Содержание к диссертации
Введение
ИСТОРИЯ ЭКОЛОГО-ФЛОРИСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ МЕЛЕКЕССКО-СТАВРОПОЛЬСКОГО ЛАНДШАФТНОГО РАЙОНА
1.1. Основные направления исследований на территории Meлекесско-Ставропольского ландшафтного района.
1.2. Положение Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района в системе природного районирования 38
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕЛЕКЕССКО- СТАВРОПОЛЬСКОГО ЛАНДШАФТНОГО РАЙОНА, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материалы и методы исследования. 43
2.1.1 Объект исследования и объем собранных материалов.
2.1.2. Подготовительный и экспедиционный этапы флористических исследований на территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района . 44
2.1.3. Обработка флористических материалов и составление конспекта флоры.
2.1.4. Ландшафтно-флористический подход к районированию Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
2.2. Общие черты природных условий 57
2.2.1. Геологическое строение и рельеф 57
2.2.2. Климат 62
2.2.3. Гидрологические условия 65
2.2.4. Почвенный покров 68
2.2.5. Растительный покров 69
ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МЕЛЕКЕССКО-СТАВРОПОЛЬСКОГО ЛАНДШАФТНОГО РАЙОНА
3.1 Общий обзор флоры ландшафтного района 82
3.2 Современное состояние флоры Мелекесско- Ставропольского ландшафтного района
3. 2.1. Таксономическая структура 86
3. 2..2 Биоморфологический анализ 92
3. 2.3. Эколого-фитоценотический состав 97
3.2.4. Экологический спектр 100
3.2.5. Ареалогическая структура 101
ЛАНДШАФТНО-ФЛОРИСТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ МЕЛЕКЕССКО-СТАВРОПОЛЬСКОГО ЛАНДШАФТНОГО РАЙОНА
4.1. Характеристика элементарных флористических подрайонов Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
4.2. Эколого-флористический анализ элементарных флористических подрайонов Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района в сравнительном аспекте
4.3. Количественные показатели флор подрайонов Мелекесско- Ставропольского ландшафтного района, их свойства, способы сравнения
АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРИСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МЕЛЕКЕССКО-СТАВРОПОЛЬ-СКОГО ЛАНДШАФТНОГО РАЙОНА И ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ
5.1. Виды антропогенного воздействия на ландшафтные флористические комплексы
5.2. Степень антропогенной нарушенное Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
5.3. Раритетные виды флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
5.4. Ценные ботанические объекты и их состояние, перспективы развития системы ООПТ на территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
Выводы 168
Список литературы 170
Приложения 197
- Положение Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района в системе природного районирования
- Подготовительный и экспедиционный этапы флористических исследований на территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
- Таксономическая структура
Введение к работе
Актуальность исследований. Изучение и сохранение биоразнообразия, а также степени антропогенной нарушенности флоры являются приоритетными направлениями фундаментальных исследований. Решение этих сложных комплексных вопросов невозможно без всесторонних флористических исследований, связанных с изучением конкретных флор, их экологической и биологической структуры, оценки степени сохранности и трансформации. Благоприятные почвенно-климатические условия изучаемого района стали причиной давнего и высокого освоения данной территории. В первую очередь это сказалось на растительном покрове, в связи с чем изучение сохранности флоры приобретает особую актуальность.
К настоящему времени накоплен значительный фактический материал, характеризующий современное состояние и антропогенную трансформацию флористических комплексов Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района Среднего Поволжья. Для решения поставленных задач осуществлена попытка ландшафтно-экологического анализа флористических комплексов в целях их охраны и оптимизации природопользования.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключается в выявлении современного состояния и генезиса флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района, отражающего сложную геологическую историю и современную гетерогенность ландшафтно-экологических условий района, а также в выявлении степени антропогенной трансформации и разработке предложений по территориальной охране флористических комплексов.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
- проведена инвентаризация видового состава и экологический анализ флористических фракций Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района, составлен конспект;
- осуществлено ладшафтно-флористическое районирование изучаемой территории, в пределах выделенных подрайонов установлена зависимость трансформации флоры от величины антропогенных факторов;
- изучены тенденции антропогенной динамики флоры, выявлена степень антропогенной нарушенности флористических комплексов посредством анализа адвентивного компонента и сохранности раритетных видов флоры.
