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"

/\~г1Чзо

На правах рукописи

РЯБИНИНА 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

Щ-о

■ Оо-р-

Работа выполнена в Оренб\,ргском 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.

Ведмцая организация — Главный ботанический сад им Н В Цицина РАН /

Защита состоится^ 1996 г ъ/'/Ау часов

на заседании диссертационного совета Д 120 35 08 в Московской сельскохозяйственной академии им. К \ Тимирязева.

Адрес 127530, Москва И 550, ул Тимирязевская, 49, корп. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в Центрально» научной библиотеке академии ^

Автореферат разослан " _ 1996 г

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат биологических наук, доцент

А. В. Чичев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лкжуалъиосяь »еш. По уровню антропогенной нагрузки на природную среду, степная зона. Южного Урала, более 80* 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 Оренбуржье по степени распаханности территории (БОЯ). 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 ценнейше растительные сообщества превращаются в антропогенные пустыри, что отмечено и для других регионов (Frenkel. 1972: Walters. 1973; Kor-nas. 1982; KostrowlcKl, 1982> ,

... Экологическая обстановка в Оренбуржье осложняется и такими экологически опасными отраслями промышленности. как черная и цветная металлургия, нефтегазодобыча и переработка, нефтехимия и машиностро-. ение. Загрязнение атмосферы выше предельно допустимой концентрации наблюдается по шести веществам, в том числе по диоксидам азота, серы. фенолу, формальдегиду превшиашцим ПДК в 2-17 раз (Куликов. 1994, Боев, и др.. . 1994). Исследование питьевой воды и продуктов питания показывают содержание пестицидов обнаруживающихся в 75S проб. Ядерный взрыв в районе Тоцка в 1954 году, 13 подземных взрывов на территории области, географическая близость по отношению к Челябинской области и. Семипалатинскому полигону осложняют радиоэкологическую обстановку природной среды. В этой связи важным 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 сЛежения за состоянием и уровнем антропогенной деградации растительности.

Лмь исслеЬовшшя: определение современного состояния флоры и

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧИЛЯ БИБЛИОТЕКА Моск. а .ч^эмии

им. К. м. ¡имьрязева

Инв.

растительности степной зоны Южного Ур&га. создание сети ботанического мониторинга для прогнозирования возможных изменений растительного покрова под влиянием человека

Задана исследования:

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

2 Дать сравнительную характеристику состава, структуры и закономерностей распределения степей юго-восточной части Русской платформы. Предуралья. Юга Уральской гбрной страны и Зауралья

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

•I Выявить редкие и исчезающие виды растений Оренбургской области. Разработать систему охраны видового разнообразия стеркой флоры.

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

Научная новизна и практическая зшчидюсаь: В результате многолетних исследований автором изучен видовой состав сосудистых растений степной зоны Сжного Урала в пределах Оренбургской области Дана характеристика систематической, географической, биоморфологической и эколого-ценотической структуры флоры Проведена сравнительная характеристика степей Заволжья. Предуралья. Юлной части Уральской горной страны и Зауралья Выявлены закономерности восстановления степной растительности при прекращении пастбищной нагрузки и восстановления залежей Изучено влияние промышленных-^ыброЬов на травянистые растения Совокупность полученных данных является основой для организации ботанического мониторинга степей Г ю Урала, регионального прогно-

кормовые. лекарственные, декоративные, технические виды растений и виды синантропные-индикаторы антропогенных нарушений Полученная флористическая информация представляет практический интерес для состав7 ления регионального кадастра флоры, для реализации программ по изучению и сохранению ее разнообразия, для уточнения и дополнения характеристики растительного покрова уникальных степных сообществ Некого Урала

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

зирования развития растительного

Анализ флоры выявил полезные

мира (Москва. ВДНХ. 1986). "Экологические проблемы особо охраняемых территорий Урала и Сибири" (Челябинск. 1988). "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 губернии и 60-летии Оренбургской области (Оренбург. 1994). На отчетных конференциях преподавателей и студентов Оренбургского государственного педагогического института (1993. 1994. 1995) .

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

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

•V •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проводились на территории сто®ой зоны Южного 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 области выделяются; Оренбургское Приу-ралье, которое включает в себя юго-восточное окончание Русской платформы с Предуральским краев» прогибом; Шноуральско-Мугоджарскив 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" отнооешш район исследования расположен в кт-лантако-континентальной степной . области.восточной подобласти (Алисов. 1956) центральной ландшафтной климатической области (Борисов, 1967). Основными, чертами климата являются:континентальность. жаркое сухое, лето, холодная авв. коротки», интенсивно проходящий весенний

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 пол-зонах- типичных, обыкновенных, южных черноземов, темно-каштановых почв Часть площади в пределах этих подзон занята серыми лесными, черноземовидными лесными, мало сформированными, щебневатыми и каменистыми почвами, скальными выходами, осыпями. Кроме основных подти-псв-автоморфных почв, в области распространены почвы гидроыорфного' ряда-пойменные дерновые, озерно-алювиальные, лугово-черноземные. болотные Значительная часть плодади занята солонцово-солончаковыии комплексами (Агрохимическая характеристика почв СССР. 1964: Ерохина. 1959. Розов. 1983. Почвы Оренбургской области. 1972). С целью наиболее голного представительства основных типов степей Пяного Урала ключевые участки расположены в пределах степного госзаповедника "Оренбургский": 1) юго-восточная часть Русской платформы -

.Таковская степь" - 3.2 тыс.га 2) южная часть Предуралья - "Бурги некая степь" -4.6 тыс.га 3) южная часть Уральской горной страны -•Айтуарская степь" -6.7 тыс га 4) "Тургайская столовая страна" -"Ашасайская степь" - 7,2 тыс. га

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

Э основу методики исследования положены рекомендации, содержащиеся в известных общепринятых руководствах (Алехин. 1938. Полевая геоботаника 1-У; Программа и методика биоценологических исследований. 1974: Василевич, 1969. 1975}. Работа выполнялась в период о 1981 по 1995 гг.. Обследовалась степная зона Цжного Урала с прилегавшими к ней районами р пределах Оренбургской области. Проводилось маршрутное и детально-маршрутное обследование территории на площади около 100 тыс км*, протяженность трансект. заложенных на ключевых участках составляет более 25 км Обследовалась степная, лесная, луговая, болотная растительность, выяснялись общие закономерности еа распространения, подбирались участки для заклаДки сети ботанического мониторинга с целью охвата всех физико-географических регионов района.

