Состав, структура и динамика адвентивной флоры ульяновской области


Скачать 339,24 Kb.
НазваниеСостав, структура и динамика адвентивной флоры ульяновской области
страница1/4
РАКОВ НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ
Дата конвертации14.08.2012
Размер339,24 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьЭкология (биология)
Год2012
На соискание ученой степениКандидат биологических наук
  1   2   3   4


На правах рукописи


РАКОВ НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ


СОСТАВ, СТРУКТУРА И ДИНАМИКА

АДВЕНТИВНОЙ ФЛОРЫ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ


Специальность 03.02.08 – экология (биология)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук


Тольятти, 2012

Работа выполнена в лаборатории проблем фиторазнообразия

Федерального государственного бюджетного учреждения науки

Института экологии Волжского бассейна РАН


Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Саксонов Сергей Владимирович


Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Плаксина Тамара Ивановна


доктор биологических наук, профессор

Абрамова Лариса Михайловна


Ведущая организация: Ботанический институт

им. В.Л. Комарова РАН


Защита диссертации состоится « 20 » апреля 2012 г. в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу:

445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10.

Тел. (8482) 48-99-77; факс: (8482) 48-95-04; Е-mail: ievbras2005@mail.ru


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН: http://www.ievbras.ru и на сайте ВАК РФ: referat_vak@mon.gov.ru.


Автореферат разослан « 19 » марта 2012 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук А.Л. Маленёв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хозяйственная деятельность человека привела к интенсификации процессов расселения растений, скорости и масштабности их миграций, что признано в настоящее время одной из ключевых проблем в экологии (Горчаковский, 1979; Малышев, 1981; Березуцкий, 1999; Тишков, 2004 и др.). Необходимость изучения адвентивных (неаборигенных) растений определяется тем, что они являются либо ценными в хозяйственном отношении, либо вредными инвазийными видами, успешно конкурирующими с растениями местной флоры (Благовещенский 1996; Тохтарь, 2005; Тохтарь, Грошенко, 2008; Раков и др., 2011 и др.).

Решение проблемы изучения и сохранения биологического разнообразия невозможно без всестороннего познания региональных флор. В связи с этим, целенаправленные исследования адвентивного компонента флоры Ульяновской области являются весьма актуальными, а их данные дополняют сведения о флористическом разнообразии региона, отражают современные флорогенетические тенденции, а также являются источником для мониторинговых исследований. К настоящему времени накоплен обширный материал по адвентивной флоре Ульяновской области, нуждающийся в обобщении, дополнении и комплексном анализе.

Цель и задачи исследования. Цель работы – выяснение основных закономерностей и направленности процессов формирования адвентивной флоры Ульяновской области и ее эколого-биологический анализ.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить видовое разнообразие адвентивной флоры региона и составить критический конспект;

2. Провести комплексный анализ флоры с учетом особенностей ее систематической, биоморфологической, экологической и географической структуры;

3. Изучить особенности распространения адвентивных видов по территории Ульяновской области, оценить их активность;

4. Определить способность видов к натурализации и выявить миграционные и динамические тенденции в сложении адвентивного компонента;

5. Выявить пути и способы иммиграции адвентивных видов, их роль в составе и развитии флоры, а также выделить инвазионные и потенциально опасные виды.

Научная новизна работы. Впервые для флоры Ульяновской области проведена оценка состояния адвентивного компонента, составлен полный аннотированный конспект, выявлены особенности состава и структуры флоры, охарактеризованы группы видов по степени натурализации, по способам иммиграции и времени заноса. Для флоры области впервые отмечены 164 вида, из них 11 новых для флоры европейской части России (Digitaria cilliaris, Echinochloa occidentalis, Euphorbia iberica, Potentilla tobolica) и Среднего Поволжья (Acalipha australis, Amelanchier alnifolia, Centaurea majorovii, Euonymus europaea, Gypsophila elegans, Isatis praecox, Sambucus sibirica). Для ряда адвентивных видов выявлены новые местонахождения.

Выявлены тенденции динамики адвентивного компонента региона, основные закономерности и направленность процессов формирования адвентивной флоры. Охарактеризовано распространение адвентивных видов, в том числе инвазионных, по территории Ульяновской области, дана оценка их активности.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований адвентивного компонента в значительной степени дополнили представление о флоре Ульяновской области. Материалы диссертации нашли применение в учебном процессе при подготовке студентов биологических и географических специальностей в Ульяновском государственном педагогическом университете при чтении курсов «Экология растения», «География растений», «Систематика растений» и проведении летних полевых практик. Результаты работы важны для разработки стратегии сохранения биологического разнообразия региона, выполнения комплексной программы оптимизации ландшафтов Среднего Поволжья и устойчивого развития региона. Полученные данные использованы при составлении «Флор» и «Определителей растений» более обширных территорий, в том числе учтены в новых изданиях «Конспекта флоры Ульяновской области» и «Флоры…» П.Ф. Маевского.

