Спосіб визначення ступеня деградації степової рослинності в умовах антропогенного навантаження

Реферат: UA 88313 U UA 88313 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до фітоіндикації, фітоекології та геоботаніки. Може бути використана для діагностики стану навколишнього середовища, оцінки рівня антропогенної трансформації екотопів, визначення ступеня деградації степових екосистем в умовах антропогенного навантаження за використанням індикаторних показників. Актуальність роботи виявляється тим, що посилена антропопресія призводить до дисбалансу у природних системах. Це призводить до деградації природного середовища степового біому [8], яка супроводжується втратою стійкості степових екосистем на усіх рівнях організації [9]. Відомий спосіб оцінки кормової якості довголітніх пасторальних екосистем, який базується на основі показника стравлення рослин [5]. Спосіб направлений на контроль за новоствореними та деградованими довголітніми пасовищними екосистемами, передбачає визначення співвідношення маси рослин на контрольних ділянках та на ділянках стравлення худобою. До недоліків описаного способу належить відсутність комплексного інтегрального підходу до оцінки стану екосистем. Також відомий спосіб оцінки стійкості агробіоценозів [6], який полягає у тому, що впродовж вегетаційного періоду в межах конкретного агробіоценозу визначають концентрацію живильних речовин у виділених п'яти рівнях трофічного ланцюга агробіоценозів: автотрофних організмів, рослиноїдних тварин, зоофагів, хижаків другого рівня, котрі паразитують на хижаках першого порядку та деструкторів. Основна увага в даному способі сконцентрована на аналізі трофічних рівнів. Відомий спосіб оцінки рівня та характеру стійкості екосистеми шляхом побудови формалізованої трофічної мережі включає оцінку за оціночними показниками ієрархічності трофічної мережі та кількістю в ній надлишкових зв'язків з подальшим узагальненням стану екосистеми [7]. Як прототип використовують спосіб оцінки ступеня антропогенної дигресії степових екосистем із використанням мохоподібних, який заснований на візуальному аналізі комплексу видів мохоподібних степових угруповань, який включає якісну і кількісну складову, та оцінці стану мохоподібних за шкалою за допомогою спеціального обладнання [4]. Недоліком способу є те, що видовий склад мохоподібних степових угруповань залежить не лише від ступеня дигресії екосистеми, а й від зонального типу рослинності та кліматичних умов. Використання способу потребує залучення спеціального обладнання, а проведення візуальної оцінки часто може бути суб'єктивним і впливати на достовірність результату. В основу корисної моделі поставлена задача розробки методу комплексної оцінки ступеня деградації степових екосистем під впливом антропогенного навантаження за допомогою домінантних степових видів рослин, за рахунок цього можна більш точно проводити інтегральну діагностику та експрес-оцінку якості середовища з використанням рослин природної флори на територіях які зазнають антропогенного впливу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб визначення ступеня деградації степової рослинності в умовах антропогенного навантаження, який включає оцінку стану степових видів рослин за допомогою спеціального обладнання, згідно з корисною моделлю, оцінку стану степових видів рослин проводять за допомогою аналізу вікового та кількісного складу популяцій домінантних степових видів рослин на ділянках природно-заповідного фонду із різним характером антропогенного впливу, за допомогою метричних методів визначають ступінь рясності угруповань досліджуваних видів на окремих