Биогеографическая оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж

Зелепукин, Денис Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Биогеографическая оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Биогеографическая оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж"

На правах рукописи

Биогеографичсскаи оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж

25.00.23 — физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 4 ОКТ 2013

Воронеж - 2013

005536053

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет»

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Григорьевская Анна Яковлевна

Официальные оппоненты: Огуреева Галина Николаевна

доктор географических наук, профессор; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»; профессор кафедры биогеографии

Пешкова Наталья Васильевна

кандидат географических наук; председатель президиума Липецкого областного отделения Общероссийской общественной организации "Всероссийское общество охраны природы"

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Защита состоится «8» ноября 2013 г. в 15-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.17 при Воронежском государственном университете по адресу: 394068, г. Воронеж, ул. Хользунова, 40, ауд. 303

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан « ч »октября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор географических наук, профессор

Куролап С.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Природа городского округа г. Воронеж кардинально преобразована антропогеогенезом, воздействие которого резко возросло на рубеже третьего тысячелетия. Синантропизация растительного покрова приобрела такие размеры, что позволяет говорить об антропогенной эволюции экосистем.

Дубравы городского округа г. Воронеж - основное ядро его зелёной инфраструктуры и экологического каркаса, выполняющие водоохранную, противоэрозионную, природоохранную, рекреационную и эстетическую роли. В этой связи с особой остротой встают вопросы разработки эффективной научно-обоснованной программы по оптимизации городских ландшафтов с учётом мониторинга и реабилитации природных экосистем, без решения которых невозможно построение любых концепций устойчивого развития региона. Сохранение, оптимизация и правильное рекреационное использование пригородных лесов является актуальным и современным направлением их изучения.

Природа не только обеспечивает поддержание экологического состояния, но и эстетику города. Продолжающийся рост урбанизации, необходимость расширения рекреационных зон требует проведения инвентаризации флоры дубрав для её сохранения. Появилась необходимость разработки единой стратегии по изучению флористического загрязнения дубрав городского округа с предложением мероприятий его предотвращения.

Почва, являясь одним из компонентов наземных экосистем, определяет их структурную организацию, функционирование, продуктивность и многие другие параметры их состава и свойств. Практически вся наземная биота находится в прямой или косвенной зависимости от органоминеральной составляющей почвы, которая в свою очередь зависит от климатических, геоморфологических, литологических условий, временного фактора.

Необходимость специального изучения и разностороннего анализа флоры и почвенного покрова дубрав продиктовано тем, что несмотря на более чем полутора вековой период исследования компонентов биоты и почв ближнего Подворонежья и городского округа г. Воронеж, обобщающих сводок, дающих представление об их своеобразии до настоящего времени нет.

Объект исследования - естественные дубравы городского округа г. Воронеж, их флористический состав и почвенный покров.

Предмет исследования - структура современной флоры и почвенный покров дубрав с применением аналитических биогеографических подходов.

Цель работы - выявление и оценка флористического разнообразия естественных дубрав с обоснованием подходов его сохранения и характеристикой почвенного покрова.

Поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведена инвентаризация и составлен аннотированный список сосудистых растений дубрав, с учётом литературных, гербарных материалов и полевых исследований;

2. Выполнен анализ и дана оценка систематической, биоморфологической, эколо-го-фитоценотической, географической и антропотолерантной структуры флоры дубрав;

3. Выявлено современное состояние редких и нуждающихся в охране растений и предложены рекомендации их сохранения;

4. Изучена структура почвенного покрова (ПП) дубрав, состав и свойства её фоновых компонентов;

5. Построены картосхемы почвенного покрова дубрав городского округа г. Воронеж (Северная и Шиловская дубравы);

6. Предложены рекомендации по оптимизации урбанизированных дубрав для сохранения их ресурсного потенциала;

7. Пополнена база данных VORG (гербарий факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета) сведениями о 600 гербарных образцах.

Научная новизна и теоретическая значимость:

- Впервые проведена инвентаризация флоры 3-х участков урбанизированных дубрав городского округа г. Воронеж, на основе комплексного биогеографического подхода;

- Составлен аннотированный список флоры, включающий 677 видов высших растений из 4-х отделов, 87 семейств и 348 родов;

- Обнаружена популяция Allium ursinum L. в дубраве Правобережного лесничества, как нового вида для флоры Воронежской области и г. Воронежа;

- Проведена критическая оценка с уточнением и дополнением сведений по распространению 7 видов Красной книги России и 39 - Красной книги Воронежской области с обоснованием их охраны;

- Впервые дана оценка на региональном уровне антропотолерантности флоры дубрав с выявлением инвазивных видов, которая рассматривается как процесс взаимодействия природной и адвентивной флор;

- Оценка ботанико-географической структуры флоры раскрывает историю миграции растений в послеледниковое время. Подтверждено европейское происхождение дубрав г. Воронежа, что обосновано преобладанием видов растений европейского типа ареала и исследованиями восточноевропейских широколиственных лесов Ю.Д. Клеоповым (1990);

- Даны современные и новые сведения о почвенном покрове урбанизированных дубрав городского округа г. Воронеж и установлено, что морфологическое строение, состав и свойства фоновых почв закономерно меняются при смене ландшафтно-экологических условий. Конкретным участкам исследованных дубрав свойственны определенные почвенные комбинации, образующие особые структуры почвенного покрова, характеризующиеся его однообразной неоднородностью. Построены картосхемы почвенного покрова дубрав.

Результаты работы дополняют и расширяют теоретическую и научную базу оптимизации рекреационного природопользования урбоэкосистем.

Практическая значимость. Выявленные 677 видов растений с многофункциональной оценкой и изученный почвенный покров городских дубрав закладывают основу регионального мониторинга с практическим применением. Биогеографическая оценка фактических сведений о флоре урбанизированных дубрав является основой их оптимизации. Информационный банк данных позволяет сделать выбор практических действий в сохранении экологического равновесия в урбоэкосистеме. Принципы и методы оценки многофункциональных характеристик флоры дубрав раскрывают теоретические подходы научных и

практических решений многих прикладных аспектов.

Полученные данные по флоре дубрав использованы для составления Красной книги Воронежской области и дальнейшего мониторинга. Они вошли в 10-е издание П.Ф. Маевский «Флора средней полосы Европейской части России» (2006 г.), готовящихся 11-го издания и «Флоры Центрально-Черноземного района». Сведения по адвентивным видам могут использоваться в проектах по созданию региональных «Чёрных книг». Они нашли применение в курсах «Экологии», «Биогеография» и «Природопользование» в Воронежской Государственной Лесотехнической академии, Воронежском государственном университете. Практический результат работы отражён в пополнении гербарной коллекции VORG. Электронная база данных по флоре урбанизированных дубрав может решать широкий круг задач для составления региональных флор, мониторинга и разработки вопросов природопользования.

Результаты исследований отражены в научных публикациях (Григорьевская, Зелепукин, 2008, 2009, 2011, 2012, 2012а; Григорьевская, Лепёшкина, Зелепукин, 2012; Зелепукин, 2011) и монографии (Григорьевская, Зелепукин, 2013). Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа структурной организации флоры дубрав в динамическом аспекте с использованием биогеографических подходов - теоретическая основа мониторинга.

2. Гетерогенность ландшафтно-экологических условий - основа формирования закономерностей распространения генетических особенностей, состава и свойств фоновых почв естественных дубрав городского округа г. Воронеж.

3. Аннотированный конспект флоры дубрав городского округа г. Воронеж -современная флористическая сводка и основа практического решения проблем сохранения зонального фиторазнообразия в условиях урбанизированного ландшафта.

