Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Физико-географические условия бассейна р. Барнаулки 7
1.1. Геоморфология и геология 7
1.2. Гидрография и гидрология 9
1.3. Климат 13
1.4. Почвы 14
1.5. Растительный покров 17
1.5.1. История формирования растительного покрова 17
1.5.2. Современное состояние растительного покрова 19
1.6. Краткий обзор истории ботанических исследований 29
ГЛАВА 2. Методика изучения флоры бассейна р. Барнаулки 33
ГЛАВА 3. Флористическое районирование бассейна р. Барнаулки 39
3.1. Бассейны, ландшафты и районирование 39
3.2. Дифференциальные виды - как критерий границ районирования 42
3.3. Краткий обзор существующих схем районирования 44
3.4. Описание флористических микрорайонов бассейна р. Барнаулки 46
ГЛАВА 4. Конспект флоры бассейна р. Барнаулки 56
ГЛАВА 5. Анализ флоры бассейна р. Барнаулки 139
5.1. Таксономический анализ 139
5.1.1. Таксономическое богатство и оригинальность флор 139
5.1.2. Богатство основных систематических групп 143
5.1.3. Семейственно-видовая и семейственно-родовая структура 147
5.1.4. Родо-видовая структура 156
5.1.5. Сходство флор на уровне видового состава 159
5.2. Хорологический анализ 162
5.3. Экологический анализ 168
5.4. Эколого-ценотический анализ 173
ГЛАВА 6. Подходы к охране флоры бассейна р. Барнаулки 179
6.1. Анализ встречаемости, редкие и исчезающие виды 179
6.2. Проект бассейновой сети ООГГГ 184
Выводы 205
Список использованных сокращений 207
Литература 208
Приложение. Типологические элементы флоры бассейна р. Барнаулки 223
- История формирования растительного покрова
- Краткий обзор существующих схем районирования
- Семейственно-видовая и семейственно-родовая структура
- Проект бассейновой сети ООГГГ
Введение к работе
Актуальность работы. Проблемы изучения и охраны флористического разнообразия равнинных речных бассейнов Алтайского края как естественных территориальных подразделений (Камелин, 1973) тесно связаны и требуют скорейшего решения. Во-первых, отсутствуют полные локальные флористические сводки по всем таким бассейнам для выделения объектов, которые требуют первоочередной охраны. Во-вторых, высокая степень антропогенной трансформации равнин края затрудняет изучение их естественной флоры. В-третьих, существующие особо охраняемые природные территории (ООПТ) в основном флористически слабо изучены и создавались без учета необходимости сохранения биоразнообразия и поддержания экологического равновесия.
Бассейн реки Барнаулки (ББ) площадью 5720 км2 и протяженностью 240 км представляет собой уникальный модельный объект исследования в силу своего географического положения и ландшафтного строения. Бассейн пересекает пределы двух природных зон и трех подзон (засушливой, умеренно-засушливой степи и южной лесостепи) Приобского плато, объединяет два разнородных и разновозрастных образования: ложбину древнего стока с сосновыми борами (Барнаульский ленточный бор) на песках касмалинской свиты и водораздельные пространства с зональными степями на лессовидных суглинках.
Начало активного хозяйственного освоения бассейна реки относится к строительству в 1739 г. Барнаульского сереброплавильного завода Анкифия Демидова. На протяжении XVIII-XIX в.в. и отчасти XX в. Барнаульский ленточный бор подвергался сильнейшим рубкам, а местами полностью сводился. Постоянно прогрессировала распашка целинных земель, пик которой приходится на 30-е г.г. XX в., когда пахались даже склоны под урез воды. На протяжении всей истории хозяйственного освоения бассейна Барнаулки сводились осиново-березовые колки и балочные леса, площадь которых сократилась к настоящему моменту в 2-3 раза. В результате строительства непроточных плотин на малых реках и повсеместного несоблюдения водоохранных зон и прибреж-но-защитных полос р. Барнаулка потеряла почти все свои притоки, существенно снизились протяженность реки, водность и качество воды.
Флористическое изучение растительного покрова как физиономичного компонента ландшафта служит познанию пространственной организации ББ для целей районирования, закладывает научную основу для создания сети ООПТ, пропаганды знаний о редких и исчезающих видах растениях, экологического мониторинга и решения задач оптимизации природопользования.
При антропогенной трансформации флора более резистентна, чем расти-
тельность, т.к. отдельные виды сохраняются вероятнее, чем их специфические сочетания в сообществах. Поэтому в основу исследования легло познание зависимости структуры элементарных региональных флор от зонального положения и степени антропогенной трансформации. Основной упор при этом сделан на выявление и изучение распространения дифференциальных видов для разграничения элементарных региональных флор и флористического районирования ББ, редких и исчезающих видов для разработки проекта бассейновой сети ООПТ.
Цель и задачи исследования. Цель работы — изучение состава и особенностей пространственной структуры флоры бассейна р. Барнаулки, разработка комплекса охранных мероприятий.
С учетом поставленной цели решались следующие задачи:
инвентаризация видового состава флоры;
выделение элементарных региональных флор и флористическое районирование;
анализ элементарных региональных флор;
выявление редких и исчезающих растений;
разработка бассейновой сети ООПТ.
