Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Флора и растительность водных и прибрежно-водных экосистем Оренбургского Зауралья

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Флора и растительность водных и прибрежно-водных экосистем Оренбургского Зауралья"

На правах рукописи

САЯПИНА НАТАЛЬЯ БОРИСОВНА

ФЛОРА И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВОДНЫХ И ПРИБРЕЖНО-ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Специальность 03.02.01 ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

21 НОЯ 2013

Оренбург-2013

005538608

005538608

Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Раченкова Елена Геннадьевна

Официальные оппоненты: Соловых Галина Николаевна

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия»

Яценко-Степанова Татьяна Николаевна

доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории водной микробиологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки «Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН»

Защита состоится «9» декабря 2013 г. в 18:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 при ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460844, г. Оренбург, ул. Советская, 19. Факс: (3532) 77-24-52, E-mail: ibrae@ospu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет»

Автореферат разослан «8» ноября 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Мушинская Наталья Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность изучения. Несмотря на многолетнее изучение растительности Оренбургской области (Горчаковский, Рябинина, 1985; Рябинина, 1981, 1984, 1985, 1992, 1996, 1995, 1998, 2003; Раченкова, 2002; Савоськина, 1986, 1970), актуальным является изучение водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья, которым до настоящего времени целенаправленно никто не занимался. В настоящее время отсутствуют данные о полном видовом составе водных и прибрежно-водных растений данного региона, их распространении и частоте встречаемости на данной территории.

Слабая изученность видового состава, экологии и распространения отдельных видов растений в пределах данной территории затрудняет решение многих теоретических и практических вопросов, в частности препятствует разработке и осуществлению мер охраны редких видов. В связи с этим актуальным становится изучение флоры водных объектов Оренбургского Зауралья: выявление видового состава, проведение анализа флоры, выявление частоты встречаемости исследуемых видов водных растений.

Цель и задачи исследований:

Целью данной работы является выявление видового состава и изучение структуры флоры высших водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1.Выявить видовой состав и составить конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья.

2.Провести таксономический, экологический, биоморфологический и географический анализ исследуемой группы растений.

3.Выяснить распространение и частоту встречаемости видов водных и прибрежно-водных растений исследуемого региона.

4. Дать фитоценотическую характеристику формаций и ассоциаций водных и прибрежно-водных растений выявленных на данной территории.

5. Выявить возможности практического использования водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья.

Научная новизна работы. Впервые специально изучена флора водных и прибрежно-водных растений водных объектов Оренбургского Зауралья. Выявлен видовой состав изучаемой флоры. На основе собственных полевых исследований составлен конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья, включающий 188 видов из 94 родов и 49 семейств. Отмечено 2 новых для Оренбургской области вида растений, их распространение в пределах исследуемой территории. Обнаружены новые местонахождения нескольких редких

для области видов. Проведен анализ изучаемой флоры, дана оценка встречаемости видов. Дана фитоценотическая характеристика всех выявленных формаций водных и прибрежно-водных растений.

Практическая значимость работы. Результаты исследования флоры водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья представляют интерес при составлении кадастра флоры Оренбургской области, реализации программ по изучению и сохранению ее биоразнообразия. Материалы диссертации могут в дальнейшем служить базой для мониторинговых исследований и учитываться при оценке разнообразия водной флоры и растительности региона в целом. Сведения о редких видах растений, данные об их месте нахождения и карты схемы их распространении могут быть использованы для дополнения Красной книги Оренбургской области.

Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре ботаники и физиологии растений Оренбургского государственного педагогического университета.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Впервые составленный конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья, содержащий сведения о 188 видах высших растений, включая 2 новых для Оренбургской области вида (Ricciocarpus natans, Galium trifidum).

2. Таксономический, экологический, биоморфологический и географический анализы флоры водных объектов Оренбургского Зауралья.

3. В рамках фитоценотической классификации растительность водных объектов Оренбургского Зауралья относится к 48 формациям, которые включают 119 ассоциаций.

4. Высокое разнообразие флоры водных объектов Оренбургского Зауралья создается главным образом за счет видов с низкими частотами встречаемости, вместе с тем основные площади на водоемах занимают сообщества немногих широко распространенных видов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на научных семинарах кафедры ботаники и физиологии растений Оренбургского Государственного Педагогического Университета, на внутривузовских конференциях, 1-й (7) Международной конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2010», 5-й Всероссийской научно-практической конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий», Межвузовской конференции «Молодые ученые - науке XXI века: Актуальные проблемы биологии и геоэкологии» (Оренбург, 2011).

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в журналах из перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (165 наименований, из них 10 на иностранных языках) и двух приложений. Работа изложена на 202 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 25 рисунков. Приложения: А — основные пункты флористических описаний водоемов, Б — карты схемы распространения новых и редких для области видов водных и прибрежных растений, в пределах Оренбургского Зауралья.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи, изложены положения, выносимые на защиту, приведена структура диссертации.

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Приведена краткая характеристика геологического строения, рельефа, климатических условий, гидрологических особенностей, почвенного покрова и растительности территории Оренбургского Зауралья.

Глава 2. ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследований являются высшие растения (мхи и сосудистые растения), нормально развивающиеся в условиях водной среды и избыточного увлажнения, обитающие в воде, на мокрых берегах и в приурезовой полосе водотоков и водоемов, на переувлажненных и заболоченных участках. Следуя некоторым авторам (Вейсберг, 1997; Папченков, 1981, 1985; Свириденко, 2000), мы учитывали не только травянистые, но и полудревесные и древесные растения.

Предмет исследований - состав и распространение видов высших растений водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья.

В качестве водных растений учитываются погруженные, плавающие, полупогруженные и земноводные растения, способные образовывать водную жизненную форму, для которых водная среда или водопокрытый грунт служат оптимальными местообитаниями. Совокупность таких видов соответствует понятию «водное ядро флоры», предложенному Щербаковым (Щербаков 1991, 2006; Папченков, Щербаков, Лапиров, 2003). Прибрежно-водные растения -группа, объединяющая воздушно-водные и растения уреза воды, гелофиты и гигрофиты, не способные пройти весь жизненный цикл в водных местообита-

ниях при контакте с водой всего вегетативного тела растения (Щербаков, 1991; Папченков, Щербаков, Лапиров, 2003; Матвеев, Соловьева, Саксонов, 2005)

Основу диссертации составляют результаты полевых исследований и гер-барные сборы, проведенные автором в 2009 - 2012 гг. на водоемах и водотоках Оренбургского Зауралья (рисунок 1).

