Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая структура и антропогенная трансформация флоры малых городов Ивановской области

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическая структура и антропогенная трансформация флоры малых городов Ивановской области"

на правах рукописи

СЕНЮШКИНА Ирина Вячеславовна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРЫ МАЛЫХ ГОРОДОВ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание степени кандидата биологических наук

11 ПАР 2015

005560479

Петрозаводск - 2015

005560479

Работа выполнена на кафедре экологии и географии Шуйского филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук

Елена Анатольевна Борисова

Официальные оппоненты: Анна Владимировна Зачиняева,

доктор биологических наук, профессор, ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова», старший преподаватель кафедры микробиологии

Николай Николаевич Панасенко,

кандидат биологических наук, ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика

И.Г. Петровского», доцент кафедры биологии

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный

университет имени Н.П. Огарёва»

Защита состоится «29» апреля 2015 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33, эколого-биологический факультет, ауд. 117 теоретического корпуса. Телефон/факс: +7(8142)76-38-64; e-mail: dissovet@petrsu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Петрозаводского государственного университета http://www.petrsu.ru/. с авторефератом - на сайтах ВАК и университета http://vak2.ed.gov.ru/ и www.petrsu.ru.

Автореферат разослан ¿¿-f~ февраля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. биол. наук

И.М. Дзюбук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время в Российской Федерации насчитывается 1099 городов, в которых проживают 95,6 млн человек (http://www.gks.ru). Проблемы оптимизации окружающей среды и повышение качества жизни горожан остаются актуальными среди различных аспектов экологии города.

Влияние антропогенных факторов в городах достигает максимального проявления, вследствие чего в урбанизированных экосистемах складывается специфическая экологическая среда (Ильминских, 1993, 2012; Панин, Березуцкий, 2007). Средообразующая деятельность человека в первую очередь затрагивает важнейший элемент экосистем - растительный покров и флору как его составляющую. Знание состава городской флоры и экологических особенностей составляющих ее видов позволяет выявить основные закономерности антропогенной трансформации, прогнозировать последствия хозяйственной деятельности человека, разработать мероприятия по устранению негативных тенденций и оптимизации городской среды при сохранении биологического разнообразия и одновременном обеспечении эстетики города (Ильминских, 1993, 2012; Письмаркина, 2006, и др.). За последние два десятилетия изучение городских флор является одним из актуальных направлений эколого-ботанических исследований в России (Ильминских, 1993, 2010, и др.; Мерзлякова, 1997; Бордей, 2013, и др.). За рубежом это направление исследований традиционно и продолжает развиваться (Kent, 1975; Knapp et al., 2010; Ricotta et al., 2012, и др.).

■ В территориальном устройстве России важнейшая роль принадлежит малым городам, которые составляют 70% всех городов России (Jlanno, 2012). Выявление специфики экологии малых городов, в том числе инвентаризация и анализ их флор, становится предметом специальных исследований (Игнатьева, 1987, 2000; Панасенко, 2008; Завидовская, 2010; Инфантов, 2012, и др.).

Ивановская область - одна из высокоурбанизированных областей европейской части России, поэтому исследование состава урбанофлор, а особенно выявление экологической структуры и оценка уровня антропогенной трансформации, важно в поисках путей оптимизации городской среды. Это необходимо для сохранения биоразнообразия и устойчивого развития экосистем региона.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось изучение флоры малых городов Ивановской области, выявление

особенностей ее экологической структуры и антропогенной трансформации.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) выявить полный видовой состав сосудистых растений малых городов и составить аннотированный конспект флоры;

2) провести комплексный экологический анализ: выявить особенности структуры флоры по отношению растений к условиям увлажнения, провести анализ жизненных форм и охарактеризовать адвентивный компонент флоры как показатель антропогенной трансформации;

3) проанализировать систематическую и географическую структуру флоры;

4) оценить распространение и активность видов, охарактеризовать редкие виды растений, разработать рекомендации по их охране;

5) на основе сравнительного анализа выявить общие черты и специфику флор малых городов Ивановской области.

Научная новизна. На основании собственных исследований и анализа литературы впервые получены обобщенные данные по флоре малых городов Ивановской области. Составлен аннотированный конспект, включающий экологические (биоморфы, группы по отношению к условиям увлажнения, активность) и ареалогические характеристики видов; для адвентивных видов - их флорогенетическую принадлежность, хорологические особенности, характеристику способа заноса и степени натурализации. Впервые для флоры Ивановской области были обнаружены 8 видов, среди которых 2 - впервые для флоры Верхневолжского региона. Проведен комплексный экологический анализ городской флоры, охарактеризован адвентивный компонент как показатель антропогенной трансформации, выделена группа инвазионных видов. Разработаны рекомендации по охране редких, включенных в региональную Красную книгу (2010) видов.

Практическая значимость. Результаты работы являются основой для организации и проведения исследований динамики флоры малых городов, важны при оценке трансформации антропогенных и природных экосистем и определения стратегии сохранения биоразнообразия в условиях малых городов Ивановской области. Также они могут быть использованы в работе государственных органов: при разработке проектов оптимизации городской среды и озеленения, выделении особо охраняемых природных территорий и установления их границ, при проектировании рекреационных зон и установлении

оптимального режима их использования, в контроле за расселением карантинных и инвазионных видов растений.

Материалы исследований включены в учебный процесс Ивановского государственного университета, а именно в преподавание дисциплин «Основы систематики высших растений», «Экология растений», «Фитоценология», «Местная флора», «Общая экология», «Популяционная экология», а также в учебные и профильные практики.

Положения, выносимые на защиту:

1. Флора малых городов Ивановской области сохраняет в экологической структуре зонально обусловленные черты — преобладание мезофитов и многолетних травянистых растений.