Теоретической и методической основой исследований флор дубрав городского округа г. Воронеж послужили работы по биогеографии, природопользованию, геоэкологии и геоботанике, которые охватывают длительный период: Н.С. Тарачков (1852-1855, 1853а); Л.Ф. Грунер (1887); Б.А. Келлер (1921); Г.Э. Гроссет, Б.Н. Замятнин (1925, 1935); Ф.С. Яковлев (1929); C.B. Голицына (1935); Н.С. Камышева (1964); И.М. Хомяковой (1968, 1969, 1971); М.М. Вересина (1987); Ф.Н. Милькова (1973а, 1981, 1983а, 1992); Н.В. Караванской (2002, 2005, 2005а); Н.П. Карташовой (2002); В.А. Агафонов (2003); Биоразнообразие ... (2004); А.Я. Григорьевской, Д.С. Зелепукина (2008, 2009, 2011, 2012, 2012а); Д.С. Зелепукина (2011); А.Я. Григорьевской, Л.А. Лепёшкиной, Д.С. Зелепукина (2012) и др.

Они составили теоретическую основу исследования. Предложенные методы являются основными при выявлении флоры и проведении многофункционального анализа.

При полевых и камеральных исследованиях использованы методы: историко-архивный, биогеографический, сравнительный, статистический, прогнозно-оценочный, экологический, маршрутный, фитоценотический, компьютерный.

Исходными материалами послужили литературные, гербарные сведения,

авторские исследования с 2007 по 2013 гг. Собранная гербарная коллекция в числе 600 образцов хранится в гербарном фонде VORG факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета. Просмотрено в фондах VOR, VORG более 5000 гербарных листов. Создана иконотека в числе 1000 фотографий с отображением растений и пейзажных снимков.

Личный вклад автора заключается в выборе объектов и сборе материала, обобщение всех доступных сведений по теме, самостоятельной обработке материала и выборе соответствующих методов, постановке задач и анализ материала, проведении полевых и камеральных исследований, пополнения гербария VORG, создания иконотеки. Работа иллюстрирована авторскими рисунками и фотографиями.

Достоверность результатов исследований обеспечена использованием большого объема фактических данных отобранных в соответствии существующим методикам. Материалы подтверждены публикациями и актом внедрения.

Апробация работы. Материалы исследования докладывались на ежегодных отчётных научных конференциях на факультете географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета (Воронеж, 2007-2010), международных, российских и региональных конференциях и совещаниях: «Современные проблемы морфологии и репродуктивной биологии семенных растений» (Ульяновск , 2008), «Флора и растительность Центрального Черноземья - 2009» (Курск, 2009), «Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения» (Тверь, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе в соавторстве 1 монография и 7 статей в российских журналах. В изданиях рекомендованных ВАК для публикаций научных результатов диссертационных исследований опубликовано 3 статьи.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографического списка и приложений. Основное содержание работы изложено на 149 страницах текста, содержит 18 рисунков и 13 таблиц. Список цитируемой литературы насчитывает 156 наименований, из них 7 на иностранных языках. Приложение вынесен аннотированный список (конспект) сосудистых растений дубрав городского округа г. Воронеж (объёмом 70 страниц).

Содержание работы

Содержание диссертационного исследования отражается в положениях, выносимых на защиту

1. Результаты анализа структурной организации флоры дубрав в динамическом аспекте с использованием биогеографических подходов -теоретическая основа мониторинга.

Объектом нашего исследования стали естественные дубравы городского округа г. Воронеж, общая площадь которых в границах городского округа г. Воронеж составляет около 4,5 тыс. га. Исследования производились в следующих трёх дубравах (Рисунок 1):

1. дубрава Правобережного лесничества учебно-опытного лесхоза Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА), площадью около

3000 га, расположенная на северной окраине городского округа, именуемая также Северная, Северная нагорная или дубрава Правобережного лесничества;

2. дубрава Гремяченского лесничества, расположена на южной окраине города, общей площадью около 1200 га, именуемая также - Шиловская, Чижевская или Шиловская нагорная дубрава;

3. дубрава балки Песчаный лог, на юго-западной окраине г. Воронежа, площадью около 30 га, именуемая также юго-западная или юго-западная байрач-ная дубрава.

Формирование дубрав началось в послеледниковое время. Очагами расселения дуба могли служить сохранившиеся остатки дубрав на юге Среднерусской возвышенности и в Донецком кряже.

По мнению исследователей (Яковлев, 1929; Хомякова, 1968, 1969; Вересин, 1987; Мильков, 1983а, 1992; Царалунга, 2003), нынешние пригородные дубравы до строительства крепости Воронеж в 1585 году были не только сомкнутым лесным массивом, покрывающим почти всё междуречье Воронеж-Дон, но и по типу леса являлись сложными суборями, которые сохранились только по правому берегу р. Усманка.

Современные дубравы городского округа г. Воронеж представляют собой насаждения, состоящие из дуба обыкновенного третьей-четвертой порослевой генерации.

Во флору дубрав включены сосудистые растения, представляющие природный и адвентивный компоненты флоры, зарегистрированные в период с 1852 по 2013 гг. согласно литературно-архивным материалам и авторским обследованиями. В дубравах естественного происхождения городского округа г. Воронеж насчитывается 677 видов высших сосудистых растений, что составляет 30,8 % от флоры Воронежской области (Камышев, Хмелёв, 1976; Григорьевская, Прохорова, 2006) и 45,9 % от флоры г. Воронежа (Григорьевская, 2000; Григорьевская, Лепёшкина, Зелепукин, 2012), из 4-х отделов, 87 семейств и 348 родов. Между отделами флора распределилась: Ецш$е1орку1а - Хвощевидные - 6 видов (0,89 %), Ро1уросНорИу1а - Папоротниковидные - 9 видов (1,33 %), РторкуЧа -Голосеменные - 1 вид (0,14 %), Magnoliophyta - Покрытосеменные - 661 вид (97,64 %) с двумя классами ШюрМа - Односемядольные - 168 (24,8 %) и Magnoliopsida -Двусемядольные - 493 вида (72,8 %). Доля участия растений высших споровых и голосеменных - 2,36 % являются показателем устойчивости фитоценозов естественных дубрав города и не согласуется с данными о трансформации флоры городов и их окрестностей (Бурда, 1991, 1998; Березуцкий, 1998).

Усреднённый показатель видовой насыщенности семейств равен 7 видам. Первые 10 семейств насчитывают 407 видов или 60,1 % флоры. Более половины семейств представлены одним или двумя видами.

^ ВОРОНЕЖ

С)

Условные обошачемия | сммовыймч | ауЬрлиа | суборь

I шмимнм лубщи - грлннил округл

Рисунок I - Картосхема объектов исследования: I. Северная дубрава. 2. Шиловская лубрава. 3. Дубрава балки Песчаный лог

Количество вилов в выбранных дубравах неодинаково. В дубраве Правобережного лесничества фиксируется 585 видов растений, в дубраве балки Песчаный лог - 355, в Шкловской дубраве - 224. Первая имеет большую площадь, множество вариаций зкотопов по степени увлажнения, приуроченных к плакорам, склонам и днищам балок, а также является наиболее изученной. В тоже время в меньшей по плошали дубраве балки Песчаный лог числится видов больше, чем в Шиловской дубраве, что связано с ланлшафтноокологическимм условиями территорий.

