ИССЛЕДОВАНИЕ ПЫЛЬЦЕВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ
|
Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 6
История метода спорово-пыльцевого анализа 6
Применение спорово-пыльцевого анализа 8
Особенности строения пыльцевых и споровых зерен 11
Пыльцевая мониторинговая программа 19
Глава 2. Материалы и методы 21
Метод сбора пыльцевого осадка в ловушки Таубера 21
Метод физико-химической обработки 23
Определение, подсчет и визуализация пыльцевых спектров 25
Глава 3. Результаты исследования 26
Физико-географическая характеристика района исследования 26
География и растительность района исследования 26
Климатические данные для района исследования 35
Сведения о погоде по годам 36
Анализ спорово-пыльцевых спектров 37
Выводы 61
Список использованных источников и литературы 62
Приложение А Фотографии пыльцы и спор 66
Приложение В Фотографии ловушек Таубера 69
Глава 1. Литературный обзор 6
История метода спорово-пыльцевого анализа 6
Применение спорово-пыльцевого анализа 8
Особенности строения пыльцевых и споровых зерен 11
Пыльцевая мониторинговая программа 19
Глава 2. Материалы и методы 21
Метод сбора пыльцевого осадка в ловушки Таубера 21
Метод физико-химической обработки 23
Определение, подсчет и визуализация пыльцевых спектров 25
Глава 3. Результаты исследования 26
Физико-географическая характеристика района исследования 26
География и растительность района исследования 26
Климатические данные для района исследования 35
Сведения о погоде по годам 36
Анализ спорово-пыльцевых спектров 37
Выводы 61
Список использованных источников и литературы 62
Приложение А Фотографии пыльцы и спор 66
Приложение В Фотографии ловушек Таубера 69
Термин «палинология» был предложен в 1944 г. Г. Гайдом и Д. Уильямсом, которые взяли за основу греческое слово pale - «пыль». Палинология является отраслью ботаники, которая изучает палиноморфы[Hyde, Williams, 1944]. Главным образом под палиноморфами понимают пыльцу голосеменных и покрытосеменных растений, споры растений и грибов, а также некоторые другие мельчайшие частицы биологического происхождения размером от 5 до 200 микрон [Рудая, 2010]. Одно из направлений палинологии - морфология пыльцы изучает форму, развитие, строение стойких оболочек пыльцевых зерен и спор, которые имеют характерные признаки строения, важные при определении пыльцы и спор при проведении спорово-пыльцевого анализа.
Спорово-пыльцевой анализ - один из ботанических методов, широко применяемый во многих отраслях исследований, в частности, в области геолого-географических, палеоботанических, палеогидрологических, палеоэкологических, палеоклиматических, археологических исследованиях, стратиграфии, изучении палеопочв, поисковых и разведочных работах [Сладков, 1967; Бляхарчук, 2012].
Широкое применение спорово-пыльцевого анализа обусловлено тем, что растения производят пыльцу и споры в огромном количестве. Этот биогенный аэрозоль рассеивается и оседает по всей поверхности Земли, формируя усреднённый спорово-пыльцевой дождь, специфичный для различных растительных зон и растительных ассоциаций. Это позволяет использовать извлекаемые из осадков спорово-пыльцевые спектры для диагностики прошлых и современных состояний растительного покрова, поскольку пыльца растений хорошо сохраняется в ископаемом состоянии и имеет четкие морфологические особенности различных таксонов.
Спорово-пыльцевым спектром называют таксономический состав спор и пыльцы, выделенный из изучаемого слоя, с количественными показателями всех встреченных форм [Палеопалинология, 1966].
Сбор и анализ современной пыльцы и спор необходим для мониторинговых целей, так как позволяет отслеживать изменения продуктивности растительности, изменения флористического состава какой-либо территории (появление новых видов, ранее не характерных для этой местности, и исчезновение старых). Эти данные используются в аллергологии и мелиссопалинологии. Результаты таких исследований также позволяют отслеживать тенденции в изменении климатических условий, помогают в реконструкции климата прошлого (при сравнении современных спектров с палеоспектрами), а также показывают антропогенное влияние на экологию.
