МЕТОДЫ ФЕНОМОНИТОРИНГА РУКОВОДСТВО К...

_____________________________________________________________________________

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет им. А.М. Горького»

ИОНЦ «Экология и природопользование»

биологический факультет

кафедра экологии

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

МЕТОДЫ ФЕНОМОНИТОРИНГА

РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ И ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

Екатеринбург 2008

ЧАСТЬ 1

РАЗДЕЛ II. МЕТОДИКА ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ.

ТЕМА 2. КАЛЕНДАРЬ ПРИРОДЫ

Задание 1. По данным календаря природы произвести подсчет средней

многолетней даты, феноаномалий каждого года и средней феноаномалии.

Оценить погодичную фенологическую изменчивость рассмотренных явлений.

*Сезонные явления расположены в таблице в порядке усложнения расчетов.

Фрагмент календаря природы Дарвинского заповедника

(«Фенология Русской равнины», А.А.Минин, 2000г)

Сезонное явление 1990 1991 1992 1993 1994 1995 Ср.

Начало цветения

земляники лесной

21.05 19.05 20.05 18.05 21.05 20.05


липы

мелколистной

8.07 3.07 12.07 19.07 19.07 22.07

Первые листья у

березы

27.04 2.05 5.05 4.05 7.05 24.04

Прилет ласточек

деревенских

25.04 22.05 1.05 26.04 27.04 3.05


иван-чая

1.07 21.06 28.06 30.06 25.06 2.07


одуванчика

11.05 27.04 8.05 4.04 12.05 12.05

Первые листья у березы

27.04 2.05 5.05 4.05 7.05 24.04

Первое кукование кукушки

28.04 29.04 1.05 1.05 29.04 19.04

Прилет передовых скворцов

28.02 30.03 7.03 20.02 29.02 9.03

Прилет передовых грачей

3101 1103 13.03 13.03 12.03 7.03

Начало цветения ольхи серой

26.03 7.04 1.04 7.04 7.04 7.04

Первый снег 2.10 24.10 12.10 16.09 16.10 21.10 Устойчивый

снежный покров 7.11 4.12 7.11 25.10 7.11 26.11

Задание 2. По данным календаря природы произведен подсчет средней

многолетней даты некоторых сезонных явлений в г.Томске. Проанализируйте

данные приведенных ниже таблиц. Какие тенденции вы обнаружили, и каковы

их причины?

а.) Зацветание черёмухи в г. Томске

Наблюдатели Годы наблюдений Кол-во лет

выборки

Дата зацветания

Иоганзен Б.Г. 1911-1927 гг. 17 лет 25 мая

Гончаров А. Г. и др. 1954-1969 гг. 15 лет 24 мая

Рудский В.Г. 1985-2000 гг. 16 лет 18 мая

б.) Зацветание шиповника в г. Томске

Наблюдатели Годы наблюдений Кол-во лет

выборки

Дата зацветания

Гончаров А.Г. и др. 1954-1969 гг. 13 лет 19 июня

Рудский В.Г. 1985-2000 гг. 16 лет 13 июня

ТЕМА 3. ГРУППА ОПИСАТЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ.

ОПИСАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МЕТОД ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ

НАБЛЮДЕНИЙ.

Задание 1. Подсчитать процент учетных единиц, перешедших межу –

«x», и ошибку определения процента – «m»: m =

а.)

1 1 0 0 1 1 0 1 1 0

1 0 1 1 0 1 1 0 1 0

1 1 1 0 0 1 1 0 1 1

1 1 1 0 1 0 1 1 1 1

1 0 1 1 0 1 0 1 0 1

0 0 1 0 1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 1 0 1 0 1 0

1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 0 0 0 1

0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

Клевер ползучий. Учетная

единица – 1 генерат. побег

Межа – «зацветание».

0 – бутоны, 1 – раскрытые

цветки и отцветшие.

0 - …шт, …%

1 - …шт, …%

перешло межу ….% уч.ед.

б.)

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

1 0 1 0 1 0 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0 0 1 1 1

1 1 0 1 1 0 0 0 1 1

1 1 1 0 1 0 0 0 0 1

0 1 0 0 0 1 1 0 1 1

1 1 0 1 1 0 1 1 1 0

1 1 0 0 0 1 1 0 1 0

1 1 0 0 0 1 1 0 1 1

0 0 1 1 1 0 1 1 0 0

Лапчатка гусиная. Учетная

единица – 1 генерат. побег

Межа – «начало отцветания».

0 – бутоны и цветки, 1 –

отцветшие цветки и завязи.

0 - …шт, …%

1 - …шт, …%


Задание 2. Подсчитать процент учетных единиц («x»), перешедших межи

I, II и III; ошибку определения процента («m») для каждой межи.

Объект - одуванчик обыкновенный.

Учетная единица – 1 генерат. побег

Баллы: 0 – бутон, 1 – цветок открыт, 2 – цветок отцвел, 3 – наличие

семян.

Межи – I - зацветание, II - начало отцветания и III – начало

плодоношения

а.)

0 0 0 0 1 1 1 2 0 2

2 2 0 1 0 1 1 1 1 3

2 2 0 3 0 1 1 0 0 2

0 0 1 1 0 0 1 1 1 1

0 1 1 2 2 2 1 1 1 1

1 2 1 2 1 0 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0 1 1 1 1

1 3 1 2 1 1 0 1 0 1

1 1 0 0 0 1 1 1 0 1

2 2 2 0 0 1 1 1 1 1

Баллы:

0 - ….%

1 - ….%

2 - …%

3 - …%

Межа: x ± m

I - …%

II - …%

III - …%

Межа I________ m1=…%,

Межа II________m2=…%,

Межа III_______ m3= …%,

б.)

2 3 1 0 1 1 1 2 0 2

2 2 3 1 0 1 1 1 1 3

2 2 3 3 0 1 1 0 0 2

0 0 1 1 0 1 1 1 1 1

2 1 1 2 2 2 1 1 1 1

1 2 1 2 1 3 3 0 1 1

0 1 1 1 1 3 1 1 1 1

1 3 1 2 1 1 2 1 2 1

1 1 1 0 0 1 1 1 0 1

2 2 2 0 0 1 1 1 1 1

Баллы:

0 - ….%

1 - ….%

2 - …%

3 - …%

Межа: x ± m

I - …%

II - …%

III - …%

Межа I________ m1=…%,

Межа II________m2=…%,

Межа III_______ m3= …%,

Задание 3. Сравнить два участка по сезонному развитию. Для этого

подсчитать для каждой межи процент учетных единиц, перешедших межу и

ошибку определения процента. Проверить полученные различия с помощью

показателя существенности разницы и критерия достоверности.

Проанализировать полученные материалы. Какие факторы оказали влияние на

фенологию растений?

Объект – одуванчик обыкновенный.

Учетная единица – 1 генерат. побег

Баллы: 0 – бутон, 1 – цветок открыт, 2 – цветок отцвел, 3 – наличие

семян.

Межи – I - зацветание, II - начало отцветания и III – начало

плодоношения

а.)

Открытый участок В тени крон деревьев

1 1 1 2 2 2 0 0 2 2

2 2 1 2 0 1 1 1 1 1

2 2 2 0 1 1 1 1 1 1

2 1 1 1 1 1 1 0 2 2

1 0 2 1 1 1 0 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 1 2 0 1 1 2 2 1 0

0 1 1 1 1 2 1 1 1 0

2 2 2 1 1 1 1 2 1 1

0 0 1 1 1 1 1 2 1 1

0 1 1 1 0 0 1 1 2 0

0 1 1 1 1 1 1 1 0 1

1 2 1 1 1 0 2 1 1 1

1 1 0 0 1 1 1 0 0 0

2 1 1 1 1 1 1 1 0 1

1 1 0 0 1 1 0 1 1 1

1 1 0 1 1 1 2 1 1 1

1 1 0 0 1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 1 0 0 1 0

2 1 1 1 0 0 1 1 0 0

б.)

открытая местность

вблизи автомагистрали


в глубине парка

1 1 1 2 0 1 2 2 0 1

1 1 1 1 1 2 2 1 1 1

2 2 1 0 1 1 0 1 1 1

1 2 1 1 0 1 2 1 1 1

2 2 1 1 1 0 1 1 1 1

2 1 1 1 2 0 1 1 1 1

1 1 1 1 0 1 0 1 1 1

2 1 1 1 0 2 1 1 1 1

1 1 1 0 2 1 1 1 1 2

2 2 1 1 1 1 1 1 2 2

2 0 0 0 0 2 1 1 1 1

2 1 1 1 1 2 2 0 1 0

0 0 2 0 1 1 2 1 1 2

0 1 1 1 1 1 1 1 2 1

1 2 0 2 1 1 0 0 1 1

2 1 0 1 1 1 0 2 1 1

0 0 0 1 1 1 0 0 3 1

2 1 1 1 1 1 2 2 0 2

0 2 1 1 1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 1 1 0 1 2 1

в.)

открытая местность с

западной стороны здания


вблизи автомагистрали

1 1 2 1 1 1 1 1 1 1

1 2 1 2 0 1 1 2 0 2

1 1 2 0 1 1 1 1 1 1

2 0 2 1 1 1 1 1 2 0

2 2 1 1 1 1 1 0 0 1

1 1 1 3 1 1 1 2 1 0

2 0 1 1 1 1 1 2 1 3

2 1 0 1 1 1 2 0 1 1

1 1 1 2 1 0 1 1 1 1

2 0 1 1 0 1 1 0 1 0

1 1 1 2 2 0 1 1 1 1

1 1 1 1 2 2 2 2 1 1

1 1 1 1 2 2 2 2 2 2

2 1 1 1 1 2 0 1 2 2

0 1 1 1 1 0 2 0 0 2

1 1 2 2 1 1 1 1 1 1

1 1 2 2 2 1 0 2 2 2

1 1 1 1 2 2 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 2 2 1

1 1 2 0 1 1 1 1 0 2

Задание 4. Оценить динамику сезонного развития растений. Для этого

подсчитать для каждой даты процент учетных единиц, перешедших межу и

ошибку определения процента. Отразить полученные данные (по показателю x)

графически. Проанализировать полученные материалы.

Объект – земляника лесная.

Учетная единица – 1 ягода

Баллы: 0 – зеленая ягода, 1 – красная (розовая) ягода

Межа: I – начало поспевания плодов.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 0 1 0 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0 0 1 1 0

1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

1 0 1 0 1 0 0 0 0 1

20 июня

0 - …шт, …%

1 - …шт, …%


0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 1 1 0 1 0 1 0 0 0

1 0 1 0 1 1 0 0 0 0

1 1 0 1 0 1 1 0 0 0

0 1 1 1 1 0 1 0 0 0

27 июня

0 - …шт, …%

1 - …шт, …%


1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 0 1 0 1 0 0 0

1 1 1 0 1 1 1 1 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 июля

0 - …шт, …%

1 - …шт, …%


ТЕМА 4. ГРУППА ИНДИКАТОРОВ УРОЖАЙНОСТИ:

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ИНДИКАТОР УРОЖАЙНОСТИ.

Задание 1. По данным полевых наблюдений рассчитать средний размер

листовой пластинки (М) и ошибку определения средней – «m»; коэффициент

вариации – «V»; уровень изменчивости признака.

m = σ / √n V = (σ / Мср.) х 100%.