Ведушнс 14 семейств содержат 467 видов (69,39 %) и 237родов (68,1 % от общего числа родов). Видовое соотношение хорошо представлено на спектре ведущих семейств (Рисунок 2). Первые два ссмсйства Роасеае - Мятликовыс и Амегасеае Асгровые имеют 167 (24.7 %) вилов.

■ Роасеае

■ .-Ыеиселе

■ Rtvs.ici.ic

■ Ьши.кеае

■ Ммселе

■ Сагу орЬуИасеае

■ Арысеае

■ Bi.issiciice.te

■ Scioiiliillaii.ici.ie ■(Л^ииае

■ Kauuilclli.ice.ie • Воыдоыселе

< '.u141.1uul.K e.1c РоКцоакеле

Рисунок 2 - Спектр ведущих семейств флоры дубрав

Порядок расположения ведущих семейств флоры дубрав не имеет принципиальных отличий от флоры городского округа г. Воронеж. Более высокий ранг семейства Впиз1сасеае во флоре городского округа - 5 место, а в флоре дубрав - 8 место, объясняется наиболее выраженной антропогенной трансформацией местообитаний округа.

Анализ биоморфологической структуры. Жизненные формы даны по системе И.Г. Серебрякова (1962, 1964). Основу флоры составляют травянистые аборигенные поликарпики (многолетние растения) 447 (66,03 %) видов, среди них преобладают корневищные растения - 239 (35,3%) и стсржнекорнсвые - 77 (11.4 %), что характерно для флоры дубрав с наличием уплотненных нарушенных субстратов.

Число травянистых монокарпиков 149 (22 %) видов растений, среди которых преобладают однолетние - 91 (13,44 %) и двулетние - 37 (5,47 %) растения. Многие однолетники являются сорными растениями заселяющие

1.92\

2.214

3,994

- 14%

местообитания с нарушенным почвенным покровом, например, Cyclachaena xanlhii/olia (Nuit.) Fresen. - Циклахсна дурнишниколнетная, Galinsoga par\iflora Cav. - Галинзога мелкоцветковая. Lepidolheca suaveolens (Pursh) Nuil. - Лепидотека пахучая. Poa annua L. - Мятлик однолетний. Sisymbrium officinale (L.) Scop. -Гулявник лекарственный и др. Среди монокарпиков число адвентивных растений составляет - 33 (4,9 %) вида, что указывает на степень антропогенной нагрузки на дубравы городского округа.

Соотношение жизненных форм в дубравах не имеет принципиальных отличий и дано на рисунке 3. а).«*»».

дуоцаьл д\ч*|«ам д\Л|<лвл

Рисунок 3 - Структура жизненных форм флоры дубрав

Аналш экологической структуры. Выделено шесть экологических типов по отношению растений к фактору почвенного увлажнения, распределившихся между тремя группами. Во флоре доминирует мезофитная группа - 484 (71.5 %) вида, что закономерно для лесостепной зоны. Ксерофнтная группа - 123 (18.2 %) вида, указывает на наличие экотопов со слабым почвенным увлажнением и почв песчаного гранулометрического состава. Растения гигрофнтной группы - 70 (10.3 %) видов произрастают по затененным днищам балок и береговой полосе Воронежского водохранилища, примыкающего к дубравам. Они определяют наличие переувлажненных местообитаний в основном занятых аборигенными иидигенофитами.

Диаграмма отражает особенности ландшафтно-экологичсских условий выбранных дубрав (Рисунок 4). Так в юго-западной дубраве количество видов растений ксерофитной группы выше, чем в двух других дубравах, что подчеркивает остспненный характер ее территории.

К к'чд.1Я <|>1<чм

К 'еВгрН-И Д\Л|>.|Ц.|

• Кж^мпцт ду.'цыво

Ш1П>фсмя д\ 0| мь.1

Ксе|нч|н11н.1Я Ме'.4х|чпн.1Л1|лшм Гш|чч|>шн.>я

1|>\ПП.1 Г|>\ПП,<

Рисунок 4 - Соотношение экологических типов флоры лубрав

Фитоценотическая структура флоры дубрав городского округа является отражением сС зональных черт. Фитоценотическнй анализ флоры дубрав позволил выделить девять групп фитоценотипов, каждая из которых имеет рял фитоиеноэлсмснтов. определяющих не только экологию биотопа, но и толерантность элементов флоры.

Доминирует лесная фитоценотическая фуппа - 233 (34,42 %) вида, что внолне закономерно для лесного типа растительности. Она включает 14 фнтоцсноэлсментов. Наибольшее число видов имеют лесной - 86 (12.7%) н опушечно-лесной - 74 (10,93%) фитоаеноэлементы.

Степная фитоценогруппа - 215 (31,76 %) видов, подтверждает остеинбнный характер дубрав города. Имеет 13 фитоценоэлементов с доминированием оиушечно-лугово-стсиного - 61 (9.01%) вид и опушечно-стеиного - 37 (5,47%) видов.

Сорная фнтоиснофушш представлена 38 (5.61%) видами. Этот показатель определяет степень нарушсности дубрав городского округа. Среди видов растений группы 23 адвентивных.

Болотном и прибрежная фитоиеногруппы, 61 (9,01 %) и 13 (1,92 %) видов соответственно, состоят в основном из аборигенных видов и подчеркивают своеобразие флоры дубрав.

Соотношение фитопснотичсских групп флоры дубрав в целом и отдельно по избранным объектам исследования имеет незначительные отличия, связанные с характером ландшафтно-экологичсских условий среды и генезисом флор лубрав (Рисунок 5).

< tfiuM флора

t. сЬсрмаяиаго]«;!* ДуОрЙЮ

Юто-тлгадкля Шиювсмяду^чвл дуЛрава

■ Лесная '1-ПК.1Я ■ Лутчмя

■ Болота* «Сорная ■ Пртйрежиая

■ ^ТЬТПЫЦЛЛИ* ■ < UVÏDcmi* Нодн.И

Рисунок 5 - Соотношение фитоцснотичсских групп флоры дубрав

Легальное »пучение литературно-архивного материала по флоре города в целом и лубрав в частности позволило, на основе фитоцепотнческого анализа, установить антропогенную трансформацию флоры лубрав городского округа г. Воронеж (Таблица I).

Таблица I

Количественные показатели видов растений лесной фитоценотичсской

Авторы Число видов Видов лесной фигоиеногруппы % от ofiliici о числа отмечаемых видов

Тарачков H C. ( 1852-1855) 109 52 47,7%

Грунер Л.Ф. (1887) 300 135 45%

Яковлев Ф.С. (1929) 128 69 53,9%

прочие 199 90 45.2%

современные данные 677 233 34,4%

К «прочим» относятся вилы растений отмечаемые авторами Г.Э. Г'россста и Ь.Н. Замятнииа <1925, 1935). Б.А. Келлера (1921). U.C. Камышева ( 1964). Н.В. Караванской (2002. 2005. 2005а). Н.П. Картаиювой (2002).

Во флоре дубрав города почти в 1,5 раза уменьшилось соотношение числа видов лесной фитоценотичсской фуппы к общему количест ву отмечаемых видов в разные годы, что указывает на антропогенную трансформацию флоры. Это связано с внедрением адвентивных видов во флору дубрав в местах наибольшей антропогенной нагрузки. Таковыми являются зоны массового отдыха населения города, например, территории спортивно-оздоровительного комплекса «Олимпнк». Трансформация флоры подтверждается наличием 30 видов растений сорной фитоценотичсской группы не фиксируемых ранее, например Acer negiinJo L. -Клви ясснелистный. Avena saliva L. - Ов£с посевной, В i Jens frondosa L. * Череда олиственная. Cannabis saliva L. * Конопля посевная. Cyclachaena xanlhiifolia (Null.) Fresen. - Циклахсна дурнишниколистная, Echinocyslis tóbala (Michx.) Torr. & Gray -

Эхиноцистис лопастной. Gal imago parxiflora Cav. - Галин una мелкоцветковая Sisymbrium officinale (L.) Scop. - Гулявник лекарственный.

