Эколого-биологический и географический анализ петрофитов андийского хребта и салатау (стр. 1 )

На правах рукописи

Джамалдинова Марха Ахмадовна

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ И

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕТРОФИТОВ АНДИЙСКОГО ХРЕБТА И САЛАТАУ

специальность 03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Махачкала 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО

«Дагестанский государственный университет»

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Теймуров Абдулгамид Абулкасумович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ

ВПО «Дагестанская государственная

медицинская академия» зав. кафедрой биология и

экологии человека

кандидат биологических наук, ФГБУН «Горный

ботанический сад Дагестанского научного центра

РАН», зав. лаб. флоры и растительных ресурсов

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ставропольский

государственный университет»

Защита диссертации состоится «11» июля 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.053.03 при ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет» РД, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет».

Автореферат разослан «11» июня 2012 г.

Отзывы, заверенные печатью, просим направлять РД, 1. Электронный адрес: *****@***ru Факс: 8(8722)

Ученый секретарь

Диссертационного совета,

к. б.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Экологические группы растений, такие как петрофиты, галофиты, гидрофиты, эпифиты и др., обособляемые по характерным признакам их местообитаний, представляют собой специфический компонент природной флоры. Весь комплекс признаков таких групп растений (анатомических, морфологических, физиологических и пр.) в совокупности обеспечивает оптимальную адаптированность их онтогенеза и всех жизненно важных процессов к особенностям условий существования. В указанном выше ряду экологических групп растений петрофиты выделяются как растения произрастающие на скалах и в других каменистых экотопах.

Изучение петрофитов, как своеобразной группы растений, приуроченной к каменистым субстратам, важно для познания истории флоры и природы в целом. Их экологические особенности, таксономический состав, географо-генетические связи и другие характеристики несут в себе информацию об этапах становления горной страны и ее флоры, т. к. местообитания петрофитов – скалы, осыпи, галечники и другие формы каменистого рельефа – неотъемлемая часть горного ландшафта с самого начала орогенных процессов (Теймуров, 1998).

Андийский хребет и Салатау занимают пограничное положение между аридным Внутреннегорным Дагестаном и лесными гумидными районами восточной части Терского Кавказа. Об этом свидетельствуют материалы, вошедшие в сводки и обобщения по Кавказу. В пределах Андийского хребта и Салатау, помимо больших массивов широколиственных лесов по северным склонам, летних пастбищ и сенокосов в выскогорной части, представлены обширные пространства скальных обнажений и каменистых местообитаний, где обнаруживается богатый состав высших петрофильных растений. Для значительного количества эндемичных оригинальных видов Кавказа, большинство из которых являются петрофитами, Андийский хребет и Салатау являются местом локализации классических популяций (locus classicus). Выдающаяся роль Андийского хребта и Салатау как центров интенсивного видообразования признается во многих флористических и ботанико-географических исследованиях по Северному Кавказу и Кавказу в целом. Это определяется именно нахождением здесь видов, являющихся по своей экологической природе петрофитами. Последние в пределах исследуемых нами хребтов распространены по всему высотному диапазону – от 355 м над ур. м. ((уровень Чиркейского водохранилища) до 2806 м (высота г. Буцрах на одноименном отроге Андийского хребта).

Природные популяции петрофитов отличаются неоднозначными эволюционно-биологическими тендециями. Одни из них характеризуются относительной стабильностью видовых признаков, другие, наоборот, распадаясь на многочисленные географические и экологические расы, демонстрируют широкую вариабельность диагностически значимых признаков. Такого рода сведения о петрофитах Андийского хребта и Салатау, которые могут быть использованы для более полного решения некоторых теоретических и практических проблем, скудны и фрагментарны.

Среди петрофитов много эндемичных таксонов со стенохорными ареалами и хозяйственно ценных форм. В связи с этим актуален анализ петрофильных комплексов для установления видов, нуждающихся в охране и форм перспективных для хозяйственного использования.

Цель и задачи работы. Цель работы заключается в таксономической ревизии видового состава петрофитов Андийского хребта и Салатау для выявления эколого-биологических и эколого-географических закономерностей их распространения. В связи с этим в исследовании решались следующие задачи:

1. Установление видового состава и систематической структуры петрофитов Андийского хребта и Салатау с учетом современных требований таксономии и номенклатуры.

2. Анализ географического распространения облигатных петрофитов исследуемой области, а также характера их географических связей.