а.) береза бородавчатая

8см 7,5 8,5 7 7,5 6 6,5 9 7 7,5

8,5 6 5,5 6 6,5 6 7 6,5 5,5 7

6 5,5 6,5 6 4,5 5 7 7,5 8 8

7,5 6 5,5 7 8 7,5 6 8,5 7 6

7,5 8 6,5 5,5 5 6 7,5 6,5 7,5 8

б.) вяз обыкновенный

8см 11 9 9,5 8 11 8,5 11 10 10,5

11,5 9 10,5 8,5 8 10,5 11 10 9 9,5

10 8,5 9 9 8,5 10 11 8,5 8 9,5

9,5 9 9 9,5 8,5 10,5 11 10,5 8 8,5

10,5 9 10 8 9 10,5 10 11 11 8

в.) яблоня сибирская

4,5см 7 4,5 6 7 7 4,5 3,5 5 6,5

9 5,5 8,5 9 6,5 5,5 8,5 9,5 6,5 5

5,5 7 5 4,5 6 5,5 8 5 4 8

6 5 7 4 8,5 6 6,5 8 5 7,5

8,5 6 6,5 6 8 4 6,5 9 5,5 7

г.) тополь обыкновенный

12.5см 12 9 11 9 9 9 11 12.5 10

10.5 12 10 10 10 11 10 11.5 10.5 10.5

12 9 9 9.5 9.5 11.5 10 9 10 10

10 9 11 8.5 10 10 7 9 9.5 9

10.5 10 10 11 9 12 10.5 11 10.5 12

д.) липа мелколистная

4.5см 7 6.5 5.5 6 8 5.5 4 6 7.5

6.5 4.5 6 7 5.5 5.5 4.5 4 6 8

5.5 6 7 4 5.5 4.5 6.5 7 6.5 4.5

7 6.5 5.5 4 5.5 4.5 6.5 7 6.5 4.5

4. 7. 5.5 4.5 6.5 5.5 4.5 7 6.5 6

Задание 2. По данным полевых наблюдений оценить динамику сезонного

развития, рассчитав средний показатель (М) и ошибку определения средней –m.

а.) размер листовой пластинки липы мелколистной

2 июня 2008г

4.5см 7 6.5 5.5 6 8 5.5 4 6 7.5

6.5 4.5 6 7 5.5 5.5 4.5 4 6 8

5.5 6 7 4 5.5 4.5 6.5 7 6.5 4.5

7 6.5 5.5 4 5.5 4.5 6.5 7 6.5 4.5

4. 7. 5.5 4.5 6.5 5.5 4.5 7 6.5 6

12 июня 2008г

5см 7 9 5 5 9 6 10 10 10

10 10 11 9 10 10 11 11 10 10

9 6 10 10 11 11 10 11 11 10

11 10 9 11 12 10 9 10 9 10

10 7 7 8 10 10 10 8 10 9

б.) размер листовой пластинки вяза обыкновенного

2 июня 2008г

8см 11 9 9,5 8 11 8,5 11 10 10,5

11,5 9 10,5 8,5 8 10,5 11 10 9 9,5

10см 8,5 9 9 8,5 10 11 8,5 8 9,5

9,5 9 9 9,5 8,5 10,5 11 10,5 8 8,5

10,5 9 10 8 9 10,5 10 11 11 8

12 июня 2008г

13см 16 10 9 5 5 11 11 6 8

9 9 12 10 9 9 9 9 11 10

9 7 5 4 3 9 2 5 7 8

8 8 8 8 9 9 9 9 7 12

12 3 7 7 8 7 9 9 10 15

в) прирост побегов сосны обыкновенной

12 июня 2008г

4 5 4 4 6 7 7 6 6 4

9 9 8 9 7 8 5 6 4

4 7 6 9 8 4 7 9 7 8

8 7 7 6 4 3 3 8 7 7

9 8 5 6 6 6 3 6 7 7

20 июня 2008г

12 10 10 8 5 4 11 11 13 10

5 7 7 9 9 12 6 4 5 3

4 10 12 12 13 11 12 10 11 12

6 6 4 7 9 9 10 12 11 11

10 8 7 8 5 9 9 12 11 12

Задание 3. По данным полевых наблюдений сравнить сезонное развитие

двух участков. Для этого рассчитать для каждого участка средний показатель

размера листьев и ошибку определения средней – «m». Проверить полученные

различия с помощью показателя существенности разницы и критерия

достоверности.

t =

где x1 и x2 – проценты учетных единиц, перешедших межу,

соответственно на первом и втором участках, а m1 и m2 – их ошибки.

Полученный t – критерий сравнивается с критерием надежности. Последний

для наших целей равен 1,96. Если показатель существенности разницы равен

или больше 1,96, разница между сравниваемыми участками математически

доказана (с 95%-ной вероятностью), если меньше, то лежит в пределах

случайных отклонений.

а) липа мелколистная 12 июня 2008г

5см 7 9 5 5 9 6 10 10 10

10 10 11 9 10 10 11 11 10 10

9 6 10 10 11 11 10 11 11 10

11 10 9 11 12 10 9 10 9 10

I

учас

ток

10 7 7 8 10 10 10 8 10 9

6см 9,5 6 9,5 9 7 6 8 7 8,5

5 10 5 5 6 4 5,5 7 8,5 7

5 11,5 3 4,5 8 5 6 3 5,5 7,5

6 5,5 5,9 7 5 4,5 4 6 4,5 4

II

учас

ток

4 6 4 3 6,5 4 4 4 4 5

б) прирост побегов сосны обыкновенной 20 июня 2008г

12 10 10 8 5 4 11 11 13 10

5 7 7 9 9 12 6 4 5 3

4 10 12 12 13 11 12 10 11 12

6 6 4 7 9 9 10 12 11 11

I

учас

ток

10 8 7 8 5 9 9 12 11 12

8 8 9 10 10 12 12 13 12 10

10 8 8 9 12 7 7 6 8 9

11 11 13 10 10 10 8 8 9 10

11 11 12 10 9 10 11 9 9 7

II

учас

ток

9 10 10 12 13 13 8 8 9 11

ТЕМА 5. ЭКОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД. ОБРАБОТКА ПОЛЕВЫХ

МАТЕРИАЛОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ.

Задание 1. Используя данные экометрических съемок с использованием

качественных оценок цветения черники (+ цветет, - не цветет), провести

изолинии на фрагменте картосхемы.

а.)

+ + + + + - - + + +

+ + + + - - - - - +

+ + - - - - + + + +

б.)

+ + - - + + + - - -

+ + - + + + - - - -

+ + - - - - - - - -

в.)

- - - + + + - - - -

- + - - - - - - + +

+ + + + + + + + + +

Задание 2. По данным площадных экометрических съемок с

использованием количественных показателей построить фрагмент картосхемы

высоты снежного покрова. Для этого методом интерполяции провести

изолинии (кратные 10 см); составив шкалу глубины снега, внести на

картосхему раскраску (штриховку) в соответствии со шкалой.

Проанализировать полученные результаты.

а.)

46 36 32 45 58

40 29 27 43 52

31 26 28 33 48

30 25 28 31 41

б.)

45 44 40 26 22

55 54 46 36 30

49 51 48 35 33

42 44 41 32 33

в.)

26 30 35 38 39

29 35 42 47 52

29 34 40 43 38

28 33 36 36 35

г.)

31 21 23 36 38

36 35 35 36 44

34 28 27 37 51

24 25 35 38 53

Задание 3. По данным площадных экометрических съемок с

использованием количественных оценок построить фрагмент картосхемы

созревания ягод клюквы. Данные полевых исследований отражают процент

поспевших ягод на учетной площадке. При построении картосхемы методом

интерполяции провести изолинии кратные 25 %; составив шкалу созревания

ягод, внести на картосхему раскраску (штриховку) в соответствии со шкалой.

Проанализировать полученные результаты.

а.)

0 0 10 20 30 35 30

10 15 22 30 40 50 55

15 10 25 45 55 55 60

б.)

0 0 0 30 40 30 25 0 0 0

25 25 25 0 0 0 0 30 40 50

30 25 25 0 0 30 30 40 50 55

в.)

10 10 10 15 25 44 58 70 70 70

15 15 18 23 25 51 64 65 70 85

22 25 28 30 32 45 55 67 78 88

Задание 4. По данным маршрутных экометрических съемок построить

профиль по высоте снежного покрова. Для этого рассчитать среднюю глубины

снега для точек профиля. Результаты отразить в виде графика.

Проанализировать полученные материалы.

а.) Бланк полевых наблюдений за высотой снежного покрова

Промеры – глубина

снега (см) № точки

1 2 3

Средняя

глубина

снега (см)

Характер

растительности

1 39 40 39

2 41 40 40

3 40 42 42

4 43 43 43

5 48 45 47

6 42 43 44

Еловый лес. Кроны

деревьев плотно

сомкнуты.

7 49 50 50

8 51 51 50

9 52 51 51

Понижение в рельефе.

Мелкий кустарник.

10 43 44 44

11 38 40 42 Еловый лес

РАЗДЕЛ III. ОСНОВЫ ФИТОФЕНОЛОГИИ

ТЕМА 1. ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ И ОРГАНИЗАЦИИ

ФИТОФЕНОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ.

Задание 1. Рассмотрите рисунки сезонного развития некоторых видов

деревьев и кустарников г.Екатеринбурга (презентации «Основы

фитофенологии» №2 и №3). Определите фенологические фазы генеративного и

вегетативного циклов у разных видов? Выберите среди предложенных

растений представителей следующих групп:

o весеннецветущие и летнецветущие;

o ветроопыляемые;

o плодовые;

o цветущие до распускания листьев;

o цветущие одновременно с распусканием листьев;

o цветущие после распускания листьев.

Каковы особенности фенологических фаз у этих групп?

Задание 2. Рассмотрите рисунки фенологических спектров генеративного

и вегетативного циклов представленных видов деревьев и кустарников

г.Екатеринбурга (презентация «Основы фитофенологии» №1).

Проанализируйте данные рисунка. Оцените сроки, длительность, соотношение

фенофаз у отдельных видов; сравните по этим параметрам разные виды.

Сравните спектры генеративного и вегетативного циклов. Ответьте на вопросы.

• Какие фазы являются самыми длительными, у каких видов они отмечены?

Какова их продолжительность?

• Какие фазы являются самыми короткими, у каких видов они отмечены?

Какова их продолжительность?

• Какие виды зацветают раньше всех, какие – позже всех?

• Какие виды цветут в апреле?

• Какие виды цветут в первой половине мая?

• Какие виды цветут во второй половине мая?

• Какие виды полностью отцветают до середины мая?

• Какие виды еще не зацвели до середины мая?

• У каких видов закончился рост листьев к середине мая?

• У растений какого вида раньше других

o проклюнулись почки

o появились первые развернувшиеся листочки

o появились первые листья, достигшие нормального размера

o появились первые цветки

o появились первые отцветшие венчики.

Охарактеризуйте внутривидовую (индивидуальную) изменчивость

отдельных видов: черемухи, яблони, жимолости, крыжовника, смородины и т.д.

Помните, чем ближе к вертикальным линиям границы фенофаз, тем ниже

уровень изменчивости, и наоборот. Изменение наклона линии границы фенофаз

свидетельствует об изменении уровня изменчивости.

Задание 3. Используя материалы рис. 1 составьте фенологические

спектры отдельных видов растений ольшаника, аналогичных, тем, что

помещены на рисунке презентации №1. Границы проводите методом

интерполяции.

а) ольха серая

б) ожика волосистая

в) лютик многолистный

г) майник двулистный

д) земляника лесная

е) кипрей болотный и т.д.