Ботаника-географическая структура характеризует флору дубрав городского округа с ей принадлежностью к географическим типам геоэлемента (ареала), которые выделены на основе флористического районирования и классификаций разработанных Ю.Д. Клсоповым (1990). Во фторе выделено 13 типов геоэлементов с 39 гсоэлсментами.

Дубравы городского округа г. Воронеж имеют борсально-свразийско-свропсйский с голарктичсско-южносибирской и номадийской примесью спектр географических элементов. Преобладание европейского типа геоэлемента - 186 (27,47 %) видов растений согласуется с данным полученным Ю.Д. Клсоповым для естественных широколиственных лесов Европейской части СССР. Среди элементов преобладает европейский - 95 видов (14.03%) и европейский дизъюнктивный - 42 вида (6,2 %). что соответствует нормальным спектрам отдельных ассоциаций выделенных Ю.Д. Клсоповым (1990) для широколиственных лесов.

Второе место во флоре лубрав занимает евразийский тип гсоэлсмента - 127 видов (18.76%), хотя у Ю.Д. Клсонова лишь четвертое, что свидетельствует о трансформации фторы естественных дубрав города.

Ботанико-географнческис структуры избранных объектов исследования практически одинаковые (Рисунок 6). Имеются различия в процентном соотношение типов гсоэлементов связанные с характером условий среды в дубравах. Так в юго-западной дубраве процент видов памадийского типа гсоэлсмента выше, чем других дубравах. Это связанно с тем, что к этому типу относятся преимущественно виды растений степной фнтоцснотичсской группы, которые преобладают в юго-западной дубраве.

toon*.

L L I I

о inc. ^—■>> ВНя< Jb. HHWb ■ J

)< 1ИУ,

1 'etcpKUд\i'»|i;i»;i I" To-un.UH.iJ Дч'р.Ол lllin>>*ifc.ui дхор.цм

■ I Г»|<оПсП<.МШ

■ ' Ео|к.<пн1Л1

■ < Ь чи.чМ"1Г|чыш

■ " «'чЛсргдтмтоморсит

■"» <'|НгЛПгМН|>М11|кМШ

■ II vp.ll!.k.Min

■ И М.па'1А>|Кмт

bi UiK'viipciiiox.iuiam • Г| Лдкгнтткмл

■ Я | 'смролигрллкит

• I» ■ редне.тит.urn

■ 12 Г<||)кыл

• А» <>.*п>>(щш ■Bi '•илемик

Д»Лк'м'имтмш vitrni«QDin

■ : Еараяйалп

■ 1 Гоиршгтмт ■<> Ноиашмлт

Рисунок 6 ■ Ботанимсыгчмрафнчсская структура флор лубрав

Антропотолерантная структура. Во флоре дубрав городского округа г. Воронеж выявлено индигенофитов - 310 видов (45,8 %), а синантропофитов 367

(54,2 %) видов растений (Таблица 2).

Таблица 2

_Классификация видов флоры дубрав__

Название дубрав Индигенофиты Синантропофиты

Апофиты Гемиапофиты Эвапофиты Адвентивные

число видов/%

Общая флора 310/45,8 163/24,08 115/16,99 27/3,99 62/9,16

Северная нагорная 268/45,81 129/22,05 111/18,97 27/4,62 50/8,55

Юго-западная 130/36,62 93/26,2 87/24,51 16/4,51 29/8,17

Шиловская 99/44,2 61/27,23 44/19,64 9/4,02 11/4,91

В таксономической структуре адвентивного элемента флоры ведущее место занимают семейства Роасеае - Мятликовые-16 видов (25,8 % от числа адвентов), Asteraceae Астровые - 9 (14,5%), Brassicaceae - Брассиковые - 5 (8%). По одному виду числится в 17 семействах.

Анализ жизненных форм адвентивного компонента флоры дубрав показывает, что доминируют малолетники - 34 вида (54,8% от числа адвентов), среди которых преобладают однолетники - 28 (45,1%). Многочисленны древесно-кустарниковые виды - 16 (25,8%).

По набору географических элементов адвентивные виды дубрав города имеют североамериканско-европейско-евразийский спектр. Доминирует евразийский - 15 (24,2%) видов растений, что отличается от спектра общей флоры дубрав городского округа г. Воронеж. В спектре адвентивного компонента высокое место занимает североамериканский тип геоэлемента, а в общем спектре только 10 место.

Потенциальными сорняками и опасными для здоровья человека являются Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen. - Циклахена дурнишниколистная, Galinsoga parviflora Cav. - Галинзога мелкоцветковая, Impatiens parvijlora DC. - Недотрога мелкоцветковая и другие.

Оценка антропогенной трансформации флоры дубрав проведена по критериям: наличие синантропных видов - число видов, %; количественный показатель десяти ведущих семейств - число видов, %; наличие монокарпиков -число видов,%; индекс адвентивизации, выраженный соотношением адвентивных / синантропных видов (Шадрин, 1989, 2006).

Числится синантропных - 367 видов, или 54,2 % (от флоры дубрав). Индекс адвентивизации равен 0,17, что закономерно для естественных флор урбанизированных территорий. Монокарпики составляют 149 видов, или 22 %, что указывает на приближение к пороговому значению для естественных флор (до

29%, или не более 1/3 видов) (Шадрин, 2006). Десять ведущих семейств флоры насчитывают 407 видов, или 60,1 %, что превысило пороговое значение для естественных лесных флор средней полосы России (от 50 до 59%) (Шадрин, 2006). Этот анализ показывает, что флора дубрав развивается как естественная природная система. Предел устойчивости до антропогенно трансформированной стадии согласно пороговым значениям уже превышен по доле ведущих семейств - на 1,1% и пока не достигнут по доле монокарпиков - 7%.

Фоновыми компонентами почвенного покрова (ПП) исследованных дубрав являются серые лесостепные почвы. Под дубравами на плакорах и пологих склонах распространены темно-серые и серые лесостепные почвы. Светло-серые почвы встречаются редко и приурочены к западинам, днищам балок и другим местам с повышенным увлажнением, а также к песчаным почвообразующим породам различного генезиса. Закономерности распространения почвенного покрова Северной и Шиловской дубравы показаны на рисунках 7 и 8 соответственно.

Изменение ПП северной дубравы происходит от водороздела к водохранилищу. В приводораздельной микрозоне распространены гомогенные ареалы серых и темно-серых тяжело- и среднесуглинистых почв. Большая часть склонов обращенных к водохранилищу покрыта вариациями серых лесостепных легко- и среднесуглинистых почв с мощностью гумусовых горизонтов 35-40 см. Ровный характер склонов нарушается балками, которые прорезают их в различных направлениях. Вершины некоторых балок находятся в приводораздельной или среднесклоновой микрозонах, а устья - у водохранилища. Покатые и сильно покатые склоны балок покрыты струйчатыми пятнистостями серых лесостепных средне и сильносмытых почв, с пятнами почвообразующих пород и линейными промоинами. По тальвегам и нижним частям склонов балок под влажными снытево-крапивными дубравами распространены соответственно дерново-намытые и серые лесостепные глееватые и глеевые почвы.

