Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Флора и растительность степей Южного Урала и проблемы ботанического мониторинга

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Флора и растительность степей Южного Урала и проблемы ботанического мониторинга"

РГБ ОД

На правах рукописи

\ з им

РЯБИ НИ НА Зинаида Николаевна

ФЛОРА И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ СТЕПЕЙ ЮЖНОГО УРАЛА И ПРОБЛЕМЫ БОТАНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

03.00.05 — ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена в Оренбургском отделе Института экологии растений и животных Уро РАН и на кафедре ботаники Оренбургского государственного педагогического института.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л. М. Носова; доктор биологических наук, профессор А. Г. Еленевский; доктор биологических наук В. С. Новиков.

Ведущая организация — Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН. , ^ / . ^

Защита состоится . 1996 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 120.35.08 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49, корп. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке академии

Автореферат разослан

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат биологических наук, доцент

А. В. Чичев

ОЙЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ахщюлыюсггл теки. По уровню антропогенной нагрузки на природную среду, степная зона. Пжного Урала, более 8035 которой приходится на Оренбургскую область, занимает 3-е место среди территорий Ураль-' ского региона (Боев и др., 1994). Одно из первых мест в России занимает Ope: буржье по степени распаханности территории (50%). Экологические последствия распашки степей катастрофические - утрата уникальных растительных сообществ, пылевые бури, биологическая эрозия. Масштабы изменений таковы, что проявляются на сотни километров от целинных районов.

С распашкой степей практически исчезли •богаторазнотравно-дер-новиннозлаковые степи. Процесс синантропизации растительного покрова постоянно нарастает, сопровождаясь упрощением структуры, снижением продуктивности и стабильности фитоценозов. В результате ценнейшие растительные сообщества превращаются в антропогенные пустыри, что отмечено и для других регионов (Frenkel, 1972; Walters. 1973; Kor-nas. 1982; Kostrowicki. 198г.;

Экологическая обстановка в Оренбуржье осложняется и такими экологически опасными отраслями промышленности, как черная и цветная металлургия, нефтегазодобыча и переработка, нефтехимия и машиностроение. Загрязнение атмосферы выше предельно допустимой концентрации наблюдается по шести веществам, в том числе по диоксидам азота, серы. фенолу, формальдегиду, превышающим ПДК в 2-17 раз (Куликов, 1994, Боев, и др., 1994). Исследование питьевой вода и продуктов питания показывают содержание пестицидов обнаруживающихся в 1% проб. Ядерный взрыв в районе Тощса в 1954 году. 13 подземных взрывов на территории области, географическая близость по отношение к Челябинской области и. Семипалатинскому полигону осложняют радиоэкологическую обстановку природной среды. В этой связи ва&нюс и необходимым является исследование сохранившихся участков степей, их флоры и растительности, современного состояния и тенденций восстановления в условиях прекращения антропогенных воздействий.

Результаты таких исследований будут иметь большое значение для ботанического мониторинга, под которым понимается постоянная служба сЛенения за состоянием я уровнем антропогенной деградации растительности.

¡\->гл vccAs^oé^rvi: определение современного состояния флоры и

растительности степной зоны Юашого Урала, создание сети ботанического мониторинга для. прогнозирования возможных изменений растительного покрова под влиянием человека.

Задачи исследования:

1. Провести инвентаризацию видового состава- сосудистых растений Южного Урала в пределах степной зоны Оренбуржья.'

8. Дать сравнительную характеристику состава, структуры и закономерностей распределения степей юго-восточной- части Русской платформы, Предуралъя, Юга Уральской горной страны и Зауралья.

3. Выявить тенденции изменения степной флоры и растительности под влиянием промышленных воздействий, прекращения пастбищной нагрузки, восстановления залежей.

4.Выявить редкие и исчезающие виды растений Оренбургской области. Разработать систему охраны видового разнообразия степной флоры.

5. Разработать реким эксплуатации растительных сообществ в условиях хозяйственного использования и заповедного режима.

Научная нозизна и практическая значил&свь: В результате многолетних исследований автором изучен видовой состав сосудистых растений степной зоны Южного Урала "в пределах Оренбургской области. Дана характеристика систематической, географической, биоморфологической и эколого-ценотической структуры флоры. Проведена сравнительная характеристика степей Заволжья, Предуралья, Южной части Уральской горной страны и Зауралья. Выявлены закономерности восстановления ' степной растительности при прекрадении пастбищной нагрузки и восстановления залеаей. Изучено влияние промышленных ^выбросов на травянистые растения. совокупность полученных данных является основой для организации ботанического мониторинга степей Петого Урала, регионального прогнозирования развития растительного мира. Анализ флоры выявил полезные кормовые, лекарственные, декоративные, технические вида растений и вида синантропные-индикагоры антропогенных нарушений.Полученная флористическая информация представляет практический интерес для состав ления регионального кадастра флоры, для реализации программ по -изучению и сохранению ее разнообразия, для уточнения и дополнения характеристики растительного покрова уникальных степных сообществ Ш-ного Урала. :

Апробация. Материалы диссертации докладывались на совещаниях "Ботанические исследования на Урале'' (Свердловск, 1983, 1,984, 1985; Пермь, 1986; Курган. 1988; Свердловск, 1990). "Охрана растительного

мира (Москва, ВДНХ, 1986), "Экологические проблемы особо охраняемых территорий Урала и Сибири" (Челябинск, 1938), "Совершенствование научно-теоретического и методического уровня преподавания физиологии растений" (Смоленск, 1993). "Проблемы регионального краеведения (Самара, 1993). "Подземные воды Урала и сопредельных территорий"' (Пермь, 1994). На конференциях, посвященных 40-летию'целины (Оренбург, 19„4), 250-летию Оренбургской губерний и 60-летию Оренбургской области (Оренбург, 1994). На отчетных конференциях преподавателей и студентов Оренбургского государственного педагогического института (1993, 1994, 1995)

Структура и объем Эиссерпяциа. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов,списка литературы и приложения, включает 376 страниц. 34 таблицы и 26 рисунков. Список литературы включает 332 наименования, в т.ч. 32 на иностранных языках.

ПуЗлшсодцц. основные положения диссертации опубликованы в 54 печатных работах. В список научных трудов, представленных в диссертации, включены 35, наиболее полно раскрывающих предмет защиты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСШ ОЧЕРК РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проводились на территории степной зоны йшого Урала в пределах Оренбургской области. Область расположена между 54°22' и 50°30' северной широты в 600 км от Каспийского моря, 'с запада на восток протяжение более 700 км. Согласно физико-географическому районированию на территории сбласта выделяются: Оренбургское Приу-ралье. которое вклвчает в себя юго-восточное окончание Русской платформы с Предуральским краевым прогибом; йшоуралъско-Мугоджарские низкогорья Уральской горной страны - в центральной части: Урало-Тобольское плато или Оренбургское Зауралье, древняя по возрасту равнина на востоке области (География Оренбургской области, 1971; Чиби-лев. 1975).

В климатическом' огаозейки район исследования расположен в Ат-ланпжо-конгинентальноя степной области, восточной подобласти (Алисов. 1956) центрально,! лаадпафтной климатической области (Борисов. 1967). Основными чертам! климата являвтся:кояяшектальность, жаркое сухое лето, холодная з£йз. коротка. интексетно проходящий весенняя

период, неустойчивость и недостаточность атмосферных осадков, сухость воздуха, частые засухи и суховеи (Борисов, 1967). Все это приводит к формированию на данной территории своеобразной степной растительности. Согласно "Почвенно-географическому районированию СССР" (1962) Оренбургская область расположена в нескольких почвенных подзонах: типичных, обыкновенных, вхных черноземов, темно-каштановых почв. Часть площади в пределах этих подзон занята серши лесными, черноземовидными лесными, мало сформированными, щебневатыми и каменистыми почвами, скальными -выходами, осыпями. Кроме основных подти-пов-автоморфных почв, в области распространены почва гидроморфного' ряда-пойменные дерновые, озерно-алювиальные. лугово-черноземные, болотные. Значительная часть площади занята солонцово-солончаковши комплексами (Агрохимическая характеристика почв СССР. 1964: Ерохина, 1959; Розов, 1983: Почвы Оренбургской области. ¿972). С цель» наиболее полного представительства основных типов степей Южного Урала ключевые участки расположены в пределах степного росзаповедника • "Оренбургский": 1) юго-восточная часть Русской платформы -

/'Галовская степь" - 3,2 тыс,га 2) южная часть Предуралья - "Бур-тинская степь" - 4,6 тыс. га 3)'южная часть Уральской горной страны -"Айтуарчкая степь" -6,7 тыс. га 4) "Тургайская столовая страна" -"Ащесайская степь" - 7,2 тыс. га

