Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопроса по проблеме исследования сорных растений и их фитоценозов в городской агломерации центрального Ставрополья
1.1. Особенности развития сорных растений 7
1.2. Цель и задачи работы 14
Глава 2. Природно-климатические условия и методика исследований ..
2.1. Особенности геологии и рельефа 15
2.2. Климат .' 17
2.3. Почвенный покров 19
2.4. Растительный покров 21
2.5. Объекты и методика исследования 24
Глава 3. Особенности сорной флоры и растительности городской агломерации центрального Ставрополья 27
3.1. Краткий исторический очерк формирования центрально-ставропольской городской агломерации 27
3.2. Основные черты хорологии сорных растений урбанизированных территорий 34
3.3. Центры средоточия и экспансии сорняков в городах Агломерации 38
3.4. Флористические и ценотические особенности зональной и сорной растительности Агломерации 43
3.4.1. г. Ставрополь 43
3.4.2. г. Невинномысск 65
3.4.3. г. Светлоград 76
3.4.4. г. Михайловск 88
3.4.5. г. Изобильный 98
3.5. Флора и растительность разновозрастных газонов и пути повышения их устойчивости и долголетия 108
3.6. Жизненные формы растений зональной и сорной флоры центрально-ставропольской агломерации 113
3.7. Особенности обогащения техногенных экотопов растительным опадом 119
Выводы 138
Предложения производству 140
Литература 141
Приложения 154
- Особенности геологии и рельефа
- Краткий исторический очерк формирования центрально-ставропольской городской агломерации
- г. Невинномысск
- Жизненные формы растений зональной и сорной флоры центрально-ставропольской агломерации
Введение к работе
Центрально-ставропольская селитебная агломерация образована городами: Ставрополь, Невинномысск, Светлоград, Михайловск, Изобильный. Данное объединение городов, соответствующее урбанистическому понятию «Агломерация», или «Конурбация» проведено на основе: 1) наличия система-образующего центра (г. Ставрополь); 2) близкого расположения других городов, отстоящих от административного центра в радиусе 100 км; 3) тесной экономической связи между ними (Энциклопедический словарь..., 1968). Единство городов исследуемой агломерации усиливается также идентичностью природных условий - климата, почвенного и растительного покрова, историей становления, формирования и развития аграрно-индустриального уклада экономики, этно—социальным составом населения и его культурой хозяйствования.
Особенности геологии и рельефа
Динамизм естественных экзогенных процессов в значительной мере зависит от степени стабильности и химизма геологического фундамента региона. В основании исследуемой территории на глубине около 5000 м лежит скифская платформа, представленная большей частью кристаллическими породами палеозия и прикрытая сверху осадочным чехлом мезозоя и кайнозоя. Древняя платформа имеет наибольшее погружение в полосе Кумо-Манычской впадины, приподнимаясь же к югу, она ближе всего - на расстоянии 500-600 м подходит к поверхности современного рельефа в районе западного подножия горы Недреманной - близ населенных пунктов Тоннельный, Надзорное и Барсуковское. В районе исследования все материнские горные породы осадочные. Это майкопские глины, чаще всего встречающиеся в самом центре Ставропольской возвышенности на высотах 500-700 м над ур. моря (района Сенгилеевского озера, склоны горы Недреманной, верховья р. Егорлык и др.). Будучи гипсоносными, с большой концентрацией ионов Са, Mg и других, на них формируются большей частью биогеоценозы интрозо-нального типа из растений - солелюбов: Kochia prostrata, Artemisia taurica, Ag-ropyron pectinatum, Camphorosma monspeliacum, легко подвергающиеся антропогенным трансформациям с образованием сорных и полусорных группировок демутационного ряда. Наряду с майкопскими глинами широко развиты и другие осадочные породы, особенно к северу от центра Ставропольской возвышенности. Это - верхне-палеоценовые известняки сарматского яруса, глина и пески - тортонского. Средний сармат также морского происхождения и представлен криптомактровыми глинами. Обнажающиеся по окраинам Возвышенности отложения включают конгломераты, известняки, глины и пески. Самые молодые породы четвертичного времени - лёссовидные суглинки эо-повой и делювиальной природы, тяготеют большей частью к склонам гор и речным долинам системы Кубани, Калауса и Егорлыка (Гвоздецкий, 1958; Паффенгольц, 1959; Милановский, 1963; Гвоздецкий, 1995 и др.).
