БОТАНІКА З ОСНОВАМИ ГІДРОБОТАНІКИ (ВОДНІ РОСЛИНИ УКРАЇНИ) - Б.Є. Якубенко - 2011

XIV.ІНСТРУМЕНТАРІЙ ТА МЕТОДИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВОДНОЇ РОСЛИННОСТІ

Визначення фітомаси і продукції рослинних угруповань.

Хоч яким є важливим визначення продукції макрофітів, методично ця проблема ще остаточно не вирішена через складність і трудомісткість робіт. Існують «прямі» і «опосередковані» методи. Усі модифікації прямого методу зводяться до визначення продукції за максимальною наземною фітомасою з використанням Р/В коефіцієнтів. У більшості випадків визначають наземну фітомасу у сирому та повітряно-сухому вигляді.

Вивчення біології окремих видів засвідчує, що максимуми біомаси вони досягають у різний час і у різні фенофази [46, 65е]. Одні з них характеризуються значним приростом [103], інші - формуванням кількох генерацій протягом вегетаційного сезону [36]. Однак для більшості видів максимум фітомаси припадає на час цвітіння, тобто на липень - початок серпня.

Наземну фітомасу найзручніше визначати на облікових майданчиках чи трансектах завширшки не більш як 0,5 м. Кількість контрольних ділянок і їхні величини залежать від особливостей структури травостою та бажаної точності результатів. Зазвичай укоси збирають з площі 0,25, 0,5 і 1,0 м1. В угрупованнях укорінених рослин з плаваючим листям розмір облікового майданчика збільшують до 2-4 м . Якщо для відбору кількісних проб рослинності користуються спеціальними приладами (драги, дночерпаки і т.п.), то кількість їхніх занурень має бути достатньою для покриття площі в 0,25 або 0,5 м . У багатовидових заростях мозаїчного складу з розрідженим травостоєм укосів потрібно зробити більше, ніж у монодомінантних угрупованнях із густим травостоєм. Точніші результати отримують, коли відбирають велику кількість укосів з дрібних ділянок, ніж навпаки. В. І. Василевичем [9а] запропонована формула розрахунку необхідної кількості

укосів для отримання середньої величини фітомаси із заданою точністю N = V /р , де N - кількість укосів, V - коефіцієнт варіації у вибірці, р - бажана точність. Згідно з цією формулою, для визначення сирої й повітряно-сухої фітомаси більшості рослин на Кременчуцькому водосховищі з точністю 10% потрібно збирати по 20 укосів по 1 м [41]. Збільшуючи точність до 15% кількість укосів збільшується до 25-40 (в деяких випадках - до 70-80).

В. Г. Папченков [65] запропонував за вивчення водної рослинності регіону визначати середні величини фітомаси різних класів проективного покриття (до 30%, від 30 до 60%, від 61 до 90%, вище 91 %). У таких випадках у разі наявності геоботанічного опису водної рослинності із зазначеним проективним покриттям видів, можна розрахувати біомасу фітоценозів без відбору укосів.

Ділянку площею понад 1 м1, з якої вилучається рослинність для визначення фітомаси, обмежують спеціальною розбірною рамкою, виготовленою з матеріалу, що не тоне, або шнуром. На незначних глибинах (до 0,6-0,8 м) занурені рослини і рослини з плаваючим листям збирають руками, повітряно-водяні - зрізають біля самого дна. Слід уважно стежити, щоб прибирати рослини (особливо занурені та з плаваючим листям), які укорінюються далеко за межами облікової площі. Відбираючи укіс на глибині, що перевищує 1 м, потрібно надійно закріпити рамку кілками по кутах, щоб не збільшити площу укосу. Це треба робити з човна, краще удвох. Для зрізування рослин на таких глибинах користуються косою з коротким лезом. Скошування починають з центру ділянки; після кожних 12 махів косою зрізані рослини вибирають руками або сачком. Скошувати рослини можна до глибини 1,5—2,5 м, за таких умов бажано, щоб держак поставленої на дно коси здіймався над водою на 1,0-1,5 м. Як зазначено вище, найточніші відбори занурених рослин на великих глибинах можливі лише за допомогою водолазної техніки, рамку в цьому випадку виготовляють з металу.

За відбору укосів гелофітів і плейстофітів на великих глибинах іноді користуються спрощеним методом: визначають середню масу одного пагона чи листка з черешком і множать на їхню кількість на одиниці площі. Як правило, середню масу рослини визначають по 10-15 пагонах, для точнішого визначення можна скористатися вищенаведеною формулою В. І. Василевича.

У процесі обробки укосів рослини відмивають від бруду і звільняють, наскільки це можливо, від наростань. Для транспортування їх складають у поліетиленові мішки чи марлеві «пелюшки», зверху обгорнуті поліетиленом. Бажано розібрати укоси протягом 24 годин з часу відбору. Спочатку відділяють сухостій, «живі рослини» зважують (з точністю до 510 г), попередньо звільнивши їх від зайвої води. Потім укіс розкладають за основними видами, для кожного з них проводять зважування і різноманітні вимірювання залежно від поставлених завдань. Для точнішого визначення фітомаси і наступних розрахунків окрім сирої маси (СМ) визначають повітряно-суху (ПСМ) і абсолютно-суху (АСМ) масу. Висушування до ПСМ проводять на повітрі чи в приміщенні. Час просушування залежить від стану укосу, температури й вологості повітря (повітряно-водні рослини сохнуть протягом тижня).

Зважування здійснюють після повного висихання, що визначається візуально (листя при згинанні ламається) або шляхом кількаразового зважування до постійної маси. У лабораторії пробу подрібнених рослин зважують з точністю до 0,1 г і досушують у сушильній шафі за 65° С до постійної маси. За різницею маси визначають відсоток вільної вологи у рослинах. Після цього пробу чи її частину зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,001 мг і висушують до постійної маси за 80-105° С. Так вираховують АСМ, а за різницею у масі до і після сушіння - вміст зв’язаної вологи. Після цього наважку висушених рослин спалюють у муфельній печі і визначають (у відсотках) вміст золи та органічної речовини. Якщо рослини вкриті «карбонатною корою», для точного визначення фітомаси використовують поправочний коефіцієнт. Його розраховують, порівнюючи АСМ наважки з карбонатами з АСМ «відмитих» рослин, для чого останні на декілька хвилин вміщують у з-5%-ний розчин соляної кислоти, а потім промивають водою.

У практиці гідроботанічних досліджень зазвичай вимірюють фіто- масу в ПСМ. Якщо відома лише СМ, то для переводу у ПСМ користуються вже розрахованими для даного регіону чи отриманими самостійно перевідними коефіцієнтами. Фітомасу виражають у г/м , ц/га і т/км .

Запаси наземної фітомаси (загальна фітомаса) визначають за середньою для виду фітомасою і зайнятою ним площею. При іншому способі розрахунку враховують фітомаси та площі різних за щільністю заростей. Запаси фітомаси вимірюються у ПСМ і АСМ в кг, ц, т.

У сформованих заростях водних макрофітів підземна фітомаса часто у декілька разів перевищує наземну. Однак формується вона протягом кількох років і великої ролі у створенні загальної продукції за рік не відіграє. Згідно Вестоф, Мерал [14з] кореневища очерету й комишу функціонують 4 роки, рогозу та їжачої голівки - 1,5-2 роки. Роботи з визначення підземної фітомаси технічно надзвичайно складні і проводяться тільки в спеціальних дослідженнях. Підземну фітомасу розраховують за наземною частиною з врахуванням орієнтовних відсотків, отриманих Д. Ветцелем [145].

Як правило, абсолютно чисту річну продукцію макрофітів визначають, помноживши величини загальної фітомаси на Р/5 - коефіцієнт, що враховує втрати пов’язані з опаданням листя і поїданням інших вегетативних органів гетеротрофними організмами. Для отримання точних значень Р/5-коефіцієнта для різних видів рослин і водойм, протягом вегетаційного сезону проводять спеціальні дослідження на постійних майданчиках.

Методика таких робіт детально описана Е. В. Боруцьким [8]. Зазвичай досліджуючи продукцію вищих водних рослин використовуючи коефіцієнт 1,2, виведеним І. М. Распоповим [75]. В. Г. Папченков [65] пропонує використовувати цей коефіцієнт лише для високотрав’яних гелофітів (лепехи та осоки - 2,0); низькотрав’яних гелофітів - 2,3; гідрофітів стійких озерних біотопів - 2,5, а в умовах водотоку та у водосховищах - 4,0; нитчастих водоростей приймається коефіцієнт - 10 [9а].

Підземна продукція молодих заростей та крайових ділянок зрілих угруповань становить 50% від підземної фітомаси, а у старих - 20-25%. Таке ж співвідношення характерне для лататтєвих. У підрахунках для занурених кореневих рослин доцільно вживати коефіцієнт 0,5 для старих заростей і 0,8 - для молодих.

Фітопродукцію краще виражатити в енергетичних одиницях, для цього її попередньо переводять в одиниці органічної речовини чи вуглецю. К. А. Кокіна [41] наводить дані про те, що у повітряно-водної рослинності вміст органічної речовини становить 92% від АСМ, у рослинності з плаваючим листям - 90%, а у зануреній - 85%. Згідно [121] 1 грам абсолютно сухої речовини відповідає приблизно 0,4 г вуглецю чи 4 ккал (у міжнародній системі одиниць СІ 1 кал = 4,19 Дж). Це середня величина, оскільки енергетичний еквівалент рослинної маси залежить від виду рослини і стадії її розвитку. У харових, нитчастих водоростей і мохів 1г АСМ орієнтовно прирівнюють до 1,2-2,9 ккал, у рдесників, елодеї і хвоща болотного - до 3,3-4,0. Під час гідробіологічних досліджень зазвичай розраховують загальну фітопродукцію, продукцію органічної речовини, вуглецю, продукцію в енергетичних одиницях у перерахунку на одиницю площі водойми, мілководь, заростей, а також на одиницю об’єму.

Непрямі методи визначення продукції ґрунтуються на вимірюванні величини фотосинтезу за одиницю часу (кисневий, радіовуглецевий методи).