Общая характеристика методов и методик

Основными методами полевых геоботанических исследований являются геоботаническая съёмка и геоботаническое профилирование:

Геоботаническая съёмка представляет собой закладку различных пробных площадей на изучаемой территории в пределах различных фитоценозов, с последующей экстраполяцией результатов исследования в данном фитоценозе на весь фитоценоз.

Геоботаническое профилирование – это изучение растительных сообществ на профиле, проходящем через основные местообитания изучаемой территории. Этот метод применяется при изучении изменений, происходящих в составе и структуре фитоценоза по мере постепенного увеличения или уменьшения того или иного экологического фактора.

В ходе геоботанической съёмки и профилирования описания делаются трёх типов – маршрутно-глазомерные описания, детально-маршрутные и эталонные, которые, как правило, являются тремя стадиями геоботанического изучения территории.

Во время маршрутно-глазомерной съёмки делаются маршрутные описания, в которых приводится краткая характеристика растительности территории и общей физико-географической обстановки, в первую очередь рельефа. Маршрутные описания ведутся непрерывно по всему протяжению маршрута и призваны в первую очередь определить границы разных сообществ, а также краткого описания сообществ, через которые маршрут проходит.

Для более полного выявления характеристик и особенностей строения и состава растительных сообществ применяется детально-маршрутные описания. Они проводятся по более полной методике и призваны не только уточнить границы сообществ, но и охарактеризовать выделенные сообщества и комплексы и их разновидности.

Эталонные описания представляют собой самые полные описания наиболее типичных участков. При таких описаниях кроме программы детально-маршрутной съёмки дополнительно изучается биомасса и биопродуктивность, метеорологические показатели, закладываются почвенные шурфы, выполняются детальные зарисовки и т. д.

Геоботаническая съёмка, как правило, заканчивается геоботаническим картографированием – составлением карты фитоценозов определённой территории, легенда которой отражает их характеристики (пример такой карты приведён на рисунке 5).

Геоботанический профиль – это узкая полоска земной поверхности, стремящаяся к линии, на которой проводится совместное изучение растительности и одного или несколько факторов (в том числе антропогенных) среды.

Рисунок 5 – Геоботаническая карта ключевого участка в центральной лесостепи (по А.Ю. Королюк [9]). М. 1: 50 000. Условные обозначения: 1 – берёзовые мезофильнотравяные злаково-разнотравные и костяничные леса; 2 – берёзовые костяничные и гигрофильнотравяные осоковые и вейниковые леса; 3 – берёзовые гигрофильнотравяные леса неглубоких ложбин; 4 – злаково-осоковые низинные болота с периферийным кольцом гигрофильнотравяных берёзовых лесов; 5 – низинные осоковые и злаковые болота в сочетании с галофитными лугами; 6 – тростниковые заросли; 7 – сочетание солонцеватых лугов и сельскохозяйственных земель на месте луговых степей и остепнённых лугов

Например, методом геоботанического профилирования можно изучать например, изменение растительности при снижении уровня грунтовых вод, при изменение механического состава почв, при изменении условий от притеррасной поймы к прирусловой, при антропогенном воздействии на растительность. В последнем случае начало профиля закладывается в ненарушенном лесу, а конец – в наиболее деградированных местообитаниях. И, таким образом, легко проследить как изменяется растительность при усилении антропогенной нагрузки. Геоботаническое профилирование, во-первых, облегчает возможность сравнения описываемых фитоценозов с целью выяснения ведущих факторов среды, а во-вторых, помогает воспринимать каждый описываемый фитоценоз не изолированно от соседнего, а во взаимосвязи с другими – как звено в непрерывной цени закономерных изменений внешней среды.

Геоботаническая съёмки и геоботаническое профилирование являются не взаимозаменяемыми, а взаимодополняемыми методами.