вид апрель май июнь июль 20 26 4 10 17 23 28 3 10 18 25 7 18ольха серая 0 3 5 5 5 5 6 6 6 7 8 8 9 0 1 2 2 3 3 3 3 5 5 5 5 5ожика волосистая 0 0 3 4 5 5 6 6 6 7 8 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 4 5 5калужница болотная 1 1 2 2 4 4 5 6 6 6 7 8 9 0 0 0 0 0 3 4 4 5 5 5 5 5береза бородавчатая 0 0 0 1 4 5 5 6 6 6 6 6 6 0 1 2 2 3 3 3 4 5 5 5 5 5фиалка кочкарная 0 0 0 0 3 3 4 6 6 6 6 8 8 0 2 3 3 4 4 4 5 5 5 5 5 5осока дернистая 0 0 0 1 3 4 5 5 6 9 9 9 9 0 0 0 0 3 3 4 4 4 5 5 5 5лютик многолистный 0 0 0 1 1 2 5 6 6 6 7 8 9 0 0 0 3 4 4 5 5 5 5 5 5 5жимолость обыкнов. 0 0 0 1 2 2 4 6 6 6 6 7 7 0 1 2 3 3 3 4 4 5 5 5 5 5черемуха обыкнов. 0 0 0 1 1 1 4 5 6 6 6 6 6 0 1 2 3 3 4 5 5 5 5 5 5 5яблоня сиб 0 0 0 0 0 1 3 4 5 х 0 1 2 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5смородина черная 0 0 0 0 0 0 1 4 6 6 6 6 7 1 1 2 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5седмичник европ. 0 0 0 0 0 0 1 4 4 5 х 0 0 0 2 3 3 5 5 5 5 5 5 5вороний глаз 0 0 0 0 0 0 2 4 6 6 6 7 7 0 0 0 0 2 3 5 5 5 5 5 5 5рябина обыкновен. 0 0 0 0 1 1 1 2 3 6 6 6 6 0 0 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5 5шиповник обыкнов. 0 0 0 0 0 0 1 1 4 5 5 5 6 0 1 2 2 3 3 4 5 5 5 5 5 5майник двулистный 0 0 0 0 0 0 0 1 4 5 5 6 6 0 0 0 2 2 3 4 4 5 5 5 5 5гравилат речной 0 0 0 0 0 0 0 1 3 4 5 6 6 2 2 3 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5лютик ползучий 0 0 0 0 0 0 0 1 3 3 4 6 6 2 2 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5

земляника лесная 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 6 7 9 2 2 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5княженика 0 0 0 0 0 0 0 1 2 4 5 х 0 0 0 0 3 3 3 4 4 5 5 5 5малина об. 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 4 5 6 0 1 2 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5крушина слабительн. 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 4 6 6 0 1 2 2 2 2 2 3 3 5 5 5 5купырь лесной 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 5 6 3 3 3 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5линнея северная 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 4 5 6 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5 5камыш лесной 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 5 0 0 0 0 0 0 0 3 3 5 5 5 5крапива двудом. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 3 6 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5незабудка болотная 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 4 0 0 0 0 3 3 3 3 5 5 5 5 5таволга вязолистн. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 0 0 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5бодяк полевой 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 3 3 3 3 5 5 5 5 5кипрей болотный 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 5 5 5 5дудник лесной 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5ива козья 0 0 1 2 3 3 3 4 5 5 5 5 5сныть об. 0 0 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5брусника обыкнов. 0 0 0 1 1 1 2 3 4 4 4 4 5щитовник мужской 0 0 0 1 2 2 3 3 5 5 5 5 5кочедыжник жен. 0 0 0 1 2 2 3 3 5 5 5 5 5можжевельник 0 0 0 0 1 1 2 2 3 3 4 5 5подмаренник север. 0 0 0 0 3 3 3 4 5 5 5 5 5щитовник линнея 0 0 0 0 2 2 4 4 5 5 5 5 5кипрей иван-чай 0 0 0 0 3 3 4 5 5 5 5 5 5 Условные обозначения: ген. цикл вег. цикл Рис.1 Фрагмент фенологического спектра ольшаника болотно-травяного

(юго-западные окрестности г.Екатеринбурга, 1997г) На рис.1 помещен пример одного из вариантов фенологического спектра

растительного сообщества на примере ольшаника болотно-травяного,

расположенного в окраинной части Верх-Исетского торфяника юго-западных

окрестностей г.Екатеринбурга за 1997 г. В «шапке» таблицы показаны даты

наблюдений в период с апреля по ююль. В первой колонке помещен полный

видовой состав сообщества. Виды перечислены в порядке зацветания. Спектр

каждого отдельного вида состоит из двух строк: верхняя, напротив названия

вида показывает сезонное развитие генеративных органов растений вида,

нижняя – сезонное развитие вегетативных органов. Для обозначения

фенологических фаз использованы цифровые обозначения.

Генеративный цикл.

0 – генеративных органов нет.

1. – начало бутонизации

2. – массовая бутонизация

3. – начало цветения

4. – массовое цветение

5. – отцветание

6. – завязывание плодов и семян

7. – созревание плодов и семян

8. – обсеменение

9. – постгенеративная фаза.

Вегетативный цикл

0 – покой

1. – набухание почек

2. – проклевывание почек

3. – зеленение (рост листьев)

4. – молодой лист

5. – летняя вегетация

6. – начало отмирания.

Феноспектры последних видов в списке состоят только из одной строчки,

показывающей фенологию вегетативных органов, так как генеративные органы

у этих видов в этом году вообще не образовались. В тех сточках, где

генеративное развитие вида прерывается значком «x», означает, что после

цветения по тем или иным причинам плоды не образовались.

ТЕМА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ В

РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ

Задание 1. Изучите помещенные ниже описания сезонных аспектов

лесных сообществ окрестностей г.Екатеринбурга. Расставьте описания (абзацы)

в соответствии с естественным течением сезонных процессов. Каким этапам

соответствуют эти описания.

3 ступень весны, голая весна

4 ступень весны, зеленая весна

5 ступень весны, предлетье

Начальное лето

Полное лето

Спад лета

Первоосенье, 1 ступень

Золотая осень, 2 ступень

Золотая осень, 3 ступень

Поздняя осень, 4 ступень

A. На фоне бурой голой земли разноцветные «брызги» светло-зелёных

молодых листочков, розовых цветков волчьего лыка и медуницы, а в конце

периода ярко-желтой калужницы. В заболоченных сосняках грязно-белый

аспект кассандры.

B. Аспект крон деревьев и кустарников – “голый”. Во втором ярусе ягоды

рябины и яблони в большом количестве могут давать темно-красный

оттенок. Редки пятна светло-зеленых (сирень и калина), желтых (ива и

малина), коричневых (рябина, береза) или красных последних

полуоблетевших кустов и деревьев. Под пологом леса “голая” земля,

засыпанная опавшими желто-коричневыми листьями, с редкими, серыми,

сухими, торчащими стеблями отмерших генеративных побегов (борщевик,

дудник, василистник и др.).

C. Аспект крон летний, тёмно-зелёный без различия крон лиственных пород и

сосны. Третий ярус не имеет полностью тёмно-зелёной окраски. В тех

сообществах, где орляк – доминантный вид, он образует сплошной ярко-

зеленый покров. В кустарниковом ярусе аспектным является цветение

грязно-белых соцветий рябины, в третьем ярусе – белого майника и

фиолетовой герани лесной. Кустарничковый ярус в заболоченном сосняке

снова становится белым – теперь от цветов багульника и «пуховок»

пушицы.

D. Аспект крон листопадных пород – легкая зеленая дымка, в том числе и у

берез. В третьем ярусе светло-зеленые пятна злаков и осок, майника и

черники, «ощетинившихся» вай орляка. Дополнительные краски вносят

грязно-белый аспект цветущей кассандры, ярко- желтая калужница, розово-

фиолетовые пятна медуницы и фиалки.

E. В аспекте чёткие признаки окрашивания листвы. Общий фон ещё зелёный,

но повсюду разбросаны пятна желтизны. В сосняках характерное явление

“подпали”.

F. Желтые тона с примесью багряных становятся господствующими, недаром

этот этап называют «золотой осенью». В аспекте ландшафта фантастически

сочетаются десятки оттенков: красного, желтого, оранжевого, зеленого и

коричневого цветов.

G. Общий аспект – летний, без ярких цветочных частных аспектов.

H. Общий аспект ландшафта – летний, зелёный. Первые окрашенные листья

еще не заметны на общем зеленом фоне. В травяно-кустарничковом покрове

заметны признаки пожелтения первых отмирающих листьев. На северных

склонах кряжейа аспект трав не темно-зеленый, а блёклый, будто

«разбавленный водой». На заболоченных участках третий ярус многоцветен

- пожелтели осоки, у клюквы мелкоплодной много красных листьев.

Аспектов цветущих трав нет. Лишь на вершине кряжа в березняке, где

количество цветущих видов максимально среди всех лесных сообществ,

разбросаны последние неяркие пятнышки разных оттенков (белые, желтые,

голубые, фиолетовые).

I. Общий аспект растительности – аспект «светлой зелени» во всех ярусах

леса. Частные аспекты цветущих видов второго яруса – белые кроны яблонь

и черёмух. Под пологом деревьев и высоких кустарников ярко-жёлтый

аспект лютикови ракитника; тёмно-желтый – отцветающей калужницы;

розовый – чины весенней; сине-фиолетовый – последней медуницы. На

болотах уже нет грязно-белого аспекта кассандры, но ярко-зелёные пятна

кустиков голубики на фоне тёмной зелени зимнезелёных кустарничков.

J. С отцветанием багульника исчезает белый аспект травяно-кустарничкового

яруса в заболоченном сосняке, но пуховки пушицы придают зелёному тону

листвы сероватый оттенок. В других сообществах также нет ярких

“цветочных” аспектов, так как цветущие в этот период виды не имеют

ярких цветов, либо немногочисленны.

Задание 2. Используя данные феномониторинговых наблюдений в

ольшанике болотно-травяном, постройте фенологические кривые фенофаз,

охарактеризуйте ход сезонных изменений в сообществе.

Данные феномониторинговых наблюдений в ольшанике болотно-травяном юго-

западных окрестностей г.Екатеринбурга (1997г)

Фазы генеративного цикла (количество видов)

Фазы вегетативного цикла (количество

видов) Даты

Бутонизация Цветение Созревание плодов

Летняя вегетация

Массовое отмирание

12.апр 20.апр 1 26.апр 1 1 04.май 2 1 10.май 5 1 17.май 4 4 23.май 4 3 0 28.май 3 4 2 4 03.июн 9 3 7 9 10.июн 4 9 10 32 18.июн 7 6 11 44 25.июн 5 7 11 45 07.июл 2 5 11 47 18.июл 2 3 14 48 29.июл 3 2 6 48 10.авг 3 4 35 330.авг 3 12 19

09.сен 0 7 2401.окт 0 1 814.окт 0 0 4

Задание 3. По данным феноспектра сообщества произвести подсчет

комплексных фенологических показателей (СФХ и Kf) вегетативного и

генеративного циклов.

Бланк полевых наблюдений в растительном сообществе парка УрГПУ

12.06.2008г

название Вегетативный

цикл

Генеративный цикл

Деревья:

Тополь об.

тополь серебристый

береза бородавчатая

вяз обыкновенный

лиственница обык.

рябина обык.

сирень персидская

черемуха обык.

черемуха красн.

ива козья

ива ломкая

ЛВ

МЛ

ЛВ

МЛ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

МЛ

МЛ

ЛВ

П1

-

П1

Б2

П1

Ц2

Б2

П1

ОТЦ2

ОБС3

-

дуб черешчатый

яблоня сибирская

груша

вишня

липа мелколистная

черемуха Маака

ель обыкновенная

клен американский

карагана древовид.