2. Специфика флоры малых городов определяется комплексом адвентивных видов, придающих ей черты флор аридных территорий.

3. Общее видовое богатство городской флоры зависит от разнообразия экотопов и социально-экономического развития городов.

4. Аннотированный конспект флоры малых городов Ивановской области, содержащий сведения о 917 видах сосудистых растений.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на 13 конференциях регионального, всероссийского и международного уровня: итоговой научной конференции ИвГУ (Иваново, 2007); «Молодая наука в классическом университете» (Иваново, 2007); «Актуальные проблемы изучения флоры Верхневолжья. Вопросы преподавания ботаники и экологии в средней и высшей школах» (Иваново, 2007); XII съезде Русского ботанического общества и конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века» (Петрозаводск, 2008); «Проблемы биоэкологии и пути их решения (Вторые Ржавитинские чтения)» (Саранск, 2008); «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2009, 2010); «Историко-культурный и природный потенциал кинешемского края. Развитие регионального туризма» (Кинешма, 2009); «XII Плесские чтения» (Плес, 2010); «Ботанические чтения» (Ишим, 2011); «Актуальные проблемы сохранения и изучения биоразнообразия Верхневолжья» (Иваново, 2012); «Шуйская сессия студентов, аспирантов, педагогов, молодых ученых «Университет — новой школе» (Шуя, 2013); XIII съезде Русского ботанического общества и конференции «Научные основы охраны и рационального использования растительного покрова Волжского бассейна» (Тольятти, 2013).

Декларация личного участия автора. Автором лично произведены полевые исследования флоры малых городов Ивановской области (2005-2012 гг.), анализ материалов, интерпретация результатов

и написание текста диссертации. В совместных публикациях доля личного участия пропорциональна числу авторов.

Публикации: автором опубликовано 18 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации: диссертация изложена на 218 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц, 8 рисунков, 5 приложений на 151 странице. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 478 источников, 57 из которых на иностранных языках.

Благодарности. Искреннюю благодарность за переданный опыт, знания и терпение автор выражает своему научному руководителю, д.б.н. Е.А. Борисовой, а также заведующей кафедрой ботаники и зоологии ИвГУ к.п.н. Л.Ю. Минеевой и заведующему кафедрой экологии и географии Шуйского филиала ИвГУ д.п.н. М.В. Шептуховскому. Также автор выражает благодарность сотрудникам кафедры высших растений МГУ им. М.В. Ломоносова к.б.н. Е.Э. Северовой, к.б.н. С.Р. Майорову и к.б.н. А.П. Сухорукову за помощь в определении критических в систематическом отношении видов; всем сотрудникам кафедры ботаники и зоологии ИвГУ и отдельно коллегам - к.б.н. В.Н. Мельникову и к.б.н. Д.Е. Чудненко за проявленный интерес и ценные замечания, а также родным за моральную поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Особенности струетуры и формирования флоры городов

В главе представлен обзор работ, посвященных различным аспектам изучения флор городов в России и некоторых странах Западной Европы. Рассматриваются различные подходы к изучению городских флор, особенности городской среды, урбанофлор и флорогенеза, проблемы редких видов, их охраны и оптимизации городской среды.

Приведен обзор работ, посвященных изучению флоры городов Ивановской области, начиная с первых сведений о флоре уездов Владимирской и Костромской губерний (Островский, 1867; Цингер, 1885; Мейснер, 1889; Флеров, 1898, 1902; Думанский, 1904; Жадовский, 1913, 1915; Косинский, 1913, 1915) и заканчивая исследованиями последних десятилетий (Борисова, Кочин, Шилов, 1999; Борисова, 1994,

2000, 2003 в, 2004, 2006; Борисова, Осишша, 2000; Голубева, Сорокин, 2009 и др.).

В главе также приводятся данные по общим физико-географическим условиям Ивановской области, экономической направленности региона, дана характеристика каждого из изученных малых городов области.

Глава 2. Материалы и методы исследований

Объект и методы исследований. Объектом исследований является флора малых городов Ивановской области. В это понятие мы включаем флоры городов Вичуги, Гаврилова Посада, Заволжска, Кинешмы, Комсомольска, Кохмы, Наволок, Приволжска, Пучежа, Родников, Тейкова, Фурманова, Шуи, Южи, Юрьевца (расположение городов показано на рисунке 1).

В состав флоры городов включались все местные и адвентивные виды, среди культивируемых растений учитывались только те, которые проявляют тенденции к дичанию (как самостоятельное семенное и/или вегетативное возобновление, так и случайное кратковременное произрастание вне мест культивирования).

Изучение флоры проводилось нами в течение 6 полевых сезонов - с 2005-го по 2012 г. в административных границах городов традиционным маршрутно-рекогносцировочным методом в сочетании с выборочным обследованием природных и антропогенных экотопов. В ходе исследования экотопов составлялись флористические списки и собирался гербарий. Всего составлено 230 флористических списков и собрано около 1500 гербарных листов, переданных в гербарий Ивановского государственного университета (1УОи). Имеющиеся дублеты редких адвентивных видов растений переданы в гербарий им. Д.П. Сырейщикова (М\У).

Кроме собственных полевых исследований были учтены сборы с территорий городов Ивановской области из региональных гербариев (I УС и, краеведческого музея им. Д.Г. Бурылина) и проанализированы литературные данные по флоре малых городов Ивановской области.

Аннотированный конспект флоры малых городов Ивановской области составлен по системе А. Энглера, роды и виды расположены по алфавиту латинских названий, номенклатура таксонов приводится по С.К. Черепанову (1995) с учетом данных современной флористической сводки по Средней России П.Ф. Маевского (2006).