Основные защищаемые положения:
1) Высокий уровень флористического разнообразия бассейна р. Барнаул
ки обусловлен зональной неоднородностью и эффектом экотона, а также
богатством адвентивной флоры г. Барнаула;
2) Таксономическая, хорологическая, экологическая и эколого-
ценотическая структура элементарных региональных флор бассейна реки зави
сит от их зонального положения и степени антропогенной трансформации;
3) Дифференциальные виды, структура элементарных региональных
флор, зональные и локальные особенности растительности, почв, рельефа и
климата позволили выделить в бассейне р. Барнаулки 5 флористических мик
рорайонов.
4) Основной возможной формой охраны и базовым элементом проекта
бассейновой сети ООПТ следует признать памятник природы, а наивысшими -
природный парк и государственный природный комплексный заказник.
Научная новизна. Впервые для бассейна р. Барнаулки приводится 929 видов высших сосудистых растений из 421 рода и 102 семейств. Детально изучены в пределах бассейна границы ареалов 302 дифференциальных видов и проведено флористическое районирование, в основе которого лежит распространение дифференциальных видов и структура элементарных региональных флор, а в качестве вспомогательных критериев использованы особенности растительности, почв, рельефа и климата. Выявлены редкие и исчезающие виды
растений, предложены списки для охраны в административных районах края, уточнено распространение видов занесенных в Красные книги различного ранга. На основе ландшафтного и флористического подходов разработана методика выделения объектов охраны и формирования бассейновых сетей ООПТ.
Материалы и методы исследований. Основной метод работы - маршрутный. В течение 9 лет (1995-2003 гг.) автор участвовал в 13 экспедициях и серии кратковременных выездов. Составлены флористические списки для окрестностей 40 населенных пунктов. Использованы материалы Гербария АлтГУ (ALTB), отдельные образцы привлечены из Общего Гербария ЦСБС СО РАН (NS). Всего обработано более 9000 гербарных листов, из которых 6000 собрано непосредственно автором. Сборы 1995-2000 гг. хранятся в Гербарии АлтГУ (ALTB), 2001-2003 гг. в Гербарии ИВЭП СО РАН. Учтены литературные сведения. Создана флористическая база данных (Microsoft Access 2000).
Использованы описания почв и ландшафтов, выполненные в 1999-2003 гг. членами Ландшафтного отряда ИВЭП СО РАН, аэрофото- и космос-нимки, данные GPS-привязки, «Ландшафтная карта Алтайского края» (фонды ИВЭП СО РАН, д.г.н., проф. Ю.И. Винокуров и др.), топографические карты (М 1:100 000, 1:200 000). На основе уточнения и дополнения «Ландшафтной карты Алтайского края» в геоинформационной среде Maplnfo Professional 6.5 SCP составлена ландшафтная карта бассейна и серия вспомогательных карт.
В качестве низшей ландшафтной единицы исследования для составления первичного флористического списка выбрано урочище; как опорная точка использована проба флоры (Юрцев, 1975) или локальная флора (Шеляг-Сосонко, 1980) окрестностей географического пункта. Под элементарной региональной флорой нами понимается флора зонального фрагмента бассейна р. Барнаулки как агрегат локальных флор. При анализе сходства-различия элементарных региональных флор использованы теоретико-графовые методы (Семкин, 1987) и расчет оригинальности видового и родового состава (Малышев, 2000). Обработка данных проводилась с помощью базы данных Microsoft Access 2000 (выборки, сортировка) и программы Microsoft Excel 2000 (вычисления).
Практическая ценность работы. Собранный гербарный материал пополнил коллекции Гербария АлтГУ (ALTB) и лег в основу создания Гербария ИВЭП СО РАН. Опубликованные результаты работы, служат для дополнения и издания региональных сводок, флор и определителей.
Электронные карты бассейна реки (Maplnfo Professional 6.5 SCP) и флористическая база данных (Microsoft Access 2000) используются для флористических, ботанико-географических и ландшафтных исследований.
В целях поддержания флористического разнообразия степной и лесо-
степной зон Алтайского края составлен список редких и исчезающих видов для местной охраны, издана Красная книга Новичихинского района Алтайского края (Золотов и др., 2002), разработан проект бассейновой сети ООПТ.
Апробация работы. Основные материалы диссертации и результаты исследований представлены в виде докладов на II межрегиональной экологической конференции «Чтения памяти Ю.А. Львова» (Томск, 1998), научной конференции «Бассейновая парадигма в географии» (Барнаул, 1999), IV и V региональных научно-практических конференциях «Особо охраняемые природные территории Алтайского края и сопредельных регионов, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда» (Барнаул, 1999, 2002), конференциях молодых ученых ИВЭП СО РАН (Барнаул, 2001, 2002, 2003, 2004), молодежной конференции «Исследования молодых ботаников Сибири» (Новосибирск, 2001); международном совещании «Проблемы охраны растительного мира Сибири» (Новосибирск, 2001), П международной конференции «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы» (Барнаул, 2002), II международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2003), III конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М,А. Лаврентьеву (Новосибирск, 2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 работ, из которых 10 представляют собой статьи и главы в коллективных монографиях, 16 - материалы и тезисы научных конференций.
Структура и объем работы. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 223 источников и приложения, содержит 20 таблиц и 7 рисунков.