боярышник кров.

малина обык.

МЛ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

МЛ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

П1

ОТЦ2

П1

ОТЦ2

Б1

ОТЦ2

-

П1

Ц2

Ц2

Б2

Травы:

мятлик однолетний

мятлик луговой

ежа сборная

кострец безостый

пырей ползучий

одуванчик обыкн.

осот розовый

ЛВ

ЛВ

ЛВ

МЛ

ЛВ

ЛВ

МЛ

ОТЦ2

Б2

Б1

0

0

Ц2

0

лапчатка гусиная

клевер луговой

клевер полевой

донник лекарствен.

репейник об.

мать-и-мачеха

ромашка аптечная

тмин обыкновенный

крапива двудомная

подмаренник мягкий

сныть обыкн.

кульбаба осенняя

щавель конский

пастернак луговой

тысячелистник об.

горошек призаборн.

гравилат городской

полынь-чернобыльн.

полынь горькая

будра плющевидная

ЛВ

МЛ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

З

З

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

ЛВ

МЛ

МЛ

ЛВ

МЛ

З

МЛ

ЛВ

0

0

0

0

0

ОБС3

0

0

Б1

Б1

0

0

0

0

0

Ц1

Б1

0

0

Ц1

пижма

герань луговая

вероника дубравная

горец птичий

лютик золотистый

лебеда

подорожник больш.

манжетка обыкн.

ЛВ

З

ЛВ

З

МЛ

З

МЛ

ЛВ

0

0

Ц1

0

Б2

0

0

Ц1

Задание 4. Используя данные таблицы, произведите подсчет среднего

фенологического коэффициента (Kf), соотношение фенофаз СФХ отразить в

виде диаграммы.

а.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-травяного

(генеративный цикл)

СФХ (%) дата

0 Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

(5)

П1

(6)

П2

(7)

Kf

28

мая

67 5 3 3 8 10 5 0

б.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-травяного


СФХ (%) дата

0 Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

(5)

П1

(6)

П2

(7)

Kf

10

июня

38 8 3 10 13 3 26 0

в.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-

травяного (вегетативный цикл)

СФХ (%) Kf дата

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

23

мая

10 2 13 71 4 0

г.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-травяного

(вегетативный цикл)

СФХ (%) Kf дата

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

28

мая

4 0 6 50 31 8

Задание 5. По данным таблиц произвести подсчет комплексных

фенологических показателей (СФХ и Kf) вегетативного и генеративного циклов

растительного сообщества. Охарактеризовать его сезонное состояние.

а.) Комплексные фенологические показатели растительного сообщества

парка УрГПУ 24 мая 2008г.


СФХ Kf

0 Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

1 (5)

Отц

2 (6)

П 1

(7)

П 2

(8)

Количество видов

(49)

25 4 6 4 3 1 2 1 3

% видов


СФХ Kf

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Р.п.

(3)

Зел.

(4)

М.л.

(5)

Л.в.

(6)

Количество

видов (49)

0 0 1 28 16 3 1

% видов

б.) Комплексные фенологические показатели деревьев и кустарников

парка УрГПУ 20 октября 2005г.


СФХ Kf

0 Б1

(1)

… Отц

1 (5)

Отц

2 (6)

П 1

(7)

П 2

(8)

Обс

(9)

Пг.

(10)

Количество видов

(15)

0 0 0 0 0 1 9 5

% видов


СФХ

Фаза лет.

вег.

Фаза осеннего окрашивания (% окрашенных

листьев)

(0)

0 – 25%

(1)

25 – 50%

(2)

50 – 75%

(3)

75 – 100%

(4)

Kf

Количество 5 15 45 15 20

видов (15)

% видов 1 2 6 3 3

Задание 4. Используя данные таблицы, произведите подсчет среднего

фенологического коэффициента (Kf). Проанализируйте данные таблицы и

отразите их графически. Охарактеризуйте динамику представленных

процессов.

а.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-травяного


СФХ (%) дата

0 Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

(5)

П1

(6)

П2

(7)

Kf

3

июня

44 21 3 0 8 8 18 0

18

июня

18 8 11 8 8 11 29 5

б.) Комплексные фенологические показатели ольшаника болотно-травяного

(вегетативный цикл)

СФХ Kf дата

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

10

мая

54 0 13 33 0 0

17

мая

17 2 17 60 4 0

Задание 4. Проанализируйте данные таблицы и сравните сезонное

состояние растений двух растительных сообществ. Произведите подсчет

среднего фенологического коэффициента (Kf).

а.) Комплексные фенологические показатели растительности Варнацкого

кряжа (генеративный цикл) 10 июня 1997г.

СФХ (%)

0 Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

(5)

П1

(6)

П2

(7)

Kf

Северный склон 39 19 6 9 9 9 9 0

Вершина 29 19 3 14 11 5 16 3

б.) Комплексные фенологические показатели генеративного цикла

растительных сообществ Визовского торфяника (1ФП) и Варнацкого кряжа

(2ФП) 10 июня 1997г.

СФХ

0

Б1

(1)

Б2

(2)

Ц1

(3)

Ц2

(4)

Отц

(5)

П1

(6)

П2

(7)

Обс

(8)

Kf

1ФП. Сосняк

кустарничково-

сфагновый

9 18 5 12 6 24 21 5 0

2ФП. Сосняк

орляково-

разнотравный

30 22 6 10 8 9 11 2 2

в.) Комплексные фенологические показатели вегетативного цикла

растительных сообществ Визовского торфяника (1ФП) и Варнацкого кряжа

(2ФП) 10 июня 1997г.

СФХ Kf

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

1ФП. Сосняк

кустарничково-

сфагновый

11 5 5 49 17 13

2ФП. Сосняк

орляково-

разнотравный

0 0 2 16 24 58

г.) Комплексные фенологические показатели растительности парка

УрГПУ (вегетативный цикл) 5 июня 2008.

СФХ (процент видов) Kf

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

Деревья и

кустарники

0 0 0 0 41 59

Травы 0 0 0 39 25 36

д.) Комплексные фенологические показатели растительности парка

УрГПУ (вегетативный цикл) 12 июня 2008.

СФХ (количество видов) Kf

0 Н.п.

(1)

Пр.п

(2)

Зел.

(3)

М.л.

(4)

Л.в.

(5)

Деревья и

кустарники

0 0 0 0 6 16

Травы 0 0 0 7 9 22

ТЕМА 3. ФЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Задание 1. По данным полевых наблюдений от 21 мая в г.Екатеринбурге

рассчитать средний размер листовой пластинки (М) и ошибку определения

средней – «m». Через расчет коэффициента вариации (V) оценить уровень

эндогенной изменчивости размера листьев.

σ = ± 2)*(∑ MM m = σ / √n V = (σ / М) * 100%

√n – 1

Уровни изменчивости признаков по С.А.Мамаеву: очень низкий уровень

изменчивости характеризуется коэффициентами вариации менее 7%, низкий -

7- 15, средний - 15-25, повышенный - 25-35, высокий - 35-50 и очень высокий

более 50%.

а.) тополь обыкновенный

13см 13 15 13 10 11 13 10 13 14

10 12 12 8 16 12 7 15 15 16

13 12 12 9 10 14 13 12 14 13

12 5 13 13 9 11 14 14 8 13

14 13 13 12 9 12 14 13 10 9

б.) вяз обыкновенный

9см 11 10 9,5 8 11 8,5 11 10 10,5

12 9 10,5 8,5 8 10,5 11 10 9 8

11,5 8,5 9 9 8,5 10 11,5 8 8 9,5

9 9,5 9 9,5 8 10,5 11 10,5 8 8,5

10,5 9 10 8 9 10 10 11,5 11 9,5

Задание 2.По данным феномониторинговых наблюдений оценить влияние

экологических условий на фенологию березы бородавчатой в период зеленения.

Отразите данные в виде фенологических кривых. Определите экологический

фактор, проанализируйте результаты.

Данные феномониторинговых наблюдений за березой бородавчатой на

горе Бунар в июне 1970г (Батманов В.А., Мухамедзянова Т.Н.)

а) начало зеленения (фаза проклевывания почек)

Процент деревьев в следующие даты июня Склон

1 3 5 7 9 11 13 15 17

Северо-восточный 0 3 81 69 67 54 0 0 0

Юго-западный 0 13 20 32 16 0 0 0

б) заметное зеленения (фаза расхохливания почек)


1 3 5 7 9 11 13 15 17


Юго-западный 0 0 23 44 60 73 1 0 0

в) полное зеленения (фаза молодого листа)


1 3 5 7 9 11 13 15 17


Юго-западный 0 0 0 0 0 2 79 18 0

Задание 3.По данным феномониторинговых наблюдений за

окрашиванием листьев деревьев г.Екатеринбурга осенью 2005г. Оцените

индивидуальную (внутривидовую) изменчивость видов. Проследите, как

меняется уровень изменчивости с течением времени. Отобразите материалы

графически (с использованием диаграмм). Каким методом проводились

фенологические наблюдения?

Условные обозначения: 0 – крона зеленая, окрашенных листьев нет;

1 – издали крона зеленая, но есть первые окрашенные листья,

окрашенных листьев менее 25%;

2 – крона пестрая, окрашенных листьев 25 – 50%;

3 – крона пестрая, крашенных листьев50 – 75%;

4 – крона окрашенная, окрашенных листьев более 75%.

а) Рябина обыкновенная

7 сентября 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

16 сентября 1 0 1 1 2 1 1 4 4 3

22 сентября 4 3 4 2 4 3 3 4 4 4

б) береза бородавчатая

7 сентября 1 1 1 1 1 2 1 1 0 1

16 сентября 2 3 1 1 1 1 3 1 2 1

29 сентября 2 3 3 2 2 2 4 2 3 2

6 октября 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

в) сирень персидская

7 сентября 1 2 1 1 0 1 2 1 1 2

16 сентября 1 3 1 1 1 2 1 2 3 2

22 сентября 2 4 1 1 2 3 2 1 3 2

г) вяз обыкновенный

7 сентября 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

16 сентября 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

22 сентября 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

д) липа мелколистная

7 сентября 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

16 сентября 4 4 4 3 3 3 4 4 4 4

22 сентября 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

е) тополь обыкновенный

7 сентября 0 0 1 1 2 1 1 2 1 1

16 сентября 1 1 1 2 3 2 1 1 3 2

22 сентября 1 2 1 3 2 1 4 3 1 4

Задание 4.По данным феномониторинговых наблюдений за листопадом

деревьев в г.Екатеринбурге осенью 2005г. Оцените индивидуальную

(внутривидовую) изменчивость видов. Проследите, как меняется уровень

изменчивости с течением времени. Отобразите материалы графически (с

использованием диаграмм). Каким методом проводились фенологические

наблюдения?

Условные обозначения: 0 – опавших листьев нет;

1 – издали крона на просвечивает, но есть первые опавшие листья,

опавших листьев менее 25%;

2 – издали крона не просвечивает, опавших листьев 25 – 50%;

3 – крона просвечивает, опавших листьев50 – 75%;

4 – листьев в кроне осталось мало, опавших листьев более 75%;

5 – крона голая, на концах ветвей могут оставаться последние листья,

опавших листьев 100%.

