Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История изучения растительного покрова города Орла 8
Глава 2. Физико-географическая и историческая характеристика района исследования 16
2.1 Географическое положение, рельеф и геологическое строение 16
2.2 Гидрография 22
2.3 Климат 23
2.4 Почвенный покров 33
2.5 История хозяйственного освоения территории 34
Глава 3. Материалы и методы исследования 46
Глава 4. Биотопы города Орла 49
Глава 5. Обзор флоры города Орла 68
5.1 Таксономический обзор 68
5.2 Биоморфологический обзор 75
5.3 Эколого-фитоценотическая структура 77
5.4 Географическая структура флоры 78
5.5 Редкие и охраняемые растения города Орла 82
5.6 Динамика флоры города Орла за 150 лет 87
Глава 6. Адвентивный компонент флоры города Орла 95
Выводы 104
Список литературы 107
- Географическое положение, рельеф и геологическое строение
- История хозяйственного освоения территории
- Эколого-фитоценотическая структура
- Редкие и охраняемые растения города Орла
Введение к работе
Актуальность темы.
В последнее время постоянно усиливается интерес со стороны различных наук к воздействию человека на окружающую среду и последствиям этого процесса. Особенно это стало актуальным с резким ростом городских территорий и процессами урбанизации в целом. Встает вопрос о мониторинге биологического разнообразия различных территорий, в том числе и городов. Это возможно лишь при наличии сведений об интенсивности, специфике и степени антропогенной трансформации растительного покрова. Поэтому исследование урбанофлор и особенностей их состава и формирования одно из актуальных проблем современной флористики. (Игнатьева, 1990; Ильминских, 1993; Антипина, 2002; Панасенко, 2000, 2002; Григорьевская, 2000, 2003; Харин, 2005; Максимов, 2006 и др.).
Город Орел имеет богатую историю хозяйственного и культурного развития, расположен в пограничной зоне между лесом и степью, что говорит о сложном и своеобразном процессе формирования его урбанофлоры.
Знание зависимости между естественным растительным покровом и городскими биотопами важно для установления степени" антропогенной трансформации (Березуцкий, 1995, 1999, 2000; Григорьевская, 1999, 2003). Полученная информация позволяет проводить прогноз динамики биоразнообразия, степени его деградации, а также решать вопросы охраны природы и других практических задач.
До сих пор флористический состав г. Орла специально не изучался. В последней флористической сводке Орловской области (Еленевский, Радыгина, 2005), имеются только фрагментарные сведения из некоторых районов города, поскольку при изучении флоры области основное внимание уделялось отдаленным и менее доступным районам. Исследование городских территорий имеет свою особенность и ставит перед ботаниками специфичные задачи. Среди них: выделение и классификация городских биотопов, проблемы выделения синантропной и адвентивной фракций флоры, проблемы включения интродуцентов и многие другие.
Не менее важным является то, что с увеличением территории города захватываются новые участки с естественной растительностью, что приводит к ее трансформации. Формируются новые синантропизированные, с преобладанием рудерального видового состава, биотопы, в которые включаются адвентивные растения. Поэтому данные о современном состоянии городской флоры и возможный прогноз ее динамики необходим для наиболее комплексного изучения растительного покрова региона, а также оценки экологической ситуации и, как следствие, - мониторинга городских экосистем. Материалы работы имеют большое значение для оптимизации городской среды.
Цель и задачи исследования.
Цель настоящей работы - комплексное исследование флористического состава г. Орла для выявления основных особенностей урбанофлоры.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
— выявить флористический состав различных биотопов г. Орла;
— составить современный аннотированный конспект урбанофлоры;
— проанализировать таксономию и номенклатуру некоторых критических таксонов {Galinsoga, Medicago и др.);
— провести ботанико-географический и экологический анализ флоры г. Орла;
— выявить адвентивный элемент урбанофлоры;
— проследить динамику флористического состава г. Орла за 150 лет;
— выявить список редких и нуждающихся в охране видов растений. Научная новизна.
Выявлен флористический состав г. Орла, включающий 864 вида сосудистых растений. Установлено 2 новых вида для флоры Орловской области: Bromopsis erecta и Veronica agrestis и выявлено впервые более 15 флористических находок для г. Орла и Орловского района {Bromopsis erecta, Salvia gliitinosa, Veronica agrestis, Oenothera rubricaiilis, Calamagrostis langsdorfii, Poa remota, Plantago arenaria, Thladiantha dubia, Lepidium latifolium, Chorispora tenella, Cynosurus cristatus, Portulaca oleracea, Barbarea stricta, Inula heleniwn, Epilobium pseudorubescens). Для 205 видов растений приведены новые точки местонахождений, также подтверждены старые находки. Впервые зафиксировано дичаниеряда интродуцентов (Chaenomeles japonica, Nicotiana rustica, Duchesnea indicd). Рассмотрен вопрос таксономии критических групп (Galinsoga, Potentilla argentea, Medicago falcata и др.).
Изучен флористический состав различных биотопов г. Орла. Проведен многосторонний обзор урбанофлоры Орла. Выявлен и проанализирован адвентивный компонент урбанофлоры. Приведен список редких и нуждающихся в охране растений. Прослежена динамика флористического состава г. Орла за 150 лет.
Практическая и теоретическая значимость работы. Аннотированный конспект флоры, анализ флористического состава биотопов города и адвентивной флоры — это основная база для различных теоретических выводов и практического выхода.
