Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара (стр. 5 )

Антропогенная флора обследованной территории представлена двумя флорогенетическими элементами: апофитами - 65 видов (из 238, не считая видов, входящих в состав искусственных насаждений) - 27%, и антропофитами - 59 видов или 25%. Антропофиты или адвентивные растения (иноземные) - пришлые для данной территории, типа растительности, или даже сообщества, внедрившиеся в состав коренной растительности в разное время вследствие хозяйственной деятельности человека. Они подразделяются на археофиты – виды растений, известные по археологическим находкам в качестве сорных еще с доисторических времен [139] и неофиты - заносные иноземные растения, вошедшие в состав местной флоры в исторически сравнительно недавнее время [139, с. 402].

Известно, что наиболее активная инвазия адвентивных видов происходила в ХХ веке, что обусловлено развитием транспорта, обменом культурными растениями, сортовым материалом и т. п. Собственно адвентивными (заносными) на обследуемой территории являются 24 вида, из них наиболее распространенные - Polygonum aviculare и Convolvulus arvensis. К археофитам относятся мелколепестник канадский (Conyza canadensis), марь сизая (Chenopodium glaucum) и другие. Среди неофитов наиболее фитоценотически активна Cyclachaena xantiifolia, которая появилась здесь в последние 10 лет.

Также на территории встречаются эргазиофиты – одичавшие культурные растения [140], например, донник белый (Melilotus albus), донник лекарственный (Melilotus officinalis), люцерна посевная (Medicago sativa) и другие.

В целом среди антропофитов преобладают адвентивные (24 вида или 40%), археофитов (12 видов, 20%) больше, чем неофитов (6 видов, 10%) и эргазиофитов (5 видов, 8%).

Апофитная и антропогенная флора различается по таксономической структуре, как по количеству семейств и родов, так и по составу ведущих семейств. Общими для них являются 10 семейств: Asteraceae, Apiaceae, Brassicaceae, Boraginaceae, Chenopodiaceae, Poaceae, Polygonaceae, Primulaceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae. Наиболее значительно представлены: Asteraceae – 15 родов, 18 видов; Chenopodiaceae - 8/14 и Brassicaceae – 7/8, Poaceae – 4 рода, 5 видов. Семейства Amaranthaceae, Cannabaceae, Urticaceae, Convolvulaceae, Solanaceae, Orobanchaceae представлены только сорными растениями.

Сорные растения – виды, засоряющие фитоценозы природной спонтанной растительности, испытывающей пресс хозяйственной деятельности человека (пастбища, сенокосы), а также формирующиеся на первых стадиях естественного восстановления растительности на нарушенных землях [139, с.595]. Среди сорных мы, вслед за [141], выделяем следующие группы:

Пасквальные – адвентивные (сорные) виды, широко распространенные в степных фитоценозах, трансформированных влиянием выпаса;

Рудеральные – или мусорные - растения, имеющие широкое распространение на вторичных местообитаниях. Как правило, являются нитрофилами;

Пирогенные – виды, активно распространяющиеся на выгоревших территориях;

Залежные (постсегетальные) – виды, формирующие сообщества на территории, ранее находившейся под антропогенным воздействием (под распашкой и засеянием, др.), после полного его прекращения;

Сегетальные – сорные растения, активно распространяющиеся в посевах сельскохозяйственных растений;

Придорожные – сорные виды, приспособленные к существованию на очень плотной почве в непосредственной близости к дорожной полосе.

В качестве индикаторов различных факторов антропогенного воздействия нами выделены следующие виды сорных и дигрессионно-активных видов растений:

· индикаторы селитебной деятельности (создание инфраструктуры, населенные пункты, свалки и пр.видов рудеральных растений, в том числе наиболее распространенные: Urtica dioica, Atriplex tatarica, A. sagittata, Chenopodium glaucum, Berteroa incana, Sisymbrium loeselii, Lepidium ruderale;

· пионеры зарастания на залежах - 70 видов постсегетальных, в том числе: Setaria viridis, S. pumila, Atriplex sagittata, Amaranthus retroflexus, Capsella bursa-pastoris, Berteroa incana, Linaria vulgaris;

· индикаторы пастбищной дигрессии – 25 видов пасквальных, из которых доминируют: Polygonum aviculare, Bassia sedoides, Ceratocarpus arenarius, Kochia prostrata;

· индикаторы дорожной дигрессии – 13 видов придорожных растений, в том числе: Cannabis ruderalis, Berteroa incana, Polygonum aviculare.

