Содержание к диссертации
Введение
I. ПРОБЛЕМА СОХРАНЕНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ ВИДОВ ПРИРОДНОЙ ФЛОРЫ В ГОРОДАХ
1.1. Политические и законодательные основы для сохранения растений
1.1.1. Глобальные инициативы 8
1.1.2. Европейские инициативы 10
1.1.3. Национальные инициативы - Российская Федерация 11
1.1.4. Городские инициативы - город Москва 14
1.2. Растения и город 16
1.3. Особенности городских флор
1.3.1. Основные направления изучения флор городов 17
1.3.2. Урбанофлоры 19
1.3.3. Изменение структуры флор городов 21
1.3.4. Основные угрозы для разнообразия видов природной флоры на урбанизированных территориях 24
1.4. Механизмы сохранения биологического разнообразия в условиях города.26
1.4.1. Мониторинг популяций 27
1.4.2. Ведение Красных и Зеленых книг 28
1.4.3. Образование новых популяций растений - реинтродукция, реставрация и репатриация 29
1.4.4. Ботанические сады и дендрарии 31
1.4.5. Банки и криобанки растений 34
1.4.6. Охраняемые территории 37
1.4.7. Экологическое просвещение и образование 38
II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 41
III. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 58
IV. ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ 65
V. ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕДКИХ И ОХРАНЯЕМЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ
5.1. Критерии оценки состояния ценопопуляций растений 104
5.2. Оценка состояния ценопопуляций изученных видов растений 115
5.2.1. Allium ursinum L. - лук медвежий, черемша 116
5.2.2. Anemone nemorosa L. - ветреница дубравная 118
5.2.3. Anemone sylvestris L. - ветреница лесная 122
5.2.4. Campanula latifolia L. - колокольчик широколистный 123
5.2.5. Campanula trachelium L. - колокольчик крапиволистный 128
5.2.6. Corydalis cava (L.) Schweigg. et Koerte - хохлатка полая 132
5.2.7. Corydalis marschalliana (Pall.) Pers. - хохлатка Маршалла 135
5.2.8. Corydalis solida (L.) Clairv. - хохлатка плотная 137
5.2.9. Epipactis helleborine (L.) Crantz. - дремлик широколистный 140
5.2.10. Lathyrus vernus (L.) Bernh. - чина весенняя 155
5.2.11. Polygonatum multiflorum (L.) All. - купена многоцветковая 157
VI. РЕДКИЕ ВИДЫ РАСТЕНИЙ В ГОРОДЕ И ИХ ОХРАНА 165
ВЫВОДЫ 170
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 173
- Глобальные инициативы
- ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
- Критерии оценки состояния ценопопуляций растений
Введение к работе
Актуальность темы. Сокращение биоразнообразия нашей планеты занимает особое место среди глобальных экологических проблем современности, поскольку в результате антропогенного воздействия на природные экосистемы многие виды вымирают. Этот процесс катастрофически ускорился в XX веке и ведет к потере устойчивости отдельных экосистем и биосферы в целом (Чопик, 1972; Kornas, 1982; Сохранение.., 2002; Национальная стратегия.., 2004 и др.). Под угрозой исчезновения находятся тысячи видов растений - в Красный список МСОП (2000 г.) занесено более 7 тыс. видов (Национальная стратегия.., 2004). Предполагается, что в XXI веке с его угрожающим приростом населения, урбанизацией, нерациональным использованием природных ресурсов, сельскохозяйственной экспансией, обезлесением территорий, распространением инвазионных видов, загрязнением и климатическими изменениями грозит полное исчезновение 60-100 тыс. видам растений (Глобальная стратегия.., 2004).
Экосистемы урбанизированных территорий изменены человеком в максимальной степени. Процессы урбанизации привели к практически полной трансформации природных экосистем и формированию комплексов жилой и промышленной застройки, транспортных сетей и изолированных участков живой природы, сокращению биоразнообразия, утрате исторически и экологически ценных природно-культурных городских комплексов (Зукопп и др., 1981; McKinney, 2002; Antrop, 2004; Национальная стратегия.., 2004). Между тем, сохранение живой природы в городах - необходимое условие создания комфортной среды жизни людей (Nature policy.., 1990; Chiesura, 2004; Национальная стратегия.., 2004 и др.).
