Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 История исследований растительного покрова территории 12
Глава 2 Природные условия бассейна реки Томь 26
2.1 Географическое положение 26
2.2 Геологическое строение и рельеф 28
2.3 Общие черты климата 38
2.4 Современное оледенение 55
2.5 Особенности гидрографии и водного режима бассейна 57
2.6 Почвенный покров 61
2.7 Растительность 67
ГЛАВА 3 Материалы и методы исследования 95
3.1 Материалы исследования 95
3.2 Методы исследования 96
ГЛАВА 4 Конспект видов сосудистых растений бассейна реки Томь 112
ТОМ 2
ГЛАВА 5 Анализ аборигенной фракции флоры 363
5.1 Таксономический анализ 363
5.2 Хорологический анализ 397
5.3 Анализ поясно-зональной структуры 422
5.4 Эколого-ценотические элементы 431
5.5 Экологическая структура 451
5.6 Анализ жизненных форм 472
5.7 Биологический спектр 486
5.8 Анализ флоры по признаку окраски цветков 500
ГЛАВА 6 Реликтовые элементы флоры 511
ГЛАВА 7 Флористическое районирование бассейна реки томь 532
ГЛАВА 8 Антропогенная трансформация флоры 550
8.1 История антропогенной трансформации растительного покрова 550
8.2 Анализ синантропного компонента флоры 563
ГЛАВА 9 Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений 572
Заключение 586
Список литературы
- Современное оледенение
- Методы исследования
- Анализ поясно-зональной структуры
- Анализ синантропного компонента флоры
Современное оледенение
Не ослабевает интерес к реликтовым видам и их охране: в 1977 появляются работы Н.А. Игнатенко и В.П. Тихомировой.
Трудно переоценить роль сотрудников ЦСБС на данном этапе исследований. По результатам экспедиционных работ в течение 1970–1975 гг. В.П. Седельниковым (1979) опубликована монография «Флора и растительность высокогорий Кузнецкого Алатау».
Ю.П. Хлонов (1970, 1973, 1979) исследовал закономерности распространения древесно-кустарниковых растений по территории юго-востока Западной Сибири, и в частности, Кемеровской области.
А.В. Ронгинской выполнена работа по исследованию луговых сообществ Салаира (Ронгинская, 1988; Ронгинская, Лащинский, 1987).
В 80-е годы в разных районах области работали: Н.Н. Лащинский, В.М. Триль, М.Н. Ломоносова, А.А. Красников, О.С. Жирова, Н.В. Фризен, В.В. Зуев, Н.В. Власова и др.
Будучи аспирантом ЦСБС СО РАН большие сборы макрофитов проводит П.А Волобаев (Волобаев, 1989а, 1989б, 1990). В результате эти уникальные материалы легли в основу диссертационной работы П.А. Волобаева (1991) «Флора и экологические закономерности распространения водных макрофитов Кузнецкого Алатау», выполненной под руководством И.М. Красноборова.
Активная работа по изучению растительного покрова Кемеровской области проводилась сотрудниками лаборатории Геоботаники ЦСБС СО РАН. Т.В. Мальцевой и Н.И. Макуниной был составлен «Конспект флоры Кемеровской области» (Макунина, Мальцева, 1993).
В 1993 г. Н.Н. Лащинский (мл.) и Н.В. Лащинская опубликовали монографию "Флора Салаирского кряжа", явившуюся результатом многолетних исследований. Также Н.Н. Лащинский, мл. (1997) опубликовал разработанную им систему охраняемых природных территорий для Салаирского кряжа. И.М. Красноборов, начиная с 1962 года по 1992 год постоянно собирает коллекции растений по пути экспедиции, пролегающей в разные годы через г. Ленинск-Кузнецкий, Кемерово, Юрга, Мариинск. В 1990 году во время работы Советско-финской экспедиции им произведены обстоятельные сборы в Тисульском районе в окрестностях с. Солдаткино, в Ижморском районе в окрестностях с. Новый Свет. Часть коллекций хранится в Финляндии в университетах городов Хельсинки, Оулу и Турку (Красноборов, 2006).
Работая над "Определителем растений Кемеровской области" Д.Н. Шауло (1995, 1996, 1997) по результатам исследований публикует материалы по отдельным семействам. Начиная с 1988 года, сотрудниками ЦСБС СО РАН опубликована 14- томная "Флора Сибири". Все гербарные материалы, хранящиеся в Москве, Ленинграде (С.-Петербурге), Томске, Новосибирске и частично в Кемерово и Новокузнецке, собранные в пределах области, учтены. Местонахождения многих видов нанесены на точечные карты ареалов в пределах Сибири, для семейства сложноцветных составлена электронная база данных (Krasnoborov, Wiebe, Romanenko, 1999; Красноборов и др., 1988; Красноборов, 2006).
Завершающим итогом данного периода ботанических исследований Кемеровской области мы считаем выход в 2000 г. «Красной книги Кемеровской области» и в 2001 г. «Определителя растений Кемеровской области». И.С. Красноборов (2006) отмечает, что работа по написанию «Определителя …» оказалась очень трудной, т.к. флористических публикаций по отдельным группам растений по области было мало, а гербарные сборы, оказались разрозненными и распыленными в разных хранилищах страны, тем не менее, в «Определителе растений Кемеровской области» (2001) зарегистрировано 1585 видов высших сосудистых растений. 5 период
В XXI веке ботанические исследования выходят на принципиально новые позиции: осмысления и обобщения, ранее полученных и накопленных материалов. С момента опубликования статьи И.М. Красноборова (2006) об исследователях Кузбасса значительно возросло количество публикаций, посвященных вопросам изучения растительного покрова Кемеровской области, к 2016 г. библиография увеличилась более чем на 250 работ.
Выходит уникальная монография «Флора Салаирского кряжа» (2007), объединяющая итог более чем 20-летних исследований на Салаире всех основных групп растительного царства (высших сосудистых растений, листостебельных мхов, лишайников и водорослей), творческий коллектив включает ведущих специалистов: Н.Н. Лащинский (отв. редактор), Н.В. Седельникова, Т.А. Сафонова, О.Ю. Писаренко, Н.В. Перова, И.А. Горбунова, Н.В. Лащинская. Работа Н.Н. Лащинского «Растительность Салаирского кряжа» опубликована в 2009.
С начала XX в. и до настоящего времени в Кемеровской области продолжают работать многие ботаники из Новосибирска, Кемерово, Барнаула (Красноборов, Шмаков и др., 2002; и др.). Сотрудники Томского государственного университета А.Л. Эбель, А.А. Зверев и Н.В. Щеголева проводили флористические сборы в 2002 и 2003 гг. в некоторых районах Кемеровской области (Эбель, 2004).
Традиционно большое внимание сотрудниками Томского университета и Ботанического сада при ТГУ уделяется северной части Кузнецкого Алатау и его Восточному макросклону (Эбель А.Л., Некратова, 1996; Некратова и др., 1988, 1989, 1991, 1993, 1995, 1996, 2003; Некратов и др. 2002; Некратова, 2005; Волкова, 2001, 2002, 2003; Ревушкин, 2013; Амельченко, 2013; Shurupova, 2014; Shurupova, Gureeva, Nekratova, 2014; Шурупова и др., 2014, 2015 а, б; Ревушкин, Гуреева , 2015; Гуреева, Ревушкин, 2015).
Методы исследования
В течение значительной части года (с сентября по апрель) бассейн Томи находится под воздействием области высокого давления, а точнее, под воздействием западного отрога азиатского максимума давления, проходящего в среднем под 50 с. ш. По местоположению он находится ближе всего к центру этого антициклона, что сказывается на направлении господствующих ветров южного и юго-западного направлений, несущих холод и сухость. Антициклон снижает влияние Атлантического океана, в результате только летом сюда проникают морские воздушные массы со стороны Атлантики, и то в трансформированном виде.
Сложное взаимодействие воздушных потоков создает неустойчивую погоду во все сезоны года. Подробная характеристика климата по сезонам и описание его отдельных элементов в связи с физико-географическими особенностями, в том числе и для территории бассейна Томи, дана В.В. Орловой (1962), А.П. Слядневым (1965), В.А. Сенниковым, А.П. Слядневым (1972). Значение защищенности сводится к вопросу о влиянии рельефа на различные стороны формирования климата бассейна, в частности на режимы: циркуляционный, термический, увлажнения (Орлова, 1962).
Температура воздуха является одной из важнейших метеорологических величин, наиболее полно характеризующих физическое состояние атмосферы, погоду и климат данной местности. Основной характеристикой термического режима местности служат средние месячные и годовые температуры воздуха (Матвеев, 2000).
Распределение многолетней средней годовой температуры воздуха по бассейну реки Томь, осредненной по 22 станциям (ст.), приведены в таблице 2. Эта величина по территории региона меняется в пределах от -3.0С (ст. Ненастная) до 0.7С (ст. Новокузнецк). Как видно из таблицы 2.2 многолетняя средняя годовая температура воздуха в основном колеблется около 0на западе предгорной части Горной Шории и в центральной части Кузнецкой котловины. Севернее г. Кемерово и в горах восточной части Горной Шории и Кузнецкого Алатау положительных значений не отмечено, а самые низкие значения приурочены к самой высокой части Кузнецкого Алатау (ст. Ненастная, ст. Неожиданный) и бассейне Кабырзы (ст. Усть-Кабырза). Эти изменения обусловлены особенностями рельефа и высотой места, режимом облачности и радиации.
Распределение температуры зимой в условиях отрицательного радиационного баланса поверхности складывается главным образом под влиянием адвекции и радиационного охлаждения. В общем, оно сложнее, чем в другие сезоны (Орлова, 1962, Шереметов, 2011).
Зимой на распределение температуры оказывает влияние котловинный характер бассейна в пределах Кузнецкой котловины. При большой повторяемости антициклонических типах погоды здесь происходит застаивание холодного воздуха и образование «местного» центра холода. Это видно по январским температурам (таблица 2.2). Холодными зимой могут быть обширные горные долины, где средняя месячная температура января может снижаться до -22.1 (ст. Усть-Кабырза), -19.5С (Междуреченск), а в котловинах от -19.5 (ст. Крапивино) до -17.7С (Киселевск). Морозы могут достигать –45С (ст. Подкатунь, Грива) и -57С (ст. Крапивино). В устьевой части бассейна температура января достигает -19.2 (ст. Томск), -19.0 С (ст. Тайга) (Справочник .., 1965).
К югу и востоку, по направлению к горам, суровость зимы несколько уменьшается благодаря усилению циклонической деятельности. Кроме того, благодаря стоку холодного воздуха в долины образуется инверсия температуры. В горной части бассейна распределение зимних температур зависит от форм рельефа и высоты места.
В январе – самом холодном месяце года средняя многолетняя температура воздуха колеблется по территории бассейна в пределах от -22.1С (ст. Усть-Кабырза) до -14.1С (ст. Подкатунь, Грива), т.е. перепад температур составляет 8.0С. Холодный период с отрицательными температурами длится 180–200 дней в году.
Распределение температуры в теплое время года вследствие влияния подстилающей поверхности и условий рельефа равнинной части бассейна оказывается далеким от зонального. Примером может служить средняя месячная температура июля, которая является максимальной в годовом ходе температуры (таблица 2.2).
Теплый период (с температурой выше 0С) начинается со второй декады апреля и длится до второй декады октября, в среднем продолжительность его составляет 125–170 дней. Средняя температура июля колеблется от +16.2 (ст. Темиртау) до +18.5-18.6С (ст. Междуреченск, ст. Болотное).
Анализ поясно-зональной структуры
Вследствие особенностей рельефа, климата, геологических условий речная сеть развита не равномерно и делится на реки равнинного и горного типа. На водосборных площадях участков горных рек формируется основной сток поверхностных вод бассейна Томи.
Река Томь берет свое начало на западном склоне Абаканского хребта и впадает в реку Обь справа на 2672 км от устья в 60 км от г. Томска. Площадь водосбора – 62 тыс. км2, 41% этой площади приходится на левый берег, 59% – на правый. Длина реки – 827 км, протяженность участка реки в пределах Кемеровской области – 596 км.
Исток Томи находится на болотистом склоне между северными отрогами хребта Карлыган и горой «Вершина Томи». Первые километры течёт по заболоченной долине в юго-западном направлении. Длина реки – 827 км, ширина поймы до 3 км, перепад высот от истока до устья 1185 м. Среднемноголетний расход воды и годовой сток соответственно: 1100 м/c, 35.0 км/год. Средняя скорость течения 0.33 м/с, на перекатах – 1.75 м/с. Замерзает в конце октября – начале ноября, вскрывается в конце апреля. Средняя продолжительность ледостава 158-160 дней, в среднем 175 дней в год свободна ото льда. Дождевое питание реки составляет 25–40 %, снеговое – 35–55% и грунтовое 25–35% годового стока.
