Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопроса. —7
Глава 2. Физико-географические условия Северо-Западного Кавказа.
2.1. Границы района исследований. —15
2.2. Особенности геологического строения и рельефа. Гидрология. —17
2.3. Климат. —20
2.4. Почвенный покров. —25
2.5. Растительный покров. —34
Глава 3. Материал и методы работы. —39
Глава 4. Систематическая структура почвенной альгофлоры охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа.
4.1. Систематический список почвенных водорослей изучаемого района. —43
4.2. Описание почвенных водорослей - доминантов. —68
Глава 5. Основные почвенные альгосинузии района исследование их характеристика и особенности распространения . —85
Глава 6. Влияние антропогенных факторов на численный и видовой состав почвенной альгофлоры изучаемого региона. —91
6.1. Изменение видового состава почвенных альгосинузии охраняемых территорий под воздействием линейных источников загрязнения. —98
6.2. Изменение численности почвенных водорослей охраняемых территорий под воздействием антропогенных факторов. —106
Глава 7. Индикаторная роль почвенных водорослей и альгосинузии охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа.
7.1. Использование почвенных водорослей и альгосинузии в целях экологического мониторинга. —112
Заключение. —118
Выводы. —120
Список литературы. — 122
- Границы района исследований.
- Систематический список почвенных водорослей изучаемого района.
- Основные почвенные альгосинузии района исследование их характеристика и особенности распространения
Введение к работе
Актуальность темы. Гармоничное взаимодействие между природной средой и человечеством представляет одну из важнейших проблем современности, в которой рациональному использованию и охране природных ресурсов принадлежит особая роль. В свете новейших достижений отечественной и мировой экологической науки все очевиднее становится необходимость изучения полного комплекса взаимосвязанных природных элементов, входящих в состав ландшафтных экосистем.
Водоросли являются постоянным компонентом в фитоценозах суши, они обогащают почву энергетическим материалом и вместе с другими зелеными растениями участвуют в образовании первичной продукции для консумеитов первого порядка. Они обогащают почву азотом за счет утилизации свободного азота атмосферы, ослабляют ее эрозию. Немаловажную роль играют водоросли в создании почвенного плодородия. Видовой состав почвенных альгосинузии может служить индикатором загрязнений почв пестицидами, высокими дозами удобрений, нефтепродуктами, тяжелыми металлами. Выявление видового состава водорослей, их численности, особенностей формирования альгосинузии в природных экосистемах охраняемых территорий является важным при проведении стационарных биогеоценологических исследований.
Актуальным является изучение видов почвенных водорослей и альгосинузии, как индикаторов состояния почв охраняемых территорий, находящихся под воздействием линейных источников загрязнения. Однако, изучение индикаторного значения почвенных водорослей и их синузий в биоценозах природных экосистем охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа до настоящего времени систематически не проводилось.
Цель и задачи исследования. Целью данного исследования являлось изучение влияния антропогенных факторов на почвенную альгофлору и альгосинузии в биоценозах природных экосистем охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа. Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить систематическую структуру почвенной альгофлоры охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа (Кавказского государственного природного биосферного заповедника, заказника «Камышанова Поляна»).
2. Выявить основные почвенные альгосинузии и изучить особенности их распространения в экосистемах изучаемого района.
3. Выявить виды почвенных водорослей и альгосинузии - индикаторы загрязнения почв в пределах исследуемой территории.
4. Изучить влияние антропогенных факторов на видовой, количественный состав и сезонную динамику почвенной альгофлоры в экосистемах изучаемого региона.
5. Выявить изменение видового состава альгосинузии охраняемых территорий под воздействием линейных источников загрязнения.
6. Изучить возможности практического использования почвенных водорослей и альгосинузии в целях экологического мониторинга охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа.
Научная новизна. На исследованной территории выявлено 65 видов почвенных водорослей, относящихся к 41 роду и 28 семействам. Из них 32 вида, 18 родов и 11 семейств впервые указываются для территории Северо-Западного Кавказа. В работе приводятся описания почвенных водорослей -доминантов. Впервые изучены особенности распространения почвенных водорослей и их синузий на охраняемых территориях Северо-Западного Кавказа. Выявлены индикаторные виды почвенных водорослей и альгосинузии для территорий, подвергнувшихся загрязнению. Выявлено поясное распределение почвенной альгофлоры района иследований. Впервые изучено влияние антропогенных факторов на видовой, количественный состав и сезонную динамику почвенной альгофлоры охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа. Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования являются вкладом в изучение флоры, биологии и экологии почвенных водорослей. Выявлены количественный состав и сезонная динамика почвенных водорослей и образуемых ими альгосинузий охраняемых территорий.
Результаты исследований можно использовать в работах по мониторингу, особенно при составлении прогнозов состояния лесных экосистем охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа. Данные индикационных исследований применяются при эксплуатации горных лесов и являются основополагающими для развития стратегии природоохранных мероприятий как в Западно-Кавказском биосферном регионе в целом, так и в отдельных особо охраняемых природных территориях (Кавказском государственном природном биосферном заповеднике, заказниках).
Положения, вынесенные на защиту. На защиту выносятся следующие положения:
1. Видовой состав почвенных водорослей охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа.
2. Основные почвенные альгосинузий региона и особенности их распространения.
3. Влияние линейных источников загрязнения на видовой, количественный состав и сезонную динамику почвенной альгофлоры в экосистемах охраняемых территорий.
4. Индикаторная роль почвенных водорослей и образуемых в экосистемах охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на II Международной научно-практической конференции «Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (г. Пенза, 26 — 27 сентября 2002 г.); V Международной конференции, посвященной 10-летию Ингушского государственного университета «Биологическое разнообразие Кавказа» (г. Магас, 2003 г.); Международной конференции «Мониторинг окружающей среды» (Рим, Италия, 5-8 декабря 2003 г.); электронной заочной научной конференции «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» (15 - 20 марта 2004 г.); XVII Межреспубликанской научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (г. Краснодар, 23 апреля 2004 г.); XVIII Межреспубликанской научно-практической конференции, посвященной 30-летию биостанции - заказника «Камышанова Поляна» (г. Краснодар, 23 апреля 2005 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 136 страницах печатного текста и состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, списка литературы. Содержит 11 таблиц, 29 рисунков. Список использованных источников включает 154 наименования, в том числе 36 - зарубежных авторов.
Границы района исследований
Северо-Западный Кавказ делится на северную и южную части, границей между которыми являются Главный и Водораздельный хребты.
В пределах Северо-Западного Кавказа выделяются две крупные геоморфологические провинции: Большой Кавказ и Предкавказье, подразделяемые по типам рельефа на геоморфологические области и районы (Сафронов, 1969).
В средней части Северо-Западного Кавказа расположен Кавказский государственный природный биосферный заповедник (КГПБЗ). Основу рельефа заповедника составляет северо-западная часть Главного Кавказского хребта, вытянутого с северо-запада на юго-восток с вершинами Фишт (2868 м), Чугуш (3238 м), Псеашхо (3256 м), Акарагварта (3346 м) и участками южного и северного макросклонов Главного Кавказского хребта. Район имеет сложное геологическое строение. В северо-восточной и западной частях заповедника развиты отложения протерозойской группы, прерываемые палеозойскими интрузиями гранитов и гранодиоритов. На северо-востоке они обрамлены девонскими и каменно-угольными известняками, мраморами, песчаниками и т.д. На склоне межгорных впадин, по долинам рек широко развиты четвертичные отложения (Солодько, 1986).
Горный рельеф и большие различия в условиях увлажнения определяют значительные колебания годового стока рек, разные типы его распределения по сезонам и особенности его питания. Реки Белая, Курджипс, Молочная (левый приток Курджипса), Пшеха, Цице, а так же Малая Лаба и Киша оказывают заметное влияние на микроклимат прилегающих склонов гор и являются важным фактором образования целой серии фитоценозов, обладающих сложным строением и многочисленными экологическими нишами. В бассейне реки Белая проводились маршрутные исследования.
Северный склон Кавказа имеет ступенчатое строение, причем к востоку от реки Белой четко выделяются три основные системы поднятий — Скалистый, Передовой и Главный хребты, имеющие асимметричное строение. Хребты разделены межгорными тектоническими впадинами. Зона
Главного хребта сложена в основном древними (докембрийскими) кристаллическими сланцами, прерываемыми интрузиями гранитов. Здесь находятся высшие точки Северо-Западного Кавказа (от 3000 до 4000 м). Главный хребет отделен от Передового межгорной депрессией, образованной глинистыми сланцами с прослоями песчаников. Две крупные реки -Большая Лаба и Белая и их притоки (Малая Лаба, Киша, Курджипс, Пшеха с притоком рекой Цице) - расчленяют северный склон Главного Кавказского хребта и Скалистые горы на отроги.
Зона Передового хребта расчленена речными долинами на отдельные участки. Передовой хребет простирается севернее Бокового от правобережья реки Белой на восток и на 20 - 25 км к северу от Главного хребта и резко отделен от него в бассейнах рек Лабы и Зеленчука продольными депрессиями. Передовой хребет относится к герцинской складчатости (верхний палеозой) и сложен кристаллическими породами (граниты, серпентиты, сланцы и др.). В его сложении преобладают триасовые отложения, в том числе известняки, с которыми связано распространение карстовых форм: понор, воронок, пещер и др.(Акатов и др., 1990). Передовой хребет начинается в районе поселка Хамышки, в междуречье рек Киши и Уруштена и тянется на восток в пределы Центрального Кавказа. Севернее Передового хребта протягивается так называемая Северо-Юрская депрессия с приподнятыми платообразными поверхностями, а еще севернее - полоса куэстовых моноклинальных хребтов (Скалистый, Пастбищный и др.) и продольных депрессий, сложенных юрскими, меловыми палеогеновыми породами.
Скалистый хребет асимметричен и находится севернее Передового хребта. Южный склон его крутой, в верхней части состоит из пояса скал, протянувшихся стеной вдоль гребня; северный склон пологий. Так же, как и Передовой хребет, он разрезан реками на отдельные массивы. К югу Скалистый хребет отвесным уступом обрывается в депрессию. Высота хребта превышает 1500 м (в пределах Краснодарского края высоты хребта достигают 1000 - 1250 м). К Скалистому хребту с юго-запада примыкает горный массив Лагонаки (Лозовой, 1984). Нагорье Лагонаки сложено верхнее-юрскими отложениями известняков. Для них характерен своеобразный рельеф с пологими платообразными пространствами, соответствующими залеганию пластов, которые отвесно обрываются в долины рек. Для известняков нагорья очень характерны карстовые формы. В пределах Лагонаки имеются тектонико-эрозионные поднятия. На территории описываемого района расположена турбаза «Лагонаки».
У восточного края плато Лагонаки на высоте 1650 - 1750 м. над ур. моря дугообразно протянулся хребет - урочище «Каменное море». В геологическом отношении он сложен известняками верхнеюрского возраста и представляет карстовое поле с ярко выраженными карстовыми формами рельефа. Часть урочища Каменное море лишена древесной растительности и имеет сильно пересеченный рельеф, представленный каррами и воронками (Коваль, Литвинская, 1986). Урочище непосредственно переходит в плато Лагонаки.
В пределах местности «Северная окраина Лагонаки» находится биостанция — заказник Кубанского государственного университета «Камышанова Поляна» (1230 м над ур. моря). Границы заказника пролегают от истока до середины течения реки Мезмайка и до сухого Курджипса, от 20 до 32 км по Лагонакской трассе. Материнские породы заказника представлены верхнеюрскими известняками, находящимися в стадии интенсивного выветривания. Территория изобилует горными ручьями, временными прудами и озерами, скалами, каменистыми осыпями; широко распространены карстовые формы рельефа: воронки, ущелья, пещеры, карры и воклюзы (Нагалевский, 1987). Ведущими факторами их образования являются деятельность снега, льда, воды и ветров.
Систематический список почвенных водорослей изучаемого района
Общий список почвенных водорослей, известных для территории Северо-Западного Кавказа (по литературным данным) до начала наших исследований насчитывал 34 вида, из которых 33 - определены до вида и 1 -до рода. В альгологическом плане лучше всего изучены почвы центральной зоны Краснодарского края (Доценко, 2000). Таким образом, почвенная альгофлора Северо-Западного Кавказа и, особенно, охраняемых территорий оказалась слабо изученной.
В результате проведенных исследований нами составлен систематический список почвенных водорослей охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа. В списке указываются 65 видов, 8 разновидностей и 2 формы водорослей из 41 рода, 28 семейств, 9 классов и 4 отделов. Впервые для территории Северо-Западного Кавказа указываютя 32 вида, 18 родов и 11 семейств почвенных водорослей.
В основу приводимого перечня почвенных водорослей с указанием их распространения и экологии положены результаты исследований автора. Для видов, ранее известных из исследуемого района по литературным данным, приводится соответствующая ссылка.
Систематический список почвенных водорослей составлен с учетом современной номенклатуры (Вассер и др., 1989).
В систематическом списке для каждого вида, разновидности и формы водорослей указываются:
1) растительная формация, в которой встречается таксон (С - степная, С-л - лесостепная, Д - формация дуба пушистого или скального, формация бука восточного, Б-П - буково-пихтовая формация, Пх - формация пихты кавказской, Суб - субальпийская формация);
2) высота над уровнем моря (в тексте указывается только цифрой, обозначение «м.н.у.м.» опускается);
3) местонахождение на исследуемой территории (приняты следующие сокращения: КГПБЗ - Кавказский государственный природный биосферный заповедник, окр. - окрестности, зак. - заказник, ст. - станица, пос. - поселок, г. - город, хр. - хребет, р. - река);
4) тип почвы;
5) субъективная оценка встречаемости (единично, редко, рассеянно, часто).
Основные почвенные альгосинузии района исследование их характеристика и особенности распространения
Почвенные альгосинузии - это флористически, экологически и ценотически обособленные группы водорослей, характеризующиеся своеобразной структурой. В последнее время их изучение становится актуальным в связи с интенсификацией загрязнения экосистем, биосферы в целом. Под действием антропогенных факторов изменяются различные характеристики альгосинузии: численность, обилие, возрастной состав, соотношение живых и мертвых клеток.
В результате проведенных исследований выявлены основные почвенные альгосинузии - индикаторы загрязнения, изучено их распределение и встречаемость в почвах охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа. Из общего числа выявленных водорослей нами выделено 25 видов - доминантов (Криворотов и Володина, 2003). Наибольшее участие в сложении альгосинузии принимают участие 6 видов - доминантов (коэффициент встречаемости более 74%): из них цианобактерий - 2 (Oscillatoria chlorina, Phonnidium foveolarum), зеленых водорослей — З (Stigeoclonium tenue, Chlorella vulgaris, Chlamydomonas debaryana), диатомовых - 1 (Pinnularia leptosoma). Эти виды водорослей образуют доминирующие альгосинузии в почвах охраняемых территорий (Таблица 4).
На пробных площадях в экосистемах с высоким антропогенным воздействием встречались единичные почвенные альгосинузии с обедненным видовым составом. В большинстве случаев такие альгосинузии состоят из цианей и зеленых водорослей. При этом непосредственно вблизи линейного источника загрязнений (автотрассы) в почвенных альгосинузиях преобладают цианей: виды рода Microcystis, а также трихомы некоторых видов родов Oscillatoria и Phonnidium., встречающиеся как в одиночном виде, так и в виде небольших дерновинок. По мере удаления от линейного источника загрязнения альгосинузии с участием Microcystis сменяются многочисленными густыми дерновинками Oscillatoria и Phonnidium.