пробних площах, розраховують проективне покриття у відсотках до максимально можливого, індексів поновлення ценопопуляцій досліджуваних видів. Спосіб оснований на тому, що проводять вивчення ценопопуляцій домінантних степових видів рослин. Аналізують віковий та кількісний склад популяцій домінантних видів, визначають індекс поновлення популяції та ступінь рясності угруповань досліджуваних видів, розраховують проективне покриття особин. За даними комплексного популяційного аналізу роблять висновок про ступінь деградації степової рослинності на досліджуваній території. Приклад конкретного використання. Приклад. Вказаний спосіб визначення ступеня деградації степової рослинності в умовах антропогенного навантаження було проведено на рослинах роду Stipa L. (Stipa capillata L., Stipa pennata L., Stipa lessingiana Trin. et Rupt.), які є видами-едифікаторами степових ценозів. Дослідження проводили на території центральної ділянки регіонального ландшафтного парку (РЛП) "Клебан-Бик" (Костянтинівський район Донецької області) у період з 2010 по 2013 роки. Дослідження проводили в трьох ценопопуляціях кожного виду, які зростають за дії різних умов, а саме при випасанні, у зоні регульованої рекреації (оптимальні умови) та на заповідній ділянці. 1 UA 88313 U 5 Визначення проективного покриття рослин як горизонтальної проекції надземних частин рослин на поверхню ґрунту проводили з використанням сітки Л.Г. Раменського та еталонів градацій проективного покриття травостою. У даному випадку враховували відношення проекції рослин до загальної площі, яка приймається за 100 %. [2]. Оцінку рясності окремих видів у загальному травостої ділянки проводили за шкалою О. Друде [3]; різні ступені рясності позначали балами на основі розмірів найменших відстаней між особинами (табл.1). Таблиця 1 Шкала рясності за О. Друде (з доповненнями А.А. Уранова) Позначення рясності по О. Друде сор3 (copiosae 3) сор2 (copiosae 2) cop1 (copiosae 1) sp (sparsae) sol (solitariae) 10 15 20 25 30 Характеристика рясності дуже рясно рясно досить рясно розсіяно поодиноко Відстань між (обліковими одиницями), см не більше 20 20-40 40-100 100-150 більше 150. Для визначення вікового складу популяцій користувалися принципом періодизації та індексації стадій онтогенезу. Нами виділено дев'ять категорій особин: паростки (р) - з'являються у даному вегетаційному сезоні і морфологічно відрізняються від інших онтогенетичних груп за наявністю колеоптилю; ювенільні (j) - характеризуються наявністю слаборозвинених надземних та підземних органів і листків, що відрізняються за розміром від листків дорослих особин; імматурні (іm) - проміжна стадія онтогенезу між j і ν, свідчить про повільний перехід від ювенільної до вергінільної стадії; вергінільні (ν) - морфологічними ознаками схожі з дорослими особинами, але ще не розмножуються статевим шляхом; початковий генеративний (g1) збільшення вегетативної та генеративної потужності; зрілі генеративні (g2); старі генеративні (g3); субсинильні (SS) - проміжна стадія між g3 і S; синильні (S) - старі особини. Тип популяцій наводили за класифікацією Т.О. Работнова з доповненнями Л.П. Рисіна та Т.