Положения, выносимые на защиту.

1. Современное состояние адвентивного компонента флоры Ульяновской области, аннотированный конспект, особенности структуры.

2. Натурализующиеся адвентивные виды – стабильный компонент флоры. Состав нестабильного компонента адвентивной флоры динамичен и непостоянен.

3. Формирование адвентивного компонента флоры региона определяется интенсивностью хозяйственной деятельностью человека и степенью нарушенности естественных растительных сообществ.

Личное участие автора. Основу работу составляют результаты более чем 40-летних полевых исследований автора. Все виды работ по теме диссертации от сбора материала до анализа и обработки результатов осуществлены автором лично или при его непосредственном участии. Доля участия соискателя в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на съездах РБО (Ульяновск, 1993; Санкт-Петербург, 1998; Барнаул, 2003), международных, всероссийских и региональных научных конференциях и совещаниях, основные среди которых следующие: «Проблемы изучения адвентивной флоры СССР» (Москва, 1989); «Флора Центральной России» (Липецк, 1995; Рязань, 2001); IV Всероссийская конференция по водным растениям (Борок, 1995); «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 1996, 2000); «Природа Симбирского Поволжья» (Ульяновск, 2000-2011); «Охрана растительного и животного мира Поволжья и сопредельных территорий» (Пенза, 2003); «Проблемы изучения адвентивной и синантропной флоры в регионах СНГ» (Тула, 2003); «Экологические проблемы бассейнов крупных рек – 3» (Тольятти, 2003); «Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана» (Тольятти, 2004); «Изучение флоры Восточной Европы: достижения и перспективы» (Санкт-Петербург, 2005); «Современные проблемы ботаники» (Ульяновск, 2007); «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008); «Современные проблемы морфологии и репродуктивной биологии семенных растений» (Ульяновск, 2008); «Актуальные проблемы экологии и пути их решения» (Тольятти, 2010); «Экология малых рек в XXI веке: биоразнообразие, глобальные изменения и восстановление экосистем» (Тольятти, 2011); «Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции» (Санкт-Петербург, 2011).

Публикации. Автором опубликовано 397 работ, в том числе по теме диссертации 43, из них 4 монографии и 17 статей в российских реферируемых журналах.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 239 страницах машинописного текста (содержит 19 таблиц и 19 рисунков), состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 274 работы, из них 7 на иностранных языках, и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. История изучения адвентивной флоры Ульяновской области

Отдельные сведения о некоторых адвентивных растениях на территории Ульяновской области относятся к исследованиям России времени академических путешествий (Лепехин, 1771; Паллас, 1773) и описании Симбирского наместничества (Масленицкий, 1785). В начале ХХ в. в работах А.П. Шенникова (1924, 1930), посвященных геоботаническому изучению пойменных лугов Симбирской губернии, отмечено 40 видов адвентивных растений. Исследованиями С.В. Голицына (1945, 1947) и совместные Р.Е. Левиной и С.В. Голицына (1953) выявлено 64 адвентивных вида в окрестностях г. Ульяновска.

Московское совещание и программа изучения адвентивной и синантропной флоры В.Н. Тихомирова (1989) явились стимулом к целенаправленному изучению адвентивной флоры Ульяновской области. Эти изыскания связаны с многолетними исследованиями Н.С. Ракова (Раков, 1969-2011; Пчелкин, Раков, 1972, 1973; Раков, Саксонов, 2007; Саксонов и др., 2007-2011; Сенатор и др., 2010; Раков и др., 2011).

Глава 2. Объект, материалы и методы исследования

Адвентивные растения рассматриваются как важный, динамический компонент флоры, появление которых не связано с естественным ходом флорогенеза и является результатом хозяйственной деятельности человека (Вынаев, Третьяков, 1979; Чичев, 1985; Туганаев, Пузырев, 1988; Флора Липецкой области, 1996; Бурда, 1998; Григорьевская и др., 2004; Цвелев, 2005; Силаева, 2006; Борисова, 2007 и др.).

Основным материалом для исследования и флористических обобщений послужили собственные полевые исследования и гербарные сборы автора на протяжении 1968–2011 гг. в различных пунктах по всей территории Ульяновской области и сопредельных регионов. В ходе флористических исследований собрано более 30000 гербарных листов, которые хранятся в гербариях УлГПУ им. И.Н. Ульянова (UPSU), ИЭВБ РАН (PVB), БИН РАН (LE), МГУ им. М.В. Ломоносова (MW), ГБС (MHA), ПензГПУ им. В.Г. Белинского (РКМ) и МордГУ (GMU).