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

В основу методики исследования положены рекомендации, содерза-щиеся в известных общепринятых руководствах (Алехин. 1938,- Полевая геоботаника: I-V; Программа и методика Сиоценологических исследований. 1974: Василевич, 1969. 1975Í. Работа выполнялась в период с 1981 по 1995 гг.. Обследовалась степная зона Самого Урала с прилегавшими к ней районами е пределах Оренбургской области. Проводилось маршрутное и детально-маршрутное обследование территории на плокада около loó тыс.кмг, протяженность трансект, заложенных на клэчевых участках составляет более 25 км. Обследовалась степная, лесная, луговая, болотная растительность, выяснялись обздш закономерности ез распространения, подбирались участки для захлаДки сети ботанического мониторинга с целью охвата всех физико-географических регионов района. . . ■

Для получения дополнительных сведений проанализированы катерна-

ли землеустройства, геоботанические очерки кормовых угодий и почвенные карты в Н 1:25000, составленные институтом Волгогипрозем, данные морфологических описаний почвенных разрезов и химических анализов почв; геологические отчеты Оренбургского территориального управления; отчеты Оренбургского отдела степного природопользования; сводки' метеостанций. Использовались фондовые, статистические'и картографические материалы. При изучении флоры были использованы общепринятые методики флористического анализа, заложенные трудами А.И.Толмачева (1974, 1986), Р.В.Камелина (1973), В.И.Шмидта (1974), В.Н.Тихомирова (1988) и др.. Для инвентаризации видового состава сосудистых растений была заложена сеть из 22 локальных флор. Для изучения разного-дачной изменчивости флористического состава степных сообществ в течение нескольких лет проводились наблюдения на четырех стационарах степного госзаповедника "Оренбургский". В период полевых работ проводился сбор гербария. В гербарий вошли основные виды сосудистых растений, встречающиеся в районе исследования. При выделении растительных сообществ были использованы методические приемы, при которых принимались во внимание "вдеуз", "характерные", "индикаторные" вида, обоснованные в работах: Л.г.Раменского, 1938, 1952. Braun -Blanquet, 1964; К.И.Дохнан, 1960, Б.М.Миркина. Г.С.Розенберга, 1978; Shluter, 1980; Barnes, 1982; П.Л. Горчаковского. 1981, 1982.

Определялась биологическая продуктивность растительных сообществ. Надземная фитомасса оценивалась методом укосов (Ларин. 195?) с площадок 0,25x0,25 мг, закладывалось' 10-15 площадок. ■ Травостой срезался на уровне почвы, тщательно собиралась подстилка.' В полученной фитомассе' выделяли гивую и мертвую части. Укос разбирался по основным хозяйственно-ботаническим группам, фракции взвешивались в воздуино-сухом состояшга, ошибка не превышает 15-2035.

Подземная фитомасса определялась по методике послойного отбора (Шзлыт, 1950,. 1960) с помощью почвенного бура диаметром 80 мм. Образцы отбирались послойно через 10 см, глубина взятия образцов зависит от иещности почвенного покрова. Корни отмывались на почвенных ситах с диаметром отверстий последнего 0,25 ни, высушивались до воздушно-сухого состояния. -Остатки почвы удаляли вручную путем перетирания и взвешивала. С целью установления влияния производственных выбросов Оренбургского газзавода на травянистые растения на пробньс? площадках, заложенных з санитарно-защитной зоне ОГПЗ. отбирались проба растегай для биохимических аналазоз. -Отбор проб проводился в

течение всего полевого периода по фазам развития в трехкратной повторное™. По нашей просьбе биохимические анализы проводились в' лабораториях Оренбургского научно-исследовательского института мясного скотоводства и областной санитарно-эпидемиологической станции по общепринятым методикам. Выполнился полный зоотехнический анализ отобранных образцов, определялось содержание тяжелых металлов и незаменимых аминокислот. Для контроля использовались результаты проб взятых в Оренбургском степном заповеднике.

Детально-маршрутными исследованиями охвачена территория более 25 тыс.га. Заложено и описано более 2000 пробных площадок. Взято'более 100 проб надземной и подземной фитомассы и около 250 образцов проб для биохимических анализов растений. Собран гербарий около 2000 листов. Использованы и проанализированы ведомственные материалы: отчета Оренбургского геологического территориального управления, материалы землеустройства, сводки местных метеостанций.

3. ФЛОРИСТИЧЕСКАЯ И ФИТОЦЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТЕПЕЙ ЮЖНОГО УРАЛА

3.1. Флора степей Много Урала. Во флоре исследованного района отмечено 1612-видов сосудистых растений. Они относятся к 123 семействам, 551 роду, основное число видов во флоре относится к покрытосеменным растениям, они составляют 97,66% от общего числа видо'в, 75,63! из них приходится на двудольные и 22% на однодольные растения. Наиболее многочисленными семействами района исследования являются Aste-гасеае, Роасеае, Fabaceae, Brasslcaceae, Caryophylaceae-, Chenopodla-

ceae." J

Число видов в семействах варьирует от 1 до 224. Во флоре отмечено 70 семейств, содержащих по 1 роду, к ним относится 185 видов, что составляет 11,4% всего видового состава. В числе семейств представленных 1 родом - 39 имеют по 1 виду. Значительное число семейств с одним родом указывает на относительное таксономическое разнообразие флоры степей Южного Урала. Наиболее многочисленны в видовом отношении роды Astragalus, Carex, Artemisia, Potentlila, Allium и др. В совокупности они содержат 245 видов, что составляет.15.9% всего видового состава. • • •

Соотношение биоморф в составе флоры таково: деревьев и кустарников - 96, кустарничков - 25, полукустарничков - 83,. .трав - 1408

видов (в том числе 1008 многолетников, 52 - двумноголетников, 53 -двулетника, 2S5 - однолетников). Прослеживается явное преобладание многолетних травянистых растений, на деревья и кустарники приходится 6,3%, что подчеркивает степной характер флоры исследуемого района. Значительное число полукустарничков и кустарничков (Ephedra distac-hya. Astragalus helrali, Thymus guberllnensls, Artemisia salsololdes. Scablosa lsetensls, Eremogone korlnlana и др.) связано с распространением на территории исследования каменистых степей. Характерно присутствие эфемеров-однолетников, среди которых многие виды часто увеличивают свое обилие при нарастающих антропогенных нагрузках (Came-llna mlcrocarpa, Erophlla verna. Draba nemorosa, Androsace maxima. Alyssum turkestanlcum).

На территории исследования выделяются следуюиде фитоценотичес-кие группы: степные - 215, каменисто-степные - 186, пустынно-степные - 87, лугово-степные - 176, солонцово-степные - 24, луговые-- 302, лугово-лесные - 181, лесостепные -.24. лесные - 125, лугово-солонча-Ковые - 63. солончаковые - 24. лугово-болотные - 129, бол<?тные - 4, прибрежно-водше - 16. водчда - 56. По экологическим группам виды распределяются так: ксерофиты - 342, ксеромезофиты '- 288, мезоксеро-фиты - 207, мезофиты - 555, гигромезофиты - 38, гигрофиты - 53, гад-рофиты - 52. гидатофиты - 77 видов. Для изученной территории характерно значительное число эфемероидов - Gagea minima, G. lutea. Tulipa schrenkil, T. patens. T. biflora, Frltillarla ruthenlca, F. me-leagroldes, Iris pumiia. Adonis wolgerisls, Pulsatilla patens и др. Доля синантропных растений во флоре исследованного района составляет 1035 (175 видов). Это связано с длительным.хозяйственным использованием территории. В составе флоры 125 видов ценные лекарственные растения - Glycyrrhlza glabra, Rhannus cattertlca. Tilla cordata, Cen-taurlum erythraea, Leonurus tataricus,~ Polygonum persicaria и др.. значительное число видов ядовито - Veratrum lobellanum. Aristolochla clematltls, Aconitum anthora. Ranunculus flammula, Euphorbia semi-vlllosa и др.

