Картирование растительности водоемов и водотоков

Картирование водной растительности — занятие довольно трудоемкое. Картировать можно с воздуха (с самолета или иного летательного аппарата), с берега и с воды (с лодки). Во всех этих случаях картирование может быть инструментальным и визуальным. Первое считается наиболее точным, второе — наиболее доступным. Из инструментальных съемок самой известной является аэтофотосъемка, незаменимая при изучении распределения обширных зарослей макрофитов на акватории крупных мелководных озер, водохранилищ, лиманов.

Самый простой инструментальный способ картирования — это промеры протяженности различных типов растительности рулеткой или мерной лентой по берегу либо мерным шнуром или даже гребками весел при работе на воде. Более сложный — картирование растительности с использованием приемов пикетажной съемки, при которой картируемый участок водоема с помощью буйков или вешек разбивается на пикеты-квадраты, в пределах которых потом наносятся границы растительных сообществ (Катанская, 1981).

Последний способ приемлем, если исследователь занимается каким-то одним небольшим водоемом или следит за динамикой границ сообществ на протяжении ряда лет. В условиях же маршрутного обследования водоемов и водотоков он не применим, поскольку требует слишком много времени.

Аэрофотосъемка не всегда доступна из-за высокой стоимости как самой съемки, так и последующей дешифровки снимков, требующей проведения натурных наблюдений для определения отснятых контуров на местности. Кроме того, при аэрофотосъемке фиксируются и распознаются далеко не все сообщества погруженных раститений, она не позволяет отличить чистые заросли высокотравных гелофитов, которые узнаются лучше всего, от многоярусных сообществ с доминированием этих видов.

Данный метод не пригоден для картирования растительности малых и средних рек и небольших водоемов с разнообразной и мелкоконтурной растительностью, нередко скрытой береговыми ивняками, сомнительны его преимущества и на крупных, но слабо зарастающих водоемах. Поэтому наиболее часто используемым является метод глазомерного картирования.

Этот метод весьма индивидуалистичен, многие долгое время занимающиеся картированием находят какие-то свои приемы, позволяющие им с высокой степенью достоверности составлять картосхемы зарастания исследуемых водных объектов. Ниже излагается методика картирования растительности водоемов и водотоков, которой пользуется автор данной статьи.

Реки. Изучение растительности рек проводится путем маршрутного обследования с картированием и описанием водных и прибрежно-водных фитоценозов. Обследование рек может быть сплошным, когда на лодке проходится вся река или ее основная часть, и фрагментарным, когда русло реки картируется периодически на протяжении 3—5 км с последующим пропуском 10—15 км.

В последнем случае, там, где это возможно, вдоль пропускаемого участка необходимо проезжать вблизи от реки, визуально оценивая характер ее долины, поймы и русла, таким образом определяя соответствие их подобным элементам закартированного участка. При обработке полевых материалов результаты подсчетов на картируемых участках интерполируются на пропущенные с учетом этих визуальных наблюдений.

В процессе маршрутного обследования на каждый километровый отрезок реки (при сплошном) или на 3—5-километровые ее участки (при фрагментарном обследовании) составляются схемы зарастания русла. Для такой работы перед полевым выездом следует подготовить выкопировки с карты масштабом 1:100000, на которых русло реки делится на сантиметровые отрезки, равные 1 км в натуре. Километровые отрезки русла с характерными для них изгибами с выкопировки переностся в тетрадь в увеличенном масштабе.

В поле в пределах этих участков уточняются контуры русла реки и расположение ее излучин. На них указывается ширина русла реки и наносятся контуры растительных сообществ с условным обозначением их доминантов и содоминантов. Густотой штриховки контура помечается обилие растений того или иного вида. Оценка ширины реки и размеров фитоценозов производится глазомерно.

Достаточная точность их достигается путем соответствующих тренировок и периодическими проверками с помощью прямых измерений. Схемы зарастания выполняются с соблюдением масштаба. При этом масштабы по длине и ширине обычно бывают разными, что позволяет отобразить на схеме все разнообразие сообществ водных растений.