Сегетальные культурные растения полей и огородов в данной работе не рассматриваются, поскольку в задачу исследований входило изучение естественной, спонтанной растительности и флоры.

В районе исследований встречаются хозяйственно-ценные виды растений – кормовые (75 видов), лекарственные (29), медоносные (26), пищевые (20), ядовитые (16), эфирномасличные (14), дубильные (11), декоративные (9), красильные (9), технические (6), витаминные (6), вол. (4), инсектицидные (4), соленосные и масляные по 3, мыльные и бумажные по 2, мелиоративные, пряные, наркотические, каучуковые, прочие – по 1 виду.

Как отмечают многие исследователи [13,14,29,35,142,143,144,145], антропогенное воздействие приводит к увеличению числа видов - ксерофитов, обилия сорных растений, конвергенции растительных сообществ и упрощению пространственной структуры растительного покрова территории. Это повсеместно отмечается в районе наших работ. При уменьшении воздействия и улучшении погодных условий, в частности - условий влагообеспеченности, отмечается увеличение доли мезофитных растений.

Экологические и биоморфологические характеристики флоры рассматриваемой территории отражены в рисунках 4-9.

Анализ экологического спектра флоры (Рисунок 4) показал преобладание видов, относящихся к мезофильной свите, несколько отстают по количеству виды ксерофильные.

Рисунок 4 – Экологическая структура флоры

На Рисунке 5 рассматривается состав преобладающей - мезофильной – свиты, которая представлена большей частью ксеромезофитами. На втором месте – мезофиты, далее – гигромезофиты.

Рисунок 5 – Мезофильная свита

В составе ксерофильной свиты (Рисунок 6) преобладают мезоксерофиты, затем – ксерофиты. Менее всего – псаммоксерофитов и галоксерофитов.

Рисунок 6 – Ксерофильная свита

Растительность исследуемой территории на 90% представлена травянистыми формами (224 вида), что отражено на Рисунке 7. Остальные жизненные формы составляют вместе, соответственно, всего 10%

Рисунок 7 – Спектр биоморф

Среди травянистых растений (Рисунок 8) преобладают многолетники, их процентное соотношение больше, чем двулетних и многолетних растений вместе.

Рисунок 8 - Жизненные формы травянистых растений

На исследуемой территории большей частью описываются растения со стержнекорневым типом подземных органов (Рисунок 9). В количестве 28% - корневищный тип. У двух видов, в связи с их биологическими особенностями (паразитизм), наблюдается редукция корневой системы.

Рисунок 9 - Тип подземных органов

Преобладающим ценотипом на рассматриваемой территории являются степной, затем – сорный, менее всего представлен пустынно-степной ценотип (Рисунок 10).

Рисунок 10 - Спектр ценотипов

Дигрессионно-активные виды рассматриваются нами в данном случае как коренные и отнесены каждый к своему ценотипу – степному, лугово-степному, луговому, пустынно-степному (при распределении по ценотипам интродуцированные виды и эргазиофиты не учитывали).

6 ТРАНСФОРМАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Трансформация растительности под воздействием загрязнения тяжелыми металлами изучалась на 47 участках, расположенных на различных расстояниях от промышленных объектов г. Павлодара [79-84]. Поскольку многие участки оказались идентичными по составу и структуре растительного покрова, а также условиям загрязнения, в работе приводится характеристика современного состояния растительности 26 из них, выбранных на основе геоботанических описаний и результатов анализов проб почвы и растений на содержание тяжелых металлов (наибольшие и наименьшие их концентрации).

6.1 Состояние растительности и загрязнение тяжелыми металлами почв и растений на участках исследований

Обследованные участки расположены на разном расстоянии от промышленных зон г. Павлодара и г. Аксу (Рисунок 1). Оценка состояния трансформации растительности проводилась визуально по описанным в главе 2 критериям, при этом особое внимание уделялось выявлению отклонений от естественного развития у отдельных особей и видов растений.