М. Казанцевої. Визначення насіннєвої продуктивності та вегетативної здатності рослин проводили за стандартною методикою [2, 3]. Статистичну обробку результатів проводили у програмі Statistica. За рекогносцирувальними та первинними геоботанічно-описовими методами встановлено, що в рослинному покриві усіх експериментальних ділянок домінантами виступають види роду Stipa L. При дослідженні вікових спектрів видів роду Stipa виявлено, що більшість ценопопуляцій досліджуваних видів ковил, що зростають у зоні регульованої рекреації, за своїм віковим складом повночленні. Ценопопуляції, що зростають за умов нерегульованого пасовищного навантаження за своїм віковим складом неповночленні, та переважно регресивні, як і ценопопуляції, що зростають на заповідній ділянці. У регресивних ценопопуляціях максимум особин приходиться на генеративні (до 50%), що свідчить про накопичення цих особин в ценопопуляціях, що пов'язано з високою тривалістю життя особин в цьому періоді онтогенезу. 2 UA 88313 U Таблиця 2 Вікова структура популяцій видів роду Stipa L. в РЛП "Клебан-Бик" (за дії різних умов зростання: А - при випасанні, В - у зоні регульованої рекреації, С - на заповідній ділянці) Види роду Stipa A Stipa pennata В С A В Stipa capillata С A Stipa lessingiana В С 5 10 15 Рік 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 Ρ 5 4 6 16 10 12 8 9 15 16 15 7 10 8 5 6 6 10 7 14 10 11 j 6 5 15 12 7 10 7 17 20 9 16 8 11 11 7 16 5 14 9 10 25 13 im 15 8 19 15 10 9 9 10 22 7 15 9 16 14 9 20 15 7 9 12 13 11 34 23 Віковий склад (%) v g1 g2 21 26 12 23 17 23 20 23 14 10 18 17 15 14 17 16 11 12 18 12 18 23 11 15 21 23 21 20 27 16 15 25 14 16 26 23 8 25 21 6 23 14 7 15 19 18 23 21 14 25 16 24 15 19 22 13 20 25 12 23 17 21 13 8 16 18 11 8 15 15 9 7 13 28 23 10 27 10 25 29 g3 22 34 20 25 13 6 15 15 27 29 27 25 21 14 23 10 5 19 22 23 17 22 25 15 31 10 15 20 18 15 27 14 SS 14 22 16 19 7 4 5 13 24 12 31 16 18 10 27 11 11 7 20 10 13 19 26 23 17 6 11 13 16 14 29 S 6 4 14 17 4 7 11 8 17 10 13 20 ,5 8 12 9 6 10 17 18 20 27 4 10 10 15 19 Умовні позначення: p - паростки; j - ювенільні особини; im - імматурні особини; ν - вергінільні особини; g1 - початкові генеративні особини; g2 - зрілі генеративні особини; g3 - старі генеративні особини; SS - субсинильні особини; S - синильні особини. Важливим критерієм для визначення стану популяцій є індекс поновлення популяції. Нами встановлено, що в популяціях, які зростають за умов заповідання та неконтрольованого пасовищного навантаження індекс поновлення знижено до 0,5-0,6. У популяцій зі зниженим 3 UA 88313 U 5 індексом поновлення зростає тенденція до вегетативного поновлення. Тоді як у популяцій, що зростають у зоні регульованої рекреаціїпереважає насіннєве поновлення при загальному індексі поновлення 0,9-1,0. Встановлено, що проективне покриття особин у популяціях, що зростають за умов неконтрольованого пасовищного навантаження, менше ніж у популяціях досліджуваних видів, що зростають на заповідній ділянці. Найбільшим значенням проективного покриття характеризуються особини у популяціях, що зростають у зоні регульованої рекреації. Таблиця 3 Проективне покриття та рясність видів роду Stipa L. (за дії різних умов зростання: А - при випасанні, В - у зоні регульованої рекреації, С - на заповідній ділянці) Види роду Stipa L. А Stipa lessingiana В С A Stipa capillata В С A Stipa pennata В С 10 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 2010 2011 2012 2013 Рясність видів роду Stipa (в балах за О. Друде) sp cop1 сор1 cop1 сор2 сор2 сор2 cop2 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop2 cop2 cop1 cop1 cop2 cop2 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop1 cop2 cop2 cop1 cop1 cop2 cop2 Проективне покриття (%) 10.1 12.3 12.7 15.6 39.4 34.9 35.7 41.3 23.2 25.4 28.7 29.3 10.9 14.7 14.3 22.4 29.3 30.6 34.9 33.4 26.5 24.0 29.7 27.3 12.3 17.4 15.7 20.2 26.2 30.8 37.1 39.4 24.6 27.8 32.3 36.7 Умовні позначення: sp (sparsae) - характеристика рясності за шкалою О. Друде розсіяно, відстань між обліковими одиницями 100-150 см; cop1 (copiosae 1) - характеристика рясності за шкалою О. Друде досить рясно, відстань між обліковими одиницями 40-100 см; 4 UA 88313 U сор2 (copiosae 2) - характеристика рясності за шкалою О. руде рясно, відстань між обліковими одиницями 20-40 см. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Таким чином, більшість ценопопуляцій досліджуваних видів ковил, що зростають за оптимальних умов, за своїм віковим складом повночленні. Ценопопуляції, що зростають за умов нерегульованого пасовищного навантаження та на заповідних ділянках за своїм віковим складом неповночленні, та переважно регресивні. Тривалість періодів онтогенезу особин залежить від умов зростання та зменшується при оптимальних умовах, у порівнянні з іншими. Встановлено, що у ценопопуляцій, що зростають за оптимальних умов переважає насіннєве поновлення, тоді як в ценопопуляціях, що зазнають впливу антропогенних факторів зростає тенденція до вегетативного поновлення. Спосіб визначення ступеня деградації степової рослинності в умовах антропогенного навантаження дозволить проводити комплексну оцінку стану степових екосистем за допомогою домінантних степових видів рослин, що у подальшому дозволить провести розробку схеми раціонального управління станом степових ділянок, які збереглися у складі природнозаповідного фонду. Використані джерела інформації 1. Боговін А.В., Травлеєв А.П., Белова Н.А., Дудник С.В. Екологічний аналіз рослинності природних біогеоценозів // Екологія та ноосферологія. - 2003. - № 1-2. - С 4-11. 2. Дідух Я.П. Популяційна екологія. - К.: Фітосоціоцентр, 1998. - 192 с. 3. Миркин Б.Μ., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. - М.: Логос, 2001. - 264 с. 4. Пат. 82865UA, A99Z 99/00. Спосіб оцінки ступеня антропогенної дигресії степових екосистем із використанням мохоподібних. - Бойко М.Ф. - № а201214084; Заявл. 10.12.2012; Опубл. 27.08.2013. - Бюл. №16. (прототип). 5. Пат. RU № 2278501 С2, МПК A01G 7/00 (2006/01). Способ оценки кормовых достоинств долголетних пастбищных экосистем. Бородычев В.В., Салдаев А.М., Туманян А.Ф., Попов В.П., Сухарев Ю.И. - № 2004129714/2; Заявл. 13.10.2004; Опубл. 27.06.2006, Бюл. № 18. 6. Пат. UA № 26037, МПК A01G 13/00. Спосіб оцінки стійкості агробіоценозів. - Дрозд В.Ф., Мельничук С.Д., Кочерга М.О. - № 200705705; Заявл. 23.05.2007; Опубл. 27.08.2007. Бюл. №13. 7. Пат. UA 47351, МПК A01G 31/02, G01N 33/24, G01N 33/18. Спосіб оцінки рівня та характеру стійкості екосистем. - Руденко С.С., Буджиган О.Я. - № u200908647; Заявл. 17.08.2009; Опубл. 25.01.2010 Бюл. №2, 2010 р. 8. Ткаченко B.C. Фітоіндикація флуктуаційного механізму формування видової різноманітності в саморозвитку степових фітоценозів // Екологія та ноосферологія. - 2003. - № 34. - С. 10-22. 9. Ткаченко B.C. Фітоценотичний моніторинг резерватних сукцесій в Українському степовому природному заповіднику. - К.: Фітосоціоцентр, 2004. - 184 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення ступеня деградації степової рослинності в умовах антропогенного навантаження, який включає оцінку стану степових видів рослин за допомогою спеціального обладнання, який відрізняється тим, що оцінку стану степових видів рослин проводять за допомогою аналізу вікового та кількісного складу популяцій домінантних степових видів рослин на ділянках природно-заповідного фонду із різним характером антропогенного впливу, за допомогою метричних методів визначають ступінь рясності угруповань досліджуваних видів на окремих пробних площах, розраховують проективне покриття у відсотках до максимально можливого, індексів поновлення ценопопуляцій досліджуваних видів. 50 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5