Рисунок 1. Карта схема района исследований

Условные обозначения:

Основные пункты флористических описаний

Всего полностью или частично обследовано более 45 крупных водных объектов, в том числе более 30 рек, 10 крупных озер, 2 водохранилища, старицы рек, небольшие озера, карьеры, ручьи, болота и др. Были обследованы следующие водные объекты: Ириклинское и Кумакское водохранилища; реки и

6

старицы рек: Большая и Малая Уртазымка, Сосновка, Средняя и Нижняя Гуси-ха и их притоки, Урал, Суундук, Солончанка, Каинда, Бурля, Айдырля, Жуса, Колдов, Кумыс-Тобе, Урус-Кискен, Кумак, Камсак, Котансу, Буруктал, Желтая, Кугутык, Ушкота, Кокпекты, Домбаровка, Орь, Джарлы, Карагачка и другие; озера: Жандыколь, Кызколь, Мраморное, Караколь, Обалыколь, Жетыколь, Давленколь, Шалкар-Ега-Кара, Большой Буруктальский лиман и другие. А также мелкие безымянные водоемы и водотоки (озера, пруды, карьеры, ручьи, болота и др.)

Полевые геоботанические исследования проводились в процессе маршрутных и стационарных исследований, в период максимального развития растительности - в июне-августе. Для проведения полевых исследований нами были использованы методические работы В. М. Катанской (1939, 1956, 1971, 1981), А. П. Белавской (1975, 1977, 1979, 1982), А. И. Толмачева (1974), К. А. Кокина (1982), Б. Ф. Свириденко (1991) и других авторов. Гербаризация материалов осуществлялась по методикам А. К. Скворцова (1977), Ю. В. Рычина (1948), Л. И. Лисицыной (2003, 2006).

Встречаемость видов приведена по следующей градации: очень часто (>75% водотоков и водоемов); часто (51-75%); умеренно (26-50%); изредка (1125%); редко (1-10%). Для растений, встречающихся на единичных водотоках и водоемах, указаны конкретные местонахождения.

Анализ флоры «водного ядра» и прибрежно-водной флоры проводился раздельно (Щербаков, 1991, 2006). Для сравнения флористических списков водных объектов Оренбургского Зауралья и соседних регионов (Вейсберг, 1999; Свириденко, 2000; Раченкова, 2002) был использован коэффициент сходства Жаккара (Миркин, Розенберг, 1983).

Глава 3. КОНСПЕКТ ФЛОРЫ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Конспект составлен на основе материалов полевых исследований автора и включает сведения о 185 видах водных и прибрежно-водных сосудистых растений и 3 видах мохообразных, зарегистрированных на водных объектах обследованной территории. В конспект включены впервые отмеченные в области виды: Ricciocarpus natans, Galium trifidum. Отмечены неизвестные ранее места обитания редких для Оренбургской области видов: Iris sibirica, Menyathes trifoliata, Nymphoides peltata, Ranunculus lingua, Salix rosmarinifolia, Salix myrsinifolia, Juncus soranthus, Carex omskiana, Scirpus ehrenbergii, Zannichellia palustris.

Для каждого вида приводится его латинское и русское названия, экологическая приуроченность, ареал, частота встречаемости и распространение в пределах исследуемой территории. Семейства покрытосеменных растений приведены по системе Энглера, а роды и виды - в алфавитном порядке. Наименования покрытосеменных растений сверены по С. К. Черепанову (1995).

Глава 4. АНАЛИЗ ФЛОРЫ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

4.1 Таксономическая структура флоры

На водных объектах Оренбургского Зауралья отмечено 188 видов высших растений, относящихся к 49 семействам и 94 родам.

Основу флоры составляют покрытосеменные растения (отдел Magnoliophyta), насчитывающие 179 видов (95,21%) среди них преобладают представители класса Magnoliopsida (табл. 1). В состав флоры также входят представители отдела Bryophyta - 3 вида, отдела Polypodiophyta - 4 вида, и отдела Equisetophyta - 2 вида, составляющие вместе 4,78% флоры.

Таблица 1.Соотношение основных систематических групп флоры высших водных растений Оренбургского Зауралья

№ Отделы Число семейств Число родов Число видов

п/п количество в% количество в% количество в%

1 Briophyta 2 4,08 3 3,19 3 1,59

2 Polypodiophyta 4 8,16 4 4,26 4 2,13

3 Equisetophyta 1 2,04 1 1,06 2 1,06

4 Magnoliophyta в том числе: 42 85,71 86 91,45 179 95,21

Liliopsida 14 28,57 33 35,11 86 45,74

Magnoliopsida 28 57,14 53 56,38 93 49,47

Итого: 49 100,00 94 100,00 188 100,00

Наибольшим видовым разнообразием отличаются семейства Сурегасеае (27 видов), Роасеае (15 видов), РсПаггк^ектасеае (12 видов), ЯаПсасеае (10 видов), .Гипсасеае (8 видов).

«Водное ядро» флоры образуют 44 вида растений, из 24 родов и 18 семейств. Средний уровень видового богатства в одном семействе для «водного ядра флоры» составляет 2,44 вида. В «водном ядре» ведущая роль принадлежит семействам Ро1ап^е1опасеае (12 видов), Hydrocharitaceae, Ьешпасеае, Яапипси1асеае и Са1ШпсЬасеае (по 3 вида каждое).

К прибрежно-водным растениям относятся 144 вида из 71 рода и 35 семейств. Средний уровень видового богатства в одном семействе для прибреж-но-водных растений составляет 2,03 вида. Среди семейств прибрежной флоры по числу видов лидируют Сурегасеае (27 видов), Роасеае (15 видов), 8аПсасеае (10 видов), .(ипсасеае (8 видов), Ьагтиасеае (7 видов).

Таблица 2.Сходство флор водных объектов Оренбургского Зауралья с флорами водных объектов соседних регионов по коэффициенту Жаккара Щ

Водные объекты Полная флора «Водное ядро» флоры

число видов число общих видов в% число видов число общих видов щ в%

Северного Казахстана 262 115 34,3 69 41 56,9

Урало-Илекского междуречья 103 89 44,0 35 27 51,9

Ильменского заповедника 104 77 35,8 39 30 56,6

Результаты сравнения флоры высших растений водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья с аналогичными флорами водных объектов Урало-Илекского междуречья (Раченкова, 2002), Северного Казахстана (Свириденко, 2000) и Ильменского заповедника (Вейсберг, 1999) представлены в таблице 2. Флора Оренбургского Зауралья по количеству видов превосходит флоры Ура-ло-Илекского междуречья и Ильменского заповедника и уступает флоре Северного Казахстана. Коэффициенты сходства Жаккара флоры водных объектов Оренбургского Зауралья с флорами перечисленных территорий составляют 34,3 - 44,0% для полной флоры и 51,9 - 56,9% для «водного ядра» флоры.