Участок Т-5 расположен в 0,5 км на с-сз от ТЭЦ-3. Рельеф участка равнинный, с наличием антропогенных форм (понижения, бугорки, полевая дорога), в центральной части имеется глубокий овраг, заросший сорняками. Участок частично захламлен строительным мусором, стеклом и небольшими насыпями золы. Почвы – темнокаштановые карбонатные. Растительный покров участка характеризуется как средненарушенный.

Растительность в 2006 году была представлена пырейным (Agropyron pectinatum) сообществом с участием Festuca valesiaca и Artemisia marschalliana (Таблица 4). Кроме доминирующих видов, обильна была также Potentilla bifurca. В незначительном обилии зарегистрированы Medicago falcata, Artemisia dracunculus, A. absinthium, Chondrilla brevirostris, Calamagrostis epigeios (в микропонижениях), Centaurea scabiosa, Convolvulus arvensis, Taraxacum officinale. Проективное покрытие почвы растениями составляло 50-70%. Видовая насыщенность составила 12 видов на 100м2. Фенологическое состояние растений соответствовало сезону.

В сочетании с пырейным сообществом на участке отмечены искусственные посадки Acer negundo (высотой 1,5м), а южнее участка, вблизи колодца, единичные особи Salix alba на песчаных почвах, в основном с сорными растениями в нижнем ярусе (Nonea pulla, Cirsium arvense, Inula britannica, Amaranthus retroflexus, Chenopodium album, Atriplex sagittata).

В 2007 году сообщество по-прежнему пырейное (Agropyron pectinatum) (Таблица 4), но при этом значительно возросла фитоценотическая роль вейника (Calamagrostis epigeios). Диффузно встречаются Artemisia dracunculus, Medicago falcata, Convolvulus arvensis, Festuca valesiaca, Potentilla bifurca, в меньшем обилии - Gypsophila paniculata, Artemisia marschalliana, Euphorbia virgata, Lepidium ruderale, Nonea pulla, Chondrilla brevirostris.

Таблица 4 – Геоботаническая характеристика участка Т-5

№	Название растения	Высота, см	Ярус	Разме щение	Фено-фаза	Обилие
2006	2007	2009
1	Agropyron pectinatum	15-30	2	df	вег-бут	cop2	cop1	cop1-sp
2	Festuca valesiaca	10-15	1	ggr	вег	sp	sp-sol	sol
3	Calamagrostis epigeios	50-60	3	ggr	цв	sol	cop1-sp	cop1
4	Artemisia marschalliana	10-50	2	ggr	вег	sp	sol	sol
5	Artemisia absinthium	10-15	1	gr	вег	sol	sol	sol
6	Artemisia dracunculus	50-55	3	df	вег-бут	sol	sp-sol	sol
7	Potentilla bifurca	10-12	1	ggr	вег	sp-sol	sp-sol	-
8	Medicago falcata	5-10	1	ggr	цв	sol	sol	sol
9	Taraxacum officinale	13-15	1	gr	не цв	sol	-	-
10	Chondrilla brevirostris	50-55	3	ggr	бут	sol	sol	-
11	Centaurea scabiosa	35-45	3	gr	сух	sol	-	-
12	Gypsophila paniculata	45-50	3	gr	цв	-	sol	sol
13	Artemisia vulgaris	10-15	1	gr	вег	-	sol	-
14	Artemisia sieversiana	10-15	1	gr	вег	-	sol	-
15	Melilotus albus	35-40	2	gr	вег-бут	-	sol	sol
16	Euphorbia virgata	25-30	2	ggr	цв	-	sol	sol
17	Lepidium ruderale	15-20	2	ggr	вег-бут	-	sol	sol
18	Convolvulus arvensis	15-20	2	df	бут	sol	sp-sol	-
19	Nonea pulla	20-25	2	gr	цв	-	sol	-
20	Isatis costata	55-60	3	gr	пл	-	sol	sol

Жизненное состояние растений улучшилось вследствие частых дождей, проективное покрытие увеличилось до 70-75%. Видовая насыщенность составила 18 видов на 100м2. Фенологическое развитие соответствует сезону. Горизонтальная структура растительного покрова неоднородная, мозаичная, что указывает на несформированность состава и структуры сообщества.