Спектр географических элементов флоры отражает пограничное положение исследованной территории, располояенной на стыке нескольких шграционных путей меаду Европой и Азией, на юзной окраине Уральских Гор. Преобладают элементы евразиатской группы - 76,5%, на долю муль-тиконтинентальной группы приходится 14%. Участие европейской и азиатской групп незначительно (4.5л и 4, ЗЯ). Особый интерес представлют

растения имеющие ограниченное распространение. Таковыми на территории исследования являются растения, распространение которых ограничено Уральской горной страной и прилегающими равнинами - элементы заволжско-уральской и уральской флористической группы. К ним в частности относятся эндемики и субэндемики скально-горно-степного комплекса и эндемики широколиственных лесов. В изучении эндемичных и реликтовых элементов уральской флоры большую роль сыграли работы С.И.Коржинского (1894), И.Н.Крашенинникова (1939), П.Л.Горчаковского (1969). к скально-горно-степным эндемикам исследованной территории относятся растения произрастающие на выходах горных пород, каменистых и щебнистых склонах степных холмов, обнажениях известняка, кварцита, песчаника Dlanthus uralensls, Elytrlgla prulnlfera, E'. refle-xlarlstata, Koelerla sclerophylla, Astragalus karellnlanus. Hedysa-rum razouKiovlanum, Oxytropls gmellnll, Thymus baschklrlensls, T. gu-berllnensls, Dlanthus aclcularls,. Sllene baschklrorum. Potentllla eversmanniana, Astragalus helmll, Oxytropls splcata, • Onosraa guberll-nensls, Hedysarum grandlflorum. H. argyrophyllum и др. К эндемикам широколиственных лесов, переживших эпохи оледенения и явившихся убежищем для широколиственной растительности относятся Lathyrus lltvl-novil. Knaqtla tatarlca. Эндемичные виды придают флоре исследованной территории характерный оттенок: они являются активными фитоценообра-зователями в каменистых степях, часто занимая позиции доминантов.

Реликтовые растения изученной территории (Коржинский,• 1894; Крашенинников, 1937; Горчаковский,1969) можно подразделить на следующие категории:

1. Доледниковые реликты: а) широколиственных лесов с разорванным ареалом Festuca altlsslma. Geranium robertianum. Galium odora-tum, Cephalanthera rubra; б) открытых местообитаний Juníperas sabina. Hellctotrlchon desertorum. Clausla aprlca. Polygala slblrlca; в) водных местообитаний Salvlnta natana. Trapa natans.

2. Скальные и горно-степные реликты горноазиатского происховдет ния, проникшие на Урал в конце плейстоцена, произрастают в каменистых степях, -на каменистых и щебнистых склонах "холмов, солонцеватых ц песчанистых почвах в равнинных степях: Основной ареал этих растений - горные районы Азии, в Западной Сибири отсутствуют и вновь появляются на Южном Урале (Горчаковский, 1969, 1982). К ним относятся Sllene altaica, Orostachys splnosa. Linaria altaica, L. debllis, Sedura hybrldum, Chamaerhodos erecta, Oxytropls uralensls и др.

3. Плейстоценовые реликты азиатского происхождения, свойственные светлым лесам и лесным лужайкам, травянистым склонам степных холмов Allium obllquum. Aconitum anthora. Lathyrus gmellnll, Gentla-nopsls barbata.

Основные места локализации эндемичных и реликтовых растений на территории Оренбуржья - бассейны р. Сакмары и ее притока - Большого Ика. Гу:'ерлинские горы. Южноуральско-Мугоджарское низкогорье на левобережье реки Урала, бассейн р. Суундук, урочище Иэйтан-Тау.

3.2. В диссертации. привоЭшся список сосудистых растений степной зоны Сотого Урала.

3.3. Структура и закономерности распределения степной раст-тгзльноспи. В результате геоботанического изучения степной растительности клэчевых участков составлена классификация, в основу которой полонены принципы донинантов (Сукачев, 1915, 1928; Лавренко, 1940, 1956) с использованием показательных растений-детерминантов, .иногда образуем« лишь единичную щшесь к фону массовых растений (Раменс-кий, 1952; Браун-Бланке, 1964). основные положения классификации разработаны при систематизации степей Урало-Илекского междуречья (Горчаковский. Рябштна, 1024). Всего на ключевых "участках выделено й описано'3' подтипа степей, в том числе на Заволжском и Зауральском участках подтип настоящих степей, в Лрэдуралье - настоящих и каме-гастюс степей и па Юлюуральскон низкогорье - настоящих, каменистых и луговых степей. Современное состояние растительного покрова отражено на гооботаничесЕ'я картах в маептабе 1:25000'и 1:50000, выполненных на четкрзя участках госзаповедника "Оренбургский". В основу лзгещи карг положена классификация растительности, разработанная в рузультата гсоботешгч?ского обследования картируемой территории, однако они ив поптор-.зт дэуг друга. Легенды составлялись с целью показа пространственного соотнопгнля раститйлышх сообществ, их связи с С'5зико-гоогрг?ичес1спл1 условными и ограничивались масштабами карт. В гсзчестсз еляиа гшртггрошзш преимущественно использованы формациям и груши. ассощздЯ. Наряду с гсг.огегаогл 'выделаки растительного яокроЕЗ, Sura использованы и гетерогешгыз, . включающие совокупности пескошах йтецетозоз (Блшгрздоз, 1932, 1966; Исаченко, 1967; Исаченко, Рачксзскся. 1SS1) - кокплекси и серии сообществ.

3.4. вигоуенолозичзская xapofxspucraxa степной расттелькосщ.

Ксторил ргстят&пъностп Лзгого Урала изучалась многими исследователями. Далию! каеггппгед этого езгкеез. содоргатся в работах

С.И.Коржинского (1894,1901), М.И.Ильина (1922), И.М.Крашенинникова (1923, 1927, 1939), Л.И.Тюлиной (1929), С.Ю. Липшица (1929), П.Л.Гор-чаковского и др., (1975). М.И.Котова (1947), П.Л.Горчаковского (1963, 1957, 1963, 1968), К.И.Игошиной (1963, 1964). В изучение растительности Оренбуржья внесли свой вклад П.С.Паллас (1773-1778). И.И.Лепехин (1795), И.П.Фальк (1824). проводившие свои исследования в составе академических экспедиций 1768-1774 гг. В 1832 году собирает значительный гербарий Х.Д. Лессинг. Этот гербарий был использовал для составления знаменитой "Флоры России". Большое значение для изучения растительности Оренбуржья имели работы П.И.Рычкова (1762). • Э. А.Эверсмаина (1840), С.И.Коржинского (1898), С.'С. Неуструева (1918), С. Е. Рожанец-Кучеровской (1926), М.. И. Рожанец и С. Е.Роаса-нец-Кучеровской (1928). Б.А.Федченко и Н.Ф.Гончарова (1929).

С 1953 года изучение растительности было связано с освоением целинных земель. Растительности Оренбургского Зауралья посвящены работы М. С.Хомутовой (1956, 1965), И.С.Ильиной (1963,. .1964), растительности поймы р.Урала и прилегающих водоразделов Р.П.Савоськиной (1962, 1970а, 19706), растительности Урало-Илекского междуречья З.Н.Рябининой (1980, 1984, 1985).

Основными сообществами на территории Оренбуржья Являются настоящие дерновшшо-злаковые степи с господством Stipa lesslnglana, S.zalesskll. S.capllLata, Festuca valeslaca, Hellctotrlchon deserto-rum. Они характеризуются преобладанием ксероморфных степных'и луго-во-степных видов. Отдельные дерновины узколистных злаков отстоят друг от друга, часть поверхности почвы-оголена, иногда покрыта лишайниками. Наиболее характерны для них ксероморфные степные и луго-во-степные виды. Участки луговой степи встречаются редко. Для районов с выходами каменистых пород и грубоскелетными почвами характерны каменистые степи, растительность которых отличается разрекенным травяным покровом, состоящим из петроф-лтов. в основном скальных горно-степных эндемиков и реликтов (Коршнский, 1894; Крашенинников,, 193Э: П.Л.Горчаковский, 1964; Рябинина, 1985): К югу от долин рек Илека, Урала. Кумака распространены полынно-злаковые степи, напоминающие полупустыни с характерной для них растительностью: Achnathe-rurn splendens. Festuca valeslaca. Artemisia 'lerchlana, солйнцово-со-лончаковыми комплексами. ' •

К настоящим степям-в Оренбургской области относятся лессингоко-выльные, залесскоковыльные, тырсовые, овсецовые, степномятликовые.

типчаковые, грудницевые степи. Среди них наиболее распространены ко-вылковые степи с господством Stlpa lesslnglana. Они занимают широкие межбугровые долины, склоны бугров средней величины (Рябинина. 1994).

Stlpa lesslnglana - один из засухоустойчивых ковылей. он является ландшафтным растением в оренбургских настоящих степях, господствует в травостое. Кодоминантом выступают плотномелкодерновинный злак Festuca ^aleslaca, длительновегзтирутцие многолетние галоксерофиты Crlnltarla vlllosa и Artemisia lerchlana на солонцеватых почвах. На шяых и юго-западных склоках степных холмов единственным доминантом становится Stlpa lesslnglana. Из.разнотравья в ковылковых степях наиболее постоянны Medlcago romanlca, Galium ruthenicum ..Salvia stepposa, Verbascum phoenlceum, Astragalus testldulatus, Veronica prost-rata. Tulipa schrenkll, Nepeta ucranlca, Valeriana tuberosa (Горча-ковсккй, Рябинина. 1981; 1984).

Ковылковые степи представлены тремя группами сообществ: - 1) мо~ нодокинантные лессингсковыльные степи, 2) типчаково-лессингоксвыль-ные степи, 3) разнотравно-лзссингоковыльные степи.

Второе место по распространению занимают залесскоковыльные степи с господством Stlpa zalesskil. Занимавшие ранее'плакорные местообитания к' югу от луговых степей, залесскоковыльные степи в основном распаханы, и в настоящее время распространение галесскоковыльных степей связано с теневыми склонами степных холмов, поникенными участками межбугровых долин, с более благоприятны?® условиями увлажнения, вытесняя более южный Stlpa lesslnglana!

Наряду со Stlpa zalesskil. в сообществах встречаются Hellctot-richon desertorun, Роа stepposa, Phleuro phleoldes. Для разнотравья типичны Pulsatilla pateas, Potentllla proatrata, Anemone sylvestris, Gallun verum, Oxytropls spicata. Dlanthus andrzejowsklanus, Hleraci-um vlrosum. Общее число видов, зарегистрированное в залесскоковыль-них степях - .114 (Горчаковский, Рябинина, 1984).

Залесскоковыльные степи содер:кат эндемичные, реликтовые, крас-нокникнке виды, нуждающиеся в охране: Dlanthus uralensls. Oxytropls spicata, Helictotrlchon desertorum. Tulipa schrenkll, Frltlllarla ruthenlca. Scorzonera purpurea, Stlpa zalesskil и другие.

• Луговые степи на территории Оренбуржья занимают незначительные площади в сёверных и северозападных районах области, а также в широких понижениях. _ на пологих подиокиях склонов северных экспозиций среди сообществ настоящих степей, так как в прошлом были расположены

на самых плодородных равнинных участках и в основном сейчас все распаханы. Луговые степи - это сообщества травянистых многолетних растений эуксерофильных и ксеромезофильных с постоянной примесью мезо-фильных и ксеромезофильных травянистых многолетников. Синузии однолетних растений и лишайников., а отчасти и эфемероидов, отсутствуют или выражены очень слабо. Полукустарнички почти полностью отсутствуют.

Наибольшее распространение среди луговых степей имеют богато-разнотравно-злаковые степи. ■ Ведущая фитоценотическая роль принадлежит здесь плотнокрупнодерновинному злаку - Stipa pulcherrima. Струн-' тура травостоя сложная, с примесью Stipa zalesskll. Роа steposa. Festuca valeslaca. большим количеством разнотравья- Stellarlá gramínea, Fragaria vlrldls, Myosotls popovll. Lathyrus pallescens. Sesell llbanotls. всего в сообществе зарегистрировано 87 видов растений.

Для растительного покрова оренбургских степей характерны каменистые степи на грубоскелетных каменистых и щебнистых почвах (Posa-нец-Кучеровская, 1926; Федченко и Гончаров. 1929; Крашенинников. 1939, Ильина, 1963, 1964). Это своеобразный подтип степной растительности, связанный с каменистостью субстрата, постоянно действующей эрозией почв, слабым развитием почвообразовательного процесса, и особым режимом тепла и влаги, особенно для ыелкосопочного рельефа. Растительные сообщества каменистых степей отличаются разреженностью травяного покрова, наличием в составе большого числа петрофйтов, а также полукустарничков, среди них Alyssiin tortuosum, Thymus guberli-nensls. Oxytropls floribunda, Gypsophlla patrinll.

Для низкогорных районов области наиболее характерны петрофатко-разнотравные степи на труднодоступных/'вервинах и -скалистых склонах с выходами коренных горных пород на высоких степных буграх с разрешенным травяным покровом и оба^ш проективным покрытием - 5-20 %. Здесь нет четкого разделения-.на подъярусы. Докинаиташ являются Echlnops ruthenlcus. Artemisia salsoloides. Sterlgmostesum tomontoaum, Oxytropls floribunda. Astragalus helmil, Gypsophlla'patrlnll. Всего зарегистрировано 63 вида растений. Как правила, во второй половике июля на месте петрофитноразнотравкых 'степей выгорает вся растительность за исключением лишайников (Рябиншш. 1986).

Для привершинных участков и вергш бугров средней Величины характерны петрофитноразнотравко-злаковые степи с господством Agropy-ron pectlnatum, Hellctotrlction deaertoran. Stipa sareptana. Festuca

valeslaca и каменистого разнотравья - Onosma slrcpllclsslma, Ephedra dlstachya, Eremogone korlnlana. Scorzonera auatrlaca, Potentllla hu-mlfusa, Alyssum tortuosum и другие.

В отличие от луговых и настоящих степей каменистые степи содер-тат в своем составе наибольший процент эндемичных и реликтовых видов - Dlanthus aclcularls, Astragalus helmll, Orostachya splnosa, Sedum hybrldur,.. Thymus guberllnensls. На обнажениях в степной зоне произрастают Elytrlgla prulnlfera, Sllene baschklrorimi, Clausla aprlca, Artemisia salsololdes, Llnerla altalca и L.debllls и другие.

В связи с неоднородностью почвенно-грунтовых условий, расчлененностью рельефа, набор степных растительных сообществ на каждом конкретном участке бывает очень пестрым. Тай на затененных северных склонах и в увлажненных лонбинах зональные типчаково-ковыпковые степи заменяются более северными, с господством Stlpa zalesskll, S. pulcherrlma, а для южных, хорошо прогреваемых склонов, характерны степи более ю:шк типов с господством Stlpa lesslnglana, S.capllla-ta. Для степной растительности характерны заросли степных.кустарников.

С засоленными почвами сйязано появление галофитной растительности. На' территории исследования участки солонцов и солончаков связаны с участкшш выходящих на поверхность третичных засоленных глин и пестроцветных глин древних кор выветривания, а также с выходом засоленных вод кунгурского водоносного горизонта пермской системы. По верхни?? частям склонов речных долин, на участках высоких водораздельных ме::;бугровкх долин встречается солонцеватые растительные группировки. В сочетании с участка.1® степей они .образуют солонцово-степные коиплексы, для влагных засоленных участков характерно развитйе растительности солончаков и солончаковых лугов (Рябинина, 1984).

В травостое таких сообществ обычны Ca^phorosma roonspellaca. Crlnltarla tatarlca, Llmonlura gir.ellnll. Llraonlum suffrutlcosun. Frankenla hlrsuta, Salicornla europaea. Pucclnellla dlstans. Astragalus sulcatus. Saussurea salsa и другие (табл.1). •

На фоне степной растительности, в местах выхода грунтовых вод, по долинам ручьев и мелких речек распространены лугоЕые сообщества. Луговые ценозы представлены лугаш болотистыми, настоящими и остеп-кенныш. На' высоких уровнях пойменных участков выделяются остепнен-ные луга с господством Agropyron pectlnatun, Festuca valeslaca и ме-зоксерофитного разнотравья - Medlcago falcata. Salvia tesqulcola.

Galium verum и другие. В юго-восточные районы Оренбуржья заходят пустынно-степные и пустынные растения: высокие дерновины Achnatherum splendens, Tamarix ramoslsslma. Psathyrostachys juncea.

Пестрота растительного покрова и его быстрая сменяемость на коротких расстояниях на Южном Урале была отмечена -еще Крашенинниковым (1932, 1941). Эта особенность характерна и для Оренбургских степей. Даже на сравнительно небольшой территории растительность представлена. как правило, сообществами, относящимися .к нескольким типам и подтипам растительности (каменистые' и дерновинно-злаковые степи, бе-резово-осиновые колки, участки черноольшнников. влажные луга). • '

Сравнительная характеристика флоры, и растительности степей Сякого Урала. Стабильность экосистемы определенной территории как и стабильность всей мировой экосистемы напрямую связана с 'пространственным разнообразием (Murdock, 1975). Стойкая экосистема способна оставаться малоизмененной в условиях нарастающего антропогенного вмешательства за счет достаточного числа внутренних к внеших свя- • зей, определяющихся'ее видовым разнообразием (Frey, 1SS6; looming, 1972; Ellart, 1976; Holling, 1973; Koy-Kelr. ' 1974; KcKaushton. 1978). Упрощение флористого состава, унификация растительности приводит к снижению устойчивости экосистем, снигешно первичной биологической продуктивности биосферы, возможность использования растительных ресурсов, их сохранения.

Исследования, проведенные на степных участках Заволжья. • Проду-ралья, Южноуральских низкогоркй и Зауралья позволяют сделать сравнительный анализ флоры и растительности клачейых участков.

Видовое разнообразие флори исслэдованних учаоткоз шодинакозо. Наибольшее количество семейств отсечзйо в степях Предуральа и Есиоу-ральских низкогорий - 73 секейства, 34 сеаеГ.ства характерно для участка Заволжских степей и 30 для Зауральских. Для сравнения - со Флоре Губзрлинских гор (Морозова, 1991) откачено липь 28 се^зйстз. В группу 10 крупнейших семейств входят в общой слоыюсти 14 сеизГ.ста,, при этом 7 семейств характерны для всех аналлзкруекых участков, четыре семейства Asteraceae, Poaceae, Fabaccae u Laaiaceao являэтея наиболее многочисленными, a Asteraceae u Роасеае - воегда заннизэт 1 и 2 место в ранжировке, такое распределение ceusñcTS полностъ» соответствует флористическому составу степного типа растите&нвсти.

В систематическом -составе флоры есть особенности, позволяйте установить различия меаду анализяруешйа участкам степей. Tas. в

Таблица 1;

Зколого-фитоценатческая схема ззлофшгних раоштелъиых сообществ парохода от влзжних солончаков к стетым солонцам

Зауральских степях в десятку крупнейших семейств входит ceM.Chenopo-dlaceae, возрастает роль Scrophularlaceae и Brasslcáceae. что приближает флористический состав Зауральских степей к флоре более южных районов Казахстана (Ильина, 1963, 1964, 1968), а во флоре Каракалпакии сем.Chenopodlaceae занижает первое по значимости место (1983). Флора Заволжского участка характеризуется значительным количеством представителей сем.Alllaceae. Llllaceae, Ranunculaceae. На флору наиболее многочисленных 10 семейств анализируемых участков приходится более 50% видового состава

Для всех участков наиболее разнообразными по видовому составу' родами являются Astragalus. Artemisia, Stlpa, Veronica, Plantago. они составляют от 10% до 15% флоры участков. В Зауральских степях выделяются роды Ltmonlum, Tulipa, Serratilla, что опять указывает на более южный характер флоры Зауралья.

Важнейшим признаком организации фитоценоза является принадлежность видов к различным биоморфам (Работнов, 1978).■Для анализируемых участков характерно подавляющее преобладание многолетних травянистых растений (70%-80Ж), высока численность одно-двулетних растений, роль кустарников резко снижается в Зауральских степях, при возрастающей ррли полукустарничков (рис. 16).

Рассматривая флору ключевых участков с точки зрения экологических групп растений (Борисова, Исаченко, Калинина, 1961) можно сделать вывод о преобладании ксерофильного экологического ряда.'что характерно для всех настоящих степей. Растения гидрофильного ряда имеют незначительную численность (рис.la)г при небольшом увеличении в Предуралье и Южноуральских низкогорьях. Это увеличение связано с фи-оико-географическими особенностями района - большое количество родников. ручьев, подходящих к поверхности грунтовых вод приводит к возрастанию в этих местах доли гидрофильных, гигрофильных растений, а также увеличению численности мезофитов. Для Зауральских и Заволжских степей характерно присутствие галофитов, характеризующих ту или иную степень засоления почв, здесь se отмечается и самая значительная роль ксерофитов.

Различные типы степей различаются по господству тех или иных эколого-фитоценотических групп растений (Борисова и др.. 1961; Дох-ман, 1969; Семенова-Тянь-Шаньская, 1966). В степных'участках Заволжья преобладают степные и лугово-стегшуе растения, они составляю» 57X от общего числа видов, в степях Предуралья и Кзюуральских низ-

рис, 1. ИЗМЕНЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП

Зауралье

г

65.» ~

кееромеэофмты

ксерофиту

мяэофмтн I иезоксерафити I " I галофиты

..',...,М итинпиЗ It.ii 1-1 I.

. ИЗМЕНЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ БИОМОРФ ■

Зсзо/мъе

[ '

фздурслье и ожмо-урал^ские жзксгсрья

Зоурольв

деревья

1Ш1Ш кустарники

кустаояички и полукуст арнички

многолетники

111

1С I

когорий наряду со степными и луговостепными видами значительно увеличивается доля луговых и прибрежно-водных растений, что объясняется раннее отмеченными физико-географическими особенностями.

Наиболее сухими, приближающимися по всем признакам к более южным типам растительности являются степные участки Зауралья - при сокращающейся доле луговых, лугово-степных видов,в них увеличивается доля солончаково-луговых, каменистых и пустынно-степных растений.

Учитывая ранее отмеченное преобладание во флоре Зауральских степей сем. Chenopodlaceae, родов Artemisia. Limonlum. значительную роль. полукустарничков в сложении фитоценозов, мозкно заключить, что флора Зауральских степей по составу и структуре приближается к флоре более южных районов (Казахстана, Средней Азии).

Растительность Заволжского и Зауральского участков отличается меньшим разнооОразием растительных сообществ. Выделяется здесь группа формаций разнотравно-злаковых степей с наиболее многочисленной формацией разнотравно-типчаковой. По остальным группам формаций наблюдаются следующие различия: в Зауральских степях большее значение имеют злаковые и полынные группы формаций, а такае преобладание по площади злаково-разнотравной группы формаций, отсутствующей на Заволжском участке. Характерны особенности, связанные с засоление^ почз - значительное распространение фитоценозов с участием Artemisia pauclflora в Таловской степи (Заволжье) и растительности корковых солонцов с участием Halocnemum strobllaceim, Sallcornla europaea, Limonlum casplum и др. в Зауралье. '

Наибольшим разнообразием отличаются степи Шноуральских низко-горий. Это связано с большим разнообразием местообитаний, характерных для мелкосопочного рельефа с многочисленными еыходз!.ш горных пород, склонов разной экспозиции, родников, ручьев, кзггрядовах долин и т.д. Всего здесь выделено 44"ассоциации с явнш преобладаниеа сообществ каменистых степей. В отличие от Предуральскнх степей, где также выделяются каменистые степи -' для Югноуральскнх нязкогоркй характерно преобладание петрофитнозлаковых степей с большая количеством эндемиков и реликтов (Astragalus halcll, A.karallnlanus, Oxytro-pis splcata, Orostachys spinosa, Т&ушз gubarllnenals, Llnarla &1Ц-lca и др.).

ГЛАВА 4. МОНИТОРИНГ СТЕПНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

С целью создания опорной системы мониторинга степной растительности Южного Урала заложена сеть стационарных площадок, отражающих разнообразие степных растительных .сообществ, ' как квазинатуральных, так и находящихся под различными факторами антропогенного воздействия.' Начиная с 1979 года на площадках проводится учет состава, структуры, запаса подземной и надземной биомассы, отбираются пробы на урожайность и биохимические показатели.

4.1. Биологическая продуктивность стегыой растительности. Сравнивая продуктивность сообществ за 1989-1992 г. г. можно сделать вывод, что восстановление естественной растительности далеко не всегда проходит с увеличением надземной продуктивности сообществ. За отмеченный период значительное увеличение можно отметить'лишь на одной лз площадок. Прочие площадки характеризуются значительным (в той или иной степени) падением продуктивности растительных сообществ.

В целом для большей части площадок характерен ход восстановления растительного покрова, при котором происходит уменьшение доли полыней в Фитомассе и возрастание количества разнотравья за счет других растений. В ряде случаев происходит восстановление сообществ ' не до разнотравно-злаковых, а до злаковых ассоциаций, что выражается в уменьшении разнотравья и бистром росте доли злаков в фитомассе.

Увеличение надземной фитсмассн происходит -в основном за спет накопления взтсеи, что ко>:з;о объяснить отсутствием выпаса копытных гисотиых, как диких, так и домашних, накопление значительных запасов войлока ездзт к угнетении некоторых видов степного разнотравья, увеличена погарсопасноста (особенно в засушливые годы).

ИсхоДя из дангшки подземной фитомассы, которая является более стабильно и пзоззис5;шм от климатических условий, по сравнению с надзкяюЯ Оэтс;?зсс.сй, показателем фитоценоза можно сделать вывод: изъятие из испэльзоешшя степных растительных сообществ нередко вб-дзт к псв1г:?1пэ их продуктивности. Наиболее интенсивно процесс накоплена ¡'.асси пэдзо'зшх органов растений идет на глубине 0-20 см, в . основном из-за псвтаккл доли участия в сложении травостоя дернозин-нын растешь (преимущественно плотно и крупнодерновинных злаков).

4.2. Регэнерощгя сг-гплса расгаотельностпи. с 1979 года наблюдается Ессстсноапеппа с-злст на пологом юго-западном склоне степного

холма урочища Кармен в Беляевском районе с черноземами южными карбонатными щебневатыми малоразвитыми. Залежь окружают участки квазинатуральной степной растительности. Исходным растительным сообществом, предшествующим распашке, была ксерофитноразнотравно-типчаково-ковыл-ковая степь. Ассоциация шерстистогрудницево-типчаково-ковылковая (Stlpa lessíngiana + Festuca valeslaca + Crlnltarla vlllosa) с доминированием Stlpa lessíngiana. кодоминаитом здесь выступает типчак Festuca valeslaca. Общее проективное покрытие - 40-45%. В травостое постоянно присутствуют типичные степные аборигены: Koelerla crlsta-ta, Galium ruthenlcum, Medicago romanlca, Astragalus testlculatus, Potentllla humlfusa и др. Всего в ассоциации зарегистрировано 48 видов растений. Преобладают многолетние ксерофильные виды, доля сорняков незначительна. За период наблюдения на залежи четко прослеживается смена стадий:

I. Крупнобурьянистая залежь (8-10 лет). Сообщество проломнико-во-пуотыннобурчаково-полынксвое (Artemisia austriaca + Alyssura tur-kestanlcum + Androsace maxima) - описание 1988 года. Аспект создают серовато-зеленач вегетирующая Artemisia austriaca с ярко-келшш пятнами цветущих Potentllla humlfusa, Alyssuai turkestanicum. Erysimum canescens.. Основу травостоя составляют синантропные виды: сор, -Artemisia austriaca, Alyssum turkestanicum, Androsace maxima. Подтверждается несформированность травостоя большим обилием одно- и двулетних сорняков: Lappula squarrosa, Dracocephalim thymlflorua, Kenl-ocus linifollus. Ceratocephala testiculata, Convolvulus arvensls. Среди сорных растений единично встречаются типичные степные виды -Thymus niarschallianus, Salvia stepposa, Verbascun phoenlceura. Всего на учетной площади отмечено 22 вида, из них 9 видов (41%) - сорных. 7 видов (31%) - одно-двулетних.

II. Плотнокустозая стадия восстановления (15-18 лет). Сообщество разнотравно-типчаковое (Festuca valeslaca + Artemisia austriaca + Potentllla humlfusa) - описание 1993 года. Аспект образуют зеленые дерновины Festuca valeslaca - сор, и отдельные яркие пятна цветущего разнотравья. Общее проективное покрытие 75-80%, почва без степного войлока. Доминирует Festuca valeslaca - сор,; характерно присутствие сорных растений и устойчивых к антропогенным воздействиям: - Draco-cephalum thyralflorum, Artemisia austriaca. Euphorbia segulerlana. Lactuca serrlola. Lactuca tatarlca. Однако заметную роль на этой стадии регенерации начинают играть степные многолетники: Koelerla

crlstata. Galium ruthenlcum. Trlnla murlcata, \rtemisia pontlca, He-dysarum argyrophyllum. Stlpa capillata, Stlpa lesslnglana, Stipa za-leaskli. Возобновляются и кустарники - Spiraea crenata. Spiraea hy-perlcifolla. Всего на учетной площади зарегистрировано 34 вида, из них 7 видов (20%) - сорные растения. 5 видов (14%) - одно-чвулетние.

Итак, только через 15-18 лет от начала восстановления начинают формироваться сообщества, отдаленно напоминающие квазинатуральные степные фитоценозы, в которых, однако, обилие сорных видов и особенность произрастания указывают на серийный характер сообщества и его нестабильность. Восстановление выведенной из оборота убыточной пашни и регенерация залекей естественным путем потребует не менее^ 60-80 лет. Существующий метод залужения пашни не пригоден для степных фи-тоценозов, так как посевы монокультуры без постоянного ухода быстро засоряются и, вырождаясь, вступают в процессы естественного восстановления через ряд стадий (от бурьянистой до конечной), продолжающиеся иногда до 100 лет. Наиболее продуктивными экологически устойчивыми фитоценозами являются зональные степные растительные сообщества. В этой связи наиболее перспективным следует считать создание новых травостоев максимально воспроизводящих основные черты природных экосистем (Вудмэнси. 1987).

4.3. Влияние пролшленныя выбросов на травянистые растения. В ' общем балансе загрязняющих веществ значительное место занимают, соединения серы, связанные с Оренбургским газоконденсатным месторовде-' нием.. С целью выявления диапазона действия производственных выбросов па отепну» растительность, адаптации растений к действию вредных факторов, установления растений, аккумулирующих вредные вещества были проведены исследовшгая на территории санитарно-защитной зоны Оренбургского газоперерабатывающего завода (СЗЗ ОГПЗ). Площадки мониторинга' (система тестоз физического, химического и биологического характера, направленных на определение степени воздействия техногенных зацзязаениЯ га биосферу) были заложены в санитарно-защитной зоне газгавода и охоло егдсости сезонного регулирования.

Контролз'1 слупли плоиздки со сходными фитоценозами в оренбургской степном заповеднике и прилегающих районах. Параллельно с* изучением дикорастущих степных растений, для сравнения действия промышленных Екбросоз, был:! исследованы и ряд культурных растений: зерновых, бобопых. ксруоЕЫх. Результаты геоботшшческих исследований не позволяли выявить олзянзе выбросов газзавода на видовой состав и

структуру степных фитоценозов, так как большое влияние на них оказано выпасом скотч, воздействием механизмов сельскохозяйственного производства и гражданского строительства. Территория загрязнена и другой хозяйственной деятельностью человека - до 18% синантропные виды.

Биохимические анализы отобранных проб, выполненных по нашей просьбе за время исследования, показывают повышенное содержание серы во всех пробах взятых в СЗЗ по сравнению с. контрольными. Наибольшее количество серы отмечается у растений отобранных в окрестностях П.Черноречье, затем идут растения из района поселка Мужичье Павловка и водоема-отстойника. Больше всего серы и тяжелых металлов накапливают Artemisia austrlaca, Medlcago satlva, Onobrychls tanaltlca, среди культурных злаков - Hordeum vulgare. Результаты биохимических исследований показали изменение химического состава растений СЗЗ по сравнению с контрольными. Дикорастущие травянистые растения более устойчивы к вредным воздействиям по сравнению с культурными. У культурных растений отмечается появление некротических пятен на листьях, особенно у Secale cereale в районе ОГПЗ. задержка в росте н развитии, снижение урожайности вегетативной кассы и зерна Secale cereale. Tritlcum aestivum. Например, урожайность зеленной массы Secale cereale в районе п.Холодные Ключи в фазу кущения на 90 ц/га ниже контроля, такая ке закономерность у вегетативной массы Hordeum vulgare в районе ОГПЗ. Биохимический анализ полевых культур показывает отклонение от контроля в накоплении питательных веществ - сшивается содержание жира, сахара, марганца. Содержание протеина в растениях'Secale cereale ниже контроля на 20%. Содержание серы в вегетативной массе Hordeum vulgare в районе в 2 раза и более выше контрольного на участках в районе ОГПЗ и п.Каргала. Изменение химического состава растений выращенных в районе СЗЗ ОГПЗ, отрицательно сказывается на кормовых свойствах растений.

Содержание аминокислот является показателем адаптивности расте- ' ний к промышленным загрязнителям. (Селихов, 1974; KorolewsKl. 1985; Тарабрин и др.. 1986; Кулагин и др.. 1990). Изучалось содержание свободных аминокислот (качественный и количественный состав) в вегетативной массе растений Festuca valesiaca. Artemisia austrlaca. Stl-pa lessinglana. Пробы отбирались в фазе кущения и отрастания вегета- . тивной массы на территории СЗЗ ОГПЗ ь районе поселка М.Павловки, водоема-отстойника и на контрольных площадках. Установлений, что сумка незаменимых аминокислот (в г/кг) составляет: Festuca valesiaca -

64,57/37, 02/36,84 (контроль/М.Павловка/отстойник) - увеличивается на контроле более чем на 57%; Stlpa lessingiana - 23,44/23,88 (контроль/отстойник) - увеличивается в районе водоема-отстойника; Artemisia austriaca - 66,43/50.29/68,00 (контроль /М.Павловка/отстойник) -увеличивается на 2% в районе водоема отстойника.

