Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Характеристика района исследования 10
Географическое положение и рельеф. 10
Климат 11
Почвы 13
Растительность 13
Экономгеографические условия. 15
Глава II. Объект, материалы и методы исследования. 18
Глава III. Тема адвентивных растений в зарубежной и отечественной литературе.
Глава IV. Понятия и термины. 28
Понятие «адвентивный вид». 28
Классификация адвентивных видов. 29
Процессы натурализации адвентивных растений 32
Пути заноса и распространения адвентивных растений 35
Глава V. История изучения адвентивной флоры региона 46
Глава VI. Теоретические аспекты изучения адвентивных растений 55
Динамика и причины натурализации адвентивных видов 56
Адвентивные растения как объект изучения микровидообразования. 60
Адвентивные растения как модельный объект миграций растений. 61
Глава VII. Конспект адвентивных растений региона. 63
Глава VIII. Анализ полученных данных 145
Систематический анализ. 145
Биологический анализ 146
Анализ мест натурализации 147
Анализ способов заноса адвентивных растений 149
Анализ экологических групп по степени увлажнения. 152
Географический анализ 152
Анализ адвентивной флоры региона по степени натурализации 153
Выводы. 168
Список литературы 171
Приложения. 206
Указатель названий растений 206
Таблица 1. Анализ мест натурализации адвентивных видов различных
жизненных форм 212
Таблица 2. Способ заноса адвентивных растений различных жизненных
форм. 214
Таблица 3. Степень натурализации и способ иммиграции различных
жизненных форм 215
Таблица 4. Степень натурализации различных экологических групп 216
Таблица 5. Степень натурализации, способ иммиграции и время заноса
адвентивных растений различного происхождения. 217
Таблица 6. Степень натурализации адвентивных растений различного
происхождения 219
Таблица 7. Степень натурализации различных семейств 221
Рис, 1. Карта растительности Волгоградской области 223
Рис. 2. Основные точки сбора 224
Рис. 3-7. Точки сбора некоторых видов на территории г.Волгограда 225
Рис. 8-9. Точки сбора некоторых видов на территории области 228
Рис. 10. Ambrosiapsilostachya DC. в составе степного ценоза 233
Рис. 11-18. Плоды представителей рода XanthiumL. 233
- Географическое положение и рельеф.
- Тема адвентивных растений в зарубежной и отечественной литературе.
- История изучения адвентивной флоры региона
- Теоретические аспекты изучения адвентивных растений
- Конспект адвентивных растений региона.
Введение к работе
Актуальность проблемы
Проблема адвентивных видов является общебиологической. Необходимость и важность исследования чужеродных организмов в настоящее время бесспорна и чрезвычайно актуальна. Человек, в процессе хозяйственной деятельности как осознано, так и спонтанно изменяя и подстраивая под себя среду обитания, является беспрецедентным по мощности и глобальности фактором воздействия на все составляющие биосферы. Одним из проявлений этого воздействие является осознанное и неосознанное распространение растений.
Инвазия адвентивных растений является катастрофическим процессом, который, не будучи остановлен, кардинально подорвет естественные экосистемы, нанесет экономический, эстетический и прочий ущерб.
Адвентизация флор носит глобальный характер. В ряде регионов адвентивные виды составляют порой до 70 и более процентов от всей существующей флоры. Адвентивные виды, натурализуясь, воздействуют на естественный ход исторического развития флор и растительности.
Изучение тенденций современных изменений флоры под влиянием хозяйственной деятельности поможет прогнозировать и изменение ее в будущем. Первым важным этапом в познании таковых изменений обязательно должно стать флористическое исследование, регистрация заносных растений, выяснение путей и способов их заноса, анализ тенденций натурализации. На этой базе можно будет строить прогнозы и вести дальнейшие исследования в этой области.
Ранее адвентивная флора Волгоградской области специально не изучалась, а имевшиеся сведения не анализировались и не обобщались.
Вместе с тем, Волгоградская область занимает уникальное географическое положение, что выражается в наличии на ее территории нескольких зон растительности, и обуславливает разнообразие природных условий. Также на территории области исторически развились крупные промышленно-индустриальные центры, связанные транспортными магистралями с другими регионами, что создает предпосылки для распространения адвентивных растений. С другой стороны, в результате интенсивной хозяйственной деятельности, в регионе возникают антропогенные места обитания, благоприятные для расселения и натурализации адвентивных растений. Совокупность перечисленных выше факторов обуславливает актуальность исследования.
