Лето - 2013 (стр. 1 )

На правах рукописи

ФЛОРА РУДЕРАЛЬНЫХ МЕСТООБИТАНИЙ МАЛЫХ ПОСЕЛЕНИЙ ТЕХНОЭКОПОЛИСА КОМСОМОЛЬСК-АМУРСК-СОЛНЕЧНЫЙ

03.02.01 – ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Владивосток – 2011

Работа выполнена на кафедре биологии ФГОУ ВПО «Амурского гуманитарно-педагогического государственного университета»

Научный руководитель:	кандидат биологических наук, доцент
Официальные оппоненты:	доктор биологических наук, доцент кандидат биологических наук
Ведущая организация:	Учреждение Российской академии наук Амурский филиал Ботанического сада-института ДВО РАН, г. Благовещенск

Защита состоится 8 февраля 2011 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.02 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022 г. Владивосток, пр. 100-летия Владивостоку, 159.

Факс: (42

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН.

Автореферат разослан «20» декабря 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время перед человечеством остро стоит проблема деградации природных сообществ под действием антропогенного пресса. Флоры населенных пунктов можно рассматривать как крайний случай трансформации естественного растительного покрова. Ядром любой урбанофлоры, отражающим ее специфику, является флора рудеральных местообитаний. Она возникает спонтанно как побочный результат человеческой деятельности и, вместе с тем, выполняет ряд важных функций (почвозащитную, противоэрозионную, экранирующую, декоративную), направленных на стабилизацию урбанизированной среды. Одновременно рудеральные экотопы являются источником агрессивных адвентивов, карантинных сорняков и ядовитых растений, опасных для человека. Изучение путей формирования, особенностей структуры и тенденций развития данных флор необходимое условие для оптимизации растительного покрова населенных пунктов.

Район исследования был ограничен территорией техноэкополиса «Комсомольск-Амурск-Солнечный» (ТЭП КАС). Большинство поселений этого района относятся к категории малых. Они характеризуются сходной промышленной специализацией, тесными экономическими связями, имеют общую транспортную и социальную инфраструктуру. Вместе с тем рассматриваемые поселки отличаются по своему физико-географическому положению, ландшафтным характеристикам, численности населения, типу застройки и так далее. Изучение флоры рудеральных местообитаний малых поселений единого социохозяйственного комплекса позволяет оценить специфику ее структуры, закономерности формирования и развития.

Цели и задачи исследования. Целью нашего исследования было изучение состава, структуры и особенностей формирования флоры травянистых растений рудеральных местообитаний малых поселений на примере техноэкополиса «Комсомольск-Амурск-Солнечный». При этом решались следующие задачи: 1. Выявить видовой состав травянистых сосудистых растений, составить конспект флоры. 2. Провести таксономический, биоморофологический, экологический и хорологический анализ флоры, определить особенности ее структуры. 3. Разработать классификацию рудеральных местообитаний для малых поселений, сравнить парциальные флоры различных типов рудеральных экотопов. 4. Выявить географические особенности структуры флор рудеральных местообитаний. 5. Разработать меры по оптимизации флоры рудеральных местообитаний малых поселений.

Научная новизна. В результате проведенных исследований составлен конспект травянистой флоры рудеральных местообитаний ТЭП КАС, включающий 404 вида из 196 родов и 48 семейств сосудистых растений. Составлена электронная база флор рудеральных местообитаний двенадцати населенных пунктов. Впервые для Хабаровского края приводится один адвентивный вид Potentilla approximata Bunge, ранее указываемый для Приморского края. Уточнено распространение следующих видов: Potentilla conferta Bunge, Erodium cicutarium (L.) L`Herit, Centaurea scabiosa L., Critesion brevisubulatum (Trin.) Link., Cypripedium guttatum Sw. Проведен общий анализ флоры рудеральных местообитаний. Разработана классификация рудеральных местообитаний для малых поселений. Выявлена специфика видового состава, закономерности структур парциальных флор рудеральных местообитаний. Проведен анализ географических особенностей структуры флор рудеральных местообитаний.

Практическая значимость работы. Полученные результаты имеют важное практическое значение. Материалы исследования в дальнейшем могут быть использованы: для мониторинга состояния флоры на территории населенных пунктов; выявления новых адвентивных видов и прогнозирования поведения вида в условиях рудеральных экотопов; мониторинга заноса и предотвращения распространения карантинных сорняков, оптимизации состояния растительного покрова поселения. Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе в школе и вузе для проведения экскурсий, направленных на изучение особенностей биологии и экологии растений, а так же в просветительской работе. Материалы по флоре рудеральных местообитаний нашли отражение в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет» и могут использоваться при изучении таких дисциплин как ботаника и экология в высшей школе.

Апробация результатов. Материалы диссертации были представлены на III Международной научно-практической конференции «Дальний Восток: наука, экономика, образование, культура в XXI веке» (Комсомольск-на-Амуре, 2006), Международной научно-практической конференции «Дальневосточная Весна – 2008» (Комсомольск-на-Амуре, 2008), Конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «АмГПГУ» (Комсомольск-на-Амуре, 2009); XII Региональном конкурсе молодых ученых Хабаровского края (Хабаровск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы биологии, химии и методики преподавания естественно-научных дисциплин» (Комсомольск-на-Амуре, 2010), расширенном заседании кафедры биологии ФГОУ ВПО «АмГПГУ» (Комсомольск-на-Амуре, 2010), заседании Приморского отделения РБО БПИ ДВО РАН (Владивосток, 2010).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 работ, в том числе 1 работа в журнале из перечня ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, двух приложений. Работа изложена на 215 страницах, иллюстративный материал представлен 9 таблицами и 31 рисунком. Список литературы содержит 209 наименований, в том числе 19 на иностранных языках.

Автор благодарен за консультации и большую помощь в определении и уточнении растений, оказанную д. б.н. , к. б.н. (Биолого-почвенный институт ДВО РАН, г. Владивосток), к. б.н. (Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, г. Хабаровск), к. б.н. (Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет, г. Комсомольск-на-Амуре), к. б.н. (БИН им. РАН, г. Санкт-Петербург). Признательность за консультации и методологическую помощь автор выражает д. б.н. (Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, г. Хабаровск). Автор искренне благодарен научному руководителю к. б.н. за помощь при выполнении работы, постоянное внимание и терпение.

Глава 1. История изучения растительного покрова территории исследования

Первые крупные ботанические исследования стали проводиться на территории Приамурья с середины XIX века. К этому периоду относятся работы , , .

С начала XX века флористические и геоботанические исследования в Приамурье ведутся не только приезжими экспедициями, но и возникающими местными научными обществами. Наиболее важными работами этого периода являются фундаментальные труды (1923, ), (1955), (1944, 1946, 1962).

С 70-х годов ХХ века стали популярными частные работы, посвященные изучению отдельных систематических или экологических групп. К таким работам можно отнести исследования осок (1978), мятликов (1970), зонтичных (1966), исследования дендрофлоры (1967, 1969, 1977).

Первые исследования антропогенной трансформации растительного покрова в регионе были направлены на изучение сорных и адвентивных видов растений (Комаров, 1923; Шишкин, 1936; Воробьев, 1954). Изучению адвентивной флоры Приамурья посвящены работы (1973), (1989, 1996, 2003, 2009) и др. Общие вопросы антропогенной трансформации, синантропизации растительного покрова Хабаровского края рассматривает (1993, 1999, 2007 и др.). На территории Нижнего Приамурья остаются, практически, не исследованы флоры населенных пунктов. Из урбанофлор детально изучена только флора г. Комсомольска-на-Амуре (2001, 2006). Обобщающих и аналитических работ по флорам малых поселений данной территории в настоящее время нет.

Глава 2.Методика и материалы исследования

2.1. Основные подходы к изучению урбанофлор

Флоры урбанизированных территорий становятся объектом внимания ботаников во всем мире, так как их исследование имеет большое значение для воссоздания полной картины современного флорогенеза. В большинстве крупных городов Западной Европы растительный покров хорошо изучен, во многих городах он исследован неоднократно и за его динамикой ведутся продолжительные наблюдения (Naegeli, Thellung, 1905; Sukopp, 1978; Janssen, Brandes, 1984; Brandes, 1980, 1987; Klotz, 1987, 1988; Pignatti, 1978, 1982; Hobohm, Hardtle, 1997). В нашей стране проводятся исследования, направленные на изучение как урбанофлор в целом (Ильминских, 1989, 1992; Копытина, 2005, Максимов, 2006; Антипина, 2002), так и отдельных их компонентов. Значительное число работ посвящены исследованию адвентивной флоры (Нечаева, 1984, 1998; Ульянова, 2003; Аистова, 2004 и др), флоры сохранившихся природных территорий в черте городов (Швецов, 1998; Чичев, 2000; Дьячкова, Антипина, 2000; Григорьевская, Прохорова, 2001; Березуцкий и др., 2002; Баранова, 2003). В то же время гораздо меньшее внимание уделяется флорам рудеральных местообитаний (РМ), хотя данная группа экотопов занимает центральное положение в любом населенном пункте, а флора РМ определяет специфику урбанофлор в сравнении с естественными растительными комплексами.