Изменяется содержание и отдельных аминокислот в условиях загрязнения и на контроле. .В условиях загрязнения отмечено увеличение содержания пролина у Artemisia austriaca, особенно в район." водоема-отстойника на 14,2%, по сравнению с контролем. У Festuca valesla-са и Stlpa lessingiana происходит снижение содержания пролина, особенно у Stlpa lessingiana в 2.4 раза. Аминокислота пролин гчвестна как соединение, обладающее защитными функциями (Массель и др., 1988; Шуберт, 1988), по-видимому, повышенное, содержание пролина. а также увеличение суммы незаменимых аминокислот один из Факторов, повышающий устойчивость Artemisia austriaca к промышленному загрязнению и антропогенному воздействию. В то время как Stlpa lessingiana и Festuca valeslaca сокращают свое обилие в условиях антропогенного воздействия, Artemisia austriaca в этих условиях увеличивает обилие.

ГЛАВА 5. ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Обеднение местных флор давно вызывает тревогу ученых - подчеркивается необходимость охраны в первую очередь самых уязвимых компонентов флоры - редких растений. Наиболее пострадала степная флора и растительность. В Красной книге РСФСР (1988) охватывающей 4.65 видов сосудистых растений - 25% (115 видов) составляют растения произрастающие в.степях. Приведенные цифры подтверждают остроту проблемы сохранения видового разнообразия степной флоры и зональных степных фитоценозов. Результатом изучения флоры степей Южного Урала явилось составление списка редких и исчезающих растений, который послужил материалом для создания Красной книги Оренбургской области, необходимость которой подтверядается приказом Министерства экологии РФ N 129 от 29.06.92 г. При установлении видового состава растений, нуждающихся в охране, разработана классификация с учетом имеющихся многочисленных классификаций отечественных и зарубежных авторов (Holub J., Prochaazka F., Cerousky J., 1979; Горчаковский, Шурова, 1982;

Стойко, 1983; Зеленая книга УССР, 1987). В классификации учитывался размер популяций, биологические особенности вида, способность его адаптироваться к изменениями природной среда, привлекательность и доступность для человека, научная ценность и т.д. Выделены 4 категории редкости растений (КР):

I категория. Очень редкие, представленные малыми популяциями на небольшой территории или рассеяно на более, обширных ареалах.

II категория. Эндемичные, реликтовые виды и виды на границе ареала, ' имеющие ценное научное значение.

III категория. Исчезающие виды, ареал которых сокращается по естественным причинам или из-за вмешательства человека.

IV категория. Виды требующие изучения: недостаток сведений не позволяет .дать точную оценку "угрозы исчезновения".

С целью охраны типичных местообитаний редких растений выделены шесть категорий фитоценозов. подлежащих охране. Без сохранения таких фитоценозов. а также, соответствующих этим фитоценозам элементов географического ландшафта, охрана редких растений не -возмогна.

Классификация фитоценозов, имеющих ценное хозяйственное, экологическое, генетическое, эволюционное значение.

1 - коренные фитоценозы с доминантами и кодокинантакя. внесенными в Красную книгу России.

•2 - коренные фитоценозы с редкими видами, имеизш научно-исследовательское и хозяйствнно-эталонше значение с КР-1.

3 - коренные фитоценозы с эндемичными, реликтовая видами и видами на границе ареала, занимающими фитоценотяческие позиции с КР-2.

4 - интразснальныз фитоценозы, за.слулшаюцзе охраны по ботанм-ко-географическим признакам.

5 - культурные фитоценозы из штродуцировашшх- кли аборигенных видов, имеющих экспериментальное или хозяйственное эталонное значение.

6 - коренные фитоценозы с исчезащаыи (в результате различных антропогенных воздействий) видакл с КР-3.

В список редких растений 0раа0ургс;со.1 области на данный komsht внесено 145 видов (около 9% флора сбглстн). в тон числе: растения вошедшие в Красную книгу России, исчезала с солзи с уничтожение;.: мест обитания, интенсивно истребляема растеклл. растения на границе ареала и т.д. Они относятся к 50 сеизйстваы и 110 родам. Наиболее многочисленные по числу редких видов семейства: астровые, бобовые -17; орхидные - 11; злаковые - 10; гвоздичные, лютиковые - 9, крзс-

тоцветные. лилейные - 5. Наиболее богатыми ролями являются: ковыли -5; астрагалы, копеечники, гвоздики, смолевки - 4; остролодочники -3.

В список редких внесены также растения, . сведения о произрастании которых известны только по находкам прошлых лет. За последние десятилетия они на территории области не отмечались - возможно это исчезнувшие растения, или сохранившиеся в единичных экземплярах, требующие особого внимания. К ним относятся: Stipa anómala. Егешгиз lnderlensl3, Paeonla tenulfolla. Sllene hellmannll, S. cretacea. В список не внесены некоторые редкие, но малозаметные, и произрастающие в труднодоступных для населения местах, растения. л

ВЫВОДЫ

1. Впервые во флоре степной зоны Южного Урала в пределах Оренбургской области выявлено 1612 видов сосудистых растений, относящихся к 123 семействам, 551 роду. Большая часть видов (97.6%) относится к покрытосеменным растениям. Наиболее представленными семействами являются Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Brasslcaceae, Caryophyliace-ае. В спектре географических элементов флоры преобладают элементы •евроазиатской группы - 76,5%, отражающие пограничное положение изученной территории между Европой и Азией, около южной окраины Ураль- • ских гор. Доля европейской и азиатской групп относительно невелика (4.3%. 4,5%). Особенностью флоры является присутствие элементов за-волкско-уральской и уральской флористической групп, представленной эндемичными видами (Dlanthim uralensls. Astragalus karellnianus. A. helrnll, Thymus guberllnensls, Lathyrus lltvlnovll и др.). Всего выявлено 76, эндемичных и реликтовых растений.

2. Установлено, что растительность изученной территории представлена луговыми, настоящими, каменистыми степями, относящимися к Причерноморско-Казахстанской подобласти и Западносибирско-Казахс-танскому блоку провинций к Заволжско-Казахстанской степной провинции. Наиболее сухими, приближающимися по всем признакам к более южным типам растительности, являются степные участки Зауралья ("Аще-сайская степь"). Растительность Заволжского и Зауральского участков отличается меньшим разнообразием растительных сообществ. Наибольшим разнообразием отличаются степи Южноуральских низкогорий.

3. Исследования 1989-1992 г.г. показали, что изъятие из использования степных растительных сообществ ведет к усилению процессов самостабнлизаци и нередко сопровождается повышением их продуктивности. Рост подземной фитомассы проходит в основном на глубине 0-20 см. ' Увеличение надземной фитомассы происходит за счет увеличения доли злакоЕ, доля полыней в разнотравье уменьшается, в связи с этим повышается продуктивность в сообществах настоящих степей, в галофитных вариантах - падает.

' 4. На основе проведенных наблюдений установлено, что аервый период. восстановления выведенной из оборота убыточной паши и регенерации залежей естественным путем составляет не менее 15-18 лет. Только после этого начинают формироваться сообщества, отдаленно напоминающие квазинатуральные степные фитоценозы, структура которых и обилие сорных видов указывает на серийность сообщества и его нестабильность. Перспективным следует считать создание новых травостоев, воспроизводящих основные черты природных экосистем.

5. Анализ проведенных исследований позволяет утверждать, что реакция на изученные промышленные выбросы зависит от биологических особенностей вида растений. Из исследованных дикорастущих растений наибольшей поглотительной способностью серы и тяжелых металлов обладает Artemisia austriaca, из культурных - Hordeum vulgare и представители сем. Fabaceae. Последние при этом улучшают химический состав надземной фитомассы. Выявлено также, что:

- дикорастущие растения более устойчивы к действию промышленных выбросов;

- усиление устойчивости растений сопровождается . увеличением суммы незаменимых аминокислот, в том числе повышенным содержанием аминокислоты пролина;

- для хозяйственного использования наиболее пригодны дикорасту-, щие и культурные растения в фазе нарастания вегетативной массы и колошения. так как содержание тяжелых металлов в это время - наименьшее.

6. На изученной территории впервые выявлено 145 редких и исчезающих видев (около 9% флоры области), относящихся к 50 семействам и 110 родам. Для установленного видового состава растений и раститель- . ных сообществ, . нуждающихся в охране, разработана классификация, выделены четыре категории редкости растений и шесть категорий редкости фитоценозов. • '

1. Впервые обоснована необходимость создр'шя региональной Красной книги Оренбургской области. Реализация намеченных в ней мероприятий явится методической основой для:

- сохранения генетического разнообразия видов степной флора,

- предотвращения уничтожения эндемичных и реликтовых видов,

- сохранения раритетных степных фитоцено'зов,

- создания системы ботанических резерватов (заповедников, памятников природы), для сохранения всех типов степной растительности Урала,

- закладки сети стационарных площадок, в разнообразных степных фитоценозах для организации мониторинга стеьной растительности

8. Сохранение раритетных фитоценозов в степном заповеднике "Оренбургский", организованного в 1989 году на основе наших исследований, возможно при поддержании режима воздействия множественной группы факторов (нормированный выпас, сенокошение, палы), стабилизирующих степную экосистему на различных уровнях ценотической организации, с постоянным контролем его эффективности и совершенствования. С целью своевременной корректировки режима заповедника нами составлена программа ботанического мониторинга,в которую входят:

- составление систематического списка флоры участков заповедника,

- геоботанические описания пробных площадок,

- контроль за динамикой фитомассы и химическим составом расте-'

ний,

- периодическое крупномасштабное геоботаническое картирование.

Выполнение программы мониторинга позволит прогнозировать динамику и направление возможных изменений растительного покрова в уело- • виях заповедника и. жестко регламентировать хозяйственное использование степей.

СПИСОК основных работ по теме диссертации

1. Рябинина З.Н. Галофитная растительность в пределах Ура-ло-Илекского меядуречья. //Ботанические исследования на Урале. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1984. С.19-20.

2. Горчаксвский П.Л.. Рябинина З.Н. Степи южной части Оренбург-

ской области Урало-Илекское междуречье. //Растительные сообщества Урала и их антропогенная деградация. Свердловск. УНЦ АН СССР, 1984. С. 3-64.

3. Рябикина З.Н. Черноольховники Урало-Илекского мевдуречъя. //Ботанические исследования на iрале. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1985. С. 70.

. 4. Горчаковский П.Л., Рябинина З.Н. Флора Урало-Илекского междуречья (Оренбургская область) //Растител*чый мир Урала и его антропогенные изменения. Свердловск, УНЦ АН СССР. 1985. С.3-31.

• 5. Рябинина З.Н. Пирогенные изменения растительности на Ура-ло-Алимбетском междуречье (Оренбургская область) //Ботанические исследования на Урале. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1985. С. 100.

6. Рябинина З.Н. Каменистые степи окрестностей п.Маяк (Оренбургская область) //Горные экосистемы Урала и проблемы рационального природопользования. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986. С.62-63.

7. Рябинина З.Н. Историко-фигогеографические исследования на территории Оренбуржья //Советские исследования и исследования Оренбургского края. Тезисы докладов. Оренбург. УНЦ АН СССР, ОГПИ.ОООПО-ГО, 1987. С.42-43.

8. Рябинина З.Н. Изучение и организация охраны редких и исчезающих видов растений Ореибдопской области. //Редкие виды растений Вв-ного Урала, их охрана и использования. Уфа, АН СССР. БФЙБ. 1985. С. 29-38.

9. Рябинина З.Н. Ботаническая характеристика проектируемого степного заповедника. //Геолого-географические изучения и экологические проблемы особо охраняемых территорий Урала и Сибири. Челябинск, 1988. С.23-25.

10. Рябинина З.Н. О степных растительных ресурсах Оренбуржья. //Научные чтения, посвященные 80-летию со дня рождения.чл. -корр. АН СССР A.C.Хоментовского. Оренбург. 1988. С.17-18.

11. Рябинина З.Н. К флоре бассейна р. Большой Ик. //Ботанические исследования на Урале. УРО АН СССР. Свердловск, 1988. С.-23.

12. Рябинина З.Н. Об организации мониторинга степной растительности в Оренбургской области. //Ботанические исследования на Урале. Свердловск. УрО АН СССР. 1990. С.86.

13. Рябинина З.Н. Растительные сообщества Буртанских степей и проблемы их охраны. //Степное природопользование. Информационный материал. Свердловск, УрО АН СССР, 1990. С.40-45. • •

14. Рябинина З.Н. К вопросу о конспект^ флоры Оренбургского степного заповедника и прилегающих к нему районов. Оренбургский пед. институт. Оренбург, 1991. 53 с.

15. Рябинина З.Н. К организации сети ботанического мониторинга территории госзаповедника "Оренбургский". //Государственный степной заповедник. Оренбург, УРО АН СССР, 1991. С.31-38.

16. Рябинина З.Н. Эндемики и реликта во флоре оренбургской области. //Редкие виды растения и гивотных Оренбургской области. Оренбург, УрО АН СССР. 1992. С,6-7.

17. Рябинина З.Н; 0 принципах выделения редких растений и Фито-ценозов в Оренбургской области. //Редкие виды растений я '-мвотных Оренбургской области. Оренбург, УрО АН СССР. 1992. С.8-11.-

18. Рябинина З.Н., Сафонов М.А. Некоторые данные о распространении краснокнижных растений Оренбургской области. //Материалы 16 •преподавательской н 34 студенческой. Оренбург, 1992.' С.15.

19. Рябинина З.Н. Карта растительности Оренбургской области. ■//Атлас Оренбургской области: Федеральная слузба Геодезии и картографии России. Лосква. 1992. С. 18.

20. Рябинина З.Н., Семенова Н.В.. Пуикарева Е.В. Реакция кормовых культур на загрязнение атмосферы. //Личность и окруаающая среда в современном «ира. Оренбург. 1993. С,49-50.

21. Рябинина 3.Н., Павлейчик 0.М. Структура степной растительности ТаловскоП степи. //Личность и округающая среда в современное икре'. Оренбург, 1693. С. 52-53.

• 22. Рябинина 3, Н., Сафонов 1!. А. Павлейчик В. И. Растения Оренбургской области, внесенные в Красну» книгу России. //Оренбургская область: география ц экология. Иат. научно-язтодич. конференции. Оренбург, .1993. С, 22-24.

23..Рябинина 3.Н.. Сафонов 11. А. Павлейчик В.М. Сравнительная характеристика флора н растительности степей Лредуралья и Зауралья Оренбургской области. //Оренбургская область: география к экология, (-'ат.научно-изтодач. конференции. Оренбург. 1993. С. 23-24.

24. Рябинина Э. Н.. Семенова Н. Б.. Пушкарева Е. В. Влияние выбросов ОГПЗ на культурные и дикорастучдае растения. //Оренбургская область, география и экология. Мат.научно-методич. конференции Оренбург. 1993. С.25.

25. Рябинина 3.Н.. Пушкарева Е.В., Семенова Н.В.. Влияние про-шшюшшх загрязнения на культурные и дикорастущее растения. //Со-

вершенствования научно-теоретич. и методич. уровня преподавания физиологии растений. Смоленск, 1993. С. 15-17.

26. Рябинина З.Н. Эталоны степной растительности в заповедниках и в условиях антропогенного воздействия. //Теоретические и практические вопросы ландшафтной экологии и заповедного дела. Сб. научных трудов, Екатеринбург: УИФ "Наука", 1993. С.19-27.

, 27. Рябиника З.Н., Порядина С.Н. Загрязнение грунтовых и поверхностных вод в районе Оренбургокого газзавода. //Научные чтения IV Всеуральское совещание по подземным водам Урала и сопредельных территорий, посвященное 90-летию со дня роздения профессора П. А. Максимовича. Пермь. 1994. С. 62-63.

28. Рябинина З.Н. Растительность и растительные ресурсы степной зоны Оренбургской области. //География, экономика' и экология Оренбуржья. Оренбург,. 1994. С.63-69.

29. Рябинина З.Н. О регенерации целинных степей в Оренбуржье. //Тезисы докладов науч.-практич.' конференции, посвященной 40-лети» целины. Оренбург, 1994. С.75-77.

30. Рябинина з. Н.. Благодатских Л. С. Мхи окрестностей с.Спасское. //Материалы 19 преподават. и 37 студентч. научно-практич. конференции. 4.2. .Оренбург, 1995. С. 20-21.

31. Рябинина З.Н. Редкие виды растений Оренбургской области и их охрана. //Материалы для Красной книги Оренбургской области. Екатеринбург: УИФ "Наука", 1995, 105 с.

32. Рябинина З.Н. Папоротники Оренбуржья. //Экология и охрана окружающей среды. Тезисы докладов 2-й Международной научно-практической конференции (12-15 сентября 1995 г.). ч. IV. Пермь, 1995. С.60-61.

33. Рябинина З.Н. Степной заповедей: "Оренбургский". Флора и растительность, гл.3. Екатеринбург: "Наука", 1995, С.20-35.

34. Рябинина З.Н., Павлейчик BJÍ. Степа иго-восточной части Русской платформы (в пределах Оренбургской области) //Вопросы степной биоценологии. Екатеринбург: "Наука", 1995. С.22-31. •

35. Сафонов М.А., Сергеев А. Д.. Рябинкаа З.Н. Степи Тургайской столовой страны в пределах Оренбургской области //Вопроса степной биоценологии. Екатеринбург. "Наука", 1995. С.31-43.