Геморфология территории, охваченной данным исследованием, весьма сложна, что обусловлено главным образом денудационными процессами четвертичного периода, а также разнообразием геологических пород различной устойчивости к выветриванию. Самая высокая точка в районе - гора Стрижа-мент (832 м над ур. моря), бронирована плитой сарматского известняка - менее податлива экзогенным явлениям. На небольшом удалении от нее - гора Недреманная (600-650 м) - вытянута с юго-востока на северо-запад и обрамляет по правому берегу реку Кубань в среднем ее течении. Невинномысские высоты (500-600 м) расположены южнее и также примыкают к правому берегу этой главной речной артерии Северного Кавказа.
Все возвышенные части района изрезаны глубокими балками и долинами верховьев рек. В северо-западной части, самой высокой из горных поднятий, выделяют три геоморфологических образования: крутосклоны Ставропольской возвышенности, осложненные балочной сетью, Новомарьевскую депрессию и уступообразные долины рек Русской и Татарки (Гниловской, 1953; Сафронов, 1969 и др.).
Флора сорняков и образуемых ими сообществ по большей части приурочены к геосистемам речных долин, к тяготеющим к ним населенным пунктам, а также равнинным территориям, подверженным наибольшему освоению земледелием. Таким образом, и геология, и геомофология, будучи первичными по отношению к почвам, играют весьма заметную роль в пространственной локализации данной группы синантропных растений и их ценозов. 2.2. Климат
Климат района исследований формируется под влиянием удаленных от него геоморфологических факторов - Главного Кавказского хребта, отстоящего на юг на 300-350 км, ксеротермического равнинного пространства Прикас-пия - на востоке, более влагоносного Причерноморья - на западе и открытой холодным ветрам ровной части Приманычья - на севере. Высокие хребты с юга преграждают путь на Ставрополье теплым ветрам. Ставропольская возвышенность аккумулирует обилие атмосферной черноморской влаги на своих западных склонах и частично столовообразных плато. Наоборот, восточные и северо-восточные окраины Возвышенности более всего испытывают воздействие губительных суховейных ветров калмыцких и астраханских степей (Гниловской, Бабенышева, 1972; Чупахин, 1974; Савельева, Шальнев, 1995).
Районы данного исследования входят в третий, четвертый и частично пятый агроклиматические зоны Ставропольского края (Агроклиматический справочник..., 1958; Агроклиматические ресурсы..., 1971). В его восточной части (г. Светлоград) увлажнение слабое -ГТК=0.7-0.9. Сумма температур за вегетационный период составляет 3 200-3 400С. Здесь выпадает 449 мм осадков в год. Зимы относительно холодные, со среднемесячной температурой января равной -4, минимальные же температуры могут достигать 30-35С. Снежный покров появляется в начале декабря, но он неустойчив. Зимние оттепели в течение 50-55 дней - основной фактор разрушения и слабого снежного покрова. В центральной части исследуемой территории - на Ставропольской возвышенности, мощность снежного покрова редко превышает 15-20 см. Он сходит полностью в конце второй декады марта. В более западной части района климат менее континентален. В Шпаковском, Кочубеевском и Изо-бильненском районах (Невинномысск, Ставрополь, Михайловск) ГТК равен 0.9-1.2. Наиболее увлажнен г. Ставрополь и его окрестности (ГТК - 1.4). Сумма температур в вегетационный период 3000-34000, но этот показатель для высоких точек (650-830 м над ур. моря) падает до 2400-2600 . В Изобильном в год выпадает 438 мм осадков, Михайловске - 450, Невинномысске -526, Ставрополе - 623 мм, то есть амплитуда нормы осадков составляет 185 мм, что следует признать существенным для относительной ареологическои дифференциации в пространстве сорной флоры, выражающейся не только в плане систематическом, но и в частоте встречаемости и обилии сорняков, позиции которых наиболее сильны в западных и восточных частях изучаемого района, в которых и температурный режим более благоприятен - особенно для терофитов.