2.2. Термины и понятия

Рассмотрены основные термины, используемые в работе. Определяются такие понятия, как «рудеральные местообитания» (группа местообитаний в населенных пунктах, которые возникают после уничтожения естественных природных комплексов, формируются спонтанно и испытывают постоянное ненаправленное воздействие со стороны человека), «синантропизированные местообитания» (природные территории, измененные человеком, но сохраняющие естественный растительный и почвенный покров, то есть сохраняющие черты природных комплексов), «апофиты» (местные виды, нормально развивающиеся в условиях антропогенной нагрузки), «аллофиты» (местные виды, характерные для коренных сообществ, но в силу некоторых причин встречающиеся на рудеральных местообитаниях), «адвентивы» (заносные виды, появление которых на данной территории не связано с естественным процессом флорогенеза, а является результатом прямого или косвенного антропогенного воздействия) и другие.

2.3 Материалы и методики

Работа основана на данных полевых исследований, которые проводились с 2005 по 2009 годы. За указанный период обследованы 12 населенных пунктов (рис. 1), собрано и обработано более 2500 листов гербария. Помимо собственных материалов нами изучены уже опубликованные данные, часть видов приводится по литературным источникам (Шлотгауэр, Шретер, 1969; Шлотгауэр, Небайкин 1984; Антонова, 2009).

Рис. 1 – Места сбора материала

Сбор материала проводился маршрутным методом. Для оценки своеобразия флор отдельных типов местообитаний применяется метод парциальных флор.

На основе ландшафтного принципа все разнообразие рудеральных экотопов малых поселений нами разделяется на шесть зон или групп местообитаний: Флоры групп местообитаний нами понимаются как парциальные флоры мезоэкотопов (парциальные флоры II порядка), внутри которых возможно выделение флор микроэкотопов (парциальные флоры I порядка).

Анализ сходства парциальных флор отдельных поселений проводился с использованием меры сходства Съёренсена для дискриптивных множеств (Юрцев, Семкин, 1980). Анализ отношения «целое – часть» между парциальными флорами производился с помощью симметричной меры включения (Юрцев, Семкин, 1980).

В работе принята монотипическая концепция вида (; 1932), реализованная в последующих работах (1966, 1982), сводке «Сосудистые растения советского Дальнего Востока» (1985 – 1999). Наименования таксонов приводятся по сводкам «Сосудистые растения советского Дальнего Востока» (1985 – 1999), «Флора Российского Дальнего Востока» (2006). Биоморфологические характеристики приводятся по монографии , «Жизненные формы семенных растений Дальнего Востока» (2006).

Глава 3. Характеристика территории исследования

3.1 Физико-географическая характеристика территории исследования

Границы района исследования совпадают с границами трех административных районов Хабаровского края: Комсомольского, Амурского и Солнечного. Западная граница территории проходит по верхнему течению р. Амгунь, на юге она доходит до хр. Вандан, восточная граница проходит по осевой части Сихотэ-Алиня, на севере территория района доходит до верховьев р. Эвур. Для рассматриваемой территории отмечается неоднородность рельефа, климатических, гидрологических, почвенных условий.

3.2 Районирование растительного покрова территории исследования

Изучение динамики и тенденций антропогенного изменения растительного покрова требует учета особенностей исследуемого района. В данном случае, в качестве региональных особенностей мы рассматриваем соотношение физико-географических условий и особенностей структуры растительного покрова, которые отражаются во флористическом районировании. При построении контуров районов нами использована уже существующая схема районирования (Шлотгауэр, Крюкова, Антонова, 2001). При выделении границ подрайонов ведущим критерием является рельеф. Именно рельеф оказывает существенное влияние на закономерности распределения почв и растительного покрова посредством изменения гидротермического режима различных местообитаний. Поэтому мы предлагаем следующую схему флористического районирования растительного покрова ТЭП КАС (рис. 2).

