Статические и динамические показатели

 

Морфометрические параметры растения подразделяют на статические, которые характеризуют морфометрический статус растения в данное время и динамические, которые оценивают темп роста за определенный промежуток времени. Статическими метрическими параметрами являются длина, масса, площадь поверхности и другие, которые получают в результате простых прямых измерений. Они отражают морфо-функциональное состояние растений при существующих условиях среды в данное время. С помощью динамических показателей оценивается динамика признаков, например, в процессе роста и развития или в различных условиях обитания.

При характеристике изучаемого признака у совокупности растений наиболее употребительной является величина, определяемая как средняя арифметическая.  Она рассчитывается:

х_{среднее} = ∑х_i./n

где х_i.- отдельная варианта (конкретное значение признака для организма), n - объем выборки (число вариант).

Основным свойством живых систем является изменчивость. Поэтому важным при характеристике совокупности объектов является оценка уровня изменчивости признаков. Показатели изменчивости могут быть более чувствительными индикаторами реакции растения на внешнее воздействие, чем изменение среднего значения изучаемого признака. Используются следующие показатели изменчивости:

Среднее квадратичное отклонение  выборки дает характеристику общей вариабельности вариант:

s = ÖS(х_i- х_{среднее})²/(n-1)

Коэффициент вариации является относительным показателем изменчивости, поэтому он удобен при сравнении изменчивости разных признаков, выраженных в разных единицах:

C = s/х_{среднее} или C%= s/ х_{среднее}*100 %

Ошибку средней арифметической  рассчитывают по формуле:

s_x = s/Ön

Для сравнительной оценки ростовых процессов растительных организмов широко используются следующие динамические показатели роста: прирост массы (DW), абсолютная скорость роста массы (AGR_W) и интенсивность роста или относительная скорость роста (RGR_W) массы целого растения или его частей (W) за определенное время (t).

Прирост массы целого растения или его частей используют при оценке различий параметров вне зависимости от длительности периода наблюдений:

DW = W₂ –W₁

гдеW₁ и W₂– масса растений в начале и в конце периода измерений.

Абсолютная скорость роста массы растения рассчитывается как изменение этого параметра за определенный промежуток времени:

AGR_W = DW/Dt = (W₂ – W₁)/(t₂ – t₁)

Для сравнения ростовых процессов, например, разных видов растений с различным морфологическим строением используются относительные величины:

Относительная скорость роста (=интенсивность роста) массы целого слоевища или его частей определяют:

RGR_W = (lnW₂–lnW₁)/(t₂–t₁)=ln(W₂/W₁)/(t₂–t₁)

где W ₁  и W ₂ – масса растений в начале (t ₁) и конце периода (t ₂) измерений.

Таким образом, вычисления обощающих показателей статических и динамических показателей дают четкие количественные характеристики изучаемого объекта, а показатели изменчивости характеризуют уровень их изменчивости в связи с условиями среды в данное время.

Для знакомства с методами работы с морскими растениями, для освоения способов измерения их слоевища и для знакомство со способами представления расчетов, характеризующих продуктивность, предлагаются лабораторные работы, которые можно выполнить на примере макроводорослей, являющихся массовыми на литорали Баренцева и Белого морей.

 

Работа 4. Сырая и сухая масса водорослей

Материал:  растения фукуса (Fucus vesiculosus), собранные с рамки 0,5 х 0,5 м² в природных сообществах.

Оборудование: весы, сушильный шкаф,пинцет, ножницы, кюветы для разбора проб.

Задание

Определить сырую и сухую массу растений фукуса.

Ход работы

1. Определить сырую массу нескольких растений (n=5) фукуса (Fucus vesiculosus) в разных возрастных группах.

2. Затем определить сухую массу тех же самых растений. Представить данные в виде таблицы.

2. Рассчитать среднюю арифметическую сырой и сухой массы у растений Fucus vesiculosus в различных возрастных группах. Сравнить значения.

3. Рассчитать среднее квадратичное отклонение, ошибку средней арифметической. Определить коэффициент вариации рассматриваемых параметров слоевища фукуса в разных возрастных группах.

 

На литорали во время отлива отбирают пробу (или несколько проб) водорослей в зарослях фукуса (Fucus vesiculosus), используя рамку 0,5 х 0,5 м². Собранные растения фукуса разбирают по возрастным группам. Растения каждой возрастной группой взвешивают (определяют суммарную биомассу растений определенного возраста∑В_i) и подсчитывают количество растений (n) данной возрастной группы. Полученные данные заносят в таблицу. Затем, в каждой возрастной группе у 3–5 случайно выбранных растений измеряют сырую массу слоевища, затем – сухую. Для определения сырой массы макроводоросли, собранные на литорали, взвешивают после удаления со слоевища капельной влаги с помощью фильтровальной бумаги. Все растения должны быть пронумерованы. Растение заворачивают в фильтровальную бумагу (или газету), не забывая указать его номер и помещают в сушильный шкаф, после высушивания образцов определяют сухой вес. При определении абсолютно сухой массы растения высушивают в сушильном шкафу при температуре 70–80^оС обычно в течение 1–2 суток. Время сушки зависит от размеров растений, поэтому сушат до тех пор, пока значения массы не будет изменяться. Результаты измерений представляют в виде таблицы, и затем проводят необходимые расчеты.

Возраст растений фукуса определяют по числу порядков дихотомических разветвлений и количеству рядов пузырей. Считается, что у Fucus vesiculosus образуется за год два дихотомических ветвления. (На первом году жизни растения не ветвятся или у них формируется одно ветвление). Воздушные пузыри у Fucus vesiculosus закладываются один раз в год, начиная с двухлетнего возраста. Возраст растений Fucus distichus и F. serratus определяется, как и других видов фукусов, по числу дихотомических ветвлений. У Ascophyllum nodosum возраст растений можно определятьпо количеству рядов пузыре й на центральной оси слоевища; считается, что за год у растений на Мурманском побережье формируется один порядок пузырей, начиная с третьего года и одно дихотомическое ветвление. Возраст растений ламинарии определяют по числу темных колец на срезе стволика в его основании, на границе стволика и ризоидов.

Работа 5. Определение площади поверхности слоевища

 

Материал:  собранные на литорали растения фукуса (Fucus vesiculosus), ламинарии(Laminariasaccharina),пальмарии (Palmariapalmata),порфиры (Porphyrasp.).

Оборудование: весы, сушильный шкаф,пинцет, кюветы.

Задание

Определить площадь поверхности водорослей с различной формой слоевища.

Ход работы

1. Определить площадь поверхности (S) и массу (W) целого слоевища водорослей различного морфологического строения – фукуса (Fucus vesiculosus), ламинарии(Laminariasaccharina),пальмарии (Palmariapalmata),порфиры (Porphyrasp.).

2. Построить график зависимости площади поверхности от массы слоевища.

3. Рассчитать удельную поверхность (S/W) слоевища водорослей разных видов. Сравнить значения площади поверхности и удельной поверхности водорослей с различной геометрической формой слоевища.

 

Важным морфологическим параметром водорослей является площадь поверхности слоевища, через которую идет поглощение солнечной энергии и питательных веществ, а также и вывод метаболитов. Это ведущий показатель обмена водных водорослей со средой водоема. Информативным показателем является удельная поверхность слоевища водорослей (S / W), т. е. удельная обеспеченность слоевища границами, через которые поглощаются вещества и выделяются продукты жизнедеятельности. Интенсивность обмена со средой тем выше,чем больше площади поверхности приходится на единицу массы, т.е. при высоких значениях удельной поверхности (S / W).

Для выполнения данной работы необходимо собрать на литорали примерно 3-5 растений разных видов.

Площадь водорослей с пластинчатым слоевищем определяют весовым способом. Растения раскладывают на плотной бумаге, обводят по контуру, затем контур вырезают и «бумажное растение» взвешивают. Одновременно взвешивают контур квадрата заданной площади. Затем рассчитывают площадь поверхности слоевища (не забыв про две его поглощающие поверхности). Площадь поверхности слоевища с цилиндрическими ветвями рассчитывают по формуле площади поверхности цилиндра, измерив длину ветвей и их диаметр. Результаты измерений вносят в таблицу, затем проводят необходимые расчеты.