Выражаю искреннюю благодарность за терпение и поддержку моим научным руководителям к.г.н., доценту И.Н. Ротановой и к.б.н., доценту М.М. Силантьевой. Глубоко признателен всем моим родственникам, друзьям, коллегам и учителям, оказавшим мне неоценимую помощь в экспедиционных работах, при участии в конференциях, в процессе реализации научных проектов, подготовке иллюстрационного материала и оформлении диссертации.
История формирования растительного покрова
Древнейшие палеоботанические и палинологические находки на Приобском плато обнаружены в нижне-среднеюрских отложениях континентального генезиса (Адаменко, 1974), т.е. с начала юрского периода на освободившейся от моря территории происходило непрерывное развитие растительного покрова. Отсутствие изоляции и сходство природных условий на юге Западно-Сибирской низменности определили путь формирования флоры: внедрение ал-лохтонных элементов существенно преобладало над видообразованием, о чем свидетельствует низкий процент эндемизма (Тахтаджян, 1978; Малышев, 2000): Изменение структуры флоры через миграции, адаптации и исчезновение отдельных таксонов и их комплексов было обусловлено изменением среды обитания, т.е. появлением или исчезновением конкретных экотопов.
Наиболее четко подобная взаимосвязь прослеживается с третичного периода, когда уже существовало подавляющее большинство современных родов высших сосудистых растений. На протяжении конца олигоцена, миоцена и плиоцена происходило иссушение климата, явившееся следствием отступления моря и увеличения континентальности, что повлекло за собой постепенное исчезновение широколиственных и субтропических элементов, уменьшение роли водно-болотных форм с одновременным формированием степных и галофит-ных комплексов (Шумилова, 1962; История.., 1970; Адаменко, 1974, 1976).
С наступлением плейстоцена усилилось влияние климатических циклов на флору и растительность. В настоящее время выделяют четыре этапа таких циклов: влажный и теплый - конец межледниковья, влажный и холодный - начало ледникового периода, сухой и холодный - конец ледникового периода, сухой и теплый - начало межледниковья (Зыкин, Зыкина, Орлова, 2000). Во влажные периоды увеличивалась лесопокрытая площадь, доминировали хвойные породы, возрастало значение луговых и водно-болотных форм. В сухие периоды лесопокрытая площадь уменьшалась, доминировали мелколиственные породы, возрастало значение степных и галофитных комплексов. В холодные периоды арктоальпийские виды (Betula nana, Alnus fruticosa, Oxyria, Papaver, Armeria, Saxifraga, Draba) играли заметную роль во флоре, а в теплые - их доля сокращалась (История.., 1970; Адаменко, 1974,1976; Стратиграфия.., 1977).
К среднему плейстоцену относится начало формирования ленточных боров. Некоторые авторы считают, что их слагает особый кулундинский подвид сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. subsp. kulundensis Suk.), образовавшийся при заселении аллювиальных песков в результате гибридизации проникших сюда представителей алтайской и салаирской популяций сосны обыкновенной (Крылов, 1962). В холодные периоды плейстоцена Средне- и Верхне-Обские боры граничили на севере и северо-востоке с темнохвойной тайгой, являясь своеобразным коридором для проникающих в ленточные боры бореальных элементов. Об этом свидетельствуют, например, отмеченные в приобской части Барнаульского ленточного бора отдельные экземпляры ели и пихты, а также участие в травостое сосновых лесов типичных таежных видов (Павлова, 1963).
К концу плейстоцена смена ледниковых и межледниковых эпох сформировала флору и растительность весьма близкую к современной (Шумилова, 1962; История.., 1970). Оформились степные, галофитные и водно-болотные комплексы. Полностью исчезли субтропические элементы и арктоайьпийские экзоты, виды третичных широколиственных лесов сильно сократили свое количество и распространение, ведущее положение заняли хвойные и мелколиственные леса. Среди видов относимых в Сибири к неморальным реликтам (По-ложий, Крапивкина, 1985) в ББ встречаются 5 (Dryopteris filix-mas, Cardamine impatiens, Epilobium montanum, Astragalus glycyphyllos, Poa remold), причем все их местонахождения сконцентрированы в приобской его части, где создаются наиболее благоприятные условия для их сохранения (Золотое, 20026).
К неморальному элементу относятся еще и виды вторичного заселения, которые обладают сомкнутым современным ареалом, приобретенным в результате многократных миграций, вызванных пендуляциями зональных полос в плейстоцене. В Сибири виды вторичного заселения занимают широкий спектр экологических ниш от чернево-таежных лесов до степных и нарушенных местообитаний. В ББ встречается порядка 80 видов, которые относятся к этой группе (Камелин, Овеснов, Шилова, 1999): Matteucia struthiopteris, Dryopteris cristata, Leptopyrum fumarioides, Thalictrum flavum, Lathyrus vermis, Viburnum opulus, Glechoma hederacea, Lamium album, Campanula cervicaria, Paris quadri-folia, Dactylis glomerata, Poa nemoralis и др. (Золотов, 20026). Более того, весьма вероятно, что 5 упоминавшихся выше неморальных реликтов, являясь таковыми в Сибири, в ББ относятся к видам вторичного заселения, проникшим сюда с Салаира или из предгорий Алтая через Верхне- и Средне-Обские боры.