а) Рябина обыкновенная

7 сентября 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

16 сентября 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1

22 сентября 3 3 3 4 3 3 3 4 4 3

б) береза бородавчатая

7 сентября 1 1 1 1 1 2 1 1 0 1

16 сентября 2 3 1 1 1 1 3 1 1 1

29 сентября 2 3 3 2 2 2 4 2 3 2

6 октября 3 4 4 3 3 3 5 3 4 3

в) сирень персидская

7 сентября 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0

16 сентября 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2

22 сентября 3 1 1 1 2 2 1 3 3 2

г) вяз обыкновенный

7 сентября 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2

16 сентября 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3

22 сентября 4 4 4 5 4 4 4 4 4 4

д) липа мелколистная

7 сентября 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

16 сентября 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

22 сентября 4 4 5 5 5 5 5 5 4 4

е) тополь обыкновенный

7 сентября 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0

16 сентября 2 1 1 2 1 2 1 1 1 2

22 сентября 3 1 2 1 1 3 2 1 2 2

Задание 5. Рассмотрите предложенные фенологические карты,

проанализируйте их содержание, ответьте на поставленные вопросы.

Картосхема начала прилета кряковых уток.

Вопросы:

1. На каких территориях отмечается прилет уток раньше, на каких позже.

2. Какое различие в днях между явлениями, в каком направлении

"продвигается" явления по территории страны.

3. Какому периоду соответствует это явление.

Зеленением называется начало развертывания листьев. Маленькие молодые

листочки создают впечатление зеленой дымки на кроне дерева.

Вопросы:

1. На каких территориях области явление происходит раньше и позднее всего.

2. Какое различие в днях между крайними изофенами. В каком направлении

"продвигается" явления по территории области.

3. Назовите дату начала зеленения березы следующих населенных пунктов:

Серов и Каменск-Уральский; Тавда и Нижний Тагил, верхнее и нижнее течение

реки Ляля. Найдите причину различий.

4. Почему на Северо-западе области изофены близки к субмеридианальному

положению, а на Северо-востоке к субширотному.

5. Какому периоду весны соответствует названное явление.

За начало этого осеннего явления принимается дата, когда кроны берез с

некоторого расстояния кажутся совсем желтыми.

Вопросы:

1. На каких территориях области явление происходит раньше и позднее всего.

2. Какое различие в днях между крайними изофенами. В каком направлении

"продвигается" явления по территории области.

3. Назовите дату начала окрашивания листьев березы в следующих населенных

пунктах: Екатеринбург и Нижний Тагил; Верховья реки Тагил и расположенное

намного севернее место впадения реки Тагил в реку Тура. Найдите причину

различий.

4. Как проявляется влияние рельефа на сезонную динамику явлений.

5. Докажите на примере данной карты проявление широтной зональности

наступления фенологических явлений на территории области (То же самое для

высокой поясности).

6. Какому периоду весны соответствует названное явление.

Феносиноптическая карта.

Вопросы:

1. Чем отличаются феносиноптические карты от синоптическоих и что между

ними общего.

2. Ознакомьтесь с легендой карты. Границы каких сезонных явлений

изображены на анализируемой карте.

3. В каких населенных пунктах 10 апреля проявляются стадии сезонных

явлений.

А. Стаял снежный покров

Б. Цветут сады

В. Полевые всходы ярового ячменя

4. Какие из перечисленных явлений характерны для следующих населенных

пунктов:

- Ашхабад

- Кишенев

- Вологда

- Москва

5. Выберете из нижеперечисленных населенных пунктов те, для которых 10

апреля 1971 года характерны следующие явления.

- Наличие Снежного покрова

- Сев ячменя

- Цветение садов

- Всход ярового ячменя

- Выход на трубку озимой пшеницы

Населенные пункты:

А. Вологда

Б. Воронеж

В. Киев

Г. Волгоград

Д. Караганда

Е. Краснодар

Ж. Тбилиси

З. Душанбе

И. Ашхабад

К. Брянск

6. Какое практическое значение могут иметь подобные карты?

ЧАСТЬ 2.

РАЗДЕЛ IV. СЕЗОНЫ ГОДА. СЕЗОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ НАБЛЮДЕНИЙ.

Задания этого раздела представляют собой практические работы.

Выполняются они, как правило, в два этапа – полевой и камеральный.

Некоторые работы рассчитаны на разовый выход непосредственно в

природу и последующую камеральную обработку полученных

материалов. Работы по изучению динамики сезонных процессов

рассчитаны на длительный срок наблюдений и требуют регулярных

неоднократных полевых исследований и последующей камеральной

обработки полученных материалов. Каждый сезонный комплекс

выполняется независимо от других. Поэтому начинать можно с любого из

них, ориентируясь на текущий сезон.

ТЕМА 2. СЕЗОНЫ ГОДА: ОСЕНЬ.

ФЕНОМОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОСЕННИЙ ПЕРИОД.

Работа 1. Влияние экологических условий на осеннее окрашивание

листвы деревьев и кустарников.

Цель работы: Провести наблюдения за осенним окрашиванием листвы

деревьев и кустарников в разных местообитаниях. Оценить степень влияния

антропогенных факторов на течение сезонных процессов.

Содержание работы: В осеннее время с использованием описательного

интегрального метода можно провести экофенологические исследования на

примере окрашиванием листвы деревьев и кустарников. Полевые наблюдения

проводятся на двух участках: на исследуемой территории, находящейся под

воздействием фактора, и на эталонной территории, не измененной

антропогенным воздействием или измененной в минимальной степени. Участки

нужно выбирать сходные по характеристикам рельефа и растительности.

Например, однотипные лесные сообщества на выровненной поверхности или на

склонах одинаковой экспозиции и уклоном поверхности. Аналогом лесных

сообществ в городе в данном случае могут являться популяции особей вида в

скверах, парках и лесопарках. Исследуемый участок может располагаться в

центре города, вблизи промышленного предприятия, вдоль крупной

автодороги. Контрольными должны быть аналогичные участки только в

удалении от указанных объектов.

Для наблюдений выбирают тот вид деревьев или кустарников, который

произрастает на обоих участках, и особи которого представлены в достаточном

количестве. Учетной единицей в данном случае будет одна особь (например,

одно взрослое здоровое дерево). Количество учетных единиц – 50.

Если исследования проводятся в начале осени, когда процессы

окрашивания лишь начинаются или только набирают темпы, наблюдения

целесообразно проводить с использованием меж – «первые окрашенные

листья» и «окрасилось 25% листьев в кроне». Если исследования приходятся

на период «золотой осени» (вторая половина сентября – начало октября), когда

окрашивание «в разгаре», наблюдения проводят с использованием меж –

«половина листьев окрасилась», «окрасилось 75% листьев в кроне», «полное

окрашивание». Система рекомендуемых баллов и меж помещена ниже в

таблице.

Фенологическая шкала осеннего окрашивания листвы.

Балл Подфаза и ее характеристика

0 Летняя вегетация. Крона полностью зеленая.

Межа I – «Первые окрашенные листья»

1 Начало окрашивания. Окрашенных листьев в кроне мало (менее

25%).

Межа II - «окрасилось 25% листьев в кроне».

2 Запестрение: окрашенных листьев 25 – 50%. Издали крона зеленая.

При ближайшем рассмотрении в кроне много и зеленых, и

окрашенных листьев; но зеленых больше, чем окрашенных.

Межа III - «половина листьев окрасилась»

3

Массовое окрашивание: окрашенных листьев 50 – 75%. В кроне

много и зеленых, и окрашенных листьев, но окрашенных больше,

чем зеленых. Издали крона окрашенная.

Межа IV - «окрасилось 75% листьев в кроне»

4 Завершение окрашивания: окрашенных листьев более 75%,

зеленых листьев мало.

Межа V - «полное окрашивание»

5 Полное окрашивание: все или почти все листья в кроне окрашены.

На каждом из выбранных участков просматриваются все подряд взрослые

особи и каждой дается оценка в баллах. Результаты заносятся в заготовленные

прямоугольники.

Представление результатов. В камеральных условиях подсчитывается

процент учетных единиц, перешедших межу на первом и втором участках;

ошибка определения процента и показатель существенности разницы.

Оценивается степень влияния антропогенного фактора на сезонное развитие

растений.

Работа 2. Влияние экологических условий на осенний листопад

деревьев и кустарников.

Цель работы: Провести наблюдения за осенним листопадом у деревьев и

кустарников в разных местообитаниях. Оценить степень влияния

антропогенных факторов на течение сезонных процессов.

Содержание работы: В осеннее время с использованием описательного

интегрального метода можно провести экофенологические исследования на

примере листопада деревьев и кустарников. Условия организации наблюдений

аналогичны условиям, изложенным в работе 5.

Система рекомендуемых баллов и меж помещена ниже в таблице. Если

исследования проводятся в период «начальной осени», когда процессы

листопада лишь начинаются или только набирают темпы, наблюдения

целесообразно проводить с использованием первых двух меж. Если

исследования приходятся на периоды «золотой осени» и «поздней осени»

(конец сентября – начало октября), когда листопад «в разгаре», наблюдения

проводят с использованием последних меж.

Шкала листопада

Балл Подфаза и ее характеристика

1 Опавших листьев нет.

Межа I – «Первые опавшие листья»

2 Начало листопада: небольшое количество опавших листьев

на земле. Опавших листьев менее 25%.

Межа II - «опало 25% листьев в кроне»

3

Начало массового листопада: опавших листьев 25 – 50%.

Листья активно опадают, но в кроне их еще много. Издали

крона не просвечивает.

Межа III - «середина листопада»

4

Опавших листьев 50 – 75%. Листья активно опадают. В

кроне их столько же или меньше, чем на земле. Издали

крона просвечивает.

Межа IV - «опало две трети листьев в кроне»

5 Завершение массового листопада: опавших листьев 75 –

95%. Листья активно опадают. В кроне листьев мало.

Межа V – «конец массового листопада»

6 Конец листопада: опавших листьев 95 – 100%. Листопад

окончен, на концах ветвей могут оставаться последние

сухие листья.

На каждом из выбранных участков просматриваются все подряд взрослые

особи и каждой дается оценка в баллах. Результаты заносятся в заготовленные

прямоугольники.





растений.

ТЕМА 3. СЕЗОНЫ ГОДА: ЗИМА.

ФЕНОМОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД.

Работа 1. Феномониторинговые наблюдения за изменением высоты снежного покрова.

Цель работы. Провести феномониторинговые наблюдения за сходом

снежного покрова. Оценить степень влияния метеорологических показателей

(экологических факторов) на динамику высоты снежного покрова.

Содержание работы: Данный вид наблюдений вполне посилен любому

начинающему исследователю. Снегомерной рейкой может быть любая плоская

высокая «палка» с сантиметровыми делениями. Рейка устанавливается на

выбранном участке в начале зимы и остается на этом месте до ее окончания.

Замеры высоты снега по рейке надо делать не реже одного раза в неделю или

декаду, записывая результаты в дневник с обязательным указанием даты

наблюдения. Если в течение стандартного промежутка между наблюдениями

были крупные снегопады, следует сразу после снегопада провести

дополнительные замеры. Одновременно с наблюдениями за нарастанием

снежного покрова рекомендуется наблюдать за изменениями погодных

условий, особенно осадками и температурой воздуха.

Чтобы внести в работу дополнительный исследовательский момент,

желательно проводить наблюдения на двух участках. Например, открытом и

защищенном. По многолетним наблюдениям метеостанций, защищенные

участки аккумулируют твердых осадков в среднем на 11 – 25% больше, чем

открытые.

Представление результатов. На основании полученных данных

строится график динамики высоты снежного покрова. Анализ материалов

позволяет выявить особенности динамики снежного покрова в текущем году,

зависимость изменений высоты снежного покрова от метеорологических

показателей.

