0
Экологический клуб
 
"STENUS"
 
 
 
Калужский краеведческий Интернет-портал


 
Шестакова Г.А., Стрельцов А.Б., Константинов Е.Л.   Методика сбора и обработки материала для оценки стабильности развития берёзы повислой   / /   Материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся (сборник статей). Вып. I.   Под ред. В.В. Королева и Э.А. Поляковой.   Калуга:   КГПУ им. К.Э. Циолковского   -   2004 C. 187-195.



Методика сбора и обработки материала для оценки стабильности развития берёзы повислой

(Betula pendula Roth.)


Г.А. Шестакова А.Б. Стрельцов Е.Л. Константинов

Калужский государственный педагогический университет

им. К.Э. Циолковского


Оценка стабильности биологических систем любого уровня крайне необходима, особенно для определения степени антропогенного воздействия. Состояние природных популяций билатерально симметричных организмов может быть оценено через анализ величины флуктуирующей асимметрии, характеризующей мелкие ненаправленные нарушения стабильности развития и являющейся интегральным ответом организма на состояние окружающей среды. Растения, как продуценты экосистемы, в течение всей жизни привязанные к локальной территории и подверженные влиянию двух сред - почвенной и воздушной наиболее полно отражают весь комплекс стрессовых воздействий на систему.
Традиционные методы, оценивающие химические и физические показатели, не дают комплексного представления о воздействии на биологическую систему, тогда как биоиндикационные показатели отражают реакцию организма на всё многообразие действующих на него факторов, имея при этом биологический смысл.

1. Сбор материала
При сборе материала для биоиндикационных исследований следует учитывать следующие правила:
Вид растения
В качестве модельного объекта выбирается обычный широко распространенный вид, в данном случае береза бородавчатая или повислая (Betula pendula Roth.). В средней полосе России встречается также берёза белая или пушистая (Betula alba L.). Эти два вида различаются по следующим признакам:
  • Береза повислая (Betula pendula Roth.) - стебли молодых побегов покрыты бородавочками. Листья голые, в основании клиновидные. Ветви обычно повисающие. Образует лесные массивы. Как примесь встречается во всех типах леса.
  • Берёза пушистая (Betula pubescens Ehrh.) - стебли молодых побегов без бородавочек, опушенные. Листья снизу опушенные, в основании округло-усечённые или сердцевидные. Предпочитает болота, сырые леса, места с избыточным увлажнением.
По данным некоторых авторов эти два вида способны скрещиваться между собой, образуя межвидовые гибриды, которые обладают признаками обоих видов. Во избежании ошибок следует выбирать деревья с чётко определяющимися признаками одного вида, избегая сомнительные экземпляры.

Время сбора

Начинать сбор материала необходимо после завершения интенсивного роста листьев, что примерно соответствует концу мая - началу июня и до их опадания осенью.
Условия произрастания
Выборки должны производиться с растений находящихся в сходных экологических условиях по уровню освещенности, влажности и т.д. Например, одна из сравниваемых выборок не должна находиться на опушке, а другая в лесу.
Возраст дерева
Для анализа используют только средневозрастные растения.
Число листьев
Выборка листьев производится с 10 близко растущих деревьев по 10 листьев с каждого, всего 100 листьев с одной точки (следует брать несколько больше, на случай попадания повреждённых листьев).

Положение листьев в кроне

Листья берутся из нижней части кроны, на уровне поднятой руки, с максимально доступного количества веток. Старайтесь задействовать ветки разных направлений (на север, юг, запад, восток).
Тип побега
У березы используют листья только с укороченных побегов (рис.1).

Размер листьев

Листья стараются брать примерно одного, среднего для данного вида размера.

Рис. 1. Типы побегов берёзы.


Повреждённость листьев
Повреждённые листья могут быть использованы в исследовании, если не затронуты участки, с которых будут сниматься значения промеров.
Принадлежность к определённому дереву
Листья с одного дерева связывают ниткой по черешкам.

2. Этикетирование и хранение материала
Каждая выборка снабжается этикеткой с указанием даты, места сбора (максимально подробная привязка к местности) и кто произвёл сбор. Листья и этикетку помещают в полиэтиленовый пакет. Если собранный материал не может быть обработан сразу, то его помещают в холодильник на нижнюю полку. Максимальный срок хранения - неделя. Для длительного хранения используют фиксатор - спирт, разведённый на 1/3 глицерином или водой.

3. Измерения
Для обработки собранного материала необходимы: линейка, циркуль-измеритель, транспортир. Если измерения производят несколько человек (одна выборка вся обрабатывается одним человеком), то необходимо проследить чтобы линейки и транспортиры были одинаковыми.
С левой и правой сторон каждого листа берется по пять промеров (рис.2):
  1. Ширина половинки листа. Для измерения лист складывают поперек пополам, прикладывая макушку листа к основанию, потом разгибают и по образовавшейся складке производят измерения;
  2. Длина второй жилки второго порядка от основания листа;
  3. Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;
  4. Расстояние между концами этих жилок;
  5. Угол между главной жилкой и второй от основания жилкой второго порядка.


