Отбор проб почвы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.3. Определение почвенных горизонтов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.4. Определение механического состава почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.1.5. Определение влажности почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.6. Определение окраски почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.7. Определение структуры почвы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.1.8. Определение плотности и сложения почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2. Методика лабораторных исследований почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.1. Определение кислотности почвы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.2.2. Определение засоленности почвы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.3. Биологическая индикация почвы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4
2.3.1. Биологическая индикация кислотности почв. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3.2. Биологическая индикация плодородия почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.3.3. Определение плодородия почвы по продуктивности растений
(метод биотестов). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3. Ботаника. Методики исследования растений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.1. Снаряжение для флористических экскурсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2. Методика сбора гербария. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.1. Сбор растений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.2. Сушка растений. Укладка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2.3. Этикетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2.4. Прокладки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2.5. Гербарная сетка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.6. Этикетирование гербария. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.7. Монтировка гербария. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.8. Прикрепление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2.9. Хранение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3. Морфологический анализ растений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.1. Схема морфологического описания цветкового растения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4. Геоботаническое описание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.4.1. Геоботаническое описание фитоценоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.4.2. Определение ассоциации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5. Биоиндикация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.5.1. Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны обыкновенной. . . . . . . 75
3.5.2. Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха. . . . . . . . . 76
3.5.3. Определение степени загрязнения воздуха по лишайникам. . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5
4. Зоология. Методики изучения животных. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.1. Сбор насекомых и оформление коллекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.1.1. Основные предметы полевого оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.2. Методы сбора насекомых. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.1.3. Специальные приспособления для сбора наземных беспозвоночных . . . . . . . . . 83
4.1.4. Обработка материала для коллекции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.2. Учет беспозвоночных ловушками Барбера и ловчими канавками. . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3. Учет численности насекомых методом кошения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4. Мониторинг популяций рыжих лесных муравьев и оценка состояния
их гнездовых комплексов (В.В. Хохлов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.5. Учет численности дождевых червей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.6. Изучение видового состава и численности амфибий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.7. Изучение видового состава и численности птиц методом маршрутного учета . . . . . . . 99
4.8. Количественный учет мелких млекопитающих. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Используемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6
ВВЕДЕНИЕ
Успешность любого исследования заключается в правильном подборе
методов изучения биологических объектов.
Выбор методик исследования, вошедших в этот сборник, обусловлен
общероссийскими требованиями к компетентности юных исследователей
природы. В частности, разделы гидробиология и водная экология, почвоведение, ботаника и зоология являются основными на областных и общероссийских мероприятиях эколого-биологической направленности.
Методики, включенные в сборник, предназначены для педагогов-естественников, работающих с детьми 12-17 лет.
При выборе методики исследования необходимо учесть состояние материально-технической базы учреждения (оснащенность приборами, оборудованием, реактивами и т.п.), индивидуальные особенности участников исследования, особенности исследуемой территории, характер целей и задач
исследования.
При использовании методик из данного сборника следует обеспечить
соблюдение правил техники безопасности; выполнение всех практических
работ необходимо осуществлять в присутствии педагога и после предварительного инструктажа по технике безопасности.
При составлении сборника изучались различные источники. Большинство методических разработок сложны, требуют специального оснащения
и могут применяться только в научных учреждениях.
Наиболее адаптированным для школьного возраста, на наш взгляд,
являются методические разработки Московского полевого учебного Центра
«Экосистема» (Боголюбов А.С.), некоторые из них в сокращенном варианте
приведены в данном сборнике.
Председатель Тюменского областного
общественного детского движения «ЧИР»,
заведующая ЭКОиЛА ГАУ ДОД ТО «Областной центр
дополнительного образования детей и молодежи»
Максимова Светлана Леонидовна
7
1.Гидробиология и водная экология
Гидробиология – наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных систем.
Охватывает изучение отдельных водных организмов (гидробионтов),
их популяций и сообществ, взаимодействий между ними и неживой
природой.
Водная экология (гидроэкология) – часть геоэкологии, изучающая
водные экосистемы как совокупность трех взаимодействующих компонентов: водной среды, водных организмов и деятельности человека.
Водный объект (в соответствии с Водным кодексом РФ) – это
сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа либо
в недрах, имеющее границы, объем и черты водного режима.
Биологическая индикация воды – оценка качества воды по наличию водных организмов, являющихся индикаторами ее загрязненности.
Планктон (от греч. planktos – блуждающий) – совокупность организмов, населяющих толщу воды континентальных и морских водоемов, не способных противостоять переносу течениями. В состав
планктона входит фито-, бактерио- и зоопланктон. В пресных водах
различают озерный планктон (лимнопланктон) и речной (потамопланктон).
Фитопланктон – совокупность растительных организмов водного
объекта, не способных активно передвигаться, – важнейший компонент водных систем, активно участвующий в формировании качества
воды. Является чутким показателем состояния водных экосистем и
водоема в целом.
8
Зоопланктон (зоон) – животное; (οлянктон) – блуждающее. Животные, населяющие толщу воды морских и пресных водных объектов, почти лишенные способности к самостоятельному движению, не
могущие противодействовать переносу их водой.
Ряд видов, которых принято считать типично планктонными,
в прудах и озерах имеют донную или перифитонную (прикрепление
к какому-либо предмету) фазу в своем жизненном цикле, это так называемые перифитонные организмы (т.е. обрастатели).
Бентос (от греч. bénthos — глубина) – совокупность организмов,
обитающих на грунте и в грунте морских и материковых водных объектов. В противоположность бентосу организмы, живущие в толще воды
и не связанные с дном, называются пелагическими организмами
(нейстон, плейстон, планктон и нектон).
Бентос делят на животный (зообентос) и растительный (фитобентос).
Эвтрофирование водных объектов (эвтрофикация) – повышение уровня первичной продукции вод благодаря увеличению в них
концентрации биогенных элементов. Интенсивное развитие растений
приводит к накоплению органического вещества, которое, вследствие
неполной минерализации, накапливается в водном объекте.
Биотестирование – использование в контролируемых условиях
биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на
организм, его отдельную функцию или систему организмов.
1.2. Паспорт водного объекта
Описание водного объекта необходимо начинать с составления
паспорта водного объекта (реки, озера, родника).
9
1.2.1. Паспорт реки
1. Название.
2. Место, откуда река берет начало.
3. Водный объект, в который впадает данная река.
4. Притоки (левые, правые).
5. Высший уровень половодья. Определяется по мусору на кустах, темным кольцам на деревьях, не просохшим после половодья,
разводам на земле и т.д. Замеряется от уровня воды в реке до следов
половодья в трех, произвольно выбранных точках (м). Вычисляется
средний показатель. Выставляется дата.
6. Расход воды. Измеряются скорость течения и площадь сечения воды в разных местах (методика 1.3.2., 1.3.3.). Определяется расход воды (м3/с) путем умножения скорости течения (м/с) на площадь
сечения (м2). Площадь сечения определяют, умножив ширину реки на
ее глубину в данном месте.
7. Характер течения (бурное, ровное, переменчивое и т.д.) на исследуемом участке (указать, к какой части реки относится – верхняя,
средняя, нижняя).
8. Вода: цвет, температура, прозрачность, вкус, запах, жесткость
(раздел 1.4.).
9. Прилегающая местность: рельеф (равнинный, холмистый, горный), характер берегов (пологие, крутые, обрывистые); грунты (песчаные, глинистые, торфяные, скальные); растительность (деревья,
кустарники, травянистые растения).
10. Описание родников в долине реки.
11. Характер русла: извилистое или прямое, наличие плесов, рукавов, отмелей и перекатов, водопадов и порогов.
12. Животный и растительный мир (типичные представители).
Особо отмечаются редкие и исчезающие виды.
10
13. Хозяйственное использование. Наличие гидротехнических
сооружений; источники загрязнения.
14. Составляется карта-схема реки, вычерчивается ее поперечный профиль в исследуемом месте.
1.2.2. Паспорт озера
1. Название.
2. Местоположение.
3. Размер озера (ширина, длина, общая площадь) и характер береговой линии (возвышенные или низменные, пологие или крутые,
каменистые или песчаные берега, наличие заливов и т.д.). Определяется визуально, по карте, по литературным источникам.
4. Характеристика грунта на отмелях, мощность иловых отложений.
5. Температура воды на поверхности и на разных глубинах в различные сезоны (методика 1.4.6., возможно использование литературных данных).
6. Цвет, прозрачность и другие характеристики воды.
7. Промеры глубин с лодки. Осуществляются в различных участках озера (около берега, на середине озера и в других определяемых
исследователем местах) с помощью специального шнура с метками
через каждые 10 см. На конце шнура привязан груз. Шнур опускается
в воду до соприкосновения груза с дном. Обозначенное расстояние
фиксируется.
Обязательно присутствие педагога и соблюдение техники
безопасности на воде!
8. Данные о пересыхании, промерзании, заморах, наибольших
и наименьших уровнях воды (по опросам местных жителей).
9. Характер водной и прибрежной растительности.
10. Животный мир.
11
11. Наличие притоков, истоков, прилегающих болот, ключей. Количество воды, поступающей из притоков за сутки, и расход ее в реках
и ручьях, вытекающих из озера (методика 1.3.4. или по литературным
данным).
12. Наличие насосных станций, рыборазводных и других хозяйственных сооружений.
13. Источники загрязнения и меры защиты озера.
14. Карта-схема озера.
1.2.3. Паспорт родника
1. Название.
2. Местоположение.
3. Тип. Родники бывают: восходящими – напорными и нисходящими – безнапорными; временно действующими (сезонными) и постоянно действующими.
4. Характеристика грунта.
5. Температура воды.
6. Расход воды в л/с. При отсутствии у родника желоба, по которому стекает вода, делается специальное углубление. В срез углубления ставится желоб из жести. Под желоб ставится стеклянная банка
емкостью 1 л и по секундомеру вычисляется время заполнения банки
водой.
7. Качества воды: цвет, температура, прозрачность, вкус, запах,
жесткость (разделы 1.4., 1.5.).
8. Растительность.
9. Животный мир.
10. Использование.
11. Источники загрязнения и меры защиты.
12
1.3. Методика исследования водного объекта
1.3.1. Измерение ширины
Для измерения ширины реки необходимо, встав на берегу реки
(в точке А) напротив хорошо заметного предмета (Б) на другом берегу,
отмерить под прямым углом вдоль берега 10 м, отметить точку вехой
(О). Еще раз отмерить такое же расстояние и от этой точки (В) двигаться перпендикулярно руслу до тех пор, пока точки О и Г не окажутся на
одной линии с точкой Б. Ширина реки (АБ) будет равна стороне треугольника ВГ.
1.3.2. Определение поперечного профиля реки
Для определения поперечного профиля реки необходимо произвести замеры глубины реки на определенных участках. Технология
промеров глубины описана в пункте 7 в разделе 1.2.2. Участки могут
быть отмечены на тросе, который натягивается между берегами, если
река не широкая. В противном случае расстояние определяется с помощью буйков или других приспособлений в зависимости от обстоятельств.
13
Затем составляется графический профиль реки.
Обозначения: b1, b2, b3 ..., bn – отрезки реки, на которых измерялась глубина; h1, h2, h3,..., hn – глубина, w1, w2, w3, … wn – площадь сечения на отрезке, определяется по формуле, обозначенной на схеме.
1.3.3. Определение скорости течения реки
Для определения скорости течения реки нужно выбрать относительно ровный участок длиной не менее 30 м и отметить его вешками
(створы). Поплавок бросают в воду выше верхнего створа. При прохождении им верхнего створа включают секундомер или засекают
время по часам. Затем засекают время при прохождении поплавком
нижнего створа, затем высчитывают скорость в м/с. Для более точного
определения поверхностного течения поплавки бросают на середину
и ближе к берегам, вычисляя среднюю скорость течения реки.
14
1.3.4. Расчет расхода воды
Расход воды (м3/с) определяется путем умножения скорости течения (м/с) на площадь сечения (м2). Площадь сечения определяют,
умножив ширину реки на ее глубину в данном месте.
1.4. Органолептические свойства воды
Показатели, характеризующие органолептические свойства: прозрачность, мутность, запах, вкус, цветность.
1.4.1. Определение прозрачности воды
В речной воде находятся взвешенные вещества, которые уменьшают ее прозрачность. Существуют несколько методов определения
прозрачности воды.
А. По диску Секки. Чтобы измерить прозрачность речной воды,
применяют диск Секки диаметром 30 см, который опускают на веревке
в воду, прикрепив к нему груз, чтобы диск уходил вертикально вниз.
Диск Секки – диск из пенопласта с черно-белыми секторами, с прикрепленным снизу грузом, на веревке сделаны узелки через 20 см для
подсчета глубины.
15
Вместо диска Секки можно применять тарелку, крышку и др., положенные в сетку. Диск опускается до тех пор, пока он виден. Глубина,
с которой диск не виден, будет показателем прозрачности воды.
В. По кресту. Находят предельную высоту столба воды, через
которую просматривается рисунок черного креста на белом фоне
с толщиной линий, равной 1 мм, и четырех черных кружочков диаметром, равным 1 мм.
Высота цилиндра, в котором проводится определение, должна быть
не менее 350 см. На дне его расположена фарфоровая пластинка с крестом. Нижняя часть цилиндра должна быть освещена лампой в 300 Вт.
По шрифту. Под цилиндр высотой 60 см и диаметром 3-3,5 см
подкладывают стандартный шрифт на расстоянии 4 см от дна, исследуемую пробу наливают в цилиндр так, чтобы можно было прочитать
шрифт, и определяют предельную высоту столба воды.
1.4.2. Определение мутности воды
Повышенную мутность вода имеет за счет содержания в ней грубодисперсных неорганических и органических примесей. Определяют
мутность воды весовым методом.
Метод заключается в том, что 500-1000 мл воды профильтровывают через плотный фильтр (из фильтровальной бумаги) диаметром
9-11 см. Фильтр предварительно высушивается и взвешивается на
аналитических весах. После фильтрования фильтр с осадком высушивают и вновь взвешивают. По разности масс фильтра до и после
фильтрования рассчитывают количество взвешенных веществ в исследуемой воде. Полученный результат (мг/л) будет показателем мутности воды.
1.4.3. Определение запаха воды
Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов или появляться при их отмирании – это естественные запахи.
16
Запах воды в водоеме может обуславливаться также попадающими в него стоками канализации, промышленными стоками – это
искусственные запахи.
Колбу с притертой пробкой заполняют на 2/3 водой и тотчас закрывают, встряхивают, открывают и тотчас отмечают характер и интенсивность запаха.
Сначала дают качественную оценку (характер) запаха по соответствующим признакам: болотный, землистый, рыбный, гнилостный,
ароматический, нефтяной и т.д.
Интенсивность оценивают по 5-балльной шкале.
Интенсивность запаха (баллы)
Характер
запаха
1
Едва
уловимый
2
Слабый
3
Заметный
4
Сильный
5
Резкий
1.4.4. Определение вкуса воды
Органолептическим методом определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса. Различают четыре основных вкусовых ощущения: соленое, кислое, сладкое и горькое. Все другие виды вкусовых
ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, хлорный, вяжущий и т.д.).
Определение вкуса воды производят только в обеззараженной
или заведомо чистой воде при температуре 20 °С. В сомнительных
случаях воду подвергают кипячению в течение 5 мин. с последующим
охлаждением.
Исследуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают 3-5 с (воду на вкус определяет педагог!).
17
Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной шкале:
0 баллов – нет вкуса;
1 балл – очень слабый;
2 балла – слабый;
3 балла – заметный;
4 балла – отчетливый;
5 баллов – очень сильный.
Гигиеническое значение определения запахов и привкусов состоит в том, что при их интенсивности свыше 2 баллов ограничивается
водопотребление. Интенсивность естественных запахов и привкусов
свыше 2 баллов свидетельствует о наличии в воде биологически активных веществ. Искусственные запахи и привкусы могут быть показателями загрязнения воды сточными водами.
1.4.5. Определение цветности воды
Качественную оценку цветности производят, сравнивая образец
с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного
стекла наливают отдельно исследуемую и дистиллированную воду.
На фоне белого листа при дневном освещении рассматривают сверху
и сбоку, оценивают цветность как наблюдаемый цвет. При отсутствии
окраски вода считается бесцветной.
Шкала оценки: бесцветная, слабо-желтая, интенсивно-желтая, голубая, зеленовато-голубая.
1.4.6. Измерение температуры воды
Для измерения температуры воды водного объекта термометр
необходимо погрузить в воду не менее чем на одну треть шкалы и выдержать в погруженном состоянии 5 мин. Не вынимая термометра из
воды, произвести отсчет показаний (с точностью до половины минимального деления), определить температуру воды в нескольких местах, отстоящих друг от друга не менее 10 м (в зависимости от раз18
меров исследуемого участка водного объекта). Рассчитать средний
показатель температуры воды. Обозначить дату и время замеров.
1.4.7. Отбор проб воды
Отбор проб – операция, от правильного выполнения которой во
многом зависит точность получаемых результатов.
В нормативных документах (ГОСТ Р 51592-2000, ИСО 5667-2,
ИСО 5667-3 и др.) определены основные правила и рекомендации, которые следует использовать для получения репрезентативных проб.
Различные виды водных объектов обусловливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае.
Пробы из рек и водных потоков отбирают для определения качества воды в бассейне реки, пригодности воды для пищевого использования, орошения, рыборазведения, купания и водного спорта, установления источников загрязнения.
Отбор проб из озер должен быть тщательно спланирован в связи
с тем, что качество воды в озерах сильно различается по глубине из-за
термальной стратификации, причиной которой могут быть фотосинтез
в поверхностной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений
или внутренняя циркуляция.