Работа 2. Наблюдения за нарастанием толщины льда на водоемах.

Цель работы: Овладеть элементарной методикой измерения толщины

льда. Провести наблюдения за нарастанием толщины льда. Оценить степень

влияния различных факторов на процесс льдообразования.

Содержание работы: Наблюдения за нарастанием льда на водоемах

имеет не только научное, но большое практическое значение, особенно в

сельской местности. С увеличением толщины льда увеличивается его

грузоподъемность, а следовательно возможность все более широкого

использования речных и озерных ледяных магистралей как транспортных путей

зимой. Велико значение толщины льда и для живых организмов, обитающих в

водоемах.

Измерять толщину льда не сложно. В качестве инструмента измерения

используют рейку с сантиметровыми делениями, в нижней части которой на

уровне нулевой отметки вбит гвоздь, но так, чтобы большая его часть была вне

рейки и выдавалась в сторону. Для измерения толщины льда надо ледорубом

просверлить лунку, и опустив рейку, измерить толщину льда. Гвоздь, который

вбит в нижний конец рейки, поможет «почувствовать», где лед кончается.

Отсчет в связи с этим должен вестись вверх от уровня гвоздя, а не от нижнего

конца рейки. В ноябре, в период становления зимы, измерения надо делать 1

раз в неделю или декаду. Начиная с декабря можно ограничиться меньшим

количеством промеров: 1 – 2 раза в месяц. Результаты измерений записываются

в полевой дневник.

Рекомендуется провести параллельные наблюдения на двух разных

водоемах. Например, реке и озере, крупном и мелком водоемах, в городском

пруду и пруду (озере) за городом, или в разных частях одного водоема и т.п.

Представление результатов. Результаты измерений отражаются

графически. В добавлении к ним можно оконтурить на графике сроки

безопасного движения по льду для грузов разного веса, или указать

критическую для органической жизни водоема толщину льда. Затем

проводится анализ полученных материалов.

Грузоподъемность ледяного покрова реки (по Смирнову)

груз Вес, в т Наименьшая

толщина льда

в см

Наименьшее

расстояние

между грузами,

в м

Пешеход 0,1 5 5

Колонна по два человека - 7 7

Одиночный всадник 0,5 10 10

Грузовая машина 3,5 25 15

Колесные грузы 15,0 60 30

Гусеничные грузы 10,0 30 20

Гусеничные грузы 45,0 70 50

ТЕМА 4. СЕЗОНЫ ГОДА: ВЕСНА.

ФЕНОМОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД.

Работа 1. Влияние экологических условий на сход снежного покрова

Цель работы: Провести наблюдения за сходом снежного покрова в

разных местообитаниях. Оценить степень влияния антропогенных факторов на

процесс снеготаяния.

Содержание работы: Наиболее полную и интересную информацию о

сходе снега позволяют получить наблюдения описательным интегральным

методом.

Полевой этап работы приходится на начальный период весны – период

снеготаяния (конец марта – начало апреля). Наблюдения необходимо проводить

одновременно (в один день) на двух участках: на исследуемой территории,

находящейся под воздействием фактора, и на эталонной территории, не

измененной антропогенным воздействием или измененной в минимальной

степени. Чтобы исключить существующие в природе зависимости между

скоростью схода снежного покрова и такими природными компонентами, как

рельеф и растительный покров, участки нужно выбирать сходные по

характеристикам рельефа и растительности. Например, выровненные открытые

участки; склоны одинаковой экспозиции и уклоном поверхности, лишенные

древесной или кустарниковой растительности; однотипные лесные сообщества.

Исследуемый участок может располагаться в центре города, вблизи

промышленного предприятия, вдоль крупной автодороги и даже вдоль

теплотрассы. Контрольными должны быть аналогичные участки только в

удалении от указанных объектов.

Наблюдения в полевых условиях проводятся по 100-метровым профилям,

представляющим собой прямые линии и пересекающие участки в наиболее

типичных местах. Если участок имеет протяженность меньшую, чем 100м,

профиль можно составлять из нескольких параллельных отрезков, чтобы их

длина составляла в сумме 100 м: два по 50 м или четыре по 25, или три по30 м и

один 10 м и т.д., то есть в любой удобной вариации. Можно брать профили и

меньшей длины, но все-таки лучше не менее 50 м. Однако, 100 учетных единиц

– величина самая удобная для математической обработки.

Линию профиля глазомерно разбивают на квадраты со стороной 1 м. Эта

площадка размером 1 кв.м. является учетной единицей. Каждая площадка

(учетная единица) при наблюдении оценивается баллами от 0 до 3 (см. табл….).

Шкала баллов и меж для проведения фенологических наблюдений за

сходом снежного покрова

Баллы Степень покрытия площадки снегом

0 Площадка полностью под снегом

Межа I - начало схода снежного покрова;

1 Площадка освободилась от снега меньше чем на половину

Межа II - снег сошел наполовину;

2 Площадка освободилась от снега больше чем на половину

Межа III - снег сошел полностью

3 Площадка освободилась от снега полностью

Баллы записываются в заранее заготовленный квадрат, состоящий из

клеточек (для оценки каждой площадки – одна клеточка). После окончания

наблюдений подсчитывается количество баллов и определяется процент

учетных единиц, перешедших каждую из перечисленных меж. При сравнении

участков высчитать для каждой межи показатель существенности разницы.

Представление результатов. Даже разовое наблюдение позволяет

получить хорошие количественные показатели, характеризующие изучаемый

процесс. На этом этапе можно завершить исследование и представить

результаты в виде таблицы и анализа полученных результатов. Определить, как

проявляется действие антропогенного фактора на окружающую природную

среду, и оценить степень его влияния на процессы снеготаяния.

Результаты наблюдения за сходом снежного покрова (процент учетных

единиц, перешедших межу)

Межа Первый участок Второй участок T

I

II

III

Работа 2. Влияние экологических условий на динамику схода

снежного покрова

Цель работы: Провести наблюдения за динамикой схода снежного покрова

в разных местообитаниях. Оценить степень влияния антропогенных факторов

на процесс снеготаяния.

Содержание работы: В «Работе 1» приводится методика наблюдения за

сходом снежного покрова при проведении однократных исследований. Однако

намного информативнее получится материал, если проследить динамику схода

снежного покрова, а не только оценить один его момент. Для этого наблюдения

надо повторить, как минимум, еще раз, например, через неделю (или несколько

раз с интервалами 3 – 7 дней). Каждый раз наблюдения проводятся по одним и

тем же линиям, поэтому надо следить, чтобы снежный покров по профилю

искусственно не нарушался. Ходить следует по своим старым следам, немного

левее или правее линии профиля. Результаты помещаются в более развернутую

таблицу, чем в «Работе 1».

Результаты наблюдения за динамикой схода снежного покрова (процент

учетных единиц, перешедших межу)

Дата Межа Первый участок Второй участок T

I

II

1…….

III

I

II

2……

III

Используя полученные данные становится возможным отразить процесс

схода снега графически. По оси абсцисс откладываются даты, а по оси ординат

– проценты учетных единиц, перешедших межу. Затем необходимо

проанализировать материалы, в т.ч. сроки, интенсивность и характер

снеготаяния на разных участках, сопоставить динамику этих параметров с

ходом погодных условий в период наблюдения. Оценить влияние

антропогенного фактора на динамику процессов снеготаяния, в том числе и в

разные временные промежутки.

Работа 3. Влияние экологических условий на зеленение берез

Цель работы: Провести наблюдения за зеленением берез в разных

местообитаниях. Оценить степень влияния антропогенных факторов на

фенологию вида.

Содержание работы: С использованием описательного интегрального

метода можно провести экофенологические исследования на примере

зеленения березы. Исследования проводятся в середине мая, если развитие

природы в текущем году идет близко к средним многолетним. В это время

развертывается листва у деревьев и кустарников, которое фенологи называют

зеленением. Крона дерева, вступившего в фазу зеленения, издали кажется

покрытой нежной просвечивающей зеленой дымкой. Такой эффект создают

начавшие распускаться, но еще не развернувшиеся полностью листочки.

Межа в данном исследовании – «начало зеленения», учетная единица –

одно взрослое здоровое дерево. Учетные единицы должны быть, по

возможности однородными. Некоторая неоднородность допустима, но ее

влияние на результат наблюдения должно быть минимальным. Так при

наблюдении за березами считается возможным не разделять взрослые особи на

два вида: береза бородавчатая или пушистая. Поскольку доказано, что при

совместном произрастании на Среднем Урала существенных отличий в

сезонном развитии одновозрастные особи этих видов берез не дают. Но

объединить в одну совокупность подрост и взрослые особи одного вида уже

недопустимо, так как фенологически эти группы сильно отличаются.

Во время полевых наблюдений береза не начавшая зеленеть обозначается

баллом «0», а перешедшая межу, то есть имеющая в кроне зеленую дымку, -

баллом «1». Рекомендуемое количество просмотренных учетных единиц – 50

или 100. На каждом из выбранных участков просматриваются все подряд

взрослые особи, и каждой дается оценка в баллах. Результаты заносятся в

заготовленные прямоугольники.





растений.

ТЕМА 4 И ТЕМА 5. СЕЗОНЫ ГОДА: ВЕСНА. ЛЕТО.

ФЕНОМОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ВЕСЕННЕ-ЛЕТНИЙ ПЕРИОД.

Работа 4. Влияние экологических условий на сроки цветения

травянистых растений.

Цель работы: Провести наблюдения за сезонным состоянием одного из

видов травянистых растений разных местообитаний в период плодоношения.

Выявить ведущие экологические факторы, влияющие на фенологию вида и

оценить степень их влияния.

Содержание работы: Полевой этап работы заключается в сборе

материалов о фенологии вида. Для того чтобы получить сравнительные оценки

фенологического состояния растений, сбор данных необходимо проводить на

двух участках: на исследуемой территории, находящейся под воздействием

фактора, и на эталонной территории, не измененной антропогенным

воздействием или измененной в минимальной степени. Примерами этих пар

территорий могут быть: лесной фитоценоз и вырубка, расположенная в одной

из его частей; луговое сообщество, состоящее из подвергшегося скашиванию и

не скошенного участков; городская черта и естественная растительность за

городом; участок у оживленной автотрассы и в удалении от нее и др. Чтобы

полученные оценки были валидны, должно быть соблюдено следующее важное

условие – сходство изначальных ландшафтно-экологических условий на

сравниваемых участках.

Сбор полевых материалов проводится с помощью интегрального

описательного метода фенологических наблюдений. Учётной единицей вида

является обычно особь. Однако бывает трудно разделить вид на отдельные

особи, например, в зарослях кустарников [малины (Rubus idaeus L.), шиповника

(Roza acicularis L.), черемухи (Prunus padus L.) и т.п.]; в сплошном покрове трав

или кустарничков [клевера, земляники, майника (Majantemum bifolium L.),

черники, клюквы]. В этом случае за учетную единицу вида лучше принять не

особь, а один цветок или один генеративный побег. Рекомендуемое количество

учетных единиц – 100. Система баллов и меж предлагается стандартная. При

выборе вида необходимо откорректировать ее с учетом особенностей фенологии

конкретного вида, даты и условий исследования. Проводить наблюдения можно с

использованием только одной межи или нескольких. Второй вариант немного

сложнее, но и более результативен.

Шкала баллов и меж для наблюдения описательным интегральным методом за цветением растений.