Рисунок 6 – Геоботанический профиль заповедника «Брянский лес» (по О.И. Евстингееву [7]). Условные обозначения: Пойменный ландшафт: 2 – прирусловыe супесчаные местности валов и центрально-пойменные суглинистые местности с широколиственными лесами, 4 – пойменно-притеррасные торфяные местности с черноольховыми лесами, 5 – пойменные местности долины малой реки с черноольховыми лесами. Террасный ландшафт: 6 – местности I песчанной террасы с сосновыми лесами, 7 – местности II песчаной террасы с сосновыми лесами, 8 – местности III супесчаной террасы с дубово-сосновыми и широколиственными лесами. Полесский ландшафт: 9 – зандровые песчаные местности с сосновыми лесами, 10 – моренно-зандровые супесчано-суглинистые местности с хвойно-широколиственными лесами. По горизонтали – протяженность геоботанического профиля (км). По вертикали – высота над уровнем моря (м)

При камеральной обработке геоботанических профилей вычерчивается рельеф, желательно увязанный с топографической картой, на профиле зарисовываются характерные черты литологии, рельефа и другие физико-географические условия, отмечаются границы растительных сообществ, точки закладки ПП и почвенных шурфов, растительность на этих профилях обозначается условными знаками. На этом же профиле могут изображать почвенные разрезы, диаграммы и графики с обязательной их привязкой к точке на местности, к которой они относятся (пример геоботанического профиля показан на рисунке 6).

При работе на одном и том же участке нескольких исследователей необходимо, чтобы у каждого была ссылка на описания, сделанные там же другими исследователями. Это позволит более полно изучить территории и связать друг с другом различные описания.

Методики геоботанической съёмки делятся на площадные и бесплощадные. Суть площадных методов в том, что из растительного сообщества выделяется некоторый участок с заданными границами и производится его описание. Особенностью бесплощадных методов заключается в изучении растительного покрова вне рамкок искусственно выделенной площадки, что позволяет получать показатели, не зависящие от величины учётных площадок. Такие методы основаны, например, на измерении расстояния между растениями или между растениями и произвольно выбранными точками [4].

Наиболее распространённым площадным методом является метод пробных площадей. Суть его заключается в том, что в пределах фитоценоза выделяют прямоугольный или квадратный участок, на котором выполняется детальное изучение растительности. Этот участок и называется пробная площадь (ПП). Как правило, в пределах одного фитоценоза для большей точности закладывают несколько пробных площадей, изучают их, потом средние данные по всем эти пробным площадям и являются характеристиками всего фитоценоза.

Размер пробной площади должен быть достаточен для выявления всех особенностей и черт фитоценоза, всего его флористического состава. Для различных типов растительности размер пробных площадей будет различен: в лесах рекомендуемым размер ПП от 200 до 400 м², то есть площадки 20х10 или 20х20 метров, а для некоторых исследований и больше. На лугах 100 м² и т. д.

Пробная площадка закладывается в типичном для данного фитоценоза месте: она не должна попадать на какие-то нехарактерные для данного фитоценоза условия – единичные понижения, овраги, места, нарушенные участки (если только такое нарушение единично). Если целью исследование является изучение природного, ненарушенного фитоценоза, то пробную площадь подальше от дорог, просек и других нарушений естественного растительного покрова, а также от границ с другими ассоциациями. Если же целью является изучение растительности, нарушенной человеком или другими факторами, то ПП располагают в том месте, где такие нарушения являются средними для всего фитоценоза. Границы ПП на местности отмечаются каким-либо образом – вешками, верёвкой, мелом на деревьях и кустах и т. д.

Далее выполняется план участка. Он рисуется на бумаге с применение условных обозначений. Отмечаются деревья, отдельные кустарники и их заросли, повышения и понижения, места закладки почвенных шурфов и прикопок, другие заметные объекты, явления и процессы.

Также местоположение пробной площади отмечается на плане всей территории, где производятся геоботанические работы.