Поскольку качество воды в водных объектах подвержено суточной цикличности, ежедневные пробы следует отбирать в одно и
то же время суток. При отборе проб следует обращать внимание на
сопровождающие отбор проб гидрологические и климатические условия, такие, как осадки и их обилие, паводки, межень и застойность
водоема.
Для отбора проб используют стеклянные бутыли вместимостью не менее 1 л, открывающиеся и наполняющиеся на требуемой
глубине. Посуду для отбора проб тщательно отмывают мыльной водой и многократно ополаскивают чистой теплой водой. Перед отбором проб посуду ополаскивают не менее трех раз отбираемой водой
и закупоривают стеклянными или пластмассовыми пробками, проки19
пяченными в дистиллированной воде. Между пробкой и отобранной
пробой оставляют воздух объемом 5–10 мл.
Для получения достоверных результатов анализ воды следует выполнять, по возможности, скорее. В воде протекают процессы
окисления – восстановления, сорбции, седиментации, биохимические
процессы, вызванные жизнедеятельностью микроорганизмов. Соответственно, могут изменяться и органолептические свойства воды –
запах, привкус, цвет, мутность. Биохимические процессы можно замедлить, охладив воду до температуры 4–5 °С (в холодильнике).
Для переноса водной пробы до места анализа воды можно использовать сумку-холодильник.
1.5. Гидрохимические методы
1.5.1. Определение растворенного в воде кислорода
(по методу Винклера)
Определение концентрации растворенного кислорода является
простым и очень существенным анализом, по которому судят о присутствии в воде растворенных органических соединений. Содержание
кислорода в воде зависит от ее температуры. Чем холоднее вода, тем
больше в ней растворенного кислорода. Прослеживается зависимость
содержания растворенного кислорода в воде и от процессов фотосинтеза. Чем больше растений в воде, тем выше содержание кислорода в
светлое время суток и тем меньше в темное время, то есть наблюдаются значительные суточные колебания содержания кислорода.
Европейская комиссия по охране окружающей среды установила
минимально допустимое содержание растворенного кислорода в
воде 4 мг/л. Показания ниже этого значения свидетельствуют о загрязнении водного объекта. Данный метод позволяет выполнить анализы в лаборатории и в полевых условиях.
20
Порядок анализа и техника работы
при определении растворенного в воде кислорода
В склянку с притертой пробкой емкостью 150-300 мл наливают исследуемую воду до горлышка так, чтобы под пробкой не осталось пузырьков воздуха. В склянку с исследуемой водой пипеткой с оттянутым
кончиком немедленно на дно наливают 3 мл раствора сульфата марганца и 3 мл щелочного раствора йодистого калия. Склянку закрывают
пробкой, под которой не должно быть пузырьков воздуха, хорошо взбалтывают и оставляют до полного осаждения образовавшегося осадка.
После осаждения гидрата окиси марганца в ту же склянку прибавляют 5 мл концентрированной соляной кислоты (или 25 % серной
кислоты), закрывают пробкой, энергично встряхивают, пока не растворится осадок гидрата окиси марганца и жидкость не просветлеет, а от
выделившегося йода не окрасится в желтый цвет.
В коническую колбу емкостью 250 мл наливают из склянки 50 или
100 мл исследуемого раствора и выделившийся йод титруют 0,01 н
или 0,02 н раствором тиосульфата натрия. Титрование проводят вначале до светло-желтого цвета, а затем прибавляют раствор крахмала
и титруют до обесцвечивания. Можно титровать весь объем склянки.
Расчет количества растворенного кислорода производят по формуле:
0,16F×N×1000
А2= --------------V1-V2 мг О2 на 1 л,
где:
А2 – количество растворенного кислорода;
0,16 – эквивалентность 1 мл 0,02 н раствора тиосульфата;
N – количество 0,02 н раствора тиосульфата, пошедшего на титрование;
F – поправка на титр 0,02 н раствора тиосульфата;
V1 – объем воды в склянке, мл;
V2 – объем взятых реактивов, мл.
21
1.5.2. Жесткость воды
Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Это общая жесткость. Общая жесткость складывается из
карбонатной и некарбонатной, или остаточной. Карбонатная жесткость
в свою очередь делится на устранимую (временную), которая может
быть удалена кипячением воды, и неустранимую. Оставшиеся в растворе после кипячения соли обуславливают постоянную жесткость воды.
Общая жесткость воды определяется следующим образом. В коническую колбу на 250 мл вносят 100 мл исследуемой воды, прибавляют 5 мл буферного раствора и 7-8 капель индикатора (эриохрома
черного). Раствор перемешивают и медленно титруют 0,05 н раствором трилона «Б» до изменения окраски индикатора от вишневой до
синей. Расчет общей жесткости производят по формуле:
X мг-экв/л = (V мл×N г-экв/л×1000 мг-экв/г-экв) / V1 мл,
где:
V – объем раствора трилона «Б», пошедшего на титрование, мл;
N – нормальность раствора трилона «Б» г-экв/л;
V1 – объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.
1.6. Биоиндикация экологического состояния
водного объекта
Биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося
или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов.
1.6.1. Индикаторные таксоны экологического состояния
водного объекта
Оценка чистоты водного объекта по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов:
22
1. Ностак сливовидный является хорошим биоиндикатором.
Наличие этого вида говорит о чистой воде. Первый признак тревоги –
измельчение и нарушение правильной округлой формы изумрудных
«шаров» этой водоросли.
2. Бурное развитие других сине-зеленых водорослей, например,
осциллятории – хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.
3. Трубочник образует огромные скопления в илу сильно загрязненных рек, в незначительных количествах встречаются также на песчаных и каменистых грунтах более чистых рек.
4. Мотыль образует большие скопления в сильно загрязненных
органическим веществом реках.
5. Крыска (эриталис) – это личинка мухи-пчеловидки из семейства журчалок. Крыска обитает в загрязненных органическим веществом водоемах с черным илом и сильным запахом сероводорода.
1.6.2. Шкала загрязнений по индикаторным таксонам
Индикаторные таксоны
Эколого-биологическая
полноценность, класс качества воды, использование
Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник-риакофилла
Очень чистая. Полноценная.
Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное
Крупные
двустворчатые
моллюски
(перловица),
плавающие
и
ползающие – ручейник-нейреклипсис,
вилохвостки, водяной клоп
Чистая. Полноценная. Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое
23
Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при
отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и
красотки, мошки
Удовлетворительно
чистая.
Полноценная. Питьевое с
очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение, техническое
Шаровки, дрейсена, плоские пиявки,
личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик
Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение
Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов
Грязные.
Неблагополучные.
Техническое
Макробеспозвоночных нет
Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой
1.6.3. Прибрежное обрастание
Прибрежное обрастание – это еще один индикатор опасных загрязнений (располагается на поверхностных предметах у кромки
воды).
1. В чистых водных объектах эти обрастания ярко-зеленого цвета
или имеют буроватый оттенок.
2. Для загрязненных водных объектов характерны белые хлопьевидные образования.
3. При избытке в воде органических веществ и повышения общей
минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как
состоят в основном из сине-зеленых водорослей.
4. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми или сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий (сувойки, кархезиум и др.).
24
5. Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий-теотриксов.
1.7. Сапробиологический анализ экологического
состояния водных объектов
Сапробность – характеристика степени загрязненности водного
объекта органическими веществами.
Сапробность организма – это комплекс физиологических
свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ,
с той или иной степенью загрязнения.
Среди биологических методов анализа поверхностных вод
сапробиологический анализ занимает одно из главных мест.
В системе сапробиологического анализа существуют специально
разработанные списки индикаторных организмов с указанием их принадлежности к той или иной зоне сапробности.
1.7.1. Таблица индикаторных организмов
для определения зон сапробности
Зона
Баланс кислорода
и органического
вещества
Практически чистые водоемы: цветения не бывает,
содержание кислорода и
Олиуглекислоты не колеблетгосася. На дне мало детрита,
пробавтотрофных организмов и
ная
бентосных животных (червей, моллюсков, личинок
хирономид).
Преобладающие виды
гидробионтов
Встречаются водоросли Melosira
itallica, Draparnaldia glomerata и
Draparnaldia plumosa, коловратка Notholka longispina, ветвистоусые рачки Daphnia longispina и
Bythotrephes longimanus, личинки
поденок, веснянок, рыбы стерлядь,
гольян, форель.
25
Содержание кислорода и
углекислоты колеблется в
зависимости от времени
суток: днем избыток кислоb -мерода, дефицит углекислозо-саты; ночью – наоборот. Нет
пробнестойких органических веная
ществ, произошла полная
минерализация. Ил желтый, идут окислительные
процессы, много детрита.
Протекают окислительновосстановительные
процессы, начинается аэробный распад органических
веществ, образуется аммиак, углекислота. Кислорода
a -мемало, но сероводорода и
зо-саметана нет. Железо нахопробдится в окисной и закисной
ная
формах. Ил серого цвета,
и в нем содержатся организмы, приспособленные
к недостатку кислорода
и высокому содержанию
углекислоты.
26
Много организмов с автотрофным
питанием, высокое биоразнообразие, но численность и биомасса
невелика. Наблюдается цветение
воды, так как сильно развит фитопланктон. Сапрофитов – тысячи
клеток в 1 мл, и резко увеличивается их количество в период отмирания растений. Встречаются:
диатомовые водоросли Melosira
varians, Diatoma, Navicula; зеленые Cosmarium, Botrytis, Spirogira
crassa, Cladophora; много протококковых водорослей. Впервые появляется роголистник Ceratophyllum
demersum. Много корненожек, солнечников, червей, моллюсков, личинок хирономид, появляются мшанки. Встречаются ракообразные и
рыбы.
Преобладают растительные организмы с гетеротрофным и миксотрофным питанием. Количество
сапрофитных бактерий определяется десятками и сотнями тысяч в
1 мл. Отдельные организмы развиваются в массе: бактериальные
зооглеи, нитчатые бактерии, грибы,
из водорослей – осциллатории, стигеоклониум, хламидомонас, эвглена. Встречаются в массе сидячие
инфузории (Carchesium), коловратки (Brachionus), много окрашенных
и бесцветных жгутиковых. В илах
много тубифицид (олигохеты) и личинок хирономид.
Дефицит кислорода: он поступает в поверхностный
слой только за счет атмосферной аэрации и полностью расходуется на окисление. В воде содержится
значительное количество
нестойких
органических
П о веществ и продуктов их
лисаанаэробного распада, в оспробновном, белкового происная
хождения, а также сероводород и метан. Процессы
фотосинтеза угнетены. На
дне кислорода нет, много
детрита, идут восстановительные процессы, железо
присутствует в форме FeS,
ил черный с запахом сероводорода.
Очень много сапрофитной микрофлоры. Хорошо развиты гетеротрофные организмы: нитчатые
бактерии (Sphaerotilus), серные
бактерии
(Beggiatoa, Thiothris),
бактериальные зооглеи (Zoogloea
ramigera), простейшие – инфузории (Paramecium putrinum, Vorticella
putrina), бесцветные жгутиковые,
олигохеты Tubifex tubifex, водоросль
Polytoma uvella.
1.7.2. Взятие проб гидробионтов
Используется инвентарь – сачок водный, состоящий из сеткимешка, пришитого к обручу-кольцу, прикрепленному к палке. Обод
изготовлен из проволоки такой толщины, чтобы она не гнулась при
работе сачком, особенно при вытаскивании из воды улова (сталь, диаметром 6 мм). Удобный диаметр обода – около 30 см. Обод неподвижно прикреплен к палке (разборный сачок может соскочить с палки
и утонуть). Длина палки 1,5 м.
Выбирается участок площадью ориентировочно 1010 метров.
При отборе проб сачком производятся движения, похожие на движения косы при кошении травы, сачок необходимо вести против течения, ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней.
После каждого взмаха сачок необходимо вынуть из воды и вытряхнуть в тазик.
27
1.7.3. Определение видового состава организмов
После того, как организмы пойманы, проводится их определение.
Для этого внимательно изучается весь находящийся в тазике улов.
Замеченных животных необходимо вынуть пинцетом из тазика
и посадить в небольшие емкости с водой (банки), причем разных животных – в разные банки. Таким образом, обеспечивается эффективность пересчета особей. Особенно важно отсадить отдельно крупных
животных (моллюсков) и хищников – они могут раздавить или съесть
своих соседей. После определения пойманных животных надо выпустить обратно в водоем.
1.7.4. Методика «Индекс Майера»
Наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водных объектов. Она более простая и имеет
большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных
с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы
водных беспозвоночных приурочены к водным объектам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов.
Таблица «Индекс Майера»
Обитатели чистых
вод, X
28
Организмы средней
чувствительности, Y
Обитатели
загрязненных
водоемов, Z
Личинки веснянок
Бокоплав
Личинки комаров-звонцов
Личинки поденок
Речной рак
Пиявки
Личинки ручейников
Личинки стрекоз
Водяной ослик
Личинки вислокрылок
Личинки комаров-долПрудовики
гоножек
Двустворчатые моллю- М ол л ю с к и - к ат у ш к и , Личинки мошки, малоски
моллюски-живородки
щетинковые черви
Нужно отметить, какие из приведенных в таблице групп обнаружены в пробах. Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2,
а из третьего раздела – на 1. Получившиеся цифры складывают.
По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водного объекта: более 22 баллов – водоем чистый и имеет
1 класс качества; 17-21 баллов – 2 класс качества; 11-16 баллов – умеренная загрязненность, 3 класс качества; менее 11 – водный объект
грязный, 4-7 класс качества.
Простота и универсальность метода Майера дают возможность
быстро оценить состояние исследуемого водного объекта. Точность
метода невысока. Но если проводить исследования качества воды
регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, можно уловить, в какую сторону изменяется состояние водного объекта.
1.7.5. Методика «Биотический индекс Вудивисса
(Индекс реки Трент)»
Индекс используется только для исследования рек умеренного
пояса и дает оценку их состояния по пятнадцатибалльной шкале. Методика непригодна для оценки состояния озер и прудов. Для оценки
состояния водного объекта по методу Вудивисса нужно:
1. Выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемой
реке. Поиск начинают с наиболее чувствительных к загрязнению индикаторных групп: веснянок, затем поденок, ручейников и т.д. – именно в та-
29
ком порядке индикаторные группы расположены в таблице. Если в исследуемом водном объекте имеются личинки веснянок (Plecoptera) –
самые «чуткие» организмы, то дальнейшая работа ведется по первой
или второй строке таблицы. По первой – если найдено несколько видов веснянок, и по второй – если найден только один. Если нимф веснянок в пробах нет – ищем в них личинок поденок (Ephemeroptera) –
это следующая по чувствительности индикаторная группа. Если они
найдены, работаем с третьей или четвертой строкой таблицы (опять
же по количеству найденных видов). При отсутствии нимф поденок обращаем внимание на наличие личинок ручейников (Trichoptera) и т.д.
2. Оценить общее разнообразие бентосных организмов. Методика Вудивисса не требует определить всех пойманных животных с точностью до вида (это бывает трудно сделать даже профессионалу).
Достаточно определить количество обнаруженных в пробах «групп»
бентосных организмов. За «группу» принимается: любой вид плоских
червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей; любой
вид веснянок, сетчатокрылых, жуков; любой вид личинок других летающих насекомых; класс малощетинковые черви; любой род поденок
кроме Baetis rhodani; любое семейство ручейников; семейство комаров-звонцов (личинки) кроме вида Chironomus sp.; Chironomus sp.; личинки мошки (семейство Simuliidae).
Определив количество обнаруженных в пробе групп, необходимо
найти соответствующий столбец таблицы.
30
Таблица «Биотический индекс Вудивисса»
Наличие
Количество
видов-индикавидовторов
индикаторов
Общее количество присутствующих
групп бентосных организмов
0–1
2 – 5 6 – 10 11 – 15 16 – 20
более
20
более 1
–
7
8
9
10
11 – …
1 вид
–
6
7
8
9
10 – …
Личинки
поденок
(Ephemeropra),
кроме вида
Baetis rhodani
более 1
–
6
7
8
9
10 – …
1 вид
–
5
6
7
8
9–…
Личинки ручейников
(Trichoptera)
более 1
–
5
6
7
8
9–…
1 вид
4
4
5
6
7
8–…
Бокоплавы
–
3
4
5
6
7
8–…
Водяной ослик
(Asellus
aquaticus)
–
2
3
4
5
6
7–…
Олигохеты или
личинки
звонцов
–
1
2
3
4
5
6–…
Отсутствуют
все приведенные выше
группы
–
0
1
2
–
–
–
Личинки
веснянок
(Plecoptera)
31
3. На перекрестке найденных столбца и строки в таблице определяем значение индекса Вудивисса, характеризующее исследуемый
водный объект.
Если водный объект получает от 0 до 2 баллов – он сильно загрязнен, относится к полисапробной зоне, водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии.
Оценка 3–5 баллов говорит о средней степени загрязненности
(альфа-мезосапробный), а 6–7 баллов – о незначительном загрязнении водного объекта (бета-мезосапробный).
Чистые (олигосапробные) реки обычно получают оценку 8–10 баллов, а особенно богатые водными обитателями участки могут быть
оценены и более высокими значениями индекса.
1.7.6. Шкала и метод оценки качества вод (С.Г. Николаев)
Метод предполагает сбор качественных данных со всех донных
субстратов реки и определение беспозвоночных до родов или семейств. По Николаеву речные воды делятся на 6 классов по качеству
(приблизительно соответствующие градациям сапробности):
1 – очень чистые (ксеносапробные);
2 – чистые (олигосапробные);
3 – умеренно загрязненные (b-мезосапробные);
4 – загрязненные (a-мезосапробные);
5 –грязные (b-полисапробные);
6 – очень грязные (а-полисапробные).
