Методы ботанических исследований

ВВЕДЕНИЕ

Согласно учебному плану направления «Биология» в конце 1 курса предусмотрена учебная практика (часть 1).

Цель практики – знакомство с разнообразием растительного мира Севера (Кольского полуострова), с ведущими растительными сообществами, ботаническими методами исследований, закрепление знаний о жизненных формах, закономерностях роста и развития растений, а также механизмах приспособления к окружающей среде.

Задачи:

- изучение широко распространенных и редких дикорастущих видов растений Мурманской области;

- изучение естественных фитоценозов;

- знакомство с культурными, интродуцированными видами;

- овладение методами ботанических исследований;

Практика проходила в установленные планом сроки с13 июня по 26 июля.

Экскурсии проводились в районе Верхнетуломского водохранилища, камеральная обработка материалов проводилась на базе кафедры биологии МГТУ, знакомство с интродуцированными видами растений в Ботаническом саду БФ.

Инструктаж по охране труда

1. Для оказания первой медицинской помощи при несчастных случаях у руководителя практики должна быть специальная аптечка, укомплектованная набором медикаментов: бинт, вага, лейкопластырь, жгут, 5-% раствор йода, перманганат калия, термометр, препараты желудочно-кишечные и противовоспалительные.

2. При ощущении недомогания, травмировании или несчастном случае необходимо немедленно обратиться к руководителю практики для оказания первой помощи.

3. Соблюдать правила личной гигиены и общественного порядка во время прохождения практики.

4. При использовании электроприборов необходимо убедиться в исправности электророзеток и вилок, по окончании работы проверить отключение их от электросети.

5. Курить в помещении запрещается.

6. Аккуратно относиться к лабораторной посуде и инструментам, следить за их сохранностью и чисто той.

7. К выполнению работы приступать только после ознакомления с методикой проведения данного вида работ, особенно внимательно и осторожно работать в условиях горной местности.

8. Аккуратно и бережно относиться к окружающей природе, не нанося ей ущерба.

9. Все работы, проводимые на территории базы практики, должны быть согласованы с руководителями практики, обо всех недостатках и неисправностях необходимо сообщать руководителю практики.

10. Покидать место прохождения практики без разрешения руководителей практики запрещается.

11.Приезд и отъезд студентов из места прохождения практики проходит организованно - с разрешения и под руководством руководителей практики.

Методы ботанических исследований

В течение всей учебной практики были освоены различные методы ботанических исследований.

1. Метод гербаризации.

Гербарий (от лат. herba - трава) - коллекция специально собранных и засушенных (обычно в бумаге под прессом) растений.

Необходимое оборудование: картонная папка размером 35 х 50 см или 40 х 50 см с прорезями для лямки, гербарные рубашки – бумага (газетная, оберточная, фильтровальная) сложенная вдвое (размер листа 45 х 60 см), она помещается внутрь папки, полевые этикетки – отрывной блок, нож перочинный и копалка для выкапывания растений.

Время сбора: в любое время дня, лучше всего проводить в ясную сухую погоду. Собранные в сырую погоду растения быстро темнеют (для наземных растений).

Сушат растения в ботаническом прессе. Пресс состоит из двух рамок 35 х 45 см, с натянутой на них проволочной сеткой. Чтобы растения при сушке не деформировались, они должны быть правильно спрессованы. Для хорошего прессования необходимо правильно, равномерно уложить растения, проложить достаточное количество прокладок, найти оптимальную степень стягивания пресса.

2. Метод определения фенологических фаз растений

Велико значение фенологических наблюдений в практике озеленения городов и населенных мест. Изучение динамики сезонного развития растений необходимо при подборе их для озеленения, для оценки эстетических и санитарно-гигиенических свойств растений в городских зеленых насаждениях.