Чтобы создать полноценную программу сохранения, способную защитить
5 и восстановить находящиеся в опасности виды, необходимо охарактеризовать состояние их популяций и выявить, как они реагируют на различные условия (Gilpin, Soule, 1986; Menges, 1990; Primack, 1998 и др.). В связи с этим популяционные мониторинговые исследования растений признаны наиболее эффективными для разработки рекомендаций по защите и восстановлению видов в условиях города. Мониторинг позволяет оценить и проанализировать данные о распространении, численности и состоянии популяций, а также состоянии природной среды их обитания, и на их основе прогнозировать возможные изменения на фоне естественных процессов и под влиянием антропогенных факторов, предпринять меры по своевременному предупреждению и устранению последствий негативных воздействий (Сохранение.., 2002; Стратегия сохранения.., 2004). Актуальными представляются популяционные исследования редких и охраняемых видов природной флоры на территории Москвы, одного из крупнейших мегаполисов мира.
Цель и задачи исследования. Основная цель настоящей работы - оценка состояния ценопопуляций редких и охраняемых видов растений на юго-западе города Москвы в интересах сохранения биоразнообразия.
В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:
Выявить местонахождения ценопопуляций редких и охраняемых видов растений на юго-западе Москвы.
Оценить состояние ценопопуляций на основе численности, плотности, возрастной структуры и жизненного состояния особей.
3. Изучить реальную семенную продуктивность Campanula latifolia,
Campanula trachelium, Epipactis helleborine.
4. Разработать подходы к оценке жизненного состояния ценопопуляций
на примере модельного вида Epipactis helleborine.
5. Разработать рекомендации по сохранению редких видов растений на территории Фили-Кунцевского лесопарка и природного заказника Воробьевы Горы.
Научная новизна работы. Впервые для Москвы приведена характеристика 74 ценопопуляций 11 видов растений редких и охраняемых в условиях города: Allium ursinum L., Anemone nemorosa L., Anemone sylvestris L., Campanula latifolia L., Campanula trachelium L., Corydalis cava (L.) Schweigg. et Koerte, Corydalis marschalliana (Pall.) Pers., Corydalis solida (L.) Clairv., Epipactis helleborine (L.) Crantz., Lathyrus vernus (L.) Bernh., Polygonatum multiflorum (L.) All. Исследована возрастная структура, динамика, семенная продуктивность и особенности самоподдержания ценопопуляций. Оценена жизненность ценопопуляций модельного вида Epipactis helleborine. Составлены карты-схемы местонахождений изученных ценопопуляций на юго-западе Москвы. Выявлены новые местонахождения Anemone nemorosa, A. sylvestris, Epipactis helleborine на территории юго-запада Москвы.
Практическая значимость результатов исследования. Полученные в работе данные могут быть использованы при разработке мер охраны ценопопуляций изученных видов и их местообитаний, создании базы данных для нового выпуска Красной книги Москвы, проведении реинтродукции, чтении лекций по экологии растений, охране растительного мира, урбоэкологии, разработке экологических троп. Разработаны рекомендации по поддержанию ценопопуляций изученных видов и переданы в дирекцию заказника Воробьевы Горы и Фили-Кунцевского лесопарка.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были доложены на II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии» (Караганда, Казахстан, 2003), ежегодной Всероссийской научно-практической конференции РУДН «Актуальные проблемы экологии и
7 природопользования» (Москва, Россия, 2002-2005), международной научно-практической конференции «Экология фундаментальная и прикладная. Проблемы урбанизации» (Екатеринбург, Россия, 2005), на заседании кафедры Системной экологии экологического факультета РУДН (2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 204 страницах машинописного текста. Содержит 6 таблиц, 40 рисунков и 14 фотографий. Приложения объемом 41 страница включают 6 рисунков и 7 таблиц. Список литературы состоит из 347 источников, из них 30 на иностранном языке.