Итак, целью данной дипломной работы стало изучение зависимости состава современных спорово-пыльцевых спектров от состава растительного покрова и погодных условий на территории юга Томской области для целей мониторинга климатических изменений и реконструкции палеоклимата.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Собрать материал для проведения спорово-пыльцевого анализа
2. Провести геоботаническое описание местности сбора материала, ознакомиться с растительностью юга Томской области.
3. Провести физико-химическую пробоподготовку (выделение пыльцы и спор) содержимого ловушек Таубера [Tauber, 1974] для проведения спорово-пыльцевого анализа.
4. Провести спорово-пыльцевой анализ подготовленных образцов.
5. По географическим картам и описаниям локальной растительности оценить участие различных древесных видов в растительном покрове места отбора образцов:
- локальный фитоценоз
- растительный покров в радиусе 5 км
- растительный покров в радиусе 10 км
- растительный покров в радиусе 25 км
- растительный покров в радиусе 50 км
6. Собрать информацию о климатических условиях (среднегодовая to, средние to июля, средние toянваря, годовое количество осадков, количество дней c to> 10°) для точек отбора образцов; собрать информацию о погодных условиях января и июля для 2013, 2014, 2015 гг.
7. Провести статистическую обработку полученных пыльцевых спектров.
8. Провести корреляцию полученных пыльцевых спектров с составом окружающей растительности.
9. Провести корреляцию пыльцевых спектров древесных пород с климатическими параметрами места сбора образцов и с погодными условиями года сбора образцов (по образцам из ловушек Таубера).
Сбор пыльцы проводился в при помощи двух ловушек Таубера на юге Томской области, в Томь-Яйском междуречье (41 километр железной дороги). Первая ловушка Таубера располагалась в долине ручья на северо-западном склоне в участке темнохвойной тайги. Вторая была установлена в пихтовом лесу недалеко от железной дороги. Сбор материала из ловушек проводился в течение трех лет: в осенний период после окончания вегетации в 2013, 2014 и 2015 году
Спорово-пыльцевой анализ - один из ботанических методов, широко применяемый во многих отраслях исследований, в частности, в области геолого-географических, палеоботанических, палеогидрологических, палеоэкологических, палеоклиматических, археологических исследованиях, стратиграфии, изучении палеопочв, поисковых и разведочных работах [Сладков, 1967; Бляхарчук, 2012].
Широкое применение спорово-пыльцевого анализа обусловлено тем, что растения производят пыльцу и споры в огромном количестве. Этот биогенный аэрозоль рассеивается и оседает по всей поверхности Земли, формируя усреднённый спорово-пыльцевой дождь, специфичный для различных растительных зон и растительных ассоциаций. Это позволяет использовать извлекаемые из осадков спорово-пыльцевые спектры для диагностики прошлых и современных состояний растительного покрова, поскольку пыльца растений хорошо сохраняется в ископаемом состоянии и имеет четкие морфологические особенности различных таксонов.
Спорово-пыльцевым спектром называют таксономический состав спор и пыльцы, выделенный из изучаемого слоя, с количественными показателями всех встреченных форм [Палеопалинология, 1966].
Сбор и анализ современной пыльцы и спор необходим для мониторинговых целей, так как позволяет отслеживать изменения продуктивности растительности, изменения флористического состава какой-либо территории (появление новых видов, ранее не характерных для этой местности, и исчезновение старых). Эти данные используются в аллергологии и мелиссопалинологии. Результаты таких исследований также позволяют отслеживать тенденции в изменении климатических условий, помогают в реконструкции климата прошлого (при сравнении современных спектров с палеоспектрами), а также показывают антропогенное влияние на экологию.