Краткий исторический очерк формирования центрально-ставропольской городской агломерации
Слово «Агломерация», возникшее первоначально как понятие физическое (латин. agglomerre - присоединять, прибавлять, скучивать), в экономико-экологическом и социальном смысле несет новую, вполне определенную понятийную нагрузку - это группировка населенных пунктов (чаще городов). То есть, городская агломерация - компактная пространственная группировка городских поселений, объединенных в одно целое интенсивными производственными, трудовыми, культурно-бытовыми и рекреационными связями. Короче - это пространственно и функционально единая совокупность поселений городского типа, образующая общую социально-экономическую, экологическую и культурную систему (Словарь..., 1955; Реймерс, 1990; Большой энциклопедический..., 1991).
Ставропольская городская агломерация является моноцентрическим образованием: в ее центре - город Ставрополь, под влиянием которого находятся остальные, менее крупные периферийные поселения - г.г. Светлоград, Не-винномысск, Михайловск, Изобильный (рис. 1). Важнейшими системообразующими факторами данной агломерации являются: 1) географический - все города локализованы в степной зоне; 2) коммуникативный - объединены интенсивно функционирующей транспортной сетью - автомобильной и железнодорожной; 3) хозяйственный - в своем становлении прошли аграрный и аг-рарно-индустриальный этапы; 4) исторический - основное население создавало поселения в ХУШ веке, путем миграции людей из центральных губерний России и Малороссии, при активном участии военного сословия (Чекменев, 1967; Очерки..., 1984 и др.); 5) этнический - преобладающая часть населения - русские, с единой духовно-культурной основой и хозяйственным укладом жизни (табл. 1).
Город Ставрополь основан в октябре 1777 г. вокруг крепости, построенной на одном из восточных выступов Ставропольской горы, и занимает в настоящее время 244.8 км2 - в пределах высот 350-655 м над ур. моря. Протяженность города с ЮВ на ЮЗ - 31 км, по периметру - 153 км, численность населения - 400 тыс. чел. Расположение города в относительно низких широтах способствует интенсивному притоку солнечной радиации, что обусловливает в свою очередь формирование оптимальных условий роста, развития и обилия сорняков. Динамизму сорной флоры и ее сообществ в городской черте весьма способствует рельеф, имеющий уклон с ЮЗ на С, СВ и В в пределах 3-8. Причем зачатки сегетальных сорных растений смываются потоками атмосферных осадков с ровных полей, вовлеченных в пашню значительно раньше официальной даты строительства Ставропольской крепости, до которой уже существовало поселение коренных жителей (Очерки..., 1984, Кузнецов, 1987). Устойчивой позиции сорняков в границах города способствовало и огородничество, пределы которого расширены в последние 15 лет интенсивным дачным хозяйством горожан. В настоящее время земельный фонд краевого центра равен 19 тыс. га, на которых, практически не осталось естественных раритетов - экосистем, будь то степные или лесные. Дубово-грабово-ясеневые леса в центре агломерации (Татарский, Мамайский, Пригородный и другие леса) уже давно, став рекреационными лесами I категории, сильно засорены такими видами трав, как: Galium aparine, Urtica dioica, Lamium purpureum, Stellaria media и другими. Железнодорожная станция, построенная в 1897 г., и ставшая одним из постоянно действующих факторов интродукции в местную флору инорайонных сорняков, занимает десятки гектаров сильно нарушенной территории. Данная ситуация усугубляется связью этой станции с такими пунктами интенсивной деірадации природной растительности, как Дивное, Элиста, Астрахань, находящихся от г. Ставрополя в северо-восточном и восточном направлениях.
В последние 100-60 лет г. Ставрополь существенно подвергался инду стриализации: построены и действуют более 60 крупных предприятий, в том числе старейший из них - завод «Красный металлист», мясоконсервный комбинат, кирпичный завод с его карьерами по добыче глины в черте города, заводы автоприцепов, автокранов и др. Таким образом, генофонд сорной флоры г. Ставрополя интенсивно обогащается извне и активно воспроизводится внутри него, благодаря высокому уровню урбанизации и благоприятным природным условиям.
Город Светлоград (быв. с. Петровское) основан беглыми крестьянами из внутренних губерний России в середине XIX в. Место поселения - пологая лощина у р. Калаус на СЗ склоне горы Куцай в окружении ровных степных целин, обилии водных, грунтовых источников, оказалось для привычных к земледельческому труду и животноводству людей очень благоприятным. Результаты их труда - хлеб и продукты животноводства успешно реализовыва-лись на рынках Ставрополя, удаленного всего лишь на 100 км и даже Ростова и Новороссийска (Твалчрелидзе, 1897). К концу XIX в. земледельцы владели 37420 десятинами (40487.8 га) земли, из которой 26% были пастбища («неудоби»). От некогда пышного леса к этому периоду мало что осталось - вся деловая древесина пошла на постройки. Душевой надел земли составил более 15 га. Из злаковых растений выращивались озимая и яровая пшеница, овес, ячмень, просо, кукуруза, а из огородных - почти все известные культуры: лук, капуста, редька, свекла, часть которой также шла на продажу в г. Ставрополе. Сады и виноградники имелись у многих жителей.