32
Таблица для определения классов качества вод по Николаеву
Классы качества вод
Таксоны
1
2
Ручейник Rhyacophila
*
*
Веснянки, кроме Nemoura
*
*
Личинка мухи Atherix
*
*
Бокоплавы Gammarus
*
*
*
Губки
*
*
Беззубки (Anodonta, Pseudoanodonta)
*
*
Жаберные улитки (Viviparus, Bithynia,
Valvata)
*
*
Речные раки (Astacus, Pontastacus)
*
*
Ручейники: Neureclipsis,
Brachycentrus
*
*
Стрекозы: Calopteryx, Plathycnemis
*
*
Поденки: Ephemera, Polymitarcys
*
*
Пиявки: Glossiphoniidae
*
*
Molanna,
3
4
5
*
33
Перловицы (Unio, Crassiana)
*
*
*
Водные клопы
*
*
*
Поденки: Heptageniidae
*
*
*
Вислокрылка Sialis
*
*
*
Мошки Simuliidae
*
*
*
Ручейники: Hydropsyche, Anabolia
*
*
Cтрекозы: Gomphidae
*
*
Пиявки: Erpobdella, Haemopis, Piscicola
*
*
Горошинки и шаровки (Pisidiidae)
*
*
Водяной ослик Asellus aquaticus
*
*
*
Трубочник (Tubificidae), в массе
*
*
Мотыль (Chironomus), в массе
*
*
Личинка мухи Eristalis (крыска)
*
*
7
20
Значимость каждого таксона
34
25
6
5
При оценке по методу Николаева нужно для каждого класса качества вод в таблице подсчитать число найденных таксонов; умножить
его на значимость таксона (последняя строка таблицы); выбрать класс
качества вод, набравший наибольшее число очков. Особняком стоит
6-й класс качества вод, в котором макробентос не должен встречаться
вообще (что и является критерием принадлежности к этому классу).
Метод Николаева удовлетворительно работает для рек шириной
7-10 и более метров (то есть кроме самых малых) для средних и сильных загрязнений. К слабым загрязнениям он малочувствителен. Не
рекомендуется применять его и для стоячих водных объектов, в которых большинство использованных таксонов-индикаторов не встречаются вообще.
35
2. Почвоведение
Почва – это важнейший компонент всех наземных биоценозов
и биосферы Земли в целом. Через почвенный покров идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов
(в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.
Почвой называется самый поверхностный слой суши земного
шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков.
Гумус или перегной – совокупность специфических и неспецифических органических веществ почв, растительных и животных остатков разной степени разложения, кроме тех, которые еще не утратили
тканевого строения.
Плотность – степень связанности почвенной массы.
Новообразования в почвах – локальные обособления веществ,
ясно отличающиеся по своей морфологии и вещественному составу
от вмещающей их почвенной массы.
Включения – предметы, механически включенные в массу почвы
и не связанные с ней генетически. В число включений входят обломки
горных пород, не связанных с материнской породой, раковины наземных и морских моллюсков, кости современных и вымерших животных,
остатки золы, углей, древесины, остатки материальной культуры человека (обломки кирпича, посуды и археологические находки).
В полевых условиях изучают и определяют почвы и дают им название по внешним, так называемым морфологическим признакам,
которые отражают внутренние процессы, проходящие в почвах, их
происхождение (генезис) и историю развития.
36
2.1. Техника полевого исследования почв
2.1.1. Методика подготовки почвенного разреза
Для описания почв, изучения их морфологических признаков,
установления границ между различными почвами, отбора образцов
для анализов закладывают специальные ямы, которые называются
почвенными разрезами. Они бывают трех типов: полные (основные)
разрезы, полуямы и прикопки.
Прежде всего, необходимо самым тщательным образом осмотреть местность, определить характер рельефа и растительности для
правильного выбора места заложения почвенного разреза.
Разрез необходимо закладывать в наиболее характерном месте
обследуемой территории. Почвенные разрезы не должны закладываться вблизи дорог, рядом с канавами, на нетипичных для данной
территории элементах микрорельефа (понижения, кочки).
На выбранном участке местности копают почвенный разрез так, чтобы три стенки его были отвесными, а четвертая спускалась ступеньками.
Почвенный разрез
37
Передняя, лицевая, стенка разреза, предназначенная для описания, должна быть обращена к солнцу.
При рытье разреза почву необходимо выбрасывать только на
боковые стороны и ни в коем случае не на лицевую стенку, что может
привести к ее загрязнению, разрушению верхних горизонтов, изменению их мощности и т.д.
Полные, или основные, разрезы закладывают до такой глубины,
чтобы вскрыть верхние горизонты неизменной материнской породы.
Обычно эта глубина колеблется от 1,5 до 5 м в зависимости от мощности почв и целей исследования. Такие разрезы служат для специального детального изучения морфологических свойств почв и взятия
образцов для физических и химических анализов.
Полуямы, или контрольные разрезы, закладываются на меньшую глубину – от 75 до 125 см (до начала материнской породы). Они
служат для изучения мощности гумусовых горизонтов, глубины вскипания от соляной кислоты и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцеватости и других признаков, а также для
определения площади распространения почв, охарактеризованных
полными разрезами.
Прикопки, или мелкие поверхностные разрезы, глубиной менее
75 см, служат прежде всего для определения границ почвенных группировок, выявленных основными разрезами и полуямами. Обычно
они закладываются в местах предположительной смены одной почвы
другой.
Описания почвенных разрезов, полуям и прикопок заносятся
в дневник, в котором кроме этого должны быть записаны сведения
о рельефе, растительности, грунтовых водах, результатах полевых
исследований физических, химических и других свойств почвы. Примерная форма полевого почвенного дневника приводится ниже. На
эти признаки надо обращать особое внимание и изучать их наиболее
тщательно.
38
Образец оформления дневника
для описания почвенного разреза
_________________ месяц ________ г
1. Разрез № _____________________
2. Область _______________________ Район ______________________
3. Поселение_________________________________________________
4. Пункт _____________________________________________________
5. Общий рельеф ______________________________________________
6. Микрорельеф _______________________________________________
7. Положение разреза относительно рельефа и экспозиция __________
8. Растительный покров ________________________________________
9. Угодье и его культурное состояние _____________________________
10. Признаки заболоченности, засоленности и другие характерные особенности ___________________________________________________
11. Глубина и характер вскипания от HCl ____________________________
12. Уровень почвенно-грунтовых вод _____________________________
13. Материнская и подстилающая порода _________________________
14. Название почвы ____________________________________________
Основные морфологические признаки, по которым определяется почва
в поле:
1) строение почвенного профиля; 2) окраска (цвет) почвы; 3) степень увлажнения (а также уровень грунтовых вод или верховодки); 4) механический состав; 5) структура; 6) сложение; 7) новообразования
Образец бланка описания почвенного разреза
Описание разреза: механический
состав, влажность, горизонт и
мощность, окраска, структура,
Схема
плотность, сложение, новообГлубина
Горизонт
чертежа
разование, включение, характер
взятых
и мощность
почвенновскипания, характер солонцева- образцов
в см
го разреза
тости, глубина взятых образцов в
в см
см перехода горизонтов, признаки
заболоченности, засоленности и
прочие особенности
39
2.1.2. Отбор проб почвы
Для получения характерного для исследуемого объекта (района)
статистически усредненного образца берут пробу почвы.
Точечные пробы отбирают методом «конверта по диагонали» или
другим способом, следя за тем, чтобы каждая проба представляла
собой часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов
и ключевых участков.
Метод «конверта» является наиболее распространенным способом отбора смешанных почвенных образцов и чаще всего применяется для исследования почвы гумусового горизонта.
Из точек контролируемого «элементарного» участка (или каждой
рабочей пробоотборной площадки) берут 5 образцов почвы. Точки
должны быть расположены так, чтобы мысленно соединенные прямыми линиями, давали рисунок запечатанного конверта (длина стороны
квадрата может составлять от 2 до 5–10 м). Обычно при изучении почвы отбирают пробы гумусового горизонта с глубины около 20 см, что
соответствует штыку лопаты. Из каждой точки отбирают около 1 кг (по
объему около 0,5 л), но не менее 0,5 кг почвы.
Почвенные образцы упаковывают в полиэтиленовые или полотняные мешочки и прилагают к ним этикетки (сопроводительные талоны).
Следует иметь в виду, что при изучении некоторых показателей
почвы, например, влажности, наличия почвенной биоты, сложения
почв, содержания в них воздуха и др., пробы почвы следует доставить
в лабораторию в неизменном виде и как можно скорее.
2.1.3. Определение почвенных горизонтов
Известный почвовед С.А. Захаров писал, что «строение почвы
представляет результат ее генезиса, постепенного развития ее из материнской породы, которая дифференцируется на горизонты в процессе почвообразования».
40
Для описания почвы, прежде всего, необходимо на хорошо отпрепарированной стенке разреза закрепить клеенчатый сантиметр так,
чтобы верхний его край точно совпадал с верхней границей почвы,
и ножом отметить границы почвенных горизонтов. Для этого острым
концом почвенного ножа проводят вертикальную черту сверху донизу почвенного разреза, выявляя плотность и сложение почвы. Учет
плотности почв значительно облегчает выделение горизонтов и установление их границ.
Затем по совокупности всех признаков (цвет, структура, сложение, плотность и др.) устанавливают границы почвенных горизонтов
и подгоризонтов и все данные, полученные при изучении почвенного
профиля, заносят в почвенный дневник.
Существует много систем выделения почвенных горизонтов и их
буквенных обозначений. Однако наиболее распространенным в нашей стране является использование следующих символов генетических горизонтов почв:
Горизонт А0 – самая верхняя часть почвенного профиля – лесная подстилка или степной войлок, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения – от свежего до полностью
разложившегося.
Горизонт А – гумусовый, наиболее темноокрашенный в почвенном профиле, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы.
Цвет этого горизонта варьируется от черного, бурого, коричневого до
светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность гумусового горизонта колеблется от нескольких сантиметров до
1,5 м и более.
Поверхностный органогенный горизонт с содержанием органического вещества от 30 до 70 %, состоящий из разложенных органических остатков (степень разложения – больше 50 %) и гумуса с примесью минеральных компонентов, называют перегнойным горизонтом.
41
Органогенные горизонты различной степени разложения органических остатков образуют переходные горизонты – торфянисто-перегнойные, перегнойно-гумусовые.
Горизонт A1 – минеральный гумусово-аккумулятивный, содержащий наибольшее количество органического вещества. В почвах, где
происходит разрушение алюмосиликатов и образование подвижных
органоминеральных веществ, – верхний, темноокрашенный горизонт.
Горизонт А2 – подзолистый или осолоделый, элювиальный, формирующийся под влиянием кислотного или щелочного разрушения
минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или
слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом и другими соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в нижележащие слои и относительно обогащенный остаточным кремнеземом.
Горизонт Ап или Апах – пахотный, измененный продолжительной обработкой, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину вспашки.
Горизонт В – располагающийся под элювиальным горизонтом,
имеет иллювиальный характер. Это бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих горизонтов. В почвах, где не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе, характеризуется постепенным
ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных
минералов и может подразделяться на В1 – горизонт с преобладанием
гумусовой окраски, В2 – подгоризонт более слабой и неравномерной
гумусовой окраски и В3 – подгоризонт окончания гумусовых затеков.
Горизонт Вк – горизонт максимальной аккумуляции карбонатов,
обычно располагается в средней или нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде
налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.
42
Горизонт G – глеевый, характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением, которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты – сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых
пятен, слитость, вязкость и т.д.
Горизонт С – материнская (почвообразующая) горная порода, из
которой сформировалась данная почва, не затронутая специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и т.д.).
Горизонт Д – подстилающая горная порода, залегающая ниже
материнской (почвообразующей) и отличающаяся от нее по своим
свойствам (главным образом по литологии).
При описании морфологических признаков очень важно указывать характер перехода одного горизонта в другой. Для этого можно
пользоваться следующими градациями переходов:
1. Резкий переход – смена одного горизонта другим происходит
на протяжении 2-3 см.
2. Ясный переход – смена горизонтов происходит на протяжении
5 см.
3. Постепенный переход – очень постепенная смена горизонтов
на протяжении более 5 см.
2.1.4. Определение механического состава почвы
В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в рыхлую массу, состоящую из частиц различного
размера, которые называются механическими элементами. Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции.
Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы.
Механический состав определяется методом раскатывания увлажненной почвы. Небольшое количество почвы смачивают водой до
43
консистенции густой вязкой массы. Эту массу скатывают на ладони
в шарик диаметром 1-2 см. Шарик раскатывают в шнур диаметром
3 мм, который затем сгибают в кольцо с диаметром 3 см.
Мокрый способ определения
механического состава почв в поле
Механический состав
Вид образца в плане
после раскатывания
Шнур не образуется – песок
Зачатки шнура – супесь
Шнур дробится при раскатывании –
легкий суглинок
Шнур сплошной, кольцо при свертывании распадается – средний
суглинок
Шнур сплошной, кольцо с трещинами – тяжелый суглинок
Шнур сплошной, кольцо дельное –
глина
По преобладанию частиц той или иной крупности почвы относят
к песчаным, суглинистым, глинистым разновидностям и т.д. В почво44
ведении принята классификация почв по механическому составу, разработанная Н.А. Качинским, по которой все почвы подразделяются на
категории в зависимости от содержания в них физической глины, т.е.
частиц размером менее 0,01 мм.
Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный
тонкий порошок. Во влажном состоянии эти почвы сильно мажутся, хорошо скатываются в длинный шнур, из которого легко можно сделать кольцо.
Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают
тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Во влажном состоянии раскатываются в шнур, который
разламывается при сгибании в кольцо. Легкий суглинок не дает кольца, а шнур растрескивается и дробится при раскатывании. Тяжелый
суглинок дает кольцо с трещинами.
Супесчаные почвы легко растираются между пальцами. В растертом состоянии явно преобладают песчаные частицы, заметные
даже на глаз. Во влажном состоянии образуются только зачатки шнура.
Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой
примесью пылеватых и глинистых частиц. Почва бесструктурна, не обладает связностью.
Окончательное уточнение механического состава почвы производится в камеральный период путем специального лабораторного анализа, и на основании его дается название почвы.
Общее название почвы по механическому составу дается по
данным механического анализа верхнего горизонта (0-25 см). Например, дерново-среднеподзолистая, суглинистая или чернозем южный,
глинистый и т.д. Если наблюдается резкое различие механического
состава верхнего и нижнего горизонтов, то это обстоятельство должно
отразиться и в названии почвы. Например, дерново-луговая, тяжелосуглинистая почва на песчаных отложениях или дерново-сильноподзолистая суглинистая почва на супесчаных наносах и т.д.
45
2.1.5. Определение влажности почвы
При полевых исследованиях следует различать пять степеней
влажности почв:
1. Сухая почва пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической
(влажность в воздушно-сухом состоянии).
2. Влажноватая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании
немного светлеет.
3. Влажная почва – на ощупь явно ощущается влага; почва увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой.
4. Сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами.
5. Мокрая почва – при сжимании в руке из почвы выделяется
вода, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.
2.1.6. Определение окраски почвы
Для определения окраски почвенного горизонта необходимо:
1. Установить преобладающий цвет.
2. Определить насыщенность этого цвета (темно-, светлоокрашенная).
3. Отметить оттенки основного цвета. Например, буровато-светло-серый, коричневато-бурый, светлый, серовато-палевый и т.д.).
При описании почвы необходимо указывать и степень однородности окраски. Например, буровато-сизый, неоднородный, на сизом
фоне бурые и ржавые пятна и примазки. Такое описание помогает полнее охарактеризовать почву и оценить ее в генетическом отношении.
При определении окраски почвы в полевых условиях необходимо учитывать влажность почвы и степень освещенности почвенного
46
разреза. Влажная почва имеет более темную окраску, чем воздушносухая, поэтому очень важно указывать при описании почвы степень
ее увлажнения. Это облегчает дальнейшую камеральную обработку
полевых материалов.
Многое также зависит и от освещения почвы солнцем. Освещение
должно быть равномерным по всему профилю почвы, так как в тени
почва выглядит темнее и можно легко ошибиться при определении ее
цвета. Лучше определять окраску почвы при высоком стоянии солнца,
чем рано утром или вечером.
По цвету почву можно условно разделить на категории по содержанию гумуса и плодородию: одним из главных признаков плодородия
почвы является наличие в ней гумусовых веществ, которые обуславливают окраску.
Цвет
Плодородие
Черная
Гумусная, плодородная
Темно-серая
Среднегумусная, среднеплодородная
Серая
Малогумусная, малоплодородная
2.1.7. Определение структуры почвы
Под структурностью почвы подразумевают ее способность естественно распадаться на структурные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы. Форма структурных отдельностей зависит от
свойств самой почвы.
В поле у разреза определяют структуру почв следующим образом.
На передней стенке из исследуемого горизонта ножом вырезается небольшой образец грунта и подбрасывается несколько раз на ладони
(или лопате) до тех пор, пока он не распадется на структурные отдельности. Рассматривая эти структурные элементы, определяют степень
47
их однородности, размер, форму, характер поверхности. Данные наблюдений заносят в почвенный дневник.
Если структура неоднородна, то для ее характеристики пользуются двойными названиями (комковато-зернистая, ореховато-призматическая и т.д.), последним словом указывая преобладающий вид структуры. При изменении характера распределения структурных элементов внутри горизонта в почвенном дневнике обязательно отмечается
это различие.