Одновременно с составлением схем зарастания, через каждые 20—40 км на наиболее заросшем или интересном по разнообразию растительности участке производятся описания водных фитоценозов, определяется их продуктивность, измеряются глубины воды по ширине русла, по диску Секки определяется ее прозрачность, скорость течения и, если необходимо, отбираются пробы грунта и воды на общий химический анализ.

Описание водной растительности производится на серии площадок, закладываемых во всех фитоценозах участка, охватывая от 10 (в обширных однородных сообществах) до 100% (в сообществах с высокой мозаичностью или малой площадью) их площади. Обычно рекомендуется использовать площадки в 100 м² (Лепилова, 1934; Катанская, 1956, 1981; и др.), но я отдаю предпочтение площадке в 4 м² как наиболее оптимальной в условиях высокого процента мелкоконтурности речных фитоценозов. В зависимости от ширины сообществ площадки могут иметь размеры 2X2 м, 1X4 м, либо 0,5X8 м (Папченков, 1979, 1982, 2001).

При описании фитоценозов составляется список макрофитов; для каждого вида отмечаются фенофаза и проективное покрытие, максимальная высота, количество побегов и их сырая биомасса. Для определения высоты, количества и биомассы растений, в пределах площадки описания закладываются 4 регулярно распределенные укосные площадки по 0,25 м² каждая (0,5 X 0,5 м) (Папченков, 1979), на которых у самого дна (если это гелофиты) и в пределах ограниченного рамкой столба воды (если это погруженные гидрофиты) срезаются все растения и, если возможно, выкапываются подземные органы.

Каждый укос в отдельности разбирается по видам растений, подсчитывается число побегов (для кувшинковых и стрелолиста — число листьев и цветоносов), с точностью до 10 г взвешивается их сырая масса, измеряется высота наиболее развитых побегов. Все данные заносятся в бланк описания, где также отмечается глубина воды и тип грунта на этом месте. Отобранные укосы сохраняются в качестве проб для их дальнейшего лабораторного исследования.

Небольшой размер укосных площадок позволяет взять большое число проб, что дает возможность при обработке данных использовать статистические методы анализа. В пределах площадки описания берутся 4 укоса с площади по 0,25 м², т.е. суммарно — с 1 м², только дробно, что позволяет более равномерно охватить описываемый ценоз и выявить характер распределения растений в нем.

Речные сообщества отличаются высокой плотностью травостоя, поэтому обычно рекомендуемая площадь укоса размером 1 м² (Лепилова, 1934; Катанская, 1956, 1981) создает проблемы как с отбором большой массы растений, так и с их дальнейшей сушкой и транспортировкой в лабораторию.

Материалы картирования и данные, полученные с укосных площадок, используются для определения запасов водных растений в русле реки. Для подсчета фитомассы макро­фитов удобно пользоваться таблицей со следующими графами:

В конце 4-й столбца приводится сумма фитомассы всех видов макрофитов на уча­стке (ЕМ, в т). При наличии на схеме зарастания контуров фитоценозов, в которых какой- либо вид имеет значительно различающиеся величины проективного покрытия, его необ­ходимо занести в таблицу дважды или более и при подсчете фитомассы пользоваться данными по биомассе, усредненными по классам проективного покрытия растений (Папченков, 1979).

Подсчет площадей фитоценозов производится на схеме зарастания километрового участка реки с помощью палетки. Для перевода полученной величины площади контура сообщества на схеме в соответствующие натуральные величины можно пользоваться формулой:

где S — реальная площадь измеряемого контура, в м²; 1000 — реальная длина участка реки, в м; Дсх — длина участка реки на схеме, в см; Шр — реальная ширина реки, в м; Шсх — ширина русла на схеме, в см; 25 — число малых клеток палетки в 1 см²; n — чис­ло малых клеток палетки, закрывающих площадь измеряемого контура; 1 см² — площадь большой клетки палетки; Мд и Мш — соответственно масштабы по длине и ширине уча­стка реки на схеме (Папченков, 1982, 1999).

