Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Анализ жизненных циклов древесных растений

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Анализ жизненных циклов древесных растений"

На правах рукописи

Яи*£

Николаева Валерия Валерьевна

АНАЛИЗ ЖИЗНЕННЫХ ЦИКЛОВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ УФИМСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА)

Специальности: 03.02.01 — Ботаника (биологические науки) 03.02.08 — Экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

11 НОЯ 2015

Оренбург, 2015

005564508

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования ФГБОУ ВПО «Башкирский Государственный педагогический университет им. М. Акмуллы».

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор Кулагин Андрей Алексеевич

Официальные оппоненты

Хазиахметов Рашнт Мухаметович

доктор биологических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный

университет», г. Уфа

Османова Гюльнара Орудж кызы

доктор биологических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный

университет», г. Йошкар-Ола

Ведущая организация

Удмуртский государственный университет (г. Ижевск)

Защита состоится «25» декабря 2015 года в 10.00 часов на заседании Диссертационного совета Д212.180.02 при ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу 460844, г. Оренбург, ул. Советская, 19; тел. (факс) (332)77-24-52. E-mail: ibrae@ospu.esoo.ru; http://www.ospu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» и на сайте http://www.ospu.ru

Автореферат разослан «4» ноября 2015 г. Ученый секретарь

Диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Город Уфа - крупнейший промышленный центр Республики Башкортостан. На его территории расположено свыше 700 предприятий различных отраслей промышленности, загрязняющее влияние которых приводит к формированию сложного многокомпонентного состава окружающей природной среды (Тарчевский, 1964; Кулагин, 2015). Кроме того, территория города характеризуется различными формами рельефа. Немаловажную роль в миллионном городе имеет и рекреационная нагрузка (Репшас, 1981; Маогус, 1983; Природные аспекты, 1987; Карташова. 2012; Григорьев, 2013; Реуцкая, 2015; Hill, 1975; Liddle, 1975). Комплекс экологических факторов, включая антропогенные, оказывает особое влияние на древесную растительность, произрастающую на территории города. Это влияние на физиологическое и эколого-биологическое состояние растительности на территории как Урала в целом, так и города Уфа изучалось ранее (Гиниятуллин, 1995; Уразгильдин, 1998; Кулагин, 2002; Бойко, 2005; Гатин, 2006; Кулагин, Зайцев, 2008; Тагирова, 2012).

Флористический состав биоценозов города Уфа представлен аборигенными (дуб черешчатый (Quercus robar L.), береза повислая (Betula pendula Roth), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.)) и интродуцированными видами (тополь бальзамический (Populus balsamifera L.)), широко распространёнными на всей территории. Вышеуказанные виды древесных растений суммарно занимают более 70% лесопокрытой площади Уфимского промышленного центра (Исяньюлова, 2011; Тагирова, 2012).

Растительность является объектом мониторинговых исследований, которые постоянно проводятся на территории города Уфа. При этом систематических фенологических наблюдений за ценопопуляциями широко распространенных и произрастающих в условиях техногенеза Уфимского промышленного центра аборигенных и интродуцированных видов древесных пород не проводилось. На фоне роста числа предприятий и увеличения количества автотранспорта, выделяющих поллютанты в окружающую среду, фитомониторинговые исследования представляются наиболее актуальными при оценке качества окружающей среды.

Цель исследования - анализ жизненных циклов древесных растений, произрастающих на территории Уфимского промышленного центра и выявление особенностей влияния комплекса экологических факторов, в том числе антропогенной нагрузки, на протекание фенологических фаз.

Задачи исследования:

1. Провести исследования сроков наступления, продолжительности и интенсивности протекания фенологических фаз четырех видов древесных пород (тополь бальзамический (Populus balsamifera L.), дуб черешчатый (Quercus robur

L.), береза повислая (Betula pendula Roth) и липа мелколистная (Tilia cordata Mill.)) - основных лесообразующих пород г. Уфа;

2. Изучить особенности развития древесных растений в г. Уфа при различных уровнях аэротехногенного загрязнения на основании фенологических данных;

3. Определить количественную характеристику силы влияния комплекса экологических факторов, в том числе антропогенных, на сроки, продолжительность и интенсивность наступления фенологических фаз;

4. Разработать систему фитомониторинга состояния окружающей среды с использованием экофенологической специфичности древесных растений.