Научная новизна. Впервые осуществлен всесторонний анализ флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района и составлен конспект флоры сосудистых растений. Обнаружено 27 новых видов, не отмечаемых ранее во флоре изучаемой территории. Специально исследована адвентивная фракция флоры, изучены пути и способы заноса адвентивных видов, степень их натурализации. Выявлены тенденции антропогенной динамики флоры. Проведено ландшафтно-флористическое районирование территории, дана комплексная характеристика каждого подрайона.
Теоретическое значение работы. Материалы, отраженные в диссертации, вносят вклад в теоретическую экологию растений, флористику и ботаническую географию. Выполненное автором эколого-флористическое исследование в условиях конкретного ландшафтного района определяет методические подходы для аналогичных исследований в других физико-географических выделах. Полученные материалы имеют значение для разработки тактики и стратегии сохранения биоразнообразия в условиях интенсивного хозяйственного освоения.
Практическая значимость работы. Проведенное ландшафтно-флористическое районирование может служить основой для рационального планирования и реализации природоохранных мероприятий. Пополнены гер-барные фонды Института экологии Волжского бассейна РАН. Составлен список видов, нуждающихся в охране, разработаны рекомендации по расширению сети ООПТ на территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района. Полученные данные служат основой для разработки комплексной системы мер рационального использования и охраны растительного покрова ландшафтного района, создания репрезентативной сети ООПТ и формирования экологического каркаса на его территории. Выявлены карантинные, потенциально опасные виды и предложен комплекс мероприятий по их нейтрализации.
Положения, выносимые на защиту.
1. Метод эколого-флористической дифференциации позволяет выделить пять элементарных ландшафтно-флористических подрайонов, отражающих разнообразие природных условий и растительного покрова, а также этапы флорогенеза территории и степень трансформации флористических комплексов.
2. Современное состояние флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района характеризуется высокой степенью антропогенной трансформации.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на: Конференции «XX Любищевские чтения. Современные проблемы эволюции» (Ульяновск, 2006), конференции, посвященной памяти В.В. Благовещенского «Современные проблемы ботаники» (Ульяновск, 2007), Международной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2006, 2007), молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна (Тольятти, 2007) и на семинарах лаборатории мониторинга биоразнообразия ИЭВБ РАН.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 21 работа, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ при защите кандидатских диссертаций.
Декларация личного участия автора. Автором лично осуществлен весь комплекс полевых исследований, проведен анализ полученных материалов, включая статистическую обработку. Написание текста работы, формулирование выводов осуществлялось совместно с научным руководителем.
Доля участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу авторов.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 324 страницах, включает 11 рисунков, 39 таблиц и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 290 источников, в том числе 10 на иностранном языке, а также приложения (конспект флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района).
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю СВ. Саксонову (Тольятти) за полученный опыт и пример, В.М. Васюкову (Тольятти), Н.С. Ракову (Ульяновск) и С.А. Сенатору (Тольятти) за внимание и неоценимую помощь, Н.В. Костиной, А.В. Ивановой (Тольятти), В.В. Соловьевой (Самара), Т.Б. Силаевой (Саранск) за ценные советы, А.И. Бочкареву, В.В. Иванову (Тольятти), Н.С. Ильиной, В.Н. Ильиной (Самара) за доброе отношение, И.В. Пантелееву, Н.А. Юрициной (Тольятти) за дружескую поддержку. Особая благодарность и низкий поклон за терпение, и понимание самым дорогим мне людям — моей семье.
Положение Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района в системе природного районирования
В связи с относительно слабой изученностью Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района и отсутствия детальных ландшафтных исследований, делается уместным сделать некий исторический обзор наиболее значительных природных районировании территории, на которой располагается интересующий нас ландшафтный район.