Анализ флоры проводился по общепринятому в подобных исследованиях плану (Юрцев, 1968; Программы ..., 1987; Шмидт, 1984,

и др.), особое внимание обращалось на экологические особенности видов. Наряду с анализом полной флоры нами был проведен раздельный анализ ее аборигенного и адвентивного компонента (Антипина, 2005; Письмаркина, 2006, и др.).

Рисунок 1. Малые города на картосхеме Ивановской области

Выделение экологических групп растений по отношению к условиям увлажнения проводилось по классификации А.П. Шенникова (1964), с некоторыми изменениями. Отнесение видов к той или иной группе определялось с учетом данных фитоиндикационных таблиц Д.Н. Цыганова (1983) и других источников (Силаева и др., 2010, и др.), а также собственных наблюдений за растениями в природе. Анализ биоморфологической структуры флоры проводился по ' системе И.Г. Серебрякова (1962, 1964) с изменениями.

Отнесение вида к адвентивному компоненту флоры и установление флорогенетического и хорологического элементов проводилось по литературным данным (Казакова, 2004; Борисова, 2007; Силаева и др., 2010, и др.). Адвентивные виды разделены на группы по способу заноса и степени натурализации.

Проведен анализ активности видов. На основе шкалы Б.А. Юрцева (1968, 1982, 1987, 2006) с изменениями A.B. Чичева (1984) разработана шкала для оценки активности видов флоры малых городов Ивановской области. При этом учитывались 3 составляющие активности: географическая активность, определяющаяся числом городов, в которых отмечен вид; экотопологическая активность, определяющаяся разнообразием занимаемых видом типов экогопов, и ценотипическая активность, определяющаяся участием каждого вида в

экотопах (единичные экземпляры, группы, крупные заросли, устойчивые популяции).

Для выявления флористического сходства пар городов использовали коэффициент Жаккара (Шмидт, 1984).

Глава 3. Анализ флоры малых городов Ивановской области 3.1. Систематическая структура

В результате исследований к 2015 г. в урбанофлоре малых городов Ивановской области отмечено 917 видов сосудистых растений, относящихся к 456 родам, 100 семействам, 5 классам, 4 отделам.

Основу флоры малых городов Ивановской области составляют представители отдела Magnoliophyta (896 видов; 97,7%), среди которых доминируют представители класса \fagnoliopsicla - 711 видов (77,5% от общего числа видов). Класс ЫИор.йс1а насчитывает 185 видов (20,2%).

На долю 10 ведущих семейств урбанофлоры приходится 55,3% видового состава (507 видов), что характерно для бореальных флор (Толмачев, 1986). Многие семейства и рода флоры малочисленны. По 2 вида содержат 20 семейств (20,2% от общего числа семейств) и 69 родов (15,2% от общего числа родов); моновидовыми являются 25 семейств (25,3% от общего числа семейств) и 287 родов (63,1%):

В аборигенном компоненте флоры насчитывается 481 вид сосудистых растений (52,5% от общего числа видов), относящихся к 253 родам, 85 семействам, 5 классам, 4 отделам. Ведущие семейства аборигенного компонента флоры малых городов Ивановской области: А$1егасеае (49 видов; 10,2% от числа местных видов), Роасеае (40; 8,3%), Сурегасеае (31; 6,4%), Коьасеае (25; 5,2%), СагуорИуНасеае (21; 4,4%), Ranuncu.lace.ae (21; 4,4%), БсгоркиШасеае (21: 4,4%), Polygonaceae (19; 3,9%), ГаЬасеае (19; 3,9%), Лр'шсеае (16 видов; 3,3%). Вместе они насчитывают 262 вида, что составляет 54,5% от числа всех местных видов городской флоры и характерно для бореальных флор. Головную часть спектра занимают семейства А$1егасеае, Роасеае, Сурегасеае, что также соответствует зональному положению флоры. Однако при нахождении семейства Сурегасеае в числе первых в составе местного компонента сводной флоры малых городов, в спектрах флор каждого из них оно находится на одном из последних мест или вовсе отсутствует в составе ведущих семейств.

Адвентивный компонент флоры малых городов Ивановской области представлен 436 видами (47,5% от общего числа видов), относящимися к 266 родам, 63 семействам, 3 классам, 2 отделам.

Ведущие по числу видов семейства: Asteraceae (69 видов; 15,8% от числа заносных видов), Роасеае (47; 10,8%), Brassicaceae (39; 8,9%), Rosaceae (32; 7,3%), Fabaceae (26; 6,0%), Chenopodiaceae (22; 5,0%), Lamiaceae (20; 4,6%), Solanaceae (15; 3,4%), Apiaceae (12; 2,8%), Boraginaceae (12; 2,8%). Десять ведущих по числу видов семейств адвентивного компонента флоры вместе насчитывают 294 вида (67,4% от числа адвентивных видов). Такое большое число видов в небольшом количестве семейств, согласно замечанию А.И.Толмачева (1986), характерно для флор, развивающихся в экстремальных условиях, или молодых, а также сильно преобразованных флор.

3.2. Экологическая структура

3.2.1. Экологические группы растений флоры по отношению к условиям увлажнения

Среди всех экологических факторов вода играет важнейшую роль в жизни растений, поэтому проведение анализа экологических групп по отношению к условиям увлажнения, составляющих флору городов, выдвигается на первый план. В полной флоре малых городов Ивановской области ведущую роль играют мезофиты, что характерно для флор умеренного климата (таблица 1). Однако наблюдается усиление позиций ксерофилыюго элемента, виды которого вместе составляют 30,9%. При этом в сложении ксерофильного ряда наблюдается явное преобладание адвентивных видов. Гигрофильный компонент в составе флоры также представлен значительно: гигромезофиты, мезогигрофиты, гигрофиты, гидрофиты вместе составляют 27,2%. В структуре гигрофильного компонента по числу видов преобладают аборигенные виды растений. Полученный экологический спектр свидетельствует о разнообразии местообитаний, занимаемых растениями местной флоры в малых городах Ивановской области.

В экологической структуре аборигенного компонента урбанофлоры, так же как и во всей флоре в целом, преобладают мезофиты (178 видов; 37%). К наиболее типичным среди них относятся многие лесные (Asarum europaeum, Dryopteris filix-mas, Quercus robur и др.) и луговые виды (Alopecurus pratensis, Hypericum maculatnm, Lathyrus pratensis и др.).

Значительно представлены виды гигрофильного ряда, вместе составляющие 46%. Наиболее многочисленна среди них группа гигрофитов (113 видов). Гигрофиты встречаются в городах вдоль канав,

на берегах водоемов, в оврагах и т.д., среди них такие виды, как Сагех acuta, С. rostrata, Phalaroides arundinacea, часто формируют заросли. Среди гидрофитов наиболее активны Alisma plantago-aquatica, Lenma minor, Spirodella polyrhiza и др. Гшромезофиты и мезогигрофиты в основном приурочены к сырым тенистым участкам лесов, парков. Типичными примерами гигромезофитов являются Maianthemum bifolium, Matteuccia stratiopteris, Oxalis acetosella, Trientalis europaea и др., мезогигрофитов - Potentilla erecta, Scrophullaria nodosa, Calamagrostis neglecta, Mercurialesperennis, Populus trémula и др.

Таблица 1

Распределение видов флоры малых городов Ивановской области по отношению к условиям увлажнения_

Название Полная флора Аборигенный Адвентивный

экологической компонент компонент

группы Число видов в% Число видов в% Число видов В%

Ксерофиты 33 3,6 7 1,5 26 6,0

Мсзоксерофиты 80 8,7 18 3,7 62 14,2

Ксеромезоф иты 171 18,6 55 11,4 116 26,6

Мезофиты 378 41,2 178 37 200 45,9

Гигромезофиты 50 5,5 37 7,7 13 3,0

Мезогигрофиты 45 4,9 38 7,9 7 1,6

Гигрофиты 119 13,0 113 23,5 6 1,4

Гидрофиты 35 3,8 33 6,9 2 0,5

Эвритопные виды 6 0,7 2 0,4 4 0,9

Всего 917 100,0 481 100,0 436 100.0

Группа растений ксерофильного ряда представлена 80 видами (16,6%), среди них самая малочисленная - группа типичных ксерофитов, представленная всего 7 видами. К ним относятся Artemisia absintium, Sedum acre, Verbascum thapsus и др.

В структуре адвентивного компонента урбанофлоры, так же как и в местной фракции, преобладают мезофиты - 200 видов, что составляет 45,9% (см. таблицу 1). Среди них большинство культивируемых и выходящих из-под контроля со стороны человека, а также сорно-рудеральные и многие инвазионные виды (Amelanchier spicata, Heracleum sosnovskyi, Lolium perenne и др.).

Спектр экологических групп адвентивного компонента по сравнению с местным компонентом флоры сдвинут в сторону усиления позиций ксерофильных элементов. Ксерофильные виды вместе составляют 46,8% (204 вида), среди них ксеромезофитов насчитывается

116 видов, мезоксерофитов - 62 и ксерофитов — 26 видов. Типичные ксерофиты приурочены к различным антропогенным экотопам (пустырям, строительным участкам, склонам ж/д насыпей): Artemisia austríaca, Atriplex tatarica, Chenopodium aristatum, Lappula squarrosa, Senecio vulgaris и др.

Именно за счет адвентивного компонента флора городов в целом приобретает более южные ксероморфные черты.

Гигрофильный компонент в адвентивной флоре малых городов выражен значительно слабее и насчитывает всего 26 видов, среди них гигрофитов - 6 видов, а гидрофитов - 2 вида. В городах активны позиции гигрофитов Epilobium adenocaulon, Juncus tenuis, Mentha longifolia и инвазионного гидрофита Elodea canadensis.

3.2.2. Биоморфологическая структура

В целом флора малых городов Ивановской области характеризуется преобладанием многолетних травянистых растений, составляющих 49,5% (таблица 2).

В аборигенном компоненте флоры многолетние травянистые растения также явно преобладают, составляя 72,6% от видов местной флоры. Это является одной из характерных черт флор умеренного пояса Евразии. Среди многолетних травянистых наиболее многочисленна группа длиннокорневищных растений - 106 видов (22% от числа местных видов), короткокорневищные растения представлены 78 видами (16,2%), стержнекорневые - 41 видом (8,5%). Малолетние растения составляют 13,9%, причем на долю однолетних растений приходится 9,4%. Древесные растения составляют 9,1%.

В адвентивном компоненте городской флоры преобладают малолетние травянистые растения, причем на однолетние растения приходится половина видового состава (таблица 2). Однолетними являются многие культивируемые виды, существование которых в местах заноса ограничивается одним сезоном (Amaranthus caudatus. Cosmos bipinnatus, Secale cereale и др.), и сорно-рудеральные виды, ставшие обычными и прочно удерживающие свои позиции на экотопах вследствие высокой семенной продуктивности и длительного освоения территории (Atriplex patula, Capsella bursa-pastoris, Echinochloa crusgalli и др.). Повышенная роль малолетних растений указывает на приобретение урбанофлорой специфических черт вследствие антропогенной трансформации, выражает нестабильность и уязвимость городской флоры и свидетельствует о слабой сформированное™

растительных сообществ в городских экотопах (Бурда, 1991; Письмаркина, 2006).

Группа многолетних растений составляет 23,9% от числа адвентивных видов (см. таблицу 2). Древесные растения представлены несколько богаче, чем в аборигенной фракции урбанофлоры (14,4%). Некоторое повышение доли древесных растений в биоморфологической структуре адвентивного компонента урбанофлоры связано с дичанием многих плодово-ягодных и декоративных интродуцентов (например, Атс1апсЫег кр1са1а, (]ГО$<ш1апа гесИтйа, Нурроркаё гатпо1(1е$ и др.).

Таблица 2

Биоморфологическая структура флоры малых городов Ивановской области

Название жизненной Флора Аборигенный Адвентивный

формы компонент компонент

Число % Число % Число %

видов видов видов

Древесные растения 107 11,7 44 9,1 63 14,4

Дерево 47 5,1 16 3,3 31 7,1

Кустарник 50 5,5 21 4,4 29 6,7

Дерево или кустарник 6 0,7 4 0,8 2 0,5

Кустарничек 4 0,4 3 0,6 1 0,2

Полудревесные 5 0,5 1 0,2 4 0,9

растения

Полукустарник 2 0,2 1 0,2 1 0,2

Полукустарничек 1 0,1 - - 1 0,2

Лиана 2 0,2 - - 2 0,5

Многолетние 454 49,5 349 72,6 104 23,9

травянистые растения

Малолетние 326 35,6 67 13,9 259 59,4

травянистые растения

Двулетние 40 4,4 9 1,9 31 7,1

Однолетние 263 28,7 45 9,4 218 50

Одно-двулетние 23 2,5 13 2.7 10 2,3

Травянистые растения

с неопределенной 25 2,7 20 4,2 5 1,1

продолжительностью

жизненного цикла

Всего 917 100 481 100 436 100

3.3. Географическая структура местного компонента

В составе аборигенного компонента флоры выделено 19 долготных и 6 широтных групп ареалов. Ведущую роль играют виды с широким типом ареала: голарктические (113 видов; 23,6%) и евразийские (104 вида; 21,7%). Обширно представлены также евросибирские (71 вид; 14,8%), европейские (60 видов; 12,5%) и европейско-западноазиатские (50 видов; 10,4%) виды. Виды, широко распространенные по земному шару, - космополиты и гемикосмополиты отнесены к группе плюрирегиональных и насчитывают 23 вида (4,8%). Значительная часть плюрирегиональных видов - водные или прибрежно-водные растения, например Lemna minor, Potamogeton perfoliatus, Phragmites australis.

В широтной группе ареалов в составе урбанофлоры преобладают плюризональные виды (246 видов; 51,4%). Бореально-неморальная группа насчитывает 102 вида (21,3%), бореальная - 52 вида (10,9%). Значительное участие бореально-неморальных видов в сложении флоры малых городов Ивановской области определяет ее положение на стыке зон тайги и смешанных лесов.

Преобладание видов с широким ареалом как в долготной, так и в широтной группе составляет характерную черту урбанофлор (Бурда, 1991; Мерзлякова, 1997; Буданова, 2003, и др.). Господство видов с широким ареалом, наряду с неоднородностью состава географических элементов, слагающих местный компонент флоры, свидетельствует об относительной молодости флоры и миграционном характере ее формирования (Определитель растений Мещеры, 1987).

3.4. Антропогенная трансформация

Одной из основных тенденций антропогенной трансформации флоры является появление и закрепление адвентивных видов. Это находит отражение в систематической, экологической, биоморфологической структурах флоры. Адвентивный компонент флоры малых городов Ивановской области, как было сказано выше, составляет немногим менее половины состава всей урбанофлоры и насчитывает 436 видов (47,5% от общего числа видов).

Среди заносных растений преобладают выходцы из Средиземноморья (107 видов; 24,5%), заметную роль играют также ирано-туранские виды (87; 20%). Довольно обширна и группа североамериканских видов (60 видов; 13,8%). Многие из североамериканских видов были интродуцированы как ценные в

хозяйственном отношении или декоративные (Helianthus annuiis, Fraxinus pensylvanica, Phlox paniculata, Zea mays и др.). Среди представителей этой группы есть и сорные растения, в том числе карантинные и инвазионные виды (карантинный сорняк Ambrosia artemisiifolia, инвазионный вид Echinocystis lobata и др.).

В хорологической структуре адвентивного компонента преобладают виды с широким типом современного ареала: евразийские (127 видов; 29,1%), голарктические (87 видов; 20%), космополиты (43 вида; 9,9%), гемикосмополиты (77 видов; 17,7%).

По способу заноса преобладают случайно занесенные виды, или ксенофиты, - 230 видов (52,8 %). Это свидетельствует об интенсивности процессов формирования флоры. Эргазиофигофиты (преднамеренно занесенные виды) насчитывают 139 видов (31,9%); к ним относится большинство культивируемых в области растений с различными возможностями к натурализации. Группа видов, сочетающих оба способа заноса (ксено-эргазиофигофиты) насчитывает 67 видов (15,4%).

В составе флоры преобладают виды, не способные к натурализации, составляющие 56,2% от числа адвентивных видов (таблица 3). Среди них ведущую роль играют эфемерофиты (163 вида; 37,4%).

Стабильный компонент адвентивной флоры представлен 191 видом (43,8%), среди них наиболее многочисленны агрио-эпекофиты (91 вид; 20,9%). К группе агриофитов относятся только 3 вида (0,7%): Acorns calamus, Bidens frondosa, Elodea canadensis.

Таблица 3

Распределение видов адвентивного компонента флоры _по степени натурализации _

% от числа

Степень натурализации Число видов адвентивных

видов

Стабильный компонент 191 43,8

Агриофиты 3 0,7

Агрио-эпекофиты 91 20,9

Голоэпекофиты 49 11,2

Гемиэпекофиты 48 11,0

Нестабильный компонент 245 56,2

Колонофиты 82 18,8

Эфемерофиты 163 37,4

Всего 436 100

К группе инвазионных во флоре малых городов Ивановской области отнесено 38 видов (8,7% от числа всех адвентивных видов). Подавляющее большинство инвазионных видов (28 видов) являются интродуцированными растениями, уходящими из-под контроля человека.

К инвазионным в изучаемой урбанофлоре относятся такие распространенные виды, как Acer negundo, Bidens frondosa, Echinocystis lobata, Elodea canadensis, Heracleum sosnovskyi, Hippophaë rhamnoides, Impatiens parvi/lora, Lolium perenne, Phalacroloma septentrionale, Sambucus racemosa, Solidago canadensis и др.

3.5. Анализ распространения и активности видов

Как в аборигенном, так и в адвентивном компонентах флоры малых городов Ивановской области прослеживается общая тенденция -их основу составляют малоактивные, редкие виды с активностью 1 и 2 балла (таблица 4). В составе местной флоры насчитывается 286 видов (59,5%) малоактивных видов. К ним относятся многие стенотопные виды, например споровые растения, представители орхидных, некоторые водные и прибрежно-водные растения, типичные лесные и особенно болотные виды. В адвентивном компоненте также преобладают малоактивные виды (1-2 балла) - 301 вид (69%). Низкая активность присуща многим видам нестабильного компонента, в первую очередь эфемерофитам.

Таблица 4

Распределение видов флоры малых городов Ивановской области по степени активности_

Балл Аборигенный компонент Адвентивный компонент

активности Число % от числа Число % от числа

видов аборигенных видов адвентивных

видов видов

1 132 27,4 160 36,7

2 154 32,0 141 32.3

3 119 24,7 63 14,4

4 59 12,3 47 10,8

5 17 3,5 25 5,7

Всего 481 100 436 100

Среднеактивными в структуре местного компонента флоры являются 24,7%, среди заносных видов среднеактивны 14,4%.

Повсеместные, массовые виды немногочисленны, но занимают большинство экотопов городов. Активностью 4 и 5 баллов среди местных видов обладают 15,8%, причем видов с активностью 5 всего 3,5%. Повсеместно распространены экологически пластичные, устойчивые к городским условиям виды. Это, например, многие луговые виды, отмеченные в большинстве городов как на участках естественной растительности, так и на антропогенных экотопах {Dactylis glomerata, Ranunculus poîyanihemos, Potentilla argentea и др.). Также широко распространены виды-апофиты, например Plantage major, Erysimum cheiranthoides, Polygonum aviculare.

Среди заносных видов к активным относятся 16,5%, из них массовых видов с активностью 5 баллов - 5,7%. К ним относятся широко распространенные сорно-рудеральные виды, обычные для городов, например Arctium tomentosum, Capsella bursa-pastoris, Echinochloa crusgalli, среди инвазионных видов - Acer negundo, Echinocystis lobata, Heracleum sosnovskyi и другие.

3.6. Сравнение флор малых городов Ивановской области

Отличается богатством флора старинных городов Кинешмы (711 видов) и Шуи (545 видов). Это значительные по площади города (таблица 5), расположенные на реках, крупные промышленно-экономические центры Ивановской области, транспортные узлы.

Флора третьего по величине среди малых городов - Вичуги -небогата (353 вида), а самыми бедными являются флоры Фурманова (332 вида) и Наволок (328 видов). В этих городах участки индигенной растительности представлены слабо, их разнообразие невелико, они сильно нарушены, имеются обширные сообщества рудеральных растений с упрощенной структурой (бурьянистые заросли).

Таким образом, в малых городах Ивановской области не прослеживается четких зависимостей между площадью города или его возрастом и числом видов в его флоре. Богатство флоры определяется главным образом разнообразием местообитаний и их сочетаний.

Попарное сравнение флор городов по индексу Жаккара показало, что индекс флористического сходства варьирует в пределах от 40,9 до 65,3%. Наименее сходны флоры пар городов Кинешма -Фурманов (коэффициент сходства 40,9%), Кинешма - Наволоки (43,5%), Тейково - Фурманов (44,8%). Наибольшим сходством флор обладают пары Кинешма - Шуя (65,3%), Кохма - Пучеж (61,3%),

Вичуга - Наволоки (60,2%), Пучеж - Южа (60,1%). В целом сходно около половины видового состава флоры городов и степень сходства можно охарактеризовать как среднюю.

Таблица 5

Видовое богатство флор малых городов Ивановской области

Название города

Вичуга

Год

получения

статуса

города

1925

Площадь, км2

30

Общее

число

видов

353

Аборигенный компонент

Число видов

221

62,6

Адвентивный компонент

Число видов

132

%

37,4

Гав. Посад

1789

372

207

55,6

165

44,4

Заволжск

1954

359

218

60,7

141

39,3

Кинешма

1777

49

711

403

56.7

308

43,3

Комсомольск

1950

362

230

63,5

132

36,5

Кохма

1925

13

423

232

54,8

191

45,2

Наволоки

1938

328

224

104

31,7

Прнволжск

1938

415

245

59,0

170

41,0

Пучеж

1745/1955*

10

435

265

60,9

170

39,1

Родники

1918

17

372

231

62,1

141

37,9

Тейково

1918

17

399

220

55,1

179

44,9

Фурманов

1918

16

332

164

49,4

168

50,6

Шуя

1539

33

545

53

256

47

Южа

1925

13

457

298

65,2

159

34,8

Юрьевен

1225*

12

360

223

61.9

137

38,1

Примечание: старинный город Пучеж в 1952-55 гг. попал в зону затопления при строительстве Горьковской ГЭС и был перенесен на новое возвышенное место, частично был подтоплен и г. Юрьевен

Выделяется группа растений, встречающихся во всех городах, которую можно считать стабильным ядром флоры. В целом стабильное ядро урбанофлоры Ивановской области насчитывает 133 вида (15% от общего числа видов), из которых 84 вида растений аборигенные (17,5% от числа местных видов) и 49 адвентивных видов (11,2% от числа адвентивных видов).

Более половины общих для городов адвентивных видов являются архефитами (30 видов). Это, например, Arctium tomentosum, Sonchus arversis, Chenopodium album и др. Из числа архефитов подавляющее большинство - выходцы из средиземноморской (11 видов, 36,7% от числа архефитов) и ирано-туранской (12 видов, 40%) областей, т. е. из областей древнего земледелия.

3.7. Редкие виды растений и вопросы их охраны

Среди 917 видов, выявленных во флоре малых городов Ивановской области, 74 вида (8,1% от всех видов) относятся к группе редких и нуждающихся в охране. Из них 16 видов включены в Красную книгу Ивановской области (2010), а 58 видов - в дополнительный список сосудистых растений, нуждающихся в постоянном контроле.

Нахождение видов, включенных в Красную книгу Ивановской области (2010), отмечено только в 7 городах: Гавриловом Посаде, Заволжске, Кинешме, Приволжске, Пучеже, Юже, Юрьевце. К ним относятся: Alisma lanceolatum, Astragalus glycyphyllos, Avenella flexuosa, Campanula boloniensis, Carex panicea, Cenolophium denudatum, Conioselinum tataricum, Delphinium elatum, Eriophorum latifolium, Eupatorium cannabinum, Gentiana cruciata, G. pneumonanthe, Goodyera repens, Lithospermum officinale, Populus nigra, Sanguisorba officinalis.

Редкие виды сохраняются в городах благодаря наличию местообитаний - сохранившихся участков лесной, луговой, прибрежно-водной растительности, в городских рефугиумах на неудобьях: в оврагах, на крутых склонах рек, в зарослях кустарников, малопосещаемых уголках парков и др. Разнообразие экотопов, пригодных для жизнедеятельности видов, определяет разнообразие редких растений в малых городах Ивановской области.

В главе приводятся рекомендации по охране редких видов растений.

Выводы

1. К 2015 г. во флоре малых городов Ивановской области отмечено 917 видов сосудистых растений, относящихся к 4 отделам, 5 классам, 100 семействам, 456 родам. Среди них 8 видов впервые приводятся для флоры Ивановской области, в том числе 2 вида -впервые для Верхневолжского региона. Систематическая структура флоры характеризуется низкой видовой насыщенностью большинства семейств и родов, сохраняя зонально обусловленные черты в основных пропорциях.

2. Флора малых городов в значительной степени трансформирована, в первую очередь за счет внедрения адвентивных видов. Общее число адвентивных видов составляет почти половину видового состава (47,5%). Среди адвентивных растений 38 видов являются инвазионными в Средней России, из них 12 видов высокоактивны в малых городах Ивановской области.

3. Проведение экологического анализа по отношению видов к условиям увлажнения показало явное преобладание мезофитов (378

видов; 41,2%), как в аборигенном, так и в адвентивном компонентах флоры. Группа ксерофильных видов представлена 284 видами, из которых подавляющее большинство относится к адвентивным. Видов гигрофильного ряда насчитывается 249, и большая их часть относится к

аборигенному компоненту.

4. Флора малых городов Ивановской области характеризуется преобладанием многолетних травянистых растений (454 вида; 49,5%). Среди них в аборигенном компоненте наиболее многочисленны дпиннокорневищные, короткокорневищные и стержнекорневые растения. В адвентивном компоненте сильны позиции однолетних травянистых растений (50% от числа заносных видов), что сближает флору городов с флорами аридных территорий.

5. Аборигенный компонент незначительно преобладает в географической структуре флоры (52,5%). Он характеризуется значительным участием видов с широким типом ареала: голарктических, евразийских, плюризональных.

6. Во флоре малых городов Ивановской области явно преобладают редкие малоактивные виды (вместе виды с активностью 12 балла составляют 64%). Активные виды немногочисленны (16,1%), среди них массовые широкораспространенные (с активностью 5 баллов) представлены 42 видами, наиболее экологически пластичными и устойчивыми к неблагоприятным факторам городской среды.

7. Индекс сходства флористического состава варьирует в пределах 40,9 до 65,3%, что характеризует степень сходства флор как среднюю. Общими для всех городов являются 133 вида (14,5%).

8. Во флоре малых городов 74 вида (8,1%) относятся к редким и нуждающимся в охране, из них 16 видов включены в Красную книгу Ивановской области, 58 видов - в дополнительный список сосудистых растений, нуждающихся в постоянном контроле, для охраны которых разработаны рекомендации.

Список работ, опубликованных по теме диссертации, в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Борисова, Е.А. Флористические находки в Ивановской области / Е.А Борисова, И.В. Сенюшкина // Бюл. МОИП. - Отд. биол. -Т. 112, вып. 6.-2007.-С. 41-42.

2. Борисова, Е.А. Новые адвентивные виды в областях Верхнсволжского региона / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина // Бюл. МОИП. - Отд. Биол. - Т. 113, вып. 6. - 2008. - С. 54-55.

3. Сенюшкина, И.В. Особенности экологической структуры флоры малых городов Ивановской области / И.В. Сенюшкина // Экология урбанизированных территорий. № 4. 2014. С. 81-84.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Носова, В.Н. Материалы к флоре города Южа Ивановской области / В.Н. Носова, И.В. Сенюшкина // Молодая наука в классическом университете: тезисы докладов научных конференций фестиваля студентов, аспирантов и молодых ученых (Иваново, 16 - 27 апреля 2007 г.). - Ч. 5. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2007. - С. 76.

2. Тихомирова, Т.В. Материалы к флоре города Кохма Ивановской области / Т.В. Тихомирова, И.В. Сенюшкина // Молодая наука в классическом университете: тезисы докладов научных конференций фестиваля студентов, аспирантов и молодых ученых (Иваново, 16 — 27 апреля 2007 г.). - Ч. 5. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2007.-С. 83.

3. Сенюшкина, И.В. Материалы к флоре г. Заволжск Ивановской области / И.В. Сенюшкина // Актуальные проблемы изучения флоры Верхневолжья. Вопросы преподавания ботаники и экологии в средней и высшей школах: Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 30-летию кафедры общей биологии и ботаники Ивановского государственного университета (Иваново, 12-13 октября 2007 г.). - Иваново: ИвГУ, 2007.-С. 60-65.

4. Сенюшкина, И.В. Интересные флористические находки в г. Кохма Ивановской области / И.В. Ссшошкина, Т.В. Тихомирова // Актуальные проблемы изучения флоры Верхневолжья. Вопросы преподавания ботаники и экологии в средней и высшей школах: Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 30-летию кафедры обшей биологии и ботаники Ивановского государственного университета (Иваново, 12-13 октября 2007 г.). - Иваново: ИвГУ, 2007. - С. 66-69.

5. Борисова, Е.А. Современное состояние флоры города Южа Ивановской области / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина // Проблемы биоэкологии и пути их решения (Вторые Ржавитинские чтения): Материалы Международной научной конференции (Саранск, 15-18 мая 2008 г.). - Саранск: МордГУ, 2008. - С. 58-60.

6. Борисова, Е.А. Сравнительный анализ флоры городов Ивановского Поволжья / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века:

Материалы Всероссийской конференции (Петрозаводск, 22 - 27 сентября 2008 г.). - Ч. 4: Сравнительная флористика. Урбанофлора. -Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. - С. 154-157.

7. Борисова, Е.А. Флора старого золоотвала Комсомольской ИвГРЭС / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина // Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития: Материалы IV международной научно-практической конференции (Ишим, 19-20 марта 2009 г.). -Ишим: Тюменский издательский дом, 2009. - С. 104-106.

8. Борисова, Е.А. Флора старого усадебного парка Севрюговых в г. Кинешма / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина, Ю.Я. Сидорова // Историко-культурный и природный потенциал Кинешемского края. Развитие регионального туризма: Материалы VII региональной краеведческой конференции (Кинешма, 21 апреля 2009 г.). - Кинешма,

2012. - С. 173-177.

9. Борисова, Е.А. Характеристика флоры города Комсомольск Ивановской области / Е.А. Борисова, И.В. Сенюшкина // Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития: Материалы V международной научно-практической конференции (Ишим, 25-26 марта

2010 г.). - Ишим: Изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова. - С. 15-16.

10. Сенюшкина, И.В. Редкие виды растений во флоре городов Ивановской области / И.В. Сенюшкина // XII Плесские чтения: Материалы научно-практической конференции. - Плес: ИД «Рефент»,

2010.-С. 108-112.

11. Борисова, Е.А. Флора г. Кохма Ивановской области / Е.А.Борисова, И.В. Сенюшкина // Ботанические чтения: Материалы международной научно-практической конференции (г. Ишим, 11 мая,

2011 г.). Ишим: изд-во ИГПИ им. Ершова, 2011. С.8-10.

12. Сенюшкина, И.В. Материалы к флоре парка усадьбы Ясюнинских в городе Кохма Ивановской области / И.В. Сешошкина, К.Е. Басова // Актуальные проблемы сохранения и изучения биоразнообразия Верхневолжья: Материалы межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 35-летию кафедры обшей биологии и ботаники и ботанического сада ИвГУ (Иваново, 28-29 сентября 2012 г.). -Иваново: Иван. гос. ун-т, 2012. - С. 59-65.

13. Сенюшкина, И.В. О флоре города Вичуги Ивановской области / И.В. Сенюшкина, М.А. Смирнова, A.C. Панкевич // Актуальные проблемы сохранения и изучения биоразнообразия Верхневолжья: Материалы межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 35-летию кафедры общей биологии и ботаники и ботанического сада ИвГУ (Иваново, 28-29 сентября 2012 г.). - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2012. - С. 65-72.

14. Сенюшкина, И.В. Биоморфологическая структура флоры малых городов Ивановской области / И.В. Сенюшкина // Научный поиск. 2013, № 2.3. Специальный выпуск: Материалы VI международной научной конференции студентов, аспирантов, педагогов, молодых ученых «Шуйская сессия студентов, аспирантов, педагогов, молодых ученых» Университет - Новой Школе. С. 65-66.

15. Сенюшкина, И.В. Сравнительный анализ флоры малых городов юга Ивановской области / И.В. Сенюшкина, Е.Л. Борисова // Современная ботаника в России. Труды ХШ съезда Русского ботанического общества и конференции «Научные основы охраны и рационального использования растительного покрова Волжского бассейна» (Тольятти 16-22 сент. 2013 г.). - Т. 2: Систематика и география сосудистых растений. Сравнительная флористика. Геоботаника. - Тольятти: Кассандра, 2013. - С. 128-129.

СЕНЮШКИНА Ирина Вячеславовна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФЛОРЫ МАЛЫХ ГОРОДОВ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Специальность 03.02.08 - Экология

Подписано в печать 19.02.15. Формат 60/84x16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,39. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 100 экз.

Издательство «Ивановский государственный университет» 153025 г. Иваново, ул. Ермака, 39. Тел. (4932) 93-43-41 E-mail: publisher@ivanovo.ac.ru