Научная новизна. В работе впервые приведены результаты комплексных исследований ценопопуляций аборигенных и интродуцированных видов лиственных древесных пород, с учетом деления города Уфа на зоны аэротехногенного загрязнения. Представлена количественная оценка сил влияния экологических факторов, как естественного, так и антропогенного происхождения на критические фенологические фазы древесных растений с учетом их экологической видоспецифичности.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы для проведения фитоиндикационных работ по определению степени загрязнения промышленных центров с использованием древесных растений в качестве тест-объектов. Данные также могут служить основой для разработки ассортимента древесных растений при проведении озеленения территорий промышленных предприятий и городских агломераций. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе ССУЗов и ВУЗов биологического и лесохозяйственного профилей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 15 конференциях Международного, Всероссийского и Регионального уровней, в том числе: научно-практическая конференция «Биологическая наука в решении проблем естествознания» (Чебоксары, 2013), Ш Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и природопользование: прикладные аспекты» (Уфа, 2013), II всероссийская (XVII) молодежная научная конференция (с элементами научной школы) «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 2013), 64-ая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2013), VI Международная научно-практическая конференция «Современная наука: тенденции развития» (Краснодар, 2013), IV Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и природопользование: прикладные аспекты» (Уфа, 2014), Международная научно-практическая конференция «III Манякинские чтения. Зеленая экономика: Риски, выгоды и перспективы с точки зрения устойчивого развития» (Омск, 2014), Международная конференция «Инновационные подходы к обеспечению социо-эколого-экономических систем»

(Самара, Тольятти, 2014), 65-ая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2014), Всероссийская конференция с международным участием «Биотехнология — от науки к практике» (Уфа, 2014), III Международная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований: от теории к практике» (Чебоксары, 2015), Международная научно-практическая конференция «Результаты научных исследований и разработок» (Стерлитамак, 2015), IV Международная научно-практическая конференция «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование» (Москва. 2015), 66-ая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2015), VII Всероссийская научно-исследовательская конференция «Устойчивое развитие территорий: теория и практика» (Сибай, 2015).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК МОН РФ.

Объем н структура диссертации. Диссертация изложена на 141 странице, состоит из введения, 5 глав и выводов, включает 8 таблиц, 21 рисунок, 8 приложений. Список литературы включает 209 наименований, из них 30 на иностранных языках и 3 ссылки на Интернет-источники.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно выполнены постановка цели и основных задач диссертационной работы, подготовлена методика исследований с учетом морфофизиологических признаков каждой из исследованных пород. Сбор полевого материала проводился самостоятельно в течение трех вегетационных сезонов — 2012-2015 гг. Автором лично выполнен анализ и обобщение полученных результатов, сделано свыше 1000 фотографий для более наглядного представления результатов исследования.

Печатные работы, содержащие результаты исследования, готовились автором самостоятельно и в соавторстве с научным руководителем профессором, доктором биологических наук Кулагиным А. А.

Положения, выносимые на защиту

1. Наступление, продолжительность и интенсивность фенологических фаз в разной степени зависит от факторов естественного и антропогенного происхождения. При этом влияние уровня загрязнения окружающей среды проявляется в первую очередь при развитии критических фенофаз растений — распускании листьев, цветении и плодоношении. Негативное влияние выражается в изменении сроков и интенсивности периодов протекания критических фенофаз.

2. Для ценопопуляций различных видов деревьев, расположенных в зоне с определённым уровнем аэротехногенного загрязнения, показаны различные количественные характеристики его - влияния на одну и ту же критическую фенологическую фазу. При этом исследованные породы по уровню устойчивости можно охарактеризовать следующим образом: липа> тополь> береза> дуб.

Связь с плановым» НИР. Исследования проводились в период с 2012 по 2015 гг. на кафедре экологии и природопользования Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы. Исследовательская деятельность осуществлялась в рамках работы по хоздоговору №63/6 от 31.12.2010г. «Разработка городской целевой программы «Мониторинг состояния среды обитания и здоровья населения городского округа город Уфа Республики Башкортостан на 2012-2016гг.» с Администрацией городского округа г. Уфы Республики Башкортостан.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность исследования; сформулированы цель и задачи исследования, представлена практическая значимость работы, а также положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1 ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ-УФИМСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА

В главе 1 дана характеристика территории, на которой расположены объекты исследования, - Уфимскому промышленному центру, с точки зрения его физико-географической и социально-экономической составляющих. Отмечено, что город Уфа относится к умеренной зоне с атлантико- континентальным климатом (Климат Уфы, 1987; Агроклиматические ресурсы, 1976; Хромов, 2006; Исяньюлова, 2011; Кашапов, 2013)

В Уфе расположено свыше 700 предприятий, выбрасывающих загрязняющие вещества в атмосферу. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха города вносят предприятия топливно-энергетического комплекса, который включает в себя такие крупные отрасли промышленности, как нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая и электроэнергетическая. Распределение предприятий и организаций, являющихся источниками загрязнения атмосферы, в районах города, неравномерно. Большая их часть расположена в северной части города (Иванов, 2005; Государственный доклад, 2014).