Первым опытом настоящего физико-географического районирования считается работа Г.И. Танфильева (Солнцев, 1960), рассматривающая изменения растительного покрова как индикатора изменений всего физико-географического комплекса. Размещение физико-географических районов определялось изменением почвенно-грунтовых условий, связанных с главнейшими типами растительности. Мелекесско-Ставропольский ландшафтный район в системе районирования Г.И. Танфильева относился к обширной степной области, полосе чернозема. Последняя тянулась от западной и юго-западной Украины до р. Белой на участке между Уфой и Ишимбаем. Северные границы этой полосы простирались до Рязани и Ульяновска, а южные и юго-восточные - до Саратова, откуда вдоль правого берега Волги доходили до Волгограда и далее на юг до Предкавказья.
Деление Заволжья, как самостоятельной территориальной единицы, на зоны впервые было предпринято самарскими почвоведами С.С. Неуструевым, А.И. Прасоловым и А.И. Безсоновым (1910). Основываясь на почвенно 39 геологических данных, особенностях климата и почвенного покрова, они выделили в Заволжье три полосы — лесостепную, степную черноземную и область сухих степей. Подобное деление оказалось настолько универсальным, что в дальнейшем оно легло в основу всех работ по районированию территории Среднего Поволжья. Границы и названия представленных областей изменялись лишь в связи с накоплением новых сведений. Согласно данному районированию Мелекесско-Ставропольский ландшафтный район принадлежит к области лесостепи, а точнее ее приволжской полосе, включающей следующие районы: Зачеремшанскии лесной район с пологоволнистым дюнным рельефом и преобладанием суглинков и деградированных черноземов, Причеремшан-ский степной район с открытыми степными равнинами, пересеченными небольшими ложбинами и балками, район Приволжских террас, представляющий широкую слабодренированную равнину и Приволжско-Кондурчинский лесной район с дюнным рельефом.
В.П. Семенов-Тян-Шанский (1915), выделяя природно-географические единицы, первостепенное значение придает рельефу, четвертичным отложениям, коренным порода, рекам, озерам, населению и его занятиям, и гораздо меньшее - климату, растительности, почвам животному миру. По мнению Н.А. Солнцева (1960), В.П. Семенов-Тян-Шанский является одним из первых русских географов, оценивших значение генетического подхода в природном районировании. Территория европейской России делится ученым на две части - ледниковую и приледниковую, каждая из которых делится на пояса, которые, в свою очередь, поделены на области. Мелекесско-Ставропольский ландшафтный район располагается на равнинном типе местности в поясе приледниковых овражных образований и сглаженных низин. Примечательно, что границы области, к которой относится наш ландшафтный район, почти полностью совпадают с областью заволжских террасовых равнин, обозначенной последующими исследователями (Мильков, 1953; Солнцев, 1960; Захаров, 1970). Одной из наиболее крупных работ в области природного районирования является «Естественноисторическое районирование территории СССР» (1947, цит. по: Солнцев, 1962). Природные зоны в работе принимаются за высшую таксономическую единицу и делятся на провинции. Во внимание принимались почвы, растительность и климат без учета тектоники, орографии, литологии и геоморфологии. Согласно предложенной сетке районов, территория Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района входит в Заволжскую провинцию лесостепной зоны.
Ф.Н. Мильков (1953), придерживаясь принципа зональности, разделяет Русскую равнину на 7 зон, каждая из которых делится на провинции. Согласно предложенному районированию, Мелекесско-Ставропольский ландшафтный район относится к Степной зоне провинции террасовых равнин Низменного Заволжья, которая тянется по левобережью лесостепного и степного Заволжья. На западе она ограничена Приволжской возвышенностью, восточную границу образуют склоны Общего Сырта и Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Выделенная провинция соответствует району террасовых равнин долин Волги и Самары А.С. Захарова (1970), который на основании геологических и геоморфологических различий отделяет ее от соседней территории - Сырто-вой равнины Низменного Заволжья. Границей между районами является переход третьей волжской террасы в коренной склон долины Волги.
Подготовительный и экспедиционный этапы флористических исследований на территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района
На подготовительном этапе осуществляются: знакомство с объектом исследования и выбранной территорией; определение степени детальности исследований; перспективное организационное, материальное и финансовое планирование экспедиционных работ; выбор методик (Щербаков, Майоров, 2006).
Первоначально был определен объект исследования флора Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района. Контуры ландшафтного района изначально были выделены на основе геоботанического районирования А.В. Ступишина (1964). Но ведь для создания собственной системы эколого-ландшафтного районирования той или иной территории ее сначала надо как можно лучше изучить. Именно поэтому границы Мелекесско-Ставропольского ландшафта определялись по мере изучения территории.
Далее мы определились с таксономическими подходами к подбору видов, принципам включения в нее адвентивных и культивируемых видов, а также с границами изучаемой парциальной флоры (водной, кальце-фитной, псаммофитной и др.)- При определении объема флоры основной проблемой стало включение культивируемых растений во флору, решением стало включение тех культивируемых видов, которые способны удерживаться в местах высадки не менее двух лет.
В дальнейшем на основе опубликованных флористических работ по изучаемой территории, а также путем знакомства с гербарными коллекциями, был составлен примерный список таксонов, которые могут быть встречены при экспедиционных работах.
Были просмотрены коллекции в гербариях Самары, Тольятти, Ульяновска и др. Наиболее ценные коллекции хранятся в гербарии Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова по флоре исследуемой территории. Особо важными и примечательными являются сборы, принадлежащие В.В. Благовещенскому, Ю.П. Пчелкину. Из современных сборов наиболее значимы многочисленные гербарные образцы, собранные Н.С. Раковым, а также сборы А.В.Масленникова, Л.А. Масленниковой, С.Н. Опариной, М.Н. Кузнецовой.
В гербариях Самарского государственного педагогического и Самарского государственного университетов, а также Самарского областного исто-рико-краеведческого музея с территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района имеются сборы, принадлежащие И.И. Спрыгину, Г.Н. Высоцкому, С.Д. Калинину, В.И. Матвееву, Т.И. Плаксиной, Н.С. Ильиной. Более поздние сборы представлены образцами В.В. Соловьевой, В.Н. Ильиной и др.
Далее при подготовке к полевому сезону нами был подобран спектр необходимых картографических материалов. В качестве обзорной карты была использована карта масштаба 1:50000. Для более детального изучения использовались карты масштабом 1:10000 и 1:20000. Из лесоустроительных карт нами были найдены: план лесонасаждений Узюковского лесничества Ново-Буянского лесхоза Самарской области масштаба 1:25000, План лесонасаждений Лебяжинского лесничества Мелекесского лесхоза Ульяновской области масштаба 1:25000. Отчасти качественное картографическое обеспечение позволило повысить производительность труда при экспедиционных работах и сэкономить силы и время.
Качественно подобранный картографический материал помогает продуктивно проложить маршруты экспедиций, таким образом, чтобы они охватывали как можно большее число разнообразных местообитаний, а в пределы каждого местообитания попадал бы отрезок маршрута достаточно большой протяженности. Особенно большое разнообразие местообитаний наблюдается на участках с расчлененным рельефом: с густой овражно-балочной сетью (как например, на территории II ландшафтного подрайона).
Полевые исследования проводились традиционным маршрутным методом (Алехин, 1938) в сочетании с детальным изучением флоры в нескольких стационарных пунктах: 1) г. Тольятти; 2) окрестности с. Ташелка; 3) Узюков-ский бор, 4) заказник Сусканский залив. Многие маршруты повторялись неоднократно (рис. 2). Обследовались разнообразные урочища и пункты по всей территории Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района:
- Ульяновская область: окрестности г. Димитровград, Мелекесский р н, окрестности с. Лебяжье, Лебяжинское лесничество Мелекесского лесхоза, окрестности села Верхний Мелекесс, окрестности села Моисеевка, окрестности села Мордово озеро, окрестности села Александровка, памятник природы Вишенская лесостепь, Кирилловская лесополоса
— Самарская область: окрестности села Филлиповка, заказник Сускан ский залив (с. Чувашский Сускан, Бирля, Верхний Сускан), Ташлинская балка, окрестности сел Ташелка, Сосновка, Нижнее Санчелеево, Мусорское лес ничество, Узюковское лесничество, Ягодинское лесничество, пойма верховьев реки Бинарадка, поселок Поволжский, Пискалы, город Тольятти, Ягодинское лесничество.