3. Классификация петрофитов по фитохориономическим признакам в географические типы и элементы в целях их эколого-биологической интерпретации.

4. Сравнение эколого-географических и эколого-биологических спектров петрофитов по высотным поясам и ландшафтным экофонам в пределах исследованной территории и с аналогичными данными для близких регионов Кавказа.

5. Проведение флористического районирования.

Научная новизна. Впервые комплексно исследованы петрофиты Андийского хребта и Салатау и проведена таксономическая ревизия их видового состава. В конечном итоге это позволило:

1. Составить полный список облигатных петрофитов этого района.

2. Установить закономерности экологического, географического и высотного распространения петрофитов.

3. Провести флористическое районирование исследуемой территории на основе анализа распространения петрофитов.

4. Уточнить географо-генетические связи петрофитов восточной части Андийского хребта и Салатау и некоторые моменты генезиса его флоры.

Теоретическая и практическая ценность работы. Полученные данные о флористическом составе петрофитов исследованного района важны для составления общей сводки флоры Восточного Кавказа. Данные об эколого-биологических закономерностях высотно-поясного распространения и географо-генетических связях петрофитов, а также о путях их проникновения в исследуемый район имеют существенное значение для восстановления картины флорогенеза и общей истории природы региона.

Основные защищаемые положения.

1. Составленный в ходе диссертационного исследования конспект флоры петрофитов, насчитывающий 151 вид.

2. Итоги, предпринятых в работе систематического, эколого-биологического географического и других анализов.

3. Ботанико-географическое районирование восточной части Андийского хребта, осуществленное на основе анализа флоры петрофитов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на XII и Международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа» (Махачкала, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Экологическая ситуация на Северном Кавказе: проблемы и пути их решения» (Грозный, 2010). Материалы диссертационного исследования также обнародованы в трех научных статьях в журналах рекомендованных ВАК для публикации результатов кандидатских и докторских исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Текст изложен на 122 страницах машинописного, иллюстрирован 14 рисунками, содержит 20 таблиц. Список литературы содержит 157 источников, в том числе 14 иностранных авторов.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

АНДИЙСКОГО ХРЕБТА И САЛАТАУ

Глава состоит из 4 параграфов, где раскрываются особенности географического положения, геологического и геоморфологического строения территории (п. 2.1), характеризуются гидрографические условия (п.2.2.), рассмотрены климатические условия (п.2.3.) и особенности растительно-почвенного покрова (п.2.4.). В данной главе соответствующие разделы иллюстрированы картосхемами орографической структуры и гидрографической сети, а также приводится оригинальная карта растительности района исследований.

ГЛАВА 2. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ИССЛЕДУЕМОГО РЕГИОНА

В данной главе отмечено участие ботаников и специалистов в смежных областях науки в исследовании флоры исследуемого района за более чем двухсотлетнюю историю ее изучения: от периода академических экспедиций до наших дней. В главе упомянуты труды , , и др., работавших в районе исследований в конце 19 и начале 20 в. Из трудов видных исследователей 20 в. проанализирован вклад , , , , , , и др. Завершается глава анализом работ современных авторов.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования является флора петрофитов Андийского хребта и Салатау. Понятие «флора петрофитов» охватывает только флористические комплексы, формирующиеся на скально-осыпных и других каменистых субстратах, исключая все прочие местообитания. В нашем понимании это понятие соответствует «парциальной флоре» (в смысле Юрцева, 1974; Норина, 1984), т. е. это экологическая единица растительного покрова на ландшафтном экофоне. Под последним понимается совокупность местообитаний, имеющих сходный режим и связанных с отложениями общего генезиса (Кожевников, 1974).

Исследованиями были охвачены разнообразные петрофильные комплексы, формирующиеся в пределах скально-осыпных местообитаний Андийского хребта и Салатау. Полевое изучение петрофильных комплексов проводилось маршрутно-экспедиционными методами. Всего было собрано, определено и смонтировано около 2400 гербарных образцов петрофитов. В работе использованы общепринятые методы ботанико-географического анализа (Малышев, 1965; Шмидт, 1980). Проведено сравнение флоры петрофитов Андийского хребта и Салатау с аналогичными флорами сопредельных и более отдаленных районов Большого Кавказа. При интерпретации полученных данных опирались на идеи (1938), (1974).