Для получения дополнительных сведений проанализированы материв-

лы землеустройства, геоботанические очерки кормовых угодий и почвенные карты в M i; 25000, составленные институтом Волгогипрозем. данные морфологических описаний почвенных разрезов и химических анализов почв: геологические отчета 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.ИЫията (1974). В.Н.Тихомирова (1988) илр.. Для инвентаризации видового состава сосудистых растений была заложена сеть из 22 локальных флор. Для изучения разного-днчной 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 Гвер/jfya". "характерные", "индикаторные" вида. обоснованные а работах: Л.Г.Раменского. 1938. 1952. Braun -Blanquet. 1964; K.M.Дохман. 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. 1952) с площадок 0.25x0,.25 м*. закладшалось 10-15 площадок.- Травостой срезался на уровне почвы, тщательно собиралась подстилка." В полученной фитомассе выделяли живую и мертвую части. Укос разбирался по основным хозяйственно-ботаническим группам, фракции взвешивались в воздушно-сухом состоянии, ошибка не превышает 15-20Х.

Подземная фитомасса определялась по методике послойного отбора (Шалыт. 1950» 1960) с помощью почвенного бура диаметром 80 ж. Образцы отбирались послойно через 10 см. глубина взятия образцов зависит от мощности почвенного покрова. Корни отмывались на почвенных ситах с диаметром отверстий последнего 0.25 мм. высушшались до воздушно-сухого состояния., Остатки почвы удаляли вручную путем перетирания и взвешивада. С целью установления влияния производственных выбросов Оренбургского газаавода т травянистое растения на пробны? площадках, заложеюшх: в •саигаарио-защнтной зоне ОГПЗ. отбирались гфобы растений для бнохиогееогаи анализов. Отбор проб проводился в

течение всего полевого периода по фазам развития в трехкратной пов-торности.По нашей просьбе биохимические анализы проводились в' лабораториях Оренбургского научно-исследовательского института мясного скотоводства и областной санитарно-эпидемиологической станции по общепринятым методикам. Выполнялся 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 бо-' лее 100 проб надземной и подземней фитомассы и около' 250 образцов проб для биохимических анализов растений. Собран гербарий около 2000 листов. Использованы и проанализированы ведомственные материалы: отчеты Оренбургского геологического территориального управления, материалы землеустройства, сводки местных метеостанций. .

3. ФЛОРИСТИЧЕСКАЯ И ФИТОЦЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТЕПЕЙ ■ ЮЖНОГО УРАЛА

3.1. флора степей Ватного 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, 75.6% из них приходится на двудольные и 22% на однодольные растения. Наиболее многочисленными семействами района исследования являются Aate-raceae. Роасеае. Fabaceae. Brasslcaceae. Caryophylaceae, Chenopodla-ceae." /

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 семейст? о одним родом указывает на относительное таксономическое разнообразие флоры степей Южного Урала. Наиболее многочисленны в видовом отношении роды Astragalus. Carex. Arteml3la. Potentllla. 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 - S6. .. кустарничков - 25, полукустарничков - 83,,.. .трав 1408

видов (в том числе 1008 многолетников. 52 - двумноголетников. 53 -двулетника. 235 - 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 dlstac-hya. Astragalus helmil, Thymus guberllnensis. Artemisia salsololdes. Scabiosa 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 (Camelina microcarpa. Erophila verna, Draba nemorosa. Androsace maxima. Alyssum turkestanlcum), '

На территории исследования выделяются следующие фитоценотичес-кие группы: степные - 215, каменисто-степные - 186, пустынно-степные г 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, болотные - 4, прибрежно-водные' - 16. р'одхде - 56. По экологическим группам виды распределяются так: ксерофиты - 342, ксеромезофиты '- 288. мезоксеро-фиты - 207. ' мезофиты - 555, гигромезофиты - 38, гигрофиты - 53, гидрофиты - 52, гидатофиты - 77 видов. Для изученной территории характерно значительное число эфемероидов - Gagea minima, G. lutea. Tulipa schrenkii, T. patens, T. biflora. Frltlllaria ruthenlca. F. me-leagroldes, Iris pumlla, Adonis wolgerisis, Pulsatilla patens и др. Доля синантропных растений во флоре исследованного района составляет 10% (175 видов). Это связано с длительным.хозяйственным использованием территории. В составе флоры 125 видов ценные лекарственные растения - Glycyrrhlza glabra,. Rhamnus cathartlca. Tilia cordata, Cen-taurium erythraea, Leonurus tatarlcus." 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, расположенной на стыке нескольких миграционных, путей между Европой и Азией, на южной окраине Уральских гор. Преобладают элементы евразиатской группы - 76.5%. на долю муль-тиконтиненталъной группы приходится 14%. Участие европейской и азиатской групп незначительно (4.5% и 4.3%). 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.М.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 razoumovlanum. Oxytrople gmellnll. Thymus baachklrlensla. T gu-berllnenals. Dlanthus aclcularls, Sllene baschklrorum. Potentllla eversoannlana. Astragalus helmll. Oxytropls splcata. Onosma guberll-nensls. Hedysarum grandifloras. H. argyrophyllum и др. К эндемикам бидоколиственных лесов, переживших эпохи оледенения и явившихся убежищем для широколиственной растительности относятся Lathyrus lltvi-novll. KnaijUa 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 (КоржинскиЯ. 1894; Кравенинников. 1937; Горчаковский.1969) можно подразделить на следую-аие категории.