В голоцене (последние 10,2 тыс. лет) также происходили циклические изменения климата, однако их амплитуда, продолжительность и воздействие на растительный покров уступали плейстоценовым по масштабу. Тем не менее, характер самих процессов в целом соответствовал смене ледниковых периодов и межледниковий, что выражалось в смещении границ природных зон и подзон, ареалов отдельных видов и их комплексов, изменении структуры сообществ и смене доминирующих типов растительности (Зыкин, Зыкина, Орлова, 2000).
Антропогенная трансформация - это современный этап формирования флоры и растительности ББ, поскольку хозяйственная нагрузка в последние 200 лет превосходит природные процессы интенсивностью и масштабом последствий. Результирующее воздействие антропогенного пресса на ландшафты выражается в изменении совокупности экотопов бассейна . Нарушенные земли увеличивают свои площади, создавая благоприятные условия для соответствующих растительных группировок и внедрения заносных видов. Нагрузка на естественные сообщества способствует исчезновению из их состава антропофобных видов и упрощению фитоценотической структуры. Особого внимания заслуживает образование вторичных солончаков в результате нарушения гидрологической структуры ББ и перевыпаса на засоленных лугах (Золотов, 2001а).
Растительный покров как компонент ландшафта находится в сложном взаимодействии с другими его составляющими. Можно выделить две группы факторов, оказывающих определяющее влияние на структуру растительного покрова ББ: геолого-геоморфологические и эколого-географические.
Геолого-геоморфологическое своеобразие бассейна р. Барнаулки заключается в структурном и функциональном объединении двух разнородных и разновозрастных образований - ложбины древнего стока и водораздельных пространств, которое определяет «поперечную» структуру его растительного покрова в направлении левый водораздел - долина реки - правый водораздел. Такое контрастное сочетание боровых и степных ландшафтов обеспечивает высо-кий уровень флористического разнообразия: в пределах 1-2 км могут встречаться таежные (Vaccinium vitis-idaea, Pyrola), степные (Stipa capillata, Festuca valesiaca) и галофитные виды (Artemisia nitrosa, Nitraria schoberi).
Краткий обзор существующих схем районирования
За основу для флористического районирования бассейна р. Барнаулки взяты схема физико-географического районирования равнинной части Алтайского края (Цимоаяей, Винокуров, 1988) и «Ландшафтная карта Алтайского края», составленная под руководством д.г.н., проф. Ю.И. Винокурова (фонды ИВЭП СО РАН), Перспективность использования указанных карт для флористических исследований уже отмечалась в печати {Силантьева, 1999), а специальное флористическое районирование Алтайского края на уровне районов, подрайонов и микрорайонов на данный момент не разработано. На рис. 4. приводится фрагмент схемы районирования; в пределах которого расположен ББ.
Согласно принятой за основу схеме бассейн р, Барнаулки относится к Западно-Сибирской равнинной стране, Степной и Лесостепной областям. Степная его часть расположена на территории Южно-Приалейекой провинции в пределах Срслне-АлеЙского (засушливая степь) и Алейского районов (умеренно-засушливая степь), а лесостепная целиком лежит в границах Приобского района (южная лесостепь) Верхне-ОбскоЙ провинции. Следует отметить, совпадение бассейновых границ с границами районирования; 1} юго-западной границы бассейна реки с границами Беяь-Агачского (сухая степь) и Срсдне-Адейсхого районов; 2} большей части юго-восточной границы Приобского района с аналогичной границей ВБ; 3) северо-восточной границы бассейна р. Барнаулки с границей Верхне-Обского района (средняя лесостепь). Таким образом, бассейн реки расположен на территории 3-х физико-географических районов и 3-х природных подзон, граничит с 2 мя другими районами? и подзонами, представляя собой уникальный объект ботанико-географических исследований.
Согласно флористическому районированию А.Л. Тахтаджяна (1978) бассейн р. Барнаулки относится к Западно-Сибирской провинции Циркумбореаль-ной области Бореального полцарства Голарктического царства. Некоторые авторы (Байков и др., 1998) рассматривают Алтайский край в качестве Барнаульского флористического района наряду с пограничными областями и республиками, что, вероятно, соответствует флористическому району по размерности, но естественность хорионов основанных на административном делении весьма сомнительна и не решает проблемы дробного районирования Западной Сибири.
В процессе работы были учтены схемы районирования других авторов -физико-географические (Николаев, Самойлова, 1978; Николаев, 1999), почвенные (Горшенин, 1955 цит по Куминовой и др., 1963), геоморфологические (За-нин, 1958; Занин, Кравцова, 1958; Кравцова, 1959) и, прежде всего, ботанико-географические и геоботанические (Ревердатто, 1931 цит по Куминовой и др., 1963; Вандакурова, 1950; Александрова, Базилевич и др., 1958; Александрова, Гуричева, Иванина, 1958; Карта растительности.., 1963; Куминова и др., 1963; Лапшина, 19636; Павлова, 1963; Растительность.., 1976; Огуреева, 1978; Лав-ренко, Карамышева, Никулина, 1991). Особо следует отметить флористические рубежи установленные П.Н. Крыловым (1916) на основе фитостатического анализа растительности, т.к. они в значительной степени совпадают с нашими.