ГЛАВА 2 ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫЕ РАСТЕНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В главе 2 проведен обзор литературы российских и зарубежных авторов о влиянии экологических факторов как естественного, так и антропогенного происхождения на состояние древесной растительности (Кожевников, 1950; Альтергот, 1968; Кулагин, 1974; Тарабрин, 1974; Горышина, 1979; Гудериан, 1979; Шульц, 1981; Кулагин, 1985; Гетко, 1989;

Алексеев, 1990; Ушаков, 1997; Уразгильдин, 1998; Николаевский, 2002; Исаев, 2003; Бойко, 2005; Зайцев, 2005; Сейдафаров, 2007; Гиниятуллин, 2010; Самусь, 2012; Bowen, 1966; Lux, 1970; Vogl, 1972; Jordan, 1975; Abrahamsen, 1976; Galloway, 1976; Grenfelt, 1976; Ciarens. 1977; Feller, 1977; Grassblatt, 1977; Weinstein, 1977; Yang, 2000).

ГЛАВА 3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования являются 4 древесные породы, широко представленные в городе Уфе - тополь бальзамический (Populus balsamifera L.), дуб черешчатый (Querciis robur L.), береза повислая (Betula pendula Roth) и липа мелколистная {ТШа cordata Mill.). (Тарчевский, 1959; Кулагин, 1963; Шиманюк, 1967; Чуваев, 1973; Гроздова, 1979; Николаевский, 1979; Иванников, 1980; Кохно, 1980; Жизнь растений, 1981; Габитов, 1984; Гетко, 1985; Литвинова, 1986; Чупров, 1986; Алексеева, 1988; Вишаренко, 1988; Петров, 1987; Деменчук, 1988; Горышина, 1991; Павлов, 1998; Коновалов, 2003; Кулагин, 2005; Нургалиев, 2010; Засоба, 2011; Крылышкина,2011; Крюкова, 2012; Самусь, 2012; Ковальчук, 2014; Thomas, 1984).

Для проведения научно-исследовательских работ использовалась стандартная фенологическая методика, подразумевающая рассмотрение следующих фаз: набухание почек, распускание листовых почек, фаза зеленения, распускание листьев, начало цветения, массовое цветение, конец цветения, начало плодоношения, окончание плодоношения, начало осеннего окрашивания листьев, полное осеннее окрашивание листьев, начало листопада, массовый листопад и окончание листопада (Иваненко, 1962; Соловьев, 2005; Justice. 1985). Исследования проводились в течение вегетационных сезонов 2012-2015 гг.

Семь постоянных пробных площадей были заложены на территории Уфимского промышленного центра в соответствии с требованиями фенологической методики. Пробные площади располагались в зонах с различными уровнями аэротехногенного загрязнения - высоким, средним и низким (Гатин, 2006). Расположение пробных площадей и деление города Уфа на зоны аэротехногенного загрязнения представлены на рисунке 1.

Статистический анализ проводится в программе MSExcel 2000 и включает три раздела - корреляционный анализ, двуфакторный анализ и однофакторный анализ. По значению все анализы направлены на выявление фактов влияния естественных и антропогенных факторов на дату наступления, продолжительность и интенсивность фенологических фаз. Метеорологические показатели были взяты из архивных данных (http://rp5.ru/, 15.06.2015). Статистическая обработка данных проводилась по стандартной методике. (Плохинский, 1970). Основным показателем, позволяющим прогнозировать влияние аэротехногенного загрязнения при расчётах является критерий Стьюдента.

Рис. 1. Схема разделения города Уфа на 7 административных районов и расположение пробных площадей (ПОП) в них (I -зона сильного аэротехногенного загрязнения, II - зона с повышенным уровнем загрязнения, III - зона относительного контроля).

8

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 4Л Характеристика протекания вегетационного сезона липы мелколистной. Фенологические фазы вегетационного сезона липы мелколистной представлены на рисунке 2. Для липы мелколистной выявлено влияние факторов естественного происхождения - света - на фенодаты плодоношения, осеннего, окрашивания листьев и листопада. Существенных различий в фенодатах, обусловленных антропогенными факторами не выявлено.

t I lïï

ш Й2 u О.Ы ш'

2013

2014

2015

I te g § '

oí in «a к

2013

2014

2015

I

м

<§1 pg

E о О

2013

2014

2015

2013

S®

ю p о 2 U"

2014

2015

i

О >t

fr S

2013

2014

2015

2013

2014

2015

2013

Ч и

2014

2015

сзтзгг

ÏWMH-jWiV-Vl

Bfs¡ima)sí№í>s

mvm

S&&8&39S«

XLI'JLl.