Типичные структурные элементы почв (по С.А. Захарову)
I тип: 1) крупнокомковатая; 2) среднекомковатая; 3) мелкокомковатая; 4) пылеватая;
5) крупноореховатая; 6) ореховатая; 7) мелкоореховатая; 8) крупнозернистая;
9) зернистая; 10) порошистая.
II тип: 11) столбчатая; 12) столбовидная; 13) крупнопризматическая; 14) призматическая; 15) мелкопризматическая; 16) тонкопризматическая.
III тип: 17) сланцевая; 18) пластинчатая; 19) листоватая; 20) грубочешуйчатая;
21) мелкочешуйчатая.
48
2.1.8. Определение плотности и сложения почвы
Определяется с помощью ножа, лопатки или лопаты.
Под сложением почвы понимают внешнее выражение степени
и характера ее плотности и порозности (величина и форма воздушных
пор и полостей).
Различают следующие степени плотности почв в сухом состоянии:
1. Очень плотное или слитое сложение – почва не поддается
действию лопаты (входит в почву не более 1 см) – характерно для
слитых черноземов, для столбчатых горизонтов солонцов.
2. Плотное сложение – лопата или нож с трудом входят в почву на глубину 4-5 см, и почва с трудом разламывается руками; такое
сложение наблюдается в тяжелых глинистых неокультуренных почвах
и для горизонта В солонцеватых почв.
3. Рыхлое сложение – лопата или нож легко входят в почву,
почва хорошо оструктурена, но структурные агрегаты сравнительно
мало сцементированы между собой; таковы супесчаные почвы и верхние, хорошо оструктуренные горизонты суглинистых почв.
4. Рассыпчатое сложение – почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой; свойственно супесчаным и бесструктурным, распыленным пахотным горизонтам почв.
2.2. Методика лабораторных исследований почвы
2.2.1. Определение кислотности почвы
Качественной мерой кислотности является рН (водородный показатель). Кислотность почвы определяется химическим методом с использованием универсальной лакмусовой бумаги.
Необходимо взять взвешенный образец почвы, высыпать в дистиллированную воду в соотношении 1:5 (на 30 г почвы – 150 г воды),
дать отстояться 20 мин., ввести индикаторную бумажку. По изменению
цвета индикаторной бумаги определяется значение рН почвы.
49
Кислотность почвы
Цвет лакмусовой бумаги
Сильнокислые (рН 3-4)
Оранжево-коричневый
Кислые (рН 4-5)
Светло-коричневый
Слабокислые (рН 5-6)
Желто-коричневый
Нейтральные (рН 7)
Светло-зеленый
Щелочные (рН7-8)
Зеленый
Сильнощелочные (рН 8-9)
Зелено-голубой
2.2.2. Определение засоленности почвы
Избыток растворенных в почве солей (засоленность) снижает ее
плодородие. Такими солями являются, например, хлориды натрия,
магния, кальция, карбонат и сульфат натрия.
Для определения необходимо приготовить почвенную вытяжку.
Для этого около 200–250 г почвы смешивают с 0,5 л отстоянной водопроводной воды и выдерживают 1–2 часа, периодически взбалтывая,
после чего суспензию отстаивают и фильтруют; используют для тестов.
1. Обнаружение карбонатов в почве
Для этого к пробе (почвенный раствор) добавляют 10 % раствор
НСl. Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты
начинается выделение углекислого газа.
Уравнение реакции:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O
2. Определение наличия хлоридов в почве
К 5 мл почвенной вытяжки добавить несколько капель 10 % раствора азотной кислоты и по каплям нитрата серебра. Если хлориды
присутствуют, то образуется белый осадок хлорида серебра.
50
Уравнение реакции:
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3
Если при анализе образца будет хорошо различимый белый творожистый осадок, то данный образец содержит десятые доли процента хлорид-ионов; если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве содержатся сотые и тысячные доли процента хлорид-ионов.
3. Обнаружение сульфат-ионов в почве
К 5 мл почвенной вытяжки добавить несколько капель концентрированной НСl и 3 мл 20 % хлорида бария. Если при анализе образца
появится белый осадок в виде молока, то данный образец содержит
сульфат-ионы. О концентрации сульфатов в почвенной вытяжке можно судить по степени прозрачности полученной смеси (см. выше).
Уравнение реакции:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
4. Обнаружение ионов натрия
Ионы натрия легче всего обнаружить по характерной окраске
пламени ярко-желтого цвета. Для этой цели можно использовать нихромовую проволочку. Вначале ее необходимо прокалить в пламени
спиртовки докрасна, затем внести в исследуемый раствор, а после
в пламя спиртовки. Отметить цвет пламени.
2.3. Биологическая индикация почвы
2.3.1. Биологическая индикация кислотности почв
Если нет возможности определить кислотность при помощи химических индикаторов, то в полевых условиях можно определить кислотность по растениям, которые произрастают в данной экосистеме.
51
Почвы
Биоиндикаторы
Кислые
(рН меньше 5,0)
Белоус, душистый колосок, щавель малый, хвощ,
клюква, голубика, сфагнум, вереск, зеленые мхи,
черника, осока, плаун, лапчатка, ель
Слабокислые
(рН 5,1 – 5,5)
Ромашка непахучая, манжетка, метлица полевая,
вейник ланцетный, щучка, лютик едкий, погремок
Лисохвост луговой, цикорий, овсяница луговая,
Нейтральные, близмятлик луговой, борщевик сибирский, тимофеевкие к нейтральным
ка луговая, клевер луговой, сныть европейская,
(рН 5,5 – 7,0)
мыльнянка лекарственная
Щелочные
(рН больше 7,0)
Бересклет бородавчатый, бузина сибирская, песчанка, мать-и-мачеха, очиток едкий, горчица, ковыль, полынь, ольха, береза, осина, рябина
2.3.2. Биологическая индикация плодородия почвы
Плодородие почвы – способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности.
Для отдельных растительных сообществ разработаны специальные индикационные шкалы, таблицы, позволяющие по растительности оценить степень плодородия почв.
Плодородие
Очень
высокое
Растения на лугах
Растения в лесах
Чина луговая, костер Малина, крапива, иван-чай, табезо-стый, таволга, осока волга, чистотел, копытень, кислилисья
ца, валериана
Вероника длиннолистная, майУ м е р е н - Овсяница луговая, лисохник двулистный, медуница, дудное (сред- вост луговой, щучка дерник, грушанка, купальница, гранее)
нистая, купальница
вилат речной
Низкое
52
Белоус, ситник нитевид- Сфагновые мхи, наземные линый, душистый колосок, шайники, черника, брусника,
кошачья лапка.
клюква
2.3.3. Определение плодородия почвы по продуктивности
растений (метод биотестов)
Оборудование и материалы: пластмассовые стаканчики; стеклянные трубочки диаметром 0,8 см; образцы почвы, взятые в разных местах;
чистый промытый и прокаленный песок; семена пшеницы, ячменя и сорго.
Методика исследования:
1. Образцы почвы рассматривают при разном освещении и определяют их категорию.
2. Образцы почвы помещают в пластмассовые стаканчики в трехкратной повторности. Контроль – чистый промытый и прокаленный
речной песок. Объем почвенных образцов в каждом сосуде не менее
100–150 г. Полив производится через стеклянную трубочку, которая
вставляется перпендикулярно дну стаканчика.
3. Прорастить семена при температуре 26-27 °С до размера основной массы проростков 5-6 мм.
4. Отобранные одинаковые проростки высаживаются в стаканчики по 12-13 штук. Через несколько дней после приживания проростки
оставляют по 10 штук в стаканчике. Почва поливается одинаково.
5. Когда проростки вырастут до 8–12 см, они осторожно вытаскиваются из почвы, обмываются водой и высушиваются фильтровальной бумагой.
6. Измеряется длина трубчатого листа и корневой системы отдельно, данные вносятся в таблицу.
7. Взвешивается на весах вся масса проростков, выросших на одном виде почвы.
8. Плодородие почвы определяется по высоте и весу проростков
(по отношению к контролю, который принимается за 100 %). Для этого
составляется шкала оценок. Почва по плодородию делится на 5 условных категорий:
– очень бедная, малоплодородная – песок (100 %);
– почва бедная, малогумусная, малоплодородная (125 %);
– среднегумусная, среднеплодородная (150 %);
– гумусная, плодородная (175 %);
– очень плодородная, высокогумусный чернозем (200 %).
53
3. Ботаника. Методики исследования растений
Изучение растений – самая важная часть экологических исследований. 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.
Флора – это совокупность всех растений на данной территории.
Изучение флоры какого-либо района или отдельного растительного
сообщества (леса, луга и т.п.) предполагает выявление всех видов
растений.
Растительное сообщество, или фитоценоз (от греч. фитон –
растение, койнос – общий) – группа видов растений, находящихся
в закономерном, исторически сложившемся сочетании и взаимодействии друг с другом и средой обитания. Совокупность растительных
сообществ составляет растительный покров, или растительность той
или иной местности, всей планеты.
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.
3.1. Снаряжение для флористических экскурсий
1. Ботаническая папка. Ее можно сделать из двух листов плотного
картона (чем плотней картон, тем лучше) размером 50×35 см с двумя
продернутыми тесемками для затягивания (желательна, так называемая, сапожная тесьма). Хорошо, если у папки с наружной стороны
крепко пришиты два кольца, через которые продет длинный ремень
для ношения папки через плечо; без такого ремня, при большом наполнении папки, устает рука во время длинных переходов.
54
Ботаническая папка
2. Ручной совок или лопатка для выкапывания растений, но лучше вместо лопатки брать с собой широкую столярную или токарную
(с косым острием) стамеску. Небольшое практическое замечание:
лопатку (или стамеску) необходимо привязать на довольно длинной
веревке к сапожному ушку (или поясу), иначе очень быстро лопатка
будет потеряна.
Ни в коем случае нельзя выкапывать редкие растения!
3. Хороший складной перочинный нож или садовый нож. Садовый нож, стамеска, лопатка для выкапывания растений.
55
4. Карманная складная лупа, увел. 8×8 или 10×10.
Карманная лупа
56
5. Записная книжка с карандашом. Она не должна быть небольшого формата в роде блокнотов и проч., так как может легко выскользнуть
из кармана; желательно, чтобы она была размером с боковой карман
куртки и была потяжелее, чтобы все время чувствовать ее присутствие.
Карандаш должен быть к книжке привязан на тонком шнурке.
6. Бумажки-стикеры средних размеров или же пачка нарезанной
белой бумаги для этикеток.
7. Компас особенно необходим в лесу.
8. Карта исследуемой местности возможно более крупного масштаба.
9. Необходимое количество бумаги для закладывания растений
в папке (о качестве бумаги см. ниже).
Новички берут с собой на экскурсию какой-либо «определитель»,
чтобы на месте сбора определять растения. Это не совсем удобно,
лучше определять растения по возвращении домой.
Что касается бумаги, в которую на экскурсиях закладываются
растения в папке, то лучше всего употреблять обыкновенную серую
оберточную (непроклеенную) бумагу или, в крайнем случае, просто
газетную. Все листы бумаги должны быть одинакового формата, а в
случае оберточной, нужно брать бумагу не резаную, а большими листами, и складывать ее так, чтобы каждый лист запахивался справа
и слева. В этом случае положенное растение не будет выскальзывать
из бумаги, как это бывает, если лист закрывается только с одной стороны. Все листы должны складываться аккуратно и по одному типу,
в противном случае может получиться беспорядочная куча бумаги.
Листы бумаги для сбора гербария
57
Перед отправлением на экскурсию бумагу (число листов бумаги
зависит от предполагаемой продолжительности экскурсии и характера
экскурсии и определяется опытом) положить в папку, несколько смочить,
окропляя листы водой, причем бумага должна быть не мокрая, а слегка
сырая. Это делается для того, чтобы нежные растения, положенные в бумагу, во время более продолжительных экскурсий не слишком завядали.
Любое серьезное изучение растительного покрова обязательно
сопровождается сбором гербария с организацией его последующего
хранения. Гербарий является необходимой документальной базой для
любых таксономических, флористических и других связанных с систематикой и ботанической географией работ.
3.2. Методика сбора гербария
3.2.1. Сбор растений
Для гербария следует выбирать экземпляры без повреждений (насекомыми, грибами и т.п.). Если растения в популяции заметно различаются, то в гербарии желательно представить особи разных форм, демонстрирующие варьирование признаков. В случае травянистых растений (за исключением крупных видов) в гербарий надо брать все растение, включая подземные органы (особенно они важны для определения
осок, пушиц и злаков). При гербаризации кустарников и деревьев достаточно взять веточку или побег. В любом случае желательно наличие на
образцах генеративных органов – цветков, плодов, спорангиев.
Следует учитывать, что часть собранных растений может быть испорчена при сушке или монтировке, а потому образцы следует брать
с некоторым запасом.
Если погода нежаркая, растения не слишком нежные, а поход не
очень продолжительный, собранный материал можно хранить в полиэтиленовом пакете до возвращения на базу и укладки растений в гербарную сетку. В дальних походах и особенно при жаркой погоде лучше
сразу поместить растение в гербарную папку.
58
3.2.2. Сушка растений. Укладка
Выкопанное растение поместите в газетный лист (обложку), тщательно расправив его органы. Листья нужно раскладывать так, чтобы
часть их была расположены вверх лицевой стороной, а часть – изнаночной (особенно это важно для ив, берез, некоторых других растений). Старайтесь расположить части растения так, чтобы они не налегали друг на друга.
Крупные кочки (у некоторых осок, пушиц и т.д.) необходимо разделить на части так, чтобы материал лежал достаточно плоско. Тонкие
и нежные листья кустарников и деревьев не стоит помещать над или
под толстыми побегами – они обязательно сморщатся.
Нежные лепестки цветков следует аккуратно расправить. Желательно раскрыть цветок так, чтобы были видны гинецей и андроцей.
Можно подложить под цветок и накрыть его сверху небольшим кусочком туалетной (или другой хорошо впитывающей влагу) бумаги. Поскольку для определения бывают необходимы как чашелистики, так
и пестики с тычинками, у растения с несколькими цветками часть их
размещают чашелистиками вверх.
3.2.3. Этикетки
В каждую обложку нужно поместить временную этикетку с описанием места и времени сбора образца. В качестве временной этикетки
удобно использовать самоклеящиеся бумажки – стикеры – они не выпадают и не теряются. В крайнем случае, информацию можно подписать прямо на обложке, содержащей растение.
3.2.4. Прокладки
Обложки с растениями укладывают в гербарный пресс, причем
соседние обложки разделяют пачкой газет – прокладкой. Прокладки
также укладывают под стопку и на стопку с гербарием – так, чтобы обложки с растениями не касались гербарной сетки. Чтобы не спутать
обложки с прокладками и не выкинуть их случайно при смене про59
кладок, обложки и прокладки следует располагать сгибами в разные
стороны. Прессование происходит лучше, когда в гербарной сетке находится толстая стопка. Пресс должен быть стянут как можно более
туго, что достигается правильной обвязкой сетки.
Гербарный пресс. Правильная обвязка
Смена прокладок на сухие должна производиться ежедневно.
При невозможности использования для прокладок новых газет влажные прокладки развешивают на просушку. При смене прокладок в первые дни после сбора можно осторожно раскрывать обложки и поправлять расположение частей растения – например, расправлять листья
и лепестки.
60
После окончательной просушки обложки с растениями извлекают
из пресса. Нужно иметь в виду, что у разных видов срок сушки различен – растения с сочными (в т.ч. суккулентными) органами сохнут
очень долго, а злаки и осоки высыхают за несколько дней.
3.2.5. Гербарная сетка
Для сушки гербария используют гербарные сетки – две деревянные рамки с натянутой металлической сеткой. Размер рамки должен
быть таков, чтобы внутрь можно было уложить газетный лист. Обычно используются рамки 300×450 или 340×470 мм из планок толщиной
около 30 мм. Вместо них можно использовать два листа ДВП, оргалита или пластика аналогичных размеров, хотя сохнуть гербарий в них
будет несколько хуже.
3.2.6. Этикетирование гербария
Этикетка должна содержать:
1. Дату сбора.
2. Место сбора (административное и/или географическое положение: область, район, окрестности населенного пункта, берег водного
объекта и т.п.).
3. Местообитание (березняк, влажный луг, обочина дороги, верховое болото, газон и т.п.).
4. Фамилию сборщика.
При наличии GPS-приемника в этикетку можно вносить координаты, но остальные сведения при этом также должны присутствовать.
Временные этикетки можно заполнять в поле в момент сбора растений, эти записи можно вносить в полевой дневник. Временная этикетка нужна для того, чтобы сборщик не забыл, где какой экземпляр был
собран. Она может быть не подробной и выполняется для удобства
сборщика. По возвращении домой при закладывании обложек с растениями в гербарную сетку временная этикетка заменяется постоянной,
выполненной по всем правилам.
61
3.2.7. Монтировка гербария
Монтировка высушенных растений производится на листы плотной
ватманской бумаги (примерный размер – четверть листа формата А1).
Начинающие монтировщики стремятся располагать растение в центре листа, что является грубой ошибкой. При такой монтировке стопка
гербарных листов расползается и рассыпается, так как каждый лист толст
посредине и тонок по краям. Следует располагать наиболее толстые части растения ближе к краю листа. Для того чтобы толстая стопка гербарных листов лежала ровно, расположение наиболее толстых частей растений чередуют: на первом листе – в верхнем правом углу, на втором – в
верхнем левом, на третьем – в нижнем левом, на четвертом – в нижнем
правом. В центре листа растение не располагают.
Неправильное (а) и правильное (б) размещение образца
на листе гербария
62
3.2.8. Прикрепление
Наклеивать растение или его части на лист бумаги нельзя, так
как при жестком прикреплении оно сломается при малейшем изгибе
бумаги.
Толстые одревесневшие побеги и корни пришивают суровыми
нитками (желательно не капроновыми, а хлопчатобумажными). Цвет
ниток лучше подобрать неяркий. Каждый стежок должен быть отдельным, завязанным двойным узлом на верхней стороне гербарного листа (то есть над растением). С оборотной стороны листа желательно
промазать каждый стежок густым клеем (например, ПВА) – это предотвратит скольжение нитки и перетирание ею бумаги. После каждого
стежка нитку нужно обрезать, оставив недлинные «хвостики», достаточные для того, чтобы узел не развязался. Нельзя протягивать нитку
от одного стежка к другому по нижней стороне листа – это может привести к порче нижележащего листа гербария.
Тонкие части растения прикрепляют при помощи полосок бумаги, приклеиваемых концами к ватману. Для этого можно использовать
плотную писчую бумагу (для принтера) и клей ПВА. Смазывать концы бумажных полосок клеем надо аккуратно, т.к. его излишки пачкают
ватман и придают ему неряшливый вид.
Не приклеивайте полоски к самому растению – оно может сломаться.
Не используйте для прикрепления растений прозрачную липкую
ленту (скотч) – к нему прилипает песок и другие загрязнения.
Не закрепляйте растение за кончик листа или побега, так как это
приводит к обламыванию органа. Полоску бумаги нужно располагать
ближе к основанию листа или под цветком, не забывая оставлять доступными взору важные для определения признаки: форму основания
листа, прилистников, особенности чашелистиков и т.п.
63
Неправильное (а) и правильное (б) закрепление листа растения
при монтировке гербария
Этикетку желательно располагать в нижней правой части гербарного листа, но при необходимости можно и в любом другом месте.
Желательно использовать печатную форму этикетки. Украшать листы
рамочками и т.п. не надо.
3.2.9. Хранение
Смонтированные листы можно хранить в рубашках из крафтбумаги, газетных рубашках, можно приклеивать рубашку из плотной
кальки.
Растения, которые не удается определить, все равно следует
монтировать. Они могут быть определены впоследствии.
3.3. Морфологический анализ растений
3.3.1. Схема морфологического описания цветкового растения
1. Жизненная форма: дерево, кустарник, кустарничек, многолетнее, двулетнее, однолетнее травянистое растение. Растение однодомное, двудомное (при наличии разнополых цветков).
64
2. Надземные побеги: вегетативные, генеративные, прямостоячие, ползучие, приподнимающиеся, лиановидные (среди последних
вьющиеся, цепляющиеся и т.д.), удлиненные, укороченные, полурозеточные, побеги-стрелки; однолетние, многолетние; моноподиально
или симподиально возобновляющиеся (нарастающие). Листорасположение: очередное, супротивное, мутовчатое. Формации листьев:
низовая, срединная, верховая; их функции. Морфология листьев срединной формации: простые, сложные, черешковые, сидячие, с прилистниками или без них (постоянно или после опадания прилистников); пластинка (или листочек) цельная (указать форму по очертанию),
перисто- или пальчато-лопастная, перисто- или пальчато-раздельная, перисто- или пальчато-рассеченная; характер края пластинки
(лопасти, доли, сегмента), ее верхушки, основания; тип жилкования
(перистое, пальчатое, параллельное, дуговое, дихотомическое), разнообразие фотосинтезирующих листьев (гетерофиллия, анизофиллия); наличие или отсутствие опушения, характер волосков (кроющие,
железистые, жгучие и т.д.). Видоизмененные листья (колючки, усики,
филлодии и т.д.). Стебель – очертание на поперечном сечении: округлый, ребристый, четырехгранный, крылатый и т.д.; наличие или отсутствие опушения (сплошное, по ребрам, в основании и т.д.), тип волосков. Видоизмененные побеги (надземные столоны, усики, колючки
и т.п.), их место в системе побегов и значение для растения.
3. Соцветие или одиночный цветок. Соцветие простое, сложное
(ветвление до III и более высокого порядка). Виды моноподиальных соцветий: кисть, колос, щиток, зонтик, головка, початок, корзинка, двойная
кисть, метелка, сложный колос, сложный зонтик и т.д. Для симподиального – монохазий (завиток, извилина), дихазий, плейохазий.
4. Цветок. На цветоножке или сидячий, правильный (актиноморфный), неправильный (зигоморфный), асимметричный; обоеполый или
однополый. Околоцветник простой или сложный. Чашечка (К): число
чашелистиков, расположение на цветоложе (спиральное, круговое),
раздельнолистная, сростнолистная, опушенная, голая. Форма чашечки.
Венчик (С): число лепестков, расположение на цветоложе (спиральное,
65
круговое), раздельнолепестный, сростнолепестный. Форма венчика. Андроцей (А): число тычинок, их форма, расположение в цвете в один круг
(тычинки чередуются с лепестками, против лепестков), в два (и больше)
круга, по спирали, пучками; свободные, сросшиеся друг с другом (нитями, пыльниками), с другими частями цветка. Гинецей (G): число пестиков (по возможности число плодолистиков, образующих пестик), расположение в цветке (спиральное, круговое); тип завязи (верхняя, нижняя).
Цветоложе (выпуклое, плоское, вогнутое). Формула и диаграмма цветка. Приспособление к перекрестному опылению; самоопыление.
5. Плод. Многосеменной, односеменной; вскрывающийся, невскрывающийся; сухой, сочный; верхний (образуется из гинецея с
верхней завязью), нижний (из гинецея с нижней завязью); листовка,
боб (вскрывающийся створками или распадающийся на членики),
стручок (вскрывающийся створками или распадающийся на членики),
стручочек, орешек, многоорешек, ягода, костянка и т.д. Указать, участвуют ли в образовании плода другие части цветка.
6. Семя. Размеры, форма, окраска, наличие присемянника и т.д.
Все ли плоды и семена одинаковы по форме, размерам, мощности
развития околоплодника, кожуры и т.д., или выражены гетерокарпия
(разноплодность) и гетероспермия (разносемянность); биологическое
значение гетерокарпии и гетероспермии. Характер распространения
плодов и семян; приспособительные признаки к распространению зачатков (диаспор) ветром, животными, водой и т.д.
7. Подземные побеги (столоны, корневища, луковицы, клубнелуковицы): морфология, длительность сохранения (приблизительно),
биологическое значение.
8. Корни и корневые системы: главный, боковые, придаточные
корни; их морфология (шнуровидные, тонкие нитевидные, локально
утолщенные, корневые шишки и т.д.); морфофункциональная специализация (запасающие, сосущие, корни размножения и т.п.). Тип корневой системы по форме (стержневая, мочковатая) и происхождению
(система главного корня, смешанная, придаточная).
66
9. Определение жизненной формы растения на основании
биоморфологической характеристики.
10. Экология вида и местообитание.
11. Обилие и встречаемость в изучаемом районе, на территории страны (по литературным данным).
12. Народнохозяйственное значение растения (лекарственное,
кормовое, техническое, декоративное, сорное и т.д.).
3.4. Геоботаническое описание
Каждый естественный участок земли заселен несколькими видами растений. Группы растений называют растительными сообществами, или фитоценозами. Изучением растительных сообществ (фитоценозов) занимается наука – геоботаника.
3.4.1. Геоботаническое описание фитоценоза
Обычно описывают не весь фитоценоз в целом, а лишь часть его –
ограниченную «пробную площадь». Она имеет форму квадрата или
прямоугольника и закладывается в пределах фитоценоза таким образом, чтобы охватить наиболее типичный его участок, избегая при
этом «искажений» в растительном покрове (на границах растительных
сообществ, у нор животных, в местах, нарушенных пожаром, деятельностью человека и пр.). Размер пробной площади должен быть достаточен для выявления всех черт фитоценоза и, в первую очередь, его
флористического состава.
67
Бланк геоботанического описания
Дата
Номер бланка
Ф.И.О. исследователя
Название ассоциации и тип фитоценоза
Размер пробной площадки
Географическое положение
Общий характер рельефа
Микрорельеф
Окружение
Влияние человека и животных
Увлажнение
Мертвый покров
Проективное покрытие (в % от всей площади площадки)
Мощность (толщина в см)
Состав
Ярусы
№
68
Название яруса
Высота, м
Господствующие виды
Древостой
Характер насаждения (искусственный или естественный)
Сомкнутость крон (%)
№
Вид
растения
Высота,
м
Возраст
Ярус
Диаметр
ствола,
см
Количество
стволов
Бонитет
Возобновление (всходы и подрост)
Характер насаждения (искусственный или естественный)
Сомкнутость (%)
№
Вид
растения
Высота,
м
Возраст
Ярус
Обилие,
ед/100 м²
Происхождение
Характер
распределения
Кустарниковый ярус
Характер насаждения (искусственный или естественный)
Сомкнутость (%)
№
Вид
растения
Высота, м
Обилие,
ед/100 м²
Фенофаза
Характер
распределения
Травяно-кустарничковый ярус
№
Вид
растения
Обилие
Ярус
Проективное
покрытие, %
Жизненность
Фенофаза
Характер
распределения
№ описания. Все описания обязательно нумеруются, что упрощает их поиск в массе других описаний, а также облегчает камеральную обработку.
69
Дата. Указывать необходимо, так как время, когда сделано описание, важно для оценки таких показателей, как состояние растений
в фитоценозе и др.
Автор. При сравнении геоботанических описаний важно знать,
сделаны они одним или разными авторами.
Ассоциация. После завершения описания определяют, к какой
ассоциации отнести описанный фитоценоз. Название ассоциации,
установленное в поле, может быть уточнено и изменено в камеральный период при обработке полевого материала.
Величина пробной площади. Опытным путем было установлено, что для лесных сообществ минимальный размер пробной площади
400–500 м2. Школьники закладывают площадь квадратом 20×20 м.
Географическое положение пробной площади. Указывают область, район, населенный пункт. Полезно указать и другие ориентиры
для более точной привязки.
Положение в рельефе фитоценоза и пробной площади. Указать:
на водоразделе или на склоне, экспозицию и крутизну склона (в градусах). В бланке описания дается сетка, на которой в масштабе изображают вертикальный профиль рельефа, указывают на нем границы
фитоценоза и пробной площади.
Микрорельеф. К микрорельефу относятся формы с горизонтальными размерами 2–20 (50) м и вертикальными – до 1 м. Чаще всего
это различные кочки, впадины и т. д., образующие неровности на поверхности пробной площади. Отмечают их размеры и распределение.
Растительность чутко реагирует на микрорельеф, так как он влияет
на перераспределение поверхностного стока и других экологических
факторов. Характеристика микрорельефа важна и для хозяйственной
оценки территории. Микрорельеф может быть фитогенного происхождения, что следует отметить особо.
Окружение. Описываются характерные черты окружающей местности – болото, луг, поле, какой-либо лес, берег реки или ручья, наличие дороги или другого антропогенного объекта и т.п.
70
Увлажнение. Указать: атмосферное, грунтовыми водами, проточное, застойное, наличие стока на склонах.
Мертвый покров. Указывают степень покрытия почвы подстилкой
(в %), ее толщину, компоненты (листья, кора, ветви – каких видов и т. п.).
Почва. Указывается название почвы (например, серая лесная),
уровень грунтовых вод, материнская порода, делается рисунок почвенного разреза, который описывается по горизонтам (для каждого
указать: мощность почвы, окраску, структуру, механический состав,
плотность, влажность, включения, новообразования, вскипание, наличие корней, характер переходов).
Древостой
Степень сомкнутости крон. Сомкнутостью называют площадь
проекции, ограниченную внешними контурами крон без учета просветов внутри крон, выраженную в процентах от общей площади. Обычно степень сомкнутости выражают в долях от единицы: сомкнутость
60 % или 0,6 и т.п. Можно определить степень сомкнутости визуально,
оценивая, какую часть составляют просветы между кронами. Предпочтительнее указывать латинское название. Визуально выделяют
в древостое морфологические ярусы. Как правило, взрослые деревья
первой величины образуют первый ярус, а взрослые деревья второй
величины – второй. Подрост учитывается особо (см. ниже).
Число деревьев. Проводится сплошной пересчет стволов каждой породы на всей пробной площади (учитываются только взрослые деревья).
Состав по числу. В пределах каждого яруса определяют соотношение деревьев разных пород и выражают его в долях от единицы
или для 10 стволов (т.е. сколько стволов из 10 приходится на каждую
породу). Форма записи: «дуб 0,6; ясень 0,3; клен 0,1» или «6 – дуб,
3 – ясень, 1 – клен».
Диаметр стволов. Измеряется мерной вилкой таксатора на высоте 130 см (на уровне груди) или на этой же высоте измеряется окружность дерева портновским метром с крючком на конце, и полученное
71
значение делится на 3,14. Господствующий диаметр определяют по результатам измерений диаметров всех деревьев на пробной площадке.
Высота. Определяют визуально или с помощью эклиметра. Для
этого от дерева отмеряют 10, 20 или 30 м (в зависимости от величины
дерева) и с найденной точки визируют на вершину дерева и находят
угол. По углу и расстоянию устанавливают высоту дерева. В пересеченной местности устанавливают углы на вершину и основание дерева. Возможен глазомерный способ определения высоты с помощью небольшой (около 40 см) палочки, на одном конце которой зарубкой отмечена 1/10 ее длины. Палочку держат вертикально на вытянутой руке так,
чтобы ее верхний конец совместился с вершиной дерева, а нижний –
с основанием. На стволе замечают точку (веточка, трещина коры и т.п.),
совпадающую с зарубкой на палочке. Не сводя глаз с этой отметки, подходят к дереву и измеряют расстояние от основания ствола до метки.
Полученную цифру умножают на 10, это и будет высота дерева.
Диаметр крон. Вычисляется как среднее по замерам: рулеткой,
растянутой по земле от основания ствола до края проекции кроны
в направлении с севера на юг и с запада на восток.
Высота прикрепления крон. Измеряется глазомерно или инструментально (см. измерение высоты деревьев), как расстояние от основания ствола до места прикрепления нижних сучьев кроны (отдельные
ветви, растущие ниже основной кроны, во внимание не принимаются).
Сумма площадей сечения на гектар. Для ее определения используют полнотомер Биттерлиха (метод круговых проб). Он представляет
собой линейку длиной 1 м, имеющую на конце насадку в виде вилочки
с внутренним раствором 2 см (либо линейку длиной 50 см с раствором
вилочки 1 см). Полнотомер держат горизонтально, один конец прикладывают к щеке у глаза, а через прорезь вилочки на другом конце визируют диаметр дерева на высоте груди. Если при визировании диаметр
дерева больше, чем раствор полнотомера, то дерево учитывается.
Если равен ему, то учитывается каждое второе такое дерево. Постепенно поворачиваясь на 360 °, наблюдатель визирует все деревья,
попадающие в поле зрения. Если одно дерево «перекрывает» другое,
72
нужно отойти от точки наблюдения на 0,5–2 м, чтобы дерево было
отчетливо видно, а затем после визирования возвратиться назад.
Количество учитываемых деревьев отмечается отдельно по каждой
площадке. Число учтенных деревьев равно сумме площадей сечения
в квадратных метрах на гектар. Сумму площадей сечений можно вычислить, зная господствующий диаметр и количество стволов на пробной
площади для каждой породы.
Возобновление древостоя. Состояние всходов и подроста –
важный показатель развития фитоценоза. Пять площадок по 22 м
располагают в углах и в центре пробной площади «конвертом». На
площадках для каждой породы в отдельности определяют количество
экземпляров подроста различного возраста. Производят пересчет
в среднем на 1 площадку и на гектар. Подрост, имеющий высоту более
1,5 м, учитывается по всей пробной площади.
Подлесок. Указать, хорошо ли выражен ярус кустарников, однородно ли их распределение по площади. Сомкнутость определяют, как
для деревьев, – в долях от 1 или в процентах.
Травяно-кустарничковый покров
Общее проективное покрытие почвы определяется как процент
площади, занятой проекциями надземных частей растений – всех трав
и кустарничков.
Общий облик. Необходимо обратить внимание на эту часть описания, так как именно физиономия нижних ярусов лесного фитоценоза
позволяет быстро находить сходные фитоценозы и хорошо отличать
данный фитоценоз от соседних. Аспект – внешний облик растительного сообщества – складывается из самых заметных черт строения
фитоценоза: обилия какого-то одного цветущего вида, особой густоты
покрова, его монотонной окраски и т.п.
Разделение на подъярусы. Вертикальная структура в травянистом покрове обычно нечетко выражена, но в ряде случаев по высоте
растений удается выделить несколько подъярусов.
73
Названия растений и их групп. Дают латинские названия растений, выделяют и последовательно описывают группы: кустарнички,
многолетние и однолетние растения.
3.4.2. Определение ассоциации
Ассоциация – тип фитоценоза. Представление об ассоциации
устанавливается, абстрагируясь от частных свойств конкретных фитоценозов и выделяя их главные, общие черты.
Способы названия ассоциаций. Можно давать название ассоциации по-русски или давать латинское название. В русском названии
отмечаются доминанты верхнего (древесного) и нижнего (травянокустарничкового) ярусов, причем то растение, которое более обильно, указывается в конце. Если в древостое соотношение пород: дуб – 7,
клен – 2, ясень – 1, а в нижнем ярусе господствуют сныть и осока
(последней больше), то название будет: ясене-клено-дубняк снытево-осоковый. В латинском названии ассоциаций обычно две части:
«родовая» (выражена существительным, образованным от названия
доминанта верхнего яруса путем прибавления окончания «-etum»)
и «видовая» (выражена прилагательным, образованным от названия доминанта нижнего яруса прибавлением окончания «-osит» или
«-еtоsит»). Например, липо-дубняк снытевый будет назван: ТiliеtоQuerсеtит аеgороdiosит. Но этим способом легко пользоваться при
достаточном знании латинского языка. Чтобы избежать ошибок и
упростить дело, ассоциации называют, перечисляя названия доминантов. При этом главные виды ставятся на первое место и между
растениями одного яруса ставят знак плюс, а между растениями разных ярусов – тире.