Все указанные схемы констатируют региональную неоднородность бассейна р. Барнаулки, однако анализ подходов к районированию Алтайского края обнаруживает значительное несовпадение границ природных зон и подзон, причем разграничение засушливой и умеренно-засушливой степи вызывает куда меньше разногласий, чем южной лесостепи и умеренно-засушливой степи.
В пределах довольно однородной возвышенной равнины Приобского плато применение геолого-геоморфологического критерия не дает однозначных результатов, а климатические рубежи сильно размыты для определения точных границ. В качестве надежных критериев при установлении контуров подзон могут быть использованы зональные особенности почвенных разностей и растительных группировок. Так, граница засушливой и умеренно-засушливой степи приурочена к смене черноземов южных обыкновенными и разнотравно-типчаково-ковыльных степей богаторазнотравно-типчаково-ковыльными.
Более сложно провести границу умеренно-засушливой степи и южной лесостепи, т.к. в этом случае не происходит смены доминирующих обыкновенных черноземов, но лишь появляются субдоминантные слабовыщелоченные. В качестве одного из основных критериев некоторые авторы (Огуреева, 1978; Цимбалей, Винокуров, 1988) указывают на значительное увеличение площади осиново-березовых колков. Однако такие колки интразональны и встречаются даже в подзоне сухой степи в окружении каштановых почв, а для приобской части южной лесостепи они наоборот практически не характерны - вследствие высокой расчлененности рельефа здесь распространены только балочные леса. В данной ситуации флористические показатели могут служить источником информации о пространственной дифференциации ландшафтов.
Параллельно объединению первичных списков в локальные и элементарные региональные флоры (глава 3) происходило территориальное объединение соответствующих им ландшафтных подразделений (рис. 5.). Так если первичные флористические списки соответствуют урочищам и группам урочищ, то в дальнейшем они объединяются в местности и группы местностей. Склон от водораздела до ложбины древнего стока в пределах фрагмента бассейна р. Барна-улки является сопряженным ландшафтным выделом на уровне группы местностей, т.е. степные ландшафты в каждом фрагменте представляют две группы местностей. Ложбина древнего стока в пределах фрагмента также представляет собой группу местностей, которая вместе с двумя предыдущими объединяются в характерное для каждого фрагмента сочетание групп местностей. При объединении флористических списков учитывались признаки ландшафтов: 1) растительность, 2) типы почв, 3) особенности рельефа, 4) климат.
В результате уточнения и дополнения «Ландшафтной карты Алтайского края» (пункт 3.3.) была составления ландшафтная картосхема бассейна р. Барнаулки на уровне местностей с указанием границ флористических микрорайонов (рис. 5.), соответствующих его зональным фрагментам или территориям выявления элементарных региональных флор. Только граница засушливой и умеренно засушливой степи при районировании бассейна реки совпала с базовой схемой (Цимбалей, Винокуров, 1988), граница степной и лесостепной зон смещена северо-восточнее, а южно-лесостепная часть ББ разбита на 3 микрорайона, в пределах которых ландшафтная и флористическая ситуации различны. Микрорайоны бассейна р. Барнаулки зонально однородны в ландшафтно-бассейновом и флористическом отношении, а их размеры различны по причинам, которые обсуждались в главе 3. Степень ландшафтного сходства флористических микрорайонов также различна (рис. 5). Наиболее сходны между собой 3 южно-лесостепных микрорайона. Границы микрорайонов бассейна реки в большинстве случаев привязывались к водоразделам малых степных рек и границам озерных котловин в целях соблюдения структурного и функционального единства подразделений ландшафтно-бассейновой организации.
Легенда к ландшафтной картосхеме бассейна р. Барнаулкн Степная зона, засушлнво-стевная подзона:
1. Плоские и слабоволижтые водораздельные поверхности с разнотрав-но-титгчаково«ковыльными степями на черноземах южных.
2. Пологие сдаборасчлененные склоны увалов с разнотравно-тиичаково-ковыдьными степями на черноземах южных к содонцово-солончаковыми комплексами но мезононмжеш-шм.
3. (Уклоны ложбины древнего стока террасированные, пологие, сдаборасчлененные с ра;шотравно типчшсово коішдьньши степями на черноземах южных и широким распространением солонцово-солончаковых комплексов,
4. Склоны ложбины древнего стока бугристо-грядовые с остепненными злаковыми и лишайниковыми сосновыми лесами на боровых песках и дерново-слабогюдзолистых почвах.
5. Днище ложбины древнего стока бугристо-грядовое с остепненными злаковыми и лишайниковыми сосновыми лесами на боровых песках и дерново-едабоподзолиетых почвах, а также заболоченными ивово-березовымн лесами (аирами) и солончаковыми дугами но приозерным понижениям.
Семейственно-видовая и семейственно-родовая структура
Состав и соотношение ведущих семейств характеризует принадлежность флор к ботанико-географическим областям, т.к. менее всего зависит от площади и степени изученности территории (Толмачев, 1970, 1974, 1986; Шмидт, 1980, 1984; Малышев, 1987). Видовое богатство и ранги многовидовых семейств, содержащих число видов выше среднего, в ряду сравниваемых флор представлены таблице 5, причем порядок семейств выстроен по флоре ББ.