Полевые исследования по всей территории области велись традиционным маршрутным методом (Алехин, 1938; Вальтер, 1982 и др.) в сочетании с детальным изучением флоры в нескольких стационарных пунктах: г. Ульяновск, г. Димитровград, г. Новоульяновск, г. Сенгилей, Акуловская степь, Засызранские степи, Сенгилеевске горы, Старомайнский лесной массив, Суруловская степь и др. Мониторинг перечисленных участков позволяет выявить трансформацию структурно-функциональной организации сложившихся экосистем и дать эколого-биологическую оценку происходящих изменений.

Специальное внимание при исследовании уделялось различным типам антропогенных местообитаний: железнодорожным станциям и прилегающим к ним территориям, участкам железных дорог, полосам отчуждения этих магистралей, обочинам автодорог, пустырям, свалкам, залежам, вырубкам, цветникам, огородам, полям и др. Каждый из типов местообитаний, имеющихся в пределах изучаемого района, в течение всего срока работ посещался, по возможности, в разные сезоны. Местонахождения редких адвентивных видов картировалось точечным методом.

Глава 3. Краткая характеристика природно-экономических условий

Ульяновской области

Ульяновская область расположена в бассейне среднего течения р. Волга и делится Куйбышевским водохранилищем на холмистое Предволжье (3/4 территории) и равнинное Заволжье (1/4 территории). С севера на юг Ульяновская область протянулась на 250 км (5231 – 5453 с.ш.), с запада на восток – на 290 км (4548 – 5015 в.д.). Общая площадь территории 37,2 тыс. км², численность населения – 1,38 млн. человек, плотность населения – 37 чел./км2, распаханность – 52%. Индекс антропогенной преобразованности территории региона составляет > 6,91; индекс нарушенности территории (урбанизация и сельскохозяйственное производство) 22-50% (Розенберг, 2009). В диссертации приведена характеристика основных физико-географических условий на территории Ульяновской области: показаны особенности геологического строения, рельефа, климата, гидрографии, почвенного и растительного покрова.

Глава 4. Конспект адвентивной флоры Ульяновской области

В конспект включены адвентивные виды растений, найденные автором лично на территории Ульяновской области, а также указанные в литературных источниках и подтвержденные гербарными материалами. Семейства, роды и виды внутри родов расположены по алфавиту латинских названий. Номенклатура видов приводится по С.К. Черепанову (1995) с учетом последних сводок (Цвелев, 2000; Маевский, 2006 и др.). Для каждого вида указываются латинское и русское название, жизненная форма по системам И.Г. Серебрякова и К. Раункиера, гигроморфа, характер ареала, ценоморфа, время цветения, типы местообитаний, встречаемость, эколого-фитоценотическая группа и хозяйственное значение. Для редких видов указана фамилия коллектора, время сбора и место хранения гербарного образца.

Глава 5. Анализ современного состояния

адвентивной флоры Ульяновской области

5.1. Систематическая структура. В результате изучения флоры на территории Ульяновской области к 2012 г. отмечено 412 видов адвентивных растений, относящихся к 2 отделам, 3 классам, 64 семействам и 243 родам, что составляет 23,8% от современной флоры Ульяновской области. По уровню флористического богатства адвентивный компонент флоры Ульяновской области несколько выше, чем таковой в соседних регионах: 375 видов в Пензенский области (Васюков, 2004) и Республике Мордовия (Бармин, 2000, 2003), но ниже, чем в Калужской области – 473 видов (Крылов, 2008).

Среди адвентивных видов совсем нет споровых растений, Pinophyta представлены 2 видами (0,5%), Magnoliophyta – 410 видами, среди которых преобладают Magnoliopsida – 353 вида (85,7%), доля Liliopsida составляет 57 видов (13,8%). Ведущие 10 семейств адвентивной флоры (Asteraceae, Poaceae, Brassicaceae, Fabaceae, Rosaceae, Chenopodiaceae, Lamiaceae, Boraginaceae, Solanaceae, Caryophyllaceae) включают 273 вида, или 66,3%. На долю первых трех семейств приходится 146 видов (35,8%), что в целом характерно для адвентивных флор Средней России. 16 семейств (Acoraceae, Amaranthaceae, Apocynaceae, Berberidaceae, Cornaceae, Cucurbitaceae, Elaeagnaceae, Hemerocallidaceae, Hydrangeaceae, Hydrophyllaceae, Juglandaceae, Portucacaceae, Resedaceae, Sambucaceae, Tamaricaceae, Vitaceae), представленные 34 видами из 25 родов, не свойственны аборигенной флоре региона.