При обработке схем зарастания на каждый километр русла можно рассчитать по­казатель фитомассы (Пф). Для этого сумму фитомассы макрофитов на участке (∑М) надо разделить на площадь (S): Пф = ∑М/S, кг/м². По этому показателю определяется интен­сивность зарастания как рек в целом, так и их отдельных участков, производится разбив­ка рек на участки с разной интенсивностью зарастания (Папченков, 1982, 1985). Для ха­рактеристики интенсивности зарастания водотоков и их участков можно пользоваться следующей шкалой (см. табл.):

Таблица. Шкала интенсивности зарастания водотоков и водоемов (Пф)

Для общей характеристики речной сети региона по приведенным градациям со­ставляют карты интенсивности зарастания рек, на которых выделяются районы с различ­ной выраженностью этого показателя (Папченков, 1982, 1985).

Водоемы. При картировании растительности озер, прудов и водохранилищ приме­няется тот же глазомерный способ, и используются те же размеры площадок для описа­ний и для укосов, что и на реках. Разница в применении топографической основы.

Если в случае с реками топографические материалы требуются до начала картирования, так как схемы речных русел вычерчиваются заранее и в поле уточняются лишь детали, связанные с меандрированием русла, с его шириной и т.д., то при картировании растительности водоемов топографическая основа используется главным образом при камеральной обработке материалов картирования. В полевых же условиях она служит лишь для ориентировки и изображения контуров картируемого участка мелководий.

Картирование, в отличие от рек, ведется в одном масштабе по длине и ширине контура. Но по участкам водоема масштаб может отличаться в зависимости от разнообразия растительности: там, где она достаточно однообразна и ширина зарослей большая, можно картировать в масштабе 1 см = 20—30 м, при узкой полосе зарослей и высокой мозаичности нужен более крупный масштаб 1 см = 5—10 м. В принципе, нет необходимости специально выбирать масштаб — его «задают сами» картируемые сообщества.

Главная задача при работе в поле правильно отобразить на картосхеме в дневнике расположение пятен сообществ по отношению друг к другу и контурам берега. Нет надобности прямо в поле определять площади этих пятен или их длину и ширину. Это лучше сделать при камеральной обработке после перенесения полевых материалов на точную картографическую основу, увеличенную до масштаба 1:5000 для водохранилищ и крупных озер или 1:1000 для малых озер, стариц и прудов.

При этом сделанные в поле разномасштабные картосхемы будут иметь одинаковый масштаб, по привязкам к береговым ориентирам и береговым контурам изображенные контуры сообществ точно «лягут» соответствующие места увеличенной картосновы и будут соответствовать площадям, реально ими занимаемым. Только в этом случае можно надеяться на достаточно точные подсчеты площадей зарастания и запасов фитомассы.

По большинству малых прудов топографические материалы отсутствуют или недоступны, поэтому приходится непосредственно в поле работать над изображением контуров пруда и определением с помощью шагомера или простого счета шагов длины его береговой линии. Этому способствует и наличие топографических карт местности в масштабе 1:100000.

После составления картосхем в необходимых масштабах, дальнейшая работа с ними ведется так же, как и с картосхемами рек. Не используются лишь формулы для подсчета площадей, поскольку масштаб по длине и ширине схемы на водоемах обычно бывает одинаковым. Кроме того, в дополнение к показателям интенсивности зарастания, для водоемов полезно рассчитать показатель степени зарастания (Пс), представляющий собой отношение площади зарослей на водоеме к площади его акватории, выраженное в процентах. Для рек подобный показатель мало информативен, поэтому обычно не рассчитывается.

По степени зарастания все водоемы (а при необходимости и водотоки) могут быть разбиты на 8 классов:
1) не заросшие или почти не заросшие — площадь зарослей менее 1% от площади акватории;
2) очень слабо заросшие — 1—5%;
3) слабо заросшие — 6— 10%;
4) умеренно заросшие — 11—25%;

5) значительно заросшие — 26—40%;
6) сильно заросшие — 41—65%;
7) очень сильно заросшие — 66—95% и
8) сплошь заросшие — 96—100% (Папченков, 1999, 2001).