В рядах КУ-ББ-КР и КУ-Ф1-Ф5-КР наблюдается четко выраженное уменьшение доли 10 ведущих семейств от общего видового богатства, которая изменяется от 66 % до 57 %, достигая в Коснхинском районе типичного для бо-реальных флор значения: 55-57% (Толмачев, 1970; 1974; 1986). Хотя степные флоры относятся к Циркумбореальной области (Тахтаджян, 1978), влияние Ирано-Туранской области несколько увеличивает долю 10 ведущих семейств.
Во всех сравниваемых флорах Asteraceae и Роасеае лидируют, а их ранги постоянны, что характерно для Циркумбореальной области Бореального под-царства Голарктического флористического царства (Тахтаджян, 1978).
Резкое снижение ранга Chenopodiaceae в рядах КУ-ББ-КР и Ф1-Ф5 (с 3 до 13) не зависит от объема флоры и связано с уменьшением количества и качества подходящих местообитаний, а при переходе из Зеркальского (Ф2) микрорайона в Серебренниковский (ФЗ) имеет ступенчатый характер (с 3 до 6). Следует отметить, что в Серебренниковской (ФЗ) и Черемновской (Ф5) флорах семейство занимает сходные места, но в ФЗ это обеспечивается, прежде всего, видами естественных ценозов, а в Ф5 - почти исключительно синантропными представителями Chenopodiaceae (Chenopodium, Atriplex, Axyris, Kochia и Salsold).
Количество видов Fabaceae в ряду КУ-ББ-КР уменьшается с 53 до 37 в виду резкого снижения богатства рода Astragalus и выпадения ряда более мелких родов, а ранг увеличивается с 5-го по 4-й за счет перестроек внутри спектра. В бассейне р. Барнаулки наибольшее число видов семейства встречается в 2-х северо-восточных фрагментах, где увеличивается роль родов Lathyrus и Vicia, при наличии степных (Astragalus testiculatus, Oxytropis pilosa и др.), в том числе заносных здесь элементов (Lotus sergievskiae, Sophora alopecuroides).
Число видов Rosaceae в Кулунде (сухая степь) и Коснхинском районе (средняя и северная лесостепь) одинаково при прочих разных характеристиках этих территорий, а некоторое повышение ранга его в лесостепи обусловлено одновременным снижением видового богатства других семейств спектра.
Видовое богатство Сурегасеае в КР меньше чем в КУ, а ранг выше, т.е. роль семейства в сложении флор ряда КУ-ББ-КР возрастает. Число видов Сурегасеае в близких по объему флорах Кулунды и Черемновского (Ф5) микрорайона совпадает, а ранг семейства значительно выше в Ф5. Кроме того, в КУ из 36 видов обычны только 6 (16,7%), в бассейне р. Барнаулки из 49 обычны 16 видов (32,7%), а в Коснхинском районе из 28 обычны 15 видов (53,6%). Общее число видов в данном случае не показательно, т.к. сильно зависит от площади и изученности территории из-за обилия спорадически встречающихся представителей семейства. Приведенные показатели встречаемости позволяют предположить, что на уровне элементарной региональной флоры в Кулунде количество видов И ранг Сурегасеае будут значительно ниже, чем в Новичихинском (Ф1) микрорайоне. Необычно высокий для степной зоны ранг семейства в Зеркаль-ской (Ф2) флоре объясняется наличием обширных лесных болот и согр, а также общим разнообразием экологических условий: только здесь в ББ отмечены С. buxbaumii, С. pediformis. Интересно, что для Ф2 характерны как виды, встречающиеся в бассейне р. Барнаулки еще только в Ф1 - Carex acutiformis, С. dian-dra, С. enervis, так и отмеченные еще только в Ф5 - Carex canescens, С. сагуо-phyllea, С. pallescens. Причем Carex buxbaumii, С. canescens и С. pallescens вероятно имеют здесь реликтовый характер и связаны с максимумами лесной растительности плейстоцена и голоцена. В Серебренниковской (ФЗ) и Зиминской (Ф4) флорах видовое богатство Сурегасеае теоретически должно равняться 29-36, но фактически оно значительно меньше - 25, что возможно связано с небольшими размерами территории и ее недостаточной изученностью.
Теоретически роль Brassicaceae как древнесредиземноморского семейства должна снижаться в ряду КУ-Ф1-Ф5-КР, но в результате его обогащения заносными видами ранг колеблется от 3 до 7. Резкое снижение ранга в Новичихинском (Ф1) микрорайоне по сравнению с Кулундой объясняется отсутствием в бассейне р. Барнаулки 21 вида, большинство которых псаммофиты {Afyssum le-nense, A. tortuosum, Syrenia montana, S. siliculosa и др.) и галофиты {Erysimum sisymbrioides, Sterigmostemum tomentosum, Hymenolobus procumbens й др.). Поскольку в ББ синантропные виды определяют ранг семейства, то в Ф5 (г. Барнаул) Brassicaceae выходит на 3-е место, причем отсутствуют здесь в основном виды, тяготеющие к степной зоне: собственно степные {Sisymbrium junceum), галофитные {Thellungiella salsuginea) и псаммофитные {Afyssum obovatum, Clausia aprica). Более низкие, чем даже в Косихинском районе, ранги Brassicaceae во флорах Ф1-Ф4, объясняются отсутствием стационарно изучаемых крупных поселений, т.е. данных о наличии редких сорных видов семейства. Тем не менее, в ряду КУ-ББ-КР число видов уменьшается с 58 до 33, причем флора бассейна р. Барнаулки превосходя Кулундинскую на 101 вид, уступает по богатству Brassicaceae 9 видов, а почти равная флора Ф5 - 15 видов. Таким образом, сокращение видового разнообразия семейства прослеживается даже при сравнении неравновеликих и антропогенно трансформированных флор.
Незначительные изменения структуры «средней» части спектра связаны с перемещениями первых 7 семейств и выхода Chenopodiaceae из состава 10 ведущих семейств в Зиминской (Ф4) и Косихинской флорах. К этой стабильной части спектра относятся 8 семейств: Caryophyllaceae, Ranunculaceae, Apiaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Polygonaceae, Boraginaceae, Salicaceae.
«Хвостовая» части спектра многовидовых семейств подобно «головной» четко фиксирует зональные особенности флор. Так, появление семейств Ericaceae и Orchidaceae в спектрах Зиминской (Ф4), Черемновской (Ф5) и Косихин-ской флор указывает на увеличение роли бореальных элементов, из которых только здесь в рассматриваемом ряду встречаются Oxycoccus palustris, Vaccin-ium myrtillus, Moneses uniflora, Pyrola media, Corallorhiza triflda, Cypripedium calceolus, C. guttatum, Epipactis palustris. В спектре Серебренниковской (ФЗ) флоры эти семейства отсутствуют, сближая ее с флорами степной зоны.
От Кулунды к Зиминскому (Ф4) микрорайону число видов Jimcaceae сокращается, в Черемновском (Ф5) микрорайоне семейство не относится к многовидовым, а в Косихинском районе его богатство вновь возрастает. Если в KY видовое разнообразие семейства целиком определяет Juncus, то в бассейне р. Барнаулки появляется Luzula pallescens, а в КР - еще L. pilosa и L. sibirica. Таким образом, снижение разнообразия рода Juncus сопровождается увеличением богатства рода Luzula при увеличении гидротермического коэффициента.
Яркой отличительной чертой флоры Кулунды является присутствие в спектре АШасеае, причем на одном уровне с Salicaceae (15-16), тяготеющим к средней части спектра других флор. Видовое богатство АШасеае в КУ (13) более чем в 2-3 раза превышает аналогичный показатель в бассейне р. Барнаулки (4) и Косихинском районе (6), где это семейство не относится к многовидовым.
Появление Plantaginaceae в «хвостовой» части спектра Зеркальской (Ф2) флоры объясняется тем, что здесь отмечены 8 из 9 видов флоры ББ, а недостающий рудеральный вид - Plantago lanceolata - указывается только для Че-ремновского (Ф5) микрорайона. Кроме 4 обычных видов (P. major, P. media, P. salsa, P. urvillei\ здесь отмечены 3 редких в бассейне р. Барнаулки вида (P. depressa, P. major subsp. intermedia, P. maxima), а также индикатор солончаковых и солончаковатых лугов Р. сотий, характерный в ББ для Ф1 и Ф2.
Только в Косихинском районе Potamogetonaceae входит в число многовидовых семейств, что свидетельствует о возрастании его богатства и роли в средней и северной лесостепи. Общими для КУ, ББ и КР являются только 3 вида: Potamogeton pectinatus, P. perfoliatus и P. pusillus. Причем в Кулунде из 6 видов 5 встречаются очень редко и только 1 изредка, а в Косихинском районе наоборот - только 1 из 8 встречается редко, остальные обычно и изредка.
Проект бассейновой сети ООГГГ
В настоящее время остро стоит вопрос охраны естественных ландшафтов бассейна р. Барнаулки . Зональные степи и осиново-березовые колки занимают первое место по нарушенности и требуют сохранения всех уцелевших площадей. На втором месте находятся сообщества водоемов, водотоков и связанных с ними пойменных лугов, балочных осиново-березовых лесов и т.д. Наименее нарушены боровые ландшафты, особенно согры ложбины древнего стока. Сообщества солончаков, не имея большого хозяйственного значения, сильно страдают от вытаптывания при выпасе и быстро теряют естественную структуру.
Проблемы охраны, восстановления и рационального использования ресурсов ББ требуют комплексного подхода, т.к. невозможно решать эти задачи без регламентации хозяйственной деятельности и экологически грамотного территориального планирования (Жерелина, Черных, Золотов и др., 2003). Этот подход отражен в научном обосновании сети особо охраняемых природных территорий бассейна р. Барнаулки - наиболее эффективном способе поддержания экологического равновесия. А.Н. Иванов (1998) называет три отличия системы от сети: 1) функциональная целостность; 2) индивидуальность категорий ООПТ с различными, но частично перекрывающимися функциями; 3) единый орган управления. На региональном уровне эти условия могут быть в определенной степени выполнены, но на уровне административных районов, бассейнов средних рек и их фрагментов их выполнение весьма проблематично, поэтому мы придерживаемся термина сеть ООПТ для локального уровня.
