Введение к работе
Актуальность исследований. Нарушение человеком экосистем вызывает их ответную реакцию - вторичные автогенные сукцессии. Эти сукцессии разнообразны, как разнообразны и варианты нарушения экосистем человеком. Они могут быть пирогенными, восстановительными после рубок, постпастбищной демутапией и т.д. (Миркин, Наумова, 2012). Особый вариант таких сукцессии -восстановление растительности на заброшенных пашнях (залежах).
Основная часть площадей Алтайского края приходится на сельскохозяйственные угодья (16,8 млн. га, более 60%). При этом удельный вес пахотных земель составляет 41,2%, сенокосы занимают 11%, пастбища - 25% (Государственный доклад ..., 2011). В 1954 г. в Алтайском крае была распахана значительная территория - 2,3 млн. га целинных массивов на месте травяных экосистем - лугов и степей, что составляет около 30% всех посевных площадей края (Занин, Александрова, 1955; Орловский, 1955).
В настоящее время в связи с особенностями ведения сельского хозяйства происходят заметные изменения в структуре сельскохозяйственных угодий и выведение из оборота значительных площадей земель, которые превращаются в залежи. В последние 10-15 лет стало невыгодным засевать все пахотные угодья, особенно, малоплодородные и поэтому, как следствие рыночных механизмов, стали обычными незасеянные поля - так называемые «вынужденные» залежи, находящиеся на разных стадиях восстановительных сукцессии. В основном, они имеют молодой возраст. Некоторые поля были выведены из состава пашни более 15-20 лет назад и представляют относительно старовозрастные залежи. В 2010 г. на долю залежных земель приходится около 340,5 тыс. га (Алтай аграрный..., 2010).
Залежные сообщества были предметом исследований многих учёных (Александрова, 1969; Миркин, 1984; Лащинский, Седельников, 1992; Седельников, Намзалов, Ершова, 1992; Быков, 2004; Манасыпов, Минеева, 2007; Дымина, Ершова, 2009 и др.), однако специального изучения растительности современных залежей Алтайского края не проводилось. В то же время, именно многолетние наблюдения за последовательными сменами растительности на залежах имеют важное теоретическое и практическое значение. Они дают представление о направлении и возможных конечных результатах сукцессии, протекающих при разных экологических условиях и режимах, помогают выработать стратегию управления этими сукцессиями и систему природопользования в нарушенных местообитаниях.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить особенности процесса восстановления растительности на залежах в равнинной части правобережья р. Оби. Исходя из поставленной цели, были определены следующие задачи:
1. Выявить флористический состав сообществ залежей, провести
систематический, экологический, фитоценотический анализ структуры флоры и
анализ жизненных форм.
2. Выявить разнообразие растительных сообществ залежей и разработать их
синтаксономию.
3. Провести анализ антропогенной динамики флоры и растительности
залежей и «конструирование» восстановительных сукцессионных рядов непрямым
4 ординационным анализом (DCA-метод) синтаксонов.
4. Изучить динамику фитомассы на разных стадиях восстановительной
сукцессии.
5. Оценить динамику видового и количественного состава почвенного банка
семян.
Положения, выносимые на защиту.
-
Залежные сообщества правобережья р. Оби (в пределах Алтайского края) представлены небольшим числом синтаксонов ранга ассоциаций и сообществ, что связано с выравненностью условий расположения в северной лесостепи, однообразием их использования и климатическими особенностями.
-
На начальной стадии сукцессии в сообществе преобладают виды с R-стратегией, имеющие большие банки семян в почве, которые на последних стадиях сукцессии постепенно заменяются видами со вторичной стратегией-RC.
Научная новизна. Впервые проведено специальное изучение флоры и растительности залежей правобережья р. Оби на территории Алтайского края. Разработана синтаксономия растительности залежей, в ее составе 3 класса, 5 порядков, 5 союзов, 3 ассоциации и 11 безранговых сообществ. Выполнен анализ флоры залежных сообществ, которая включает 292 вида высших растений из 44 семейств. Впервые выявлены особенности антропогенной динамики растительности залежей правобережья р. Оби, выделены три сукцессионных ряда сообществ, различающихся по увлажнению местообитаний.
В работе показано, что залежные сообщества создают возможность расселения адвентивных растений, в числе которых встречаются карантинные и особо опасные инвазивные виды (Ambrosia artemisiifolia, Galium aparine, Cyclachaena xanthiifolia, Solidago canadensis, Solanum rostratum).
Практическая значимость работы. Полученные данные по фиторазнообразию и динамике растительности залежей могут быть использованы в сравнительных экологических и фитогеографических исследованиях растительности юга Западной Сибири. Разработанная электронная база данных «Краткий атлас основных видов растений лугов и залежей правобережья р. Оби» может быть использована специалистами сельского хозяйства, сотрудниками государственных экологических служб и природоохранных организаций, научными сотрудниками. Собранный гербарий пополнил фонды Гербария Южно-Сибирского ботанического сада Алтайского государственного университета (ALTB).
Данные по динамике растительности залежей позволят управлять восстановительными сукцессиями на залежах и разработать систему их рационального использования. Сведения о распространении карантинных видов растений могут быть использованы работниками ФГБУ «Центральная научно-производственная ветеринарная радиологическая лаборатория» для контроля численности опасных заносных растений.
Полученные результаты используются при чтении лекций, проведении практических занятий для студентов экологов и биологов Алтайского государственного университета.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов Алтайского госуниверситета (г. Барнаул, ежегодно с 2007 по 2011 гг.), международной научно-практической
5 конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (г. Барнаул, 2009), международной конференции «Интеллектуальный потенциал ученых России» (г. Барнаул, 2009), всероссийской конференции «Флора и растительность антропогенно нарушенных территорий» (г. Кемерово, 2010), XII городской научно-практической конференции «Молодежь - Барнаулу» (г. Барнаул, 2010), всероссийской научной конференции «Развитие геоботаники: история и современность» (г. Санкт-Петербург, 2011), IV всероссийской школы-конференции «Актуальные проблемы геоботаники» (г. Уфа, 2012), IV международной научной конференции «Проблемы изучения адвентивной и синантропной флор России и стран ближнего зарубежья» (г. Ижевск, 2012).
Декларация личного участия автора. Сбор и обработка материалов в течение полевых сезонов 2007-2011 гг. осуществлены лично автором диссертации. Автором также выполнена самостоятельная проработка литературных источников по теме работы, анализ полевого материала, формулировка результатов и выводов, написание и оформление диссертационной работы. Подготовка публикаций осуществлена самостоятельно или при активном участии автора диссертационной работы, результаты имеющихся совместных исследований опубликованы, права соавторов соблюдены.
Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК МОИ РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографического списка и приложений. Список литературы включает 420 источников, в том числе 100 на иностранных языках. Работа изложена на 265 страницах, содержит 12 таблиц и 17 рисунков, в приложении 20 таблиц и 4 рисунка.
