Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоэкологические особенности ковылей севера Среднерусской лесостепи

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Скользнев, Николай Яковлевич

Введение.

Глава 1. Объекты и методы исследования.

Глава 2. История формирования степных комплексов на севере Среднерусской лесостепи.

Глава 3. Особенности распространения лугово-степной растительности на севере Среднерусской лесостепи.

Глава 4. Морфогенез, возрастные состояния и особенности семенного самоподдержания ценопопуляций ковылей.

4.1. Морфогенетические особенности и возрастные состояния ковылей

4.2. Особенности семенного самоподдержания ковылей.

Глава 5. Особенности структурной организации и состояния ценопопуляций ковылей.

5.1. Возрастная структура ценопопуляций.

5.2. Пространственная структура ценопопуляций БНра реппа!а и БНра сарИШа.

5.3. Состояние ценопопуляций ковылей севера Среднерусской лесостепи.

Глава 6. Экологическая характеристика местообитаний ковылей севера

Среднерусской лесостепи.

6.1. Экологическая оценка местообитаний ковылей.

6.2. Факторная структура ковыльных местообитаний.

6.3. Биотопические среды и экологические особенности распространения ковылей.

Глава 7. Аспекты охраны ковыльных местообитаний.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биоэкологические особенности ковылей севера Среднерусской лесостепи"

Актуальность темы. В настоящее время, в результате активной деятельности человека нарушены основные механизмы устойчивого существования экосистем и особенности их естественно-географического размещения. Экологические проблемы всё острее встают в тех или иных регионах Восточной Европы. К числу таких проблем в лесостепных областях относится антропогенная дигрессия лесных и степных комплексов (сокращение видового разнообразия, биологической продуктивности, потеря почвенного плодородия и т.д.).

Познание структуры, динамики, функционирования природных систем, а также особенностей их размещения по территории служит основой для выработки методов восстановления и использования природных ресурсов в соответствии с основными законами экологии (Восточноевропейские., 1994). Применительно к Среднерусской лесостепи актуальным является сохранение её основных типов растительности: широколиственных лесов и луговых степей. Учитывая эффект пограничных условий, особое значение имеет сохранение степных сообществ на северной границе их распространения. Это важно как для оценки видового разнообразия луговых степей, так и для реконструкции границ их распространения. Необходимым является также анализ динамики и структуры сохранившихся участков луговых степей и разработка методов их охраны и восстановления. Решение этих вопросов невозможно без познания основных механизмов функционирования, саморегуляции и развития как самих лугово-степных фитоценозов, так и ценопопуляций составляющих их видов, основными из которых, на наш взгляд, являются ковыли.

Актуальность темы подчёркивается ещё и тем, что она входит в координационный план РАН.

Цель и задачи. Цель настоящей работы заключается в выявлении биоэкологических особенностей ковылей севера Среднерусской лесостепи и разработке рекомендаций по их охране.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть возможные пути формирования степных комплексов на севере Среднерусской лесостепи.

2. Проанализировать особенности распространения ценопопуляций ковылей и дать оценку их современного состояния.

3. Рассмотреть особенности структурной организации ценопопуляций.

4. Определить экологическое пространство ковыльных биотопов и факторы, характеризующие распространение и состояние ковылей.

5. Выработать рекомендации по охране ковылей на севере Среднерусской лесостепи.

Научная новизна работы. Впервые дана комплексная оценка современного состояния ковылей на севере Среднерусской лесостепи. Установлены особенности структурной организации и оценены перспективы их дальнейшего существования и развития. Дана экологическая характеристика местообитаний ковылей и выявлены факторы, влияющие на их распространение. Расширены представления о биологии видов и их экологических особенностях.

Теоретическая и практическая значимость работы. Используемый в работе подход позволил получить объективную и разностороннюю информацию о состоянии ковылей и оценить степень их устойчивости. Результаты исследований могут быть использованы при составлении «Красных книг» местного и регионального уровней. Разносторонний анализ состояния ценопопуляций ковылей позволил выделить местонахождения с резко сокращяющейся численностью, где в первую очередь необходимо провести охранные мероприятия. Отмечены новые точки местонахождений Stipa tirsa Stev. и S. dasyphylla (Lindem.) Trautv. Полученные результаты работы могут быть применены при организации охраняемых территорий, а также включены в содержание спецкурсов по экологии растений и популяционной ботанике. Предложенные рекомендации по охране ковылей могут быть использованы при проведении биотехнических мероприятий в заповедниках лесостепной зоны.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на заседании кафедры биологии и экологии растений Воронежского государственного университета (1999 г.), методическом семинаре почвоведов и ботаников заповедников ЦЧР (2000 г.) в Центрально-Черноземном заповеднике, научной сессии Воронежского госуниверситета и на Воронежском отделении Русского ботанического общества (1999 - 2000 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы (включает 350 источников, в том числе — 18 на иностранных языках), и приложения. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 36 таблиц и 13 рисунков. Приложение содержит 16 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Скользнев, Николай Яковлевич

1. В настоящее время растительный покров Среднерусской лесостепи является сукцессионной системой, большинство процессов которой инициировано хозяйственной деятельностью человека. Дошедшие до нашего времени луговые степи представлены сложным комплексом видов, сформировавшимся в результате наложения в разные фазы истории четвертичного периода различных по происхождению элементов степных, луговых, перегляциально-травянистых и некоторых лесных исторических свит. Наиболее поздними включениями (вторая половина голоцена) явились степные виды ковыльниковой исторической свиты.2. Исследование особенностей семенного самоподдержания видов ковылей показали: 1) для семян Stipa pennata, S. pulcherrima и S. tir sa характерен первичный покой. Зерновки S. capillata имеют менее глубокий покой; 2) зерновки S. pennata, S. pulcherrima и S. capillata могут сохранять всхожесть в течении ряда лет и в небольшом количестве накапливаться в почве; 3) наиболее высокие значения семенной продуктивности характерны для S. capillata, что связано с большим числом закладывающихся семяпочек. Являясь величиной относительно постоянной и видоспецифичной, число семяпочек определяет наиболее низкие значения потенциальной и реальной семенной продуктивности у S. pennata и S. pulcherrima.Кроме того, для S. capillata отмечены более высокие показатели всхожести семян, в отличие от перистых ковылей тырса имеет также два пика прорастания семян — весенний и осенний.3. Характерной особенностью демографической структуры наиболее распространённых на севере Среднерусской лесостепи видов ковылей {S. pennata и S. capillata) является преобладание молодых генеративных особей. Это объясняется более высокой устойчивостью данного возрастного состояния по сравнению с другими.4. Наиболее стабильное состояние характерно для S. pennata и S. capillata.Для S. pulcherrima отмечено неустойчивое положение и снижение потенциальных возможностей вида к саморегуляции. Состояние S. tirsa и S. dasyphylla критическое.5. Устойчивое положение ковылей определяется рядом факторов: 1) условиями существования (умеренные антропогенные воздействия, благоприятные эколого-фитоценотические условия); 2) особенностями пространственной организации (формирование скоплений высоких уровней, резервирующих крупные участки и создающих блатоприятную обстановку для успешного возобновления);

3) некоторыми биологическими особенностями видов (низкий уровень отмирания особей, значительная продолжительность большого жизненного цикла — 75 лет, формирование плотной дерновины со значительным запасом спящих почек и высокими показателями надземной и подземной биомассы), обеспечивающих значительное влияние на среду и конкурентную способность. Пессимальное состояние перистых ковьшей определяется следующими факторами: стрессовыми экотопическими условиями, вследствие зарастания древесными видами, интенсивным антропогенным воздействием, а также рядом биологических особенностей (низкие значения семенной продуктивности, небольшой запас семян в почве).6. Выявлены общие и специфические черты пространственной организации наиболее распространённых на севере Среднерусской лесостепи видов (5. реппМа и 5. сарИШа). Преобладающими чертами популяционного поведения этих видов является толерантность, сочетающаяся у 5. сарИШа с признаками реактивности.7. На распространение местообитаний ковылей наиболее существенное влияние оказывают два экологических градиента: увлажнение и богатство почвы азотом.8. Определено экологическое пространство ковылей и выделены следующие доступные ковылям группы сред: «известняковый север Среднерусской возвышенности», «крайние северные области», «лесные экотоны» и «антропогенно нарушенные территории». Каждая из них обладает своими эколого фитоценотическими особенностями, в различной степени влияющими на распространение и состояние разных видов ковылей.9. Для сохранения ковылей на севере Среднерусской лесостепи рекомендованы следующие способы охраны: 1) контролируемый и нормированный выпас; 2) эпизодическое и последовательное выжигание участков луговой степи;

3) сенокосы в период массового созревания или после созревания семян основной массы травянистых растений, в том числе ковылей.