В Шиловской дубраве ПП лесных склоновых урочищ состоит из сравнительно небольшого числа компонентов и отличается простым рисунком. Приводораздельная часть склона крутизной 1-2°, протянувшаяся узкой полосой вдоль асфальтированной дороги на п. Шилово (с левой стороны), покрыта темно-серыми лесостепными почвами с мощностью А1+А1В = 50-60 см.

Основу почвенного покрова Шиловской дубравы г. Воронежа составляют серые лесостепные среднесуглинистые почвы. Наличие в этом районе крутых склонов обусловило формирование их смытых вариантов. Незначительные площади приходятся на гомогенные ареалы темно-серых лесостепных тяжелосуглинистых почв и почв овражно-балочного комплекса.

Рисунок 7 -

СЛЧ V

Картосхема почвенного покрова Северной дубравы

С|рм» Л»СОС»вЛИМв СР*1И*С>ТПИНИСГЫ*

с«рм* П9СОСЧ9ПИ** слабоеммт»*

срвамссугамметы*

Сормо пвооствг»*» ср«ам»смыт»«е ш*«нс г ме

С«рм тсос*®*»** ст^юсмыни

Условные обозначения

Типы поч»

чкшнм |«цщ|>«»»» ¡лшит^уошт тюапосуд* «счи»

Тикнта п»оосплт* »—»посу«»«»»'»» !•»<«•• пкоехты* С к»» л»сос1«п**« <и«посу»мк<»*

Рисунок 8 - Картосхема помненною покрова Шиловскои лубравы

Основная площадь остепненной дубравы в балки Песчаный лог представлена овражно-балочным ландшафтным комплексом. Основной фон слабовыпуклых склонов, прилегающих к балке, выполнен серыми лесостепными слабосмытыми супесчаными почвами сформировавшимися под покровом разреженной свежей осоково-разнотравной дубравы. Слабосмытые почвы в сочетании с несмытыми формируют пятнистости. К верхним частям склонов приурочен тип сухой разнотравной дубравы на серых лесостепных легкосуглинистых почвах. К их гомогенным контурам примыкают промышленно-селитебные кварталы, поэтому почвенный и растительный покровы несут следы антропогенной нагрузки.

Конкретным участкам исследованных дубрав свойственны определенные почвенные комбинации, образующие особые структуры почвенного покрова, характеризующиеся его однообразной неоднородностью. Она проявляется в многократно повторяющихся пространственных сменах ареалов серых лесостепных почв разных видов и разновидностей, создающих устойчивый состав и рисунок почвенного покрова. Данная структура обладает единством истории развития, единством создавших ее процессов.

Морфологическое строение, состав и свойства фоновых почв закономерно меняются при смене ландшафтно-экологических условий. Благоприятными физико-химическими и химическими свойствами характеризуются темно-серые и серые лесостепные почвы тяжело- и среднесуглинистого гранулометрического состава, которые получили наибольшее распространение в Северной и Шиловской дубравах. Они отличаются оптимальными для роста и развития древесной растительности показателями состава и свойств: среднесуглинистый гранулометрический состав (содержание частиц < 0,01 мм или «физической глины» - 35-42%), хорошая оструктуренность и гумусированность верхних горизонтов (3,2-6,6%), насыщенность почвенного поглощающего комплекса основаниями (80-85%), благоприятная величина рН (4,5-5,5 или 5,6-5,8), незначительное содержание солей в почвенной толще, а также обеспеченность зольными и подвижными элементами питания.

3. Аннотированный конспект флоры дубрав городского округа г. Воронеж - современная флористическая сводка и основа практического решения проблем сохранения зонального фиторазнообразия в условиях урбанизированного ландшафта.

Аннотированный конспект флоры включает 677 таксонов, расположенных в порядке латинского алфавита в пределах отделов голосеменных и покрытосеменных и классов двудольных и однодольных. Все семейства и роды имеют сквозную нумерацию (независимо от принадлежности к определённым классам и отделам). Для каждого вида растений приведены следующие сведения: 1. Латинское название и синонимы вида даны по С.К. Черепанову (1995), П.Ф. Маевскому (1964, 2006) и «Флоре Восточной Европы» (1996-2004); 2. Русское название вида; 3. Жизненная форма; 4. Тип ареала и геоэлемент (при совпадение указывается только первый); 5. Антропотолерантный статус, виды растений без указания антропотолерантного статуса относится к индигенофитам; 6. Фитоценотип; 7. Экологическая принадлежность; 8. Ссылки на литературные источники и гербарные коллекции с отражением содержания гербарной этикетки,

для многих видов она цитируется только по первой дате находки.

В конспекте флоры дубрав городского округа г. Воронеж числится 65 редких видов растений, из них 7 - Красной книги России (2008): Fritillaria ruthenica Wikstr., Cotoneaster alaunicus Golits., Orchis mascula (L.) L. ,Orchis militaris L„ Pulsatilla pratensis (L.) Mill., Stipa pennata L, Iris aphylla L. и 39 - в Красной книге Воронежской области (2011).

Распространение редких видов растений по территории дубрав носит неравномерный характер. Местами концентрации таких видов можно считать склоны и днища балок. В дубраве Правобережного лесничества числиться 60 редких видов растений, из которых 39 отмечены на рисунке 9: 2. *Aconitum nemorosum Bieb. ex Reichenb.; 3. *Actaea spicata L.; 5. Adoxa moschatellina L.; 6. *Allium ursinum L.; 7. *Anemone sylvestris L.; 8. *Aster amellus L.; 9. Athyrium filix-femina (L.) Roth; 10. *Botrychium multifîdum (S.G. Gmel.) Rupr.; 11. *Bromopsis benekenii (Lange) Holub; 12. *Campanula cervicaria L.; 13. Campanula latifolia L.; 14. Carex digitata L.; 17. *Clematis integrifolia L.; 21. Crépis sibirica L.; 22. Cystopteris fragilis (L.) Bernh.; 23. *Dentaria quinquefolio Bieb.; 24. *Dianthus superbus L.; 25. *Dracocephalum ruyschiana L.; 26. Dryopteris carthusiana (Vill.) H.P. Fuchs; 28. *Epipactis helleborine (L.) Crantz; 29. **Fr¡tillaría ruthenica Wikstr.; 30. *Galatella linosyris (L.) Reichenb. fil.; 31. *Gladiolus imbricatus L.; 32. Hypopitys hypophegea (Wallr.) G. Don fil.; 34. Lamium album L.; 36. *Linum flavum L.; 38. Maianthemum bifolium (L.) F.W. Schmidt.; 40. *Neottia nidus-avis (L.) Rich.; 41. *Omphalodes scorpioides (Haenke) Schrank; 42. **Orchis mascula (L.) L.; 43. **Orchis militaris L.; 45. *Paris quadrifolia L.; 46. *Platanthera bifolia (L.) Rich.; 47. *Platanthera chlorantha (Cust.) Reichenb.; 48. Polemonium coeruleum L.; 50. * Puisât ilia patens (L.) Mill.; 53. Serratula coronata L.; 58. Veratrum lobelianum Bernh.; 60. Verbascum phoeniceum L. («*» отмечены виды Красной книги Воронежской области, «**» - Красной книги России)

Численность популяций для большинства редких видов растений приближается к критическому уровню. Из отмечаемых в дубравах городского округа г. Воронеж редких растений около 18 видов не подтверждены современными данными. Большое влияние на популяции растений оказали антропогенная нагрузка последних десятилетий, способствующая деградации их местообитаний и естественные процессы. Например, в дубраве Правобережного лесничества в далёком прошлом склоны балки Ржавец были покрыты кустарниковой растительностью, а урочище Лысая гора имело остепнённые склоны. В настоящее время это старовозрастные участки дубравы с высокой сомкнутостью крон деревьев, что, несомненно, сказалось на отмечаемых в прошлом популяциях Gladiolus imbricatus L. - Шпажник черепитчатый, Epipactis helleborine (L.) Crantz - Дремлик морозниковый, Aster amellus L. - Астра ромашковая, Campanula cervicaria L. - Колокольчик жестколистный, Dracocephalum ruyschiana L. - Змееголовник Рюйша, Linum flavum L. - Лён жёлтый, Anemone sylvestris L. - Анемона лесная, которые либо исчезли, либо представлены единичными особями.