Материалы исследования могут быть применены при составлении флористических сводок и определителей растений разного уровня, а также использоваться- представителями природоохранных отделов районных администраций г. Орла, при совершенствовании системы озеленения города. Созданная электронная база данных, включающая информацию о более чем 3500 гербарных образцах и содержащая эколого-биологическую характеристику видов растений, может быть использована при разработке методов экологического мониторинга и биоиндикации. Материалы работы используются в учебном процессе в вузах при чтении лекций и проведении практических занятий при изучении дисциплин: ботаника, специализаций (геоботаника, флористическое разнообразие центральной лесостепи), а так же спецкурсов и факультативов (геоботаника, флора и растительность Орловской области). Работа может служить справочным материалом для преподавателей, аспирантов и студентов биологического профиля, а также для ботаников-любителей и натуралистов. В ходе исследования существенно пополнена коллекция сборов в Гербарии им. В.Н. Хитрово Орловского государственного университета (OHHI):
Положения, выносимые на защиту:
— Влияние ботанико-географического положения и антропогенного фактора на формирование урбанофлоры;
— Особенности динамики флоры г. Орла за последние 150 лет.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на международных (Г (IX) Международная конференция молодых ботаников в Санкт-Петербурге, 21-26 мая 2006 г.; Состояние, проблемы, перспективы развития и рационального использования медоносной базы пчеловодства, г. Орел, 20-21 марта 2007 г.; Современные1 аспекты экологии и экологического образования;, г. Астрахань, 16-19 мая- 2007 г.; Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований, г. Воронеж, 6-7 февраля 2008 г.; Проблемы и перспективы количественных методов в естествознании, г. Орел, 27-28 октября 2008 г.; Растительность Восточной Европы: классификация, экология и охрана, г. Брянск, 19-20 октября 2009 г.) и региональных (Вторые чтения, посвященные памяти Ефремова Степана Ивановича, г. Орёл, 25-27 сентября 2006 г.; Третьи чтения, посвященные памяти Ефремова Степана Ивановича, г. Орёл, 23-25 сентября 2010 г.) конференциях, а также на ежегодных научных конференциях «Неделя науки» на кафедре ботаники ОГУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 работы в издании, рекомендованном Перечнем ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений, включающих «Конспект...» и фотоматериалами. Объем диссертации составляет 269 страницы, основное содержание изложено на 129 страницах, включая 26 таблиц и 8 рисунков. Список литературы содержит 216 наименования, в том числе 15 работ иностранных авторов.
Благодарности.
Автор выражает сердечную благодарность и искреннюю признательность за постоянную моральную поддержку, за всестороннюю помощь на всех этапах работы при сборе и обработке данных, определении и просмотре гербарного материала своему научному руководителю профессору В.И. Радыгиной, чьи советы и ценные замечания по ходу написания работы позволили избежать многих неточностей в комментариях к видам и тщательно отредактировать текст.
Автор выражает признательность за моральную поддержку и советы сотрудникам кафедр ботаники Орловского и Брянского государственных университетов; за помощь при работе с гербарнымп коллекциями сотрудникам МГУ, ОГУ, друзьям и всем тем, кто делом или просто добрым словом помог в достижении поставленной цели.
Автор благодарен всем аспирантам и студентам Орловского государственного университета, принимавшим участие в полевых работах автора и оказывавших помощь в выполнении описаний, сборе и монтировке гербарного материала.
Особые слова благодарности адресованы родным и близким людям, которые на протяжении всего времени создавали условия для работы автора. Глава 1. История изучения растительного покрова города Орла
Первые сведения о природе Орловского края относятся к XVIII веку. Работы того времени в основном носят описательный характер и проводились с целью изучения производительных сил России. Это работа В.Зуева «Путешественные записки от Петербурга до Херсона в 1781 и 1782 г.г.» (1787), посетившего в 1781 г. Тульскую, Орловскую, Курскую и Белгородскую области. Так же некоторые данные можно почерпнуть в планах Генерального Межевания (1778-1790), например, известно, что лес в то время занимал 50% территории области.
Специальные флористические исследования Орловского края, хотя и фрагментарные, но со сбором гербарного материала, начали проводиться во второй половине 19 века. Первая довольно крупная гербарная коллекция (до 300 гербарных листов) была представлена Герминьяром (1847, 1848 и 1849 г.г., MW) из Волховского района, окрестностей с. Тимофеевского и из Ливенского района, близ села Русского Брода, кстати, в литературе о ней до 1907 года не упоминалось (Радыгина, 1980).
С 1850 года исследование флоры бывшей Орловской губернии проводилось А.С. Тарачковым и Ф. Поганко, преподавателями Орловского кадетского корпуса. Первые их исследования были посвящены фенологии большей части культурных и многих дикорастущие растений. Заслуживает особого внимания коллекция растений (около 400 гербарных листов, MW, LE) собранных этими коллекторами. Для города Орла и его окрестностей они приводят следующие редкие виды: Anthemis cotula, Cirsium oleraceum, Jurinea arahnoidea, Orobanche vulgaris, Sisymbrium strictissimum, Sisymbrium altissimum, Carydalis solida, Oxytropis pilosa, Hieraceum virosum, Lathyrus niger, Thymus marschallianus, Lycopus exaltatus, Gentiana amarella, Inula oculus-christi L., Melampyrum pratense L., Scutellaria hastifolia L. Последние три вида с тех пор в г. Орле и окрестностях не собирались. Список растений, собранных А.С. Тарачковым, оформлен им в «Каталог высушенных растений • Орловской флоры», состоящий из пяти сотен видов. Первые три выпуска печатались между 1851 и 1853 годами (при списках этих сотен отсутствуют: фамилия автора, год и место издания, и только приписано от руки — «Тар. и Пог.» (Хитрово, 1907). Список четвёртой сотни опубликован в 1854 г., пятой — в 1857 г. В 1855 г. выходит таюке каталог Орловской флоры, составленный Ф. Поганко, и в 1860 г. - дополненный список растений. Однако, хотя А.С. Тарачков и Ф. Поганко экскурсировали по многим районам Орловской области, в том числе и Орловском, их данными полностью воспользоваться трудно, так как в большей части гербарных образцов,- к сожалению,, не указаны местонахождения (Радыгина, 1980).
Исследованием чернозёмной полосы России по поручению Вольного экономического общества занимался Н.Я. Данилевский. Им была написана диссертация на тему: "Орловская флора". Однако он был арестован и затем сослан на север. Судьба собранных им материалов остаётся неизвестной (Хитрово, 1907).