В верховье реки Томь порожиста, имеет узкую долину, крутые и высокие берега. Ниже впадения рек Уса и Mpac-Cу долина ее расширяется, течение становится более спокойным. Кузнецкую впадину Томь пересекает с юго-востока на северо-запад. Основные ее притоки - реки Уса, Мрас-Су, Кондома, Н. и В. Терси, Тайдон и другие, стекающие, как Томь с Кузнецкого Алатау - типично горные реки. В районе г. Кемерово долина достигает ширины 16 км. Питание смешанное, с преобладанием снегового. Характерно весеннее половодье за счет таяния снега в горах.
На участке от истока до г. Междуреченска, средний многолетний сток составляет 5.1 км3 (162 м3/с). Сток 1% и 95% обеспеченности -соответственно 7.7 км3 и 3.6 км3. На участке от Междуреченска до Новокузнецка в река Томь впадают три многоводных притока: Уса, Мрассу и Кондома. Наиболее многоводными являются: Уса, Кондома. Средний многолетний годовой модуль стока (количество воды в литрах, стекающей с 1 км водосбора в секунду) колеблется на этих реках от 10 до 50 л/сек. км.
На участке г. Новокузнецк - п. Крапивино река Томь принимает наиболее водообильные притоки - Верхнюю, Среднюю и Нижнюю Терсь, Тайдон, Ускат, Черновой Нарык. Средний многолетний сток в створе г. Кемерово – 30.3 км3 (962 м3/с). В нижней равнинной части бассейна наиболее значимые в основном левые притоки: Ускат, Бунгарап, Черновой Нарык, Уньга, Лебяжья, Черная, Самуська, Сосновка и некоторые другие (таблица 2.5). Режим рек системы Томи характеризуются высокой волной весеннего половодья, относительно устойчивой и высокой меженью, обусловленной грунтовым питанием и дождевыми осадками, вызывающими резкие подъемы уровня воды, превышающие в отдельные годы весенние. Максимальные расходы на всех реках наблюдаются во время весеннего половодья (с конца апреля до конца мая) и лишь в отдельные годы – во время летне-осенних дождевых паводков. Замерзают реки не одновременно. Раньше (6–8 ноября) замерзают малые реки и реки с небольшими скоростями. Притоки Томи – Уса, Мрас-Су, Тайдон – замерзают, как правило, в середине и в конце второй декады ноября. Разница в сроках замерзания рек в верхнем и нижнем течении составляет 3–5 дней. Продолжительность ледостава 150–170 дней. Зимний режим рек характеризуется наличием наледей, полыней, зажоров.
Вскрытие рек происходит в конце второй-начале третьей декады апреля, спустя 5–10 дней после начала подъема уровня воды. Весенний ледоход продолжается в среднем 3-10 дней и сопровождается образованием заторов. Максимальный уровень весеннего половодья является, как правило, наивысшим годовым. На большинстве притоков он наступает в последние дни ледохода или спустя некоторое время после него – в первой декаде мая. Весенние подъемы уровня на Томи составляют в среднем 7-10 м. Продолжительность половодья в среднем 1.5-2.5 месяца. У большей части рек пойма или очень мала или вообще отсутствует. Обычно пойма односторонняя, переходящая с одного берега на другой, шириной 20-150 м (Мундыбаш). Некоторые реки имеют значительный весенний разлив шириной от 300 м (Мрас-Су, Кондома, Тайдон) до 400 м. Во время весеннего половодья затопляются пониженные участки на глубину 0.5-2.5 м.
Анализ синантропного компонента флоры
Для любой работы основополагающим вопросом является определение методологических подходов к проводимым исследованиям. При изучении флоры ученый стремится получить материалы, позволяющие не только максимально выявить «территориальную совокупность видов» (Юрцев, Камелин, 1991, с. 20), но и сравнить полученные данные с другими сопредельными или сходными (а возможно и контрастными) флорами.
В настоящее время для проведения сравнительно-флористических исследований активно используется методика конкретных флор, предложенная А.И. Толмачевым (1941, 1970, 1974). Появилось большое количество работ, в том числе и теоретического плана, посвященных развитию понятия «конкретная флора» (Ребристая, 1971, 1977; Ребристая. Шмидт, 1972; Шмидт, 1974, 1980, 1984; Баранова и др., 1971; Малышев, 1972; Юрцев, 1974, 1975; Юрцев, Семкин, 1980; Шеляг-Сосонко, Дидух, 1987; Марина, 1982; Седельников, 1983; Ревушкин, 1988; Баранова, 1994; и др.), что вылилось даже в проведение отдельных совещаний, посвященных апробации и развитию методов сравнительной флористики, по результатам которых опубликованы отдельные сборники (Теоретические и методические …, 1987; Изучение биологического разнообразия …, 1998), содержащие в том числе, и «концептуальные статьи, посвященные методологическим проблемам сравнительной флористики» (Юрцев в кн. «Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики», 1987, с. 5). Тем не менее, к настоящему времени вопрос о выборе опорных единиц исследования для проведения сравнительно-флористических работ нельзя считать окончательно решенным. С одной стороны очевидна обоснованность в стремлении многих исследователей к «равноценности» оцениваемых флор (Шмидт, 1987, с. 43). Но сам автор задается вопросом, – в каком смысле следует понимать эту равноценность? Большую роль в разработке теоретических основ опорных единиц сравнительной флористики во многом сыграли работы Б.А. Юрцева (Юрцев, 1968; 1974а, б; 1975; 1982, 1987 а,б, 1991). Появилось понятие «парциальная флора» (Юрцев, 1975, 1982а; Юрцев, Семкин, 1980), позволяющее сравнивать экотопологические (внутриландшафтные) выделы. Эти «частичные» флоры определялись авторами как «естественные флоры любых экологически своеобразных подразделений ландшафта» (Юрцев, 1987 а, с. 22). Возникает термин «локальная флора» (Шеляг-Сосонко, 1980; Юрцев, 1982; Цвелев, 1988), или «проба флоры» (Юрцев, 1975). Это обосновано тем, что «уверенное разграничение выделов элементарных региональных флор» (Юрцев, Камелин, 1991, с. 26) невозможно без предварительного дробного флористического районирования территории, а это возможно только тогда, когда флора уже изучена. Очевидно, что часть локальных флор может совпадать с флорами ареал-минимума конкретных флор (проба конкретной флоры), но удостовериться в этом можно только после детального обследования всей территории (Ребристая, 1987; Юрцев, Камелин, 1991).
Большое внимание проблемам репрезентативности сравниваемых территорий уделял Л.И. Малышев (1987, 1991, 1994 и др.). Вопросу неравенства территории сравниваемых флор посвящена часть статьи «Синдромы в сравнительной флористике» (Малышев, 2001), где автор предлагает преодолевать синдром неравности размера сравниваемых территорий путем пересчета на стандартную площадь, размер которой должен быть не ниже репрезентативного. Ещё А.И. Толмачев подчеркивал, что при сравнении флор речь может идти только о «примерном равенстве площадей сравниваемых территорий как условии, обеспечивающем их приблизительную равноценность» (Толмачев, 1986, с. 16). И далее: «Добиваться полного (или почти полного) совпадения площадей стран, флоры которых будут сопоставляться, было бы бессмыслицей».
В.М. Шмидт (1980) отмечает, что попытки картирования конкретных флор в качестве наименьших единиц флористического районирования (Киселева, 1964; Чопик, 1969, 1973, 1976) – не состоятельны. Подразделение местности на конкретные флоры невозможно, т.к. границы конкретных флор постепенно переходят друг в друга, и «сдвиг исходной точки влечет за собой изменение границ каждой флоры» (Шмидт, 1980, с. 119). Конкретная флора является элементарной единицей флористической иерархии, но она не может служить единицей районирования.
На определенные трудности, вызванные отчасти субъективными факторами (выявление границ конкретной флоры), а также и объективными – размытость фитохорий, локальное распространение некоторых видов обращают внимание многие современные исследователи (Шеляг-Сосонко, Дидух, 1987). Р.В. Камелин подчеркивает, что флора, как подсистема биоты – биологической системы, соответствует особому уровню организации живого на Земле, который выше биоценотического, но ниже общебиосферного; и считает правомерным представление о флоре (впрочем, как и о биоте в целом) как о биотической части более сложных образований – геосистем, а отсюда вытекает представление о возможности чисто географических подходов к изучению флоры (Камелин, 1987, с. 36). Эту точку зрения мы поддерживаем исследованиями бассейна реки Томь на базе ландшафтных выделов (комплексов) естественных территориальных подразделений (бассейнов рек).
Параллельно с развитием теоретических основ сравнительной флористики в географии и ландшафтоведении выкристаллизовалась так называемая «бассейновая концепция», предполагающая геосистемный подход к изучению территориальных форм природопользования (Корытный, 2001).