Балл Фаза и ее характеристика

1 зеленый бутон

Межа I – «начало окрашивания бутонов»

2 окрашенный бутон Межа II – «зацветание»

3 венчик раскрыт Межа III - «начало отцветания»

4 венчик завял, цветок отцвел



ошибка определения процента и показатель существенности разницы. Если

использовалось насколько меж, то для каждой отдельно подсчитываются выше

перечисленные показатели. Разные межи могут дать разные результаты, это

нормально. В заключении выявляется ведущий экологический фактор и

оценивается степень его влияния на сезонное развитие растений.

Работа 5. Влияние экологических условий на сроки плодоношения

травянистых растений.

Цель работы: Провести наблюдения за сезонным состоянием одного из

видов травянистых растений разных местообитаний в период плодоношения.

Выявить ведущие экологические факторы, влияющие на фенологию вида и

оценить степень их влияния.

Содержание работы: Работа выполняется аналогично работе 4. Система

баллов и меж используется иная.

Шкала баллов и меж для наблюдения описательным интегральным методом за плодоношением растений.

Балл Фаза и ее характеристика

1 Бутон, раскрытый цветок или увядший цветок Межа I - «начало завязывания плодов и семян»

2 Завязи, зеленые плоды и семена небольшого размера

Межа II - «начало созревания плодов и семян»

3 Окрашивающиеся плоды и семена

Межа III – «начало обсеменения» 4 Плоды и семена полностью созрели, распространяются

Межа IV – «конец обсеменения» 5 Плодов и семян нет

Представление результатов. См. работу 4.

Работа 6. Фенологические наблюдения за сезонным состоянием

растительных сообществ первичным описательным методом

Цель работы: Освоить методику фенологических наблюдений с

помощью первичного описательного метода. Провести сбор данных о сезонном

состоянии нарушенного и ненарушенного (контрольного) растительных

сообществ.

Содержание работы: Полевой этап работы заключается в сборе данных

о фенологии двух растительных сообществ, одно из них (исследуемое)

подверглось воздействию какого либо антропогенного фактора, а другое

(контрольное) - нет. Условия выбора участков наблюдений изложены в работе

1.

Во время полевых наблюдений в каждом сообществе фенологической

оценке подлежат все виды фитоценоза - только в этом случае наблюдение будет

полным. Поэтому к началу наблюдений желательно иметь полный список видов

исследуемых сообществ. Он должен включать растения отделов

«покрытосеменные”, “голосеменные” и “папоротникообразные”.

Мохообразные можно исключить, поскольку на современном этапе фенология

мхов разработана слабо, а ритм их прироста тесно связан с особенностями

метеорологических условий конкретного года. Наличие готового списка видов

в момент наблюдений позволяет не упустить при учёте те виды травянистых

растений, которые в это время могут находиться в состоянии покоя (не взошли

или отмерли) или на начальных, плохо заметных этапах роста, а также виды,

экземпляры которых произрастают рассеянно или единично.

Если видовой состав растительности неизвестен, список видов можно

составить непосредственно в день наблюдения. Это возможно в том случае,

когда наблюдения проводятся в конце весны, летом или осенью. В апреле –

первой половине мая определить полный видовой состав сразу невозможно, так

как количество проросших (а значит учтенных) видов травянистых растений

еще не достигает 100%. Поэтому в этот период без готового списка видов

проводить исследования нельзя.

Мы рекомендуем два процесса развития растений, наблюдения за

которыми ведутся независимо: 1 – генеративный; 2 – вегетативный (сезонные

изменения ассимиляционного аппарата первой весенней генерации). Для

исследований можно взять только один из них или оба сразу. Для каждого

процесса составлен свой феностандарт. Он представляет собой ряд

последовательно сменяющих друг друга фенофаз. Каждой фенофазе присвоен

цифровой балл.

Фенологический стандарт вегетативного цикла развития растений

(развитие ассимиляционного аппарата)

Б

алл

станда

рта

Обозначе

ние

фенофазы

Название

фенофазы Характеристика фенофазы

0 0 Зимний покой Почки в состоянии покоя, не увеличены

1 н.п. Набухание

почек

Почки увеличились в размере; между

чешуйками могут быть зеленые

«просветы». У травянистых не

регистрируется

2 пр.п. Проклевывание

почек

Почечные чешуи раздвинулись,

появился конус зеленых листочков. У

травянистых появление всходов

3 р.п.

Распускание

листьев

(расхохливание

почек)

Листочки обособляются и

расправляются, но еще не расправились

полностью

4 з. Рост листьев

(зеленение)

Листочки расправились, приобрели

нормальную форму, но еще маленькие,

нежные

5 м.л. Молодая

листва

Листья приобретают нормальный

размер, но еще светло-зеленые, нежные

6 л.в. Летняя

вегетация

Листья нормальной величины и темно-

зеленой летней окраски.

7 н.о.

Начало

окрашивания

(отмирания)

Листья начинают приобретать осеннюю

окраску, но окрашенных листьев мало

(менее 25%)

8 от.

Массовое

окрашивание

(отмирание)

Окрашенных листьев 25 – 75%

9 к.о.

Конец

окрашивания

(отмирания)

Окрашенные листья преобладают (более

75%)

10 п.о. Полное

отмирание Листья полностью пожухли или опали

Фенологический стандарт генеративного цикла развития растений

Балл

стандар

та

Обозначе

ние

фенофазы

Название

фенофазы

(подфазы)

Характеристика фенофазы (подфазы)

0 0 Покой Бутонов нет

1 б1 Начало

бутонизации Бутоны малы, зеленые.

2 б2 Массовая

бутонизация

Бутоны достигли нормальной величины,

окрашиваются.

3 ц1 Начало С момента появления первых

цветения

(зацветание)

раскрывшихся цветков; цветков

меньше, чем бутонов

4 ц2 Массовое

цветение

Цветков больше, чем бутонов. В конце

фазы при наличии бутонов могут

появляться и отцветшие венчики, но

цветки все еще преобладают

5 отц 1 Начало

отцветания

Бутонов нет, раскрытых цветков

больше, чем отцветших венчиков

6 отц 2 Массовое

отцветание

Отцветшие венчики преобладают,

цветков мало или нет совсем

7 п1

Завязывание

плодов и

семян

Плоды зеленые и не достигли

нормальной величины

8 п2

Поспевание

плодов и

семян

Плоды нормальной величины,

окрашиваются

9 обс 1 Обсеменение

Рассеивание плодов и семян; у растений

с мягким околоплодником (земляника,

яблоня…) начинается с момента

полного созревания плодов

10 обс 2 Конец

обсеменения

Рассеивание плодов и семян у

последних учетных единиц

11 п.г. Постгенератив

ная Плодов и семян нет.

Сезонное развитие каждого вида растений индивидуально и не всегда

чётко вписывается в рамки феностандарта. У некоторых видов отдельные

фенофазы могут быть скрыты от глаз наблюдателя. Так у травянистых

набухание почки является частью фазы зимнего покоя, а затем наблюдатель

сразу фиксирует появление ростка. В этом случае такая «скрытая» фенофаза не

регистрируется, она искусственно “удлиняет” предыдущую фазу. Другой

пример – фенофаза “молодого листа”. Весенняя и летняя окраска листа не у

всех видов контрастна. У брусники (Vaccinium vitis idaеa L.), черники

(V.myrtillus L.), земляники (Fragaria vesca L.) и многих других видов фенофаза

‘молодого листа’ по светлозеленой окраске фиксируется легко. У таких видов

как наперстянка крупноцветковая (Digitalis granbiflora All.), тысячелистник

обыкновенный (Achillea millefolium L.), рамишия (Ramischia secunda Garcke.) и

других разница в окраске не велика, изменение окраски происходит

одновременно с ростом листа, и к моменту достижения нормальных размеров

лист имеет летний темно-зеленый цвет. У некоторых видов, таких, например,

как кошачья лапка (Antennaria dioca Gaertn.), вообще нет заметной смены

окраски листьев. Для этих видов фенофаза «молодого листа» “выпадает” из

общей схемы сезонного развития, являясь частью фенофазы “рост листа”.

После фенофазы «рост листа» наблюдатель фиксирует сразу фенофазу “зрелый

лист”. У таких видов как брусника, рамишия, зимолюбка зонтичная (Chimaphila

umbellata Nutt.) выпадает фаза “отмирание листа”, так как отмирание их листьев

идет постепенно в течение года.

При наблюдении первичным описательным методом на территории

фитоценоза определяется фенологическое состояние каждого вида сообщества

путём оценки его учётных единиц соответственно стандартам. Учётной

единицей вида является обычно особь. Однако бывает трудно разделить вид на

отдельные особи, например, в зарослях кустарников [малины (Rubus idaeus L.),

шиповника (Roza acicularis L.), черемухи (Prunus padus L.) и т.п.]; в сплошном

покрове трав или кустарничков [клевера, земляники, майника (Majantemum

bifolium L.), орляка (Pteridium aquilinium Kurh.), черники, клюквы]. В этом

случае за учетную единицу вида лучше принять не особь, а один лист (цветок).

Если у особей вида один лист (цветок) или их не много, определить

фенологическое состояние каждого растения просто (например, у майника,

седмичника, одноцветки). В том случае, если на особи множество листьев

(цветков), то она считается вступившей в очередную фазу при условии, что не

менее четверти их обладают признаками фазы. Но нередки случаи, когда на

учетной единице листья (цветки) находятся одновременно в трех и более

фенофазах.

Так некоторая трудность возникает при определении феносостояния учётных

единиц тех видов растений, у которых прирост побегов и появление новых

листьев продолжается весь вегетационный период. Например, у багульника

(Ledum palustre L.); клеверов (Trifolium sp.); андромеды (Andromeda polifolia

L.); вероники лекарственной (Veronica officinalis L.); будры плющевидной

(Glechoma Hederaceae L.); кассандры (Cassandra Don. Calyculata Rchb.);

линнеи (Linnaea borealis Gronov) и др. Наступление весной у этих растений

фенофаз вегетативного цикла с первой по шестую нужно фиксировать по

первой группе листьев весенней генерации.

?Не просто определить феносостояние учётных единиц и тех видов, у

которых долгое время формируются новые соцветия (горошек заборный

(Vicia cepium L.)) или прирастает генеративный побег (кипрей болотный

(Epilobium palustre L.), незабудка болотная (Myosotis palustris With.)). Летом у

этих растений наблюдаются одновременно на одной учётной единице и

плоды, и цветки, и бутоны. В этом случае мы рекомендуем пользоваться

характеристикой фенофаз И.Н.Бейдеман (1974) для многолетнего растения.

Цветение: 1 - (Ц1)1- раскрывание бутонов, начало цветения, появление

первых цветков (с преобладанием бутонов); 2 - (ц2) - полное цветение (в этой

фазе появляются завязывающиеся плоды); 3 - (отц1,2) - отцветание (плодов

незначительно больше цветков – ц1; плоды, которые могут быть частично

зрелыми, преобладают над цветками – ц2). Плодоношение: 1 - (п1) - наличие

зрелых плодов одновременно с незрелыми (цветков нет или мало); 2 - (п2) -

обсеменение при наличии незрелых плодов; 3 - (обс1)- обсеменение при

наличии одних только зрелых плодов.

1 Арабскоая цифра - обозначение подфаз И.Н.Бейдеман, в скобках - обозначение в наших исследованиях.

При просмотре учетных единиц (особей) вида для каждой из них

определяется фенологическая фаза. При этом в бланке регистрации напротив

названия вида ставится отметка (крестик) в столбце каждой фазы, отмеченной

хотя бы у некоторых учетных единиц данного вида. После завершения

просмотра учетных единиц вида отметка той фенофазы, которая встречалась

чаще других, обводится в кружок. Эта фенофаза и будет считаться основной,

т.е. характерной для вида в целом и подлежащей учету в дальнейшем.

Представление результатов. Результатом проведённых полевых

наблюдений является полностью заполненный бланк наблюдений, содержащий

балльную информацию о фенологическом состоянии всех видов фитоценоза.

Для каждого исследуемого сообщества (нарушенного и ненарушенного)

заполняется свой бланк наблюдений.

Пример бланка регистрации результатов полевых наблюдений первичным

описательным методом (ольшаник болотно-травяном 10.06.97г)



0 б1

б2

ц1

ц2

от 1

от2

п1

п2

об1

об2

пг 0 нп пп рп з мл зл но от ко по

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Вид

растений

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

⊕ Берёза

пушистая

⊕

⊕ Бодяк

полевой

⊕

⊕ Брусника

обыкнов.

⊕

⊕ Вороний

глаз

⊕

⊕ + Гравилат

речной

⊕

⊕ Дудник

лесной

+ ⊕ +

⊕ Жимолость

обыкнов.

⊕

+ + ⊕ + + + Земляника

лесная

+ + ⊕

и т.д.

17 4 1 5 6 1 0 12 0 0 0Количество

видов (46) 0 0 0 0 9 7 30 0 0 0 0

37 8 3 10 13 3 0 26 0 0 0 0 CФХ ( % ) 0 0 0 0 19 15 66 0 0 0 0

Работа 7. Использование комплексных фенологических показателей

для оценки степени влияния антропогенных факторов на фенологию

фитоценозов.

Цель работы: Провести обработку данных полевых наблюдений,

собранных первичным описательным методом, с помощью комплексных

фенологических показателей. Оценить степень влияния антропогенных

факторов на фенологию нарушенного фитоценоза.

Содержание работы: Результатом полевых наблюдений, проведенных

согласно работе 6, является балльная информация о фенологическом состоянии

видов двух фитоценозов. В камеральных условиях необходимо для каждого

фитоценоза отдельно произвести подсчет комплексных фенологических

показателей – суммированной фенологической характеристики и среднего

фенологического коэффициента. Обработка по каждому отдельному процессу

(вегетативному, генеративному) ведётся независимо.

По столбикам бланка регистрации полевых наблюдений подсчитывается

число отметок в кружке. При этом необходимо помнить, что по каждому

процессу общее количество отметок основных фенофаз (⊕) соответствует

количеству видов фитоценоза. Поэтому сумма показателей в предпоследней

строке бланка равна количеству видов. Полученные показатели переводятся в

относительные (сумма показателей в последней строке бланка равна 100%).

Таким образом, показатель каждого столбца в последней строке бланка

означает процент видов растений, находящихся в определённой фенофазе на

день обследования. Соотношение этих показателей есть суммированная

фенологическая характеристика растительности сообщества (СФХ). Она

характеризует фенологическое состояние фитоценоза в день наблюдений.

Графически процентное соотношение видов наглядно отражается столбчатой

диаграммой, у которой сектор соответствует проценту видов, находящихся в

определённой фенофазе. Для каждого процесса развития (генеративного и

вегетативного) характерно своё процентное соотношение видов, а значит и своя

диаграмма (рис.1).

Для каждой СФХ вычисляют средний фенологический коэффициент – Кf,

дополненный значением средней квадратической ошибки – m.

Кf = (1*Х1 + 2*Х2 + … + С*Хс) / 100, где Х1, Х2 и т.д. – процент видов

сообщества, отмеченных соответствующим баллом, с – последний балл

стандарта.

где n – количество учтенных видов сообщества, с – последний балл стандарта.

Сопоставление среднего фенологического коэффициента с рядом

фенофаз стандарта позволяет судить о состоянии сезонного развития

фитоценоза в целом по изучаемому процессу на день исследования. СФХ и Kf –

краткие комплексные фенологические показатели фитоценоза, полученные при

однократном его посещении. Подсчетом СФХ и Kf по каждому изучаемому

процессу (вегетативному, генеративному) заканчивается обработка полевых

материалов однократных фенологических наблюдений в одном растительном

сообществе.

Поскольку для достижения поставленных целей наблюдения проводились

в двух растительных сообществах – нарушенном и контрольном, то для

каждого из них, используя бланки обследования, подсчитываются комплексные

фенологические показатели - СФХ и Kf. Затем проводится сравнение

полученных данных. СФХ разных фитоценозов можно легко сравнивать друг с

другом отдельно по каждой фенофазе, но оценить их сезонное состояние в

целом, по всем фенофазам в комплексе чаще всего бывает затруднительно. В

этом случае удобнее использовать Kf, который как раз характеризует среднее

состояние видов фитоценоза.

Разница Kf(в) (или Kf(г)) отдельных фитоценозов называется

экологическим феноотклонением (экофеноотклонением) – «а» = Kf1-Kf2.

Степень достоверности полученных различий определяется по формуле: t =

(Kf1-Kf2) / (m12 +m22). Если показатель t ≥ 0,96 (≥ 0,64), то разница доказана с

точностью 95% (90%). Если достоверность экофенотклонений не всегда удается

доказать, то любое отличие СФХ фитоценозов достоверно. Последнее можно

объяснить тем, что при составлении СФХ учитывается полный видовой состав

сообщества, и это гарантирует отсутствие ошибки (для 100% ошибка равна

нулю). Необходимо помнить, что одинаковый Kf фитоценозов не обеспечивает

сходства их СФХ. Одинаковые Kf могут иметь фитоценозы как с похожими

СФХ, так и с сильно отличающимися по соотношению фенофаз СФХ. Поэтому,

Kf и СФХ – два необходимых взаимодополняющих друг друга комплексных

фенопоказателя фитоценоза. Каждый из них по-своему значим: Kf обобщает

СФХ, а СФХ «расшифровывает» Kf.

Представление результатов. Для каждого растительного сообщества –

нарушенного и контрольного - подсчитываются комплексные фенологические

показатели (СФХ и Kf) вегетативного и(или) генеративного циклов развития

растений. Результаты отражаются графически. Затем проводится сравнение

полученных данных и анализ влияния антропогенного фактора на фенологию

нарушенного сообщества. Если исследовались и вегетативный, и генеративный

циклы развития растений, то необходимо определить также, какой из них

оказался более подвержен антропогенному воздействию.

Работа 8. Оценка влияния антропогенных факторов на сезонную динамику

растительных сообществ.

Цель работы: Проследить за сезонной динамикой исследуемого и

контрольного растительных сообществ. Оценить степень влияния

антропогенных факторов на динамику сезонных процессов нарушенного

фитоценоза.

Содержание работы: Полевые наблюдения проводятся первичным

описательным методом (см. работу 6), последующая обработка материалов с

помощью комплексных фенологических показателей (см. работу 7). Для

исследования динамики сезонных процессов необходимо провести как

минимум два следующих друг за другом через определенный интервал времени

(например, через 7, 10 или 15 дней) фенологических обследования изучаемых

территорий. Работа в таком случае будет состоять из двух полевых

обследований (см. работу 6) и последующей обработки полученных полевых

материалов (см. работу 7).

Повторное обследование фитоценозов (нарушенного и контрольного),

проводимое через несколько дней, покажет насколько изменилось их сезонное

состояние за прошедшее между наблюдениями время. В этом случае кроме

СФХ и Kf данные о фенологическом развитии растительности можно

дополнить показателями «фенологической скорости». Различают скорость

фенофаз – «v», и скорость изменения среднего фенологического балла – «V».

v = (X2-X1) / n, где X1 и X2 – процент видов, перешедших границу

фенофазы в первый и второй день наблюдений соответственно, n – количество

дней между наблюдениями (единица измерения – процент видов в сутки).

V = (Kf1-Kf2)/n, где Kf1 и Kf2 – средний фенологический коэффициент в

первый и второй день наблюдений соответственно, n – количество дней между

наблюдениями (единица измерения – доли балла в сутки).

Расчет показателей скоростей сезонного развития ассимиляционного аппарата

растительности (ольшаник болотно-травяной с 12 по 20 апреля 1995г)

Фенофаза стандарта №

посе

щени

я

дата

0 н.п п.п р.п з. м.л л.в. от. п.о.

Суммированная фенологическая характеристика Kf(в)

1. 12.04 54 22 24 - - - - - - 0,7

2. 20.04 49 11 24 16 - - - - 1,1

Процент видов перешедших границу фенофаз.

1. 12.04 100 46 24 - - - - - -

2. 20.04 100 51 40 16 - - - - -

Скорость фенофаз – v, (% в сутки)

Скорость Kf(в)

– V, (доли

балла/ сутки)

- 0,6 2,0 2,0 - - - - - 0,05

В таблице выше показан пример вычисления фенологических скоростей

вегетативного цикла ольшаника болотно-травяного в период с 12 по 20 апреля

1995г. По результатам вычислений можно сделать вывод о том, что

ежесуточно у 2% видового состава фитоценоза проклевывались почки и еще у

2% почки расхохливались, а Kf(в) увеличивался на 0,05 балла. Конечно,

сезонное развитие видов с 12 по 20 апреля не было столь равномерным.

Необходимо помнить, что показатель фенологической скорости дает

информацию, усредненную за период между наблюдениями.

Представление результатов. Для каждого растительного сообщества –

нарушенного и контрольного - подсчитываются комплексные фенологические

показатели (СФХ и Kf) вегетативного и(или) генеративного циклов развития

растений в первый, второй и т.д. день наблюдений. Результаты отражаются

графически. Рассчитываются показатели скорости сезонного развития. Затем

проводится сравнение полученных данных и анализ влияния антропогенного

фактора на сезонное развитие нарушенного сообщества.

При анализе данных двух фенологических наблюдений в растительном

сообществе, следующих друг за другом, необходимо оценить динамику

сезонных процессов в изучаемом сообществе за период между наблюдениями.

Для этого обратить внимание на следующие моменты:

• значительные ли произошли изменения в сообществе в целом (как

изменилось соотношение фенофаз СФХ, появились ли новые фенофазы,

перешло ли сообщество в следующую фазу, согласно возрастанию Kf);

• совпадали или нет показатели скорости сезонного развития

• как повлияли погодные условия на развитие растительности;

• оценить динамику отдельных видов на фоне остальных (какие виды

наиболее продвинулись в своем сезонном развитии, а какие не изменили

фенологического состояния, изменилось ли состояние доминантных,

редких, аспективных, используемых в хозяйственных целях и т. п. видов)

или групп видов (по жизненным формам, феноритмотипам, ярусности,

обилию и т.д.).

Затем проводится сравнение данных полученных для нарушенного

(исследуемого) и ненарушенного (контрольного) сообществ и анализ влияния

антропогенного фактора на сезонное развитие нарушенного сообщества.

Используемая литература.

Куприянова М.К., Новоженов Ю.И., Щенникова З.Г. Фенологические

наблюдения во внеклассной краеведческой работе. Учебное пособие для

учителей биологии, географии, естествознания и природоведения средних школ

- Екатеринбург, Банк культурной информации, 2000

Терентьева Е.Ю. Комплексные фенологические показатели фитоценозов

и их использование при организации феномониторинга (диссертация на

соискание уч. ст. к. б. н.) – Екатеринбург, 2000

МЕТОДЫ ФЕНОМОНИТОРИНГА РУКОВОДСТВО К...

Documents

Transcript of МЕТОДЫ ФЕНОМОНИТОРИНГА РУКОВОДСТВО К...