В 1885 г. вышел капитальный «Сборник сведений о флоре Средней России» В.Я.. Цингера. Для- бывшей Орловской губернии им приводилось 1019 видов растений, правда большая их часть относится- к Донскому и Деснянскому бассейнам. Тем не мене следует отметить его значительные гербарные сборы 1880 г. из окрестностей г. Орла и Ливенского района (MW, LE, ОНШ). На территории г. Орла и его окрестностей им отмечены: Achillea millefolium, Gnaphalium sylvaticum, Cuscuta epilinum, Rorippa armoracioides, Synapis arvensis, Oxalis stricta, Sisymbrium altissimum, Brassica campestris, Rorippa sylvestris, Sedum acre и другие виды.
Следует отметить так же и других коллекторов того времени. Самая крупная гербарная коллекция К.А. Космовского (400 гербарных листов, MW) из южной части Орловского {Carduus crispus, Cuscuta europaea, Verbascum phoeniculus, Vicia temiifolia и др.) и Кромского районов. Также коллекция А.П. Артари из Орловского района (MW). Отмеченные им такие виды, как Senecio fluviatilis Wallr., Cuscuta lupuliformis Krocker, Spiraea crenata L. с тех пор здесь никем не собирались (Еленевский, 2005). Кроме того, в гербарии МГУ (MW) из Орловского района имеются незначительные сборы, сделанные коллектором Ростовцевым СИ.
Следует назвать также коллекторов, на гербарных этикетках которых, кроме фамилии, не проставлены даты сбора растений, однако их сборы можно уверенно отнести к периоду до 1884 года, в связи с упоминанием о них в работе В.Я. Цингера 1885 года. Это коллекции: Вейланда из Дмитровского района, в количестве около 50 листов, хотя В.Я. Цингер (1885) указывал 320 видов; Добровольского из этого же района более 60 листов (MW), В.Я. Цингером же указывается 170 листов; Шельгаммера - около 100 листов, хотя В.Я. Цингером названо 250 листов, из окрестностей г. Орла. Им приводились (MW): Sedum acre, Potentilla goldbachii, Rorippa sylvestris, Brassica campesrtis, Chelidonium majus, Rhamnus cathartica, Euonymus verrucosa, Dracocephalum thymiflorum, Caragana frutex, Lycopus europaeas, Stachys annua, Cynoglossum officinale, Myosotis caespitosa, Nonea pulla, Pastinaca sativa, Oenothera biennis и редкий вид Sisymbrium altissimum. Необходимо также упомянуть коллекцию Н.К. Срединского (около 400 листов, LE), экскурсировавшего в окрестностях станций по Орловско-Елецкой железнодорожной ветке. Близ г. Орла им собирались в основном обычные для области виды. Это: Anthemis tinctoria, Veronica teucrium, Potentilla argentea, Geum aleppicum, Alchemilla glaucescens, Polygala comosa, Prunella vidgaris, Melilotus albus, Medicago falcata, Campanula rotundifolia, Campanula glomerata, Coronilla varia, Vicia cracca, Vicia sativa, Thymus marschallianus, Myosotis caespitosa, Myosotis arvensis, Centaurium minus, Scorzonera purpurea, Carum carvi и др. виды.
В 90-х годах XIX столетия начинаются активные работы по изучению р. Ока и ее притоков. В 1890 г. выходят «Материалы по флоре известняков р. Оки» С.Н. Милютина. Результатом работы экспедиции по исследованию истоков важнейших рек Европейской России, под руководством генерал лейтенанта Тилло, являются работы: «Водосбор- Цона» (1903), «Водосбор Оки» (1895), «Водосбор Рыбницы» (1898).
Исследованиям бассейна реки Оки и её притоков посвящены также работы Н.И. Кузнецова (1897), А.В. Фомина (1898), М.Д. Залесского (1899, 1900), В.Н. Хитрово (1903), А.Ф. Флерова (1906, 1907) и др., выполненные в основном в геоботаническом плане.
Некоторые ботанические данные включает в себя фундаментальная работа «Материалы к оценке земель Орловской губернии» (1908), редактированная и в большей части написанная И.К. Фрейбергом, где подробно характеризуются почвы бывших Орловского, Кромского, Дмитровского, Карачевского, Волховского, Малоархангельского и Ливенского уездов. Он отмечал, что Орловский уезд отличается пестротой своего почвенного покрова. В работе имеются лишь некоторые данные по распространению древесных пород и в меньшей степени данные о травянистой растительности.
Особенно следует отметить работу известного профессора ботаники, исследователя флоры и растительности Орловского края В.Н. Хитрово. Большую часть своей жизни он посвятил изучению-растительного покрова бывшей Орловской; губернии, включающей территорию Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областей. Его усадьба в селе Муратово Знаменского района стала центром исследовательских работ многих ботаников. Результатом комплексного изучения - региона стал фундаментальный труд «Природа Орловского края» (1925). Для этой книги В.Н. Хитрово написал главу «Растительность», где характеризует растительный покров бывшей Орловской губернии. Для последней он приводит 1116 видов растений. Специально городской флоре В.Н. Хитрово не уделял внимание, но некоторые гербарные сборы относятся к территории г. Орла в современных границах и его окрестностях: Potentilla cinerea, Potentilla heptaphylla, Potentilla alba, Filipendida vulgaris, Rosa majalis, Rorippa austriaca, Barbarea vulgaris, Cardaria draba, Erophila verna, Arabidopsis thaliana, Draba sibirica, Capsella biirsa-pastoris, Alyssum calycinum, Tilia cordata, Malva pusilla, Malva crispa, Astragalus danicus, A. austriacus, Oxytropis pilosa, Pedicidaris kaufmannii, P. pahistris, Salvia verticillata, Clinopodium vulgare, Vinca minor, Androsace septentrionalis, Veronica prostrata, Centaurea marschalliana, Viola arvensis, V. tricolor, Fraxinus excelsior, Rorippa islandica, Impatiens parviflora. Следует отметить, что им совершенно не указывались такие адвентивные виды, как Elodea canadensis, Euphorbia peplus, не только для города, но и для губернии в целом. Не менее интересны и его другие работы, в частности, выполненные и в систематическом плане (1904, 1907, 1910).