Ассоциация – основная (низшая) единица классификации растительности. Сходные ассоциации объединяют в группы, классы, формации и далее – вплоть до типа растительности. Например: ассоциация «дубняк снытево-осоковый», группа ассоциаций «дубняки осо-
74
ковые», класс ассоциаций «дубняки чистые», формация – дубняки,
группа формаций «широколиственные леса», класс формаций «лиственные леса», тип растительности «лесной».
3.5. Биоиндикация
Фитоиндикация – использование растений для оценки качества
среды. Для оценки уровня загрязненности окружающей среды используется множество методик с применением растений того или иного вида.
3.5.1. Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны
обыкновенной
В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок
имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических
размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни сосны.
Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит
в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны
5–10 деревьев сосны в 15–20-летнем возрасте отбирают 200–300 пар
хвоинок второго и третьего года жизни.
Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчитывается количество
хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке. Полученные
результаты сравниваются с результатами прошлых лет по данным
экопаспорта. Делается вывод об изменении загрязнения атмосферы.
75
Повреждение и усыхание хвоинок
Номера ключевых участков
№1 №2 №3 №4 №5
Общее число обследуемых хвоинок
Количество хвоинок с пятнами
Процент хвоинок с пятнами
Количество хвоинок с усыханием
Процент хвоинок с усыханием
Дата отбора проб
3.5.2. Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы
и воздуха
Перед проведением эксперимента партия семян, предназначенных
для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата
проращивают в чашках Петри, в которые насыпают промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывают фильтровальной бумагой и на
нее раскладывают определенное количество семян. Перед раскладкой
семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху
семена закрывают фильтровальной бумагой и неплотно накрывают стеклом. Проращивание ведут в лаборатории при температуре 20–25 0.
Нормой считается прорастание 90–95 % семян в течение 3–4 сут. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью.
Опыты закладываются в следующей последовательности.
1. Чашку Петри заполняют до половины исследуемым субстратом (почвой). В другую чашку кладут такой же объем заведомо чистого
субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению
к исследуемому материалу.
2. Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.
76
3. В каждую чашку на поверхность укладывают по 50 семян кресссалата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.
4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до
краев чашек и аккуратно разравнивая поверхность.
5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних.
6. В течение 10-15 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывают в таблицу.
Скорость прорастания семян кресс-салата
Исследуемый
субстрат
Число проросших семян, %
3 сут.
4 сут.
5 сут.
…. сут.
15 сут.
Опыт 1
Опыт 2
…..
Контроль
В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают
один из четырех уровней загрязнения.
1. Загрязнение
отсутствует
Всхожесть семян достигает 90–100 %, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.
2. Слабое загряз- Всхожесть 60–90 %. Проростки почти нормальной
нение
длины, крепкие, ровные.
3. Среднее
загрязнение
Всхожесть 20–60 %. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.
4. Сильное
загрязнение
Всхожесть семян очень слабая (менее 20 %). Проростки мелкие и уродливые.
Для контроля в качестве субстрата берется почва того же типа, что и для
опытов.
77
3.5.3. Определение степени загрязнения воздуха по лишайникам
В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы
города, районного центра, поселка выбирается вид дерева, который
наиболее распространен на исследуемой территории. Например,
в качестве субстрата может быть использована липа мелколистная.
Город или поселок делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной
магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут
на деревьях по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом
третьем, пятом или десятом дереве.
Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например, размером 10×10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики по 1 см². Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади
рамки занимает каждый растущий там вид.
Кроме того, указывают жизнеспособность каждого образца: есть
ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом
дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1,4–1,6 м. Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников
на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках, или подсчитать количество всех видов лишайников, произрастающих в районе исследования. Кроме выявления видового состава, определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия
в процентах. Оценка встречаемости и покрытия дается по 5-балльной
шкале.
Для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников – кустистых, листоватых и накипных – выставляются баллы
встречаемости и покрытия. После проведения исследований на нескольких десятках деревьев делается расчет средних баллов встреча78
емости и покрытия для каждого типа роста лишайников – накипных
(Н), листоватых (Л) и кустистых (К).
Зная баллы средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:
ОЧА = (Н + 2 х Л +3 х К)/ 30
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней
концентрацией диоксида серы в атмосфере. Результаты лихеноиндикации вносятся в таблицу.
Категории и номера участников
Показатели
Участники контроля
(природный
ландшафт)
1
2
3
Опытные участники
(с антропогенной
нагрузкой)
4
5
6
Накипные:
- встречаемость, %
- степень покрытия, %
- балл оценки
Листоватные:
- встречаемость, %
- степень покрытия, %
- балл оценки
Кустистые:
- встречаемость, %
- степень покрытия, %
- балл оценки
Относительная чистота атмосферы (ОЧА)
79
4. Зоология. Методики изучения животных
Цели и задачи экологических исследований растений и животных
сходны. Так же, как жизнь растений, жизнь животных зависит от абиотических факторов среды – тепла, влаги, света, состава воздуха и др. факторов. Но изучение животных имеет свои характерные особенности. Одна
из самых характерных – изучение питания: состава и количества пищи
в разное время года и разные периоды жизни животного.
Большое внимание уделяется вопросам размножения (фенология размножения, половая и возрастная структура популяций, зависимость размножения от пищевых ресурсов и погодных условий) – этим
определяется продолжение рода и сохранность популяции как вида.
4.1. Сбор насекомых и оформление коллекции
Среди всех живых организмов насекомым принадлежит первое
место, как по числу видов, так и по численности. Считается, что на
земном шаре обитает около 2 млн. видов насекомых, причем около
половины из них пока не известны для науки.
Число экологических ниш, занимаемых насекомыми, огромно:
они обитают и на теле или во внутренних органах высших животных,
и на других насекомых. Им свойственны самые широкие пределы использования органического материала – от живых тканей растений и
животных до гниющих остатков.
Насекомые сами служат источником питания многих млекопитающих, птиц и рыб, участвуют в почвообразовательном процессе, опыляют цветы, дают ценные человеку продукты. Среди них есть опасные
вредители полезных растений, паразиты животных, переносчики болезней и враги этих врагов человека.
Насекомые, как все другие животные, живут в тесной связи с
окружающей их средой, подвергаются действию различных факторов
окружающей среды, приспосабливаются к определенным условиям,
влияют на них.
80
4.1.1. Основные предметы полевого оборудования
Оборудование для сбора насекомых включает следующие предметы: сачок, морилка, пинцет, нож, коробочка для бабочек и стрекоз,
пробирки с пробками, полевая сумка.
Сачок применяется для сбора насекомых (летающих, прыгающих, сидящих на травянистых растениях, кустарниках, деревьях, почве, находящихся в воде), реже – пауков, клещей. Представляет собой
мешок из различной материи, укрепленный на металлическом обруче,
который прикреплен к палке.
Морилка служит для умерщвления собранных насекомых. Она
представляет собой 0,5-литровую стеклянную банку с хорошо пригнанной капроновой или металлической крышкой.
Пробирки. Используются для сбора насекомых, которых нужно принести с экскурсии живыми. Обычные длинные химические
и бактериологические пробирки неудобны, лучше применять короткие и широкие стеклянные цилиндрики с плоским дном. Такие
пробирки должны быть заткнуты ватными или корковыми пробками. Для сбора личинок следует брать пробирки до 2/3 наполненные
75 % спиртом.
Пинцеты. Они должны быть мягкими, с концами с поперечной
насечкой, прямыми или изогнутыми. Пинцеты применяются для извлечения насекомых из щелей в коре, навоза и т.д., а также для ловли
жалящих насекомых.
Лопатка. Для раскапывания почвы, гнилых пней и т.п. необходима лопатка, наиболее удобным типом лопатки является малая саперная или более узкая лопатка той же конструкции.
Нож. Для срезки коры при вскрытии повреждений на стволах деревьев, срезки ветвей, трутовиков и т.п. необходим нож. Лучшими являются крупные складные карманные с хорошим стальным лезвием
или садовые ножи. 81
4.1.2. Методы сбора насекомых
Энтомологическое кошение. Сбор насекомых этим методом
производят следующим образом: сачок берут в одну руку так, чтобы
конец палки доходил до локтя. Обруч сачка ставят перпендикулярно к
поверхности земли или кроне куста или дерева. Затем сачком быстро
проводят по растению. Большое значение при этом имеет сила удара сачка по растениям. При медленном ведении сачка подбивающего
удара не получится, насекомые успевают свалиться на землю. Наоборот, при слишком сильном ударе вместе с насекомыми в сачок попадут сбитые части растений, которые мешают выборке насекомых,
поэтому следует подбирать среднюю силу удара. При этом надо иметь
в виду, что чем тверже растение, тем сильнее по нему надо ударять.
При кошении по травянистой растительности исследователь не
стоит на месте, а идет, делая удары сачком через один или два шага.
Взмахом считается один удар сачком в одну сторону. При этом лучше
всего ударять сачком перед собой, несколько откидывая руку в сторону, но не поворачивая туловища. Закончив взмах, сачок поднимают
в воздух, поворачивают кругом на 180 0 и делают взмах в обратную
сторону.
При сборе насекомых с кустов и деревьев кошения ведут без переходов, захватывая с каждым взмахом новые зоны крон растений. Из
сачка насекомых выбирают руками, эксгаустером, ловчей пробиркой.
Если планируется использовать для исследований полный сбор, то
часто удобно для этой цели применять сачок с привязным мешочком.
После кошения мешочек отвязывают, в лаборатории насекомых замаривают, не вынимая из мешочка. Кошение проводят только в сухую
погоду, днем. При росе или в дождь сачок намокает, насекомые прилипают к полотну мешка и сбор их почти невозможен.
Сбор летающих насекомых. Бабочек, стрекоз, ручейников,
многих мух, перепончатокрылых, прямокрылых и им подобных удобнее всего ловить воздушным сачком. При их обнаружении незаметно
подходят и резким взмахом сачка подсекают. На лету сачок переворачивают на 180 0, и насекомое окажется в мешке сачка, откуда его легко
82
можно извлечь. Бабочкам следует при этом слегка прижать грудной
отдел. Это травмирует их моторную мускулатуру, и они уже не могут
улететь. Всех остальных насекомых можно поймать в сачке руками
или выбрать эксгаустером и потом поместить в морилку. Нередко насекомое долго не садится, и его надо научиться ловить на лету. Резким точным взмахом сачка захлестывают его и, перевернув сачок, изолируют в мешке.
4.1.3. Специальные приспособления для сбора наземных
беспозвоночных
Полотно. С небольших деревьев и кустарников хорошие результаты дает сбор на полотно. Обычно берут квадратное светлое полотно
размером 4×4 м или 3×3 м с разрезом до центра. Такое полотно осторожно подводят под деревце или куст, причем ствол вводят в разрез,
который по возможности смыкают; затем растение сильно встряхивают руками или колотушкой (короткая толстая палка, обернутая резиной или тряпками). Потревоженные насекомые в большинстве своем
падают на полотно, откуда их быстро собирают в морилку или банки.
Волокуши служат для сбора иксодовых клещей. Это простое
приспособление состоит из полоски материи, прикрепленной к палке.
Его волокут по траве, при этом клещи прицепляются к материи.
Биоценометры используют для сбора и исследования фауны
насекомых на поверхности земли, преимущественно в травостоях.
Почвенные сита. Для сбора беспозвоночных из лесной подстилки, мха, сильно разложившейся древесины, сухого навоза, речных наносов, растительных остатков, грибов и т.д. используется просеивание
субстрата на почвенных ситах.
Эклекторы. Принцип действия эклекторов основан на использовании фототаксиса, гидротаксиса или термотаксиса насекомых. Соответственно бывают фото-, гигро- и термоэклекторы. Наиболее часто
используются фотоэклекторы (например, для облегчения сбора насекомых из трухи, подстилки, почвы, навоза и т.п.).
83
Ловчие пояса применяются для сбора насекомых, передвигающихся по стволам деревьев. Особенно эффективны они в плодовом
саду для вылавливания гусениц плодожорки, некоторых видов тлей,
клещей, многих паразитов насекомых. Для изготовления ловчих поясов используют мешковину, солому, гофрированную бумагу и др.
Ловчие ямы и почвенные ловушки широко используют при
отлове насекомых, движущихся по поверхности почвы. Эти ловушки
представляют собой прямоугольные ямы глубиной 30-35 см, размером 25×25, лучше 50×50 см, или канавки, на дно которых помещают
различные приманки или просто банки с фиксирующей жидкостью.
Банки закапывают так, чтобы верхний край находился на уровне
почвы или несколько ниже. Сверху над ними для защиты от дождя
и перегрева солнцем устанавливают крышки так, чтобы между ними
и банками был просвет 3-4 см. Для фиксации насекомых, что попали в ловушку, ее на 1/3 заполняют 2-4 % раствором формалина или
этилен-гликолем. Количество почвенных ловушек на своем поле в
среднем составляет 10. Восстановленных насекомых подсчитывают
ежедневно.
Пищевые ловушки основаны на способности насекомых прилетать на запахи. Наиболее простой конструкцией пищевой ловушки
являются корытца с бродячей патокой. Изготавливаются они из оцинкованного железа или дощечек глубиной 6-10 см, площадью 1500 см2.
Корытца устанавливают горизонтально на высоте 1 м на колышках,
вбитых в землю.
Светоловушки весьма эффективны при сборе ночных насекомых. Различными источниками света привлекаются чешуекрылые,
двукрылые, клопы, жуки, перепончатокрылые, сетчатокрылые, цикады, белокрылки, иногда – тли и другие насекомые. Источник света
устанавливают на открытых участках, против него натягивают белое
полотно так, чтобы лучи света падали на экран. Прилетающих к свету
насекомых можно собрать воздушным сачком или пинцетом с покрывала, разостланного под экраном.
84
4.1.4. Обработка материала для коллекции
Существует три основных способа хранения энтомологического
материала: на ватных слоях (матрасиках), в смонтированном виде
на энтомологических булавках и в консервирующих жидкостях. Кроме того, имеются особые способы хранения насекомых, например, в
бумажных пакетиках (чешуекрылые), в надутом состоянии (гусеницы)
и др. При подготовке к длительному хранению и составлению различных коллекций энтомологический материал соответствующим образом обрабатывается.
Разборка материала
Разборка представляет собой начальный этап обработки собранного в поле материала и подготовки его к длительному хранению.
Если насекомые доставлены живыми, их необходимо заморить или
фиксировать. Затем материал раскладывается на чистый светлый
(или контрастирующий по цвету с объектами) лист бумаги и очищается от мусора. Разборка материала проводится в основном с помощью
пинцета, а очень мелких объектов – с помощью мягкой (колонковой)
кисточки. При захвате насекомого пинцетом необходимо оберегать его
от повреждений. Разборку материала и последующее раскладывание
его на матрасики надо проводить в тот же день, когда он собран. Сохранение неразобранного материала в течение суток приводит к тому,
что насекомые становятся сухими и ломкими, а при продолжительном
хранении в морилках они к тому же могут покрыться плесенью.
Сохранение насекомых на ватных слоях
Насекомых сохраняют в виде систематических или биологических коллекций, а также разложенными на ватных матрасиках. Ватный
матрасик представляет собой бумажный конверт с вложенным в него
ровным слоем ваты. Конверт изготавливается из плотной или достаточно жесткой бумаги, лучше всего из оберточной или пергаментной.
Ватные слои изготавливаются из свернутой в рулон нестерильной медицинской ваты. Толщина ватных слоев должна быть 5-10 мм. На ватный слой раскладывают заморенных насекомых спинкой вверх или
85
боком. В конверт кладется листок тонкой светлой бумаги, на котором
пишут дату, время сбора и фамилию сборщика.
Монтирование насекомых на энтомологические булавки
Систематические коллекции изготавливаются в специальных коробках с мягкой прокладкой на дне (пенопласт). Собранных и умерщвленных насекомых по приходу с экскурсии сейчас же накалывают
и расправляют. Для накалывания используют энтомологические булавки. Все энтомологические булавки (не считая минуций – особых
очень тонких, маленьких булавок без головок) имеют примерно одинаковую длину – 30–40 мм, но толщина их различна. В зависимости
от толщины они обозначаются номерами: 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Чем
толще булавка, тем больше ее номер. При выборе номера булавки
для накалывания руководствуются следующим принципом: чем крупнее насекомое, тем толще должна быть булавка. Для крупных жуков,
прямокрылых, стрекоз, бабочек применяются толстые булавки № 3.
Насекомых средней величины накалывают на булавки № 1 и № 2,
а мелких и очень узких – на булавки № 0 и 00.
При накалывании насекомое берут с боков указательным и большим пальцами левой руки, держа его спинной стороной кверху. Насекомых размерами меньше 8–10 мм кладут на листочек плотной светлой
бумаги, зажатый между пальцами левой руки, и правой втыкают булавку в нужное место. Удобно также накалывать мелких насекомых, лежащих на столе на светлой бумаге. При накалывании крупных насекомых
с плотными хитиновыми покровами булавку следует вращать пальцами, чтобы она легче входила. При накалывании нужно внимательно
следить за тем, чтобы булавка вошла в тело не косо, а совершенно отвесно, перпендикулярно к продольной и поперечной осям тела.
Насекомое должно быть наколото так, чтобы не мешало впоследствии брать булавку пальцами. Для этого над верхней стороной тела
наколотого экземпляра булавка должна выступать на 1 см, т.е. выдаваться на 1/4-1/3 своей длины. Ниже опускать экземпляр нельзя, так
как не хватит места для этикеток. Все насекомые должны располагаться на булавках на одном уровне.
86
4.2. Учет беспозвоночных ловушками Барбера
и ловчими канавками
Ловушки Барбера (ловчие банки объемом 0,3–0,5 л, стеклянные
или пластмассовые) вкапывают так, чтобы их горлышко находилось
на одном уровне с поверхностью почвы. Можно использовать фиксирующую жидкость (спирт, формалин и др.), приманки.
Ловчие канавки имеют глубину 7–10 см от поверхности почвы,
длина их не более 3–4 м. Стенки вертикальные, гладкие. Принято сочетать канавки с ловчими банками, с размещением последних на концах канавки и на пересечении канавок.
Ловушками Барбера, ловчими канавками учитывают активно перемещающихся животных (пауков, жужелиц, стафилинидов, навозников
и др.). Для полной характеристики фауны беспозвоночных животных –
обитателей поверхности почвы – отлов дополняется сбором членистоногих под камнями, стволами, крупными ветвями и другими укрытиями. Проверяют ловушки Барбера и канавки один раз в сутки в утренние часы. Результаты заносят в тетрадь по следующей схеме:
Дата учета
Место учета
Группы
беспозвоночных
животных
Номера ловушек / канавок
№1
№2
№3
№4
№5
№6
и т.д.
4.3. Учет численности насекомых методом кошения
Для того чтобы представить себе численность насекомых на единицу площади, можно пользоваться формулой, предложенной Л.Г. Динесманом:
87
Х = N/2RLn,
где:
Х – количество насекомых на 1м²;
N – число насекомых, пойманных при кошении;
R – радиус сачка в метрах;
L – средняя длина пути, проходимого обручем сачка по травостою
при каждом взмахе сачка;
n – число взмахов (ударов) сачка.
Следует, однако, помнить, что полученные цифры дают лишь приблизительное представление о численности насекомых и не являются исчерпывающими.
В лаборатории содержимое банки (морилки) высыпают на лист
бумаги, отбирают растительные части. Насекомых сортируют по систематическим группам, подсчитывают и переносят на слой ваты –
матрасик или ватник, а данные (название группы и количество) заносят в дневник или карточку следующей формы
Карточка анализа кошения
№ __________ Название биоценоза ____________________________
__________________________________________________________
Дата ________ Время наблюдения или сбора ____________________
Фамилия наблюдателя _______________________________________
Характеристика метеорологических условий _____________________
Характеристика растительного покрова _________________________
Название животных
Тип
88
Класс
Отряд
Фаза
развития
Количество
4.4. Мониторинг популяций рыжих лесных муравьев
и оценка состояния их гнездовых комплексов (В.В. Хохлов)
В лесном сообществе все виды муравьев в большей или в меньшей степени являются необходимыми, «полезными» насекомыми,
так как являются звеньями цепей питания, рыхлят почву, способствуют расселению некоторых видов растений. Наибольшую пользу, без
сомнения, приносят рыжие лесные муравьи: Formica rufa и Formica
polictena, что связано с особенностями их биологии, широким распространением, относительно высокой численностью и т.д.
Гнезда рыжих лесных муравьев одного вида, имеющих общую
территорию и единое происхождение, располагающиеся относительно близко друг от друга, образуют комплексы гнезд. Расстояние между гнездами в комплексе может составлять от 10 до 50 м, но обычно
15–20 м. Комплексом муравьиных гнезд можно считать группу муравейников в количестве 5–10 построек разного возраста и размера. Отдельно расположенные муравейники даже крупных размеров рассматривать в качестве комплексов нельзя.
Изучение динамики численности муравьиных комплексов – один
из основных вопросов экологических исследований. Численность –
это важнейшая характеристика вида в конкретном сообществе и на ее
основе можно анализировать целый ряд других экологических показателей, по которым, в свою очередь, можно судить об улучшении или
ухудшении состояния экосистемы. Очевидно, что, являясь компонентом биоценозов, рыжие лесные муравьи служат своего рода индикаторами окружающей среды. Сокращение или подъем численности их популяций может происходить по причине качественного несоответствия
среды обитания и экологических требований вида.
Методы исследований и результаты работ
Поиск и обследование муравьиных комплексов необходимо проводить ежегодно в течение летне-осеннего периода, когда состояние
большинства построек соответствует оптимуму по своим морфометрическим показателям. Не следует обследовать муравейники в ранневе89
сенний (апрель) и позднеосенний периоды (октябрь-ноябрь). В первом
случае поиск (особенно некрупных построек) будет осложняться – изза послезимней уплощенной деформации купола такие гнезда трудно
заметить. Кроме того, ряд мелких муравейников при зимовке погибает,
все это сказывается на качестве проведенных учетов. Во втором случае, сформировавшиеся муравейники этого года будут плохо заметны
в высоком травяном покрове, а начавшийся листопад сильно осложнит задачу по поиску даже относительно крупных муравейников.
Мы предлагаем простейшую методику учета муравьиных гнезд,
которая может быть использована на занятиях кружков, школьных
лесничеств, станций юннатов и т.п.
В зависимости от поставленных задач и объемов исследования
можно выделить следующие методы учетов муравейников:
Маршрутные учеты рассчитаны на обследование больших по
площади территорий (как правило, не менее 1 км2). Маршрут можно
проложить как по прямой линии, так и по извилистой. Также можно
закладывать и кольцевые маршруты. Распределение построек муравьев рода Formica на территории неравномерно и определяется рядом факторов, например: степенью увлажнения, освещения, породного состава древесных насаждений, кормовой базой и др. В лесном
массиве муравьиные комплексы чаще всего отмечают вдоль просек,
квартальных, тропинок, полян, на сильно разреженных и осветленных участках леса, среди посадок лесных культур. При использовании
данного вида учета трудно получить абсолютные результаты.
Площадочные учеты применяются при необходимости получить точные данные о состоянии муравьиных комплексов на данном
конкретном участке территории. Данный вид учета может давать абсолютные результаты.
На первом этапе изучения муравьиных комплексов мы рекомендуем провести маркировку гнезд, их картирование и измерение.
Маркировка и картирование гнезд. Всем муравейникам комплекса присваивают индивидуальные номера, одновременно проводя
90
их картирование. При повторных обследованиях на схему наносятся
новые гнезда и отмечаются погибшие муравейники. Гнезда на месте
маркируют деревянными или металлическими табличками, подписанными масляной краской. Таблички закрепляют на ближайшем дереве
или в земле с помощью металлической проволоки.
Измерение гнезд. При обследовании территории найденную постройку измеряют, определяя высоту купола и диаметр подножья. Измерение проводят с использованием деревянного или матерчатого
«метра». Неплохо себя зарекомендовала мерная вилка, применяемая
в лесном хозяйстве для определения диаметров стволов деревьев.
Для более точных и детальных исследований можно рекомендовать фотографирование всех гнезд комплекса, что особенно актуально для определения возраста и состояния гнездовой постройки.
В дальнейшем по материалам обследования каждый год необходимо заполнять инвентаризационную ведомость и паспорт комплекса муравейников.
Ведомость инвентаризации комплекса
муравейников рода Formica
Погибшее
Приходящее
в упадок
Остановившееся
в росте
Состояние гнезда
Растущее
Год
учета
Диаметр подножья
купола D,м
№
гнезда
Высота купола
гнезда H,м
Комплекс № ________________________________________________
Лесхоз ____________________________________________________
Лесничество _______________________________________________
Квартал ___________________________________________________
Год инвентаризации _________________________________________
Площадь
участка
занятого
муравьями
91
Паспорт комплекса муравейников №
Область ______________________________________________
Район ________________________________________________
Лесхоз _______________________________________________
Лесничество __________________________________________
Квартал ______________________________________________
Выдел ________________________________________________
Таксационное описание участка:
Породный состав ______________________________________
Возраст насаждения ____ Сред.высота ____ Сред.диаметр ___
Полнота насаждения _________ Бонитет _______ Запас м3/га. _
Условия произрастания _________________________________
Ф.И.О., должность составившего паспорт __________________
Отметки о повреждении комплекса ________________________
Инженер О.З.Л .________________________________________
Лесничий _____________________________________________
Дата заполнения паспорта _______________________________
При оформлении отчета по результатам исследований для большей
наглядности рекомендуется ряд данных приводить в виде таблиц и др.
Оценка состояния муравьиных гнезд
№
п/п
№ квартала
1.
2.
3.
4.
92
Кв. 1
Муравейники
H – высота
купола (см)
D – диаметр
купола (см)
Оценка состояния
гнезд
5.
6.
7.
Кв. 2
8.
ухудшения показателей состояния не отмечено;

изменение метрических показателей муравейника в меньшую сторону (в сравнении);
× погибшие муравейники
Для успешной защиты леса от массовых размножений вредителей плотность муравейников должна быть от 4 (в хвойных лесах) до
6 (в лиственных лесах) гнезд на 1 га.
Следует соблюдать определенные правила техники безопасности:
Нельзя наклоняться над муравейником; муравьи могут выбрасывать муравьиную кислоту на расстоянии до 40 см.
Рукава должны быть застегнуты, брюки заправлены в носки или
выпущены поверх сапог и завязаны у щиколоток.
Работать нужно в резиновых перчатках, манжеты лучше заправить в них.
Стараться не ходить и не наступать на муравьиные дороги и гнездовой вал.
При попадании кислоты в глаза следует немедленно промыть их
холодной водой.
При укусах или попадании кислоты на тело пораженное место желательно промыть водой или слабым раствором питьевой соды. Ни в
коем случае места укусов не следует расчесывать.
4.5. Учет численности дождевых червей
Данная методика применяется при биоиндикации состояния почвы на определенной территории. При изучении влияния дорожно93
тропичной сети и других форм антропогенного воздействия на почву
подсчитывают численность дождевых червей по уровням удаления от
объекта.
Сбор червей осуществляется методами почвенной раскопки с применением ручной разборки (площадь пробы 0,25 м2, глубина 0–10 см).
Они дают достоверные данные о порядке численности и соотношении
встречаемости отдельных видов червей.
Данные заносятся в таблицу:
Показатели
Номера прикопок и расстояние от объекта
0–1 м
2–2,5 м
3–5 м
4–10 м
Количество
Биомасса
Из каждой пробы червей подсчитывают и взвешивают, а затем результаты сравнивают между собой. Отмечают в дневнике изменение
численности и биомассы червей.
4.6. Изучение видового состава и численности амфибий
Для проведения работы необходимы: емкости для отлова лягушек (ведра), линейки (штангенциркули) для измерений, лабораторные
весы, полевые дневники и калькуляторы.
Наиболее простым и доступным методом учета амфибий является маршрутный учет на полосе постоянной ширины. Маршрут представляет собой линию (прямую или слегка извилистую), проходящую
через биотоп или по берегу водоема.
Учетчик (учетчики) двигается по маршруту и учитывает (подсчитывает и заносит в полевой дневник) всех увиденных лягушек в полосе определенной ширины. Все животные, замеченные вне полосы
учета, в учет не вносятся.
Ширина полосы, приходящаяся на одного учетчика, зависит от
свойств местообитания и возможностей обнаружения находящихся
там животных. Если местность открытая и хорошо просматривает94
ся, ширину полосы учета можно увеличить, если это кустарниковые
заросли или высокая трава (прибрежная растительность) – сделать
поуже. В среднем, опыт такой работы показывает, что учетчик может
уверенно замечать лягушек в полосе шириной от 4 до 10 м (по 2–5 м
по обе стороны от маршрута). При наличии нескольких учетчиков учет
можно вести «цепью» – тогда общая полоса учета будет больше и
данные учета будут более достоверными.
Исходя из этого, перед началом учета намечается примерный
маршрут движения учетчиков через избранный биотоп. Если учет ведется вдоль берега водоема, первый учетчик идет прямо вдоль уреза
воды, а второй – на расстоянии 5 м от воды.
Дальше от воды учет проводить не следует – лучше провести
его подальше (100 и более метров) и выделить это местообитание
в отдельный биотоп. При проведении учета в удаленных от водоема
биотопах, общую ширину учетной полосы можно сделать больше, т.е.
проводить учет «цепью», т.е. силами нескольких учетчиков.
При наличии в исследуемой местности нескольких видов лягушек
во время учета следует вести их визуальное определение. Если виды
хорошо различаются между собой, учет особей каждого вида следует
вести раздельно. Если виды визуально (издалека) не различаются, их
определение следует провести позже, в лабораторных условиях, на
основе анализа отловленных для измерений лягушек.
Протяженность маршрута учета зависит от двух факторов –
общей ширины учетной полосы и численности лягушек. Чем полоса
шире и чем лягушек больше, тем длина маршрута может быть меньше. Опыт подобных учетов говорит, что достоверные данные могут
быть получены при ширине учетной полосы 10–15 м и длине маршрута 500–600 м, а если численность животных высока – после внесения
в учет более 50–60 животных.
ку
Записи
путем
в
полевой
дневник
ведутся
накопления
по
«библиотечной»
в
стросистеме:
– также, как при
95
учетах грибов, птиц, следов и т.д. Помимо числа встреченных лягушек
в полевой дневник заносится общая информация о местообитании,
в котором проводится учет, и условиях проведения учета (дата, административное и географическое положение местообитания, название
и краткое описание биотопа, погодные условия в период проведения
учета, авторы учета).
Необходимым условием проведения учета является подсчет
пройденного с учетом расстояния (проще всего это сделать шагами
или по карте), а также точная ширина полосы учета. Эти данные будут
использованы при расчете плотности населения животных и их также
надо занести в полевой дневник по завершении учета.
Отлов лягушек
Одной из составляющих частей полевой работы является отлов
лягушек. Отлов лягушек для последующих лабораторных измерений
рациональнее всего организовать одновременно с маршрутным учетом. Самый простой способ – ловить всех встречающихся в полосе
учета лягушек и складывать их в ведро с крышкой (предварительно
налив на дно 2-3 см воды из ближайшего водоема).
Отлов лягушек производят руками или небольшим сачком. Для
проведения полноценных исследований возрастной структуры популяций лягушек в каждом биотопе достаточно поймать по 50–60 лягушек. Исходя из этого, при очень высокой их численности на учете нет
необходимости ловить их на всем протяжении маршрута учета.
Нельзя ловить лягушек избирательно – например, самых крупных и малоподвижных. В этом случае данные о структуре популяции
окажутся искаженными. При проведении отлова следует ловить всех –
независимо от их размера и активности.
Лабораторные измерения и расчеты
Расчеты плотности населения
Расчеты плотности населения производятся для каждого из обследованных биотопов – маршрутов. Процедура эта очень проста:
вначале вычисляется площадь обследованной территории – это ши96
рина учетной полосы, умноженная на протяженность маршрута. Если
учет вели несколько человек, в расчет принимается суммарная ширина учетной полосы.
Всех встреченных на учете (внесенных в полевой дневник) лягушек относят к стандартной единице площади – гектару или квадратному километру. Таким образом, получают плотность населения в
особях на гектар (или квадратный километр).
Пример: на учете протяженностью 500 метров тремя учетчиками
было зарегистрировано соответственно 58, 32 и 62 лягушки. Каждый
учетчик проводил учет на полосе шириной 4 м (по 2 м с каждой стороны от линии хода). Таким образом, обследованная площадь составила:
(4 м × 3) × 500 = 6000 м2. При расчете на гектар эта территория составит 0,6 га (1 га = 100 × 100 м или 10 000 м2). На этой площади встречено: 58+32+62 = 152 лягушки. Вычисляем плотность лягушек на 1 гектар: (1/0,6) × 152 = 253 особи/га. Легко получить плотность на 1 км2:
253 × 100 (в 1 км2 – 100 га) = 25 300 особей/км2.
Измерения
В лабораторных условиях всех пойманных лягушек измеряют и,
по возможности, взвешивают. В принципе, при отсутствии весов или
времени можно ограничиться измерениями – этого достаточно для
определения возрастных классов лягушек. Измерения проводят по
классической для амфибий схеме – линейкой или штангенциркулем
измеряют длину тела каждой лягушки – от кончика морды до клоакального отверстия.
97
Измерения проводят по брюшной стороне тела.
Проще всего измерять живых лягушек, держа их в руке брюшком
вверх. При переворачивании на спину они, как правило, успокаиваются и дают себя измерить.
Данные замеров заносят в простейшую таблицу – сразу по группам (классам) размеров. Размерные классы назначают произвольно,
исходя из минимальных и максимальных размеров. Например, самая
маленькая пойманная лягушка была размером 12 мм, а самая большая –
120 мм. Желательно на начальном этапе разделить всех лягушек на
10-12 классов – по 8-10 мм в каждом и запись вести в форме таблицы:
Размеры,
мм
Число лягушек
Размеры,
мм
Число
лягушек
Размеры,
мм
12–22
53–62
93–102
23–32
63–72
103–112
33–42
73–82
113–122
43–52
83–92
Число
лягушек
Число лягушек данного размерного класса ведут также как и на
учете – накопительным «библиотечным» способом.
Измерения проводят раздельно для каждой биотопической группы лягушек.
При проведении взвешиваний данные о массе тела заносятся в
аналогичную или эту же таблицу. Схема выделения весовых классов
аналогична: взвешивается самая маленькая и самая большая лягушка, и весь диапазон весов разделяется примерно на 10 классов.
Расчеты возрастных классов
На основе проведенных измерений производятся расчеты возрастной структуры популяций лягушек в разных биотопах.