В настоящее время разработаны алгоритмы создания региональных систем ООПТ (Носе, 1996; Резникова, 2000; Система.., 2001; Глазунов, 2002; Жи-гальский и др., 2003; Ротанова и др., 2003), представляющие собой картографический анализ при сопоставлении серии тематических карт с последующим выделением ядер (узлов, объектов), коридоров между ними и буферных зон. Ядра характеризуют разнообразие, типичность и ценность (научную и т.д.) одного экологического компонента или их совокупности, коридоры обеспечивают целостность системы, а буферные зоны выполняют барьерную функцию.
Механизмы создания локальных сетей ООПТ напротив практически не разработаны, хотя локальный уровень является ключевым в иерархии природоохранной деятельности: локальный - региональный - федеральный - планетарный. По нашему мнению, он соответствует административным районам (Андреева, Золотов, Черных, 2002) или фрагментам средних рек (Золотов, 2002а).
Локальные сети ООПТ призваны поддерживать ландшафтное и биологическое разнообразие, закладывать базу для разнопрофильных исследований и мониторинга (Юрцев, 1997; Калуцкова, 1998), способствовать пропаганде идей охраны окружающей среды, нести рекреационную и другую нагрузку не противоречащую их статусу. Приоритетным для них является местный уровень, хотя отдельные объекты могут получить региональный или федеральный статус, а сами локальные сети объединяются в региональные и федеральные по административным или географическим признакам.
Существующая законодательная база далеко превосходит реально проявляемую инициативу: 1) Федеральный закон от 14 марта 1995 г. N 33-ФЗ "Об особо охраняемых природных территориях"; 2) Закон Алтайского края от 18 декабря 1996 г. N 60-ЗС "Об особо охраняемых природных территориях в Алтайском крае". В федеральном законе приводится 7 категорий ООПТ, а в законе Алтайского края - уже 17. Существует постановление краевой администрации от 6 апреля 2001 г. «О схеме развития и размещения ООПТ Алтайского края» в рамках проекта WWF по созданию сети ООПТ Алтай-Саянского экорегиона.
Комплексные методики обоснования сетей ООПТ объективны, но трудоемки и требуют большого количества специалистов. Комбинация флористического и ландшафтного подходов наиболее эффективна в отношении охраны флоры и ландшафта, но всегда может быть дополнена данными смежных дисциплин. Такой комбинированный подход целесообразно применять для выделения ООПТ высокого ранга (федеральный закон) - в бассейне р. Барнаулки это заказники, природные парки и памятники природы, тогда как для установления водоохранных зон и т.п. (закон Алтайского края) он малоэффективен.
Флористические и ландшафтные исследования в ББ позволили оценить флористическое и ландшафтное разнообраие, выявить редкие и исчезающие виды растений, уникальные и типичные ландшафтные подразделения, нуждающиеся в охране на разных уровнях (Золотое, 1999г). Охрану растительных ресурсов бассейна р. Барнаулки на локальном уровне целесообразно построить по следующей схеме: 1) издание локальной Красной книги; 2) ревизия существующих ООПТ и проведение изысканий для создания новых; 3) разработка локальной сети ООПТ; 4) реализация экологических программ.
Схема предполагает выделение условно-эталонных участков, охватывающих все разнообразие экотопов района, оценку степени их сохранности, научно-хозяйственной ценности. Такие участки должны лечь в основу локальной сети ООПТ, а наиболее ценные представители их растительного мира войти в локальную Красную книгу. Издание Красных книг Новичихинского и Ребри-хинского районов в общем соответствующих Новичихинскому (Ф1) и Зимин-скому (Ф4) микрорайонам, можно считать реализацией 1-го пункта программы.
Ранее делались попытки оценить эффективность охраны редких и исчезающих растений в ООПТ Алтайского края (Куприянов, Хрусталева, 2001), но они касались, прежде всего, ботанического изучения существующих ООПТ и во многих случаях данные просто отсутствовали. Мы попытались подойти к проблеме с другой стороны, т.е. разработать сеть ООПТ на основе ландшафтной флористики. Естественно, что в этом случае выделенные объекты следует называть ботаническими, если только они еще не имеют охранного статуса или не предложены к охране как водные, комплексные и т.д.
Схема создания локальных сетей ООПТ и объединения их в сеть более высокого ранга делает акцент на выделение ядер (объектов), а проблема коридоров на локальном уровне теряет свою актуальность в силу относительно близкого расположения объектов, совокупность которых сама по себе образует прерывистые коридоры. В бассейне р. Барнаулки наиболее протяженным непрерывным коридором (и буферной зоной) является Барнаульский ленточный бор, связывающий проектируемые ООГГГ боровых ландшафтов. Проектируемые ООПТ степных ландшафтов представленные долинами малых рек примыкают к бору и сливаются с ним в единую структуру, тогда как для отдельных объектов - суффозионных западин и котловин водоразделов - связь может осуществляться через сеть колочных, балочных лесов и лесополос. АЛГОРИТМ создания сети ООПТ бассейна р. Барнаулки:
I. По материалам экспедиционных исследований выделены подходящие объекты (существующие ООПТ автоматически включены в выборку), каждый из которых и вся совокупность соответствуют двум требованиям:
а) репрезентативность - флористическое и ландшафтное разнообразие территории по возможности полно представлены;
б) сохранность объекты имеют достаточную для самоподдержания площадь естественного почвенного и растительного покрова.