Рис.2. Параметры листа.


Первые четыре параметра снимаются циркулем-измерителем, угол между жилками измеряется транспортиром (рис.3). Удобно использовать прозрачные пластмассовые транспортиры. При измерении угла транспортир (поз.1 рис.3) располагают так, чтобы центр основания окошка транспортира (поз.2) находился на месте ответвления второй жилки второго порядка (поз.4). Так как жилки не прямолинейны а извилисты, то угол измеряют следующим образом: участок центральной жилки (поз.3), находящийся в пределах окошка транспортира (поз.2) совмещают с центральным лучом транспортира, который соответствует 900, а участок жилки второго порядка (поз.4) продлевают до градусных значений транспортира (поз.5), используя линейку.
Данные измерений заносятся в таблицу 1 (см. приложение). При занесении данных в компьютер для хранения и математической обработки, используют программу Microsoft Excel.

4. Вычисления
Величина асимметричности оценивается с помощью интегрального показателя - величины среднего относительного различия на признак (средняя арифметическая отношения разности к сумме промеров листа слева и справа, отнесенная к числу признаков). Для проведения вычислений пользуются таблицей 2 (см. приложение). Обозначим значение какого-либо промера Х, тогда его значение с левой и правой стороны будем обозначать как ХЛ и ХП, соответственно. Измеряя параметры листа по 5-ти признакам (слева и справа) мы получаем 10 значений Х.
В первом действии (1) находим относительное различие между значениями признака слева и справа - (Y) для каждого признака. Для этого находят разность значений измерений по одному признаку для одного листа, затем находят сумму этих же значений и разность делят на сумму. Например, в нашем примере у листа №1 по первому признаку ХЛ = 21, а ХП = 20. Находим значение Y1 по формуле:
:

Найденное значение Y1 вписываем в таблицу 2. Подобные вычисления производят по каждому признаку. В результате получается 5 значений Y для одного листа. Такие же вычисления производят для каждого листа в отдельности, записывая результаты в таблицу.
Во втором действии (2) находят значение среднего относительного различия между сторонами на признак для каждого листа (Z). Для этого сумму относительных различий надо разделить на число признаков. Например, для 1листа Y1 = 0,024; Y2 =0,033; Y3 =0,111; Y4 = 0; Y5 =0,02. Находим значение Z1 по формуле:


,
где N - число признаков, в данном случае N = 5 .

Подобные вычисления производят для каждого листа. Найденные значения заносятся в таблицу.
В третьем действии (3) вычисляется среднее относительное различие на признак для выборки (Х). Для этого все значения Z складывают и делят на число этих значений:




(0,062 + 0,029 + 0,029 + 0,08 + 0,145 + 0,053 + 0,032 + 0,036 + 0,01 + 0,09) / 10 = 0,057; где n - число значений Z, т.е. число листьев.

Этот показатель характеризует степень асимметричности организма. Для данного показателя разработана пятибалльная шкала отклонения от нормы (ЗахаровВ.М., Крысанов Е.Ю., 1996.), в которой 1балл - условная норма, а 5 баллов - критическое состояние.


Балл

Значение показателя асимметричности

1 Балл

до 0,055

2 Балл

0,055-0,060

3 Балл

0,060-0,065

4 Балл

0,065-0,070

5 Балл

более 0,07


Список литературы.
  1. Захаров В.М. Асимметрия животных (популяционно-феногенетический подход).М.: Наука, 1987. 216с.
  2. Захаров В.М. Кларк Д.М.(ред.) Биотест: Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. Московское отделение Международного Фонда “Биотест”. М.,1993.68с.
  3. Константинов Е.Л. Анализ уровня стабильности развития берёзы бородавчатой (Betula pendula Roth.) как метод биоиндикации качества среды / Проблемы общей биологии и прикладной экологии: Сб. тр. Молодых учёных. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1997. Вып.1. с. 107 - 108.
  4. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды /под ред. В.М. Захарова, Е.Ю. Крысанова. М., 1996. 170с.
  5. Стрельцов А.Б. ,Шестакова Г.А., Шпынов А.В., Гаркунов М.И., Константинов Е.Л. Биоиндикационная оценка состояния территории полигона ТБО//3 - я Всероссийская научно - практическая конференция “Антропогенные воздействия и здоровье человека“, Калуга, 1996. - с. 242 - 244.
  6. Чистякова Е.К. Анализ стабильности развития в природных популяциях растений на примере берёзы повислой (Betula pendula Roth.): Автореф. дис. … канд.биол.наук. - Москва, 1997. 20с.






Скачать.rar



Сайт создан при поддержке РОССИЙСКОГО ГУМАНИТАРНОГО НАУЧНОГО ФОНДА проект № 09-06-59610 а/Ц "Создание экологического Интернет-портала, как регионального компонента экологического образования"; № 10-06-59629 а/Ц"Создание региональной экологической Интернет-библиотеки"


© Авторы статей