Якубенко Б.Є., Григора І.М. Польовий практикум з ботаніки

Подождите немного. Документ загружается.

Рудеральна рослинність. У сучасний період цей тип набув значного

поширення і займає особливе місце в структурі рослинного покриву. Що ми

розуміємо під цим терміном? Рудеральна рослинність - рослинність, яка

виникла і сформувалась під впливом свідомої або несвідомої діяльності

людини на колись оброблюваних, а нині покинутих як низькопродуктивних

землях, перелогах, антропогенно порушених територіях, забруднених і

засолених площах, виробітках, смітниках, звалищах тощо. З розвитком

цивілізації та урбанізації природних територій частка рудеральної

рослинності зростатиме. На відкритих місцях вона відіграє роль піонерної

рослинності і створює субстрат для поселення вимогливіших до едафотопу

видів та рослинних рудералізованих угруповань. За своїми біологічними й

функціональними властивостями рудеральна рослинність є невід'ємною

компонентою біоти та геофітосфери, як і природна рослинність.

Рудеральна рослинність відзначається рядом характерних ознак:

рудеральна рослинність розвивається під впливом діяльності людини;

сформувалась на необроблюваних землях, на рухляку різної природи та

структури; формується на субстратах у багатьох випадках без розвинутого

ґрунтового профілю; сукцесійні стадії розвитку рудеральної рослинності

відбуваються шляхом автогенезу з формуванням піонерних стадій у вигляді

одновидових або маловидових заростей; рудералізація на антропогенно

порушених територіях не призводить до створення сталих і стійких,

довготривалих клімаксних угруповань; рудералізовані фітоценози мають

локальний азональний характер розвитку й обмежене поширення в природі.

Рудералізовані ценози еволюціонують від одновидових агрегацій чи

мікроценозів через еколого-ценотичні зміни кліматопу та едафотопу до

складніше побудованих і структурованих рудеральних фітоценозів з

помітним ступенем асоційованості ценобіонтів.

Сегетальна рослинність. Рослинність, яка сформувалась з

незапам'ятних часів під впливом цілеспрямованої чи несвідомої:

господарської діяльності людини і підтримується в результаті оброблювання

ґрунтів у процесі вирощування агрофітоценозів або розвивається на

необроблюваних покинутих низькопродуктивних землях чи з'явилась на

техногенно порушених територіях, вилучених із землекористування або

числяться в ньому, називаємо сегетальною.

Вона має давню історію: вона пов'язана з історією культури землероб-

ства. З тих пір як людина вперше створила культурні угруповання на них

одночасно потрапляли рослини з оточуючих природних рослинних угру-

повань. їхнє проникнення в агрофітоценози відбувалось зазвичай спонтанне

в силу біологічних властивостей ценобіонтів: шляхом вегетативного

розмноження за допомогою розростання кореневищ, партикуляції, появи

відкидів, занесення плодів і насіння вітром, птахами та іншими чинниками,

внаслідок виникнення екологічних ніш, які заповнювались нетиповими для

культурних фітоценозів видами інших типів рослинності.

30 і

Поява чужорідних рослин несумісних з природою вирощуваної

культури в культурних угрупованнях була причиною засмічення посівів^

їхня участь була небажаною, оскільки вони пригнічували розвиток основної

культури, перехоплювали поживні речовини і виснажували грунт не тільки

на зольні елементи й азот, але й зневоднювали його, чим створювали

малосприятливі умови для культивованої рослини. Ці небажані та нетипові

для агрофітоценозів рослини перешкоджали обробці, догляду, збору

урожаю, засмічували урожай тощо. Цю групу рослин, що супроводжували

культивовані рослини на оброблюваних землях, назвали сегетальними

рослинами.

Таким чином, можна констатувати, що сегетальні рослини, які

з'явились на первісних оброблюваних полях і протягом тривалої культури

землеробства спеціалізувались та вдосконалювались до співжиття з певною

культурою, мають свою історію виникнення, розвитку і динаміки. Сегетальні

рослини в своїй адаптивності до асоціювання з едифікатором та біотопом

еволюціонували і нині досягай високого рівня спеціалізації до агротехнічних

заходів догляду та технології вирощування культури у створюваних

агрофітоценозах.