4.2 Экологический анализ

Для проведения экологического анализа растительности водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья была использована классификация, в основу которой положены схемы А. П. Шенникова (1950) и В. М. Катанской (1981). В данной схеме учитывается степень связи растений с водной средой, грунтом и воздухом:

I. Гидрофиты - настоящие водные растения:

гидрофиты укореняющиеся, с плавающими на поверхности воды листьями гидрофиты, погруженные в воду, укореняющиеся

гидрофиты не укореняющиеся, свободно плавающие на поверхности воды гидрофиты, погруженные в воду и не укореняющиеся

II. Гелофиты - воздушно-водные растения. Имеют побеги, часть которых находится в водной среде, а часть возвышается над поверхностью воды.

III. Гигрофиты - растения избыточно увлажненных мест обитания. Характерны для сырых побережий, в воду заходят редко, на небольшую глубину.

Таблица 3.Распределение видов флоры водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья по экологическим группам

Экотипы и экогруппы растений Количество видов

абс. в %

Экотип I. Гидрофиты 42 22,34

Гидрофиты укореняющиеся, с плавающими на поверхности воды листьями 7 3,72

Гидрофиты, погруженные в воду, укореняющиеся 24 12,77

Гидрофиты не укореняющиеся, свободно плавающие на поверхности воды 5 2,66

Гидрофиты, погруженные в воду и не укореняющиеся 6 3,19

Экотип II. Гелофиты 29 15,43

Экотип III. Гигрофиты 117 62,23

Итого: 188 100,00

Распределение видов флоры водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья по экологическим группам приведено в таблице 3. Самая многочисленная группа - гигрофиты насчитывает 117 видов (62,23% от всей флоры), Они представлены как травянистыми, так и древесными формами. К этой группе относятся следующие виды: Thelypteris palustris, Triglochin maritimum, Phalaroides arundinacea, Carex acuta, Juncus compressus, Salix alba, Alnus glutinosa, Salicornia perennans, Sium sisaroideum, Lycopus europaeus, Mentha aquatica и многие другие.

Гидрофиты включают 42 вида (22,34%). Большинство из них погруженные, укореняющиеся гидрофиты 24 вида (12,77% от всей флоры). К ним относятся такие виды как Potamogetón lucens, Potamogeton perfoliatus, Najas marina, Elodea canadensis, Batrachium circinatum, Callitriche hermaphroditica, Myriophyllum spicatum и многие другие.

Гелофитами являются 29 видов (15,43% от всей флоры). К ним относятся Equisetum fluviatile, Typha angustifolia, Sparganium erectum, Alisma plantago-aquatica, Sagittaria sagittifolia, Butomus umbellatus, Scirpus lacustris, Sium lati-folium и другие.

4.3 Биоморфологический анализ

Биоморфологическая характеристика растительности водоемов Оренбургского Зауралья дается на основе несколько измененной и упрощенной классификация жизненных форм И. Г. Серебрякова (1962, 1964). В характери-

ю

стике жизненных форм отмечается вегетативная подвижность видов - их способность к активному расселению по территории при помощи вегетативных органов. В используемой классификации к травянистым растениям отнесены споровые растения. К вегетативно подвижным отнесены многолетние травянистые длиннокорневищные, клубнеобразующие, столонообразующие, турионовые, ползучие растения. В эту же группу определены обнаруженные на территории Оренбургского Зауралья мохообразные так как, размножаясь вегетативным способом, они способны быстро заселять новые территории. К вегетативно малоподвижным отнесены плотнодерновинные и короткокорневищные многолетние растения. В качестве вегетативно неподвижных рассматриваются кисте-корневые, стержнекорневые многолетние и однолетние травянистые растения.

Таблица 4. Биоморфологическая структура флоры водотоков и водоемов

Оренбургского Зауралья

Биоморфологические группы Флора в целом

число видов в%

Древесные растения 12 6,38

кустарники 7 3,72

деревья 5 2,66

Полудревесные растения 1 0,53

полукустарники 1 0,53

Травянистые растения Поликарпические травы 150 79,79

Вегетативно подвижные 112 59,57

длиннокорневищные 70 37,23

клубнеобразующие 8 4,25

столонообразующие 7 3,72

турионовые 12 6,38

ползучие 15 7,98

вегетативно подвижные мохообразные 3 1,59

Вегетативно слабоподвижные и неподвижные 35 18,62

короткокорневищные 22 11,70

кистекорневые 1 0,53

стержнекорневые 6 3,19

плотнодерновинные 6 3,19

Монокарпические травы 25 13,30

однолетники 24 12,76

двулетники 1 0,53

всего по биоморфам 188 100,00

В «водном ядре» флоры преобладают турионовые и длиннокорневищные растения, насчитывающие по 12 видов и 27,27%. К длиннокорневищным расте-

ниям относятся Potamogetón natans, Persicaria amphibia, Nuphar lútea, Nymphaea candida, Myriophyllum spicatum, Hippuris vulgaris и другие. Турионообразующи-ми являются следующие виды: Potamogetón berchtoldii, Р. compressus, Р. friesii, Р. trichoides, Spirodela polyrhiza, Ceratophyllum demersum, Utricularia vulgaris и другие.

Значительную роль в «водном ядре» флоры играют однолетники - 6 видов (13,64%) и клубнеобразующие - 5 видов (11,36%) (табл. 5). Однолетники, входящие в состав «водного ядра» флоры, также обладают высокой вегетативной подвижностью (Salvinia natans, Najas marina, Callitriche hermaphroditica и другие).

Таблица 5. Соотношение жизненных форм «водного ядра» флоры Оренбургского Зауралья.

Биоморфологические группы «водное ядро» флоры

число видов в%

от флоры в целом то «водного ядра» флоры

Поликарпические травы 38 20,21 86,36

длиннокорневищные 12 6,38 27,27

клубнеобразующие 5 2,66 11,36

столонообразующие 2 1,06 4,54

турионовые 12 6,38 27,27

ползучие 4 2,13 9,09

вегетативно подвижные мохообразные 3 1,59 6,82

Однолетние монокарпические травы 6 3,19 13,64

всего по биоморфам 44 23,40 100,00

Спектр жизненных форм прибрежно-водных растений богаче, чем растений составляющих «водное ядро» флоры (табл. 6). В группе прибрежно-водных растений преобладают длиннокорневищные к которым относятся 58 видов, 40,28% (виды родов Typha, Scirpus, многие представители рода Сагех, Naumburgia thyrsiflora, Menyathes trifoliata, Glaux maritima и многие другие). Второе место занимают короткокорневшцные растения, которые включают 22 вида (15,28%), третье - монокарпические растения, насчитывающие 19 видов (13,19%).