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ФЛОРЫ ПЕТРОФИТОВ

АНДИЙСКОГО ХРЕБТА И САЛАТАУ

4. 1. Систематический анализ

Во флоре Андийского хребта и Салатау свыше 500 видов, проявляющих склонность произрастать на каменистых субстратах. Облигатная петрофильность свойственна 256 видам, что составляет примерно 15% от видового состава всей флоры Андийского хребта и Салатау. В систематическом отношении эти виды относятся к 142 родам и 48 семействам. Распределение видов по крупным систематическим категориям следующее: Папоротникобразных 10 видов (6,62%), Цветковых 141 вид (93,38%). Среди последних Двудольные (134 вида – 88,74 %) преобладают над Однодольными (7 видов – 4,64%) по видовому составу 19,14 раза, по родовому – 10,14 раза. Голосеменные среди облигатных петрофитов восточной части Скалистого хребта отсутствуют.

В таксономической структуре исследуемой петрофильной флоры на первый план выступают такие семейства как Asteraceae, Caryophyllaceae, Brassicaceae (табл. 1). Одной из ее характерных черт является незначительное число представителей Fabaceae, Ranunculaceae, резкое снижение роли Poaceae и Cyperaceae, хотя по данным (2010) во флоре Андийского хребта в целом Poaceae занимает 2-е место, а Fabaceae и Ranunculaceae 3-е и 10-е место соответственно. Вместе с тем среди петрофитов заметно увеличивается влияние представителей Saxiragaceae, Crassulaceae, Scrophullariaceae, Aspleniaceae. Это, по нашему мнению, один из показателей экологического своеобразия скальной флоры, населяющей местообитания с заметным дефицитом влаги по сравнению с местообитаниями с развитым почвенным покровом.

Систематическая структура флоры Андийского хребта и Салатау в целом на уровне ведущих семейств не тождественна таковой суммарной флоры облигатных и факультативных петрофитов. Степень же сходства систематической структуры еще более резко снижается, если сравнивать головную часть спектра семейств флоры облигатных петрофитов и всей флоры Андийского хребта и Салатау. Более того, значение коэффициента ранговой корреляции Спирмена (ρs) между головной частью спектра семейств флоры облигатных петрофитов и суммарной флоры скально-каменистых местообитаний находится в районе критического уровня даже при пятипроцентном уровне существенности. Сказанное свидетельствует о том, что даже в пределах разных вариантов каменистых местообитаний на химически однородных породах, структурная организация систематического состава флористических комплексов подвержена существенным колебаниям.

Таблица 1

Ведущие семейств петрофитов Андийского хребта и Салатау

Семейства	Облигатные петрофиты	С учетом факультативных петрофитов	Флора Андийского хребта и Салатау
Ранг	Кол-во видов	% участия видов	Ранг	Кол-во видов	% участия видов	Ранг	Кол-во видов	% участия видов
Asteraceae	1	30	11,72	1	56	10,94	1	192	12,44
Caryophyllaceae	2	28	10,94	3	44	8,59	6	71	4,60
Brassicaceae	3	21	8,20	5	30	5,86	5	72	4,67
Poaceae	4	17	6,64	2	46	8,98	2	143	9,27
Rosaceae	5,5	11	4,30	6,5	24	4,69	4	92	5,96
Fabaceae	5,5	11	4,30	4	33	6,44	3	94	6,09
Scrophulariaceae	7,5	10	3,91	9	19	3,71	8	64	4,15
Lamiaceae	7,5	10	3,91	6,5	24	4,69	7	67	4,34
Apiaceae	10,5	9	3,52	8	20	3,91	9	56	3,63
Crassulaceae	10,5	9	3,52	10	15	2,93	11	15	0,97
Campanulaceae	10,5	9	3,52	11	14	2,73	10	23	1,49
Saxiragaceae	10,5	9	3,52	12	9	1,76	12	12	0,78
Всего:		174	68,00		334	65,23		901	58,39

Район наших исследований по числу видов, родов и семейств занимает промежуточное положение среди других районов Большого Кавказа (табл. 2).

Анализ этих численных данных выявляет отсутствие существенного расхождения в составе таксонов сравниваемых флор. Как и следовало ожидать, пропорции данных петрофильных флор вполне сопоставимы друг с другом. Расхождения в показателях могут быть объяснены различием экологических возможностей территорий и историей развития их природы в плиоцен-плейстоценовый период.