шага

шкгшшмкш!

ut. ..

иягжязн/яяяяямин

Ш1

в»нимшго8йвюа!ав

5.4 11.4 17.4 .73.4 29.4 5.5 И J 17.5 23.5

::::

21.6 1.7 li.i

кггнн

■I -НП

m РЛП

ш, ФЗ

Œ Í'.I

И

¡SS п

vsñt ОЛ

ïzr •л

15.7 6.8 1S.S 30 S 11.9 23.9 5.10 17.10 29.10

Рис. 2. Фенологические фазы липы мелколистной {Tilia cordata Mill.) на территории Уфимского промышленного центра (НП - набухание почек, РЛП -распускание листовых почек; ФЗ - фаза зеленения; РЛ - распускание листьев; Ц -цветение; П - плодоношение: ОЛ — окрашивание листьев: Л - листопад)

4.2 Характеристика протекания вегетационного периода тополя бальзамического. Фенологические фазы вегетационного сезона тополя бальзамического представлены на рисунке 3. Относительно тополя бальзамического аэротехногенное загрязнение проявляет в большей степени свое влияние на фазы, завершающие вегетационный сезон - осеннее окрашивание и листопад. Это проявляется в преждевременном листопаде, фенодата которого наступает раньше начала осеннего окрашивания листьев. Кроме того, визуальная оценка состояния осенних листьев выявила наличие на них некрозов. Важно отметить, что в пяти из семи исследованных районов появление на листьях

2013

1 I

2s3

2014

ОМЙ 2015

2014

W !

I

.л

«Г« рй id CÍ ■

о

2014

I

В« '

га Ц о Ц ■ U " '

2014

2015

га ^ О >g

I

ie" 5 й. r=¡ о

2013

2014

2015

2013

í-t В.

ШВХСОаЗЯЯЯ

иKgwxsetzm

зкязйкялязи

ващ!_

ИИ

■8Вз :::::::::

яштк*

n¡a;a

Елвшиада жги;

wmma-

КЯ -НД

Щ6 -РЛП

. zar,* з В5 -ТЛ

ншшя

■W

SWS) -ОЛ

гж -л

■ПКСЙЯ юв

швашкгаая

■ЗШШ i::::::::

■М8Я

ШШШеаях-

11.4 17.4 23.4 2S.4 5.S 11.5 17.5 23.5 253 4.5 10.6 Ó.8 18.8 30.8 U.9 23.9 S.10 17.10 29.10

Рис. 3. Фенологические фазы тополя бальзамического (\Populus ЬаЬапй/ега Ь.) на территории Уфимского, промышленного центра (НП — набухание почек, РЛП - распускание листовых почек; ФЗ — фаза зеленения; РЛ — распускание листьев; Ц — цветение; П - плодоношение: ОЛ - окрашивание листьев: Л - листопад)

некрозов в большом количестве наблюдалось раньше, чем появление естественной осенней окраски листьев. В двух исследованных районах -Советском и Октябрьском, относящихся к зоне с повышенным уровнем загрязнения, некрозы появлялись одновременно и позже появления естественной осенней окраски листьев соответственно.

4.3 Характеристика протекания вегетационного сезона дуба черешчатого. Фенологические фазы вегетационного сезона дуба черешчатого представлены на рисунке 4.

тшш

i « О иК

е S

2013

r-í Л « _

о 2014

я « К и <и л {Г1 °

2015

, « 2013

Л к_

В и-

2015

j 2013 »§•« -

|2 3 2014

Е о-

2015

2013

Kjs

й я 2014

о и__

г) <-»

и 2015

2013

и -

II аи

2015

2013

2014

2015

2¿ Е Гч о

2013

2014

ШЯХХХХХЯк иг"

вшг

кюзв

■даж»

юшо

штхяш

IK!

■ждав rjsri

штат

W&tztzm zzzz

ШИХЯЯ из:

::::

шяя

■«/я

esw :::::

2015 «¡¡»тиши

29.4 5.5 11.5 17.5 23.5 29.5

юадоннк

i. :i ».». >. .i i л г i i

кямйввяеа»«*

йвйайвияжавмшам

.xjci

-V.'-'i'.V.SV..' ИвЙЯв5К» г i l:XJ:^ r(-»: r :r i i "i x

59SB23SSSS

amEcEг.:

:jxi:rTo:rr

rrx; x:x:r r: rx:

xx.xx .ют

ш -Ш1

РЛ1

да ФЗ

PÜ РЛ

:::: Ц

кг п

«SüSf ОЛ

«ГГ. ■я

25.7 í.S 18.830.« U.923.9 5,¡0 17.10 29.10

Рис.4. Фенологические фазы дуба черешчатого (Queráis robur L.) на территории Уфимского промышленного центра (НП - набухание почек, РЛП -распускание листовых почек; ФЗ - фаза зеленения; РЛ - распускание листьев; Ц -цветение; П - плодоношение: ОЛ - окрашивание листьев: Л - листопад)

11

Влияния поллютаитов, находящихся в атмосферном воздухе, проявилось в несоответствии наступления весенних фенологических фаз значениям сумм эффективных температур, что противоречит литературным данным. Проявляется влияние поллютантов, также, как и на тополь бальзамический в осенний период. Это влияние выражено в преждевременном окрашивании листьев и листопаде.

В 2015 г. раскрытие генеративных почек произошло также, как и в предыдущих годах после устойчивого перехода температуры воздуха через 10°С в разных районах 4-7 мая. Но в связи с тем, что 7, 8 и 9 мая в городе Уфа ежедневно шел дождь эти соцветия цвели очень мало, кратковременно, неинтенсивно. По этой причине плодоношение в 2015 году было неинтенсивным. Желуди - некрупные (не более 1 см в длину), расположенные только в верхней части кроны, в основном с южной стороны в незначительном количестве.

4.4 Характеристика протекания вегетационного сезона березы повислой. В вегетационных сезонах березы повислой (рис. 5) важно отметить факт повторяемости фенодаты начала цветения в течение трех лет. Данное явление происходило вне зависимости от экологических факторов естественного и антропогенного происхождения и указывает на устойчивость представителей ценопопуляции к условиям окружающей природной среды. В вегетационном периоде березы повислой важно отметить факт влияния искусственного освещения (фонари), что способствовало удлинению процесса листопада на 2 недели в районах, расположенных в зонах с высоким и повышенным уровнем аэротехногенного загрязнения.

ГЛАВА 5 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОТЕКАНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ ФАЗ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

В главе 5 проведены анализ сил влияния экологических факторов, как естественного, так и антропогенного происхождения на фенодаты, продолжительность и интенсивность критических фенологических фаз и на их основе предложена система феномониторинга окружающей среды с использованием древесных растений.

Анализ влияния на фенологическую дату начала критических фенологических фаз абиотических и антропогенных факторов среды. Обобщая изложенные в данном разделе закономерности важно отметить, что фенодаты. не имеют корреляцинной связи с. уровнем аэротехногенного загрязнения (гт|п=-0,03; гтах=0,49), а находятся во взаимосвязи с суммами положительных температур (г=0,72...0,98) и количеством осадков (гтш=-=-0,57; Гтих=0,95), Распускание листовых почек всех исследуемых видов имеет высокую положительную корреляционную связь с суммой положительных температур (г

i I «

2013

|I| 2014

2015

Г

2013

i « _

|o 2014

CO Щ

йЭ-

« 2015

2013

I

Фа

8 3 йз-

О 2015

2014

2013

Ö«

2014

° i О '

2015

2013

2014

|8 W 2015

2013

II 2014

S 3 _

й---

2015

2013

Я «

& Я 2014 tt « - - -

2015

ИМИ

__::::::::

ШШКЯ

ШШЖ

1Шж®а1

BS««

mz<z.

18Ш

и;;;;

wmvzvxm

«асаяияэид

иввдияюивадвия

sss хшимаяажвтэю

£3 нп

Ш<Ш -рлп Ж «з

rri.-x i .|.л. у.тул г г

гс жмкйяйейвяйа

in S.S 115 ¡7.5 23 5

25.7 6.S IS ! 30.8 11.9 23.9 5.10 17.10 29.10

Рис. 5. Фенологические фазы березы повислой (Betula pendula Roth) на территории Уфимского промышленного центра (НП - набухание почек, РЛП -распускание листовых почек; ФЗ — фаза зеленения; PJ1 - распускание листьев; Ц -цветение; П - плодоношение: OJ1 - окрашивание листьев: Л - листопад)

=0,95), кроме дуба черешчатого (г=0,21). Высокую отрицательную связь с суммой осадков имеют дата распускания листовых почек березы повислой и тополя бальзамического (г =-0,95 и г=-0,8 соответственно). Корреляционная связь с суммой осадков для цветения липы мелколистной (г =0,89) и дуба черешчатого (г =0,71) положительная; тополя бальзамического (г =-0,93) отрицательная; для березы бородавчатой связь отсутствует (г =-0,07).

На практике это означает, что цветение березы и тополя начинается после нескольких дней с высокой температурой и без осадков, а цветение липы и дуба

может начаться сразу после прекращения осадков и установления высоких значений положительных температур.

Для начала плодоношения всех исследуемых видов, кроме дуба черешчатого, наблюдаются высокие положительные связи как с суммой осадков (г =0,57.. .0,94), так и с суммой положительных температур (г =0,55.. .0,94).

Анализ влияния на продолжительность критических фенологических фаз факторов естественного и антропогенного происхождения. Показано, что абиотические факторы оказывают невысокое воздействие на продолжительность критических фенологических фаз (не более 20%). Можно отметить лишь их воздействие на плодоношение дуба черешчатого (47%) и цветение березы повислой (41%).

Значительное влияние на продолжительность всех критических фенологических фаз оказывают антропогенные факторы. У каждого вида (кроме дуба черешчатого) существует фенологическая фаза, влияние на которую уровня аэротехногенного загрязнения превышает 50%. Так, для тополя бальзамического - это распускание листовых почек (62%), для липы мелколистной - это цветение (53%), для березы повислой - это плодоношение - 65%. Дуб черешчатый отличается от вышеназванных видов тем, что влияния уровня загрязнения на все его критические фенологические фазы примерно одинаково - 34% на распускание листовых почек, 28% - на цветение, 31% - на плодоношение.

Важно отметить, что для плодоношения березы повислой и дуба черешчатого, распускания листовых почек тополя и цветения липы мелколистной влияние оказалось достоверным (Р;>Р5(). Наличие достоверного влияния означает, что для другой генеральной совокупности при возможности создания схожего воздействия его количественная характеристика будет такой же, как и на исследуемые насаждения. Так, для плодоношения березы повислой в зонах с высоким уровнем загрязнения этот период - длиннее, в зонах с низким его уровнем - короче. Для плодоношения дуба черешчатого велико значение абиотического фактора - гидротермического коэффициента. При увеличении данного показателя увеличивается и период плодоношения дуба. Для распускания листовых почек тополя достоверное влияние означает, что при создании таких же условий для другой генеральной совокупности тополей отклик системы будет состоять в следующем: удлинение данного периода в зоне с низким уровнем загрязнения и при повышении этого уровня - будет происходить сокращение данного периода. Также для другой генеральной совокупности липы мелколистной период ее цветения удлиняется при снижении уровня аэротехногенного загрязнения.

Оценка цветения, и плодоношения исследуемых пород. Относительно интенсивности цветения и плодоношения самое высокое влияние антропогенная обстановка в районах оказывает на цветение и плодоношение березы повислой -53 и 44% соответственно. Самые низкие уровни влияния характерны для липы мелколистной (25% - на цветение, 21% - на плодоношение). Для дуба

черешчатого на продолжительность и интенсивность протекания фенологических фаз одинаковы силы влияния антропогенных факторов - по 43%.

Разработка системы феномониторннга древесных растений. В данном разделе предложено по рассчитанным силам влияния антропогенных факторов на фенологическую дату начала, продолжительность и интенсивность критических фенологических фаз определить наиболее чувствительные породы, которые могут быть использованы для мониторинга. Установлено, что наименьшая сила влияния поллютантов проявляется в отношении липы мелколистной (24%). Для тополя бальзамического и березы повислой характерны сила влияния в 26 и 36% соответственно. При этом самая высокая сила влияния в условиях техногенеза города Уфа характерна для дуба черешчатого (38%). Таким образом, именно растения дуба черешчатого могут быть рекомендованы для проведения феномониторинговых исследований.

ВЫВОДЫ

1 .Установлено, что для древесных растений, характерны видоспецифические реакции, проявляющиеся в изменении сроков наступления фенологических фаз, а также их продолжительности и интенсивности протекания. Для растений тополя бальзамического характерным является сокращение продолжительности плодоношения, увеличение интенсивности цветения и плодоношения при снижении уровня аэротехногенного загрязнения. Для березы повислой характерна повторяемость фенологической даты начала цветения в вегетационных сезонах вне зависимости от метеорологических условий и уровня антропогенной нагрузки. Для дуба черешчатого и липы мелколистной видоспецифической реакцией является постепенное увеличение количества соцветий и цветков по мере снижения антропогенной нагрузки.

2. Уровень аэротехногенного загрязнения окружающей среды на территории Уфимского промышленного центра не оказывает влияния на фенологическую дату начала критических фенологических фаз (распускание листовых почек, цветение, плодоношение) тополя бальзамического (г = 0, 03 ... 0, 28), березы повислой (г = 0,09 ... 0, 36) и липы мелколистной (г = 0,04 ... 0,36). При этом степень влияния уровня загрязнения на фенологические даты начала критических фаз дуба черешчатого может быть охарактеризована как значительная (г = 0,27 ... 0,49). Данный факт свидетельствует о высокой устойчивости растений тополя, березы и липы к экстремальным лесорастительным условиям на урбанизированных территориях.

3. Комплексный анализ сезонных фенологических ритмов древесных растений показывает, что уровень загрязнения окружающей среды в наибольшей степени оказывает влияние на березу (65%), липу (63%) и тополь (62%). По отношению к растениям дуба черешчатого было установлено относительно

равномерное распределение сил влияния антропогенных (34%) и абиотических природных факторов (47%).

4. Среди изученных видов древесных растений тополь бальзамический и дуб черешчатый обладают наибольшим адаптивным потенциалом. Тополь бальзамический реализует свой адаптивный потенциал посредством значительного сокращения периода плодоношения и ранним началом листопада зеленых листьев. Дуб черешчатый свой адаптивный потенциал реализует с использованием раннего листопада частично окрашенных в осенние цвета листьев, предотвращая тем самым аккумуляцию поллютантов в многолетних органах растения.

5. Определены индивидуальные особенности изученных видов древесных растений для фенологической составляющей фитомониторинга. Рекомендуется использовать следующие параметры растений:

A) продолжительность распускания листовых почек для тополя бальзамического и березы повислой (дни наблюдения: конец апреля - начало мая; в норме - 5 дней);

Б) продолжительность и интенсивность цветения для липы мелколистной, дуба черешчатого и березы повислой (дни наблюдения: конец июня - начало июля; в норме - 10 дней для березы и липы, 5 дней для дуба; массово);

B) продолжительность и интенсивность плодоношения для березы повислой и дуба черешчатого (дни наблюдения: июнь-август; в норме - 10 дней для березы, 20 дней для дуба, массово).

6. Отклонения исследуемых параметров на уровне 2-х дней или 30% могут считаться вариантами нормы, при этом отклонения на 3-7 дней или на 3160% от нормы следует считать признаками угнетения растений, а более серьезные отклонения будут свидетельствовать о критическом состоянии растительного организма и губительном уровне воздействия комплекса экологических факторов на ценопопуляции.

При разработке системы фитоимониторинга выявлено, что суммарная сила влияния в 24-30% может характеризовать растение как здоровое, сила влияния в 31% и более следует считать признаками угнетения растений, а более серьезные отклонения будут свидетельствовать о критическом состоянии растительного организма и губительном уровне воздействия комплекса экологических факторов на ценопопуляции.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опублнковапныс в изданиях, рекомендованных ВАК МОН РФ.

1. Кулагин A.A. Фенологические наблюдения за липой мелколистной (Tilia cordata Mill.) на территории г. Уфа / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2014. -№3(47).-С. 150-152.

2. Кулагин A.A. Определение возможности использования дуба черешчатого {Quercus robur L.) для выполнения санитарно-гигиенических функций на территории города Уфа Республики Башкортостан / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Вестник ТГУ. - 2014. - Т. 19. - Выпуск 5. - С. 1521-1523

3. Кулагин A.A. Весенние феноритмы березы повислой (Betula pendula Roth), произрастающей в городе Уфа (Республика Башкортостан) / A.A. Кулагин, В.В. Николаева //Вестник Башкирского Университета. - 2014. - Т. 19. -№4.-С. 1228-1231.

Работы, опубликованные в сборниках трудов научных конференций:

1. Кулагин A.A., Николаева В.В. Фенологические наблюдения как основа фитомониторинга состояния окружающей среды / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Биологическая наука в решении проблем естествознания: Материалы заочной научно-практической конференции (Чебоксары, 29 марта 2013 г.). - Чебоксары, 2013. - С. 15-17.

2. Николаева В.В. Городские зеленые насаждения: функции и фенология / В.В. Николаева // Экология и природопользование: прикладные аспекты: Материалы Ш Региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа 1 апреля 2013 г.). - Уфа, 2013. - С. 46-49.

3. Кулагин A.A., Николаева В.В. О мерах по снижению пагубного влияния автотранспорта на зеленые насаждения / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Молодежь и наука на Севере: Материалы II Всероссийской (XVII) молодежной научной конференции (с элементами научной школы) (Сыктывкар 22-26 апреля 2013 г.). - Сыктывкар, 2013. - С. 99-100.

4. Кулагин A.A., Николаева В.В. Необходимость фенологических данных для защиты деревьев от массовой вырубки на территории города Уфа / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Материалы 64-ой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. Уфа 25 апреля 2013 г. — Уфа, 2013.-С. 80-81.

5. Николаева В.В. Определение устойчивости тополя бальзамического (Populas . balsatnifera L.) в . условиях Уфимского промышленного, центра (Республика Башкортостан) методом фенологических наблюдений / В.В. Николаева // Современная наука: тенденции развития: Материалы 1 Международной научно-практической конференции (Краснодар 24 декабря 2013 г.).-Краснодар, 2013.-С. 138-141.

6. Николаева ,В.В. Наблюдения за длительностью периодов, объединяющих фенологические фазы липы мелколистной) на территории административных районов города Уфа / В.В. Николаева, Г.К. Акбашева // Современная наука: тенденции развития: Материалы У1 Международной научно-практической конференции (Краснодар 24 декабря 2013 г.). - Краснодар, 2013.-С. 141-142.

7. Николаева В.В. Поиск закономерностей в сроках протекания фенологических фаз дуба черешчатого (Quercus robur L.) на территории города Уфа (Республика Башкортостан) / В.В. Николаева // Экология и природопользование: прикладные аспекты: Материалы IV Региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа 1-2 апреля 2014 г.-Уфа, 2014. - С. 126-128.

8. Николаева В.В. Различия в наступлении фенофаз древесных пород на территории города Уфа Республики Башкортостан / В.В. Николаева, Н.М. Аминева II III Манякинские чтения. Зеленая экономика: Материалы Международной научно-практической конференции «Риски, выгоды и перспективы с точки зрения устойчивого развития» (Омск 4 апреля 2014 г.). -Омск, 2014.-С. 371-375.

9. Николаева В.В. Связь наступления фенологических фаз тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) и его относительного жизненного состояния на территории города Уфа Республики Башкортостан / В.В. Николаева // Инновационные подходы к обеспечению социо-эколого-экономических систем: Материалы международной конференции (Самара -Тольятти 19-21 мая 2014 г.). - Самара - Тольятти, 2014. - С. 161-164.

10. Николаева В.В. Сравнение влияния температурного режима на феноритмы дуба черешчатого (Qercus robur L.) в Демском и Орджоникидзевском районах города Уфа / В.В. Николаева // Материалы 65-ой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа 25 апреля 2014 г.). - Уфа, 2014. - С. 365-366.

11. Николаева В.В. Зависимость между продолжительностью листопада и погодными условиями в городе Уфа / В.В. Николаева // Материалы 65-ой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа 25 апреля 2014 г.). - Уфа, 2014. - С. 366-367.

12. Николаева В.В. Некоторые аспекты устойчивости березы повислой (Betula pendula Roth), произрастающей в городе Уфа (Республика Башкортостан) по срокам наступления ее фенологических фаз / В.В. Николаева // Биотехнология - от науки к практике: Материалы Всероссийской конференции с международным участием (Уфа 23-26 сентября 2014 г.). - Уфа, 2014. - С. 162164.

13. Николаева В.В. Использование фенологических фаз древесных растений для индикации уровня аэротехногенного загрязнения / В.В. Николаева, Валиуллина A.C. // Актуальные направления научных исследований: от теории к

практике: Материалы III Международной научно-практической конференции (Чебоксары 29 янв. 2015г.).-Чебоксары, 2015. - С. 15-16.

14. Николаева В.В. Аэротехногенное загрязнение г. Уфа (Республика Башкортостан) и интенсивность критических фенологических фаз тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) / B.B. Николаева, И.А. Хамзина // Результаты научных исследований и разработок: Материалы Международной научно-практической конференции (Стерлитамак 14 марта 2015 г.). -Стерлитамак, 2015 г. - С. 4-6.

15. Николаева В.В. О сроках наступления фенологических фаз тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) в условиях антропогенного загрязнения на территории г. Уфа (Республика Башкортостан) / В JB. Николаева // Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование: Материалы IV Международной научно-практической конференции (Москва 16-18 апреля 2015 г.).-М.,2015.-С. 29-31.

16. Николаева В.В. Продолжительность созревания плодов липы мелколистной (Tilia cordata Mili.), произрастающей в условиях аэротехногеного загрязнения / В.В. Николаева, И.А. Хамзина // Материалы 66-ой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа24 апреля2015 г.).-Уфа, 2015. - С. 36.

17. Кулагин A.A., Николаева В.В. Применение качественной цифровой фотографии для осуществления рационального природопользования при проведении фенологических наблюдений и обучения фенологической методике / A.A. Кулагин, В.В. Николаева // Устойчивое развитие территорий: теория и практика: Материалы VII Всероссийской научно-исследовательской конференции (Сибай 15-16 мая 2015 г.). - Сибай, 2015. - С. 171-173.

Подписано в печать 08.10.2015 г. Печать трафареная. Усл.п.л. — 1,5 Заказ № 1207 Тираж 100 экз. Типография «Знак» г..Уфа, ул. Космонавтов, 3 Тел.: (347) 240-56-24 -mail: ufaznak@mail.ru www.ufaznak.r