1 Доледниковые реликты а) широколиственных лесов с разорванным ареалом Festuca altisslma. Geranium robertlanum. Galium odora-tua. Cephalanthera rubra: б) открытых местообитаний Junlperus sabina. Hellctotrlchon desertorum. Clausla aprlca. Polygala slblrlca: в) водных местообитаний Salvlnla natans. Trapa natans.

2. Скальные и горно-степные реликты горноазиатского происхоадет ния. проникшие на Урал в конце плейстоцена, произрастают в каменистых степях, на каменистых и щебнистых склонах холмов, солонцеватых и песчанистых почвах в равнинных степях: Основной ареал этих растений - горные районы Азии, в Западной Сибири отсутствуют и вновь появляются на Вжном Урале (Горчаковский. 1969. 1982). К ним относятся Sllene altaica. Oroatachya aplnosa. Linaria altaica. L debllla. Sedum hybrldum. Chamaerhodos erecta. Oxytropl3 uralensl3 и др.

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

Основные места локализации эндемичных и реликтовых растений на' территории Оренбуржья - бассейны р.Сакмары и ее притока' - Большого Ика, ГуГерлинские горы. Пжноуральско-Мугоджарское низкогорье на левобережье реки Урала, бассейн р. Суундук, урочище Шайтан-Тау.

3.2. В диссертации приводится список сосуОистых растений степной зоны Южного Урала.

3.3. Структура и закономерности распределения степной растительности. В результате геоботанического изучения степной растительности ключевых участков составлена классификация, в основу которой положены принципы доминантов (Сукачев. 1915, 1928; Лавренко, 1940, 1956) с использованием показательных растений-детерминантов, .иногда образующих лишь единичную примесь к фону массовых растений (Раменс-кий, ■ 1952; Браун-Бланке. 1964). Основные положения классификации разработаны при систематизации , степей Урало-Илекского междуречья (Горчаковский, Рябинина. 1Ó¿4). Всего на ключевых участках выделено К описано-3 подтипа степей, - в том числе на Заволжском и Зауральском Участках подтип настоящих степей, в Предуралье - настоящих и каменистых степей и на Южноуральском низкогорье - настоящих, каменистых и луговых степей. Современное состояние растительного покрова отражено на геоботанических картах в масштабе 1:25000" и 1:50000, выполненных на четырех участках госзаповедника "Оренбургский1'. В основу легенды карт положена классификация растительности, разработанная в рузультате геоботанического обследования картируемой территории, однако они не повторяют друг друга. Легенды составлялись с целью показа пространственного соотновения растительных сообществ, их связи с физико-географическими условиями и ограничивались масштабами карт, в качестве единиц картирования преимущественно использованы формации» и груши ассоциаций. Наряду с гомогенными "выделами растительного покрова, были использованы и гетерогенные, включающие совокупности нескольких ДОтоценозОв {Виноградов. 1962, 1966; Исаченко. 1S67; Исаченко. Рачковская. 1961) - комплексы и серии сообществ.

■ * з. 4. Фшпоцехолоаическая характеристика степной растительности.

История растительности Шного Урала изучалась многими исследователями. • Данные', касавщиеся этого воороса.сод^ржатся 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). проводившйе 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. Эверсманна (1840). С. И. Коржинского (1898), С.'С. Неуструева (1918). С.Е.Рожанец-Кучеровской (1926). Н.И.Рожанец и С.Е.Рожа-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 (19р2. 1970а, 19706), растительности Урало-Илекского междуречья З.Н.Рябкниной (1980..1984. 1985).

Основными сообществами на территории Оренбуржья Являются настоящие дерновинно-злаковые степи с господством Stlpa lesslriglana, S.zalesskll. S.capilleta. 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 сте/м встречаются редко. Для районов с выходами каменистых пород и грубоскелетными почвами характерны каменистые степи, растительность.которых отличается разреженным травяным покровом, состоящим из петрофитов, в основном скальных горно-степных эндемиков и реликтов (Коржинский, 1894: Крашенинников.. 1939: 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-rum splendens. Festuca valeslaca. Artemisia 'lerchlana. солонцово-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 lessinglana. Они занимают широкие межбугровые долины, склоны бугров средней величины (Рябинина, 1994).

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

Ковылковые степи представлены тремя группами сообществ: .' 1) монодоминантные лессингоковыльные степи. 2) типчаково-лессингоковыль-ные степи. 3) разнотравно-лэссингоковыльные степи. ...

Второе место по распространению занимают залесскоковыльные степи с господством Stlpa zalesskll. Занимавшие ранее'плакорные местообитания к' югу от луговых степей, залесскоковыльные степи в основном распаханы, ив настоящее время распространение залесскоковыльных степей связано с теневыми склонами степных холмов, пониженными участками межбугровых долин, с более благоприятными условиями увлажнения, вытесняя более южный Stlpa lessinglana!

Наряду со Stlpa zalesskll. в сообществах встречаются Hellctot-rlchon desertогиш, Роа stepposa, Phleum phleoldes. Для разнотравья типичны Pulsatilla patens. Potentllla prostrata. Anemone sylvestris. Galium verum. Oxytropls splcata. Dlanthus andrzejowsklanus, Hleracl-um vlrosum. Общее число видов, зарегистрированное в залесскоковыльных степях - .114 (Горчаковский. Рябинина. 1984).