Таксономическая структура
Вся флора Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района представлена 1111 видами относящихся к 410 родам, 102 семействам. Средний уровень видового богатства в семействе составляет 11 видов. В составе аборигенной фракции флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района насчитывается 23 семейства (включающие 894 вида или 80,5% от общего числа видов), в которых число видов превышает этот средний уровень.
В пределах общего обзора флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района номер семейства (рода) указывает на место занимаемое семейством (родом) в ряду по убыванию числа видов в данной флоре без учета коэффициентов ранговой корреляции.
Немалую роль во флоре играют семейства, представленные всего одним или двумя видами, таких семейств 44 и они составляют 43% от общего числа семейств. Поскольку анализируемая флора представляет собой топоэкологиче-скую выборку из региональной флоры, сравнение приведенного спектра с таковыми соседних областей не может быть корректным. Мы учитываем и тот факт, что в сравниваемых флорах с разной степенью детальности изучены отдельные роды и авторами принимается разный объем таксонов, особенно видового ранга. Однако некоторые общие черты спектра исследуемой флоры мы сочли возможным охарактеризовать в сравнительном аспекте, чтобы подчеркнуть её особенности.
В целом набор ведущих семейств, особенно первых семи (табл. 4), совпадает, в основном, с флористическими спектрами Восточной Европы, и отражает приуроченность исследуемых эколого-флористических комплексов к лесостепной зоне. Черты своеобразия систематической структуры исследуемой флоры проявляются в заметно более высоком положении в спектре семейства Сурегасеае, что свидетельствует о более северном местоположении изучаемого ландшафтного района с необедненным бореальным элементом. Отличительной чертой головной части спектра флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района является отсутствие в ней семейства Fabaceae, возможно это связано с высокой степенью распаханности территории и соответственно меньшей остепненностью ландшафтного района.
Поднимается вверх в видовом спектре семейство Caryophyllaceae (табл. 4). Положение данного семейства в других крупных регионах отличается стабильностью, а чуть более высокая доля его в сложении аборигенного компонента флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района является признаком недостаточного увлажнения территории.
Также своеобразно положение семейства Rosaceae, что, возможно, связано с недостаточным увлажнением. Замыкает десятку ведущих семейств семейство Chenopodiaceae, характерное для пустынных и полупустынных районов. Положение ведущих семейств в составе флоры изучаемого района на фоне более крупных территориальных единиц подчеркивает его своеобразие и индивидуальность как самостоятельного природно-территориального комплекса.
Наиболее крупными родами флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района являются (в скобках указано число видов): Сагех (42), Veronica (16), Potamogeton (14), Artemisia (14), Potentilla (13), Salix (13), Galium (12), Viola (12), Campanula (11), Rumex (11), Cirsium (10), Ranunculus (10), Astragalus (10), Festuca (10), Silene (10), Allium (9), Dianthus (9), Juncus (9), Inula (8), Fzc/a (8), Роя (8), Hieracium (8), Senecio (8), Lathyrus (8). Они включают 283 вида (26 % от общего числа видов). Такой порядок следования рядов отражает закономерность бореальных флор и подтверждает положение Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района в лесостепной зоне.
Аборигенная фракция флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района представлена 955 видами (85,9% от общего числа видов), относящихся к 387 родам и 98 семействам. Средний уровень видового богатства в семействе составляет 10 видов. В составе аборигенной фракции флоры Мелекесско-Ставропольского ландшафтного района насчитывается 22 семейства (включающие 759 видов или 79,5% от общего числа видов аборигенной фракции), в которых число видов превышает этот средний уровень.
