"Определение луговой растительности"
учебно-методический материал по окружающему миру (4 класс)

Практическая работа №11

«Определение луговой растительности»

Время проведения  2 часа

   Практическая работа проводится во время экскурсии на луг. Луговые сообщества представляют собой по большей части вторичные образования, возникшие в результате деятельность человека на месте коренных фитоценозов , и являются сенокосными угодьями или пастбищами. Только некоторые из них образовались без его вмешательства в особых интразональных условиях среды, где растения, свойственные зональной растительности, либо вовсе не могут произрастать, либо  не выдерживают конкуренции с мезофильными травами.

  К категории лугов, согласно определению Т.А. Работнова  (1974), следует относить различные травянистые сообщества с более или менее сомкнутым травостоем, образованным в основном многолетними мезофильными, а иногда и гигрофильными травами, имеющими зимний перерыв в вегетации при  отсутствии летней депрессии. В средней полосе Европейской России встречаются пойменные и материковые луга. Последние не затапливаются  полыми водами и, следовательно, не обогащаются аллювиальными наносами. По условиям увлажнения их  принято подразделять на суходольные и низинные.

   Все суходольные луга формируются, как правило, на месте вырубленных лесов, приуроченных к положительным формам рельефа междуречий (буграм, плоским равнинам, верхним и средним частям склонов, террасам), а также днищам слабых понижений. Поступление влаги здесь возможно только с атмосферными осадками, поскольку грунтовые воды находятся глубоко и в водоснабжении растений особого значения не имеют. Следствием указанных причин является неустойчивый водный режим суходолов. Низинные луга  формируются чаще всего на месте крупных лесов или торфяников и занимают пониженные элементы рельефа – плоские низины, глубокие котловины, нижние  части склонов и днища разнообразных западин, балок и лощин, а также незатопляемые долины малых рек. Характерными чертами этих сообществ являются постоянное избыточное увлажнение, обусловленное высоким уровнем грунтовых вод, и значительным плодородием почв.

   Особое место в растительном покрове любой территории центра Европейской России занимают пойменные луга, обязанные своим формированием весенним половодьям рек и являющиеся, таким образом, первичными образованиями. Поймы рек по многим причинам весьма благоприятны для развития травянистой растительности – они хорошо увлажнены, почвы достаточно плодородны, а пойменные и грунтовые воды служат постоянным источником пополнения запасов минеральных веществ. В зависимости от пространственной приуроченности того или иного сообщества на линии «русло реки – коренной берег» академик В.Р. Вильямс предложил относить их к одной из трёх экологических зон – прирусловой, центральной или притеррасной.

   Все они достаточно четко различаются по характеру микрорельефа, увлажнению,богатству и механическому составу почв, а, следовательно, и по структуре луговой растительности. Разнообразие экологических условий, в пределах которых могут сушествовать луга, влечет за собой и сильное варьирование флористического состава этих травяных сообществ: от нескольких видов до нескольких десятков видов. Наибольшее число растений при этом приходится на семейства сложноцветных, злаковых, бобовых, осоковых, лютиковых, норичниковых, зонтичных,розоцветных, гвоздичных и губоцветных (Работнов, 1974). Из них около половины можно отнести к типичным луговым растениям. Остальные же проникают на луга из лесных, болотных,сорно-полевых, рудеральных и степных фитоценозов. Многие из них - реликты ранее существовавших на этом месте сообществ.Как замечает Т. А. Работнов (1974), это особенно хорошо проявляется на лугах, возникших на месте лесов, в травостоях

которых то более, то менее длительное время  сохраняются лесные растения, не приспособленные к произрастанию на лугах. Это явление связано скорее даже не с коренным изменением светового режима, влажности воздуха и других факторов среды, а главным образом с вытеснением лесных видов новыми эдификаторами - конкурентно-мощными луговыми образователями дернины.

 С хозяйственной точки зрения среди растений лугов на основе их биологических и эколого-морфологических признаков принято выделять четыре агроботанические группы: злаки, бобовые, осоковые и разнотравье. Такое подразделение, прежде всего, отражает дифференциацию кормовых достоинств растений, которые определяются их поедаемостью, перевариваемостью, питательностью и содержанием витаминов. Хорошими кормовыми травами являются большинство злаков и бобовые, а плохими - многие осоки и большинство представителей разнотравья. Следовательно, преобладание в травостое той или иной группы растений может служить важным ориентиром при отнесении сообществ к тому или иному типу угодий (например, пастбищу или сенокосу).

  В весовом отношении основу большинства луговых травостоев составляют злаки. Преобладание этой группы в травяных сообществах обусловлено

Рис. 13. Типы

Рис. 13. Типы кущения злаков (по А. Т. Федорук, 1976):

1 — схема кущения корневищного злака; 2 — корневище пырея ползучего; 3— схема кущения рыхлокустового злака; 4 — дерновина тимофеевки луговой; 5 — схема кущения плотнокустового злака; 6 — дерновина белоуса торчащего

рядом присущих им эколого-морфологических особенностей. Во-первых, это возможность активного побегообразования с созданием высокого насыщения надземной среды листовой поверхностью, обуславливающего наиболее эффективное использование энергии солнечных лучей. Во-вторых, это хорошая способность к вегетативному размножению и развитию в условиях задернения. В-третьих, злакам на формирование единицы массы надземных органов требуется гораздо меньше азота, чем другим растениям луга. Кроме этого, после скашивания, стравливания или выжигания большинство видов хорошо отрастает и даже увеличивает надземную фитомассу.    

Среди злаков встречаются представители нескольких жизненных форм (рис. 13), в частности длиннокорневищные, рыхлокустовые и дерновинные. У первых хорошо выражены подземные корневища, а надземные побеги развиваются из узлов кущения, расположенных в почве на заметном удалении друг от друга. К этой группе относятся такие характернейшие злаки наших лугов, как костры (безостый и мягкий), лисохвост луговой, пырей ползучий, мятлик луговой, овсяница красная, вейник наземный, полевица белая и ряд других. Для рыхлокустовых злаков характерно расположение узлов кущения непосредственно у поверхности почвы, а новые побеги растут из них наклонно вверх и образуют рыхлый куст. Сюда относятся овсяница луговая, тимофеевка луговая, ежа сборная, душистый колосок, ясунка средняя, полевица тонкая. У дерновинных злаков узлы кущения расположены на поверхности почвы, а появляющиеся из них побеги (в количестве до нескольких сотен и более) плотно прилегают друг к другу, образуя так называемую дерновину. Большинство входящих в эту группу злаков (щучка дернистая, молиния голубая и др.) лишены возможности быстро занимать территорию с помощью вегетативного размножения. Исключение составляет белоус торчащий с его горизонтальным, нередко разветвленным корневищем.

В виде примеси к основному травостою, и только в редких случаях выступая в качестве видов - доминантов, на лугах встречаются представители группы бобовых, которые, как и злаки, представляют собой единую в систематическом отношении группу (семейство). Большинство из них не выносит плотного злакового задернения и имеет весьма ограниченное вегетативное размножение. Вместе с тем эти растения являются хорошими азотфиксаторами и, отмирая, обогащают почву доступными для остальных растений соединениями этого элемента. В результате бобовые могут способствовать неравномерному распределению накапливающихся в почве ценных питательных веществ. Это, в свою очередь, создает мозаичность в распределении некоторых злаков. В кормовом отношении основное достоинство бобовых заключается в большом содержании белков в зеленой массе.          Главнейшими представителями этой группы на наших лугах являются виды клевера (луговой, ползучий, горный, гибридный), люцерна серповидная, горошек мышиный, чина луговая, лядвенец рогатый и некоторые другие.

Весьма сходной со злаками по ряду биологических, экологических и ценотических черт является группа осоковых, представленных на лугах также длиннокорневищными (осоки острая, водная, пузырчатая), рыхлокустовыми (бледная, желтая) и дерновинными (дернистая, сероватая) жизненными формами. Образование особой кочкарной формы у осоки дернистой — своеобразное приспособление к условиям переменного затопления застойными водами. Высота кочек при этом полностью соответствует высоте покрытия водой конкретного участка произрастания вида. В отличие от злаков большинство осок довольствуется более бедными и кислыми почвами, вследствие чего они получили прозвище «кислых» трав. Их кормовые качества невысоки — влаголюбивые виды, составляющие большинство среди этой агроботанической группы, слишком водянисты и безвкусны, обладают грубыми стеблями, а часто и режущимися по краю листьями. Наибольшее распространение осоки имеют на переувлажненных низинных и пойменных (в притеррасной части) лугах, где они часто выступают в роли эдификаторов фитоценозов. Лишь некоторые мелкие виды являются обитателями типичных суходолов (например, осока весенняя, осока колосистая).

Наиболее разнообразной в экологическом и систематическом отношении группой растений лугов является разнотравье, т.е. все остальные виды, не вошедшие в категории злаков, осок и бобовых. Разнотравность луга возрастает обычно в условиях, препятствующих вегетативному размножению злаков, при уменьшении связанности дернины, нарушении ее целостности. Именно в этой ситуации проявляются основные преимущества разнотравья перед злаками — способность образовывать большое количество семян, долго удерживать за собой территорию и сохранять разнообразие жизненных форм. Во всех остальных случаях злаки на лугах выступают в качестве более конкурентно-мощных растений: своим сильным задернением они препятствуют укоренению всходов, а поверхностная корневая система перехватывает атмосферную влагу и более полно использует верхние, плодородные горизонты почвы. Знание и изучение представителей разнотравья представляется важным, прежде всего, ввиду индикаторной роли многих из них. Так, присутствие гравилата речного, вербейника монетного или же таволги вязолистной указывает на повышенное увлажнение почвы; увеличение обилия щавелька на том или ином участке — следствие здешней бедности почвы; полевой хвощ и лапчатка прямостоячая — индикаторы кислых почв, а произрастание подорожника большого и горца птичьего свидетельствует об уплотнении почвы.

Большинство видов разнотравья, не представляя особой кормовой ценности, играют важную роль в улучшении поедаемости и усвояемости злакового сена. К ним относятся, прежде всего, одуванчик лекарственный, тмин обыкновенный, бедренец камнеломковый, подорожник ланцетолистный, кульбаба осенняя, тысячелистник обыкновенный, лапчатки, манжетка, кровохлебка лекарственная, герань  луговая, нивяник обыкновенный, василек луговой, девясил британский и многие, многие другие. Встречаются на лугах также  и вредные, а иногда вовсе ядовитые растения: вех ядовитый, большинство подмаренников (северный, мягкий, настоящий, болотный), болотный хвощ, частуха подорожниковая, чемерица Лобеля, лютиковые (калужница болотная, лютик едкий, лютик ядовитый), а также растения-полу паразиты, присасывающиеся к„корням многолетников, — очанка прямостоячая и погремки.

Входят в состав многих луговых фитоценозов и мхи, образующие на некоторых типах лугов более или менее сомкнутый покров. Наиболее обычными и распространенными являются гипновые мхи, а значительно более редкими — сфагны и печеночники. Как и высшие растения, большинство видов бриофлоры принадлежит к экологической группе мезофитов, хотя наряду с ними встречаются некоторые гигрофильные и ксерофильные формы. Практически все виды мхов не выносят вытаптывания скотом, а значит, и не встречаются на регулярно и интенсивно используемых пастбищах. На некоторых типах лугов, где моховой покров хорошо развит, травянистые растения приспособились к совместному произрастанию с мхами, некоторые виды трав даже располагают свои корневые системы в моховом покрове. Удаление мхов на таких лугах может привести к ухудшению условий произрастания для луговых трав, к их угнетению и даже отмиранию), что сопровождается временным снижением урожайности луга.

Отмечая характерные черты лугов, можно говорить об их полидоминантности, т. е. равноправном участии в сложении конкретных фитоценозов нескольких видов растений. Кроме того, на лугах чаще, чем в лесах, имеет место пространственное чередование сообществ на сравнительно небольших участках, а также наблюдаются и более плавные переходы между ними. Подобная мозаичность обусловлена здесь целым рядом факторов — пространственной неоднородностью экотопа (например, даже небольшое, в пределах 10 см, повышение на пойменном лугу создает различия в водном режиме), воздействием растений друг на друга при их вегетативном размножении (создание клонов) или изменении условий произрастания (как в случае с бобовыми), жизнедеятельностью диких животных (образование кротовин, выбросов земли мышевидными грызунами) и т. д. Другой особенностью структуры луговых ценозов является сезонная динамичность в объеме используемой надземной среды, что определяется постепенным увеличением высоты травостоев с весны к концу лета, а также отчуждением значительной доли фитомассы при сенокосном и пастбищном использовании.

По сравнению с лесными фитоценозами на лугах гораздо менее отчетливо выражена ярусность, что обусловлено следующими причинами (Работнов, 1974):

1. относительно небольшой высотой луговых растений и, как следствие этого, небольшим объемом используемой растениями надземной среды;
2. участием в формировании луговых травостоев растений, относящихся к одной группе жизненных форм (многолетние травянистые мезофиты);
3. наличием в составе луговых травостоев растений различной высоты, образующих более или менее постепенные переходы от низкорослых к высокорослым;

4)        отсутствием или слабой выраженностью у высокорослых растений приуроченности наибольшего облиствения к какому-либо определенному горизонту надземной среды.

   Поэтому, когда при работе в поле выделение отдельных ярусов представляет определенную сложность, достаточно отметить максимальную высоту травостоя и высоту основной массы травостоя, т. е. тот верхний уровень, выше которого густота фитомассы резко падает.