Благодарности. Работа выполнена на кафедре Системной. экологии экологического факультета РУДН под руководством к.б.н. Е.А. Карпухиной. Автор выражает искреннюю признательность своему руководителю за ценные советы, помощь, поддержку и внимание. Глубокая благодарность зав. каф. системной экологии, проф. Ю.П. Козлову, М.Г. Вахрамеевой (кафедра геоботаники МГУ), Т.И. Варлыгиной (ботанический сад МГУ), Т.В. Багдасаровой (гербарий МГУ), А.А. Никольскому (РУДН) за консультации и ценные рекомендации, М.В. Таширеву (РУДН) за проверку статистических расчетов и консультации, Н.А. Божко (Фили-Кунцевский лесопарк), В.И. Сеземан (природный заказник Воробьевы Горы) за помощь и поддержку, а также своим близким и всем друзьям за помощь в проведении полевых исследований.
Глобальные инициативы
Глобальная стратегия сохранения растений (Global Plant Conservation Strategy) была принята решением Конференции по Конвенции о биологическом разнообразии (апрель 2002 года, Гаага). В стратегии рассматриваются такие аспекты, как рациональное использование природных ресурсов, создание потенциала для сохранения разнообразия растений и равноправное совместное использование выгод, получаемых при использовании разнообразия растений. Стратегия - это основа для работы на глобальных, региональных, национальных и местных уровнях. Цель - остановить процесс непрерывного снижения разнообразия растений (Глобальная стратегия.., 2004)
Конвенция о биологическом разнообразии (The Convention on Biological Diversity - CBD) (5 июня 1992 года, Рио-де-Жанейро). Под биологическим разнообразием понимается внутривидовое, видовое разнообразие, а также разнообразие экосистем. Задачи конвенции - сохранение биологического разнообразия, использование его компонентов на устойчивой основе, равномерное распределение выгод, возникающих при использовании генетических ресурсов (Европейская стратегия.., 2003) .
Глобальный план действий по сохранению и устойчивому использованию генетических ресурсов растений в пищевых и сельскохозяйственных целях (The Global Plan of Action for the Conservation and Sustainable Use of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture) был принят 150 государствами на - здесь и далее характеристика Конвенций дана по Европейской стратегии сохранения растений. Совет Европы и «Планта Европа» (2003).
Международной технической конференции по генетическим ресурсам растений (Лейпциг, 1996 год). Включает работы по сохранению in-situ и хозяйственную деятельность, сохранению ex-situ, использованию генетических ресурсов растений, учреждению и расширению возможностей.
Конвенция о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения (The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Flora and Fauna - CITES) была принята в марте 1973 года (Вашингтон). Основная задача конвенции - предотвращение торговли в коммерческих целях видами, находящимися под угрозой исчезновения.
Конвенция об охране Всемирного культурного и природного наследия (The World Heritage Convention) была принята в ноябре 1972 года (Париж). Согласно конвенции, территории, имеющие исключительное культурное или природное значение, имеют статус Участков Всемирного наследия. Конвенция содействует охране этих территорий.
Конвенция о водно-болотных угодьях, имеющих международное значение главным образом в качестве мест обитания водоплавающих птиц - Рамсарская конвенция (The Convention on Wetlands of International Importance - The Ramsar Convention) была принята в феврале 1971 года. В конвенции определены основы действий и международного сотрудничества в вопросах сохранения и разумного использования водно-болотных угодий и их ресурсов. На территориях, имеющих статус Рамсарских участков, создаются благоприятные условия для их устойчивого использования и охраны водных и водно-болотных растений.
Программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (UNESCO Man and Biosphere programme) была разработана в 1970-х годах. Согласно программе определены биосферные заповедники в качестве представительных международных эталонов местообитаний и экосистем, где проводятся научные исследования, и осуществляется информационный обмен между заинтересованными сторонами.
Физико-географическая характеристика района исследования
Природный заказник «Воробьевы горы» - особо охраняемая природная территория города, имеющая природоохранное, рекреационное, эколого 42 просветительское и историко-культурное значение как особо ценный, крупный и целостный природно-территориальныи комплекс, отличающийся высоким природным разнообразием, наличием редких и уязвимых в условиях города видов растений и животных и благоприятными условиями для отдыха в природном окружении (Постановление.., 2005). Всему склону (восточная и западная часть) придан статус памятника природы (Приложение к постановлению.., 2004), большая часть которого является водоохранной зоной (Постановление.., 19996). Общая площадь составляет 97 га. Границы утверждены постановлением правительства Москвы (Приложение к постановлению.., 1998).
Местность известна с XV века как село Воробьеве (памятник археологии). Название сохранилось в наименовании Воробьевых гор. В конце XVIII века здесь была основана усадьба Васильевское (дворец «Мамонова дача»). В царствовании Елизаветы при усадьбе был разбит регулярный парк (памятник архитектуры федерального значения Усадьба «Дмитриевых-Мамоновых»). В настоящее время основные постройки усадьбы - главный дом, оранжерея и липовый парк охраняются государством, как ценные памятники природы и архитектуры (Рысин, 2003; Проект создания.., 2006). На территории находятся горнолыжные спортивные школы, школы по прыжкам на лыжах с трамплина, велотрассы и беговые дорожки, волейбольные и баскетбольные площадки, спортивные городки.
Фили-Кунцевский лесопарк был организован в 1935 году на основе бывшей усадьбы Нарышкиных (памятник садово-паркового искусства) и прилегающих к ней лесов, с 1947 года - парк культуры и отдыха (Филевский ПКиО). Основная деятельность парка связана с оказанием населению разносторонних услуг в сфере культуры и досуга, обеспечением территориальной целостности природного комплекса, сбережением и восстановлением природных экосистем, растительного и животного мира, сохранением и реконструкцией садово-парковой среды, лесопарковых угодий, реставрацией памятников истории, совершенствованием ландшафтной архитектуры (Постановление.., 1999а). Площадь - 280 га, границы утверждены постановлением правительства Москвы (Приложение к постановлению.., 1997). На территории лесопарка расположено много Памятников природы, например, «Холмы Кунцевского городища», «Балка с редкими видами трав в кв.4», «Обнажения юрских глин в кв.2» и др. (Постановление.., 2004).
Освоение территории современного лесопарка началось около 2,5 тыс. лет назад здесь была самая древняя в Москве земляная крепость. В конце XVII века вотчина Кунцево была пожалована Нарышкиным, которые построили боярский двор, церковь, посадили липовую рощу и выкопали несколько прудов. В настоящее время Филевский ПКиО - место проведения различных соревнований, здесь расположены турники, спортивные городки, детские площадки, аттракционы, пляж, горнолыжный спуск, лодочная станция, экскурсионные объекты: липовая роща, дубовая роща, Кунцевское городище, «Город мастеров», усадьба Нарышкиных (Рысин, 2003; Парк Фили, 2006).
Современная Москва включает в себя территории трёх физико-географических (ландшафтно-геоморфологических) районов: северо-западная часть столицы расположена на низких отрогах Смоленско-Московской возвышенности (Северная водораздельная равнина); восточная часть - на Мещерской низменности; юго-западные и южные районы - на Москворецко-Окской равнине. Широкие и древние долины рек Москвы и Яузы - это естественные границы между физико-географическими областями на территории города (Смирнова, 1963; Лихачёва, Насимович, 1998; Экологический атлас, 2000).
Самая низкая точка города находится вблизи Бесединского моста и соответствует урезу реки - 114,2 м над уровнем моря. Самая высокая точка -255,2 м - расположена у метро Тёплый Стан в центре Теплостанской возвышенности. Перепад высот составляет примерно 140 м. Значительные перепады высот характерны для Крылатских холмов (65-70 м), Фили-Кунцево (55 м), Коломенского (45 м), Воробьевых Гор (70 м) (Лихачева и др., 1997; Лихачёва, Насимович, 1998).