г. Невинномысск
Фитоценотическая ситуация г. Невинномысска и его окрестностей обусловлена:
1) пограничным положением между луговыми степями Ставропольской возвышенности и разнотравно-дерновиннозлаковыми степями, наиболее флористически богатыми на юге России;
2) значительной распаханностью территории, аграрная история которой - период активного земледелия насчитывает более 200 лет;
3) интенсивной транспортировкой семян сорных растений, благодаря переложной форме земледелия;
4) активному обогащению семенами иннорайонных сорняков в процессе оживленных товарных перевозок по железной дороге в течение 130 лет;
5) отсутствием стабильности в сельскохозяйственном производстве -сменой периодов его упадка и подъема;
6) неразработанностью научно-практических основ эффективной борьбы с сегетальными и рудеральными сорняками на полях хозяйств;
7) многовековой перегрузкой пастбищных земель, приведшей к повсеместной трансформации зональных (разнотравно-дерновиннозлаковых) степей во вторичные, «бурьянистые» группировки.
Исходная целинная степь в непосредственной близости к городу Невин-номысску - в трех километрах к востоку от него, образована ассоциацией: Stipa ucrainica+Koeleria cristata+Artemisia lerchiana (рис. 18).
Данная обширная целина - остаток зональной степи, существенно отличается по флоре и структурным особенностям от луговых степей Ставропольской возвышенности такими индикаторными видами, как: Житняк ширококо-лосый, Кохия простертая, Полынь Лерха и некоторые другие. Эти отличия -следствие комплекса свойств почвенного покрова, сформировавшегося на тяжелых соленосных глинах, а также более низкого гипсометрического положения по отношению к луговым степям (разница по вертикали - свыше 300 м).
Однако, несмотря на целинный характер флоры, она не свободна от некоторых сегетальных сорняков, из которых в степи нередки: Comelina micro-сагра, Cardaria draba, Centaurea diffusa, Elytrigia repens, Erigeron canadensis, Viola arvensis. Эти внедренцы оказались в нехарактерном для них фитоценозе, благодаря имевшим место нарушениям экотопа в виде следов техники, пастбищного сбоя очагового характера, в том числе скотобойных троп.
Известно, что данная территория (бывшая «Удельная степь»), вплоть до 1917 года служила крупной базой тонкорунного овцеводства. Исследования показали, что пастбищная флора сорняков практически не входит в рудераль-ные и сегетальные группировки населенных пунктов и полей хозяйств. Это такие виды, как: Bothriochloa ischaemum, Carduus nutans, Eryngium campestre, Euphorbia iberica, Ranunculus illyricus, Verbascum phoeniceum.
Вместе с тем, источниками многих сорняков широкого ареала, включая брасовые земли вокруг Невшшомысска и ряда других населенных пунктов в данном районе, могут стать пастбища крайних стадий дигрессий. С целью выявления таких территорий нами был изучен флористический состав и встречаемость вблизи населенных пунктов: Водораздельное, Янкульское, Султан, Крымгиреевское. В растительности сильно сбитых, в основном, овечьих, пастбищ имели встречаемость (%):
Отмечены и некоторые другие виды, способные занять свободные ниши сорных фитоценозов на средних (возраст 15-20 лет) этапах демутации нарушенных территорий близ населенных пунктов, как правило, отличающихся динамичностью субстрата вследствие постоянного воздействия антропогенного фактора (стихийный выпас групп мелкого и крупного рогатого скота, нарушение некоторыми жителями санитарных норм выгрузки навоза и других отходов на присельных участках).
Следовательно, сегетальная, в меньшей степени рудеральная флора внедряется в нарушенные участки степи в большей степени, нежели посквальные (пастбищные) сорняки в агроценозы, а после них в начальные демутанионные ряды оставленных вне сферы культурного земледелия.
Отмеченный факт - экспансия ряда видов сорно-полевой флоры в настоящие степи объясняется ослаблением уровня биологической конкуренции в степи вследствие многочисленных следов антропогенного воздействия. Биология сорных растений, особенно терофитов, по своему конкурентному потенциалу уступает зональным ценоэлементам.
Как было отмечено выше, город Невинномысск является крупным товарным и пассажирским железнодорожным узлом в Центральном Предкавказье. Через него проходит одна из важнейших автомагистралей России «Москва-Кавказские Минеральные Воды» с оживленным автомобильным движением. Данный транспортный узел по степени влияния на формирование банка синантропной флоры и растительности является одним из крупнейших в центрально-ставропольской городской агломерации.
Жизненные формы растений зональной и сорной флоры центрально-ставропольской агломерации
Для изучения жизненных форм растений Агломерации нами были отобраны длительно функционирующие объекты: 1) территории товарных станций железных дорог; 2) остатки зональных степей вокруг городов (в качестве кон троля). В каждом из пунктов анализировались списки растений геоботанических описаний, включавших на 100 м2 от 33 до 57 видов - на товарных станциях железных дорог и от 48 до 91 вида - на эталонных целинах (рис. 2, 3, 4, 5).
Как видно из приведенных данных, средние показатели основных признаков флоры внутри двух вариантов растительности различаются незначительно, за исключением, пожалуй, высокой видовой насьпценности луговой степи близ Ставрополя. Этот параметр составляет для эталонных целин в среднем 61 вид (48-91), а для товарных станций железных дорог - лишь 47 (33-57).
Во-вторых, чрезвычайно важный показатель для оценки степеней продвинутое вторичной восстановительной сукцессии на товарных станциях -доля терофитов, весьма существенно отличается от данных контрольного степного сообщества. Он равен, соответственно, 8.1 и 39.6% - биоразнообразие терофитов пристанционных пустырей почти в пять раз выше, чем на целине, что свидетельствует о продолжающейся повышенной открытости сообщества сорняков на железных дорогах.
В-третьих, содержание в ценозах очень важной группы видов, придающих им относительную стабильность против экзогенных возмущений - ге-микриптофитов, также выше в целинной степи и составляет 79.4% (43-90), тогда как на самозарастающих территориях - около 54% (48-67).
В-четвертых, и по всем остальным качественным признакам, обилию криптофитов, два анализируемых типа сообществ отличаются друг от друга так же существенно.
Таким образом, наряду с ранее рассмотренными признаками спектр жизненных форм растений техногенных территорий контрастно отличается от аналогичных показателей контрольных ценозов - зональных степей, характеризующихся, как известно, эталонами экосистем стабильного функционирования. В этом аспекте процентный состав - спектр жизненных форм может и должен служить индикатором стадии вторичной восстановительной сукцессии травяных сообществ серийного типа.
Растительность техногенных территорий - товарных станций железных дорог, городских пустырей и других «бросовых» земель является единственным источником органического вещества, весьма бедного элементами питания их субстрата. Характерной чертой сорных ценозов этих территорий является ежегодное отмирание надземной биомассы некоторых многолетников и однолетников, включая их подземные органы.
Ввиду слабой отавности сообществ сорняков, их фитомасса учитывалась в пору максимального роста и развития основной части компонентов.
Полученные в ходе исследования надземной фитомассы данные (табл. 19) показывают:
1) фитомасса степных целин, поступающая ежегодно на поверхность почвы, колеблется в пределах 18-34 ц/га воздушно-сухой массы;
2) данный показатель для пяти пунктов товарных станций, занятых серийными (модификационными) группировками сорняков, составляет 11.3— 27.3 ц/га;
3) для внутригородских сорных сообществ (пустыри) диапазон показателей растительного опада в конце вегетационного сезона более контрастный и равен 16.4-64.4 ц/га;
4) соотношение ежегодно продуцируемой фитомассы в ценотическом ряду: зональные степи - сорные ценозы товарных станций - городские пустыри равно 1.45:1.0:2.1.
Таким образом, наибольшую биомассу продуцируют высокорослые, с обилием габитуально более мощных рудеральных сорняков городские пустыри, что, по нашему мнению, объясняется большим обогащением экотопов в черте города органическим азотом, а также, за счет коммунальных отходов и выбросов в атмосферу в густонаселенных микрорайонах.