Условные обозначения

★ *

местонахождение редких видов растении (данные автора и гербария

Местонахождение редних видов растении (данные Н С Тарасов (1852-1855). ЛФ Грунер(1в87).ГЭ Гроссета БН Замвтнина (1925.1935) НП Карташоеои (2002))

Граница дубравы Правобережного лесничества

А • ьу

ВОРОНЕЖ

Рисунок 9 - Картосхема распространения редких видов растений в дубраве 11раж>берсжного лесничества учебно-опытно! о лссхога ВГЛТА

В тоже время многие редкие растения смогли адаптироваться к условиям высокой антропогенной нагрузки. Так в дубраве балки Песчаный лог, которая наиболее сильно подвержена антропогенному воздействию произрастают крупные популяции Convallaria majalis L. - Ландыш майский. Iris aphylla L. - Ирис безлистный, Fritillaria ruthenica Wikstr. - Рябчик русский. Slipa pennata L. - Ковыль перистый. Centaurea sumensis Kaien. - Василек сумский. Care.г humitis Leyss. -Осока низкая. Aconitum nemomsum Bieb. e.r Reichenb. - Борец дубравный и др.

Особое значение имеет находка 15.05.2010 Allium ursinum L. в дубраве Правобережного лесничества учебно-опытного лесхоза ВГЛТА г. Воронеж, как нового вида для Воронежской области. входящею в Красные книги сопредельных территорий.

Видовой состав и морфологическая структура луково-ольхово-осинового сообщества характеризуют мезофитные условия экотопа соответствующие экологической толерантности Allium ursinum L. Учитывая сложную динамику нагорной дубравы северной окраины г. Воронежа за последние несколько столетий, можно говорить о существовании осинников в прошлом на больших плошалях овражно-балочного рельефа дубравы. Современная популяция Allium ursinum L. г. Воронежа находится в ольхово-осиновом сообществе вторичного происхождения.

Полученные современные сведения о редких вилах дубрав Подворонежья и городского округа г. Воронежа, прежде всего, указывают на необходимость более тщательного изучения их флоры с целью выяснения генезиса растительного покрова, режимов природопользования, степени устойчивости лесных сообществ, восстановления экосистем и сохранения лесов в измененных условиях природных факторов среды.

Емкость ландшафта экотопа соответствует экологическим параметрам Allium ursinum L, что подтверждается хорошим фнтоиснотическим состоянием популяции. Так на 1 м: насчитывается 27 генеративных особей. 108 вегетативных с числом однолетних - 43. двулетних - 65 особей. При цветение популяция имеет белый аспект.

Наши научно-практические рекомендаций по сохранению фиторазнообразия дубрав и решению экологических проблем города включают:

1. Организацию ландшафтно-рскреационного парка «Дубравы города» с включением северной нагорной, юго-западной и Шкловской дубрав как основы эколоптческого каркаса городского округа г. Воронеж, прел полагаемой площадью около 4500 га. Отдых в парке должен быть организованный, а именно созданы места разрешенного доступа (полянки, тропинки, дороги), разработаны правила поведения;

2. Ведение длительного мониторинга за состоянием почв, растительности и флоры дубрав (особенно за редкими вилами);

3. Проведение образовательных программ, нацеленных на изучение и сохранение фиторазнообразия дубрав (разработка и проведение экскурсий по экологическим тропам, организация открытых уроков «на природе» для учащихся школ, практических занятий со студентами ВУЗов);

4. Контроль за санитарным состояниям территории, устранение стихийных свалок бытового мусора, проведение противопожарных рейдов с целью ликвации очагов возгорания и их предупреждения. Требуется установка урн в местах отдыха;

5. Организацию профилактических информационных мероприятий с населением города об охране природы и бережному отношению к природным ресурсам. К ним относятся социальные рекламы, баннеры и рекламные щиты;

6. Разработку способов препятствующих внедрению и распространению инвазивных видов растений в дубравах, а так же безопасных способов уничтожения уже внесённых.

Выводы

Результаты полученные в ходе диссертационного исследования позволили сформулировать следующие выводы:

1. Биогеографический подход как методологическая и методическая основа изучения формирования флоры естественных дубрав городского округа г. Воронежа в историческом и современном аспектах позволил провести оценку её структурной организации и разработать научно-практические рекомендации сохранения фиторазнообразия.

2. Сведения литературных и гербарных материалов дали информацию об истории формирования и динамике изучения флоры дубрав городского округа г. Воронеж. Инвентаризацией флоры естественных дубрав выявлено 677 видов сосудистых растений распределённых между 4-мя отделами, 87 семействами и 348 родами, что составляет 30,8 % от флоры Воронежской области и 45,9 % от флоры г. Воронежа.

3. Таксономический, биоморфологический, эколого-фитоценотический и ботани-ко-географический спектры флоры дубрав городского округа г. Воронеж являются типичными для умеренных флор.

4. Оценка биоморфологической структуры флоры дубрав раскрывает суть многогранного характера её формирования. Травянистые аборигенные поликарпики -447 (66,03 %) видов составляют основу флоры и характеризует её устойчивость к антропогенному фактору. Наличие монокарпиков - 149 видов (22 %), среди которых адвентивных - 33 вида (4,9 %) подчеркивает высокую степень деградации дубрав.

5. Оценка ботанико-географической структуры флоры дубрав позволила подтвердить европейское происхождение дубрав, что обосновывается преобладание европейского типа геоэлемента - 186 видов (27,47 %). Евразийский тип геоэлемента - 127 видов (18,76%) находится на втором месте в спектре геоэлементов флоры дубрав г. Воронежа против четвёртого у Ю.Д. Клеопова для флоры Восточной Европы, что указывает на трансформацию флоры дубрав и миграцию видов растений.

6. По степени синантропизации флоры дубрав установлено её распределение между индигенофитной - 45,8 % и синантропопофитной - 54,2 % группами. Ад-

вентивная фракция представлена 62 (9,15%) видами из 52 родов и 27 семейств. Оценка антропогенной трансформации флоры дубрав показала, что индекс ад-вентивизации равен 0,2, что закономерно для естественных флор урбанизированных территорий. Монокарпики составляют 22 %, что указывает на приближение к пороговому значению для естественных флор (до 29%, или не более 1/3 видов).

7. Десять ведущих семейств флоры насчитывают 60,1 %, что превысило пороговое значение для естественных лесных флор средней полосы России (от 50 до 59%). Предел устойчивости до антропогенно-трансформированной стадии согласно пороговым значениям превышен по доле ведущих семейств - на 1,1% и не достигнут по доле монокарпиков -7%.

8. В дубравах г. Воронежа числится 65 редких видов растений, из них 7 - в Красной книги России и 39 - в Красной книге Воронежской области. Обнаружена популяция Allium ursinum L. в дубраве Правобережного лесничества учебно-опытного лесхоза ВГЛТА г. Воронеж, как нового вида для Воронежской области.

9. Лучшими для произрастания дубрав являются темно-серые и серые лесостепные почвы суглинистого гранулометрического состава на покровных лессовидных суглинках с благоприятными физико-химическими и химическими свойствами (имеют среднее реже высокое содержание гумуса, слабокислое или близкое к нейтральной реакции почвенной среды, высокая насыщенность основаниями и средняя обеспеченность доступными соединениями азота, фосфора и калия). Значительные площади этих почв, сосредоточенны в Шиловской и Северной дубравах. К ним приурочены высокопроизводительные кленово-липово-снытевые дубравы I-II классов бонитета или снытево-волосисто-осоковые дубравы II-III классов бонитета.

10. Биогеографический подход оценки структуры флоры дубрав отражает теоретическую, методологическую базу и способствует получению более точных результатов её характеристики, предложению по сохранению биоразнообразию дубрав, организации мониторинга и оптимизации рекреационных территорий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Григорьевская А. Я. О находке Allium ursinum (Liliaceae) в городе Воронеж / А.Я. Григорьевская, Д.С. Зелепукин // Ботанический журнал - 2011. - Т.

96,№4.-С. 525-527.

2 Зелепукин Д.С. История формирования и динамика флоры дубрав городского округа город Воронеж / Д.С. Зелепукин // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. - 2011. - № 2. -С. 196-200.

3 Григорьевская А.Я. Современное состояние флоры дубрав городского округа г. Воронеж / АЛ. Григорьевская, Д.С. Зелепукин // Вестник Тверского государственного университета. Серия «Биология и экология». - 2012. -

Вып. 27,№23-С. 88-94.

4 Григорьевская А.Я. Анализ флоры дубрав городского округа г. Воронеж/ А.Я. Григорьевская, Д.С. Зелепукин // Современные проблемы морфологии и репродуктивной биологии семенных растений: материалы международной конференции посвящённой памяти P.E. Левиной (Ульяновск, 14-16 октября 2008 г.) - Ульяновск: УлГПУ, 2008. - С. 269-277.

5. Григорьевская А.Я. Редкие растения урбанизированных дубрав городского округа г Воронеж и Подворонежья / А.Я. Григорьевская, Д.С. Зелепукин // Флора и растительность Центрального Черноземья - 2009 (Материалы научной конференции) / Курский ГУ. - Курск, 2009. - С. 7-13.

6. Григорьевская А.Я. Флора Воронежского городского округа город Воронеж: биогеографический, ландшафтно-экологический, исторический аспекты / А.Я. Григорьевская, Л.А. Лепешкина, Д.С. Зелепукин // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. - 2012. - Т. 21, № 1. - С. 5-158.

7. Григорьевская А.Я. Оценка современного состояния флоры дубрав городского округа г. Воронеж / А.Я. Григорьевская, Д.С. Зелепукин // Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения (материалы международной научной конференции - Тверь, 2012. - С. 100-103.

8. Григорьевская А.Я. Флора дубрав городского округа г. Воронеж: биогеографический, экологический, природоохранный аспекты: Монография / А.Я. Григорьевская, Д.С. Зелепукин. - Воронеж: ОАО «Воронежская областная типография» - издательство им. Е.А. Болховитинова, 2013. - 260 с.

Работы №1-3 опубликованы в ведущих рецензируемых изданиях,

соответствующих перечню ВАК РФ.

Научное издание

Подписано в печать 01.10.2013г. Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 2773.

Отпечатано с готового оригинал-макета

в ООО «Цифровая полиграфия» 394036, г. Воронеж, ул. Ф. Энгельса, д. 52 Тел.: (473) 261-03-61, e-mail: zakaz@print36.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Зелепукин, Денис Сергеевич, Воронеж

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет»

На правах рукописи

04201364750

ЗЕЛЕПУКИН Денис Сергеевич

Биогеографическая оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж

25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и

геохимия ландшафтов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Григорьевская Анна Яковлевна

Воронеж 2013

Содержание

Введение...........................................................................................................................4

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ, МЕТОДИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ФЛОРЫ ДУБРАВ ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ..............10

1.1. Биогеографический подход как теоретическая основа изучения флоры дубрав .........................................................................................................................................10

1.2. Объект, предмет, исходные материалы и методы исследования......................13

Глава 2. ФОРМИРОВАНИЕ ГРАНИЦ И ДИНАМИКА ИЗУЧЕНИЯ ФЛОРЫ ДУБРАВ ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ....................................................20

2.1. Специфика и история формирования дубрав и их флоры.................................20

2.2. Динамика изучения флоры дубрав.......................................................................27

Глава 3. ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ ИСЛЕДОВАНИЯ................................................................................33

3.1. Краткая характеристика географического положения городского округа г. Воронеж..........................................................................................................................33

3.2. Геологические и геоморфологические особенности..........................................34

3.3. Климат.....................................................................................................................36

3.4. Гидрологические условия......................................................................................38

3.5. Почвенный покров.................................................................................................39

3.6. Растительный и животный мир............................................................................41

3.7. Ландшафтная характеристика...............................................................................42

Глава 4. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФЛОРЫ ДУБРАВ ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ................................................................................................46

4.1. Таксономическая структура флоры......................................................................46

4.2. Биоморфологическая структура флоры...............................................................51

4.3. Эколого-фитоценотическая структура флоры....................................................54

4.4. Ботанико-географическая структура флоры.......................................................61

4.5. Синантропизация и адвентивизация флоры дубрав (антропотолерантная структура).......................................................................................................................66

Глава 5. СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ДУБРАВ ГОРОДСКОГО

ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ................................................................................................75

5.1. Почвенный покров Северной нагорной дубравы...............................................77

5.2. Почвенный покров Шиловской нагорной дубравы............................................91

5.3. Почвенный покров юго-западной байрачной дубравы......................................98

5.4. Взаимосвязь почвенного и растительного покрова дубрав городского округа г.

Воронеж........................................................................................................................104

Глава 6. ПУТИ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ ДУБРАВ ГОРОДСКОГО ОКРУГА Г. ВОРОНЕЖ..................................................108

6.1. Редкие и исчезающие виды растений дубрав....................................................108

6.2. О находке Allium ursinum L.- Лук медвежий, или Черемша...........................125

6.3. Рекомендаций по сохранению фиторазнообразия............................................127

6.4. Особо охраняемые природные территории (ООПТ).......................................128

Выводы.........................................................................................................................131

Список литературы.....................................................................................................134

Приложение 1..............................................................................................................150

Введение

Актуальность темы. «Лес - лучшее место отдыха человека. Духовная традиция, связанная с трепетным отношением русского человека к лесу, никогда не прерывалось. Одним из лучших свидетельств этого служит незабываемый «Русский лес» Леонида Леонова» (Тамбовский лес, 2006, с. 13).

Природа городского округа г. Воронеж кардинально преобразована антро-погеогенезом, воздействие которого резко возросло на рубеже третьего тысячелетия. Синантропизация растительного покрова приобрела такие размеры, что позволяет говорить об антропогенной эволюции экосистем.

По данным Департамента лесного хозяйства по центральному Федеральному округу на 31.12.2007 г. леса Воронежской области занимают 391,4 тыс. га (лесистость 11%), в том числе дубравы - 154,9 тыс. га. Условно природными экосистемами в границах города можно считать зелёную инфраструктуру, в составе которой территория лесов занимает 21,8 тыс. га (36,8 % от общей площади округа), из них дубравы около 4,5 тыс. га. Однако в настоящее время отсутствует единая система зелёной инфраструктуры в городе из-за крайне неравномерного размещения и сильной деградации лесов.