Таблица 6. Соотношение жизненных форм прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья

Прибрежная флора

Биоморфологические груп- число в%

пы видов от флоры в целом от прибрежной флоры

Древесные растения 12 6,38 8,33

кустарники 7 3,72 4,86

деревья 5 2,66 3,47

Полудревесные растения 1 0,53 0,69

полукустарники 1 0,53 0,69

Поликарпические травы 112 59,57 77,78

Вегетативно подвижные 77 40,96 53,47

длиннокорневищные 58 30,85 40,28

в; s клубнеобразующие 3 1,59 2,08

s <и Н ZJ а столонообразующие 5 2,66 3,47

ползучие 11 5,85 7,64

с. Вегетативно слабопод- 35 18,62 24,30

3 вижные и неподвижные

н u короткокорневищные 22 11,70 15,28

S кистекорневые 1 0,53 0,69

са 03 стержнекорневые 6 3,19 4,17

а i— плотнодерновинные 6 3,19 4,17

Монокарпические травы 19 10,11 13,19

однолетники 18 9,57 12,50

двулетники 1 0,53 0,69

всего по биоморфам 144 76,59 100,00

Преобладание видов с высокой вегетативной подвижностью, как и во флоре в целом, так и среди видов «водного ядра» флоры и прибрежно-водных объясняется тем, что они более приспособлены к изменяющимся условиям водных и нрибрежно-водных местообитаний и характерным для данного региона резким колебаниям уровня воды, способны быстро расселяться и занимать значительные территории.

4.4 Географический анализ

Спектр географических элементов флоры водных объектов Оренбургского Зауралья отражает пограничное положение территории области, находящейся на границе Европы и Азии, на стыке нескольких флористических областей (Рябинина, 1998). Географическая структура флоры водных объектов Оренбургского Зауралья приведена в таблице 7.

Таблица 7. Географическая структура флоры водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья

Географические элементы флоры Флора в целом «Водное ядро» флоры Прибрежно-водная флора

число видов в% число видов в% число видов в%

европейский 8 4,25 1 2,27 7 4,86

евразиатский 74 39,36 8 18,18 66 45,83

евросибирский 13 6,91 2 4,54 11 7,64

азиатский 4 2,13 - - 4 2,78

голарктический 63 33,51 20 45,45 43 29,86

космополитный 25 12,76 13 29,54 11 7,64

европейско-североамериканский 2 1,06 - - 2 1,39

итого 188 100,00 44 100,00 144 100,00

Для флоры водных объектов исследуемого района характерным является преобладание в ней элементов евразиасткой (74 вида) и голарктической (63 вида) групп. К первой относятся Alisma plantago-aquatica, Sagittaria sagittifolia, Butomus umbellatus, Carex riparia, Juncus compressus, Batrachium circinatum, Rumex aquaticus, и другие, ко второй - Riccia fluitsns, Salvinia natans, Equisetum fluviatile, Potamogeton berchtoldii, P. natans, Carex pseudocyperus, Phalaroides arundinacea, Persicaria amphibia... Вместе евразиатские и голарктические составляют 72,87% флоры. Значительное количество видов относятся к космополит-ной группе - 24 видов, (13,3% от всей флоры). В эту группу входят такие виды как Potamogeton pectinatus, Lemna minor, Spirodela polyrhiza, Bidens tripartita. Указанные выше географические элементы преобладают как в «водном ядре» флоры (голарктические - 45,45%, космополитные - 29,54%, евразиатские -18,18%) так и среди прибрежно-водных видов (евразиатские - 45,83%, голарктические - 29,86%, космополитные - 7,64%).

Географическая структура флоры Оренбургского Зауралья в значительной мере сходна с таковой соседних регионов: Урало-Илекского междуречья, Северного Казахстана и Ильменского заповедника (табл. 8). Во флоре Оренбургского Зауралья, также как и во флорах Урало-Илекского междуречья, Северного Казахстана и Ильменского заповедника наблюдается значительно преобладание 3 групп географических элементов (евразиатских, голарктических и космополитных) над остальными. Во всех вышеперечисленных флорах доля космополитных географических элементов меньше чем голарктических и евразиатских.

Таблица 8. Сравнение географических структур флоры водных объектов Оренбургского Зауралья и водных объектов соседних регионов

Водные объекты Геограс жческие элементы флоры

евразиатский голарктический космополитный

число видов в% число видов в% число видов в%

Северного Казахстана 66 25,19 127 48,47 49 18,70

Урало-Илекского междуречья 43 41,75 29 28,15 18 17,47

Ильменского заповедника 30 28,85 44 43,31 15 14,42

Оренбургское Зауралье 74 39,36 62 33,51 24 12,76

4.5 Встречаемость видов

Во флоре водных объектов Оренбургского Зауралья преобладают виды с низкими частотами встречаемости (табл. 9).

Таблица 9. Распределение видов флоры водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья по группам частот встречаемости

Частота встречаемости «Водное ядро» Прибрежная флора Флора в целом

число ВИДОВ в% число видов в% ЧИСЛО ВИДОВ в%

единично 2 4,54 7 4,86 9 4,79

редко 11 25,00 58 40,28 68 36,17

изредка 12 27,27 58 40,28 70 37,23

умеренно 14 31,82 13 9,03 28 14,89

часто 4 9,09 6 4,17 10 5,32.

очень часто 1 2,27 2 1,39 3 1,60

итого 44 100,00 144 100,00 188 100,00

Единично встречаются 2 вида (5,54%) «водного ядра» (Stratiotes aloides, Nymphoides peltata) и 7 (4,68%) прибрежно-водных видов (Glyceria maxima, Scirpus ehrenbergii, Iris sibirica, Salix rosmarinifolia, Caltha palustris, Menyathes trifoliata, Galium trifidum). Редко - 11 видов (25,00%) «водного ядра» (Riccia fluitsns, Ricciocarpus natans, Potamogeton gramineus, Zannichellia palustris) и 58 видов (40,28%) прибрежно-водных растений (Thelypteris palustris, Carex om-skiana, Eleocharis acicularis, Juncus soranthus, Salix myrsinifolia, Ranunculus lingua). Изредка отмечены 12 видов (27,27%) «водного ядра» флоры (Fontinalis antipyretica, Potamogeton compressus, Najas marina, Batrachium trichophyllum) и

58 (40,28) прибрежно-водных видов (Typha laxmannii, Triglochin maritimum, Carex acutiformis, Scirpus tabernaemontani, Juncus articulates). Умеренно - 14 видов (31,82%) «водного ядра» (Hydrocharis morsus-ranae, Nymphaea candida, Elo-dea canadensis, Utricularia vulgaris) и 13 (9,03%) прибрежно-водных видов (Equi-setum fluviatile, Alisma gramineum, Carex riparia, Sium latifolium, Glaux maritime). Часто встречаются всего 4 вида (2,27%) «водного ядра» флоры (Potamogeton perfoliatus, Nuphar lutea) и 6 видов (4,17%) прибрежно-водных растений (Alisma plantago-aquatica, Bolboschoenus maritimus, Carex acuta). Очень часто - 1 вид «водного ядра» (Potamogeton lucens) и 2 вида прибрежно-водных (Typha angustifolia, Phragmites australis).