Цю сегетальну фракцію синантропної рослинності відносимо до

аборигенної, тобто тієї групи видів, що сформувалась на оброблюваних

землях у культурних посівах за рахунок місцевої флори. Цікаво відзначити,

що за монографічним зведенням по синантропній рослинності в складі

сегетальної аборигенної флори України налічується 467 видів (Протопопова,

1991).

Бланк опису бур'янової рослинності в посівах с.-г. культур

виконаного студентом 1 курсу

ПІБ

Факультет курс №опису дата

Асоціація___

Формація культури, посіву

Географічне положення: —

Розмір ділянки

Умови місцезростання ——

Рельєф місцевості

Експозиція схилу кут нахилу

Мікрорельєф і його походження

Положення в екологічному ряду

Ґрунти, РГВ ;

Взяття зразка грунту

Умови зволоження _

30 і

Поле

СІВОЗМІН!

Попередники

Історія поля

Удобрюваність ріллі в попередні роки

Час посіву культури

Оточення агрофітоценозу_

Загальне проективне покриття травостою агрофітоценозу^

Проективне покриття культури

Проективне покриття бур'янів_

Видовий склад агрофітоценозу за таблицею_

Щільність агрофітоценозу

Кількість особин на

1 м'~

Облік надземної фітомаси

Ступінь забур'янення агрофітоценозу_

Життєвість виду

Трапляння виду

Виявлення підземної ярусності

Позаярусна ярусність_

Зведений список бур'янової рослинності

Прогноз змін і трансформація агрофітоценозу складання зведеного списку

бур'янів

Пропозиції обмеження забур'янення

Видовий склад бур'яну польової рослинності

30 і

№ ді-

лянки

№

п/п

Назва

рослини

Ярус

Ви-

сота

Ряс-

ність

Фено-

фаза

Проективне

покриття, %

Жит-

№ ді-

лянки

№

п/п

Назва

рослини

Ярус

Ви-

сота

Ряс-

ність

Фено-

фаза

На 1

На

100 м

Серед-

нє для

ТЄВІСТЬ

На площі 100 м

ТН

За межами ділянки 100 м

Шкала забур'янення посівів

Ступінь

забур'янення

Забур'янення посіву, %

Ступінь

забур'янення Озимих

Ярих

1,5

1,6-5

7-15

6-14

16-28

15-28

29-45

Понад 25

Понад 45

Складання зведеного списку бур'янів

У ньому визначаються найважливіші біологічні особливості бур'янів,

які необхідно знати кожному студентові в набутті фахової підготовки.

Нижче наводиться схема:

Визначення рослин та їхнє систематичне положення.

Біологічні особливості бур'янів.

Господарська оцінка.

Прогноз розвитку забур'янення поля.

Заходи обмеження забур'янення: механічні, агротехнічні, хімічні,

біологічні, комплексні, інтегровані.

30 і

Зведений список бур'янів

№

п/

Назва

бур'янів

Малорічників

Багаторіч-

ники

нижуються

регулярними

обробітком

грунту

перебувають

на орній площі тимчасово

особливості

розподілу

виду

на

полі

і ділянці

Біологічний

тип

розмноження

№

п/

Назва

бур'янів

Можуть плодоносити в перший рік

життя

органи веге-

тативного

розмножен-

ні залягають

нижуються

регулярними

обробітком

грунту

перебувають

на орній площі тимчасово

особливості

розподілу

виду

на

полі

і ділянці

кореневищний

коренепаросткові

'3,

озимі

№

п/

Назва

бур'янів

нездатні до

перезимівлі

здатні до

перезимівлі

плодоношення

на 2 рік

життя

не

глибше

10-15 см

глибше 15 см

нижуються

регулярними

обробітком

грунту

перебувають

на орній площі тимчасово

особливості

розподілу

виду

на

полі

і ділянці

кореневищний

коренепаросткові

'3,

озимі

№

п/

Назва

бур'янів

насіння

висипається

до

вистигання

хлібів

не осипають насіння

насіння

висипається

цо

вистигання

хлібів

плодоношення

на 2 рік

життя

не

глибше

10-15 см

глибше 15 см

нижуються

регулярними

обробітком

грунту

перебувають

на орній площі тимчасово

особливості

розподілу

виду

на

полі

і ділянці

кореневищний

коренепаросткові

'3,

озимі

№

п/

Назва

бур'янів

насіння

висипається

до

вистигання

хлібів

попадають

сніп

залишається

на

стерні

попадають

сніп

залишається

на

стерні

насіння

висипається

цо

вистигання

хлібів

плодоношення

на 2 рік

життя

не

глибше

10-15 см

глибше 15 см

нижуються

регулярними

обробітком

грунту

перебувають

на орній площі тимчасово

особливості

розподілу

виду

на

полі

і ділянці

кореневищний

коренепаросткові

'3,

озимі

Гречка

бєрізкова

Гру-

повий

Пирій

повзучий

Рівно-

мірний

+ + +

Лобода

біла

+ +

Кукіль

+ +

+ + + +

3.10. МЕТОДИЧНІ ПІДХОДИ ЩОДО ОПРАЦЮВАННЯ

РЕЗУЛЬТАТІВ ПОЛЬОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Аналіз безперервності (англ. continuity analysis) - метод катенаціі, що

враховує нелінійний характер відношення видів до факторів середовища і

ґрунтується на припущенні щодо можливості викривлення евклідового

простору видів, полягає в ітеративній процедурі мінімізації індексу

безперервності:

Аналіз біоморфолопчнии - один із напрямів флористичного аналізу,

який відображає різноманіття життєвих форм, котрі сформувалися у

конкретній флорі. Зрозуміло, що інформативність такого спектру буде

залежати від того наскільки обрана система життєвих форм відповідає даній

флорі. Спектри життєвих форм найінформативніші за умов порівняння флор

великих територій.

Аналіз відповідностей (англ. correspondence analysis) - див. метод

взаємного усереднення.

Аналіз градієнтний (англ. direct gradient analysis)

найрозповсюдженіший метод прямої одновимірної ординації. Суть методу

доволі проста: одночасно з проведенням геоботанічного опису ділянок

враховується фактор, значення якого відкладають по осі ординації. Цей

фактор повинен входити до складу провідного комплексного градієнта, що

зазвичай не складно встановити за умов інтуїтивного вивчення рослинності.

Аналіз градієнтний прямий - широко розповсюджений метод ординації, в

основі якого лежать або прямі врахування середовища (для ординації видів

аналізу-R), або індекси, які відображають позицію видів на градієнті

комплексному (для ординації угруповань аналізу-Q). Цей метод

започаткували Л.Г. Раменський (1924) і Хансен (Hansen, 1930), але

найбільший розвиток пов'язаний із іменем американського дослідника

Р.Уіттекера (R. Whittaker). Метод ординації видів полягає в розбитті

фактора, який цікавить дослідника, на класи (градації) та побудові графіків

трапляння видів (рясності, фітомаси тощо) залежно від градації середовища.

Р.Уіттекер, досліджуючи гірські системи США, розвинув якісні методи

аналізу градієнтного прямого без використання будь-яких спеціальних

статистичних тестів оцінки достовірності закономірностей, які виявляються.

В основу роботи він поклав метод січних трансепт. Спочатку рослинність

гірського хребта проаналізував у межах висотних поясів за градієнтом

топологічного зволоження (зміна фітоценозів в екологічному ряду від

південного схилу до північного), а потім для схилів ОДНІЄЇ експозиції вивчив

розподіл фітоценозів за градацією висот їх знаходження у горах. Російські

геоботаніки запропонували кількісну модифікацію аналізу градієнтного

прямого (ординація видів), котру базували на побудові розподілу виду і

визначенні деяких його статистичних характеристик: напруженості фактору

градієнтів екологічних факторів), хроноклинів (розподіл видів за осею часу),

топоклинів (розподіл видів за осями просторових градієнтів) і ценоютинів

(розподіл видів за осями факторів окремих угруповань або фітоценонів;

відповідно виділяються ценоекоклини, ценохроноклини та ценотопоклини),

Ценоклини складніші для графічного зображення, тому їх зручніше

описувати рівняннями регресії (див. аналіз регресійний) зміни коефіцієнтів

подібності угруповань або фітоценозів уздовж градієнтів середовища. Не

дивлячись на критику аналізу градієнтного прямого за суб'єктивність вибору

осей ординації, Р.Уїттекер переконливо довів його високу ефективність у

ряді випадків. У природі є сильнодіючі провідні фактори, які

встановлюються емпірично і підтверджуються в процесі наступної

статистичної обробки.

Аналіз дискримінант ний у фітоценології [англ. discriminant analysis)

- один із методів автоматичної класифікації, заснований на методі побудови

дискримінантної функції, яка оптимально розпізнає об'єкти декількох класів

за набором ознак цих об'єктів. Якщо дискримінантна функція лінійна, то

вона перетворюється на лінійне рівняння множинної регресії (див. аналіз

регресійний). Чітке визначення аналізу дискримінантного було вперше дане

Р.Фішером (R.Fisher) у 1938 році, однак найпопулярнішою є запропонована

Т.Андерсеном (Anderson) модифікація фішерівської дискримінантної функції

для двох класів, які не пересікаються, в яку невиразно входить міра відстані

Махаланобіса поміж об'єктами і центрами груп. Аналіз дискримінант ний

досить складний в обчислювальному відношенні, але з використанням

комп'ютерної техніки знаходить все більше застосування для вирішення

завдань геоботанічної індикації та класифікації. Припущення щодо

нормальності розподілу вихідних даних у лінійному аналізі

дискримінантному обмежує сферу його пропозиції. Як показали дослідження

С.Кессела і Р.Уіттекера (S.Kessel, R.Whittaker), аналіз дискримінантам

непридатний для цілей ординації рослинності.

Аналіз дисперсійний - у фітоценології (англ. analysis of variance) -

один з основних методів математичної статистики, що дозволяє виявляти

вплив окремих факторів на результати експериментів. Він був розроблений

Р.Фішером (RFisher) у 1925 році. Аналіз дисперсійний дозволяє

досліджувати чи є сукупність спостережень експерименту набором

спостережень однієї нормально розподіленої випадкової величини або вона

представляється "сумішшю" спостережень нормально розподілених,

випадкових величин, що вирізняються тільки середніми значеннями. З цією

метою проводиться розкладання дисперсії вибіркової сукупності на складові,

які спричинені незалежними факторами (cr"

cr^+cr«

<Jz)-

Кожна 3 ци>:

складових дає оцінку дисперсії в загальній сукупності (сила впливу

факторів), а значимість оцінок перевіряється з використанням критерію

Р.Фішера. Після встановлення достовірності впливу досліджуваного фактора

ретельно його вивчають шляхом порівняння особистих середніх за кожною

30 і

градацією факторів з використанням критеріїв Р.Фішера або Стьюдента.

Аналіз дисперсійний можливий як для кількісних, так і для якісних даних,

рівномірних та нерівномірних дисперсійних комплексів (однакове і різна

кількість спостережень у кожній градації), дослідження впливу одного, двох

і трьох факторів та їхніх поєднань. Більша кількість факторів досліджувати

методами аналізу дисперсійного недоцільно, оскільки для цього потрібно

застосовувати факторний аналіз. У фітоценології аналіз дисперсійний

найчастіше використовується для оцінки сили впливу факторів середовища

на розподіл видів (див. аналіз градієнтний прямий) і за первинної обробки

результатів інтенсивних досліджень.

Аналіз кластерний (англ. cluster analysis) - методи групування видів

чи їхніх угруповань за показником спряженості або подібності (див. методи

автоматичної класифікації).

Аналіз кореляційний у фітоценології (англ. correlation analysis) -

сукупність методів, заснованих на математичній статистиці, які дозволяють

виявити кореляцію (статистичний зв'язок, що не має функціонального

характеру). Він ключає наступні основні практичні заходи: побудову

кореляційного поля і складання решітки кореляційної; обчислення

вибіркових коефіцієнтів лінійної кореляції та відношень кореляційних;

перевірку статистичних гіпотез щодо значущості цих показників і

нелінійного характеру кореляції. Отже, аналіз кореляційний дозволяє

встановити щільність зв'язку; конкретний вид залежності між

порівнюваними величинами визначається за допомогою регресійного

аналізу. Для оцінки щільності зв'язку якісних ознак використовують

коефіцієнти спряженості (див. коефіцієнти спряженості), а для ознак, які

задані рангами, коефіцієнт К.Спірмена. Залежність між трьома і значною

кількістю величин визначається за допомогою множинних та індивідуальних

коефіцієнтів кореляції. Сфера застосування аналізу кореляційного у

фітоценології лежить в області дослідження взаємних залежностей розподілу

видів і залежностей розподілу видів від факторів середовища (індикація

геоботанічна); можливий аналіз кореляційний й динамічних явищ (див.

коефіцієнт автокореляції). Слід підкреслити, що аналіз кореляційний

встановлює зв'язок між явищами, але не їх залежність (тобто причинність).

Аналіз регресій ний у фітоценології (англ. reggression analysis) -

статистичний метод, що дозволяє визначити характер зміни однієї ознаки за

зміні іншої (інших). Аналіз регресійний знаходить застосування в ординації

та індикації геоботанічній, дослідженнях росту і біопродуктивності (див.

вага впливу видів питома) за умов протегування часових змін

фітоценотичних систем.

Аналіз розподілу (а. розміщення) - методи дослідження

горизонтальної структури фітоценозів без урахування конкретного

положення пробних ділянок на місцевості, який може бути виконаний на

рівні популяцій і міроценозів.

30 і

Аналізі синантроиізашйиий - один із найсучасніших та

інформативних варіантів біомоніторингу є вивчення процесу поповнення

флори адвентивними видами рослин. Так, як частка заносних рослин у

більшості сучасних флор становить 11-30%, то ступінь синантропізаційного

напряму пов'язаний з інтенсивністю трансформації рослинності людиною.

Аналіз систематичний - частіше за все здійснюється розподілення

видів флори за родинами, причому О.І.Толмачов запропонував виділяти 10

провідних родин, представленість яких уже відображає і комплекс ґрунтово-

кліматичних умов, історію та сучасний стан флори, на яку впливає людини.

Аналіз системний у фітоценології (англ. Systems analysis) розгляда-

ється у вузькому та широкому розумінні. У вузькому сенсі - це сукупність

методологічних засобів, які використовуються для підготовки та обгрунту-

вання рішень з управління складними системами, до яких належать міроце-

нози і фітоценози. Залучення методів аналізу системного для вирішення

проблем фітоценології необхідно перш за все тому, що далеко не всі факто-

ри, які визначають поведінку фітоценозу, піддаються суворій кількісній

оцінці. Найважливіші принципи аналізу системного зводяться до наступно-

го: процес прийняття рішень щодо поведінки фітоценотичної системи

повинен починатися з виявлення і чіткого формулювання її кінцевих цілей;

вся проблема повинна розглядатися як цілісна; необхідне виявлення наслід-

ків та аналіз різноманітних шляхів досягнення цілей системи; індивідуальні

(тактичні) цілі фітоценотичної системи не повинні вступати в конфлікт з її

основними (стратегічними) цілями. Центральною процедурою аналізу сис-

темного є побудова узагальненої моделі (системи моделей), що відображає

наявні основні фактори і взаємозв'язки реальної фітоценотичної системи

відповідно до встановлених цілей (див. моделювання). Отримана модель

досліджується для з'ясування її здібностей щодо прогнозу або поясненні;

явища спостереження. Незважаючи на те, що діапазон застосованих в аналізі

системному методів моделювання та вирішення проблем постійно

розширюється, він за своїм характером не тотожний науковому

дослідженню: аналіз системний не пов'язаний із завданнями отримання

наукових знань у власному розумінні, а є лише застосуванням методів науки

до вирішення практичних проблем; аналіз системний - це лише засіб, що

допомагає зрозуміти і досліджувати складні системи. 2. У широкому сенсі

(особливо в англомовній літературі) - синонім підходу системного.

Аналіз складу флор - розподіл та опис будь-якої флори за

комплексом параметрів: систематична приналежність, життєва форма,

екофактори, ареал, ценотичне середовище, раритетність, господарське

значення тощо. Якісний аналіз складу флори (співставлення різних спектрів) -

один з обов'язкових розділів будь-якого флористичного дослідження, який

дозволяє зрозуміти історію та сучасний стан флори.

Аналіз угруповання - комплекс кількісних і якісних методів

досліджень. Кількісний аналіз - визначення кількості або біомаси організмів.

30 і

на одиницю простору в межах даного угруповання. Якісний аналіз -

визначення систематичної незалежності організмів в угрупованні.

Аналіз факторний у фітоценології (англ. factor analysis) - розділ

багатовимірного статистичного аналізу, що поєднує методи оцінки

розмірності безлічі досліджень структури кореляційних або коваріаційних

матриць вторинних, що простежуються змінним шляхом. Основне

припущення аналізу факторного полягає в тому, що кореляційні зв'язки між

усіма змінними визначаються істотно меншою кількістю гіпотетичних

змінних або факторів, за якими не спостерігають. Використовуються такі

різні моделі аналізу факторного: метод головних компонент (досліджується

матриця коефіцієнтів лінійної кореляції з одиницями на головній діагоналі),

метод головних факторів або власне факторний аналіз (на головній діагоналі

кореляційної матриці знаходяться значення угруповань, які оцінюються

коефіцієнтом множинної кореляції вихідних змінних з даною), біфакторна

модель (кількість факторів моделі задано і дорівнює двом), нелінійний

факторний аналіз та інші. У фітоценології під час ординації рослинності

аналіз факторний дозволяє не тільки коректно виділити осі максимального

варіювання рослинності, а й визначити їхню кількість і внесок фактора в

загальне варіювання рослинності. Осі максимального варіювання - напрямки

в багатовимірному просторі ознак, що отримуються за умов використання

методів аналізу факторного і вибираються так, щоб дисперсія проекцій

об'єктів (видів або описів) на них була максимальною; осі відображають

провідні фактори, за які зазвичай виступають градієнти комплексні. Аналіз

факторний починається з обчислення вторинної матриці (коефіцієнтів

зв'язку для аналізу-R, або коефіцієнтів подібності для аналізу-Q).

Математично аналіз факторний зводиться до визначення власних значень і

векторів цієї матриці; максимальне за величиною власне значення визначає

внесок першого фактора в загальне варіювання рослинності, а відповідний

власний вектор - вісь максимального варіювання і координати об'єктів на

цю вісь. Недоліками лінійного аналізу факторного є лінійність використаних

моделей (див. метод головних компонент), яка застосовується в процесі

нелінійності зв'язків реальних факторів і головних компонент, а також

складність ідентифікації осей максимального варіювання реальними

факторами (комплексними градієнтами). Ці недоліки не є суттєвими в

процесі виконання деяких умов застосування аналізу факторного: достатня

вузькість діапазону еколого-фітоценогичної вибірки, середній обсяг

вторинної матриці (до 100 об'єктів), залучення для інтерпретації результатів

аналізу градієнтного прямого.

Аналіз флори (флористичний) - структурний опис флори певної

природної чи адміністративної території, типу рослинності або іншого

геоботанічного рангу у відповідності з генетичними, географічними,

екологічними, господарськими чи якими-небудь іншими властивостями

видів. Найуспішнішим може бути аналіз флори порівняльних за величиною і

30 і