Залесскоковыльные степи содержат эндемичные, реликтовые, крас-нокнижнне виды, нуждающиеся в охране: Dlanthus uralensls, Oxytropls splcata. Hellctotrlchon desertorum. Tulipa schrenkll, Frltlllarla ruthenlca. Scorzonera purpurea, stlpa zalesskll и другие. .. -Луговые степи на территории Оренбуржья занимают незначительные площади в сёверных и северозападных районах сбласти. а также в широких понижениях,' , на пологих подножиях 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 зуксерофильных и ксеромезофилышх с постоянной примесью мезо-филъных и ксеромезофилышх 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 - Stlpa pulcherrlma. Струк-' тура травостоя сложная, с примесью Stlpa zalesskll. Роа stepo3a. Festuca valeslaca. большим количеством разнотравья- Stellarla gramínea. Fragaria vlrldla. Myosotls popovll. Lathyrua pallescens. Sesell llbanotls. всего в сообществе зарегистрировано 87 видов растений.

Для растительного покрова оренбургских степей характерны каменистые степи на грубоскелетных каменистых и щебнистых почвах (Рожа-нец-Кучеровская. 1926, Федченко и Гончаров. 1929: Крашенинников, 193». 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 мелкосопочного рельефа. Растительные сообщества каменистых степей отличаются разреженностью травяного покрова, наличием в составе большого числа петрофйтов. а также полукустарничков, среди них Alyssum tortuosum. "Шуша guberll-nensls, 0xytropl3 floribunda. Gypsophlla patrlnil.

Для низкогорных районов области наиболее характерны петрофитно-разнотравные степи на труднодоступных/ вершинах и скалистых склонах с выходами коренных горных пород на высоких степных буграх с разреженным травяным покровом и общим проективным покрытием - S-20 X Здесь нет четкого разделения на подьярусы Доминантами являются EclUnops ruttenlcua. Artemisia salsololdea, Sterlgmostemum tomentosum. Oxyt-rcpls floribunda. Astragalua helmll. Gypsophlla patrlnil. Всего зарегистрировано 63 вида растений. Как правило, во второй половине июля на месте петрофитноразнотравных "степей выгорает вся растительность за исключением лишайников (Рябинина, 1986).

Для привершинных участков и вершин бугров средней величины характерны петрофитноразнотравко-злаковые степи с господством Agropy-ron pectlnatum. Hellctotrlction desertorum. stlpa 3areptana. Festuca

valeslaca и каменистого разнотравья - Onosma slmpllcls3lma. Ephedra dlstachya. Eremogone korlnlana. Scorzonera austriaca. Potentllla hu-mlfusa, Alyssum tortuosum и другие. -

В отличие от луговых и настоящих степей каменистые степи содержат в своем составе наибольший процент эндемичных и реликтовых видов' - Dlanthus aclcularls, Astragalus helmil, Orostachys splnosa, Sedura hybrldim.. Thymus guberllnensls. На обнажениях в степной зоне произрастают Elytrlgla prulnlfera. Sllene baschklrorum, Clauala aprlca. Artemisia salsololdes, Llnarla altalca и L.debllis и другие.

В связи с неоднородностью почвенно-грунтовых условий, расчлененностью рельефа, набор степных растительных сообществ на каждом конкретном участке бывает очень пестрым. TaR на затененных северных склонах и в увлажненных ложбинах зональные типчаково-ковылковые степи заменяются более северными, с господством. Stlpa zalesskll. S. pulcherrlma, а для южных, хорошо прогреваемых склонов, характерны степи более южных 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 участками выходящих на поверхность третичных засоленных глин и пестроцветных глин древних кор выветривания, а также с выходом засоленных вод кунгурского водоносного горизонта пермской системы. По верхним частям склонов речных долин, на'участках высоких водораздельных межбугровых долин встречаются солонцеватые растительные группировки. В сочетании с участками степей они образуют солонцово-степные комплексы, для влажных засоленных участков характерно развитие растительности солончаков и солончаковых лугов (Рябинина, 1984). •

В травостое таких сообществ обычны Camphorosma monspellaca. Crlnltaria tatarlca. llmonlum gmellnll. Llmonlum suffrutlcosum. Frankenla hlrsuta. Sallcomla 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 луговые сообщества. Луговые ценозы представлены лугами болотистыми. • настоящими и остеп-ненными. На- высоких уровнях пойменных участков выделяются остепнед-ные луга с господством Agropyron pectlnatum. Festuca valeslaca и ме-зоксерофитного. разнотравья - Medlcago falcata. Salvia tesqulcola.

Gallura verum и другие. В юго-восточные районы Оренбуржья заходят пустынно-степные и пустынные растения: высокие дерновины Actmatherum splendens. Tamarix ramoslsslma. Psathyroatacbys Juncea. . . Пестрота растительного покрова и его быстрая сменяемость на коротких расстояниях на Сжном 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 черноольшанников. влажные луга). • '

Сравнительная характеристика флоры и расттельносгш степей Canoso 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 нарастащего ■ антропогенного вмешательства за счет достаточного чисЛа внутренних и внешних свя- • зей, определяющихся'ее видовым разнообразием (Frey. 1966; Toqralng. 1972-, Ellart, 1976; Holline. 1973; Noy-Kelr. 1974; McNaughton. 1978). Упрощение флористого состава, унификация растительности при-• водит к снижению устойчивости экосистем, снижению первичной биологической продуктивности биосферы, возможность использования растительных ресурсов. их сохранения. • • - - ..

Исследования, проведенные на степных участках Заволжья,' Преду-ралья, Шноуральских низкогорий и Зауралья позволяют сделать сравнительный анализ Флоры и растительности ключевых участков.'.

Видовое разнообразие флоры исследованных участков неодинаково. Наибольшее, количество семейств отмечено в степях Предуралья и Еетоу-ральских низкогорий - 73 семейства. ^34 семейства характерно для участка Заволжских степей и 30 для Зауральских. Для сравнения - во флоре Губерлинских гор (Морозова. 1991) отмечено лиаь 28 семейств. В группу 10 крупнейших семейств входят в общей сложности 14 семейств,, при этом 7 семейств характерны для всех анализируемых участков, четыре семейства Asteraceae. Роасеае. .. Fabaceaa и Lamlaceae являются, наиболее многочисленными, a Asteraceae и Роасеае .-. всегда закюшгг 1 и 2 место в ранжировке. Такое распределение семейств полностью соответствует флористическому составу степного типа растительности.

В систематическом -составе флоры есть особенности. 'позволяющие установить различия между анализируешми участкамн степей. Так. .8

Таблица

Эколого-фияюценопическая схема . • • зааофилишх растительны* сообществ перехода от влажных солончаков н степным солонцам

Солерооовыв ьа11оот1а еигораеа

Сарсааановые На1оспетит з1гоЫ1асеит

Кврмвковыв 1Ляоп1ш1 ип»11п1* ЫвопГит оазрИап, 1.1лши1т зиГГгииоозиш

ЛвОедовие НаИвЮпе уегпхЛГега На11»1апв рвдипош^а

Кэмфоросшэвые СатрЬогоява топзрвПаоа

Острецом» . Ьмрш гапозиз

______ ЦОДПДШИ

_ 1«м1з1а 1*гоЬ1апа + РюЬиоа уа1в81аоа

Бедопошдшо- валоонецовыв РааЫтугоЛасЬуз Зипсеа ■ + - Аг1ев1з1а 1егоп1апа

Сармпашюшпво-О&юашшные 1 АгЬмШа ГигсМапа + Бира жзгерЪапа

Я1ра 1мв11«1апа + ГмЬиоа |*ЦМЮ10~1ТПЮТ>ТГД1Ю ' гаГмиоа АЛш1я1а 1егдМапа

Зауральских степях в десятку крупнейших семейств входит сем Cfienopo-dlaceae. возрастает роль Scrophulariaceae и Brasslcaceae, что приближает флористический состав Зауральских степей к флоре Оолее южных рзйсюв Казахстана (Ильина 1963. 1964. 1968). а во флере Каракалпакии сем Cíienopodlaceae занимает гервое по значимости место (1983) « íjcpa Заволжского участка характеризуется значительным количеством представителей сем Alllaceae. LlUa^eae. Ranunculaceae На Флору на- ( иоо^ре многочисленных 10 семейств анализируемых участков приходится Солее ьОХ видового состава (-61Х-7ЭЗ»)

Для всех участков наиболее разнообразными по видовому составу родами являются Astrigalu3. írtemlaia. Stlpa. Veronica, Plantago. они составляют от 10% до i5í Флоры участков В Зауральских степях ьыделяются роты Llmonlum. Tulipa. Serratula. что опять указывает на Солее тиый характер флоры Зауралья

В^знеГдим признаком оргагаэацки Фитоценоза является принадлежность е/дсв к различным Сиоморфам (Работнов. 1978) Для анализируемых участков характерно подавляющее преобладание многолетних травянистых растений (7056-60?). Бысска численность одно-двулетних растений, рогь к,старников резко снижается в Зауральских степях, при возрастающей роли полукустарничков (рис 16)

Рассматривая флору ключевых участков с точки зрения экологических групп растения (Бориссва, Исаченко, Калинина, 1961) можно сделать вывод о преобладании ксерофильного экологического ряда, что характерно для всех настояцих степей Растения гидрофильного ряда имеют незначительную численность (рис.la); при небольшом увеличении в Грел>ралье и Вжноуральских низкогорьях Это увеличение связано с Фи- '4j-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 же 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-степныв растения, они составляют 57% от aoje го числа видов, в степях Предуралья и Шноураяьгких низ-

РИС* ИЗМЕНЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП

Л^вдуроль* и емко-

УрОЛЬСКМв миэк<х*орья

лл*

«серомезофкгы

МвЭОКСврО'фИГЫ

| "'-"1 ксерофиты

| ^ | гплоертн

ИЗМЕНЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ БИОМОРЧ»

Г^>9Дура/ъе и ожио-уршъекие июкагорьн

Эоуролье

5 ям

та

ПО/гукуГТ ТрН*«.И

когорий наряду со степными и луговостепными видами значительно уве- . личквается доля луговых к 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 доле солончаково-луговых. каменистых и пустынно-степных растений.

Учитывая ранее отмеченное преобладание во флоре Зауральских-степей сем. Chenopodiaceae. родов Artemisia. Liiaonium. значительную роль.полукустарничков в сложении фитоценозов, можно 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 разнообразием 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 больвее значение имеют злаковые и полынные группы формадай, а также преобладание по площади злаково-разнотравной группы формаций, отсутствующей на Заволжском участке. Характерны особенности, связанюю с засоление^ почз - значительное распространение фитоценозов с участием Artemisia pauclflora в . Таловской степи (Заволжье) и растительностикорковых солонцов с участием Halocnemum strobllaceum, Sallcornia europaea, ' Limonlum caspium и др. в Зауралье. ,

Наибольшим разнообразием отличаются степи Вжноуральских низко-горий. Это связано с большим разнообразие« местообитаний, характерных для мелкосопочного рельефа с кногочислешамивыходами горных по-; род. склонов разной экспозиции, родников, ручьев, межградовых долин и т.д. Всего здесь выделено 44 ассоциадаи с явным преобладанием со. обществ каменистых степей. В отличие от Предуральскихстепей, где также выделяются каменистые степи - для Юкноуральскихнизкогорий характерно преобладание петрофитнозлаковых степей с бодымм колкчест- •-. вом эндемиков и реликтов (Astragalus helnll, A.Karelinlanua. Oxytro-pls splcata, Orostachys splnosa. Тйушз guberllnenais, Unaria ica и др.). *:. ' : „Л.'.'.'Л- "'У-

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 квазннатуральных. 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 стемой растительности. Сравнивая продуктивность сообществ за 1989-1992 г. г. можно сделать вывод, что восстановление естественной растительности далеко не всегда проходит о увеличением надземной продуктивности сообществ. 'За отмеченный период значительное увеличение можно отметить'лишь на одной '¿3 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 а'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 быстром росте доли злаков в фитомассе.

Увеличение надземной фитоыассы происходит 'в основном за счет накопления ветоси. что можно объяснить отсутствием выпаса копытных животных, как диких, так и домашних, накопление значительных запасов войлока ведет к угнетению некоторых видов степного разнотравья, уве-гаченкп пожароопасное-™ (особенно в засушливые годы). / ИсхоДя из динамики подземной фитомассы. ' которая является более .стабильным и кззависимын от климатических условий, по сравнению с надземной фитоиассой. показателей фитоценоза можно сделать вывод: изъятие из использования степных растительных сообществ нередко вё-дат к поЕыаенмв юс продуктивности. Наиболее интенсивно процесс накопления кассы подземных органов растений идет на глубине 0-20 см. в основном из-за повышения доли участия в сложении травостоя де,рновин-ных растений.(преимущественно плотно :и' крупнодерновинн;д злаков).

/4.2.^.Рюенертм, степям рааттельност. С 1979 года наблюдается восстановление ' залежи 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 lessinglana + Festuca valeslaca + Crinitarla vlllosa) с доминированием Stipa lessinglana, кодоминантом здесь выступает типчак Festuca valeslaca. Общее проектиьное покрытие - 40-4535. В травостое постоянно присутствуют типичные степные аборигены: Koelerla crlsta-ta. . Galium ruthenlcum, Medicago romanlca. Astragalus testiculars. Potentllla humlfusa и др. Всего в ассоциации зарегистрировано 48 видов растений. Преобладают многолетние ксерофильные виды, доля сорняков незначительна. За период наблюдения на залеки четко прослеживается смена стадий:

I. Крупнобурьянистая залежь (8-ю лет) . Сообщество проломнико-во-пустыннобурчаково-полынковое' (Artemisia austriaca + Alyssum tur-kestanlcum + Androsace maxima) - описание 1988 года. Аспект создают серовато-зеленая вегетирующая Artemisia austriaca с ярко-желтыми пятнами цветущих Potentlila humlfusa, А1уззшп turkestanlcum. Erysimum canescens.. Основу травостоя составляют синантропные виды: сор, -Artemisia austriaca, Alyssum turkestanlcum, Androsace maxima. Подтверждается несформированность травостоя большим обилием одно- и двулетних сорняков: Lappula squarrosa; Dracocephalum thymlflorum, Menl-ocus llnlfolius, Ceratocephala testiculata. Convolvulus arvensls. Среди .сорных растений единично встречаются типичные степные виды-Thymus marschallianus. Salvia stepposa, Verbascum phoenlceum. Всего на учетной площади отмечено 22 вида, из них 9 видов (4135) - сорных. 7 видов (3135) - 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 75-8035. почва без степного войлока. Доминирует Festuca valeslaca - сор,; характерно присутствие сорных растений и устойчивых к антропогенным воздействиям: - Dracocephalum thymlflorum. Artemisia austriaca, Euphorbia seguleriana. Lactuca serrlola. Lactuca tatarlca. Однако заметную роль на этой стадии регенерации начинают играть степные, многолетники: Koeleria

crlstata. Galium ruthenlcum, Trlnla raurlcata. \rtemisla pontlca, He-dysarum argyrophyllum. stipa caplllata, Stlpa lesslnglana. stipa za-le3skli. 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 ют 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 залежей естественным путем потребует не менег^ 60-80 лет. Существующий метод залужения пашни на 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 сообщест-' ва. В этой связи наиболее перспективным следует считать создание новых травостоев максимально воспроизводящих основные черты природных экосистем (Вудмэнси. 1987)..

' 4,3. Влияние промышленных выбросов на травянистые растения. В :'общем балансе загрязняющих веществ значительное место занимают, соединения' серы.. связанные с Оренбургским газоконденсатным месторождением.. С целью выявления диапазона действия производственных выбросов на степную. растительность. адаптации растений к действию вредных факторов," установления растений, аккумулирующих вредные вещества были проведены исследования на территории санитарно-защитной зоны Оренбургского газоперерабатывающего завода (СЗЗ ОГПЗ). Площадки мониторинга '(система тестов физического. химического и биологического характера, направленных на определение степени воздействия техногенных загрязнений на биосферу) были заложены в санитарно-защитной зоне газзавода и охоло емкости сезонного регулирования.

". Контролем служили площадки со сходными Фитоценозами в Оренбургском степном заповеднике и.прилегающих районах. Параллельно с'изучением дакорастувях стегашх растений. . для сравнения действия промышленных/выбросов.бьцш исследованы и ряд культурных растений: зерно-•. вых. бобовых, кормовых, результаты геоботанических исследований не 4 \ позволили • юмвкть ^ вдяя^ выбрюсов газзавода на видовой состав и

структуру степных фитоценозов. так как большое влияние на них оказано выпасом скот?., 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 Мужичьт Павловка и водоема-отстойника. Больше всего серы и тяжелых металлов накапливают Artemisia austrlaca, Medlcago sativa, 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 и разви-. тии, снижение урожайности вегетативной массы и зерна Secale cereale. Trltlcum aestlvum. Например, урожайность зеленной массы Secale сеге--ale в районе п. Холодные Ключи в фазу кущения на 90 ц/га ниже контроля. такая же закономерность у вегетативной массы Hordeum vulgare в районе ОГПЗ. Биохимический анализ полевых культур показывает отклонение от контроля в накоплении питательных веществ - снижается 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;, ТараСрин и др., 1986; Кулагин и др.. 1990). Изучалось содержание свободных аминокислот (качественный и количественный состав) в вегетативной массе растений Festuca valesiaca. Artemisia austrlaca, Stlpa lessinglana. Пробы отбирались в фазе кущения и отрастания вегетативной массы на территории СЗЗ ОГПЗ в районе поселка Н.Павловки, во--, доема-отстойника и на контрольных площадках. Установленно, что сумма незаменимых аминокислот (в г/кг) составляет: Festuca valesiaca -

64.57/37. 02/36,84 (контроль/М. Павловка/отс-ойник) - увеличивается на контроле более чем на 5735; Stipa lesslnglana - 23.44/23,88 (контроль/отстойник) - увеличивается в районе водоема-отстойника; Artemisia austríaca - 66.43/50.29/68.00 (контроль /М.Павлозка/отстойник) -увеличивается на, 255 в районе водоема отстойника.

Изменяется содержание и отдельных аминокислот в условиях загрязнения. и на контроле. .В условиях загрязнения отмечено увеличение содержания пролина у Artemisia austríaca, особенно в райокз водоема-отстойника на 14,2%, по сравнению с контролем. У Fe3tuca valeslaca и Stipa lesslnglana происходит снижение содержания пролина. особенно у Stipa lesslnglana в'2.4 раза. Аминокислота пролик глвестна как соединение, обладающее защитными функциями (Массель и др.. 1988; Шуберт. 1988), по-видимому, повышенное, содержание пролина. а таюге увеличение суммы незаменимых аминокислот один из факторов, повышающий устойчивость Artemisia austríaca к промышленному загрязнению и ".антропогенному воздействию. В то время как Stipa lesslnglana и Festuca valeslaca сокращают свое обилие в условиях антропогенного воздействия. Artemisia austríaca в этих условиях увеличивает обилие.

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

Обеднение местных флор давно вызывает тревогу ученых - подчеа-кивается необходимость охраны в первую очередь самых уязвимых компонентов флоры - редких растений. Наиболее пострадала степная флора и растительность. В Красной книге РСФСР (1988) охватывающей 465 видов' сосудистых растений - 2556 (115 видов) составляют растения произрастающие в .¿тепях. 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 подтверждается 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 среды, 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. 1

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 ге1 ографического ландшафта, охрана редких растений не возможна. .

Классификация Фитоценозов. имеющих ценное хозяйственное,' экологическое, генетическое, эволюционное значение. . ^

1 - коренные фитоценозы с доминантами и кодоминантами, внесенными в Красную книгу.России. "''■'■'.'.

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

3 - коренные фитоценозы с эндемичными, реликтовыми видами и ей-, дами на границе ареала, занимающими фитоценотические позиции с КР-2.

4 - интразональныэ фитоценозы. заслуживающие охраны по ботани-ко-географическим признакам.

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

6 - коренные • фитоценозы с исчезающими (в результате различных антропогенных воздействий) видами с КР-3„.

В список редких растений Оренбургской области на данный, момент внесено 145 видов (около 9% флоры области), в том числе: растения вошедшие в Красную книгу России, ясчезалще в связи с уничтожением мест обитания, интенсивно истребляемые растения, растения на, г^шице . ареала и т.д. Они относятся к 50. семействам и 110; родам.-. Наиболее многочисленные по числу редких видов семейства: астровые, бобовые -17; орхидные - 11; злаковые - 10; гвоздичные, лютиковые - 9. крес-

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 терри¿ории области не отмечались - возможно это исчезнувшие растения, или сохранившиеся в едиьичных экземплярах, требующие особого внимания. К ним относятся. БИра апопа1а, Егегаигиз 1пс1ег1епз1з. Раеоп1а гешШоИа. ЭПепе ЬеИтагшИ, 3 сгегасеа В список не внесены некоторые редкие, но малозаметные, и произрастающие в труднодоступных для населения местах, растения %

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. СХ) относится к покрытосеменным растениям. Наиболее представленными семействами являются Азьегасеае. Роасеае. ГаЬасеае. Вгазз1са'„еае. Сагуср,.! 11асе-ае. В спектре географических элементов Флоры преобладают элементы евроазиатской группы - 76.5Ж. отражающие пограничное положение изученной территории между Европой и Азией, около южной окраиьы Урачь-ских гор Доля европейской и азиатской групп относительно невелика (4. ЗХ. 4,555) Особенностью флоры является присутствие элементов за-волжско-уральской и уральской Флористической групп. пгедстав.генчой эндемичными видами (01ап1Ишз ига1епз1з, Азгга£а1из Каге11п1апиз. А (1е1т11. ТПушиз ниьёг11пепз1з, ЬаШугиз ИишоуЦ и ли ) Всего выявлено 76 эндемичных и реликтовых растений.