Высокое разнообразие флоры водных объектов Оренбургского Зауралья создается главным образом за счет видов с низкими частотами встречаемости (единично, редко, изредка), эти виды вместе составляют 78,2% флоры. Виды, встречающиеся часто и очень часто составляют всего 6,9% флоры.

4.6 Растительные ресурсы

Флора водоемов и водотоков Оренбургского Зауралья включает 122 вида растений, которые могут быть использованы в народном хозяйстве (Рябинина, 1992, 1994, 1996, 1998, 1999; Рябинина, Раченкова, 2008) В зависимости от их использования можно разделить эти растения на несколько групп.

В качестве кормовых используются 67 видов растений. К кормовым относятся виды родов Carex и Scirpus, Typha angustifolia, Agrostis stolonifera, Phalaroides arundinacea, Poa palustris, Elodea canadensis, Potamogeton lucens, P. perfoliatus, P. berchtoldii и многие другие.

Лекарственными являются 35 видов растений. Часть из них являются сырьём для получения средств, используемых медицинской или ветеринарной практике с лечебными или профилактическими целями, другие используются в народной медицине. К лекарственным относятся следующие виды растений: Bidens tripartita, Menyathes trifoliata, Tussilago farfara, Mentha arvensis, Urtica dioica, Glycyrrhiza uralensis, Glycyrrhiza glabra, Alnus glutinosa, Salix alba, Equisetum arvense, Rubus caesius. В настоящее время официальной медициной наиболее активно используются виды родов Glycyrrhiza и Mentha.

В качестве декоративных могут быть использованы 43 вида. В оформлении искусственных водоемов чаще всего используются Nymphaea candida, Nuphar lutea, Veronica anagallis-aquatica, Alisma plantago-aquatica, A. gramineum, Butomus umbellatus которые хорошо растут и зимуют даже в маленьких водоемах. Часто применяются Salvinia natans, Sparganium emersum и S. minimum, Hydrocharis morsus-ranae, Ranunculus lingua, Hippuris vulgaris, Naumburgia thyrsi-

flora, Nymphoides peltata, Utricularia vulgaris. Широко используются древесные растения рода Salix.

Во флоре водных объектов Оренбургского Зауралья 23 вида растений являются съедобными и имеют довольно разнообразное применение в хозяйстве. Некоторые растения могут использоваться в качестве заменителей кофе: Symphytum officinale, Sagittaria sagittifolia, Typha latifolia. К группе крахмало-носных пищевых растений относятся: Nymphaea candida, Potamogeton crispus, Р. natans, Typha latifolia, Scirpus lacustris, S. ehrenbergii, Bolboschoenus maritimus, Butomus umbellatus, и другие. В пищу часто используются ягоды Rubus caesius, а молодые листья используются для приготовления суррогата чая.

Еще 32 вида относятся к группе технических и могут применяться в различных сферах деятельности человека, из них 14 видов используются для плетения (виды родов Salix, Typha и Scirpus, Carex acuta, Butomus umbellatus и другие). Дубильные вещества содержат 12 видов: (Salix alba, S. triandra, S. cinerea, Alnus glutinosa, Nuphar lútea, Nymphaea candida, Symphytum officinale, Persicaria amphibia и другие) В качестве красильных используются 11 видов: Salix alba, Alnus glutinosa, Persicaria hydropiper, Atriplex littoralis, Nymphaea candida, Lysimachia vulgaris, Symphytum officinale, Lycopus europaeus, Bidens tripartite. Древесина Alnus glutinosa и Salix alba часто используется для изготовления различных предметов. В бумажной промышленности могут использоваться 4 вида: Phragmites australis, Scirpus lacustris, S. sylvaticus, S. tabernaemontani.

Медоносами являются 20 видов: Stachys palustris, Filipéndula ulmaria, Ly-thrum intermedium, L. virgatum, L. salicaria, Myosotis palustris, M. caespitosa, Po-tentilla anserina, Symphytum officinale, Alisma plantago-aquatica, Rubus caesius. Виды рода Salix являются хорошими весенними медоносами.

В качестве удобрений массовом скоплении могут быть использованы растения рода Potamogeton, Ceratophyllum demersum, Elodea canadensis, Stratio-tes aloides.

К эфиромасличным растениям относятся Mentha aquatic и Mentha arvensis.

В целом, широко распространенные водные и прибрежно-водные растения, образующие массовые заросли, могут быть использованы в хозяйственной деятельности человека.

В список редких и исчезающих видов, нуждающихся в особом контроле за их состоянием в природной среде на территории Оренбургской области внесены 7 видов флоры исследуемого региона: Asplenium ruta-muraria, Salvinia natans, Salix myrsinifolia, Nuphar lútea, Nymphaea candida, Ranunculus lingua, Glycyrrhiza uralensis (Рябинина, 1998, 1995; Красная книга Оренбургской области, 1998). Следует отметить, что вид Nuphar lútea в исследуемом регионе встре-

чается часто, a Nymphaea Candida - умереннно. Остальные виды на территории исследования отмечаются редко.

Глава 5. ВЫСШАЯ ВОДНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

5.1 Классификация растительных сообществ

В данной работе мы придерживались физиономической классификации (Шенников, 1938, 1941, 1964, 1985; Катанская, 1939, 1959, 1970, 1971, 1981; Матвеев, 1990; Распопов, 1968, 1971, 1985; Папченков, 1981, 1985). Для высшей водной и прибрежно-водной растительности водных объектов Оренбургского Зауралья принят следующий классификационный ряд: ассоциация - формация - подгруппа формаций - группа формаций - класс формаций - тип растительности.

5.2 Характеристика растительных сообществ

Высшая водная и прибрежно-водная растительность водных объектов Оренбургского Зауралья представлена 48 формациями, которые включают 119 ассоциаций.

Среди погруженных растений отмечено 18 формаций объединяющих 44 ассоциации. Наиболее часто встречается формации Potamogetoneta lucentis, Potamogetoneta perfoliati, Potamogetoneta pectinati, Myriophylleta spicati, Elodeeta canadensis, Batrachieta circinati. Редкими являются формации Callitricheta her-maphroditicae, Zannichellieta palustris, Potamogetoneta graminei, Potamogetoneta pusilli, Stratioteta aloides. Растения с плавающими на поверхности листьями образуют 10 формаций включающих 23 ассоциации. Среди них наибольшее распространение имеют Nuphareta lutei, Nymphaeeta candidae, Potamogetoneta natantis, Persicarieta amphibii, Lemneta minoris. Редко или единично встречаются формации Nymphoideta peltatae и Salvinieta natantis.

Среди прибрежно-водной растительности выявлено 20 формаций, включающих 52 ассоциации. Широко распространены формации Phragmiteta australis, Typheta angustifoliae, Scirpeta lacustris, Bolboschoeneta maritimi, Alismeta plantago-aquaticae, Butometa umbellati, Sparganieta emersi, Sagittarieta sagittifoliae, Cariceta acutae, Junceta compressi. Наиболее редкими для исследуемого региона являются формации Scirpeta sylvaticis и осоки омской Cariceta omskianae.