Рисунок 7 – Основные типы местоположений (типов фаций) по схеме Б.Б. Полынова и М.А. Глазовской [3]

Условные обозначения: 1 – поступление вещества в геосистему из атмосферы, грунтовых вод; 2 – вынос вещества из геосистемы в атмосферу, грунтовые воды с поверхностным стоком

Далее следует описание участка: указывается его географическое положение (местонахождение), рельеф, характеризуются ярусы фитоценоза, описывается почвенный профиль.

В сведения о географическом положении исследуемого участка входит указание административных единиц места проведения работ (область, район), а также более детальные ориентиры – расстояние и направление от ближайшего населенного пункта – деревни, поселка или другого географического объекта – реки, озера, горной вершины и т.п., позволяющие локализовать место сбора с точностью до нескольких км.

В число наиболее важных характеристик среды, которые необходимо отметить при проведении исследования, входит описание рельефа. Основные формы рельефа, это равнины (уклон не свыше 0,5°), холмы (до 200 м относительной высоты), горы (высота более 500 м) и склоны. Склоны характеризуются крутизной: пологие (уклон 2–7°), покатые (7–15°), крутые (15–45°) и обрывистые (уклон свыше 40°). Кроме того, если пробная площадка расположена на склоне, необходимо отметить его экспозицию и место расположения площадки по отношению к его подножию или вершине.

При проведении описания в первую очередь должны быть отмечены элементы макрорельефа (горизонтальное простирание от 200 м до 10 км и более). К числу таких элементов принадлежат, например, горный хребет, долина реки, водораздельная поверхность между двумя смежными речками и т.п. Следующими по размерности идут формы мезорельефа (поперечник которых измеряется десятками или немногими сотнями метров, а разность высот – метрами). Это террасы, гривы и лощины поймы, небольшие песчаные гряды, лощины и балки на склонах, дюны, моренные холмы, овраги и т.п. Наиболее мелкие формы рельефа, размеры которых не превышают нескольких метров, получили название микрорельефа. Сюда относятся, например, кочки, локальные повышения и понижения, волнистость рельефа и др.

Другим важным показателем условий местообитания являются тип и степеньегоувлажнения.Тип увлажнения зависит от положения пробной площади в рельефе и определяется по преобладающему источнику водного питания (атмосферное, натечное, грунтовое). Данный показатель зависит от положения конкретной фации в ландшафтной катене. По этому признаку построена классификация фаций разработанная Б.Б. Полыновым. Он выделял фации элювиальные (на водораздельных поверхностях со слабыми уклонами (1–2°), на которых отсутствует сколько-нибудь существенный поверхностный сток и преобладает атмосферное увлажнение; супераквальные (формируются в местоположениях с близким залеганием грунтовых вод, которые поднимаются к поверхности в результате испарений и выносят различные растворенные соединения; субаквальные(образуются на дне водоёмов). М.А. Глазовская добавила в классификацию типы трансэлювиальный (на верхних, относительно крутых (не менее 2–3°) частях склонов, также питаемых в основном атмосферными осадками, но обладающих интенсивным стоком и плоскостным смывом) и трансаккумулятивный, или элювиально-аккумулятивный (характеризуется обильным увлажнением за счет стекающих сверху натечных вод и приурочен к нижним частям и подножиям склонов) (рисунок 7). Впоследствии, А.Г. Исаченко также детализировал некоторые группы, выделив фации аккумулятивно-элювиальные (характерны для бессточных или полубессточных водораздельных понижений (впадин) с затрудненным стоком и дополнительным водным питанием за счет натечных вод; грунтовые воды при этом остаются еще на значительной глубине), проточные (водосборные понижения и лощины – аналогичные предыдущим, но со свободным стоком), транссупераквальные, или ключевые (характерны для мест выхода грунтовых вод на поверхность), пойменные (отличающееся регулярным и обычно проточным затоплением во время половодья или паводков, а значит, переменным водным режимом) [8].