I Буреинский район

I1 Верхне-Амгуньский горный подрайон

I2 Баджальско-Мяочанский горный подрайон

II Нижнеамурский район

II1 Эворон-Горинский равнинный подрайон

III Северосихотэалиньский район

III1 Гурский среднегорный подрайон

IV Амуро-Уссурийский район

IV1 Приамурский равнинный подрайон

IV2 Болоньско-Сельгонский равнинный подрайон

IV3 Ванданский низкогорный подрайон

Рис. 2 – Флористическое районирование территории исследования

 

3.3 Характеристика малых поселений района исследования

Большинство поселений, расположенных на территории техноэкополиса, относятся к категории малых (таблица 1).

Таблица 1 – Малые поселения ТЭП КАС

№	Название поселения	Год основания	Число жителей	Флористический подрайон	Административный район
1	Пивань	1860	1759	Приамурский равнинный	Комсомольский
2	Ягодный	1969	1804
3	Гурское	1949	834	Гурский среднегорный
4	Уктур	1966	2054
5	Джамку	1974	618	Верхнеамгуньский горный	Солнечный
6	Березовый	1987	5900
7	Солнечный	1963	14049	Баджальско-Мяочанский горный
8	Горный	1958	1710
9	Хурмули	1938	2108	Эворон-Горинский равнинный
10	Эльбан	1936	12466	Болоньско-Сельгонский равнинный	Амурский
11	Болонь	1932	956
12	Литовко	1948	2353

Все рассматриваемые нами населенные пункты сравнительно молоды, их возраст не превышает 50-70 лет. Исключение составляет поселок Пивань, возраст которого насчитывает уже 150 лет. Практически все поселки ориентированны на отрасли лесной и горнодобывающей промышленности. В то же время они значительно различаются по размерам, экотопологической структуре и степени развития транспортных связей. Знание характеристик исследуемых поселений дает возможность сравнительного анализа флор их рудеральных местообитаний с определением факторов, влияющих на специфику данных флор.

Глава 4. Общий анализ флоры рудеральных местообитаний

4.1 Оценка таксономического разнообразия

Флора рудеральных местообитаний ТЭП КАС включает 404 вида из 196 родов и 48 семейств. Из них адвентивными являются 140 видов (35%), апофитными %), аллофитными %).

При исследовании таксономической структуры флоры рудеральных местообитаний мы сравниваем наши данные с относительно ненарушенной аборигенной флорой Комсомольского государственного природного заповедника (КГПЗ) и антропогенно-трансформированной флорой г. Комсомольска-на-Амуре. Флора рудеральных местообитаний малых поселений ТЭП КАС составляет 68% от флоры травянистых растений КГПЗ и 93% от флоры травянистых растений г. Комсомольска-на-Амуре. Меньшее число видов, чем во флоре заповедника объясняется уменьшением площади территории и сужением амплитуды экологических условий в сравнении с территорией КГПЗ. В то же время, исследуемая флора составляет высокий процент от флоры г. Комсомольска-на-Амуре. В локальной флоре г. Комсомольска-на-Амуре выделяется 12 видов местообитаний, из них только пять относятся к группе рудеральных, остальные представлены синантропизированными и сегетальными экотопами (Бабкина, 2006).

Таблица 2 – Ведущие семейства сравниваемых флор*

№	Название семейства	Количество и доля видов травянистых растений
Рудеральные местообитания ТЭП КАС	КГПЗ	Комсомольск-на-Амуре
1	Asteraceae	70 (17,3%)	46 (8,7%)	64(15,0%)
2	Poaceae	60 (14,8%)	38 (7,3%)	47(11,1%)
3	Cyperaceae	26 (6,4%)	69 (13,1%)	27(6,4%)
4	Polygonaceae	26 (6,4%)	17 (3,2%)	20(4,7%)
5	Fabaceae	24 (5,9%)	12 (2,3%)	20(4,7%)
6	Rosaceae	21 (5,1%)	15 (2,9%)	16(3,8%)
7	Caryophyllaceae	19 (4,7%)	—	16(3,8%)
8	Brassicaceae	18 (4,4%)	—	18(4,2%)
9	Lamiaceae	16 (3,9%)	16 (3,0%)	12(2,8%)
10	Ranunculaceae	15 (3,7%)	31 (5,9%)	21(5,0%)

* знаком «—» обозначены семейства, не входящие в десятку ведущих