Первые десять семейств включают 152 рода, или 62,2% от всех родов адвентивной флоры. Родовой коэффициент составляет 1,69. Наиболее крупными родами являются Chenopodium – 10 видов, Setaria – 6, Artemisia, Bromus, Lepidium – по 5, Atriplex, Camelina, Centaurea, Helianthus, Hordeum, Lappula, Polygonum, Rosa, Veronica – по 4 вида. В родовом спектре преобладают олиготипные (по 2-3 вида) и монотипные (по 1 виду) роды, на долю которых приходится 89,3% (217 видов).

Группа археофитов в современной адвентивной флоре составляет 120 видов (29,1%) от их общего числа, причем систематическая структура этого компонента близка к таковому адвентивной флоры в целом. Из 24 семейств археофитов ведущее положение занимают Brassicaceae (21 вид), Poaceae (20 видов), Chenopodiaceae (13 видов) Asteraceae (10 видов), Lamiaceae (7 видов), Fabaceae (6 видов); 10 семейств содержит по 1 роду.

Современная адвентивная флора Ульяновской области по основным показателям систематической структуры отличается от аборигенной и носит более южный характер, о чем свидетельствуют высокие позиции Brassicaceae, Chenopodiaceae, Solanaceae, Lamiaceae и Papaveraceae, а также родов Amaranthus, Artemisia, Atriplex, Chenopodium и Solanum.

5.2. Биоморфологическая структура. Материалы анализа состава жизненных форм на основе классификаций К. Раункиера и И.Г. Серебрякова (рис. 1.) свидетельствуют о преобладании в адвентивной флоре травянистых растений, а среди них – малолетников, что указывает на терофитизацию флоры (индекс терофитизации составляет 0,58), а в целом о процессе синантропизации растительного покрова Ульяновской области. В пользу этого свидетельствует также высокий процент адвентивных древесных растений (61 вид, или 40,9% против 88 видов, или 6,7% в аборигенной флоре). Это связано с высоким дичанием древесных интродуцентов из парков, скверов и садов в лесные сообщества, что подтверждает мнение H.G. Baker et al. (1986) и М.А. Березуцкого (2000) о том, что у внедряющихся видов та же жизненная форма, что и у видов-доминантов сообщества, в которое он внедряется.







Рис. 1. Соотношение жизненных форм адвентивных растений флоры Ульяновской области

по системам К. Раункиера (K. Raunkiaer, 1934) и И.Г. Серебрякова (1962)


Единичные древесно-кустарниковые виды (Cotoneaster lucidus, Elaeagnus angustifolia, Lonicera tatarica, Ulmus pumila) внедрились в малонарушенные степные сообщества. Кроме того, Elaeagnus angustifolia успешо распространяется по пойме р. Свияга, формируя в ней сообщества, напоминающие тугайные леса Нижнего Поволжья и Средней Азии. Внедрение агрессивных адвентивных видов в растительные сообщества может привести к ингибированию восстановительных сукцессий и исчезновению пространственно доминирующих экосистем (Шварц и др., 1993).

5.3. Экологическая и эколого-фитоценотическая структура. Экологический анализ указывает на мезофитный характер флоры (277 видов, или 67,2%). В результате адвентизации не наблюдается процесса ксерофитизации – в совокупности ксерофиты и мезоксерофиты составляю лишь 8,0%.

В эколого-фитоценотическом отношении среди адвентивных растений первая позиция принадлежит сорным растениям (232 вида; 56,3%), занимающим все виды антропогенных экотопов: обочины дорог, железнодорожные пути и откосы, пустыри, залежи, свалки и др. На втором месте находятся культивируемые виды (160 видов; 38,8%). На оставшиеся 9 групп приходится в совокупности только 20 видов (4,8%).

5.4. Географическая структура. В адвентивной флоре Ульяновской области отмечены представители 29 флорогенетических элементов, среди них довольно многочисленны и активны виды американского происхождения (78 видов; 18,9%), из которых на североамериканские приходится 62 вида (15,0%), на центрально- и южноамериканские – 16 (3,9%).

К американским инвазиантам в естественные экосистемы относятся древесные (Acer negundo, Fraxinus americana, F. lanceolata, F. pennsylvanica), травянистые однолетние (Ambrosia artemisiifolia, Bidens frondosa, Conyza canadensis, Cyclachaena xantiifolia, Echinocystis lobata) и многолетние (Elodea canadensis и Epilobium ciliatum) растения, которым преимущественно присущи признаки «идеального сорняка» (Jäger, 1988; Абрамова, 1997, 2004).

Широко представлены виды югозападноазиатско-европейские – 53 (12,9%), евразиатские – 47 (11,4%), восточноазиатские – 34 (8,2%), западноазиатско-европейские – 32 (7,8%). Таким образом, на виды только шести перечисленных выше флорогенетических элементов приходится 59,7% от всех адвентивных видов. Остальные 23 флорогенетических элемента представлены 168 видами (40,7%).

  1   2   3   4

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница