Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Антропогенная трансформация флоры лесостепного Низкого Заволжья на примере бассейна реки Майны

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Антропогенная трансформация флоры лесостепного Низкого Заволжья на примере бассейна реки Майны"

На правах рукописи

Голюшева Анастасия Николаевна

АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРЫ ЛЕСОСТЕПНОГО НИЗКОГО ЗАВОЛЖЬЯ НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ МАЙНЫ

Специальность 03.02.08 - экология (биология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

11 ДЕК 2013

005543273

Работа выполнена на кафедре биологии, химии, технологии хранения переработки продукции растениеводства Федерального государственного бюджетног образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновск, государственная сельскохозяйственная академия имени П. А. Столыпина»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Костин Владимир Ильич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», профессор кафедры лесного хозяйства

Бабинцева Роза Михайловна

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная

сельскохозяйственная академия», заведующий кафедрой биологии и экологии Иванов Александр Иванович

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновский государственный педагогический университет имени И. Н. Ульянова»

Защита состоится «25» декабря 2013 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационног совета Д 212.278.07 при Федеральном государственном бюджетном образовательно учреждении высшего профессионального образования «Ульяновский государственн. университет» по адресу: г. Ульяновск, ул. Набережная реки Свияги, д. 106, корп. ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственног университета, а с авторефератом - на сайте вуза - http://ppo.ulsu.ru и на сайте Высше аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российско Федерации - http://vak.ed. gov.ru

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432017, г. Ульянове ул. Л. Толстого, д. 42, Ульяновский государственный университет, отде послевузовского профессионального образования.

Автореферат разослан «22» ноября 2013 г.

Ученый секретарь ___/Ч

диссертационного совета, (/

кандидат биологических наук, доцент С. В. Пантелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время практически невозможно найти природные объекты, на которые прямо или косвенно не сказалось бы антропогенное влияние. Изменения, связанные с деятельностью человека, чаще всего имеют отрицательный характер и способствуют качественному преобразованию окружающей среды. Важным этапом в познании таковых изменений обязательно должно стать флористическое исследование. Флора является надежным индикатором современного состояния природных экосистем, поэтому исследования в данном направлении весьма актуальны.

Деление территорий на административные единицы не позволяет достоверно учитывать особенности строения природных комплексов и их реакции на антропогенные воздействия. По мнению многих авторов (Мильков, 1981; Корытный, 1987; Мищенко, 1999; Трифонова, 2002), с естественнонаучных позиций экологический мониторинг и система природопользования должны быть основаны на более рациональном делении территории, чем административное.

Одним из современных и эффективных принципов во флористических исследованиях, как и при рассмотрении многих других природных объектов, становится бассейновый подход. Речной бассейн является территориально целостной системой, которая обладает внутренним единством и чутко реагирует на любое вмешательство человека.

Бассейновый подход в изучении флоры получил широкое распространение у исследователей правобережья Волги (Силаева, 2006; Агеева, 2011; Фролов, 2011; Истомина, 2012). На территории лесостепного Низкого Заволжья флора бассейна реки изучается впервые.

Цель и задачи исследования. Целью работы является эколого-биологический анализ современного состояния флоры бассейна р. Майны для оценки ее антропогенной трансформации и организации охраны растительного покрова.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- выявить флористическое разнообразие бассейна р. Майны и составить конспект сосудистых растений;

- изучить биологические и экологические особенности растений аборигенной и адвентивной фракций, провести сравнительный анализ;

- изучить тенденции антропогенной динамики флоры, определить степень антропогенной нарушенности района исследования;

- выявить раритетные виды растений, занесенные в Красные книги Российской Федерации, Ульяновской области и Республики Татарстан;

- выделить природные территории, нуждающиеся в охране.

Научная новизна. Впервые изучена флора бассейна р. Майны как естественного природного выдела. Составлен аннотированный конспект флоры, состоящий из 888 видов и 5 нотовидов, для каждого вида приведена эколого-биологическая характеристика с указанием местообитания и частоты встречаемости на территории исследования. Для некоторых редких растений были получены новые данные по их распространению. Впервые для флоры Ульяновского Заволжья на территории бассейна р. Майны обнаружены Bolrychium multifidum, Ambrosia trífida. Проведен всесторонний анализ флоры, выявлены способы и пути заноса адвентивных растений, а также изучена их натурализация и активность. На основе полученных результатов дана комплексная оценка влияния человека на флору района исследования и выделены основные

направления дальнейшего преобразования растительного покрова в услови -антропогенной нагрузки.

Теоретическая и практическая значимость работы. В виду того, что влияни деятельности человека обширно и многообразно, проведенная работа позволяет выдели основные факторы, вызывающие антропогенную трансформацию флоры в данном район исследования. Полученные материалы вносят определенный вклад в познание процесс антропогенного воздействия на флору и природные экосистемы в целом: рассмотри причины и направления антропогенных изменений. Результаты послужат научно основой для экологического мониторинга, предотвращения деградации растительног покрова, что в конечном итоге может способствовать принятию мер по сохранен! биоразнообразия и устойчивому экологическому развитию.

Материалы исследований могут быть использованы в учебном процессе пр преподавании дисциплин «Ботаника», «Экология», специальных курсов «Мето; экологических исследований», «Экологический мониторинг», «Основ природопользования», а данные аннотированного конспекта флоры - при проведен: летних учебных практик студентов биологических и сельскохозяйственш специальностей вузов.

На защиту выносятся:

- современное состояние флоры бассейна р. Майны, особенности структурь аннотированный конспект флоры;

- аборигенная фракция флоры бассейна р. Майны - показатель сохранное природных экосистем;

- влияние хозяйственной деятельности человека и степени нарушенност естественных растительных сообществ на формирование синантропного и адвентивног компонентов флоры бассейна р. Майны.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверност результатов исследования основывается на репрезентативности и достаточном объем анализируемого материала, на сочетании методов исследования. Матери представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично авторо или при его непосредственном участии.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр биологии, химии и технологии хранения и переработки продукции растениеводств Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии им. П. А. Столыпин (Ульяновск, 2010-2013 гг.), международных, российских и региональных научно практических конференциях: «Естественнонаучные исследования в Симбирском Ульяновском крае» (Ульяновск, 2011), «Раритеты флоры Волжского бассейн (Тольятти, 2012), «Актуальные проблемы экологии, агрохимии и почвоведения в XX веке» (Брянск, 2012), «Современные экологические проблемы устойчивого развит Полесского региона и сопредельных территорий: наука, образование, культур (Мозырь, 2012), «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опы проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2012, 2013), «Любшцевские чтения - 201 Современные проблемы эволюции и экологии» (Ульяновск, 2013).

Автором опубликовано 16 научных работ, непосредственно по теме диссертац 10, из них 3 в журналах из перечня ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 277 страниц машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (21 наименований, из них 8 - на иностранных языках) и приложения, содержит 21 таблицу 14 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Краткая история освоения территории бассейна реки Майны и проведения на ней исследований

В главе обозначены основные этапы в истории освоения территории бассейна р. Майны. Краткий обзор археологических памятников свидетельствует о значительной ценности территории в историко-культурном отношении. С флористической точки зрения район исследования долгое время оставался малоизученным, на что указывали в своих работах И. И. Спрыгин (1931) и В. В. Благовещенский (1973). Основной этап изучения растительного покрова бассейна р. Майны приходится лишь на вторую половину XX века и связан с исследованиями Н. С. Ракова (1969, 1971, 1973) и Ю. А. Пчелкина (1973, 1974). Подробное эколого-флористическое изучение территории бассейна р. Майны проводится впервые.

В конце главы обосновывается бассейновый принцип выбора территории для изучения. Речной бассейн представляет собой самоорганизующуюся систему, наиболее подходящую для управления и контроля за экологической обстановкой в расположенных на его территории административных единицах. Изучение состояния природных экосистем в рамках водосборных бассейнов посредством исследования флоры представляется, по нашему мнению, наиболее актуальным и значимым.

Глава 2 Объект, материалы и методы исследования

В главе рассмотрено влияние создания Куйбышевского водохранилища на изменение структуры р. Майны и ее притоков. Исходя из бассейновой концепции, бассейну. Майны изучен в его естественных границах с общей площадью территории 2600 км . Такой подход объясняется единой историей формирования этой территории (Волжских террас) и долин рек - Майны и Утки.

В основу работы положены материалы собственных полевых исследований, проводимых на территории бассейна р. Майны с 2010 по 2013 годы, данные рукописных флористических списков, предоставленных Н. С. Раковым, материалы экспедиции-конференции Института экологии Волжского бассейна РАН по Ульяновскому Заволжью (2010 г.), а также сведения из литературных источников, в том числе конспектов флор Ульяновской области (Благовещенский, 1994) и Республики Татарстан (Бакин, 2000).

Полевые исследования проводились традиционным маршрутным методом (Алехин, 1926, 1938; Вальтер, 1982). В ходе экспедиций собирался гербарий, и составлялись флористические списки. Исследованиями охвачено максимально возможное разнообразие существующих мест обитания, как естественных, так и антропогенных. Особое внимание было уделено изучению территории истока р. Майны. Поскольку истоки рек - это наиболее значимые и самые уязвимые элементы структуры водосбора. Маршрутными исследованиями были охвачены и разнообразные рудеральные экотопы: пустыри, свалки, улицы, автодороги. Подробно изучалась территория как самих населенных пунктов, так и их окрестностей, приуроченных к долинам р. Майны и ее притоков (рис. 1).

Условные обозначения: • - пробные площади и места описания флоры.

Республика Татарстан: 1. исток р. Майны в окр. с. Иске-Рязяп и прилегающая к исток территория; 2. с. Иске-Рязяп; 3. с. Кузнечиха и его окрестности; 4. окрестности с. Средниг Юрткуль. Ульяновская область: 5. с. Лесная Хмелевка и его окрестности; 6. с. Тинарк 7. с. Старое Рождествено и его окрестности; 8 с. Лесное Никольское и его окрестности 9. с. Базарно-Мордовский Юрткуль; 10. с. Русский Юрткуль и его окрестности; 11. с. Мала Кандала и его окрестности; 12. с. Большая Кандала и его окрестности; 13. с. Грибовк' 14. окрестности с. Бряндино; 15. ООПТ «Лесная жемчужина» (кварталы 53, 58, 63, 67, 7 Кандалинского лесничества Старомайнского лесхоза); 16. пос. Лесная Поляна и его окрестносту 17. ООПТ «Лесная жемчужина» (кварталы 12, 13, 17, 18, 22, 23 Кандалинского лесничеств, Старомайнского лесхоза); 18. с. Айбаши и его окрестности; 19. с. Кокрять и его окрестности 20. с. Матвеевка; 21. с. Шмелевка; 22. с. Жедяевка; 23. окрестности кордона Скобеле! 24. с. Татарское Урайкино; 25. с. Ясашное Помряскино; 26. с. Новиковка; 27. с. Красная Река его окрестности; 28. дер. Арчиловка и ее окрестности; 29. с. Аристовка; 30. с. Березовк 31. с. Волостниковка; 32. с. Волжское; 33. п.г.т. Старая Майна.

Анализ флоры основан на наблюдениях в природе, изучении гербарного материал с последующей камеральной обработкой и проводился в соответствии с общепринятым? методиками (Толмачев, 1974; Юрцев, 1980, 1982, 1991; Малышев, 1981; Хохряков, 1993 2000; Матвеев, 2006; Зернов, 2012). Статистическая обработка материала исследование проведена по методике Б. А. Доспехова (1985).

Для оценки изменений, происходящих во флоре под влиянием деятельност человека, использовался эколого-биологический метод. Показателем антропогенног динамики флоры служат изменения состава и структуры флоры исследуемо! территории, соотношение аборигенной и адвентивной фракций, а такж антропотолерантность видов как реакция на влияние хозяйственной деятельност человека (Горчаковский, 1979; Бурда, 1998; Березуцкий, 1999, 2000; Тохтарь, 2008).

Глава 3 Природные условия района исследования

Согласно физико-географического районирования Среднего Поволжья А. В. Ступишина (1964) территория бассейна р. Майны относится к лесостепной провинции Низкого (Низменного) Заволжья.

Река Майна - в прошлом левый приток Волги, в настоящее время впадает в Куйбышевское водохранилище. Длина водотока составляет 62 км. Исток реки находится на отрогах Бугульминско-Белебеевской возвышенности на высоте 120 м близ с. Иске-Рязяп Спасского района Республики Татарстан. Река течет в направлении с востока на запад. Долина р. Майны слабо выражена, с пологими склонами, пойма широкая и невысокая, в основном изобилует многочисленными оврагами, болотами, старицами и протоками. Площадь бассейна р. Майны составляет 2600 км2. Анализируемая территория охватывает большую часть Старомайнского района, северо-западную часть Мелекесского района, восточную часть Чердаклинского района Ульяновской области и южную часть Спасского района Республики Татарстан.

Приводится характеристика основных физико-географических параметров водосборного бассейна р. Майны. Описаны общие закономерности геологического строения и рельефа, гидрологические условия, особенности климата, почвенный покров и растительность.

Глава 4 Современное состояние флоры бассейна реки Майны

Во флоре бассейна р. Майны выделены два крупных флорогенетических объединения элементов: аборигенная (693 вида; 78,0%) и адвентивная (195 видов; 22,0%) фракции, соотношение между которыми является важным показателем степени антропогенного воздействия на данную территорию. Простая констатация таксономической, биоморфологической, экологической и других характеристик компонента флоры имеют, на наш взгляд, меньшую ценность, чем сравнительный анализ компонентов по этим характеристикам. Поэтому изучение эколого-биологических особенностей флоры проводилось не отдельно по фракциям, а непосредственно в сравнительном аспекте, что позволяет наглядно выделить основные изменения, происходящие во флоре под влиянием деятельности человека и определить направления дальнейшего преобразования растительного покрова в условиях антропогенной нагрузки.

4.1 Таксономический анализ флоры

В результате исследований нами проведена первая инвентаризация флоры бассейна р. Майны. Выявлено 888 видов сосудистых растений, относящихся к 438 родам, 107 семействам, 8 классам и 6 отделам: Lycopodiophyla (3 вида; 0,3%), Equisetophyta (6; 0,7%), Psilolophyta (1; 0,1%), Polypodiophyla (8; 0,9%), Pinophyta (4; 0,4%), Magnoliophyla (866; 97,6%). Также выделены 5 нотовидов из 4 родов, которые в анализ не включались.

Во флоре отмечена высокая доля покрытосеменных растений (866 видов; 97,6%), из них класс двудольные насчитывает 687 видов (77,4%), а однодольные - 179 видов (20,2%). Доля участия высших споровых составляет 2,0% и голосеменных - 0,4%. В целом таксономический состав и пропорции флоры типичны для Голарктики, а значительное преобладание покрытосеменных, и в частности двудольных, характерно для современного этапа флорогенеза (Комаров, 1954).

Основную часть флористического спектра составляют 10 ведущих семейств, на : -долю приходится 56,8% всех видов (табл. 1).

Таблица 1 - Ведущие семейства флоры бассейна р. Майны

Ранг Семейство Количество % от общего Количество % от общег

видов числа видов родов числа родо

1 А.^!егасеае 114 12,8 60 13,7

2 Роасеае 79 8,9 42 9,6

3 Вг^^сасеае 48 5,4 28 6,4

4 Нозасеае 45 5,1 19 4,3

5 Р'аЬасеае 44 5,0 16 3,7

6-7 СагуорИуПасеае 37 4,2 23 5,3

6-7 ЕсгорЫЛаггасеае 37 4,2 12 2,7

8 Ьатгасеае 36 4,0 20 4,6

9 Сурегасеае 35 3,9 5 1,1

10 Ро1у%опасеае 29 3,3 8 1,8

Итого 504 56,8 233 53,2

Остальные 384 43,2 205 46,8

Всего 888 100 438 100

Согласно А. И. Толмачеву (1974), укрупнение небольшого числа семейств в обще флоре может являться следствием молодости флоры, либо суровых услов] существования. В данном случае это подтверждается тем, что растительный покро Заволжья имеет только четвертичную историю развития, а формирование флор происходит в условиях определенной антропогенной нагрузки на природны экосистемы района исследования. Сравнивая семейственные спектры аборигенной адвентивной фракций (табл. 2, табл. 3) мы можем отследить вызванные деятельность человека изменения в соотношении ведущих семейств, что также является показателе степени нарушенности данной территории.

Таблица 2 - Ведущие семейства аборигенной фракции флоры бассейна р. Майны

Ранг Семейство Количество % от общего Количество % от общег

видов числа видов родов числа родо

1 А.Яегасеае 80 11,5 42 12,3

2 Роасеае 58 8,3 28 8,2

3 Кояасеае 39 5,6 17 5,0

4 БсгорЫапасеае 36 5,2 12 3,5

5-6 РаЪасеае 35 5,1 13 3,8

5-6 Сурегасеае 35 5,1 5 1,5

7 СагуорИуЦасеае 32 4,6 21 6,1

8-9 Ьат^асеае 25 3,6 18 5,3

8-9 Аршсеае 25 3,6 21 6,1

10 Вга.ы1сасеае 24 3,5 13 3,8

Итого 389 56,1 190 55,6

Остальные 304 43,9 152 44,4

Всего 693 100 342 100

В состав 10 ведущих семейств адвентивной фракции входят 137 видов (70,3%). Первые три места приходятся на семейства Л^/егасеяе, Вгам/сасеае, Роасеае (79 видов; 40,5%). В отличие от аборигенной фракции в адвентивной в спектре ведущих семейств присутствуют семейства СИепороЛасеае, Ра!у£опассае и Boragmaceae. Поднимается на более высокую позицию семейство Ьат1асеае. Понижена роль семейств Яохасеае и СагуорИуИасеае. По сравнению с аборигенной фракцией в число ведущих семейств среди адвентивных растений не вошли ЯсгорИиЬгпасеае, Сурегасеае, Ар1асеае. В целом, как показывают данные таблицы 3, спектр ведущих семейств адвентивной фракции значительно отличается от аборигенной и носит более южный характер. На это указывает повышенная роль ксерофильных семейств: Вгазэкасеае, СИепороЛасеае, РаЬассас, Ьат 'шссае.

Таблица 3 - Ведущие семейства адвентивной фракции флоры бассейна р. Майны

Ранг Семейство Количество видов % от общего числа видов Доля адвентизации, %

1 Аь1егасеае 34 17,4 29,8

2 Вга.тсасеае 24 12,3 50,0

3 Роасеае 21 10,8 26,6

4 СИепоросИасеае 16 8,2 72,7

5 1хитасеае 11 5,6 30,6

6 ИаЬасеае 9 4,6 20,5

7 Ро1у%опасеае 7 3,6 24,1

8 Яо.часеас 6 3,1 13,3

9 СагуорИуИасеае 5 2,6 13,5

10 Вога&пасеае 4 2,1 22,2

Итого 137 70,3

Остальные 58 29,7

Всего 195 100

Роль индикаторов, резко изменяющих свое положение во флористическом спектре при антропогенном воздействии, выполняют следующие семейства: йга.шсасеае, СИепоросИасеае, Сурегасеае, Polygonaceae и 8сгорЬи1апасеае. На характер антропогенной трансформации флоры может указывать адвентизация ведущих семейств (табл. 3). Процент адвентизации в пределах семейств варьирует от 13,3 (семейство Лозасеае) до 72,7% (семейство СИепоросИасеае). Изменения таксономической структуры во многом будут зависеть от степени трансформации флоры.

4.2 Биоморфологический анализ флоры

Исследованная флора проанализирована по классификациям жизненных форм С. ЯаипИаег (1934) и И. Г. Серебрякова (1962, 1964). Соотношение жизненных форм аборигенной и адвентивной фракций наиболее показательно (табл. 4).

Во флоре в целом бассейна р. Майны самой многочисленной группой в спектре жизненных форм по классификации С. Каип1ааег (1934) являются гемикриптофиты -413 видов (46,5%). Такая же тенденция характерна для аборигенной фракции, где гемикриптофиты представлены 378 видами, что составляет 54,5%. В адвентивной фракции преобладают терофиты - 103 вида (52,8%) и терофитизация флоры в целом составляет 19,4%.

Таблица 4 - Соотношение жизненных форм аборигенной и адвентивной фракций

флоры бассейна р. Майны по С. ЯаипМаег (1934)

Жизненная форма Всего Аборигенная фракция Адвентивная фракция % адвентизацш

абсолютное число видов / %

Фанерофиты 70/7,9 48/6,9 22/11,3 31,4

- мезофанерофиты 20/2,3 14/2,0 6/3,1 30,0

- микрофанерофиты 15/1,7 11/1,6 4/2,0 26,7

- нанофанерофиты 35/3,9 23/3,3 12/6,2 34,3

Хямефнты 44/5,0 43/6,2 1/0,5 2,3

Гемикриптофиты 413/46,5 378/54,5 35/18,0 8,5

Криптофиты 141/15,8 131/18,9 10/5,1 7,5

- геофиты 79/8,9 73/10,5 6/3,1 7,6

- гелофиты 42/4,7 40/5,8 2/1,0 5,7

- гелофит и геофит 2/0,2 1/0,1 1/0,5 50,0

- гидрофиты 18/2,0 17/2,5 1/0,5 5,6

Терофиты 172/19,4 69/10,0 103/52,8 59,9

Терофиты или гемикриптофиты 48/5,4 24/3,5 24/12,3 50,0

Всего 888/100 693/100 195/100 22,0

Рассмотрение биотипического спектра по системе И. Г. Серебрякова (1962, 1964 показывает, что во флоре в целом преобладают травянистые растения, среди них поликарпические травы (519 видов; 58,5%), а из них - длиннокорневшцные (141 вид 15,9%) и стержнекорневые (120 видов; 13,5%) многолетники. Далее следую короткокорневшцные (89 видов; 10,0%) и рыхлокустовые (34 вида; 3,8%) растения. Н втором месте находятся монокарпические травы (288 видов; 32,4%). Из них 156 видо (17,6%) составляют однолетние и 43 вида (4,8%) приходятся на двулетние растения, адвентивной фракции однолетники составляют 52,3%, значительно превышая числ поликарпических трав (15,9%). Повышение доли малолетников отражает упрощение обеднение видового состава флоры.

В целом биоморфологическая структура флоры, соответствуя зональнол положению, имеет черты, сближающие ее с флорами умеренной зоны. С друго стороны, сравнительный анализ жизненных форм указывает на главенствующую ро. антропогенных факторов в формировании флоры, что выражается в наличт значительной доли монокарпиков (288 видов; 32,4%) и адвентизации древесно кустарниковых форм (31,0%). Главной особенностью, отличающей адвентивн} фракцию флоры от аборигенной, является резкое преобладание однолетнико (терофитов) над всеми остальными биоморфами.

4.3 Экологический анализ флоры

По отношению к режиму почвенного увлажнения доминирует мезофита. экологическая группа (65,3%), которая представлена мезофитами - 357 видов (40,2%) ксеромезофитами - 153 вида (17,2%), гигромезофитами - 70 видов (7,9%) подчеркивает зонально-региональные особенности исследуемой территории, а также е экотопические характеристики. На втором месте располагаются растения сырь

422;60_9°с>

237; 34,2%

382; 55,1 »о

местообитаний - 166 видов (18,7%). Ксерофитный компонент представлен 113 видами (12,7%), среди них ксерофиты составляют 2,9%. Доля гидрофитов невелика - 29 видов (3,3%). Распределение видов в адвентивной и аборигенной фракциях совпадает с распределением видов по экологическим группам во флоре в целом.

На рисунках 2 и 3 показан спектр экологических групп по отношению к богатству почв и световому фактору. В данном аспекте проанализирована только аборигенная фракция.

■ Мегатрофы

■ Мезотрофы

■ Олиго-мезотрофы

■ Олигогрофы

■ Гелиофиты

■ Снногеянофиты | Гелиосциофиты

■ Сциофиты

26,4%

6,5° Ь

Рисунок 2 - Экологический состав аборигенной фракции флоры бассейна р Майны по отношению к богатству почв

Рисунок 3 - Экологический состав аборигенной фракции флоры бассейна р. Майны по отношению к световому фактору

По отношению к богатству почв на первом месте находятся мезотрофы - растения, развивающиеся на почвах со средним содержанием питательных веществ (422 вида; 60,9%), что, по-видимому, связано с почвенными условиями района исследования, где распространены средние по плодородию глинистые и песчаные почвы.

В аборигенной фракции флоры бассейна р. Майны преобладают растения открытых местообитаний (гелиофиты), в том числе и антропогенно-нарушенных (вырубки). Они представлены 382 видами (55,1%). Следствием осветленности древостоя и образованием полян в результате интенсивной вырубки соснового леса является внедрение в лесную флору сорняков, что в первую очередь относится к североамериканскому виду Conyza canadensis. Из других сорных видов в лесных сообществах на территории бассейна р. Майны встречаются Cirsium setosum и Sonchus an'ensis. Рубка сосны способствует увеличению обилия Betula pendula, которая занимает осветленные места, распространяясь семенным путем. Сциофиты по числу видов занимают лишь третье место - 45 видов (6,5%). Тем не менее, именно эта группа включает виды травянистого яруса лесных сообществ, среди которых такие представители бореально-неморальной флоры, как Majanlhemum bifolium, Paris quadrifolia, Geranium robertianum, Trienlatis europaea и др. Хозяйственная деятельность человека служит лимитирующим фактором в их распространении.

4.4 Фитоценотический анализ флоры

В таблице 5 представлен фитоценотический спектр флоры бассейна р. Майны, составленный с учетом приуроченности видов к определенным растительным группировкам. Преобладают растения синантропного компонента (276 видов; 31,1%), в котором доминирует сорная группа (140 видов; 15,8%).

Таблица 5 - Фитоценотический спектр флоры бассейна р. Майны

Вся флора в Аборигенная Адвентивная

Фитоценогруппа целом фракция фракция

абс. % абс. % абс. %

Лесной и опушечный компоненты 202 22,8 202 29Д - -

- лесная 76 8,6 76 11,0 - -

- опушечно-лесная 96 10,8 96 13,8 - -

- болотно-лесная 15 1,7 15 2,2 - -

- лугово-лесная 9 1,0 9 1,3 - -

- прибрежно-лесная 6 0,7 6 0,9 - -

Луговой компонент 152 17,1 152 21,9 - -

- луговая 24 2,7 24 3,5 - -

- опушечно-луговая 74 8,3 74 10,7 - -

- прибрежно-луговая 23 2,6 23 3,3 - -

- болотно-луговая 29 3,3 29 4,2 - -

- лесо-луговая 2 0,2 2 0,3 - -

Болотный компонент 96 10,8 92 133 4 2,0

- болотная 19 2,1 17 2,5 2 1,0

- лугово-болотная 32 3,6 32 4,6 - -

- прибрежно-болотная 45 5,1 43 6,2 2 1,0

Водный и околоводный 48 5,4 47 6,8 1 0,5

компоненты

- прибрежно-водная 23 2,6 23 3,3 - -

- водная 25 2,8 24 3,5 1 0,5

Степной компонент 114 12,8 111 16,0 3 1,5

- степная 37 4,2 35 5,0 2 1,0

- лугово-степная 24 2,7 24 3,5 - -

- псаммофитно-степная 9 1,0 8 1,2 1 0,5

- опушечно-степная 44 4,9 44 6,3 - -

Синантропный компонент 276 31,1 89 12,8 187 96,0

- сорная 140 15,8 26 3,7 114 58,5

- сорно-луговая 42 4,7 36 5,2 6 3,1

- сорно-степная 26 2,9 20 2,9 6 3,1

- сорно-лесная 8 0,9 7 1,0 1 0,5

- «беглецы из культуры» 60 6,8 - - 60 30,8

Всего 888 100 693 100 195 100

Сорно-луговая, сорно-степная, сорно-лесная группы составляют 21,5°/ синантропиого компонента или 8,6% от всей флоры. В основном сюда отнесены виды апофиты, поселяющиеся в нарушенных биотопах, что может свидетельствовать об антропогенной трансформации флоры района исследования. Особо следует отметить группу «беглецы из культуры» (60 видов; 6,8%). Некоторые из них успешно натурализовались и стали полноправными компонентами естественных сообществ: Асе negundo, Echinocystis lobata, Elaeagnus angustifolia, Salix euxina, Sambucas racemosa. Большую часть составляют культивируемые виды, которые отмечаются на вторичш > местообитаниях, но чаще всего долго там не удерживаются и, следовательно, не имею определенного фитоценотического статуса. Они представлены эфемерофитами, эпекофитами и колонофитами. Синантропный компонент флоры отражает высокую степень хозяйственной освоенности данной территории.

4.5 Характер диссеминации

Способ распространения диаспор использован в качестве одного из критериев оценки адаптации растений к антропогенному влиянию. В результате по данному критерию была проанализирована аборигенная фракция в сравнении с адвентивной фракцией флоры бассейна р. Майны (табл. 6). При этом были рассмотрены способы распространения только семенных растений.

Таблица 6 - Способы диссеминации растений аборигенной и адвентивной фракций

флоры бассейна р. Майны

Способ диссеминации Аборигенная фракция Адвентивная фракция

абс. % абс. %

Анемохорня 127 18,8 34 17,5

Баллистохория 125 18,5 21 10,8

Зоохория 59 8,7 16 8,2

Автохория: барохория автомеханохория 100 14,8 37 19,1

89 13,2 34 17,5

11 1,6 3 1,5

Гидрохория 62 9,2 1 0,5

Антропохория - - 18 9,3

Диплохория, полихория 202 30,0 67 34,5

Всего 675 100 194 100

Примечание - Среди адвентивных растений Acorns calamus на территории Средней России размножается исключительно вегетативно, поэтому при анализе данный вид не учитывался.

Как показывают данные таблицы 6 первое место в обеих фракциях принадлежит дипло- и полихорам. В аборигенной фракции они составляют 30,0%. Среди адвентивных растений дипло- и полихория распространена у 67 видов, что составляет 34,5%. Изучение способов распространения адвентивных растений позволило выявить ярко выраженную способность их к полихории, которая проявляется в сочетании антропохорных и естественных способов распространения. Ярким примером такого сочетания способов диссеминации являются многие американские виды, прочно закрепившиеся на новых территориях: Cyclachaena xanthiifolia, Lepidium densiflorum, Lepidotheca suaveolens, Oenothera biennis, Xanthium albinum и др. Местообитания адвентивных растений весьма разнообразны, и это отражается на способах их распространения в различных условиях.

4.6 Географический анализ флоры

Флора бассейна р. Майны характеризуется пестрым сочетанием географических групп. В аборигенной фракции флоры бассейна р. Майны выделено 11 широтных (зональных) географических групп, из которых наиболее многочисленна в видовом отношении плюризональная (267 видов; 38,5%). Большим числом видов представлены бореально-неморальная (118 видов; 17,0%) и лесостепная (73 вида; 10,5%) группы. Как и в целом во флорах Средней России, преобладают виды с широкими ареалами: евразиатские 130 видов (18,8%), голарктические - 92 (13,3%) и евросибирские - 29 (4,2%).

Глава 5 Антропогенная трансформация флоры бассейна реки Майны

5.1 Антропотолерантность как реакция на влияние хозяйственной деятельности человека

Своеобразным показателем устойчивости видов к антропогенным воздействиям является антропотолерантность, т. е. их способность выдерживать антропогенный пресс и сохранять свои позиции в нарушенных экосистемах. Соотношение антропотолерантных групп показано в таблице 7.

Таблица 7 - Антропотолерантные группы флоры бассейна р. Майны

Группы элементов флоры Флора в целом Аборигенная фракция Адвентивная фракция

абс. % абс. % абс. %

I. Индигенофиты 491 55,3 491 70,9 - -

И. Синантропофиты: 1. апофиты 397 202 44,7 22,7 202 202 29,1 29,1 195 100

2. адвентивные виды 195 22,0 - - 195 100

Всего 888 100 693 100 195 100

Самыми уязвимыми являются индигенные растения - аборигенные виды, приуроченные к естественным растительным сообществам и не выходящие на антропогенные местообитания. Индигенофиты - индикаторы естественного состояния флоры, отрицательно реагирующие на усиление антропогенного воздействия. В основном все они являются стенотопными видами, приуроченными к местообитаниям с определенными условиями среды. В условиях антропогенной нагрузки численность этих видов резко сокращается.

Среди аборигенных растений наиболее антропотолерантными являются апофиты местные виды полностью или частично перешедшие на антропогенные местообитания. Они представлены эвапофитами (21 вид; 10,4%), гемиапофитами (98; 48,5%) случайными апофитами (83; 41,1%). Апофиты, как и все синантропофиты, - это растения с широкой экологической амплитудой, т. е. эвритопные. Они способны произрастать в самых разнообразных условиях среды. В фитоценотическом спектре апофитов выделено 6 групп: водная (1 вид; 0.5%), болотная (7; 3,5%), лесная (18; 8,9%), степная (30; 14,8%), луговая (57; 28,2%), сорная (89; 44,1%).

5.2 Синантропизация флоры

Процесс синантропизации флоры можно рассматривать в качестве стратеги адаптации растительного мира к условиям среды, преобразованным в результате деятельности человека. К синантропным, относятся виды, произрастающие н антропогенных, созданных человеком, местообитаниях. Их распространение тесно связано с деятельностью человека. Это, прежде всего, адвентивные виды, в том числе дичающие при культивировании или уже одичавшие, ушедшие из культуры натурализовавшиеся виды, а также апофиты, произрастание которых отмечено нами н нарушенных, вторичных местообитаниях.

Синантропная флора бассейна р. Майны насчитывает 397 видов, относящихся 251 роду и 54 семействам. Ведущие семейства синантропной флоры охватывают 11,2°/

видов, первые три семейства (Ая/егасеае, Роасеае, Вгазэкасеае) - 37,1%. Специфическими чертами синантропной флоры является вхождение в первую десятку семейства СИепоросИасеае, типичного представителя пустынных флор, и исключительно высокое положение семейства Дгаи;'сясеае, приобретенное за счет инвазии родов, характерных для ксерических территорий. Стоит отметить, что среди ведущих семейств СИепоросИасеае единственное, в котором половина видов входят в состав всего двух родов-АШр1ех и СИепоросИит.

Спектр ведущих семейств синантропной флоры еще раз подчеркивает значительное влияние антропогенного фактора, что отражено в таблице 8.

Таблица 8 - Изменения систематического спектра флоры бассейна р. Майны под

влиянием антропогенного фактора

ранг Ведущие семейства Вся флора в целом Компоненты

индигенный апофитный адвентивный

1 2 1 2 1 2

1 Анегасеае 114 2 39 1 41 1 34

2 Роасеае 79 1 41 2 17 3 21

3 Вга.К1сасеае 48 - 14 7-8 10 2 24

4 Ко.часеае 45 5 26 5 13 8 6

5 РаЬасеае 44 6-7 20 3 15 6 9

6-7 СагуорЬуИасеае 37 6-7 20 6 12 9 5

6-7 $сгорНи1агшсеае 37 4 29 10-11 7 - 1

8 ¿ат/асеае 36 8-9 16 9 9 5 11

9 Сурегасеае 35 3 34 - 1 - -

10 Ро]у%апасеае 29 - 8 4 14 7 7

Примечание - 1 - место семейства; 2 - количество видов.

На основе данных таблицы 8 нами была проведена статистическая обработка выборки при качественной изменчивости по методике Б. А. Доспехова (1985). В качестве признака были выбраны три компонента флоры: индигенный, апофитный и адвентивный. Отмечено, что влияние антропогенного фактора существенным образом отражается на положении 10 ведущих семейств во флоре в целом. Характер изменений четко проявляется при рассмотрении положения каждого из ведущих семейств в трех компонентах.

Лучшую адаптационную активность на антропогенных местообитаниях в целом имеют семейства Анегасеае, Роасеае, Вгаъа!сасеас, Ьат 'шсеае, Ро1у^опасеае, РаЬасеае. Устойчивыми к антропогенному воздействию оказываются представители семейства Яозасеае. Высока адаптационная активность на антропогенных местообитаниях в целом и у семейства СагуорЬуИасеае. Напротив, худшую адаптационную активность показывает характерное для бореальных флор семейство Сурегасеае.

Приведенные выше данные позволяют говорить о наличии тенденции сдвига таксономической структуры флоры бассейна р. Майны в направлении от бореальных флор к аридным. Происходит закономерное изменение таксономических спектров в каждом из трех компонентов, что позволяет рассматривать данные спектры как один из показателей антропогенной трансформации флоры.

Рассчитан индекс синантропизации флоры бассейна р. Майны (1м), который определяется соотношением числа синантропных видов к общему числу видов флоры,

за исключением всех синантропных: = 397/888 - 397 = 0,8. Этот показатель повышается во флорах сельских населенных пунктов: в п.г.т. Старая Майна - 1,2, в с. Большая Кандала - 1,0 и с. Волостниковка - 0,9.

Данный индекс показывает сильную синантропизацию флор населенный пунктов, что лишний раз указывает на физико-географическое положение (равнинность территории, сравнительно легкие для сельскохозяйственной деятельности человека почвы и наличие леса) и экотопическую среду, столь благоприятную для интенсивной деятельности человека. Это явилось одним из основных факторов, определявших появление синантропных растений на территории природных комплексов.

5.3 Адвентизация флоры

Основными составляющими процесса антропогенной трансформации флоры являются уменьшение аборигенных видов и изменение видового состава под действием антропогенных факторов, а также внедрение в местную флору адвентивных видов. Под адвентивными понимаются преднамеренно или непреднамеренно занесенные в результате деятельности человека растения.

Как свидетельствуют данные таблицы 9, по времени заноса в адвентивной фракции преобладают кенофиты - 103 вида (52,8%); по способу иммиграции - ксенофиты (131 вид; 67,2%); по натурализации - эпекофиты (118 видов; 60,5%). Среди эргазиофигофитов - видов, преднамеренно занесенных для культивирования, ест одичавшие, ставшие полноправными компонентами естественных сообщест (агриофиты): Acer negundo, Echinocystis lobata, Elaeagrtus angustifolia, Salix euxina Sambucus racemosa, Saponaria officinalis и др. Большую же часть составляю эфемерофиты (25 видов; 12,8%).

Таблица 9 - Распределение адвентивных видов бассейна р. Майны по времени _иммиграции, способу заноса и степени натурализации_

Группы видов по способу заноса и времени иммиграции Группы видов по степени натурализации

эфемерофиты колоно-фиты эпекофиты агриофиты всего

Абсолютное число видов / % от общего числа адвентивных видов

Ксенофиты археофиты 6/3,1 - 72/36,9 4/2,0 82/42,1

кенофиты 3/1,5 4/2,0 38/19,5 4/2,0 49/25,1

всего 9/4,6 4/2,0 110/56,4 8/4,0 131/67,2

Ксено-эргазиофиго-фиты археофиты 1/0,5 - - - 1/0,5

кенофиты - 1/0,5 1/0,5 1/0,5 3/1,5

Всего 1/0,5 1/0,5 1/0,5 1/0,5 4/2,0

Эргазиофи-гофшы археофиты 5/2,6 2/1,0 - 2/1,0 9/4,6

кенофиты 20/10,3 20/10,3 7/3,6 4/2,0 51/26,2

всего 25/12,8 22/11,3 7/3,6 6/3,1 60/30,8

Итого 35/17,9 27/13,8 118/60,5 15/7,7 195/100

Отмечено 28 инвазионных видов, включенных в «Черную книгу флоры...> (Виноградова, 2009), среди них Acer negundo, Amaranthus albus, A. relroflexus Amelarwhier spicata, Anisantha tectorum, Atriplex tatarica, Bidens frortdosa, Cardaria draba Chamomilla sumeolens, Conyza canadensis, Cyclachaena xanthiifolia, Echinocystis lobata Elaeagnus angustifolia, Elodea canadensis, Epilobium adenocaulon, Fraximis pennsylvanica

Galinsoga ciliata, G. parviflora, Helianthus tuberosus, Heracletim sosnowskyi, Hordeum jubatum, Lepidium densiflorum, Lepidotheca suaveolens, Oenothera biennis, Puccinella distans, Senecio viscosus, Sisymbrium wolgense, Xanthium albinum.

Используя представление Б. А. Юрцева (1982) об активности видов и разработанную им пятибалльную шкалу с изменениями (Чичев, 1982; Борисова, 2007; Раков, 2012), мы провели оценку активности растений адвентивной фракции флоры бассейна р. Майны. Наибольшее число видов - 82 (42,1%), имеют активность 3 балла (среднеактивные). Данные виды успешно освоили различные типы антропогенных экотопов: Cardaria draba, Chorispora tenella, Sinapis arvensis. Дальнейшее распространение обусловлено тем, что, во-первых, среди видов этой группы преобладают малолетники и в первую очередь - однолетники. Во-вторых, это сорные растения, как сегетальные, так и рудеральные, которые обладают высокой семенной продуктивностью. В-третьих, многие из них являются археофитами, а, следовательно, давно вошли во флору и довольно прочно закрепились в различных антропогенно-нарушенных ценозах и способны осваивать новые свободные территории.

Виды малоактивные (1-2 балла активности) и высокоактивные (4-5 баллов активности) составляют 31,2 и 26,7% соответственно. К малоактивным относятся виды, встречающиеся единичными особями или небольшими группами: Anethum graveolens, Cosmos bipinnatus, Gaillardia aristata, Heliopsis scabra, Hesperis pycnotricha, Rudbeckia laciniata, преимущественно это эфемерофиты. Высокоактивные виды успешно натурализовались и отмечены в природных сообществах, причем некоторые из них формируют мощные монодоминантные группировки. Среди них многие археофиты, с давних пор приуроченные к антропогенным местообитаниям: Berteroa incana, Capsella bursa-pastoris, Chenopodium album, Convolvulus arvensis, Echinochloa crusgalli.

Среди флорогенетических элементов адвентивной фракции флоры бассейна р. Майны отмечены представители 16 элементов, из которых довольно многочисленны и активны виды европейско-западноазиатского (45 видов; 23,1%) и евразиатского (38 видов; 19,5%) происхождения, на которые в целом приходится 42,6%. Обширна группа американского происхождения (38 видов; 19,5%), среди которых доминируют североамериканские виды (33 вида; 16,9%).

Глава 6 Вопросы охраны флоры бассейна реки Майны

Определяя степень антропогенной трансформации флоры бассейна р. Майны, необходимо обратить внимание на вопросы охраны природных территорий, обеспечения стабильного развития естественных растительных сообществ на основе поддержания устойчивости экосистем, а значит и биоразнообразия, что обеспечит комфортную среду для жизни человека.

На территории бассейна р. Майны зарегистрировано произрастание 37 раритетных видов сосудистых растений. Среди них 4 вида - Cephalanlhera rubra, Coloneaster lucidus, Iris aphylla, Stipa pennata занесены в Красную книгу Российской Федерации (2008), 30 видов - в Красную книгу Ульяновской области (2008) и 6 видов - в Красную книгу Республики Татарстан (2006).

К настоящему времени в районе исследования описаны 3 территории, отнесенных к категории особо охраняемых. Из них 1 лесной - «Лесная жемчужина» и 2 зоологических памятника природы - «Берег орланов» и «Колония серых цапель». Территориально все они расположены в Старомайнском районе Ульяновской области.

Наши исследования на территории бассейна р. Майны позволили выявить новые природные территории, которые представляют ботанический интерес. К таким территориям относятся: исток р. Майны и истоки ее притоков (Малая Майна, Барановский) в окрестностях с. Иске-Рязяп Спасского района РТ; участки широколиственных лесов с популяциями Corydalis marschálliana близ с. Русский Юрткуль Старомайнского района, к северо-востоку от с. Лесная Хмелевка Мелекесского района Ульяновской области, к западу от с. Покровка Спасского района Республики Татарстан; озеро Шумское со сплавиной близ с. Русский Юрткуль и озеро Клюквенное со сплавиной к югу от дер. Арчиловка Старомайнского района; участок леса с таежными видами - Juniperus communis и Linnaea borealis на правобережье р. Майны к северу от с. Красная Река Старомайнского района Ульяновской области. Данные участки целесообразно придать статусу охраняемых территорий в ранге региональных памятников природы.

ВЫВОДЫ

1. Впервые описана и проанализирована флора бассейна р. Майны (888 видов сосудистых растений из 438 родов и 107 семейств). К аборигенной фракции относятс 693 вида (78,0%) из 342 родов и 98 семейств, к адвентивной фракции - 195 видо (22,0%) из 141 рода и 43 семейств. Впервые для флоры Ульяновского Заволжья н территории бассейна р. Майны обнаружены из аборигенной фракции Bolrychiu mullifldiim, из адвентивной -Ambrosia trífida.

2. Антропогенная трансформация флоры приводит к изменению положеш ведущих семейств в спектре. Роль индикаторов, изменяющих свое положение р таксономическом спектре, выполняют семейства Brassicaceae, Chenopod'taceae Cyperaceae, Polygonaceae и Scrophulariaceae. В адвентивной фракции десять ведуиц; семейств содержат 137 видов (70,3%). В биоморфологической структуре флорь наиболее многочисленной группой являются гемикриптофиты (413 видов; 46,5%), как

в аборигенной фракции (378 видов; 54,5%). В адвентивной фракции - резко преобладание однолетников-терофитов (103 вида; 52,8%), повышена роль древеснь растений (22 вида; 11,3%), большинство из которых - одичавшие интродуценты Показатель нарушенное™ - терофитизация флоры: флора в целом - 19,4%, аборигени. фракция - 10,0%, адвентивная - 52,8%. В фитоценотическом спектре флоры бассейн р. Майны преобладает синантропный компонент (276 видов; 31,1%), а в нем сорн; группа (140 видов; 15,8%).

3. Антропотолерантные группы представлены индигенофитами (491 вид; 55,3%) синантропофитами (397 видов; 44,7%). Индигенофиты - стенотопные виды составляют основу аборигенной фракции. На долю апофитов приходится 202 вид (22,7%), среди них доминируют гемиапофиты (98 видов; 48,5%). В фитоценотическо отношении апофиты являются эвритопными, входят в состав 6 фитоценогрупп, epej которых преобладают сорная (89 видов; 44,1%) и луговая (57 видов; 28,2%) группы.

4. Показателями антропогенной трансформации флоры является е синантропизация (1М = 0,8) и адвентизация (1„а = 0,3). Во флоре бассейна до: адвентивных видов составляет около четверти всей флоры, что свидетельствует н только о биологическом загрязнении территории, но и об определенной нарушенност экосистем. Большинство адвентов являются кенофитами (103 вида; 52,8%) ксенофитами (131 вид; 67,2%), эпекофитами (118 видов; 60,5). Доля агриофито

составляет 15 видов (7,7%). Многочисленны виды европейско-западноазиатского (45 видов; 23,1%) и евразиатского (38 видов; 19,5%) происхождения. Обширна группа видов американского происхождения (38 видов; 19,5%), среди которых доминируют североамериканские виды (33 вида; 16,9%).

В адвентивной фракции преобладают среднеактивные виды (82; 42,1%). Группы малоактивных и высокоактивных составляют соответственно 31,2 и 26,7%. 28 видов являются инвазионными, из них 8 - агриофиты (Acer negiindo, Bidens frondosa, Conyza canadensis, Echinocystis lobata, Elaeagmis angustifolia, Elodea canadensis, Epilobium adenocaulon, Oenothera biennis), остальные являются эпекофитами и колонофитами.

5. Раритетный компонент флоры бассейна р. Майны, подчеркивающий своеобразие экосистем, включает 37 видов, занесенных в Красные книги Российской Федерации, Ульяновской области и Республики Татарстан. На территории бассейна р. Майны выявлено и описано 5 ценных ботанических объектов, рекомендуемых для придания этим территориям статуса региональных памятников природы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Голюшева, А. Н. Экологические исследования флоры истока реки Майна и некоторых ее притоков / А. Н. Голюшева, В. И. Костин, Н. С. Раков // Вестник Ульяновской ГСХА. - Ульяновск, 2011. - № 4 (16). - С. 49 - 52.

2. Голюшева, А. Н. Материалы к ценофлоре черноолыпаников реки Майна (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева, Н. С. Раков, С. А. Сенатор, С. В. Саксонов // Известия Самарского научного центра РАН. - Самара : Изд-во СНЦ РАН, 2012. - Т. 14. - № 5. -С. 86-93.

3. Голюшева, А. Н. Флора рудеральных местообитаний сельских поселений бассейна реки Майна (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева // Вестник Ульяновской ГСХА. -Ульяновск, 2013. - № 1 (21). - С. 41 - 45.

в прочих изданиях:

4. Голюшева, А. Н. О флоре истока реки Майна и некоторых ее притоков (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева, Н. С. Раков // Природа Симбирского Поволжья : сб. науч. тр. - Ульяновск : Корпорация технологий продвижения, 2011. - Вып. 12. - С. 52 - 57.

5. Голюшева, А. Н. Раритетные виды растений в истоке реки Майна (Республика Татарстан) / А. Н. Голюшева // Раритеты флоры Волжского бассейна : доклады участников II Российской научной конференции (Тольятти, 11-13 сентября 2012 г.) / под. ред. С. В. Саксонова и С. А. Сенатора. - Тольятти: Кассандра, 2012. - С. 59 - 60.

6. Голюшева, А. Н. Экологический аспект исследования флоры рудеральных местообитаний п.г.т. Старая Майна (Ульяновское Заволжье) / А. Н. Голюшева, Н. С. Раков // Актуальные проблемы экологии, агрохимии и почвоведения в XXI веке : материалы Международной научно-практической конференции (Брянск, 5-6 октября 2012 г.). - Брянск : Издательство Брянской ГСХА, 2012. - С. 137 - 142.

7. Голюшева, А. Н. Материалы к флоре бассейна реки Майна (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева // Современные экологические проблемы устойчивого развития Полесского региона и сопредельных территорий: наука, образование, культура :

материалы V Международной научно-практической конференции (Мозырь, 25-26 октября 2012 г.). - Мозырь : УО МГЛУ им. И. П. Шамякина, 2012. - С. 21 - 23.

8. Голюшева, А. Н. Оценка роли адвентивных растений во флоре сельских поселений бассейна р. Майна (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения : материалы IV Международной научно-практической конференции (Ульяновск, 22-24 ноября 2012 г.). -Ульяновск: ГСХА им. П. А. Столыпина, 2012. - С. 334 - 340.

9. Голюшева, А. Н. Адвентивный компонент флоры бассейна реки Майны (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева // Любищевские чтения - 2013. Современные проблемы эволюции и экологии : сборник материалов Международной конференции (Ульяновск, 5-7 апреля 2013 г.). - Ульяновск : УлГПУ, 2013. - С. 294 - 298.

10. Голюшева, А. Н. Эколого-генетическая структура флоры бассейна реки Майнь (Низкое Заволжье) / А. Н. Голюшева // Аграрная наука и образование на современно этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения : материалы V Международно" научно-практической конференции (Ульяновск, 11 июня 2013 г.). — Ульяновск : ГСХ им. П. А. Столыпина, 2013. - С. 25 - 28.

Автор выражает особую признательность научному руководителю д.с.-х.н. профессору В. И. Костину за поддержку в проведении исследований, ценные советы рекомендации, к.б.н., доценту Н. С. Ракову (ИЭВБ РАН) за приобретенные знания практические умения в познании флоры, д.б.н., профессору Н. Н. Цвелеву (БИН РАН) з помощь в определении собранных растений, д.б.н., профессору С. В. Саксонову к.б.н. С. А. Сенатору, к.б.н. В. М. Васюкову, аспиранту Г. В. Дронину (ИЭВБ РАН) к.б.н., доценту С. П. Корнилову (Ульяновская ГСХА им. П. А. Столыпина) з консультации и помощь во время проведения исследований. Огромную благодарное выражаю самым дорогим мне людям — моим родителям, а также всем родным, близким друзьям и коллегам, без поддержки которых выполнение настоящей работы было бь невозможно.

Подписано в печать 19.11.2013. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ №160. 432072, Ульяновск, пр-кт Ленинского Комсомола, 51, салон оперативной полиграфии «РоюЬаЬ».

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Голюшева, Анастасия Николаевна, Ульяновск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

имени П. А. Столыпина»

На правах рукописи

04201 453778 ^О^

ГОЛЮШЕВА АНАСТАСИЯ НИКОЛАЕВНА

АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРЫ ЛЕСОСТЕПНОГО НИЗКОГО ЗАВОЛЖЬЯ НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ МАЙНЫ

Специальность 03.02.08 - экология (биология)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Костин В. И.

Ульяновск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

Глава 1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ БАССЕЙНА РЕКИ МАЙНЫ И ПРОВЕДЕНИЯ НА НЕЙ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................8

1.1 Основные этапы в истории освоения территории..................................................8

1.2 Ботанические исследования на территории бассейна реки Майны...................15

1.3 Бассейновый подход в эколого-флористических исследованиях......................22

Глава 2 ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ........................27

2.1 Объект исследования...............................................................................................27

2.2 Материалы и методы исследования.......................................................................31

Глава 3 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ...........................36

3.1 Географическое положение....................................................................................36

3.2 Общие закономерности геологического строения и рельефа.............................38

3.3 Гидрологические условия.......................................................................................38

3.4 Климат.......................................................................................................................40

3.5 Почвенный покров...................................................................................................42

3.6 Растительность.........................................................................................................44

Глава 4 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ФЛОРЫ БАССЕЙНА РЕКИ

МАЙНЫ..........................................................................................................................50

4.1 Таксономический анализ флоры............................................................................52

4.2 Биоморфологический анализ флоры.....................................................................63

4.3 Экологический анализ флоры................................................................................69

4.4 Фитоценотический анализ флоры..........................................................................73

4.5 Характер диссеминации..........................................................................................77

4.6 Географический анализ флоры...............................................................................82

Глава 5 АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРЫ БАССЕЙНА

РЕКИ МАЙНЫ..............................................................................................................87

5.1 Антропотолерантность как реакция на влияние хозяйственной деятельности человека..........................................................................................................................87

5.2 Синантропизация флоры.........................................................................................92

5.3 Адвентизация флоры.............................................................................................102

5.3.1 Особенности распространения адвентивных видов по территории бассейна реки Майны, их активность........................................................................................106

5.3.2 Флорогенетическая структура адвентивной фракции флоры бассейна

реки Майны..................................................................................................................110

Глава 6 ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ФЛОРЫ БАССЕЙНА РЕКИ МАЙНЫ.................112

6.1 Раритетные виды флоры бассейна реки Майны.................................................112

6.2 Особо охраняемые природные территории бассейна реки Майны..................116

ВЫВОДЫ......................................................................................................................122

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................124

ПРИЛОЖЕНИЕ А Конспект флоры бассейна реки Майны...................................145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время практически невозможно найти природные объекты, на которые прямо или косвенно не сказалось бы антропогенное влияние. Изменения, связанные с деятельностью человека, чаще всего имеют отрицательный характер и способствуют качественному преобразованию окружающей среды. Важным этапом в познании таковых изменений обязательно должно стать флористическое исследование. Флора является надежным индикатором современного состояния природных экосистем, поэтому исследования в данном направлении весьма актуальны.

Деление территорий на административные единицы не позволяет достоверно учитывать особенности строения природных комплексов и их реакции на антропогенные воздействия. По мнению многих авторов (Мильков, 1981; Корытный, 1987; Мищенко, 1999; Трифонова, 2002), с естественнонаучных позиций экологический мониторинг и система природопользования должны быть основаны на более рациональном делении территории, чем административное.

Одним из современных и эффективных принципов во флористических исследованиях, как и при рассмотрении многих других природных объектов, становится бассейновый подход. Речной бассейн является территориально целостной системой, которая обладает внутренним единством и чутко реагирует на любое вмешательство человека.

Бассейновый подход в изучении флоры получил широкое распространение у исследователей правобережья Волги (Силаева, 2006; Агеева, 2011; Фролов, 2011; Истомина, 2012). На территории лесостепного Низкого Заволжья флора бассейна реки изучается впервые.

Цель и задачи исследования. Целью работы является эколого-биологический анализ современного состояния флоры бассейна р. Майны для оценки ее антропогенной трансформации и организации охраны растительного покрова.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- выявить флористическое разнообразие бассейна р. Майны и составить конспект сосудистых растений;

- изучить биологические и экологические особенности растений аборигенной и адвентивной фракций, провести сравнительный анализ;

- изучить тенденции антропогенной динамики флоры, определить степень антропогенной нарушенности района исследования;

- выявить раритетные виды растений, занесенные в Красные книги Российской Федерации, Ульяновской области и Республики Татарстан;

- выделить природные территории, нуждающиеся в охране.

Научная новизна. Впервые изучена флора бассейна р. Майны как естественного природного выдела. Составлен аннотированный конспект флоры, состоящий из 888 видов и 5 нотовидов, для каждого вида приведена эколого-биологическая характеристика с указанием местообитания и частоты встречаемости на территории исследования. Для некоторых редких растений были получены новые данные по их распространению. Впервые для флоры Ульяновского Заволжья на территории бассейна р. Майны обнаружены Botrychium multifidum, Ambrosia trífida. Проведен всесторонний анализ флоры, выявлены способы и пути заноса адвентивных растений, а также изучена их натурализация и активность. На основе полученных результатов дана комплексная оценка влияния человека на флору района исследования и выделены основные направления дальнейшего преобразования растительного покрова в условиях антропогенной нагрузки.

Теоретическая и практическая значимость работы. В виду того, что влияние деятельности человека обширно и многообразно, проведенная работа позволяет выделить основные факторы, вызывающие антропогенную трансформацию флоры в данном районе исследования. Полученные материалы вносят определенный вклад в познание процесса антропогенного воздействия на флору и природные экосистемы в целом: рассмотрены причины и направления антропогенных изменений. Результаты послужат научной основой для экологического мониторинга, предотвращения деградации растительного

покрова, что в конечном итоге может способствовать принятию мер по сохранению биоразнообразия и устойчивому экологическому развитию.

Материалы исследований могут быть использованы в учебном процессе при преподавании дисциплин «Ботаника», «Экология», специальных курсов «Методы экологических исследований», «Экологический мониторинг», «Основы природопользования», а данные аннотированного конспекта флоры - при проведении летних учебных практик студентов биологических и сельскохозяйственных специальностей вузов.

На защиту выносятся:

- современное состояние флоры бассейна р. Майны, особенности структуры, аннотированный конспект флоры;

- аборигенная фракция флоры бассейна р. Майны - показатель сохранности природных экосистем;

- влияние хозяйственной деятельности человека и степени нарушенности естественных растительных сообществ на формирование синантропного и адвентивного компонентов флоры бассейна р. Майны.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности результатов исследования основывается на репрезентативности и достаточном объеме анализируемого материала, на сочетании методов исследования. Материал, представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором или при его непосредственном участии.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры биологии, химии, технологии хранения и переработки продукции растениеводства Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии им. П. А. Столыпина (Ульяновск, 2010-2013 гг.), международных, российских и региональных научно-практических конференциях: «Естественнонаучные исследования в Симбирском-Ульяновском крае» (Ульяновск, 2011), «Раритеты флоры Волжского бассейна» (Тольятти, 2012), «Актуальные проблемы экологии, агрохимии и почвоведения в XXI веке» (Брянск, 2012), «Современные экологические проблемы устойчивого развития Полесского региона и

сопредельных территорий: наука, образование, культура» (Мозырь, 2012), «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2012, 2013), «Любищевские чтения - 2013. Современные проблемы эволюции и экологии» (Ульяновск, 2013).

Автором опубликовано 16 научных работ, непосредственно по теме диссертации 10, из них 3 в журналах из перечня ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 277 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (214 наименований, из них 8 - на иностранных языках) и приложения, содержит 21 таблицу и 14 рисунков.

Автор выражает особую признательность научному руководителю д.с.-х.н., профессору В. И. Костину за поддержку в проведении исследований, ценные советы и рекомендации, к.б.н., доценту Н. С. Ракову (ИЭВБ РАН) за приобретенные знания и практические умения в познании флоры, д.б.н., профессору Н. Н. Цвелеву (БИН РАН) за помощь в определении собранных растений, д.б.н., профессору С. В. Саксонову, к.б.н. С. А. Сенатору, к.б.н.

B. М. Васюкову, аспиранту Г. В. Дронину (ИЭВБ РАН), к.б.н., доценту

C. П. Корнилову (Ульяновская ГСХА им. П. А. Столыпина) за консультации и помощь во время проведения исследований. Огромную благодарность выражаю самым дорогим мне людям - моим родителям, а также всем родным, близким, друзьям и коллегам, без поддержки которых выполнение настоящей работы было бы невозможно.

Глава 1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ БАССЕЙНА РЕКИ МАЙНЫ И ПРОВЕДЕНИЯ НА НЕЙ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение флоры, истории формирования единого природного комплекса лесостепного района Среднего Поволжья представляет несомненный интерес, так как здесь, в условиях типичной лесостепи, в значительной степени происходит смешение дубравных, степных, боровых и даже таежных видов.

1.1 Основные этапы в истории освоения территории

Человек издавна занимал природные территории, приуроченные именно к водным объектам. Роль речных ресурсов в жизни цивилизаций огромна, ибо почти все народы формировались в поймах рек (Бурдин, 2005).

О том, что территория бассейна р. Майны имеет многовековую историю освоения, свидетельствуют следы древних поселений, обнаруженные здесь во время археологических исследований. Наиболее ранние из них относятся к эпохе верхнего палеолита. Ю. А. Семыкин (2002) отмечает, что кремневая индустрия и отходы производства кремневых изделий верхнего палеолита - мезолита известны из района городища Кокрять и с побережья Старомайнского залива. В районе с. Лесное Никольское, у с. Красная Поляна экспедицией Ульяновского университета обнаружены неолитические поселения. Поселения эпохи бронзы отмечены археологами у сел Садовка и Красная Река.

Известно, что в 50-е годы XX века московский археолог А. В. Збруева, проводя изучение Волжской поймы, обнаружила на р. Утке близ с. Зеленовка Старомайнского района Ульяновской области следы поселения ананьинской культуры (Мордвинов, 2008). Здесь были найдены остатки домашнего обихода, рыболовные крючки, могильники массового захоронения. В одном из погребений обнаружен сосуд белогорского типа. Памятники белогорского варианта ананьинской культуры датируются УП-1У вв. до н. э. По сведениям Ю. А. Семыкина (2002), интересный объект ананьинской культуры был

обнаружен в начале XXI века Б. С. Воробьевым и А. Е. Кожевиным у с. Волжское на побережье Старомайнского залива. Здесь найдены многочисленные изделия из бронзы - наконечники стрел, амулеты-обереги.

В настоящее время из древних памятников на территории бассейна р. Майны известны остатки нескольких городищ: Кокрятское, Краснореченское, Кандалинское и др. В большей степени из них изучено Майнское городище. Оно занимало узкий мыс надпойменной террасы в междуречье Майны и Утки. Теперь городище омывается водами Куйбышевского водохранилища и его видно с северной окраины п.г.т. Старая Майна.

Первоначально считалось, что мыс был заселен в V веке, но дальнейшие раскопки позволили установить незначительный слой, характерный для предков финно-угорских народов: мордвы, марийцев, удмуртов, существовавший еще до новой эры. После них мыс несколько веков не был заселен. Следующее заселение мыса произошло в середине V века. Поселенцы имели значительный уровень развития. Они занимались земледелием, скотоводством, рыболовством, охотой, сеяли рожь, овес, просо. Доподлинно неизвестно, что это были за племена. Но большинство ученых склоняются к тому, что это были славяне. А эта культура условно названа именьковской. Древние именьковские племена населяли эту землю по VII век (Мордвинов, 2008). По данным современных археологических исследований, поселение, известное теперь как Старая Майна (Богоявленское) относится именно ко времени именьковской археологической культуры и возникло в IV веке, а значит, является древнейшим сельским населенным пунктом Российской Федерации (Кожевин, 2008). Как отмечают ульяновские археологи, в подтверждении этого факта необходимы дальнейшие научные исследования.

Другой важный этап в истории освоения края связан с болгарскими (булгарскими) народами. До прихода на Волгу болгары жили в Приазовье, где в VII веке у них сложилось крупное племенное объединение - Великая Болгария. После ее распада часть болгар ушла на Дунай, другая часть осталась в Приазовье, а третья часть перекочевала на богатые земли Средней Волги. В X веке у истоков р. Утки болгарами был основан город Сувар - один из наиболее значимых

городов Волжской Булгарии, бывший центр самостоятельного княжества. Очень часто болгары для своих городищ использовали более древние крепости, построенные именьковскими племенами. Так было заселено и Майнское городище. Вероятно, здесь, преимущественно в зоне современной акватории Куйбышевского водохранилища находился важный торгово-экономический перевалочный населенный пункт. В домонгольский период Волжской Булгарии -в X - в начале XIII вв. через территорию современного поселка Старая Майна проходил один из наиболее оживленных сухопутных торговых путей между г. Болгаром и г. Киевом (Кожевин, 2008).

При исследовании территории вокруг с. Иске-Рязяп Спасского района Республики Татарстан учеными-археологами обнаружено много селищ булгарского периода. Так, в районе с. Иске-Рязяп, у истока р. Майны, ранее существовал булгарский город, название которого неизвестно. Однако археологам удалось установить, что город был создан не ранее X века (Путеводитель по Спасскому району Республики Татарстан, 2012).

Некоторые сведения из жизни булгарского народа, о его быте и сложившихся устоях известны из записей арабского путешественника X века Ахмеда ибн Фадлана, лично побывавшего на берегах Волги в 922 году. Материалы его путевых записей до сих пор являются важным источником по раннесредневековой истории народов Восточной Европы. В полевом дневнике путешественника подробно описан путь, проделанный участниками посольства из Багдада в Волжскую Булгарию. Так, в путеводных заметках Ахмеда ибн Фадлана река Черемшан именуется рекой Джарамсан, река Утка фигурирует как Ватыг, река Майна как Байнах. Кроме уникальных сведений о быте и политических отношениях населяющих эти земли народов: огузов, башкир, булгар, русов и хазар, в записях Ахмеда ибн Фадлана мы можем найти краткие описания местных климатических условий и растительности. «Я не видел в их стране чего-либо в большем количестве, чем деревье