Фенологические фазы определялись в течение практики по методике фенологических наблюдений в ботанических садах. Определялись следующие фазы: Пч 1 -- набухание вегетативных почек; Пч2 -- развертывание почек; Пб1 -- начало линейного роста побегов; О1 -- частичное одревеснение побегов; О2 -- полное одревеснение побегов; Л1 -- обособление листьев; Л2 -- листья имеют свойственную им форму, но не достигли нормального размера; Л3 -- завершение роста и созревания листьев; Л4 -- расцвечивание -- отмирание листьев; Л5 -- опадение листьев; Ц1 -- набухание генеративных почек; Ц2 -- развёртывание почек; Ц3 -- бутонизация; Ц4 -- начало цветения; Ц5 -- окончание цветения; Пл1 -- завязывание плодов; Пл2 -- незрелые плоды достигли размеров зрелых; Пл3 -- созревание плодов; Пл4 -- опадение зрелых плодов

3. Морфологический анализ растения

Данный анализ выполняется в соответствии с приведенной ниже схемой и составляется морфологическое описание исследуемого вида.

Вегетативные органы

1. Побеги: а) Подземные побеги: корневище (укороченное, ползущее), клубни, луковица. б) Надземные побеги не видоизмененной формы:

-ПОБЕГ В ЦЕЛОМ: по способу роста: прямой, приподнимающийся, лежащий, ползущий, цепляющийся, вьющийся и т.п. По ветвлению: ветвистый , неветвистый, и тд., моноподиально, симподиально и тд. ветвящийся. По листорасположению: с очередными, супротивными, кольчатыми, мутовчатыми листьями. По степенирзвития междоузлий: укороченные (брахибласты), удлиненные (ауксибласты), розетка прикорневая, цветочная стрелка, «безлистный» стебель.

-СТЕБЕЛЬ: По консистенции: плотный, жесткий, мясистый, сочный и тд.По форме поперечного сечения: круглый, гранистый, трех-, четырех- и тд. гранный, бороздчатый, крылатый и тд.; полый, сплошной(плотный).

-ЛИСТЬЯ: По составу: простые (сложные, тройчатые), черешковые, сидячи; с прилисниками, с раструбом, без прилистников; влагалищные. По форме пластинки: округлые, яйцевидные, линейные и тд. По форме основания пластинки: клиновидные, с округлым, сердцевидным основанием и тд. По форме верхушки: тупые, острые, остроконечные тд. По расчленению пластинки: цельные, перисто-или пальчато-надрезанные, -лопастные, и тд. По жилкованию: линейное, дуговидное, сетчатое, пальчатое. По очертанию краев: цельнокрайние, выемчатые, зубчатые, городчатые и тд.

-ВИДОИЗМЕНЕННЫЕ ПОБЕГИ И ИХ ЧАСТИ: Колючки, прицепки и т.д. По происхождению: часть побега, видоизмененный стебель, лист, части листа. По форме.

1. Опушение. По расположению: все растение равномерно опушено, частично, как именно. По густоте: густое, негустое, редкое. По форме волосков: отстоящее, прижатое, из простых, ветвистых, звездчатых волосков; железистое, длинное, шелковистое, войлочное.

2. Корни. По происхождению: главный, придаточные, боковые. По форме: стержневой, утолщённый, мочковатые, корневые шишки и т.д.

3. Общие выводы о жизни растения, сделанные на основании строения всех его вегетативных органов. Продолжительность жизни всего растения и его надземных побегов: однолетнее, двулетнее, многолетнее.

Способ питания: растение автотрофное, растение паразитарное.

Генеративные органы.

1. Цветущий побег. Цветорасположение: цветки одиночные; собраны в соцветие( кисть, зонтик, колос и тд.) Верхушечные листья, прицветники, прицветнички, листочки обертки: их расположение, форма, цвет. Стеблевая часть побега: цветоножки (длинные, короткие, сидячие).

2. Цветок. Цветок в целом: правильный, неправильный, полный, неполный, двуполый, однополый. Цветоложе: цветок подпестичный, околопестичный, надпестичный (завязь верхняя или нижняя), особенности формы цветоложа. Околоцветник: простой: чашечковидный или венчиковидный; раздельнолистный, из стольких-то листочков, сростнолистный, о стольких-то зубцах, надрезах, лопастях, долях.

4. Определение собранных растений

При определении неизвестных растений пользуются определителями, где используются дихотомические ключи (политомические, иконографические ключи, атласы). Каждая ступень такого ключа состоит из двух взаимоисключающих утверждений – тезы и антитезы, при этом в конце каждой указывается номер ступени, к которой должен перейти исследователь в случае полного соответствия указанных в ней признаков с объектом.

5. Методика проведения геоботанических исследований

1. Заложение учётных (либо пробных) площадей.

Геоботаническое описание проводится в типичном участке фитоценоза, с более или менее однородной структурой (место выбирается «на глаз», путём сравнения отдельных участков). Для описания сообществ с выраженным древесным ярусом закладывается площадка 100 м² (10×10), в лесу – 20×20 метров (классический вариант), либо в пределах естественных границ (например, при описании береговой полосы, или обособленных групп растений). Для описания напочвенного покрова закладывают несколько площадок 1×1 м. Рулеткой, либо верёвкой, разделённой колышками на метровые отрезки отмерить квадрат. Затем последовательно описывается растительность на участке и заполняется бланк описания.

2. Заполнение бланков описаний.

1. Определить точное географическое и экологическое место нахождение фитоценоза.

2. Определить общее проективное покрытие (проективное покрытие – проекция растений на поверхность почвы) в процентах.

3. Выделить ярусы растений (обычно их не более 3-х) и определить ярусное покрытие.

4. Определить обилие.

5. Определить жизненность.

6. Отметить внеярусные растения – вьющиеся, цепляющиеся.

7. Отметить наличие мхов, лишайников.

8. Отметить характер подстилки: опавшие листья, стебли. Перегнившая она или нет, сухая или влажная, плотная, рыхлая, т.к. подстилка влияет на образование и развитие проростков.

9. Определить ассоциацию.

10. Определить аспект. Аспект – это превалирующий цвет генеративных органов (например, весной подснежники в лесу создают голубой аспект). Если цветущих растений нет: аспект отсутствует. Аспект могут образовывать не обязательно доминирующие виды.

6.Методика определения ассоциации

В каждом ярусе обнаруживается доминантный вид (господствующий, преобладающий вид в биоценозе) и содоминантные виды (несколько преобладающих видов). Перечислить все содоминантные виды по порядку, начиная с первого яруса. Между видами одного яруса ставится знак плюс, а между разными – минус. В ярусах сначала указываются более доминантные, потом содоминантные виды. Например: в лесу доминируют дуб черешчатый и орешник, а в травяном покрове: 1 ярус – доминанта нет, 2 ярус – сныть обыкновенная и осока волосистая, 3 ярус – фиалка удивительная. Назвать ассоциацию можно следующим образом: дуб черешчатый - орешник обыкновенный – осока волосистая + сныть обыкновенная – фиалка удивительная. Однако такие названия длинны, хотя и удобны. Существуют и более краткие определения ассоциации. Например, данную ассоциацию можно назвать так: дубрава, орешникого-снытиевая-осоково-фиалковая.

7.Определение жизненных форм осуществляется по общепринятой методике (по Раункиеру и Серебрякову).

8.Методика составления видовых списков заключается в расположении найденных видов в алфавитном порядке в пределах рода и систематической принадлежности

Результаты

Экскурсии.

На практике совершались экскурсионные выходы в районе Верхнетуломского водохранилища с целью ознакомления с характерными фитоценозами северных широт и их типичными представителями и освоением методов ботанических исследований.

Экскурсия в лесной фитоценоз.

Лес является основным типом растительности. Но в Мурманской области собственно леса занимают лишь 23% территории и напоминают мозаику.