Более половины (56,25%) всех выявленных на территории Оренбургского Зауралья формаций имеют низкие частоты встречаемости, широко распространенными являются 34,75% формаций.

выводы

1. На водных объектах Оренбургского Зауралья выявлено 188 видов высших растений, относящихся к 49 семействам и 94 родам. Обнаружено 2 новых для флоры Оренбургской области вида растений: Ricciocarpus natans, Galium trifidum. Основу флоры составляют покрытосеменные растения, насчитывающие 179 видов (95,21%). Высшие споровые растения (Bryophyta, Polypodiophyta, Equisetophyta) вместе составляют всего 4,78% флоры. Средний уровень видового богатства в одном семействе для «водного ядра флоры» составляет 2,44 вида, для прибрежно-водных растений - 2,03. Наибольшим видовым разнообразием отличаются семейства Сурегасеае (27 видов), Роасеае (15 видов), Potamogetonaceae (12 видов), Salicaceae (10 видов) и Juncaceae (8 видов). По количеству видов флора исследуемого региона превосходит флоры Урало-Илекского междуречья и Ильменского заповедника и уступает флоре Северного Казахстана. Коэффициенты сходства Жаккара флоры водных объектов Оренбургского Зауралья с флорами перечисленных территорий составляют 34,3

- 44,0% для полной флоры и 51,9 - 56,9% для «водного ядра» флоры.

2. По экологическим группам растения водных объектов Оренбургского Зауралья распределяются следующим образом: самая многочисленная группа -гигрофиты насчитывает 117 видов (62,23% от всей флоры), гидрофиты включают 42 вида (22,34%), гелофиты - 29 видов (15,43%).

3. В спектре жизненных форм флоры водных объектов Оренбургского Зауралья преобладают вегетативно подвижные многолетники, которые включают 112 видов (59,57%). В «водном ядре» флоры преобладают турионовые и длин-нокорневищные растения, насчитывающие по 12 видов (27,27%) и однолетники

- 6 видов (13,64%). В группе прибрежно-водных растений преобладают длин-нокорневищные - 58 видов (40,28%).

4. Среди географических элементов слагающих флору водных объектов исследуемого региона преобладают евразиатские (74 вида, 39,36%), голарктические (63 вида, 33,51%) и космополитные (25 видов, 12,76%) элементы. Географическая структура флоры Оренбургского Зауралья в значительной мере сходна с таковой соседних регионов: Урало-Илекского междуречья, Северного Казахстана и Ильменского заповедника.

5. Виды с низкими частотами встречаемости преобладают как во флоре водных объектов Оренбургского Зауралья в целом, так и среди растений «водного ядра» флоры и прибрежно-водных растений: 23 вида (52,27%) водных и 116 видов (80,56%) прибрежно-водных растений.

6. Высшая водная и прибрежно-водная растительность Оренбургского Зауралья представлена 48 формациями, которые включают 119 ассоциаций. Более

половины (56,25%) всех выявленных на территории Оренбургского Зауралья формаций имеют низкие частоты встречаемости, широко распространенными являются 34,75% формаций.

7. Полезные в хозяйственном отношении водные и прибрежно-водные растения объектов Оренбургского Зауралья насчитывают 122 вида. Наиболее многочисленна группа кормовых растений - 67 видов. В качестве декоративных могут быть использованы 43 вида. Лекарственные растения насчитывают 35 видов, технические - 32 вида, из них 14 видов используются для плетения, 12 содержат дубильные вещества, 11 видов - красильные, 4 вида могут использоваться в бумажной промышленности. Съедобными являются 23 вида, 20 видов - медоносы. В список редких и исчезающих видов, нуждающихся в особом контроле их состояния в природной среде на территории Оренбургской области, внесены 7 видов флоры исследуемого региона.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

(в том числе №№ 1 — 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ)

1. Раченкова, Е. Г. Высшие водные растения Оренбургского Зауралья // Е. Г. Раченкова, Н. Б. Саяпина // Материалы 5-й Всероссийской научно-практической конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий». Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета - 2010,- №3 (27). - С. 239-240.

2. Саяпина, Н. Б. Водная и прибрежно-водная растительность Шалкаро-Жетыкольского озерного района / Н. Б. Саяпина // Вестник Оренбургского Государственного Университета-2011.-№16 (135). - С. 214-216.

3. Саяпина, Н. Б. Водная и околоводная растительность реки Айдырля / Н. Б. Саяпина // Аспирант, или молодое поколение ученых о...: научно-практический альманах аспирантского сообщества. Оренбург, гос. пед. ун-т. Вып. 6.-Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2011.-е. 130-131.

4. Саяпина, Н. Б. Изучение высших водных растений Оренбургского Зауралья / Н. Б. Саяпина // Наука и образование: исследования молодых ученых: сборник статей аспирантов ОГПУ. - Оренбург: ГУ «РЦРО», 2010. - С. 50-52.

5. Саяпина, Н. Б. Высшие водные растения Ириклинского водохранилища / Н. Б. Саяпина // Материалы I (VII) Международной конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2010» (пос. Борок, 9-13 октября2010 г.) - Ярославль: «Принт Хаус», 2010. - С. 264-265.

Саяпина Наталья Борисовна

ФЛОРА И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВОДНЫХ И ПРИБРЕЖНО-ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Подписано в печать 08.11.2013 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,13 Заказ №8 от 08.11.2013. Тираж 100 экз. Отпечатано в ЦТ ООО «Константа-Сервис» 4600001, Оренбург, ул. Туркестанская, 18. Тел. (3532) 53-24-25

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Саяпина, Наталья Борисовна, Оренбург

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет»

На правах рукописи

04201 4521 39 САЯПИНА НАТАЛЬЯ БОРИСОВНА

ФЛОРА И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВОДНЫХ И ПРИБРЕЖНО-ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Специальность 03.02.01 ботаника

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент

Раченкова Е. Г.