Итак, целью данной дипломной работы стало изучение зависимости состава современных спорово-пыльцевых спектров от состава растительного покрова и погодных условий на территории юга Томской области для целей мониторинга климатических изменений и реконструкции палеоклимата.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Собрать материал для проведения спорово-пыльцевого анализа
2. Провести геоботаническое описание местности сбора материала, ознакомиться с растительностью юга Томской области.
3. Провести физико-химическую пробоподготовку (выделение пыльцы и спор) содержимого ловушек Таубера [Tauber, 1974] для проведения спорово-пыльцевого анализа.
4. Провести спорово-пыльцевой анализ подготовленных образцов.
5. По географическим картам и описаниям локальной растительности оценить участие различных древесных видов в растительном покрове места отбора образцов:
- локальный фитоценоз
- растительный покров в радиусе 5 км
- растительный покров в радиусе 10 км
- растительный покров в радиусе 25 км
- растительный покров в радиусе 50 км
6. Собрать информацию о климатических условиях (среднегодовая to, средние to июля, средние toянваря, годовое количество осадков, количество дней c to> 10°) для точек отбора образцов; собрать информацию о погодных условиях января и июля для 2013, 2014, 2015 гг.
7. Провести статистическую обработку полученных пыльцевых спектров.
8. Провести корреляцию полученных пыльцевых спектров с составом окружающей растительности.
9. Провести корреляцию пыльцевых спектров древесных пород с климатическими параметрами места сбора образцов и с погодными условиями года сбора образцов (по образцам из ловушек Таубера).
Сбор пыльцы проводился в при помощи двух ловушек Таубера на юге Томской области, в Томь-Яйском междуречье (41 километр железной дороги). Первая ловушка Таубера располагалась в долине ручья на северо-западном склоне в участке темнохвойной тайги. Вторая была установлена в пихтовом лесу недалеко от железной дороги. Сбор материала из ловушек проводился в течение трех лет: в осенний период после окончания вегетации в 2013, 2014 и 2015 году
1. В целом, в спорово-пыльцевых спектрах очень много пыльцы растительности нелокальных фитоценозов. Из 39 таксономических групп растений, обнаруженных в спорово-пыльцевых спектрах ловушки Таубера №1, лишь 13 имеют представителей среди локальной растительности. Остальные 26 таксономических групп отражают характер региональной растительности. Из 7 древесных пород спорово-пыльцевых спектров ловушки №1 в локальном фитоценозе присутствуют лишь 4. Из 49 таксономических групп растений, обнаруженных в спектрах ловушки №2, 17 имеют представителей среди локальной растительности, 32 таксономические группы показывают региональную растительность. В спектрах второй ловушки была обнаружена пыльца 6 видов деревьев. Из них в локальном фитоценозе представлено 3.
2. Во всех исследованных спектрах пыльца березы повислой преобладает. В образцах ловушки Таубера №2 спорово-пыльцевые спектры богаче, чем в ловушке №1. Возможно, это обусловлено близостью к дачным участкам, т. к. в спектрах много пыльцы представителей сорных растений.
3. Между генеративной продуктивностью растений и погодными условиями года прослеживается связь. Пыльцевая продуктивность возрастает при повышенных в сравнении с нормой температурами и большим количеством осадков в зимнее время года. В летнее время года пыльцевая продуктивность древесных пород уменьшается при температурах выше нормы и малых количествах осадков.
2. Во всех исследованных спектрах пыльца березы повислой преобладает. В образцах ловушки Таубера №2 спорово-пыльцевые спектры богаче, чем в ловушке №1. Возможно, это обусловлено близостью к дачным участкам, т. к. в спектрах много пыльцы представителей сорных растений.
3. Между генеративной продуктивностью растений и погодными условиями года прослеживается связь. Пыльцевая продуктивность возрастает при повышенных в сравнении с нормой температурами и большим количеством осадков в зимнее время года. В летнее время года пыльцевая продуктивность древесных пород уменьшается при температурах выше нормы и малых количествах осадков.