Дубравы городского округа г. Воронеж - основное ядро его зелёной инфраструктуры и экологического каркаса, выполняющие водоохранную, противоэро-зионную, природоохранную, рекреационную и эстетическую роли. В этой связи с особой остротой встают вопросы разработки эффективной научно-обоснованной программы по оптимизации городских ландшафтов с учётом мониторинга и реабилитации природных экосистем, без решения которых невозможно построение любых концепций устойчивого развития региона. Сохранение, оптимизация и правильное рекреационное использование пригородных лесов является актуальным и современным направлением их изучения.

Природа не только обеспечивает поддержание экологического состояния города, но и его эстетику. Продолжающийся рост урбанизации, необходимость

расширения рекреационных зон требует проведения инвентаризации флоры дубрав для её сохранения. Появилась необходимость разработки единой стратегии по изучению флористического загрязнения дубрав городского округа с предложением мероприятий его предотвращения.

Флора - сложная многокомпонентная природная система (Юрцев, 1982; Ка-мелин, 1987; Толмачёв, 1986), индикатор городских экосистем, чьё состояние устанавливается через многогранные оценочные параметры структуры.

Почва, являясь одним из компонентов наземных экосистем, определяет их структурную организацию, функционирование, продуктивность и многие другие параметры их состава и свойств. Практически вся наземная биота находится в прямой или косвенной зависимости от органоминеральной составляющей почвы, которая в свою очередь зависит от климатических, геоморфологических, литоло-гических условий, временного фактора.

В последние десятилетия почвоведами и геоботаниками накоплен значительный материал по проблеме взаимоотношений леса и почв. К настоящему времени данная проблема далеко не исчерпана и многие ее вопросы нуждаются в дальнейшем изучении особенно на региональном и локальном уровнях. До сих пор остаются слабо изученными вопросы функционирования лесных фитоценозов со структурой почвенного покрова и почвообразующими породами; отсутствуют качественные и количественные параметры лесорастительных свойств почв, обуславливающих разный видовой состав и продуктивность лесных биоценозов.

Необходимость специального изучения и разностороннего анализа флоры и почвенного покрова дубрав продиктовано тем, что несмотря на более чем полутора вековой период исследования компонентов биоты и почв ближнего Подворо-нежья и городского округа г. Воронеж, обобщающих сводок, дающих представление об их своеобразии до настоящего времени нет.

Поставлены и решены следующие задачи:

2. Выполнен анализ и дана оценка систематической, биоморфологической, эколого-фитоценотической, географической и антропотолерантной структуры флоры дубрав;

4. Изучена структура почвенного покрова дубрав, состав и свойства её фоновых компонентов;

6. Предложены рекомендации по оптимизации урбанизированных дубрав для сохранения их ресурсного потенциала;

7. Пополнена база данных VORG (гербарий факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета (ВГУ)) сведениями о 600 гербарных образцах.

Научная новизна и теоретическая значимость:

Практическая значимость. Выявленные 677 видов растений с многофункциональной оценкой и изученный почвенный покров городских дубрав закладывают основу регионального мониторинга с практическим применением. Биогеографическая оценка фактических сведений о флоре урбанизированных дубрав является основой их оптимизации. Информационный банк данных позволяет сделать выбор практических действий в сохранении экологического равновесия в ур-боэкосистеме. Принципы и методы оценки многофункциональных характеристик флоры дубрав раскрывают теоретические подходы научных и практических решений многих прикладных аспектов. Практическая значимость исследования подтверждена актом внедрения.

Полученные данные по флоре дубрав использованы для составления Красной книги Воронежской области и дальнейшего мониторинга. Они вошли в 10-е издание П.Ф. Маевский «Флора средней полосы Европейской части России» (2006 г.), готовящихся 11-го издания и «Флоры Центрально-Черноземного района». Сведения по адвентивным видам могут использоваться в проектах по созданию региональных «Чёрных книг». Они нашли применение в курсах «Экологии», «Биогеография» и «Природопользование» в Воронежской Государственной Лесотехнической академии, Воронежском государственном университете. Практический результат работы отражён в пополнении гербарной коллекции УО!Ш. Электронная база данных по флоре урбанизированных дубрав может решать широкий круг задач для составления региональных флор, мониторинга и разработки вопросов природопользования.

Результате исследований отражены в научных публикациях (Григорьевская, Зелепукин, 2008, 2009, 2011, 2012, 2012а; Григорьевская, Лепёшкина, Зелепукин, 2012; Зелепукин, 2011) и монографии (Григорьевская, Зелепукин, 2013).

Личный вклад автора заключается в выборе объектов и сборе материала, обобщение всех доступных сведений по теме, самостоятельной обработке материала и выборе соответствующих методов, постановке задач и анализе материала, проведении полевых и камеральных исследований, пополнения гербария УО!Ш, создания иконотеки. Работа иллюстрирована авторскими рисунками и фотографиями.

2008), «Флора и растительность Центрального Черноземья - 2009» (Курск, 2009), «Биоразнообразие: проблемы изучения и сохранения» (Тверь, 2012).

Защищаемые положения:

1. Результаты анализа структурной организации флоры дубрав в динамическом аспекте с использованием биогеографических подходов -теоретическая основа мониторинга.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографического списка и приложения. Основное содержание работы изложено на 149 страницах текста, содержит 18 рисунков и 13 таблиц. Список цитируемой литературы насчитывает 156 наименований, из них 7 на иностранных языках. В приложение вынесен аннотированный список (конспект) сосудистых растений дубрав городского округа г. Воронеж (объёмом 70 страниц).

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ, МЕТОДИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ФЛОРЫ ДУБРАВ ГОРОДСКОГО ОКРУГА

Г. ВОРОНЕЖ

1.1. Биогеографический подход как теоретическая основа изучения

флоры дубрав

Флора - основной объект биогеографических исследований. Понимание специфики, степени антропогенной трансформации и ряда других характеристик флоры может быть достигнуто при комплексном биогеографическом подходе её изучения, так как он является междисциплинарной интеграцией в биогеографии. Каждая научная дисциплина имеет множество методических подходов, методов, фактических сведений требующих анализа и синтеза на качественно новой теоретической основе, которая помогает выявить и понять причинно-следственные связи обуславливающие трансформацию природных экосистем, а также установить географические закономерности этого процесса, знания которых позволяет осуществить рациональное природопользование.

Теоретической основой антропогенной трансформации флоры является понятие об антропогеогенезе в трактовке В.И. Федотова (1985, с. 9). «Антропогеоге-нез есть процесс трансформации географической оболочки при многосторонней хозяйственной деятельности человека, протекающий при контролируемом или стихийном обмене веществом, энергией и информацией между природой - обществом - изменённой природой. Конечным результатом антропогеогенеза является возникновение антропогенных ландшафтов». Антропогеогенез - неотъемлемая часть преобразования как городской агломерации так и ландшафтной сферы Земли (Хмелёв, Березуцкий, 2001; Малышев, 1981; Горчаковский, 1979, 1984; Чопик, 1972; Миркин, Наумова, 2001; Бурда, 1991; Хмелёв, 1996; Горчаковский, Пешкова, 1975; Sukopp, Werner, 1983;

Информация о работе

Зелепукин, Денис Сергеевич
кандидата географических наук
Воронеж, 2013
ВАК 25.00.23

Диссертация

Биогеографическая оценка структурной организации флоры и анализ почвенного покрова естественных дубрав городского округа г. Воронеж - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы