Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Флора опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Флора опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья"

На правах рукописи

Белянина Елена Валерьевна

ФЛОРА ОПУШЕК ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

03.02.01 - Ботаника

8 АПР 2015

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005566822 Оренбург-2015

005566822

Работа выполнена на кафедре общей биологии, экологии и методики обучения биологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный педагогический университет».

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент,

Сафонов Максим Анатольевич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Федоров Николай Иванович

доктор биологических наук, доцент, зав. лабораторией экологии растительных ресурсов, ФГБУН «Институт биологии Уфимского научного центра РАН»

Вейсберг Елена Ивановна

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ФГБПУН «Ильменский государственный заповедник им. В.И. Ленина» УрО РАН

ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет».

Защита состоится «29» апреля 2015 г. в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 при ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460014, г. Оренбург, ул. Советская, д. 19, тел./факс 8 (3532) 77-24-52.

E-mail: ibrae@ospu.esoo.ru

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

Автореферат разослан » марта 2015 года и размещен на официальном сайте http://ospu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Н.И. Мушинская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Смена одних видов растений другими на границе фитоценозов происходит в пространстве не в случайном порядке, а в соответствии с определенными закономерностями. Границу перехода «лес-луг» и «лес-степь» следует рассматривать как целостную систему, которой присущи уникальная структура и свойства. В условиях Оренбургского Предуралья такие переходные зоны (лесные опушки) играют важную роль в сохранении биоразнообразия.

Уникальность опушки, как обособленной структуры, определяется опушечным (экотонным) эффектом, который возникают на стыке двух граничащих систем. Экотонный эффект проявляется как комплекс изменений разного уровня- и охватывает абиотические и биотические компоненты (Арманд, Кушнарева, 1989; Астахов, 2008; Берг, 1922; Бурова, 2012; Ведюшкин, 1992; Новикова, 2008; Korner, 1998). В зависимости от характера проявления опушечного эффекта формируется особая структура флоры. При этом флора опушек содержит не только виды, которые характерны для соседних фитоценозов, но также и те виды, которые нашли свое местообитание только здесь (Дундин, 1962, 1985, Завидовская, Шевцов, 2005; Задульская, 1977).

Процесс возникновения новых переходных систем различного уровня сложности организации быстро прогрессирует. Это связано напрямую с деятельностью человека (посадка лесополос, создание искусственных водоемов и т.д.). Такие изменения среды не могут не сказаться на флористическом составе территории, и чаще всего сказываются отрицательно, из растительных сообществ «выпадают» наиболее уязвимые виды.

Изучение флоры опушек естественного и антропогенного происхождения позволит в дальнейшем найти новые способы мониторинга граничащих фитоценозов (в том числе агроценозов), которые позволят своевременно прослеживать динамику изменения флористического компонента, степень влияния антропогенных факторов на видовое богатство флоры. Остается открытым вопрос рассмотрения опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья в качестве рефугиумов для редких видов растений, нуждающихся в охране, а также степень уязвимости данных видов под действием различных факторов среды.

Цель исследования: выявление флористического состава опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья, закономерностей пространственного распределения видов растений и влияния на флору опушечного эффекта.

Задачи:

1. Составить конспект флоры опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья.

2. Проанализировать таксономическую, биоморфологическую и эколого--фитоценотическую структуру флоры.

3. Оценить ресурсный потенциал флоры опушек.

4. Изучить степень влияния опушечного эффекта на характеристики флоры.

5. Дать характеристику пространственно-структурной организации флоры в условиях влияния опушечного эффекта.

Объект исследования: флора опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья. По результатам многолетних исследований составлен конспект флоры опушек, проведен анализ таксономической, биоморфологической, экологической и эколого-фитоценотической структуры флоры и дана оценка ресурсного потенциала.

Научная новизна. Впервые в условиях Оренбургского Предуралья получены и проанализированы данные по флористическому составу опушек естественных и искусственных насаждений, дана характеристика основных показателей флоры, произведен учет хозяйственно ценных видов растений, а также приведена пространственно-структурная организация флоры в условиях влияния опушечного эффекта.

Научно-практическая значимость. Полученные данные позволяют расширить и дополнить уже имеющиеся представления о структуре флоры Оренбургского Предуралья, оценить ресурсный потенциал опушек естественных и искусственных насаждений, а также могут найти применение при организации и проведении биомониторинга в целях оценки состояния экосистем. Сформулированные теоретические закономерности позволяют расширить представления о пространственной организации флоры опушек, а также использовать их в преподавании ботанических и общеэкологических дисциплин в вузах.

Апробация результатов диссертации. Материалы исследования были представлены на IV Международной научной конференции «Актуальные вопросы современной науки», г. Санкт-Петербург, 2012 г.; V молодежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука XXI века: новый подход», г. Санкт-Петербург, 2013 г.; XIII Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире», Москва, 2013 г.; Аспирантских чтениях Оренбургского государственного педагогического университета, 2013 г.; заседаниях кафедры общей биологии, экологии и методики обучения биологии ФГБОУ ВПО «ОГПУ», 2011-2013 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ведущих научных журналов ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и приложения; иллюстрирована 22 таблицами и 59 рисунками. Объем работы составляет 137 страниц. Список литературы включает в себя 162 источника, из которых 11 - иностранные.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Флора опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья по систематическому, биоморфологическому,

эколого-фитоценотическому параметрам отличается от флоры прилегающих территорий.

2. Опушки естественных и искусственных насаждений обладают большими ресурсами лекарственных, пищевых, кормовых, медоносных, декоративных и технических растений.

3. Опушки - места произрастания редких видов растений, нуждающихся в охране.

4. Пространственно-структурная организация флоры опушек уникальна, она формируется в зависимости от характера взаимодействующих фитоценозов и особенностей влияния опушечного эффекта.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе рассматривается история изучения флоры Оренбургского Предуралья, а также направления исследований, связанные с изучением флоры и растительности переходных зон.

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

В главе приводится общая характеристика рельефа, климата, почв, растительного покрова, ландшафтной структуры Оренбургского Предуралья.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевые исследования проводились в период с 2010 по 2013 год. Определение растений проводилось по «Определителю сосудистых растений Оренбургской области» с учетом «Определителя сосудистых растений Среднего Урала» (Рябинина, Князев, 2009; Горчаковский и др., 1994). При составлении ботанических описаний давалась краткая характеристика местообитания.

При анализе флоры опушек естественных и искусственных насаждений учитывались следующие характеристики: таксономический состав, биоморфологическая структура, анализ экологических групп, характеристика фитоценотических групп (Полевая геоботаника, 1964; Матвеев, 2006, Шенников, 1950, Ярошенко, 1961). Экологические группы выделялись на основании анализа литературных источников (Крылов, 1984; Матвеев, 2006; Рябинина, 1998; Шенников, 1950). Эколого-фитоценотические группы были выделены на основе экологических групп A.A. Ниценко (1969) с учетом сведений «Определителя сосудистых растений Оренбургской области», а также ботанического описания растений (Рябинина, Князев, 2009), выявлены группы растений по ресурсному значению (Андреев, 1971; Матвеев, 2006; Шенников,

1950). По результатам составлен конспект флоры опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья.

Для выявления особенностей влияния на флору опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья опушечного эффекта было изучено 12 участков, среди которых 5 расположены на опушке естественных лесов, а остальные 7 - искусственных насаждений (таблица 1). Площадь каждого исследованного участка составляет не менее 625 м2.

Таблица 1

Месторасположение опушек естественных и искусственных насаждений ____Оренбургского Предуралья

№ участка Административный район Природный объект / насаждение, на границе которого находится экотонный участок

1 Бузулукский Бузулукский бор

2 Бугурусланский Карповский лес

3 Бугурусланский Лукинский лес

4 Северный Березовый колок в Сокской сыртовой степи

5 Асекеевский Обуховский лес

6 Асекеевский Полезащитная лесополоса

7 Сакмарский Полезащитная лесополоса

8 Оренбургский Полезащитная лесополоса

9 Абдулинский Лесополоса вдоль автотрассы

10 Шарлыкский Лесополоса вдоль автотрассы

11 Бузулукский Бузулукский бор (вблизи автотрассы)

12 Бугурусланский Лесополоса вдоль автотрассы

Все проведенные исследования влияния опушечного эффекта на флору базируются на общепринятых методиках (Краткое руководство для геоботанических исследований в связи с полезащитным лесоразведением..., 1952; Матвеев, 2006; Методика полевых геоботанических исследований, 1938; Миркин, Розенберг, 1978; Программа и методика биогеоценологических исследований, 1974; Сукачев, Дылис, 1966).

Проводились измерения следующих физических параметров среды: температура воздуха на высоте травостоя и на высоте 1 м с помощью электронного термометра; влажность воздуха на высоте травостоя и на высоте 1,5 м с помощью психрометрического гигрометра и психрометрических таблиц (Савич, 1963). В ходе исследований было проведено 1400 измерений температуры и влажности воздуха, 350 подсчетов количества видов на площадке, 350 измерений высоты травостоя и ОПП.

Анализ сходства видового состава между соседними площадками на трансектах проводился с помощью коэффициента Жаккара и коэффициента Съеренсена-Чекановского.

Для описания пространственно-структурной организации флоры опушек на каждой площадке в пределах трансекты проводился учет видового состава, обилия видов, высоты растительного покрова, общего проективного покрытия,

анализ распределения жизненных форм, экологических и эколого-фитоценотических групп.

ГЛАВА 4. КОНСПЕКТ ФЛОРЫ ОПУШЕК ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

По результатам многолетних исследований на территории изученных экотонов нами было отмечено 179 видов растений, относящихся к 127 родам и 36 семействам и составлен конспект флоры опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья. Таксоны сосудистых растений приводятся согласно «Определителю сосудистых растений Оренбургской области» (Рябинина,Князев 2009). Для каждого вида отмечено местонахождение.

ГЛАВА 5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФЛОРЫ

5.1. Таксономическая структура флоры. Анализ таксономической структуры флоры (таблица 2) показал, что в условиях лесных опушек видовое разнообразие в 1,5-2 раза выше, чем в условиях искусственных насаждений.

Таблица 2

Таксономические данные о флоре опушек естественных и искусственных

насаждений Оренбургского Предуралья

№ участка Число видов Число родов Число семейств

Лесные опушки 1 63 54 26

2 50 42 17

3 33 30 14

4 50 41 18

5 60 48 21

Опушки полезащит пых лесополос 6 40 30 14

7 35 33 18

8 34 31 16

Опушки лесопосадок вдоль автотрасс 9 60 52 25

10 32 30 14

И 53 49 23

12 44 43 20

При этом наиболее бедно представлено флора опушек полезащитных лесополос, так как они соседствуют с агроценозами, флора которых представлена сельскохозяйственными культурами и малочисленными сорными видами растений.

Для флоры опушек характерно доминирование представителей семейств, являющихся ведущими для флоры Оренбургской области (Рябинина, 1998). В то же время, доля представителей семейства А51егасеае, РаЬасеае, Яозасеае, Артсеае и Ьагтасеае выше в условиях экотонов, СагуорЬуНасеае, Chenopodiaceae, Сурегасеае, Вгавзшасеав и 11апипси1асеае - ниже. Доля ведущих семейств флоры опушек естественных и искусственных насаждений составляет 79%. Доля маловидовых семейств - 21%.

5.2. Характеристика экологических и фитоценотических групп. Биологические спектры флор исследуемых опушек отражают общую тенденцию преобладания во флоре гемикриптофитов (таблица 3).

Таблица 3

Биологический спектр флоры опушек естественных и искусственных _насаждений Оренбургского Предуралья, %.

НК* К ТЬ СИ

Лесные опушки 81 11 5 3

Опушки полезащитных лесополос 74,5 9,64 14,64 1,22

Опушки лесопосадок вдоль автотрасс 68,55 19,25 6,43 5,68

* Примечание: НК хамефиты.

гемикриптофиты; К - криптофиты; ТЬ - терофиты; СЬ -

При этом доля гемикриптофитов снижается в условиях полезащитных лесополос (на 6,5%) и лесопосадок вдоль автотрасс (на 12,5% по сравнению с естественными опушками), а доля криптофитов и терофитов возрастает. Это связано с увеличением антропогенного воздействия.

Основные экологические группы растений по фактору увлажнения в условиях опушек - мезофиты, ксеромезофиты, мезоксерофиты и ксерофиты (таблица 4).

Таблица 4

Основные экологические группы растений по фактору увлажнения в условиях опушек естественных и искусственных насаждений

Экологическая группа Флора Оренбургской области (Рябинина,2003) Лесные опушки Опушки искусственных насаждений

Мезофиты 34,57 36,34 32,88

Ксерофиты 22 9,1 11,91

Ксеромезофиты 17,66 23,64 25,17

Мезоксерофиты 12,63 20,72 26,47

Доля мезофитов варьирует не значительно, доля ксеромезофитов и мезоксерофитов выше по сравнению с данными по флоре области, а доля ксерофитов — ниже.

Фитоценотические группы растений представлены в таблице 5. Наличие в условиях опушек представителей 11 различных эколого-фитоценотических групп свидетельствует наличии здесь особых благоприятных условий для их комфортного обитания, а также возможности их сосуществования в условиях высокой степени конкуренции между ними в пределах довольно узкой полосы экотона. В условиях лесного, лугового и степного фитоценозов такого разнообразия фитоценогрупп не наблюдается.

Таблица 5

Распределение видов флоры опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья по основным эколого-_фитоценотическим группам, %

Эколого-фитоценотическая группа Лесные опушки Опушки полезащитных лесополос Опушки лесопосадок вдоль автотрасс

Опушечно-луговые 23 13,2 12,2

Лугово-степные 17 19 16

Сорные 13,7 30 20,6

Луговые 11 15,5 13,4

Опушечно-лесные 10,8 3,4 6,4

Степные 7,8 6,5 8,2

Опушечно-степные 6 7 7

Лугово-лесные 4,98 4,6 5,4

Лесные 2,98 - 3,8

Болотно-луговые 1,26 - -

Опушечные 0,64 0,98 7

Обобщая данные таблицы 5, мы составили схемы распределения фитоценогрупп в условиях опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья, которые выглядят следующим образом (группы распределены в порядке убывания по количеству видов в них):

1) Опушки естественных насаждений: опушечно-луговые > лугово-степные > сорные > луговые > опушечно-лесные > степные > опушечно-степные > лугово-лесные > лесные > болотно-луговые > опушечные.

2) Опушки полезащитных лесополос: сорные > лугово-степные > луговые > опушечно-луговые > опушечно-степные > степные > лугово-лесные > опушечно-лесные > опушечные.

3) Опушки лесопосадок вдоль автотрасс: сорные > лугово-степные > луговые > опушечно-луговые > степные > опушечно-степные > опушечные > опушечно-лесные> лугово-лесные > лесные.

53. Оценка ресурсного потенциала флоры опушек. Флора лесных опушек является уникальной и содержит большое количество полезных видов, которые человек может использовать в качестве пищевого, лекарственного, кормового, технического сырья и др. В таблицах 6-8 представлены группы растений, представляющие интерес с точки зрения фиторесурсов Оренбургского Предуралья. Нами было выделено 6 основных групп по характеру возможного применения хозяйственно ценных видов травянистых растений.

Таблица 6

Хозяйственно значимые растения во флоре опушек естественных насаждений ____Оренбургского Предуралья

Участок Участок Участок Участок Участок

Группа №1 №2 №3 №4 №5

п* % п % п % п % п %

Лекарственные 21 33,3 21 42 13 39,4 25 50 29 48,3

Пищевые 8 12,7 9 18 7 21,2 9 18 10 16,7

Кормовые 8 12,7 15 30 5 15,2 16 32 18 30

Медоносные 13 20,6 16 32 10 30,3 15 30 17 28,3

Декоративные 15 23,8 14 28 11 33,3 13 26 10 16,7

Технические 6 9,5 2 4 4 12,1 6 12 9 15

Ядовитые и 17 27 6 12 3 9,1 6 12 7 11,7

сорные

♦Примечание: п - количество видов на участке

Таблица 7

Хозяйственно значимые растения во флоре опушек полезащитных __ лесополос Оренбургского Предуралья

Группа растений Участок №6 Участок №7 Участок №8

п* % п % п %

Лекарственные 20 50 15 42,9 13 38,2

Пищевые 8 20 3 8,6 3 8,8

Кормовые 10 25 8 22,9 9 26,5

Медоносные 14 30 10 28,6 9 26,5

Декоративные 9 22,5 5 14,3 4 11,8

Технические 4 10 3 8,6 2 5,9

Ядовитые и сорные 12 30 10 28,6 9 26,5

'Примечание: п - количество видов на участке

Таблица 8

Хозяйственно значимые растения во флоре опушек лесополос вдоль ___автотрасс Оренбургского Предуралья

Группа Участок Участок Участок №11 Участок №12

растений №9 №10

п* % п % п % п %

Лекарственные 26 43 11 34 26 49 27 61

Пищевые 16 27 3 9 10 19 10 23

Кормовые 12 20 7 22 12 23 12 27

Медоносные 14 24 9 28 12 23 15 34

Декоративные 8 13 5 16 11 21 6 14

Технические 13 22 4 12 4 7,5 5 11

Ядовитые и 16 27 10 31 7 13 9 20

сорные

*Примечание: п - количество видов на участке

Кроме хозяйственно ценных растений мы выделили отдельную группу -ядовитые и сорные растения, которые не могут быть отнесены ни к одной из шести групп, но их учет также является необходимым для полноценной характеристики флоры. Следует отметить, что один и тот же вид может входить сразу в несколько хозяйственных групп.

В условиях исследованных опушек нами были отмечены 4 вида растений, относящиеся к редким, нуждающимся в охране из-за угрозы полного исчезновения (согласно Постановлению Правительства Оренбургской области от 26.01.2012 года «О Красной книге Оренбургской области»):

1. В1рЬа81а51хит сотр1апаШт (Ь.) Но1иЬ. (ЬусоросНасеае)- 1 категория редкости (очень редкий вид). Отмечен на участке №1.

2. БИра репгШа Ь. (Роасеае) - 1 категория. Отмечен на участке №4

3. КпаиНа 1а1апса (Ь.) БгаЬо ^¡рзасасеае) - 3 категория. Отмечен на участке №4.

4. ведала сгиаа1а Ь. (Сепйапасеае) - 2 категория. Отмечен на участке

№9.

ГЛАВА 6. ОПУШЕЧНЫЙ ЭФФЕКТ

Полученные в результате измерений показатели температуры и влажности воздуха на границе фитоценозов (площадка «2» на каждой исследуемой трансекте) мы приняли за единицу, а показатели соседних площадок сравнивали с ними.

На рисунке 1 прослеживается тенденция увеличения влажности воздуха на площадке «2» и дальнейшее уменьшение на следующих площадках - ярко выраженный экотонный эффект.

1 2 3 4 5

номер площадки на трансекте

Рисунок 1. Средние показатели влажности воздуха в условиях опушек естественных насаждений Оренбургского Предуралья.

В условиях антропогенных опушек проявление опушечного эффекта происходит несколько иначе. На опушках полезащитных лесополос данный эффект не обнаружен (рис.2), наибольшие показатели влажности воздуха отмечены в пределах лесополос - площадка «1», затем следует постепенное снижение показателей, а на площадке «5» - незначительный рост. На опушках лесопосадок, расположенных вдоль автотрасс происходит смещение эффекта в сторону автотрассы - площадки «4» (рис.3).

1 2 3 4 5

номер площадки на трансекте

Рисунок 2. Влажность воздуха в условиях опушек полезащитных лесополос.

I 1,15

1 2 3 4 5

номер площадки на трансекте

Рисунок 3. Влажность воздуха в условиях лесопосадок вдоль автотрасс.

Температура воздуха на всех трансектах увеличивается от площадки «1» к площадке «5», причем на уровне травостоя эта тенденция выражена более четко, чем на высоте 1 м.

ГЛАВА 7. ПРОСТРАНСТВЕННО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФЛОРЫ В УСЛОВИЯХ ВЛИЯНИЯ ОПУШЕЧНОГО ЭФФЕКТА Для флористического описания опушки, как правило, недостаточно общей характеристики флоры, так как она не отражает динамику изменения фитоценотических показателей в переходной зоне. Поэтому необходимо охарактеризовать те изменения растительного компонента, которые выявляются при продвижении от леса к степи. В таблице 9 представлен сокращенный список видового состава травянистых растений исследуемого участка №2, иллюстрирующий смену одних видов другими.

Таблица 9

Сокращенный список видового состава участка №2

Вид Номер площадки

1 2 3 4 5 6

Heracleum sibiricum L. + - - - - -

Delphinium elatum L. + - - - - -

Angelica sylvestris L. + + - - - -

Lathyrus pisiformis L. - + - - - -

Sanguisorba officinalis L. - + - - - -

Asparagus officinalis L. - + - - - -

Phleum pratense L. - + - - - -

Astragalus sulcatus L. - - + - - -

Lathyrus sylvestris L. - - + - - -

Securigera varia (L.) Lassen - - + + - -

Geranium sylvaticum L. - - + + + -

Vicia crassa L. - - + + + +

Saponaria officinalis L. - - - - + +

Veronica spuria L. - - - - + +

Plantago media L. - - - - + +

Galium verum L. - - - - - +

Geranium pratence L. - - - - - +

Stipa lessingiana Trin. Et Rupr. - - - - - +

Linum flavum L. - - - - - +

Salvia stepposa Shost. - - - - - +

Выбор именно этих видов из общего списка флоры опушки Карповского леса обусловлен тем, что они наиболее наглядно иллюстрируют наличие переходной зоны в условиях опушки.

Данные таблицы подтверждают относительно резкую смену видового состава от леса к лугу. При этом особи одних видов отмечены только на единичных площадках (Heracleum sibiricum L., Delphinium elatum L. Lathyrus pisiformis L., Sanguisorba officinalis L., Asparagus officinalis L. и т.д.), а другие на

нескольких (Angélica sylvestris L., Geranium sylvaticum L., Vicia crassa L., Saponaria officinalis L., Verónica spuria L., Plantago media L.).

В главе приводится сравнительная характеристика изменений показателей флоры типичной лесной опушки (участок №2 - опушка Карповского леса), опушки полезащитной лесополосы (участок №6) и опушки лесопосадки вдоль автотрассы (участок №9). Выбор именно этих участков обусловлен богатством их флор, а также однотипным расположением относительно сторон света, наличием типичного рельефа и составом древостоя. Сравнительная характеристика этих трех участков позволила нам выявить общие закономерности, а также специфические особенности динамики исследуемых показателей в условиях разных типов переходных зон. На каждом участке на заложенных трансектах проводился эколого-фитоценотический анализ растительности пробных площадок.

Характер перехода (смены одних видов другими) наиболее полно иллюстрирует коэффициент сходства между соседними площадками (коэффициент Жаккара). Низкие показатели коэффициента сходства на участке №2 свидетельствуют об относительно резкой смене видового состава, особенно при переходе от 1 площадки ко 2 и от 2 к 3 (рисунок 4). Другими словами, виды сменяют друг друга особенно динамично в пределах первых 10 м трансекты а наиболее сходными между собой по видовому составу являются площадки «3» и «4».

£ 0,6

0 -I-т-1-1-,-

1x2 2x3 3x4 4x5 5x6

сравниваемые площадки

Рисунок 4. Изменение значений коэффициента Жаккара между соседними площадками натрансекте (опушка Карповского леса).

Графики изменения значения коэффициента Жаккара в условиях искусственных насаждений (рисунок 5) показывают, что в условиях антропогенных опушек происходит практически полная смена видового состава на площадках. На участке №9 показатели предельно низкие, так как на сравниваемых площадках нами обнаружено присутствие всего 1-2 одних и тех же видов, остальные же сменяют друг друга от площадки к площадке, не повторяясь.

1x2 2x3 3x4 4x5 5x6

сравниваемые площадки

Рисунок 5. Изменение значений коэффициента Жаккара между соседними площадками на трансектах (в условиях искусственных насаждений Оренбургского Предуралья).

Количественное соотношение между видами и высоту травостоя на площадках исследуемых трансект отражают рисунки 6- 8.

опп, см

Высота

растительности, см Общее количество видов, шт.

Рисунок 6. Изменение ОПП, количества видов и высоты травостоя в условиях лесной опушки.

номер пробной площадки

1 2 3 4 5 6 номер пробной площадки

—ОПП, см

-•— Высота

растительности, см —л— Общее количество видов, шт.

Рисунок 7. Изменение ОПП, количества видов и высоты травостоя в условиях опушки полезащитной лесополосы.

♦ ОПП, см

—»— Высота

растительности, см —йг— Общее количество видов, шт.

Рисунок 8. Изменение ОПП, количества видов и высоты травостоя в условиях опушки лесопосадки вдоль автотрассы

В варьировании показателя ОПП на трансектах наблюдается закономерность - проективное покрытие достигает максимального показателя на опушке, причем на трансектах 100% показатель отмечен на площадках «2», «3» и «4» (кроме участка №2, где ОПП на 3 площадке составляет 90%).

В показателях высоты травостоя опушек выявлены такие же закономерности, как и в показателях проективного покрытия - с глубины леса высота травостоя повышается к опушке (экотоной зоне) и на опушке достигает максимального показателя. От границы леса к открытому пространству высота травостоя снижается. Изменение высоты травостоя по каждой трансекте составляет от 30 до 120 см. В условиях лесопосадки вдоль автотрассы наблюдается другая тенденция - высота травостоя увеличивается от «1» к «4» площадки, достигая на последней своего максимума, и далее резко снижается. Эта особенность объясняется особенностями рельефа — расположение площадки «4» в низине, где скапливается больше влаги, необходимой для жизнедеятельности растений; а также расположение площадки «5» значительно выше всех остальных площадок (она практически граничит с автотрассой).

Распределение жизненных форм растений на трансектах имеет свои особенности. Наблюдается тенденция преобладания на каждой площадке исследованных трансект группы гемикриптофитов, что свидетельствует о доминировании этой жизненной формы. Количество их на площадках варьирует значительно - от 2 до 17 видов. Терофиты занимают опушку (площадки «2»-«4»), в условиях лесополос распределены более равномерно. Криптофиты на трансектах отмечены на всех площадках кроме «1». Хамефиты представлены единично, в их распределении общей закономерности не прослеживается.

По отношению к влаге в условиях опушек нами были выделены четыре основные группы. В условиях естественных насаждений (рисунок 9) наибольшее количество мезофитов отмечено на площадке «2» (опушка); в целом количество мезофитов варьирует по площадкам от 3 до 11 видов, ксеромезофитов - от 4 до 7, ксеромезофитов - от 1 до 4. Примечательно, что в самом лесу (площадка «1») представлены только мезофиты. Ксерофиты

отмечены на площадках «5» и «6», так как действие опушечного эффекта (повышение влажности) здесь заметно ослабевает.

12 1

§ ю

а

1

■ Ксерофиты

■ Мезоксерофиты

□ Ксеромезофиты

□ Мезофиты

1 2 3 4 5 6

номер пробной площадки

Рисунок 9. Количественное соотношение гигроморф растений (участок

№2)

В условиях полезащитной лесополосы значительное увеличение числа мезофитов по сравнению с другими группами наблюдается только на площадках «1» и «2» (рисунок 10), на остальных площадках отмечено всего по 2-3 вида мезофитов.

ю 8 б 4 2 0

■ Ксерофиты

■ Мезоксерофиты

□ Ксеромезофиты

□ Мезофиты

3 4 5

номер пробной площадки

Рисунок 10. Количественное соотношение гигроморф растений (участок

№6)

Ксеромезофиты встречаются в количестве 1-4 видов. Доля мезоксерофитов растет от леса к опушке, остается стабильной на площадках «2»-«4», а затем плавно снижается. Увеличение числа ксерофитов наблюдается уже через 10 метров от границы лесополосы.

В условиях опушки лесопосадки вдоль автотрассы картина по распределению мезофитов остается сходной с предыдущими (рисунок 11) -наибольшее их количество отмечено на опушке лесопосадки. Количество

мезоксерофитов растет от площадки «1» (1 вид) к площадке «4» (8 видов), затем резко снижается. Ксерофиты представлены 1-2 видами, на площадке «1» -отсутствуют.

ю 8 6 4

Г- -

Г л 1 Л п

1 2 3 4 5 номер пробной площадки

■ Ксерофиты В Мезоксерофиты

□ Ксеромезофиты

□ Мезофиты

Рисунок 11 . Количественное соотношение гигроморф растений (участок

№9)

Таким образом, на характер распределения гигроморф на пробных площадках большое влияние оказывает опушечный эффект, который выражен в увеличении влажности воздуха на опушке и в дальнейшем уменьшении ее от опушки в степь, что в свою очередь выражается появлении на опушке большого числа мезофитов и ксеромезофитов, малой доли мезоксерофитов и отсутствии или единичном присутствии ксерофитов.

ВЫВОДЫ

1. Во флоре опушек естественных и искусственных насаждений выявлено 179 видов растений, относящихся к 127 родам и 36 семействам.