Оренбург-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................3

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................................................................8

1.1 Геологическое строение....................................................................10

1.2 Климатические условия....................................................................12

1.3 Гидрологические особенности............................................................14

1.4 Почвы..........................................................................................17

1.5 Растительность...............................................................................18

Глава 2. ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ..............24

Глава 3. КОНСПЕКТ ФЛОРЫ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО

ЗАУРАЛЬЯ.......................................................................................29

Глава 4. АНАЛИЗ ФЛОРЫ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ.......................................................................................68

4.1 Таксономическая структура флоры.....................................................68

4.2 Экологический анализ.....................................................................75

4.3 Биоморфологический анализ.............................................................80

4.4 Географический анализ....................................................................86

4.5 Встречаемость видов.......................................................................90

4.6 Растительные ресурсы......................................................................93

Глава 5. ВЫСШАЯ ВОДНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ...............................................................98

5.1 Классификация растительных сообществ...............................................98

5.2 Характеристика растительных сообществ............................................117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................158

ВЫВОДЫ........................................................................................163

ЛИТЕРАТУРА..................................................................................165

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................185

ВВЕДЕНИЕ

Высшие водные и прибрежно-водные растения занимают обособленное положение в растительном мире благодаря своим морфологическим, биологическим и экологическим особенностям и являются одним из важнейших компонентов пресноводных экосистем. Наряду с фитопланктоном, они играют важную роль в трофическом цикле и являются первичным звеном водных экосистем, служат источником пищи, кислорода и местом обитания для других звеньев цикла. Растения водоемов служат пищей для разнообразных животных: моллюсков, ракообразных, насекомых, водоплавающих птиц и млекопитающих (Гаевская, 1966; Щербаков, 2004).

Велика роль гидрофитов в отчистке водоемов: они извлекают из водной среды и донных отложений биогенные элементы и способны аккумулировать в себе различные загрязнители, снижая воздействие антропогенного загрязнения на окружающую среду (Распопов, 1992). Водные и прибрежно-водные растения влияют как на физические, так и на химические свойства воды. Они способны задерживать находящиеся в воде органические и минеральные вещества, выступая в качестве механического фильтра. Кроме того водные и прибрежно-водные растения принимают участие в детоксикации различных химических загрязнителей (фенолов, пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов и др.), попадающих в водоемы с промышленными и сточными водами (Кокин, 1961, 1963, 1982; Брагинский, 1972; Мережко, 1973, 1977; Якубовский, Мережко, Шиян, 1975; Морозов, 1977; Тимофеева и др., 1977; Эйнор, 1982, 1986; Борисова, 1990). В присутствии водных растений более интенсивно происходит разрушение нефтяных загрязнений, за счет того что они увеличивают зону контакта между нефтеокисляющи-ми бактериями и нефтью, и поддерживают необходимое количество растворенного в воде кислорода (Петрова, 1977; Кокин, 1982). Заметное воздействие на окружающие растительные и животные организмы оказывают фитонциды, выделяемые водными и прибрежно-водными растениями. Установлено, что в зарослях погруженных водных растений содержание патогенных бактерий ниже, чем на участках открытой воды (Гуревич, 1973; Гуревич, Ястребова, 1977).

з

Заросли водных и прибрежно-водных растений ослабляют скорость течения воды, препятствуют перемещению ила и минеральных частиц, имеют противоэрозийное значение и играют важную роль в укреплении берегов водоемов (Оксиюк, Мережко, Волкова, 1978). Высшие водные растения оказывают сильное влияние на количество фитопланктона. При интенсивном зарастании водоемов высшими водными растениями количество фитопланктона резко снижается вследствие нехватки освещения, биогенных веществ и значительного изменения ионного состава среды (Мережко, Кузьменко, Величко, 1971; Кутова, 1973; Коган, Крайнюкова, 1977).

Отдельные виды водных растений могут использоваться в качестве индикаторов среды обитания (Макрофиты - индикаторы изменений внешней среды, 1993; Распопов, 2000). Многие виды высших водных и прибрежно-водных растений могут использоваться в качестве строительных материалов, сырья для целлюлозно-бумажной, медицинской и парфюмерной промышленности, применяться в сельском хозяйстве как корма для животных и удобрения. Кроме того в настоящее время водные и прибрежно-водные растения вызывают большой практический интерес как декоративные культуры. Природные виды водных и прибрежно-водных растений все чаще используются в оформлении разнообразных искусственных водоемов, так как они обладают большей выносливостью, чем искусственно выведенные сорта, и часто не уступают им по декоративным качествам.

Однако данная группа растений слабо вовлекается в научные исследования, а иногда совсем не принимается во внимание, из-за малочисленности видового состава и незначительного участия в общей структуре растительного покрова. Несмотря на многолетнее изучение растительности Оренбургской области (Горча-ковский, Рябинина, 1985; Рябинина, 1981, 1984, 1985, 1992, 1996, 1995, 1998, 2003; Раченкова, 2002; Савоськина, 1986, 1970), актуальным является изучение высших водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья, которым до настоящего времени целенаправленно никто не занимался. В настоящее время отсутствуют данные о полном видовом составе водных и прибрежно-водных растений данного региона, их распространении и частоте встречаемости на данной

4

территории. Слабая изученность видового состава, экологии, распространения отдельных видов растений в пределах данной территории затрудняет решение многих теоретических и практических вопросов, в частности препятствует разработке и осуществлению мер охраны редких видов. В связи с этим актуальным становится изучение флоры водных объектов Оренбургского Зауралья: выявление видового состава, проведение анализа флоры, выявление частоты встречаемости исследуемых видов водных растений.

Цель и задачи исследований

Целью данной работы является выявление видового состава и изучение структуры флоры высших водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1.Выявить видовой состав и составить конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья.

2.Провести таксономический, экологический, биоморфологический и географический анализ исследуемой группы растений.

3.Выяснить распространение и частоту встречаемости видов водных и при-брежно-водных растений исследуемого региона.

4. Дать фитоценотическую характеристику формаций и ассоциаций водных и прибрежно-водных растений выявленных на данной территории.

5. Выявить возможности практического использования водных и прибрежно-водных растений Оренбургского Зауралья.

Научная новизна работы

Впервые специально изучена флора водных и прибрежно-водных растений водных объектов Оренбургского Зауралья. Выявлен видовой состав изучаемой флоры. На основе собственных полевых исследований составлен конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья, включающий 188 видов из 94 родов и 49 семейств. Отмечено 2 новых для Оренбургской области вида растений, изучено их распространение в пределах исследуемой территории. Обнаружены новые местонахождения нескольких редких для области видов. Проведен подробный ана-

5

лиз изучаемой флоры, дана оценка встречаемости видов. Отмечены полезные в хозяйственном отношении, а также редкие виды высших водных и прибрежно-водных растений. Дана фитоценотическая характеристика всех выявленных формаций водных и прибрежно-водных растений.

Практическая значимость работы

Результаты исследования флоры водных и прибрежно-водных растений водных объектов Оренбургского Зауралья представляют интерес при составлении кадастра флоры Оренбургской области, реализации программ по изучению и сохранению ее биоразнообразия. Материалы диссертации могут в дальнейшем служить базой для мониторинговых исследований и учитываться при оценке разнообразия водной флоры и растительности региона в целом. Сведения о редких видах растений, данные об их месте нахождения и карты схемы их распространении могут быть использованы для дополнения Красной книги Оренбургской области.

Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре ботаники и физиологии растений Оренбургского государственного педагогического университета.

Основные положения выносимые на защиту

1. Впервые составленный конспект флоры водных объектов Оренбургского Зауралья, содержащий сведения о 188 видах высших растений, включая 2 новых для Оренбургской области вида (Ricciocarpus natans, Galium trifidum).

2. Таксономический, экологический, биоморфологический и географический анализы флоры водных объектов Оренбургского Зауралья.

3. В рамках фитоценотической классификации растительность водных объектов Оренбургского Зауралья относится к 48 формациям, которые включают 119 ассоциаций.

4. Высокое разнообразие флоры водных объектов Оренбургского Зауралья создается главным образом за счет видов с низкими частотами встречаемости, вместе с тем основные площади на водоемах занимают сообщества немногих широко распространенных видов.

Апробация работы

Результаты исследования докладывались на научных семинарах кафедры ботаники и физиологии растений Оренбургского Государственного Педагогического Университета, на внутривузовских конференциях, 1-й (7) Международной конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2010», 5-й Всероссийской научно-практической конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий», Межвузовской конференции «Молодые ученые - науке XXI века: Актуальные проблемы биологии и геоэкологии» (Оренбург, 2011).

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в журналах из перечня ВАК РФ.

Декларация личного участия

Автор лично провел в 2009 - 2012 гг. экспедиционные исследования, включающие геоботаническое описание растительности и сбор гербарного материала. Обработка и анализ полученных данных осуществлены автором самостоятельно, по плану согласованному с научным руководителем. Доля личного участия автора в подготовке и написании совместных публикаций составляет 50 - 70%.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы (165 наименований, из них 10 на иностранных языках) и трех приложений. Работа изложена на 202 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 26 рисунков. Приложения: А - основные пункты флористических описаний водоемов, Б -карты схемы распространения новых и редких для области видов водных и прибрежных растений, в пределах Оренбургского Зауралья.

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на территории Оренбургского Зауралья и прилегающего к ней на западе небольшого участка, расположенного на правобережье реки Урал и Ириклинского водохранилища (рисунок 1). Ниже Ириклинского водохранилища, граница района исследований проходит по реке Урал. Исследуемая территория располагается в средних широтах, между 50°30 с.ш. (на юге) и 52°28 с.ш. (на севере), 58°30 в.д. (на западе) и 61°30 в.д. (на востоке), в пределах запада Оренбургской области. В состав региона входят шесть административных районов Оренбургской области: Кваркенский, Новоорский, Адамовский, Домбаров-ский, Светлинский и Ясненский; территория Орского горсовета, один город областного подчинения - Ясный; шесть поселков городского типа (Географический атлас Оренбургской области, 1999).

Оренбургское степное Зауралье занимает территорию площадью около 27,9 тыс. км2 и простирается с севера на юг на 215 км, с запада на восток (от р. Урал до восточной точки области в Светлинском районе) на 200 км. Вся северная граница региона приходится на Челябинскую область и часть Башкирии (Кваркенский район). Остальные границы - северо-восточная, восточная и южная - примыкают к Казахстану (Костанайская и Актюбинская области).

Особенности природных условий Зауралья во многом определяются его географическим положением: регион расположен к востоку от осевой части Уральского хребта и охватывает Урало-Тобольское плато и западную окраину Тургайской равнины (Башенина, 1948). Своеобразие территории Оренбургского Зауралья связано с особенностями природно-территориальных комплексов (ландшафтов) и их компонентов (рельефа, геологического строения, климата, гидрологии, почв и т.п.). С учетом геоморфологических особенностей и внутри-зональных различий в Оренбургском Зауралье существуют разнообразные ландшафтные районы, но все они преимущественно степные (Мильков, 1947).

Рисунок 1. Территория района исследований

Границы района исследований

1.1 Геологическое строение

Особенности геологического строение Оренбургского Зауралья описаны в ряде научных работ (Башенина, 1948; Хоментовский, 1949, 1951; Геология СССР, 1964; Мусихин, 1996). Согласно этим работам, территория Оренбургского Зауралья в геолого-геоморфологическом отношении принадлежит к горно-складчатому Южному Уралу, в пределах которого выделяют два орографических района: Ор-ская равнина и Урало-Тобольское (Зауральское) плато. На крайнем юго-востоке региона в пределах Светлинского района своей западной окраиной в пределы области заходит Тургайское плато (Западно-Тургайская денудационно-аккумулятивная равнина). С северо-запада к Урало-тобольскому плато примыкает Ирендык-Орское холмлгорье, часть которого также попадает в район исследования.

Геоморфологический район Орская равнина тянется вдоль рек Урал и Орь от южной оконечности Ириклинского ущелья до границы с Казахстаном (Чиби-лев, 1996). Равнина охватывает неширокую полосу вдоль правого берега Урала, западные части Урало-Кумакского и Орь-Кумакского междуречья, левобережную часть бассейна реки Орь. Орская равнина соответствует зоне Магнитогорского прогиба, в пределах которого палеозойские метаморфические и кристаллические породы перекрыты мощным слоем песчано-глинистых неогеновых отложений (Хоментовский, 1951, 1949). Рельеф Орской равнины спокойный, на междуречьях плавно-увалистый. Абсолютные высоты этой равнины почти везде на составляют 200-230 м. На междуречьях Кумака и Ори, а также в долинах этих рек развиты эоловые и карстово-суффозионные процессы (Урал и Приуралье, 1968).

К геоморфологическому району Урало-Тобольская возвышенная равнина относится полоса грядово-увалистого и пологоволнистого останцового рельефа, которая расположена в бассейне левых притоков Урала: рек Суундук и Кумак. По геологическому строению равнина соответствует восточному борту Магнитогорского прогиба и большей части Восточно-Уральского поднятия (Чибилёв, 1987).

Урало-Тобольское междуречье состоит из двух геоморфологических зон: денудационного плато на западе и Зауральского пенеплена на востоке.

Участки денудационного плато, сложенные палеозойскими осадочно-вулканогенными образованиями и метаморфическими породами протерозоя, характеризуются грядовым рельефом. На гранитных массивах образовался останцо-вый и низкомелкосопочный рельеф. На значительной части территории коренные породы, слагающие водораздельную возвышенность, прикрыты маломощным элювием или обнажены в скальных выходах. Сглаженный рельеф зауральских возвышенностей и сохранившиеся участки коры выветривания свидетельствуют о том, что образование рельефа произошло под влиянием длительных денудационных процессов (Хоментовский, 1951, 1949; Урал и Приуралье, 1968; Гидрогеология СССР, 1972; Чибилёв, 1995).

Территория Зауральского пенеплена сложена разнообразными сильнодис-лоцированными породами верхнего протерозоя и палеозоя, которые пронизаны мощными интрузиями гранитов (Суундукский, Адамовский, Карабутакский, Ко-тасинский гранитные массивы) (Мусихин, 1996). Междуречные пространства Заур