Необходимо подчеркнуть, что В.Н. Хитрово оставил коллекцию растений более 20 000 гербарных листов, хранящуюся в гербарии Орловского государственного университета (OHHI), но, к сожалению, насчитывающую в настоящее время лишь 4500 гербарных листов, из них -только 20 с территории г. Орла. Некоторое количество его сборов хранится в MW и LE. Это самые крупные сборы за всю историю флористического исследования Орловской области.
После В.Н. Хитрово проводились лишь некоторые ботанические исследования в г. Орле и его окрестностях. В частности, изучению степной растительности Орловского и Кромского районов посвящены работы Т.Б. Вернандер (1929), А.И. Куренцова (1929), Н.Ф. Комарова и Е.И. Проскорякова (1931). В работе А.И. Куренцова «Степи в бассейне верхней Оки в бывшей Орловской губернии» (1929) дается описание 7 степных участков. Основное внимание автор уделяет Бобринской степи, как наиболее сохранившейся и богатой, остальные характеризует менее подробно. Хотя автор и не дает описания балки Непрец, он все-таки отмечает, что на ее южных склонах встречаются растения, не отмеченные на других степных участках или представляющие большую редкость. Им отмечены такие виды, как Astragalus onobrychis, A. austriacus, Centaurea ruthenica, Dianthus capitatus, Gypsophylla altissima, Salvia nutans, Silene chlorantha, S. densiflora, S. viscosa, Stipa pulcherima. Т.Б. Вернандер (1929) уделяет внимание только трем степным участкам: Бобринской, Лавровской и Фоминской степи. Остальные степные участки, в том числе и балку Непрец, она не характеризует.
Далее в исследовании флоры Орловской области следует почти двадцатилетний перерыв, известны лишь отдельные коллекции из Орловской области, не превышающие 20-30 гербарных листов. Для Орловского района проводили лишь незначительные сборы 3. Арнольд (1936), Мухина (1940), А.Г. Борисова (1955). Это такие виды (LE) как: Enonymiis verrucosa, Acinos arvensis, Nonea pulla, Allium schoenoprasum (культивируемый вид, найден 15 км к югу от Орла в березовом лесу вдоль шоссе) и др.
В 1966 году Л.М. Носовой написана статья о геоботаничееких исследованиях некоторых степных участков в Орловском районе, в частности обследовалось состояние степей в окрестностях г. Орла, ранее описанных Т.В. Вернандер и А.И. Куренцовым.
В 1950-1960 годы большую помощь по озеленению и цветоводству в г. Орле оказали учёные Москвы: директор павильона «Цветоводство и озеленение» ВДНХ СССР Кривошапов; заведующая отделом «Цветоводство и озеленение» Тимирязевской академии А.А. Чувикова, главный редактор журнала «Цветоводство и озеленение» Н.П. Николаенко, профессор Ботанического сада МГУ Н.А. Базилевская, кандидаты наук. К.К. Брагина, А.А. Коваль и др. С их участием было проведено семь научных конференций по озеленению (Власова, 1988). В 1962 г. выходит брошюра И.А. Акимова «Орлу — зелёный наряд». В ней автор подробно рассказывает о работе по озеленению города, даёт перечень видов и практические рекомендации.
Следует так же отметить, что с открытием в 1918. году Орловского университета появилось большое количество сборов, сделанных студентами и преподавателями во время учебно-полевых практик. В основном они относятся к отдаленным районам области (Мценский, Знаменский, Новосильский, Залегощенский, Дмитровский и др.). Из г. Орла были известны лишь фрагментарные данные в основном обычных видов.
С 1975 года начато целенаправленное изучение флоры области В.И. Радыгиной и попутно - флоры города Орла. В результате ею была написана диссертация «Конспект флоры Орловской области и некоторые вопросы происхождения луговой степи» (1980). Для Орловской области, в современных границах, ею было отмечено более 1150 видов растений. Для г. Орла приводились такие редкие виды как Amorpha fruticosa, Ceratocephala falcata, Pulsatilla patens, Artemisia scoparia, Fritillaria meleagris, Matricaria recutita, Rorippa amphibia, Sisymbrium wolgense, Ornithogalum kochii, Lychnis chalcedonica, Impatiens glandulifera, Onopordum acanthium, Ambrosia artemisiifolia, Rorippa viaria, Salsola tragus, но тем не менее, видовой состав города оставался недостаточно исследованным. Основная работа велась в отдаленных, мало доступных районах области. Наиболее подробно был рассмотрен растительный покров памятника природы балка Непрец, особенно - Лог Верхний.
В 1979 году П.А. Пикалин, А.Л. Соломахина и В.Ф. Егоров, характеризуя редкие виды флоры области, в своих работах для Лога Верхнего отмечают: Adonis vernalis, Pulsatilla patens, Centaurea ruthenica, Stipa pennata и другие.
Для памятника природы балки Непрец В.И. Радыгина (1980) приводит следующие редкие виды: Stipa pulcherrima, Delphinium cuneatum, D. subcuneatum, Helictotrichon desertorum, Irispumila, Typha laxmannii и др.
С 1977 года в исследовании флоры области принимает участие профессор, доктор биологических наук, заведующий кафедрой ботаники Mill У А.Г. Еленевский. Им в частности, в городе Орле впервые найдены Aethusa cynapion, Epilobium adenocaidon, Arabidopsis thaliana (MOSP).
С 1980 г. начинается этап, характеризующийся активными сборами гербарных образцов, производимыми В.И. Радыгиной, а также студентами (А.А. Самсоновой, Н.И. Николаевой, А.В. Сотниковым, И.Л. Булгаковым и ДР-) Современные данные по флоре области содержатся в работах: Л.Л. Киселевой, О.М. Пригоряну (2003, 2004, 2005, 2007, 2008), Л.Л. Киселевой, Т.А. Цуцупа, А.Н. Сенникова, О.М. Пригоряну, Е.А. Парахиной (2006), Л.Л. Киселевой, О.М. Пригоряну, Ю.Л. Белоусько (2007). Ими были найдены такие редкие виды как: Agrimonia pilosa, Artemisia latifolia, Reseda lutea, Hypericum elegans, Brachypodium sylvaticum, Viola odorata, Viola pumila, Pilosella praealta, Gladiolus imbricatus, Allium paniculatum, Rosa villosa, Gagea pusilla, Viola suavis. Интересные данные по древесным растениями Орловской области, в том числе и г. Орла, содержатся в работах Е.А. Парахиной (2006, 2007, 2009). В городе ею были отмечены интродуцированные виды: Kerria japonica (L.) DC, Rhus typhina L., Rubacer odoratum (L.) Rydb., Sorbus hybrida L., Syringajosikaea Jacq. fil. ex Reichend.
Географическое положение, рельеф и геологическое строение
Воронежская антеклиза закончила орогенный этап еще в протерозое, а в более поздние геологические периоды вплоть до девонского происходило разрушение складчатых горных сооружений и формирование равнины. Воронежская антеклиза представляет собой часть Русской плиты с двухъярусным строением. Нижний этаж сложен смятыми в складки сильно метаморфизированными образованиями, прорванными магматическими породами архейско-протерозойского возраста, а верхний — осадочными горными породами палеозой-кайнозойского возраста преимущественно морского типа. Разрез осадочного чехла начинается отложениями раннего девона во впадинах кристаллического фундамента (Шмелев, Шарапенко, 2004).
Породы архейского возраста занимают практически всю территорию области, особенно в центральной и восточной частях. Они слагают крупные приподнятые блоки фундамента, разрушенные древними эрозионными процессами, на значительных глубинах от поверхности.
Протерозойский древний фундамент области слагают кристаллические породы, глубина залегания которых 200-250 м, на юге и около 600 м на севере области, на поверхности нигде не обнажаются. В строении кристаллических пород прослеживаются два структурных яруса: нижний сложенный преимущественно гнейсами и магматитами и верхний, состоящий из сланцев и железных кварцитов. Весь докембрийский комплекс прорезан интрузиями магматических пород (Сурин, 1960; Харченко, 1961). Протерозойские отложения покрыты мощной корой выветривания.
Девонские отложения залегают на сильно размытой поверхности древних складчатых структур докембрийского возраста. В целом же все палеозойские образования полого понижаются, значительно увеличивая мощность и глубину залегания. Среднедевонские отложения залегает на различных глубинах, на дневную поверхность нигде не выходят. Слагают их преимущественно глины с прослойками известняков, общей модностью до 200 м. Отложения верхнего девона имеют мощность около 400 м. Нижняя часть (до 150 м) сложена глинами с тонкими прослоями известняков и мергелей, песками и песчаниками, на поверхность не обнажаются. Верхняя часть вскрыта реками, балками, оврагами и состоит из известняков доломитов с прослоями песков и глин.. Их обнажения прекрасно просматриваются по высоким обрывистым берегам рек Оки и Орлик на территории города Орла.
Мезозой сложен породами средней юры и мела, представленными мелководными отложениями, сохранившимися повсеместно в западной части области. На остальной территории образования юрского и мелового периодов сохранились только на водораздельных пространствах (Шмелев, Шарапенко, 2004).
Юрские отложения в пределах Орловской области распространены довольно широко, почти по всей территории области. Эти отложения делятся на две толщи: нижняя песчано-глинистая континентального происхождения и верхняя — глинистая, образовавшаяся на дне неглубокого моря (Сурин, I960). Юрские глины весьма плотные и являются водоупорным горизонтом для грунтовых вод вышележащих пород мелового возраста. Наличием таких водоупорных пластов юрских глин в долине реки Оки в 18-40 км южнее города Орла объясняется произрастание особого комплекса растительности, сочетающего в себе от полуболотного до степного типа.
Меловые отложения залегают по водоразделам на западе и юге области. В центральных и восточных районах развиты отложения только нижнего отдела мощностью до 20 метров. В этот период условия образования осадков на территории области- неоднократно менялись, чем и объясняется сложность их строения. В начале периода, как отмечает A.M. Харченко (1961), территорию области покрывало неглубокое море, на дне которого отлагались глинистые осадки, но уже во второй половине нижнемеловой эпохи она становится сушей, где в понижениях накапливаются пески. Кайнозойские образования развиты повсеместно и относятся к ледниковым отложениям. На выровненных водоразделах и пологих склонах большей части области развиты преимущественно покровные лёссовидные суглинки, глины и супеси четвертичного возраста. Все эти породы относятся к субконтинентальным образованиям. Только на юге встречаются песчано-глинистые отложения мощностью 5-10 м, условно относимые к палеогеновым (Шмелев, Шарапенко, 2004).
В развитии территории области можно выделить несколько периодов смены морских и континентальных условий.
После карельского орогенического цикла, в результате которого вся территория превратилась в горную страну, наступил значительный этап разрушения сформировавшихся горных систем в течение позднего протерозоя, кембрия, ордовика и силура. На протяжении сотен миллионов . лет на месте горных сооружений образовался пенеплен (равнина) с общим уклоном на северо-запад. В это же время в результате разрывной тектоники происходит формирование будущих платформенных структур - синеклиз и антеклиз, которые и в более поздние времена испытывали вертикальные движения различных амплитуд. К среднему девону поверхность была достаточно снивелирована и на равнине в условиях относительно умеренного климата сформировалась кора выветривания, которая затронула и железистые кварциты, по которым образовались богатые железные руды. В течение палеозоя и мезозоя море периодически проникало на территорию области с севера и северо-запада. Отсутствие отложений пермских, триасовых и раннеюрских морей свидетельствует о том, что в эти временные периоды господствовала суша. В палеоген-неогеновые периоды здесь также существовали континентальные условия, продолжавшиеся в четвертичном периоде и в настоящее время (Шмелев, Шарапенко, 2004, Руденко, 2004).
История хозяйственного освоения территории
Для понимания процесса изменения природы и формирования под воздействием человека особенной городской флоры необходимо достаточно полное изучение истории данной местности. Так как образование на городской территории особого флористического комплекса тесно-связано с процессами синантропизации растительного покрова и антропогеогенеза в целом (Горчаковский, 1979, 1984; Григорьевская, 2004).
Наиболее древние следы пребывания человека на территории Орловской области относятся к эпохам камня и бронзы (14 - 2 тыс. до н. э.). В то время стоянки людей- обычно располагались в непосредственной близости от рек, в местах, удобных для лова рыбы. Основным занятием человека было рыболовство, охота, собирательство. Люди ловили рыбу удочками и сетями, сплетёнными из волокон крапивы, лыка и дикого льна (Кострица, 1986). Воздействие на природу в это время было незначительным. В середине I тысячелетия жители нашего края начали обрабатывать бронзу, а вскоре и добывать из болотной руды железо. Применение железных орудий труда дало возможность перейти к подсечному земледелию. Скотоводство и подсечное земледелие стали главным занятием людей, а рыболовство и охота - второстепенным. Население нашего края имело хозяйственные и культурные связи с Прибалтикой, Приднепровьем, Причерноморьем и странами Востока. Переселение племен и торговые связи способствовали миграции растений. К сожалению, мы не располагаем достоверными сведениями о путях миграции и видах растений, распространяющихся с помощью человека в этот исторический период. Можно лишь предположить ограниченность расстояний, на которые осуществлялись кочевки, и, соответственно, перенос диаспор растений.
В начале 1 тыс. до н.э. развивается верхнеокская культура, основными представителями которой, балты. Поселения, которых, в отличие от поселений предыдущих эпох, отличались большей защищенностью и сложностью. Начиная с VIII века, происходит расселение племен вятичей. Поселившись в верховьях Оки, они постепенно колонизировали большую часть территории по её течению, перемешавшись с местным балтским населением. У вятичей достаточно хорошо была развита торговля, о чем свидетельствует находка клада арабских монет 876 года. Главным предметом торговли были - меха белки, куницы, соболя, мед, воск, в гораздо меньшей степени зерно и ремесленные изделия. Торговля шла по водным путям - Оке, Волге, Десне и Дону. Вятичи культивировали рожь, пшеницу, ячмень, просо, горох, лён. Культивация этих растений способствовала также распространению и комплекса сегетальных сорняков (Echinochloa crusgalli, Setaria glauca, Stachys annua, Thlaspi arvense, Centaur ea су anus, Bromus arvensis и др).
В XIV - XV вв. история Орловского края характеризуется противоборством трех могущественных соперников: Великого княжества Московского, Великого княжества Литовского и Орды. Перемещение большого числа людей в ходе междоусобных войн и набегов кочевников способствовало распространению некоторых видов растений. Дороги кочевников одновременно служили и путями миграции степных растений на север (Григорьевская, 2004). Некоторые исследователи связывают появление Acorus calamus с набегами татар, которые использовали его в сосудах с водой, как освежающий напиток (Камышев, 1961). В XVI в. рубеж России стал медленно и постепенно передвигаться на юг. В Диком поле основывались крепости, заселялись и осваивались новые районы, устраивались сторожевые засеки от татар.
Набеги татар в первой половине 1560-х гг. показали, что существовавшая система обороны недостаточна. В середине 1560-х гг. на южной окраине Московского государства были организованы большие оборонительные работы. С 29 апреля по 28 мая 1566 года Иван Грозный предпринял объезд степных пограничных городов. Многие краеведы сходятся во мнении, что во время этой поездки царь мог побывать на месте, где в последствии был построен Орел, и лично отдать распоряжение о постройке города. Предположительной датой- основания города можно считать осень 1566 года, он был поставлен на месте впадения реки Орлик в Оку.
Некоторые исследователи высказывают гипотезу, что у переправы через реку Ока дороги Карачев - Новосиль предположительно в XII веке уже существовало поселение. Документальных свидетельств существования Орла в домонгольскую эпоху нет, но эта дата подтверждается археологическими раскопками. Как и многие поселение того времени, возможно, в последствии оно было разрушено (Неделин, 2001).
Город имел оборонительное значение и защищал южные границы государства. Орел состоял из трех частей. На острове, образованном рекой Ока, Орлом и рвом, соединявшим реки (впоследствии засыпанном), находилась внутренняя крепость — Город рубленный, площадью около 1 га. С южной стороны к нему примыкала вторая линия укреплений — Острог, позднее названная Малым острогом. Позже был построен Большой острог, защищавший вышедшие за пределы крепостных стен посад и слободы.
В мае 1605 г. Орел был занят войсками Лжедмитрия I. В августе 1606 г. гарнизон крепости и население города примкнули к войску Ивана Болотникова, которое двигалось из Кром на Москву. Зимой 1607 — 08 гг. Орел являлся резиденцией Лжедмитрия II. В 1611 г. город подвергся нападению поляков, а в 1615 г. был до основания разрушен польским отрядом А. Лисовского и восстановлен только в 1636 г. В течение XVII века город ещё много раз страдал от нападений крымских татар, самые разорительные из которых случились в 1645, 1650, 1659 и 1662 годах. После большого пожара в 1673 году, когда в Орле сгорели 4 церкви, 6 городских башен, торговые лавки, кузницы и около 200 домов, город перенесли на новое место (Егоров, Еремин, 1991). До середины XVII в. оставался одним из постов, охранявших русские границы от татарских набегов, что не способствовало развитию торговли и сельского хозяйства.
По мере того, как граница Русского государства отодвигалась на юг, орловская крепость утрачивала оборонное значение и в 1702 г. была упразднена. Орёл постепенно утратил значение города-крепости и превратился в ремесленно-торговый, центр. Тем более что город стоял на судоходной реке и перекрёстке торговых путей из Москвы в города Украины, на Запад и Восток. От городской пристани на север уходили баржи и струги с зерном, шерстью, коноплёй, на юг предметы ремесла и мануфактурного производства. В начале XVIII века Орёл становится значительным центром хлебной торговли, главным образом для Москвы и Петербурга. Вместе с восстановлением города в 1636 г. на левом берегу Оки была устроена Струговая пристань, которая впоследствии была перенесена на правый берег.
Эколого-фитоценотическая структура
Таким образом, биотопы города Орла подразделяются на две крупные группы: естественные и антропогенные биотопы. Естественные биотопы представлены лесами, степями, лугами, болотами и водоёмами. Лиственные леса в зависимости от доминирующих пород формируют следующие формации: дубовые, березовые, осиновые и лиственные леса смешанного типа (березово-осиновые, осиново-липово-дубовые, осиново дубовые, березово-дубовые, осиново-липовые, осиново-кленово-липовые, липово-дубово-осиново-березовые). Флористическое ядро широколиственных лесов представлено обычными неморальными элементами: Aegopodium podagraria, Asarum aeuropaeum, Carex pilosa, Lathyrus vernus, Gagea lutea, Pulmonaria obscura, P. angustifolia, Viola mirabilis, Anemone ranunculoides, Galeobdolon luteum, Lathraea squamaria, Melampyrum nemorosum, Mercurialis perennis, Asarum europaeum, Ranunculus cassubicus, из редких — Anemone nemorosa, Lathyrus niger, Fragaria moschata и др. Хвойные леса представлены в основном сосновыми посадками, они сильно трансформированы и лишь изредка включают виды характерные для хвойных и смешанных лесов (Pyrola rotundifolia, Orthilia secunda, Maianthemum bifolium, Trientalis europaea). Знаменательным для зонального типа растительности г. Орла является памятник природы «Луговая степь балки Непрец», расположенной на юго-восточной окраине города, за железной дорогой, на склонах лога Верхнего и занимающей площадь 44 га (решение Облисполкома, № 157, от 9 апреля 1987 г.). Степи лога Верхнего расположены на почве подстилаемой девонскими известняками, часто перекрытыми карбонатными лесовидными суглинками, изредка встречаются открытые известняки. Луговые степи в урочища Непрец, располагаясь на северном и северозападном пределе своего распространения, привлекали внимание многих исследователей (Хитрово, 1925; Вернандер, 1929, Куренцов, 1929, 1969; Носова, 1966; Радыгина, 1983; Пикалин, 1985; Радыгина, Блинников, 1990; Киселева и др., 2009 и др.). Здесь отмечены уникальные степные растительные сообщества: разнотравно-типчаковые, разнотравно-низкоосоковые, разнотравно низкоосоково-типчаковые, разнотравно-разнозлаковые, разнотравно-ковыльные и разнотравно-пустынноовсецовые. Последние две группы ассоциаций стали редкими и нуждаются в строгой охране (Радыгина, Блинников, 1990).
Памятник природы насчитывает более 300 видов степных и луговых растений. 80 из них - редкие растения, а 50 - требуют строгой охраны. Из них Pulsatilla patens, Adonis vernalis, Prunella grandiflora, Linum perenne, Stipa pennata, Dianthus andrzejowskianus, Iris aphylla, Gypsophila altissima, Delphinium cuneatum, Oxytropis pilosa, Pyretrum corymbosum, Jurinea arachnoidea, Centaurea ruthenica, Serratula heterophylla как высокодекоративные растения собираются в букеты населением. Такие виды, как Artemisia latifolia, Adonis vernalis, Helictotrichon desertorum, Salvia nutans, Asperula cynanchica, Clematis integrifolia, Iris aphylla, Melica transsilvanica, Stipa pulcherrima, S. Ursa, Veronica jacquinii находятся здесь на северной и северо-западной границах своего сплошного распространения. С появлением дачных участков в окружении этого памятника природы, стали выкапываться целые дерновины уникальных степных растений, поэтому луговая степь на своем западном и северо-западном фитоценотическом пределе претерпела существенные изменения. Фрагменты степной растительности в городе Орле также встречаются по высоким коренным известняковым берегам рек и склонам балок, например, в пределах бывших памятников природы «Дворянское гнездо» и парка «Ботаника».
Травянистые биотопы представлены следующими растительными сообществами: луговыми, степными, болотными и водными. Луга распространены в большей степени по окраине города на склонах балок и оврагов, между посадками древесных пород, по опушкам лесных массивов и луговин внутри леса, кроме того, на свободных, не застроенных участках земли на территории города. Флористическое ядро суходольных лугов составляют такие виды, как: Trifolium pratense, Ranunculus acris, Dactylis glomerata, Alopecurus pratensis, Geranium pratense, Potentilla anserina, Rumex thyrsiflorus и др. Луга в центральной части пойм рек Оки и Орлика, хотя и сохранились, но значительно трансформированы. Большая часть этой территории принадлежит дачным участкам и занята агрокультурами.
Следует заметить, что в настоящее время для всех естественных фитоценозов характерна синантропизация видового состава. Лесные фитоценозы засорены такими видами, как Urtica dioica, Cirsium arvense, Cardus acanthoides, Sonchus arvensis, Artemisia absinthium, A. vulgaris, Chelidonium majus. Кроме того, Phalacroloma annuum и Solidago canadensis проникают в естественные сообщества лесов, опушек и лесных лужаек, порой достигая значительного обилия.
Низинные болота и заболоченные участки, в отличие от городов лесной зоны, в городе Орле выражены слабо. Они распространены в основном в пониженных местах рельефа и в притеррасной части поймы рек. Изредка встречаются на известняковых склонах подвесные болотца, приуроченные к местам выхода родниковых вод (балка Непрец). Для заболоченных мест характерны разноосоковые, камышовые, хвощовые, рогозовые, тростниковые болота с соответствующим флористическим набором. Кроме перечисленных доминантов, в этих фитоценозах встречаются Glyceria plicata, Catabrosa aquatica, Eleocharis palustris, Jncus inflexus, J. effimts, J. articulatus, Iris pseudacorits.