2. Отличительной чертой флоры опушек является преобладание мезофитов и ксеромезофитов в связи с наличием в зоне опушки более мезофильного микроклимата. Наибольшим видовым богатством отличается флора опушек естественных насаждений, чуть менее - флора опушек лесопосадок вдоль автотрасс. Наименьшим количеством видов представлены опушки полезащитных лесополос, что связано с расположением их на границе агроценозов.

3. Флора опушек естественных и искусственных насаждений Оренбургского Предуралья обладает богатым ресурсным потенциалом. Выявлено 147 хозяйственно ценных видов травянистых растений, в том числе лекарственные, пищевые, кормовые, медоносы, декоративные, технические. Опушки играют важную роль в сохранении биоразнообразия Оренбургской области. Благодаря положительному влиянию опушечного эффекта здесь находят благоприятные условия виды, по каким-либо причинам вытесненные

из своего естественного местообитания (это может быть конкуренция с другими видами, изменение климатических условий, влияние антропогенного фактора и т.д.). Опушки являются местом произрастания некоторых видов, которые являются редкими для флоры Оренбургской области.

4. Леса и лесопосадки оказывают значительное влияние на прилегающие территории, что выражается в изменении температурного режима опушек, а также показателей влажности воздуха. Опушечный эффект в условиях Оренбургского Предуралья проявляется в увеличении влажности воздуха на опушке по сравнению с прилегающими территориями. В условиях опушек естественного генезиса влияние леса наблюдается на минимальном расстоянии от него, а в условиях антропогенных - опушечный эффект прослеживается и при большем удалении от насаждений.

5. В переходной зоне от леса к степи наблюдается резкая смена видового состава, а также характерные различия показателей проективного покрытия, высоты травостоя, видового богатства и эколого-фитоценотических групп на площадках. Все эти характеристики в пределах экотона существенно отличаются от аналогичных показателей лесных и степных/луговых фитоценозов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых научных журналах из списка ВАК:

1. Белянина Е.В. Изменение основных физических параметров среды в условиях экотонов Южного Приуралья (температура и влажность воздуха) / Е.В. Белянина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург: Оренбургский государственный аграрный университет, 2013. - №1 (39) - С. 180-184.

2. Белянина Е.В. Экологическая характеристика флоры экотонов Оренбургского Предуралья / Е.В. Белянина // Вестник ОГУ. - Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2013. - №6 (155). - С.ЗЗ-Зб.

3. Белянина Е.В. Флора естественных и антропогенных экотонов Оренбургской области / Е.В. Белянина // Современные проблемы науки и образования.-2013.-№5; URL: www.science-education.ru/111-10591

Материалы конференций и прочие публикации:

4. Белянина Е.В. Сущностные характеристики экотона как природного феномена / Е.В. Белянина // Наука и образование : исследования молодых ученых: сборник статей аспирантов ОГПУ/под общ. ред. проф. В.А. Лабузова. -Оренбург: ГУ «РЦРО», 2011. - С. 69-72.

5. Белянина Е.В. Характеристика флоры травянистых растений в условиях антропогенных экотонов Оренбургской области / Е.В. Белянина // Актуальные вопросы современной науки: материалы IV международной

научной конференции, 14-15 декабря 2012 г., г. Санкт-Петербург. -Петрозаводск: Петропресс, 2012. - С. 19-21.

6. Белянина Е.В. Экологические группы растений во флористическом составе экотонов Оренбургского Предуралья / Е.В. Белянина // Наука XXI века: новый подход: материалы V молодежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 20-21 февраля 2013 г., г. Санкт-Петербург. - Петрозаводск: ПетроПресс,2013. - С. 812.

7. Белянина Е.В. К эколого-фитоценотическому анализу травянистых растений экотонов Оренбургской области / Е.В. Белянина П Наука в современном мире: Материалы XIII Международной научно-практической конференции (25 февраля 2013 г.). - М.: Издательство «Спутник+», 2013. - С. 7-9.

Отпечатано в типографии «ОренПечать» О.Г.Р.Н. 312565810300101 Формат 60x84 1/16. Бумага офисная. Усл. печ. л. 1.3 Тираж 100 экз. Заказ 251 г. Оренбург, ул. Советская, 27