98
Принцип выявления возрастных классов основан на том, что лягушки размножаются один раз в год и вырастают за год примерно на
одну и ту же величину, независимо от места своего обитания (размер и
масса увеличиваются за год примерно в 1,5–2 раза). Соответственно,
если в популяции лягушек выявляются несколько размерных классов
(групп, градаций), то, скорее всего, эти классы будут соответствовать
различным возрастам животных с интервалом в один год.
Расчеты включают два этапа. Первый этап – выявление истинных размерных классов (групп) лягушек. При проведении измерений
разделение всех размеров на 10 классов было искусственным, произвольным. Более вероятно, что все лягушки при ближайшем рассмотрении разделятся на два, три или четыре размерно-возрастных класса. Минимальный размерный класс – лягушки текущего или прошлого
года рождения (в зависимости от периода проведения исследования),
Возрастные классы
Число лягушек
Первый возрастной класс
(12–32 мм)
34
Второй возрастной класс (43–62 мм)
25
Третий возрастной класс
(93–112 мм)
14
На основе полученных данных можно строить диаграммы и сравнивать биотопы между собой.
4.7. Изучение видового состава и численности птиц
методом маршрутного учета
В настоящее время в зоогеографических и орнитологических исследованиях применяется несколько десятков методик учета птиц,
различных по сложности и точности определения реальной плотно99
сти. Подразделяются они на три большие группы: площадочные, точечные и маршрутные. Способы регистраций птиц также различны –
либо места обнаружения встреченных птиц наносят на карты и схемы, либо птиц просто подсчитывают и производят расчет плотности
по формулам. Площадочные и точечные методы учетов применяются,
в основном, в гнездовой период, а маршрутные – для рекогносцировочного обследования больших территорий и во внегнездовое время.
При проведении учетов с научно-исследовательскими целями от
учетчика требуется умение определять птиц по внешнему виду и голосу, оценивать число встреченных особей (в том числе на значительном расстоянии и по голосам), определять ширину учетной полосы и расстояние, пройденное с учетом.
Для проведения данного исследования потребуется минимум
оборудования: полевой дневник, бинокль и определители птиц.
Сущность предлагаемой методики проста: учетчик (или учетчики)
двигаются по маршруту и отмечают все встречи с птицами с определением их вида, числа особей и приблизительного расстояния от учетчика
до регистрируемых птиц. Кроме этого, оценивается пройденное расстояние – по карте или путем подсчета расстояний на местности (шагами).
Самое сложное в проведении учетов – определение видов, поэтому приступать к практическому обучению учетной работе следует после или одновременно с обучением определению птиц по виду
и голосу.
При обследовании такого участка учетный маршрут следует проложить по возможности по прямой (пользуясь, например, лесоустроительными просеками) или слегка извилистой линии (например, по
лесной дороге). Можно при этом закладывать и кольцевые маршруты, но так, чтобы диаметр кругового маршрута или периметр обследуемого квадрата были не меньше 1–1,5 км.
Нежелательно закладывать маршруты по границам биотопов – по опушке леса или по границам типов леса. Результаты учетов на таких маршрутах будут искаженными.
100
Данным методом нельзя также учитывать птиц в небольших по
размеру местообитаниях, площадью менее 0,5 км2.
Во время учета наблюдатель идет по маршруту и отмечает в полевом дневнике всех встреченных (увиденных и услышанных) птиц, независимо от расстояния до них. Скорость движения во время учета должна быть достаточно низкой, чтобы наблюдатель уверенно регистрировал
звуковые сигналы птиц. В то же время следует избегать лишних остановок
и целенаправленно прислушиваться в промежутках между регистрациями
встреч птиц, т.к. это приводит к завышению показателей численности.
С учетом этих требований, обычная скорость пешего учета во
внегнездовой период должна составлять 2–2,5 км/ч.
До начала учета в полевом дневнике отмечаются: место проведения учета (административное положение, ближайший населенный
пункт), дата, состояние погоды (облачность, температура, наличие
ветра, высота снегового покрова, наличие снега на ветвях – кухты).
Для занесения результатов учета на развороте полевого дневника
готовится небольшая таблица. В верхнем левом ее углу указывается
время начала учета (здесь же указывается время его окончания).
В ее правой верхней части указывается название местообитания
(биотопа), в котором будет проводиться учет (хвойный лес, фруктовый сад, городские кварталы и т.п.). Название дается местообитанию для удобства и в зависимости от целей исследования.
При обнаружении птицы в полевом дневнике отмечаются:
1. Вид птицы (в колонке слева).
2. Количество особей.
3. Характер перемещения птицы.
4. Приблизительное расстояние до птицы (птиц) в момент
обнаружения (в строчку через точку с запятой в колонке справа):
Место:
Дата:
Погода:
101
Определение видов
Учетчик должен определять встреченных птиц до вида всеми
возможными способами, по внешнему виду и голосу – с помощью
бинокля, определителя, используя весь свой личный опыт и помощь
более опытных коллег. Если учетчик не успевает определить вид птицы, он все равно отмечает встречу с ней, стараясь, по возможности,
сузить круг видов, к которым она могла принадлежать. Например:
«сойка/кукша», «чиж/чечетка» и т.д.
Определение числа особей во время учета
Определение числа особей во время учета – довольно сложная
задача, успех которой во многом зависит от опытности учетчика и достигается только многократным повторением процедуры определения
вместе с более опытными учетчиками или путем независимого подсчета птиц несколькими обучающимися.
Определение характера пребывания
птицы в местообитании
Сущностью этой записи в полевом дневнике является информация о том, принадлежит ли встреченная птица данному местообитанию («живет» ли она в нем), или птица летит через данное местообитание «транзитом», и наблюдатель не видел ни момента ее взлета, ни
момента ее посадки (оказалась здесь «случайно»). Для записи этой
информации можно использовать любые обозначения, но чаще всего
используются символы «с» («сидит») и «л» («летит»).
При этом следует учитывать, что некоторые птицы, хотя и могут
регистрироваться летящими (в полете), но не могут являться «транзитными» в данном местообитании.
Так, например, мелкие воробьиные или дятлы, перелетающие
с дерева на дерево, должны регистрироваться как «сидящие», т.к. они
действительно «живут» в данном местообитании. Практически, «транзитными» можно считать только тех птиц, которые летят высоко над
землей или над лесом в определенном направлении и нельзя считать
птиц, чьи взлет или посадка наблюдались учетчиком.
102
Определение расстояний до птиц
Расстояние до встречаемых на учете птиц определяется в момент обнаружения, т.е. в тот момент, когда птица впервые увидена или услышана. Даже если определить птицу в первый момент не
удалось, следует записать расстояние до нее, потом подойти ближе,
определить и после этого сделать полную запись в полевом дневнике.
Расстояние определяется по прямой между учетчиком и птицей
(группой птиц). Точность определения расстояния определяется необходимостью – чем точнее определяется расстояние, тем точнее получаемые после обработки данные о плотности населения.
Для целей данной работы рекомендуется выделение четырех
групп.
Составление выборки учета
По окончании учетных работ и при условии набора достаточного
объема данных (учетного километража) на основе записей в полевом
дневнике составляется итоговая таблица – выборка учета. Выборка
представляет собой перечень всех зарегистрированных в данном местообитании птиц с указанием количества встреченных особей, разнесенным по группам дальностей их обнаружения («близко», «недалеко», «далеко», «очень далеко») за весь период работ.
Образец выборки учета (пример)
№
Виды
птиц
0–25 м
Пухляк
:: :: :: :.
Поползень
:: :.
Чиж
:: :: :.
Чечетка
:: :: .
Б.п. дятел
:: .
Сойка
:.
Сер.ворона
Сум.
плотн.
25–100
м
:: ..
..
:: ..
:: ..
..
:: .. ..
:: :.
100–300
м
..
:: .
300–1000
м
∑n
N
1440
540
160+920
240+560
460
246+20
163
96
36
13,2
17,6
30,7
16,4
0,45
210,4
103
Расчет плотности населения
Следующим этапом обработки данных является расчет плотности населения птиц (N) каждого вида в особях на 1 км2 территории.
Для расчетов требуется только калькулятор.
Расчет ведется для каждого из встреченных видов в отдельности по формуле:
N вида = ((n1 х 40) + (n2 х 10) + (n3 х 3) + n4) / L,
где:
n1 – n4 – число особей, зарегистрированных в полосах обнаружения соответственно 0–25 (близко);
25–100 (недалеко);
100–300 (далеко) и 300–1000 м (очень далеко);
40, 10, 3 и 1 – пересчетные коэффициенты;
L – учетный километраж (в км).
Несмотря на кажущуюся сложность формулы, сущность и процедура расчета очень просты: поскольку в итоге мы хотим получить
плотность населения птиц на 1 км2, общее количество встреченных особей (n) в той или иной градации удаленности от маршрута
необходимо умножить на коэффициент, «расширяющий» данную
полосу обнаружения до 1 км. Для полосы 0–25 м – этот коэффициент равен 40 (25 м в 40 раз меньше километра), для полосы
25–100 м – коэффициент 10 (100 м в 10 раз меньше километра),
для полосы 100–300 м – коэффициент 3 (точнее – 3,33), для полосы
300–1000 м – коэффициент 1.
Полученные для каждой полосы обнаружения произведения суммируются и записываются в графу Уn выборки. После этого полученное число делится на количество пройденных с учетом километров.
Для птиц, встреченных летящими, пройденное расстояние заменяется на суммарное время учета в часах (Н), умноженное на 30 –
среднюю скорость полета птиц в км/ч (Уn / (Н х 30)) (Равкин, 1967).
В графе N данные по плотности «сидящих» и «летящих» птиц
суммируются.
104
Данные о плотности населения вида (в особях на квадратный километр) являются основным первичным материалом и составляют основу для первых научных выводов.
Оформление результатов
При оформлении отчета о проведенном исследовании следует
подготовить таблицу под названием «Видовой состав и численность
птиц в ... (название обследованного местообитания, -ний)», в которой
привести в столбик все виды птиц, зарегистрированные во время учета (национальное и латинское названия для каждого вида) с данными
о плотности населения каждого из видов (в особях на 1 км2). В нижней части таблицы следует указать общее число зарегистрированных
видов и их суммарную плотность населения. В приложении к данной
таблице следует привести схему маршрута учета, нанесенную на карту
местности, и привести развернутое описание местообитания с указанием видового состава, возраста и ярусной структуры леса.
4.8. Количественный учет мелких млекопитающих
Применительно к группе мелких млекопитающих (зайцеобразных,
грызунов и насекомоядных) В.В. Кучерук и Э.И Коренберг (1964) дают
следующую классификацию методов количественного учета.
Относительный
косвенный
Относительный
прямой
Оценка численноУчет при помощи
сти зверьков по бионабора различных
логическим индикаловушек
торам
Абсолютный
Оценка численности зверьков в изолированных популяциях с помощью выпуска
меченых проб
Использование лов- Учет с помощью мечения
Анализ
погадок
чих канавок и забор- зверьков и выявления их инхищных птиц
чиков
дивидуальных участков
105
Оценка численности млекопитающих Учет встреч зверь- Полный вылов зверьков на
по следам их дея- ков на маршрутах
изолированных площадках
тельности
По следам на снегу
Глазомерная оценУчет при помощи выливания
ка численности жизверьков водой из нор
вотных
Анализ данных ста- Сплошная раскопка нор с
По количеству кортистики пушных за- выловом всех населяющих
мовых столиков
готовок
их зверьков
По запасам корма
Площадно-капкан- Использование коэффициный отлов
ентов заселенности нор
По
количеству Учет обилия зверьВизуальный подсчет зверьоставшихся экскре- ков путем картироков
ментов
вания их поселений
106
По количеству съеденной приманки
Учет складом или прогоном
По числу входных
отверстий или нор
Полная перекладка стогов,
ометов и скирд, с выловом
населяющих их зверьков
Используемая литература:
1. Афанасьев, Ю.А. Мониторинг и методы контроля окружающей
среды: учеб. пособие. Часть 2. / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин,
В.В. Меньшиков. – М., 2001. – 337 с.
2. Ашихмина, Т.Я. Биоиндикация и биотестирование – методы познания экологического состояния окружающей среды / Т.Я. Ашихмина. – Киров, 2005. – 51 с.
3. Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учеб. методич. пособие / Т.Я. Ашихмина. – М., 2000. – 416 с.
4. Библиографическое описание документа. Общие требования
и правила оформления. ГОСТ 7.1-84. – Введ. 01.01.86. – М., 1984.
5. Бигон, М. Экология. Особи, популяции и сообщества / М. Бигон,
Дж. Харпер, К. Таунсенд. – М., 1989. – 447 с.
6. Глаголев, С.М. Летние школьные практики по пресноводной гидробиологии: методическое пособие / С.М. Глаголев, Н.П. Харитонов, М.В. Чертопруд, Л.Ю. Ямпольский. – М., 1999. – 288 с.
7. Дереклеева, Н.И. Научно-исследовательская работа в школе /
Н.И. Дереклеева. – М., 2001. – 48 с.
8. Длусский, Г.М. Знакомьтесь: муравьи / Г.М. Длусский, А.П. Букин.–
М., 1986. – 223 с.
9. Дьяченко, Г.И. Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) / Г.И. Дьяченко. – Новосибирск, 2003. – 72 с.
10. Крылов, А.Г. Жизненные формы лесных фитоценозов / А.Г. Крылов. – Л., 1984. – 184 с.
11. Ларина, Н. И. Методика полевых исследований экологии наземных позвоночных / Н.И. Ларина. – Саратов, 1968. – 250 с.
107
12. Масленникова, А.В. Научно-практические семинары в системе
методической работы школы по теме «Организация научно-исследовательской деятельности учащихся» // Практика административной работы в школе. – 2002, № 1. – С. 20-25.
13. Масленникова, А.В. Организация детской научно-исследовательской и проектной деятельности учащихся в образовательных учреждениях // Научно-исследовательская и проектная деятельность учащихся. Выпуск 3. – М., 2003. – С. 22-27.
14. Мониторинг водных объектов Рязанской области методом биоиндикации: пакет информационных и учебно-методических материалов. На основе методических указаний оперативному методу
биоиндикации уровня загрязнения малых рек центральных областей России. – Москва, 2005. – 45 с.
15. Молчанов, А.А. Методика изучения прироста древесных растений / А.А. Молчанов, В.В. Смирнов. – М., 1967. – 96 с.
16. Научно-исследовательская и проектная деятельность учащихся.
Выпуск 3 // Серия: Инструктивно-методическое обеспечение содержания образования в Москве. – М., 2003. – 265 с.
17. Поминова, Н.Л. Методические рекомендации для руководителей
школьных лесничеств / Н.Л. Поминова. – Тюмень, 2013. – 44 с.
18. Поминова, Н.Л. Программа и методика биогеоценологических исследований / Н.Л. Поминова.- М., 1974. – 404 с.
19. Проведение учебно-полевой практики по ботанике для школьников: метод. разработка. Красноярский детский эколого-компьютерный центр / Сост. Н.В. Пахарькова. – Красноярск, 2001. – 175 с.
20. Радкевич, В.А. Экология / В.А. Радкевич. – Минск, 1998. – 740 с.
21. Степановских, А.С. Общая экология: учебник для вузов / М.,
2001. – 510 с.
108
22. Степанчук, Н.А. Практикум по общей экологии. 9 класс / Н.А. Степанчук. – Волгоград, 2009. – 521 с.
23. Сукачев, В.Н. Методические указания к изучению типов леса /
В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. – М., 1961. – 104 с.
24. Уткин, А.И. Изучение лесных биогеоценозов // Программа и методика биогеоценологических исследований. – М., 1974. – С. 281317.
25. Хохлов, В.В. Мониторинг популяций рыжих лесных муравьёв
и оценка состояния их гнездовых комплексов: материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся (сборник
статей). Вып. II. / Под ред. М.Н. Сионовой и Э.А. Поляковой. – Калуга, 2005. – С. 107-117.
26. Галанин, А.В. Лекции по экологии. Сайт Ботанического сада
ДВО РАН. – http://old.botsad.ru/p_papers6.htm.
27. Боголюбов, С.А. Методические пособия по полевой практике. –
DVD-диск, 2008.
28. Методическое пособие по полевой практике. Московский полевой учебный Центр «Экосистема», 2001. http://www.ecosystema.ru/
02center/index.htm.
29. http://bio-slovar.ru.
30. http://ecosoft.iatp.org.ua.
31. http://ecosoft.iatp.org.ua.
32. http://www.ecosystema.ru.
33. http://www.wikipedia.ru.
34. http://naturalist.ucoz.com.
35. http://edu.greensail.ru/monitoring/methods/index.
109
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
На занятиях секции «Ботаника»
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
Сбор материала для исследовательской работы
110
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
Экскурсия на водоем
На занятиях Областной полевой школы для педагогов
111
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
На занятиях секции «Зоология»
Гнездо лесного конька. Находка участников экспедиции
112
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
На занятиях секции «Гидробиология»
113
Брюквенница. Находка участников экспедиции
114
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
На занятиях секции «Энтомология»
Областная эколого-краеведческая экспедиция «ЧИР».
Представление исследовательской работы участником
115
Областная полевая школа для педагогов.
На практическом занятии
Областной слет юных экологов. На занятиях секции «Зоология»
116
Областной слет юных экологов.
На занятиях секции «Водная экология»
Участники областного слета юных экологов
117
Для заметок
118
Для заметок
119
Методики исследовательской деятельности
по экологии
(для руководителей объединений эколого-биологической
и естественнонаучной направленности)
Составители:
Баянова О.В., Максимова С.Л.
Фото: Ситникова П.С.
Издание подготовлено к печати редакционно-издательским
отделом ГАУ ДОД ТО «ОЦДОДМ».
625000, г. Тюмень, ул. Челюскинцев, 46.