Антропогенные биотопы города Орла (477 видов или 55,57%) подразделены на возделываемые (целенаправленно созданные и регулярно поддерживаемые человеком) и рудеральные (созданные косвенно) биотопы. Среди возделываемых биотопов мы выделяем клумбы, газоны парки; скверы, приусадебные участки, палисадники и другие биотопы, характеризующиеся постоянным прямым воздействием со стороны человека при уходе за ними. Данные биотопы отличаются изначальной сильной трансформацией во время их создания, регулярной обработкой, довольно обильным удобрением, поливом, использованием пестицидов и т.д. В результате на них создаются условия для произрастания не только культурных, но и сорных, а так же и адвентивных видов растений.
Редкие и охраняемые растения города Орла
Проблема синантропизации естественных участков растительности возникла давно и стала наиболее актуальной в настоящее время. Это, в первую очередь, связано с бурным ростом городов и усилением транспортных потоков. Расширяющиеся с каждым днём границы городов поглощают новые участки естественной растительности, что приводит к их сильной трансформации и, как следствие, исчезновению не только отдельных видов, но и целых экосистем. Образуются новые городские биотопы, основными жителями которых становятся растения сорно-рудерального комплекса. Это приводит не только к обеднению растительного покрова, но и к появлению на территории города растений - сильных аллергенов, таких как Ambrosia artemisiifoUa. Развивающаяся транспортная инфраструктура способствует появлению адвентивных видов, которые интенсивно осваивают новые урбанобиотопы. Заносные виды проникают за пределы городских биотопов в естественные, вытесняя прежние виды и нередко полностью меняя эти растительные сообщества. Такие виды, как Phalacroloma аппиит и Solidago canadensis уже давно доминируют в «естественной» растительности, как на территории города, так и за его пределами.
В состав группы редких растений города входят различные виды как аборигенные (170), так и адвентивные (100). Первым присвоен данный статус в связи с тем, что, подвергаясь на территории города сильной антропогенной нагрузке, они склонны к исчезновению. К редким адвентивным видам относятся растения, недавно занесенные или одичавшие, не успевшие еще распространиться и поэтому встречающиеся только в 1-2 местах. Также к редким относятся виды, находящиеся на границе своего ареала.
Своеобразие физико-географических условий, геологической истории, а также результат усиленной хозяйственной деятельности человека откладывают отпечаток на видовой состав изучаемой территории. Орловская область расположена на стыке двух ботанико-географических зон: западная половина области находится в лесной, восточная - в степной. В связи с этим на территории города Орла можно отметить разнообразные естественные растительные сообщества: от крупных лесных массивов на севере (леса Медведевский и Андриабуж), до участка степи на юго-востоке (памятник природы балка Непрец). Это объясняет сохранение на изучаемой территории редких лесных и степных видов, нуждающихся в охране.
Лесные массивы в основном расположены на окраинах города. Эти леса представлены, в основном, следующими формациями: сосновые, еловые, берёзовые, дубовые, осиновые и лиственные леса смешанного типа (осиново-берёзовые, берёзово-осиново-дубовые, берёзово-ясенево-дубовые и др.). К наиболее редким растениям относятся: Carex hartmanii, Carex rhizina, Eriophorum latifolium, Fritillaria meleagris, Lilium martagon, Gladiolus imbricatus, Alnus incana, Aconitum lasiostomum, Anemona nemorosa, Viola collina, Trientalis europaea, Galium intermedium, Succisa pratensis, Serratula tinctoria и другие.
Луга распространены в основном на склонах балок и оврагов, между посадками древесных пород, по опушкам лесных массивов и луговин внутри леса, кроме того, на-свободных не застроенных участках земли на территории города. В данной группе отмечены такие виды как: Festuca regeliana, Carex distans,, Agrimonia procera, Trifolium fragiferum, Vicia villosa и другие. Пойменные луга рек Ока и Орлик сильно трансформированы и большей частью принадлежат дачным участкам. Болота и заболоченные участки в городе выражены слабо. Они распространены, в основном, в пониженных местах рельефа и в притеррасной части поймы. Здесь следует отметить виды Calamagrostis langsdorfji, Carex acutiformis, Carex diandra, Carex omskiana, Juncus filiformis, Rumex maritimus, Rorippa amphibia, Epilobium nervosum, E. pseudorubescens, Thyselinum palustre как наиболее редкие.
Отличительная особенность г. Орла - наличие в юго-восточной его части памятника природы луговой степи - балки Непрец. На этом участке сконцентрированы очень редкие не только для города, но и для области растения, которые требуют строгой охраны со стороны населения. На изучаемой территории отмечены следующие редкие степные растения: Stipa capillata, S. pennata, S. pulcherrima, S. tirsa, Carex supina, Iris aphylla, Iris pumila, Arenaria micradenia, A. saxatilis subsp. procera, Dianthiis andrzejowskianus, Gypsophila altissima, Silene chersonensis, Ceratocephala falcata, Delphinium cuneatum, Pulsatilla patens, Alyssum calycinum, A. desertorum, Camelina microcarpa, Potentilla canescens, Astragalus austriacus, Limim perenne, Salvia nutans, Verbascum phoeniceum, Veronica incana, Asperula cynanehica, Artemisia latifolia, Centaurea ruthenica, Scorzonera stricta, S. taurica, Serratula heterophylla и другие.
В городе широко представлены различные антропогенные биотопы, на которых произрастают виды сорно-рудерального комплекса. Преобладание растений данной группы объясняется наличием в ней адвентивного компонента, который наиболее развит в городе. Редкие из них: Bromopsis erecta, Hordeum jubatum, Cannabis sativa, Reynoutria x bohemica, Kochia sieversiana, Salsola tragus, Amaranthus cruentus, A. lividus, Lychnis chalcedonica, Erucastrum gallicum, Lunaria annua, Matthiola bicormis, Rorippa viaria, Sinapis dissecta, Sisymbrium wolgense, Amorpha fruticosa, Galega orientalis, Euphorbia cyparissias, Acer ginnala, Impatiens glandulifera, Oenothera rubricaulis, Vinca minor, Cuscuta campestris, Symphytum caucasicum, Lamium amplexicaule, Mentha piperita, M. spicata, Veronica agrestis, Plantago arenaria, Galium tricornutum, Thladiantha dubia, Ambrosia artemisiifolia, Centaurea dealbata, Artemisia annua и другие.