Цель исследования
Целью исследования являлись инвентаризация и всесторонний флористический анализ адвентивной фракции флоры региона, установление ее структуры и закономерностей формирования.
Задачи исследования
В.Н. Тихомировым (1989) был сформулирован ряд задач в исследовании адвентивных видов растений, настоятельно требующих скорейшего разрешения:
Регистрация новых находок заносных видов и встреч разводимых растений вне мест их культуры с документацией наблюдений, гербарным и картографическим материалом.
Более глубокое изучение внутривидовой изменчивости с анализом её причин.
Исследование биологических особенностей.
Изучение характера отношений интродуцированных растений и адвентивных видов с аборигенными растениями, путей формирования группировок и сообществ в новых условиях, устойчивости сообществ, флуктуации и сукцессии.
Оценка участия синантропних растений в биосферных процессах, создании биологической продукции, почвообразовании, регулировании газового состава атмосферы и поверхностного стока и т.п.
Изучение устойчивости синантропных и адвентивных растений к загрязнению среды, их «фильтрующей» роли, способности аккумулировать вредные вещества.
Исследование консортивных связей.
В своей работе, носящий флористический характер, мы решаем следующие из них:
Выявление видового состава адвентивной флоры региона;
Проведение эколого-биологического и таксономического анализа адвентивной флоры региона;
Установление причин и времени появления адвентивных видов на изучаемой территории, реконструкция истории их заноса и натурализации, выяснение способов, путей заноса, его направления;
Выявление особенностей географического распределения адвентивных растений, мест их наиболее интенсивного заноса и расселения;
Установление степени натурализации, тенденций натурализации и дальнейшего расселения адвентивных видов растений.
Научная новизна
Адвентивный элемент флоры региона никем специально не изучался и не анализировался. Сведения, имеющиеся в литературе, носят фрагментарный характер.
В ходе настоящего исследования, в результате анализа литературы и проведении целенаправленных сборов на потенциально «перспективных» объектах, выявлен видовой состав адвентивных растений Волгоградской области, составлен конспект адвентивной фракции флоры региона, включающий 229 видов, из них 50 приводятся впервые для Волгоградской области, в том числе 5 - Equisetum telmateia Ehrh., Clematis serratifolia Rehd., Papaver litwinowii Fedde ex Bornm., Amaranthus powellii S. Wats, и Euphorbia nutans Lag. - для Юго-Востока России. В ходе всестороннего анализа установлены особенности распространения адвентивных растений на территории области, выявлены места их наиболее интенсивного заноса и расселения, степень натурализации. Выявлены и уточнены сведения об истории появления адвентивных видов в пределах нашего региона и их изучения. Основные результаты исследования оформлены в виде электронных таблиц и баз данных, что обеспечивает доступность информации для широкого круга заинтересованных лиц.
Практическая значимость
Сведения о находках карантинных сорняков переданы в областную карантинную инспекцию. Собранные автором гербарные материалы вошли в фонды гербариев Волгоградского государственного педагогического университета (далее ВГПУ), ГБС РАН (Москва) и ботанического института им. Комарова (БИН РАН Санкт-Петербург). Материалы диссертации используются автором в ходе проведения учебных практик по ботанике в ВГПУ, а также, при выполнении студентами дипломных работ. Исследование вошло в состав программы «Внедрение модели Региональной Стратегии сохранения биоразнообразия» Регионального Центра по изучению и сохранению биоразнообразия. Составленный конспект видов адвентивной фракции флоры будет использован при составлении определителей растений и флоры региона. Выполненная работа может быть использована при решении теоретических вопросов географии растений, для разработки природоохранных мероприятий, в практике хозяйственной деятельности. Полученный материал станет базой для долговременного мониторинга антропогенных изменений флоры региона. Для обеспечения доступности информации, часть работы в виде электронных таблиц будет помещена в Internet на сайте ВГПУ, посвященном флоре Юго-Востока России (http:/nature.).
Апробация работы
По результаты исследования были сделаны сообщения на научных конференциях преподавателей ВГПУ (1998), межвузовской конференции молодых ученых г.Волгограда (1998, 2000), VI и VII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (1997, 2000) и всероссийской научной молодежной конференции «Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке в Оренбурге (1999), которые изданы в виде тезисов.
Публикации результатов исследования:
По теме исследования опубликованы следующие работы:
Матвеев Д. Е. Особенности распространения адвентивного элемента флоры Волгоградской области // Тезисы VI молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге. СПб., изд., «Баяныч», 1997. С. 9.
Матвеев Д. Е. Натурализация адвентивных сорняков в окрестностях Волгограда // IV межвузовская конференция студентов и молодых ученых Волгоградской области. / Тезисы докладов научной конференции. Волгоград, 8-і 1 декабря 1998 г. 1999, Волгоград: Перемена, С.16-17.
Мавродиев Е. В., Сагалаев В. А., Матвеев Д. Е. К флоре Волгограда и его окрестностей // Бот. журн., 1999, Т.84, №7, С. 139-143,
Матвеев Д. Е. Изучение динамики расселения и натурализации адвентивных видов растений на примере г. Волгограда и Волгоградской области // Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Материалы всероссийской научной молодежной конференции. 7-10 декабря 1999 г. Оренбург, 1999.
Матвеев Д. Е. Натурализация адвентивных растений на территории Волгоградской области // Тезисы VII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге 15-19 мая 2000 года. С.-Пб., 2000. С.28
Клинкова Г. Ю., Матвеев Д. Е., Попов А. В. Новые и редкие виды во флоре Волго-Ахтубинской поймы // Биоразнообразие водных экосистем Юго-Востока европейской части России: Сб. науч. ст. Часть 2. Волгоград: Изд-во ВолгГУ, 2000. С.76-80.
Сагалаев В. А., Матвеев Д. Е. Флористические находки на среднем Дону //Бот. журн. 2000, Т.85, № 10, С. 115-119.
Географическое положение и рельеф
Волгоградская область расположена на Юго-Востоке Восточноевропейской (Русской) равнины, в бассейнах Среднего Дона и Волги, в ее нижнем течении (соответствует Нижне-Донскому и Нижне-Волжскому флористическим районам согласно районированию, принятому во Флоре СССР). Соседними регионами являются Саратовская область - на севере, Воронежская - на северо-западе, Ростовская - на западе, Астраханская и Калмыкия - на юге и Юго-Востоке, Казахстан - на востоке.
Область занимает площадь - 114,1 тысяч км2.
Территория области делится рекой Волга на две части: западную -правобережную и восточную - Заволжье. Правобережье более возвышенно, сильно расчленено оврагами и балками (разновозрастные эрозионно-денудационные формы рельефа). Здесь находятся южная часть Приволжской возвышенности (вые. до 358 м (Гусельско-Тетеревятский кряж) - максимальная отметка области), северная часть Ергеней, юго-восточная часть Калачской возвышенности и восточная часть Донской гряды, а также Хоперско-Бузулукская и Сарпинская низменности. Заволжье занято очень ровной, слегка покатой Прикаспийской низменностью с минимальной отметкой -16 м. Между Волгой и ее левым рукавом Ахтубой находится Волго-Ахтубинская пойма, изрезанная густой сетью протоков, озер, стариц.
Протекающие по территории области реки Волга и Дон соединены Волго-Донским судоходным каналом, созданы Волгоградское и Цимлянское водохранилища, существенно влияющие на гидрологический режим и климат. Густота речной сети и водность рек уменьшаются с северо-запада на юго-восток. В Заволжье находятся соленые озера Эльтон, Боткуль, Булухта, а также широко распространены естественные и искусственные лиманы. Вдоль восточного подножья Ергенинской возвышенности расположена цепь Сарпинских озер (Атлас Волгоградской области, 1993; Топографическая карта «Волгоградская область», 1997).
Тема адвентивных растений в зарубежной и отечественной литературе
Объектом исследования служит адвентивная фракция флоры Волгоградской области. Понятие «адвентивный» элемент обсуждается в разделе «Понятие «адвентивный вид»». Диссертационная работа выполнена на материалах флористических исследований автора, а также с учетом опубликованных данных по флоре области и материалов гербариев ВГПУиГБСРАН.
В работе использовались общепринятые методы флористических исследований сбора, гербаризации и определения гербарного материала.
Сбор производился: - маршрутным методом: на протяжении четырех лет 1996-2000 г.г. Обследовались потенциально опасные с точки зрения инвазии чужеродных видов растений объекты во всех административных районах области - в первую очередь железные дороги (крупные железнодорожные узлы и станции, некоторые перегоны); пустыри и свалки; территории, примыкающие к дендросадам и паркам; территории речных портов г. Волгограда и г. Камышина; различные хозяйственные объекты (территории, примыкающие к элеваторам и др.); естественные места обитания (берега рек Волги и Дона, пастбища, обнажения); в меньшей степени уделялось внимание сельскохозяйственным объектам. Были обследованы ж.-д. станции:
а) в пределах города: Волгоград-I, Волгоград-П, Разгуляевка, Обувная,
Железнодорожная, Завод им. Кирова, Горная поляна, Судоверфь,
Сарепта, Красноармейская, Заканальная, Садовая, Б. Чапурники и др.
б) на территории области: Тингута, Суровикино, им. Максима Горького,
Донская (г. Калач-на-Дону), Волжский, Ленинск, Колобовка,
Солодовка, Заплавное, Зензеватка, Солодча, Петров Вал, Камышин, Себряково, Раковка, Филоново, Алексиково, Урюпинск, Рудня,
Суровикино, Эльтон, а также ряд др. (см. рис.2-7). Многие из них были посещены неоднократно и в разные сроки.
Кроме того, ряд участков железных дорог в черте города, а также за его пределами были обследованы на большом протяжении.
- полустационарные наблюдения велись в основном за очагами инвазии
некоторых видов на территории г. Волгограда, так нами прослежен практически целиком процесс различных стадий натурализации Euphorbia dentata Michx., Е. maculata L., Cenchruspauciflorus Benth.;
- наблюдения подробно фиксировались в дневниковых записях и в виде
гербария, хранящегося в ВГПУ, часть передана в ГБС РАН и БИНРАН;
- в дальнейшем информация вводилась в гербарную базу данных,
входящую блоком в базу данных по адвентивным растениям, составленную в «Access-2000», на основе которой проводился систематический и биологический анализ адвентивной фракции флоры региона и составлялись карты;
- была создана литературная база данных.
История изучения адвентивной флоры региона
История изучения адвентивной флоры области не так богата как в ряде регионов Центральной и Южной России (Пузырев, 1986а,б; Чичев, 1985; и др.). Адвентивная флора нашего региона никем специально не изучалась. Имеющиеся сведения, носящие весьма фрагментарный характер, никем не обобщались и не анализировались.
История изучения флоры региона начинается с описаний ученых путешественников 17-18 вв. — Олеария А., Стрейса Я, Перри Дж., Корнелия де Бруина. Но их сведения, касающиеся растений слишком отрывочны. Можно только констатировать, что в их время природа нашего края была практически не подвержена антропогенному воздействию, о чем свидетельствуют их красочные описания здешних мест.
Более серьезные исследования начинаются с 18 века, когда Российской Академией Наук снаряжаются целый ряд научных экспедиций. В это время в наших местах побывали лейб-медик Петра I Готлоб Шобер, военный врач Иоганн Якоб Лерхе, академик Иоганн Христиан Буксбаум, директор Московского аптекарского огорода Трауготт Гербер, Иоганн Рейнгольд Форстер в 1769 г. (по Скворцов, 1961) первым приводит о произрастании на Нижней Волге восточно-азиатского адвентивного растения Acorus calamus L.
Последующими исследователями стали Иван Иванович Лепехин, Самуил Готлиб Гмелин-младший, Иоган Петер Фальк и Петер Симон Паллас.
Первые сведения о видах, несвойственных флоре региона содержатся в работах известных ботаников Гюльденштадта (Guldenstadt, 1787), Хеннинга (Henning, 1823), Клауса (Claus, 1851; Клаус, 1852), Ледебура (Ledebour, 1842-1853), Беккера (Becker, 1858; 1880), Цингера (1885).
Динамику расселения некоторых адвентивных видов можно проследить, сравнивая данные этих исследователей. Хотя зачастую точных указаний нет, так, например у Хеннинга, но можно с большой долей вероятности предполагать, что наш край попадает под описание.
Динамика и причины натурализации адвентивных видов
Распространение адвентивных растений представляет огромный интерес, как с практической, так и с теоретической точек зрения.
Так во всем мире отмечается значительный процент адвентизации флор - В Нидерландах до 70% процентов (Wpeda, 1987); на о-ве Великобритания - 48% (Pickard, 1984; Brenan, 1982); в штате Иллинойс -29% (Ebinger, Lehnen, 1981); в Средней Европе - 16%, в Японии - 14% (Jager, 1977); в Тверской обл. - 23% (Малышева, 1983). Причем, этот процесс идет огромными темпами, например, для Саратовской области (Маевский, Иванов, 1984) указывается 320 новых видов адвентивных растений, занесенных в последнее время, для Чувашии за последние четверть века отмечены 105 видов заносных растений (Ильминских и др., 1981; Папченков, Димитриев, 1987, 1989; Димитриев, Ефейкин, 1989), для Литвы (Лякавичус и др., 1989) указывается до 160 видов эвкенофитов (занесенных в 20 веке), в Латвии за 30 лет появилось 167 новых ксенофита и 23 эргазиофита (Табака и др., 1988), количество адвентивных видов в окрестностях Хабаровска увеличилось вдвое (Шлотгауэр, 1989), количество заносных растений Приморья составляет 499 видов (Нечаева, 1984, 1989, 1998; Харкевич, 1989), по данным Чичева (1984) в 20-30 годах адвентивная флора Москвы пополнилась 80 растениями, к 60-м годам стало известно еще 20, в 70-х появилось еще 80 новых видов. Особенно грандиозны масштабы адвентизации в островных флорах, в которых количество адвентивных видов порой превышает количество аборигенных. К тому же вопрос об адвентивных растениях нельзя рассматривать только во флористическом аспекте. Каждое новое для данного ценоза растение способствует заносу целой группы консументов и редуцентов (Элтон, 1960; Димитриев, 1984).
Конспект адвентивных растений региона.
При отборе растений адвентивной фракции флоры региона мы исходили из соображений актуальности и практической значимости работы. В список включены в основном растений, занесенные на территорию нашего региона в течение последних столетий и относящиеся по общепринятой классификации к группе кенофитов и эвкенофитов. Ряд растений, однако, как то, хлебные злаки - рожь, виды пшениц и др., а также сегетальные сорняки, засоряющие их посевы, например куколь, традиционно относящиеся к группе археофитов, мы посчитали нужным включить в список. Традиционно к группе археофитов относят растения, попавшие на территорию изучаемых регионов до 1492 г., т.е. до открытия Христофором Колумбом Америки, а к кенофитам соответственно занесенные в более позднее время, в т.ч. эвкенофиты - занесенные в течение 20 в. Такая градация для многих регионов, в том числе и нашего, лишена всякого смысла. В ряде случаев авторы устанавливают свои временные границы, как то, расселение русских на изучаемой территории (Туганаев, 1989), другие при выделении группы кенофитов руководствуются наличием первых литературных сведений о занесенных растениях, а при изучении адвентивной фракции урбанизированных территорий - датой основания города (Попов, 2000). Таким образом, из-за разности подходов к этому вопросу, данные, полученные различными исследователями, становятся несравнимыми. В то же время растения, давно занесенные на территорию нашего региона и натурализовавшиеся, уже образовали консортивные связи и прочно вошли в состав естественных ценозов, их роль в процессе флорогенеза на изучаемой территории уже состоялась. Поэтому мы посчитали нужным включить в список только растения, появившиеся на территории нашего региона в обозримом прошлом, что подтверждается литературными данными личными наблюдениями и сборами, хранившимися в гербарных коллекциях, а также некоторые растения, условно относящиеся к группе археофитов, чаще всего культивируемые, либо сегетальные сорняки, так и не натурализовавшиеся на изучаемой территории, привносимые либо в виде семенного материала культурных растений, либо в качестве нежелательных примесей к нему, иногда встречающиеся как одичавшие вблизи мест культивирования или по пути транспортировки, но не натурализующиеся, а, следовательно, относимые нами к группе эфемерофитов.
Вместе с тем, мы сочли не нужным включить в конспект адвентивных растений региона экзотичные виды, иногда встречающиеся на ювенильных стадиях развития, чаще в специфических местах обитания, так на отстойниках иногда встречаются проростки цитрусовых, в клумбах на улицах города - проростки фиников и др. Многие культивируемые растения дают в наших условиях самосев, но растения не переживают зимовки. Так, на территории г.Волгограда часто наблюдается самосев Stypholobium japonicum (L.) Schcott., а в дендрологическом парке Водоканала отмечается самосев более чем 200 видов культивируемых растений.
Виды, которые мы приводим для территории Волгоградской области впервые, помечены звездочкой.