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

3. Исследования 1989-1992 г.г. показали, что изъятие из использования степных растительных сообществ ведет к усилении процессов самостабилизаци и нередко сопровождается повышением их продуктивности. Рост подземной Фитомассы проходит в-основном на глубине 0-20 см. 5 Увеличение надземной Фитомассы происходит за счет увеличения доли злаков, 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 червый период. восстановления выведенной из оборота убыточной пашни 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 зида растений. Из исследованных дикорастувдх 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 растительных сообществ. . нуждающихся в охране, разработана классификация, выделены четыре категории редкости растений и шесть категорий редкости фитоценозов.

7. Впервые обоснована необходимость создрчия региональной Красной книги Оренбургской области. Реализация намеченных в ней мероприятий явится методической основой для:

- сохранения генетического разнообразия видов степной флоры,

- предотвращения уничтожения эндемичных и реликтовых видов.

- сохранения раритетных степных фитсценс'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 стеиной 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 вхсдят:

- составление систематического списка флоры участков заповедни-

ка.V.

\ ... - геоботанические описания пробных площадок. . .

'-контроль за динамикой фитомассы и химическим составом растений,- _ •

•- периодическое крупномасштабное геоботаническое картирозание.

Выполнение программы мониторинга позволит прогнозировать динамику и направление возможных изменений растительного покрова в условиях заповедника и. жестко регламентировать хозяйственное использование степеЯ,

; ; . ; . СПИСОК -

: ■ / . основных работ по теме диссертации

..-. •'•'■'V: Рябинина З.Н. Галофитаая. растительность в пределах Ура-;ло-Илекского междуречья. //Ботанические исследования на Урале. .Свердловск, УНЦ АН СССР. 1984, С.19-20.

.'.-• 2. Горчаковский П. Л.,. Рябинина 3. 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. Рябинина З.Н. Черноольховники Урало-Илекского междуречья. //Ботанические исследования на Урале. Свердловск. УНЦ АН СССР. 1985. С. 70. . ,

. 4. Горчаковский П.Л.. Рябинина З.Н..Флора Урало-Илекского междуречья (Оренбургская область) //Растител1чый мир Урала и его антропогенные изменения. Свердловск. УНЦ АН СССР. 1985, С.3-31.

. 5. Рябинина 3.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-фитогеографические исследования-на территории Оренбуржья //Советские исследования и исследования. Оренбургского края. Тезисы докладов. Оренбург. УНЦ АН СССР, ОГПИ.000П0-ГО. 1987. С. 42-43.

8. Рябинина З.И. Изучение я организация охраны редких и исчезающих видов растений Оренбургской области. //Редкие виды растений Южного Урала, их охрана я использования. Уфа, АН СССР. БФИБ, 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 А. С. Хоментовского. Оренбург. 1988. С. 17-18. . -

П. 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 Буртинских 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 реликты во флоре оренбургской области. //Редкие вида растений и животных Оренбургской области. Оренбург. УрО АН СССР. 1992. С.6-7.

17. Рябинина З.Н. О принципах выделения редких растений и Фито--ценозов в Оренбургской области. //Редкие виды растений а квотных оренбургской области. Оренбург. УрО АН СССР. 1992. С.8-11.

18. Рябинина З.Н., Сафонов И А. Некоторые данные о распространении краснокнижных растения Оренбургской области. //Материалы 1Ь преподавательской и 34 студенческой. Оренбург. 1992.'С. 15.

19. Рябинина З.Н. Карта растительности Оренбургской области. //Атлас Оренбургской области: Федеральная служба Геодезии и картог рафии России. Москва. 1992. С. 18.

20. Рябинина 3. Н.. Семенова Н.В., Пушкарева Е.В. Реакция кормовых культур на загрязнение атмосферы. //Личность и окружающая среда в современном мире. Оренбург. 1993 С. 49-50.

21. Рябинина З.Н.. Павлейчик 0.Ы Структура степной растительности Таловской степи. //Личность и окружающая среда в современно* мире. Оренбург. 1993. С. 62-53.

22 Рябинина 3.Н.. Сафонов М.А. Павлейчик В.М Растения орен бургской области, внесенные в Красную книгу России //Оренбургская область: география ц экология. Мат.научно-методич. конференции. Оренбург. 1993. С. 22-24.

23. Рябинина З.Н.. Сафонов М.А. Павлейчик В.М Сравнительная характеристика флоры и растительности степей Предуралья и Зауралья Оренбургской области. //Оренбургская область: география и экология Мат. научно-методич. конференции. Оренбург. 1993. С 23-24.

24. Рябинина Э.Н.. Семенова Н.В . Пушкарева Е В Влияние выбросов ОГПЗ на культурные и дикорастущие растения. //Оренбургская область. география н экология. Мат.научно-методич. конференць^ Оренбург. 1993. С 25

25. Рябинина З.Н.. Пушкарева Е В.. Семенова Н В Влияние промышленных загрязнений на культурные и дикорастущие 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 ч 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. Рябинина 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 рождения 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-летию 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 заповедник "Оренбургский". Флора и растительность, гл.З. Екатеринбург: "Наука". 1995. С. 20-35.

34. Рябинина З.Н.. Павлейчик В.М. Степи иго-восточной части Русской Платформы (в пределах Оренбургское области) //Вопросы степ-, ной биоценологии. Екатеринбург: "Наука". 1995- С.22-31. -

35. Сафонов М.А.. Сергеев А.Д.. Рябинина З.Н. Стеш Тургайской столовой страны в пределах Оренбургской области //Вопросы степной биоценологии. Екатеринбург. "Наука", 1995. С.31-4а. V

ОГпсм 2 п 1

Заказ 430

Тира ъ 100

Тигография иллательства МСХА им К А Тимирязева 127350 Москва И 5"0 Тимирязевская \ 44