Рис. 14. Растения суходольных лугов: 1 — тимофеевка луговая (Рhlеит рrаtеnsе); 2 — душистый колосок (Апthохапthит оdоrаtuт); 3 — ежа сборная (Dасtу1is  g1отеrаtа); 4 — бедренец камнеломка {Рiтрinllа sахfrаgа); 5 — клевер луговой {Тrifоliит pratense); 6 — василек луговой (Сепtаиrеа jасеа)

Все охарактеризованные нами особенности структуры луговых фитоценозов приводят к тому, что на практике выделение ассоциаций в этом типе растительности представляет собой более трудное дело, чем при работе в лесах. Разнообразие экологических условий и вторичный характер большинства лугов обуславливают значительное многообразие луговых ассоциаций, существенно отличающихся на разных типах лугов. Так, для растительности суходолов (рис. 14) наиболее характерны мелкозлаковые и мелкотравные сообщества. Первые представлены следующими ассоциациями: тонкополевицевой, развивающейся на залежах 3 - 5-летнего возраста, сменяющей её на более бедных почвах душистоколосковой (в ней участвуют также бобовые, злаки и мелкие осоки), трясунковой, занимающей более увлажненные местообитания с признаками начинающегося заболачивания, и белоусовой, представляющей собой стадию деградации суходолов на бедных почвах. Мелкотравные луга развиваются обычно при нерациональном пастбищном использовании угодий и представляют собой выгоны, прилегающие к населённым пунктам. Травостой таких сообществ очень мозаичный, моховой покров практически отсутствует.

Среди основных растительных ассоциаций низинных лугов (рис. 15) заслуживают нашего внимания влажноразно-травная (горец змеиный, горицвет кукушкин, лютик едкий, щавель обыкновенный, осока черная, осока двудомная), мелкоосоковая (черная, просяная, желтая осоки с участием некоторых злаков, бобовых, а также лугового и болотного разнотравья), разнотравно-осоково-злаковая, крупнозлаковая, щучковая (щучка дернистая) и таволговая (таволга вязолистная). Сходные ассоциации, например крупнозлаковые гидромезофитные (лисохвост луговой, бекмания обыкновенная), крупнозлаковые настоящие (тимофеевка луговая, овсяница луговая), мелкозлаковые (с преобладанием полевицы, душистого колоска, красной овсяницы или белоуса), щучковые и осоковые на низких уровнях, характерны и для пойменных лугов.

Рис. 15. Растения низинных лугов: 1 — лисохвост луговой (А1оресиrиs рrаtепsis); 2 — щучка дернистая (Dеsсhатрsiа сеsрitоsа); 3 — канареечник тростниковидный (Рhаlarоidеs аrипdiпасеа); 4 — горец змеиный (Ро1уgопит bistоrtа) 5 — лютик едкий (Rапипсиlus  асеr); б — осока желтая (Саrех f1аvа); 7 — чемерица  Лобеля (Vеrаtrит 1оbеliапит)

БЛАНК ГЕОБОТАНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ

   Описание фитоценоза №        __ «        »_________20____        г.

Автор        ________________________

        Профиль________        Контур        

Пробная площадь        м2

Название ассоциации        ________________________

__________________________________________________________________

___________________________________________________________Географическое положение________________________________________________

ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДЫ

Рельеф:        

Увлажнение: тип_____________________________        степень____________________

Мертвая подстилка ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Антропогенное влияние________________________________________________

Дополнительные замечания к характеристике среды ______________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА ФИТОЦЕНОЗА

Категория луга___________

Число семейств  ___________

Видовой состав травостоя        _______________________________

Характеристика  видовой структуры фитоценоза

Обилие – число особей на единицу площади (га.)

N \ n – отношение числа особей одного вида (n) к общей численности особей (N), выраженное в процентах.

Постоянство – отношение числа выборок, содержащих данный вид, к общему числу выборок  выраженное в процентах (50% и более-постоянные, 25-30 %-добавочные, менее 25% - случайные)

Доминирование – по количеству преобладающих в данном сообществе видов одного трофического уровня

Напочвенный (моховый покров)

 Мощность____________

 Экологическая форма мхов:

 Мезофиты____________________

 Гигрофты________________

 Ксерофиты_________________

( М.- растения приспособленные к жизни в условиях среднего водоснабжения

Г.- влаголюбивы, обитают на избыточно увлажнённой почве

К.- приспособлены к жизни в условиях низкого водоснабжения).

 Общие замечания для всего фитоценоза и дополнительные наблюдения:________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________