Видовое разнообразие фитоценозов по жизненным формам

Лесная зона
	Деревья	ель сибирская, береза пушистая, береза повислая, сосна Фриза, сосна обыкновенная
Кустарники и кустарнички	можжевельник обыкновенный, черника, вороника, костяника, голубика, брусника
Травянистые	герань лесная, седмичник европейский, голокучник трехраздельный, лабазник вязолистный, шведский дерен

Сводная таблица ассоциации лесного фитоценоза (район Верхнетуломского водохранилища)

Номер площадки
Название ассоциации: Березовое криволесье	Сосново-березово-голубичное	Сосново-березово-голубично-брусничное
Дата описания	05.07.2012	05.07.2012
Местонахождение	Лесная зона вблизи Верхнетуломского водохранилища, в нескольких метрах от геодезического знака
Положение в рельефе	Неровная, небольшие понижения и возвышения
Общее проективное покрытие травостоя (%)
1-й ярус (%)
2-й ярус
3-й ярус

Экскурсия на водоем.

На Кольском полуострове насчитывается 111609 озер. Озера представ­ляют собой различной вели­чины и формы котловины, заполненные водой. Водная растительность развивается главным образом в литорали (прибрежное мелководье) и сублиторали.

Водная растительность озер лесотундровой зоны, в которой находится г. Мурманск менее разнообразна, по сравнению с растительностью в южной части Кольского полуострова.

Экологический анализ водных растений Верхнетуломского водохранилища.

Экологические группы	Виды растений	Общее число видов группы
Гидрофиты частично погруженные	Хвощ приречный, болотница болотная
Гигрофиты	Калужница болотная, вахта трехлистная, сабельник болотный, хвощ болотный, конский щавель
Итого

Экскурсия на болото.

В Мурманской области болотами занято около 40% площади. В гористой западной части болота располагаются узкими лентами по долинам рек и ручьев, вокруг озер.

Видовое разнообразие болот разных типов (учебная база МГТУ, район п. Тулома, 29 км.)

Тип болота	Обнаруженные виды	Кол
Низинное (эутрофное)	осока острая, о.водная, о.дернистая, сабельник болотный, калужница болотная, кукушкин лен	6
Переходное (мезотрофное)	сфагнум Линдберга, осока водная, о. дернистая, росянка круглолистная, плеврозиум Шребера, голубика.	6
Верховое (олиготрофное)	сфагнум Линдберга, с.лесной, андромеда, пушица влагалищная, багульник болотный, вороника, вереск обыкновенный, морошка, кукушкин лен плеврозиум Шребера.	10

Экскурсия на морское побережье.

Морское побережье представляет собой своеобразное местообитания, из-за засоленности грунтов здесь присутствуют специфичные галофильные виды. В местах, где волны выносят на берег песок формируются песчаные гряды и холмы. На участках со свежими наносами песков обычна гонкения раскидистая, на более удаленных - волоснец (колосняк) песчаный и щучка. С течением времени вынесенный песок «разгружается» от солей, промывается водами атмосферных осадков, и заселяется псаммофитам: синюха северная, ситник арктический.

В местах подтопляемых лишь в высокие приливы обычны разнотравные лужки.Преобладают душистый колосок, тростник, тимофеевка альпийская, белозор болотный, мятлики,овсяницы, лютики, щавель конский,герань лесная, чина морская. Здесь встречаются также растения, характерные для лесных опушек, - дерен шведский и седмичник.

Экскурсия в Ботанический сад МГТУ и Дендрарий.

На территории Ботанического сада МГТУ произрастают различные виды флоры Кольского полуострова, а так же интродуценты из различных уголков России и зарубежных видов (Скандинавия, Украина и др.).

Коллекция	Виды
Растительность Западной Сибири	Лиственница сибирская, кедровый стланник, сосна кедровая сибирская, пихта белая.
Растения хвойных и мелколиственных лесов бореальной зоны	Сосна обыкновенная, ель европейская, ольха серая , лиственница европейская, спирея средняя, с. дубравколистная, с.иволистная, липа, ива шверина, ива прутовидная, береза, дуб черешчатый, бузина черная , жимолость съедобная, ж. покрывальная и др.
Декоративных травянистых растений	Примула, окопник, аконит, незабудка, фиалка трёхцветная, колокольчик широколистный, к. крапиволистный, ландыш, купальница европейская, к.азиатская, герань луговая, гвоздика идр.
Дальний Восток	Сибирка алтайская, курильский чай, гречиха