Критерии оценки состояния ценопопуляций растений
Каждый вид растений представлен в природе совокупностью популяций разного ранга. Обычно рассматривают фитоценотические популяции, или ценопопуляций. Ценопопуляция - это совокупность особей данного вида в пределах определенного фитоценоза, независимо от их фенотипического состояния, экотопических и генотипических особенностей (Работнов, 1969). Она представляет основной объект изучения при исследовании состояния редких видов растений, относительно легко выделяется в природе, доступна для изучения (Программа и методика.., 1986) и представляет собой элементарный объект мониторинга у растений (Заугольнова, 1994). Совокупность ценопопуляции в однотипных условиях макро- и мезорельефа образуют локальную популяцию вида. Совокупность локальных популяций в пределах естественного географического района образует географическую популяцию, а их объединение - видовую популяцию в пределах ареала вида. В большинстве случаев исследователь имеет дело с изолированными ценопопуляциями или небольшим числом локальных популяций, по характеристике которых и судят о состоянии вида (Программа и методика.., 1986).
Большинство исследователей для изучения и оценки состояния редких видов растений используют методики, разработанные Т.А. Работновым (1950а), А.А. Урановым и его учениками (Ценопопуляции растений, 1976, 1977, 1988) и другие методические указания и рекомендация (Голубев, 1977, 1983; Методические указания.., 1978; Программа и методика.., 1986).
Наиболее существенными признаками ценопопуляции являются численность, плотность, возрастная структура, способ возобновления, мощность и жизненность особей (Ценопопуляции растений, 1976, 1988). В условиях антропогенного воздействия меняются следующие признаки популяции: численность особей и их жизненное состояние, возрастной спектр ценопопуляции, интенсивность семенного и вегетативного размножения. При этом возрастной спектр более стабилен и сохраняет характерные для вида черты на первых этапах воздействия, и только интенсивная антропогенная нагрузка может привести к резкому изменению возрастной структуры ценопопуляции (Заугольнова, 1977;Злобин, 1989а).
Численность ценопопуляции - общее число растений данного вида в пределах конкретного фитоценоза и определяется как число определенных счетных единиц на всей площади, занимаемой ценопопуляцией в фитоценозе. Данный показатель определяется только для малочисленных ценопопуляции редких видов растений (Программа и методика.., 1986).
В качестве биологической счетной единицы могут выступать единица онтогенетического развития (морфологическая - соответствует физически непрерывному организму) и единица воздействия на среду (фитоценотическая). Соотношение этих единиц у растений разных жизненных форм в процессе онтогенеза меняется по-разному. Морфологическая единица у большинства растений - особь (вегетативного или генеративного происхождения). Фитоценотические единицы у особей разных биоморф могут быть представлены компактными клонами, особями или их частями (парциальными кустами или побегами) (Программа и методика.., 1986; Заугольнова, 1994; Дьячкова, Тимофеев, 2001).
Плотность ценопопуляции - это число растений, приходящихся на единицу площади, и определяется методом выборки на пробных площадках (от 0,25 м2 до 4 м2), размер которых определяется величиной изучаемых растений и численностью ценопопуляции. Для получения достоверных результатов необходимо, чтобы общая плотность была не менее 3-4 особей на площадку и достаточно заложить от 20-50(100) пробных площадок. Пробные площадки закладывают регулярным способом (трансекты, сборные квадратные площадки, состоящие из пробных) или случайно-регулярным способом (Программа и методика.., 1986).
В качестве характеристики численности ценопопуляции при изучении фитоценозов могут выступать такие показатели, как обилие (Быков, 1970; Смирнова и др., 2002), покрытие и встречаемость (Быков, 1970; Воронов, 1973).
Вопрос о критической численности ценопопуляции, предельной численности, при которой они могут существовать самостоятельно, без дополнительных искусственных усилий, изучен довольно слабо (Кричфалуший, Комендар, 1990). Оценка такой критической численности имеет два аспекта: генетический и демографический.
