Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Флора железных дорог юго-востока Украины

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Флора железных дорог юго-востока Украины"

РГ6 од

1 о МАЯ 1003

•ШДШШ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ШТАНИКИ ИИ. Н. Г. ХОЛОДНОГО

На правах рукописи

ТОХШЪ ВАЛЕРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ ФЛОРА ЙЕЛЁЗНЫХ ДОР&Г ЮГО-ВОСТОКА УКРАИНЫ

03.00,05 - ботаннка

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой стелет! шщидата биологических наук

КИЕВ-1993

Работа выполнена в отделе природной флоры Донецкого ботанического седа АН Украины

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

Раиса Ивановна Вурда

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, старший научный

сотрудник Вера Викторовна Протопопова

кандидат биологических наук, доцент Лидия Григорьевна Оляницкая

Вздущео учревденив - Днепропетровский государственный университет

<гс

Зад[итц диссертации состоится ¿10 МЯ-Я 1993 г. в 40 час, на заседании специализированного совета Д 016,52.01 при Институте Йотаники им. Н.Г.Холодного АН Украины по адресу: 252601, Киев, 1КШ - I, ул. Терещенковская, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ботаники ш. Н,Г.Холодного АН Украины / г. Киев, ул. Большая Житомирская,28 ч

Автореферат разослан " /3 " 1993г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

И.Л.Навроцкая

ОИнйЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РаЫЛ'Ы

Актуальность темы. Одним из основных компонентов, играющих важную роль в формировании региональной флоры, является флора железных дорог, которую мы относим к типу антропогенно трансформированных -флоре техногенных экотолок, не имеющих природных аналогов, ^бая флора представляет собой динамичную, развивающуюся, иерархичную систему соподчиненных флор. Поэтому для подробного изучения региональной флоры необходим енализ её элементов. С целью создения вероятностного прогноза её состояния в будущем, необходимо исследование тенденций изменений в первую очередь в видовой составе. Поскольку основным очагом появления новых хозяйственно ценя: ых или вредных растений, способных к натурализации в местах заноса, является железная дорога - изучение данного типа флоры имеет важное значение. Информация о времени первоначального появления этих видов необходима для понимания исторического развития флоры, может быть полезной карантинной инспекции. Длина магистральных путей Донецкой и Ауганской облаете!! около 3000 км. Поэтому понятно, какое влияние имеют они на формирование флоры юго-востона Украины. Флористическое исследование железных дорог позволяет проследить пути интенсивной миграции растений, установить очаги заноса злосных карантиньых сорняков, что имеет большое практическое значение. Несмотря на то, что железные дороги всегда были предметом пристального внимания ботаников, а некоторые стороны флорогенеза освещались многими исследователями, количество подробных работ, посвященных изучению этого вопроса, ограничено. Фактически отсутствуют сведения о том, что представляет собой флора яе-лезных дорог и что общрго между подобными флорами различных географических территорий. Интересно также насколько связана данная флора с региональной н в чем её специфика.

Целостный анализ флоры железных дорог юго-востока Украины раньше не проводился. Магистрали исследовались лишь эпизодически,попутно с изучением других вопросов.

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования было выявление специфики флоры железных дорог на юго-востоке Украины, закономерностей её формирования, тенденций развития и роли в формировании современной региональной флоры. Для её достижения нами были поставлены следующие задачи:

- провести инвентаризацию современного видового состава флоры железных дорог юго-востоке Украины, дать её таксономический, Миологический, экотопологичйский анализ ;

- выявить закономерности генезиса флоры железных дорог и факторы, влияющие на её формирование ¡

- произвести оценку флоры по общей адаптации к антропогенному влиянию J

- исследоэать специфичность флоры железных дорог юго-востока Украины, её сходство с подобными флорами различных географических территорий и региональной флорой ;

- осуществить вероятностный прогноз развития региональной флоры, учитывая влияние на нбв флоры железных дорог {

- исходя из полученных результатов, разработать практические рекомендации ло ботаническому мониторингу железных дорог на юго-востоке Украины.

Объект и ^B^oftu ^следований. Исследования проводились, в период с 1989 tío 1992 гг. Объектом исследования была флора железных дорог юго-востока Украины. Обследованы 44 железнодорожные станции, 24 остановочных пункта, подгвздные пути к предприятиям, многочисленные железные дороги Донецка, Луганска, Мариуполя.

Исследования флоры железных дорог проводили с помощью маршрутного флористического обследования в пределах полосы отвода с последующей критика-систематической камеральной обработкой собранного материала. Для изучения структуры флоры по разным параметрам, сравнения с другими флорами использовалась авторская программа Р.И.Ьурды -"Антропогенная трансформаций флоры" (Ьурда, 1991). ^льгурные виды анализировались отдельно. Латинские названия приводятся в соответствии со сводкой С.К.Черепанова C198I), хотя его трактовка вида принимается нами не всегда (Кондратюк, Ьурда, Кстапко, 19Ё5). Приводится список литературы и оригинальных ключей, которые использовались для определения видов.

Научная новизна работы. Впервые проведена инвентаризация флоры железных дорог юго-востока Украины; .^следована таксономическая, типологическая, экотопологическая структура флоры. Найдено 33 новых для флоры юго-востока Украины адвентивных вида. Из них 3 приводятся впервые для Восточной Европы (Ijjomoea lscunoea L., Polygonum rigidwn В • Bkvorte ., Seebania exaltata (Raf .) Cory ), 6 - для Украины linoüa crietata (l.) Bchleoht V, Artemisia glauca Fall . éx Willd., Euphorbia daatata Miohx . , Lotue frondoeue ( Preyn .) Kuprion , Polygonum argyrocoleon ßteud. ex O. Kuntze , Hubua macrophyllus Weihe et Kees • Осуществлен вероятностный прогноз развития региональной флоры на основе изучения процессов заноса и натурализации расте-

ний по железным дорогам региона. На базе исследования флорогенети-ческих процессор, которые происходят в пределах полосы отвода, нами выявлены закономерности генезиса флоры железных дорог юго-востока Украины и факторы, Влияющие на ее формирование, В результате проведенного типологического анализа флоры железных дорог Еццелены основные черты, которые характеризуют облик "идеального растения-колониста железных дорог". Исследована принадлежность флоры к типу антропогенной трансформации.

Полотенца, выносимыа на дааднту»

- Таксономическая, типологическая, акотопологичесиая структуры флоры железных дорог юго-востока Украины {

- генезис флоры железных дорог региона и факторы, влияющие на её формирование ,

- специфичность флоры железных Дорог вам антропогенного образования глобального масштаба^

- вероятностный прогноз влияния флоры железных дорог на состав региональной флоры»

Практическое значение работы. Выявлены и исследованы наиболее интенсивные пути антропохорной миграции сорных Астений И очаги распространения новых для региона видов, Найдено шесть злостных каран-гинных сорняков, о появлении которых нами сообщено, в областные карантинные инспекции Донецкой и Луганской областей Укргоскарантина. Разработаны практические рекомендации и, предложения по периодическому карантинному мониторингу железных дорог на юго-востоКе Украины.

Апробация работы. Результаты Исследований доложены на конференции молодых ученых (Институт ботаники им.- Н.ПХоЛодНо^о АН Украины, {иен, 1991 г.), 1У молодежной конференции бЬтаников Сайкт-Петербурга [Ботанический институт им. В,Л.Комарова РАН, Санкт-Петербург, 1992г), региональной конференции молодых ботаников (Педагогический институт, Ьлтава, 1992г.}, расширенном Заседании отдела систематики и флоры юсудиотья растений Института ботаники им. Н,Г4Холодно1<о АН Украины), ¿териалы и основные положения диссертации прошли апробацию на засе-^иях отдела природной флоры и ученого совета Дойецкого ботаничес-сого сада АН Украины»

Публикации. Но теме диссертации опубликовано 8 работ, 6 - нахо-(ятся а пёчатй.

Структура и объем диссертации. Диссертация соетйит из вваде -1ия, шести глав, выйодов, списка использованной литературы (152 ис-очника, из них 48 иностранных) и приложения. Основной текст изложен

на 132 стр., приложение не 136 стр. Работе иллюстрирована 19 таблицами и Ь рисунками. В приложение включены: конспект флоры железных дорог юго-востока Украины ; спектры семейств и родов ; список обследованных железнодорожных станций, остановочных пунктов, перегонов, подъездных путей к предприятиям ; результаты химического анализа образцов грунта железных дорог.

СОД^РЖАШШ РАЬОТа

ГЛАВА I. ЗШШи-Г£ЬГРАФИЧЕСКИЁ -И £СТЁСГВШИи-Ш1иРИЧЁСНШ УШ/ВМ $ОРыШРОВА1Ш МиРа МШЫХ ДиРоГ Ш)-ВиС1ЬКА УКРАИШ '

1.1. Физико-географические условия формирования флоры

Флора железных дорог складывается'на фоне региональной, поэтому для выяснения закономерностей её формирования необходимо рассмотреть физико-географические условия юго-востока Украины. Исследуемая территория включает Донецкую и Луганскую административные области и расположена на 47-5о°с.ш. и 37-40°в.д. Сложность строения рельефа обусловлена длительностью его развития. Ццесь часто встречаются выходы извести, глины, гранитов, мела, гипса, мергеля, песчаных сланцев, которые отличаются специфичной, часто эндемичной флорой» Определяющим фактором физико-географических условий региона является Донецкий ¿ряж (наивысшая точка - 369 м). Среднегодовая температура 7-8°С. Среднегодовое количество осадков наибольшее на Донецком кряже - Ыи-Б40 мм, наименьшее в южных районах г 400-420 мм. Относительная влажность воздуха - 42-50$.

1.2. Характеристика специфичного экотопа железных дорог

Железнодорожные линии юго-востока Украины имеют значительное протяжение и расположены в различных физико-географических условиях. В силу сходства рельефа, структуры насыпей и используемых для их строительства материалов, способов обработки межрельсового пространства, наличию одних и тех же химических веществ и перевозимых грузов, здесь возникает своеобразный постоянный орографический, световой, эдафи-ческий, температурный, гидрологический режим и формируется специфичный акотоп железных дорог.

1.3. Краткий очерк истории строительства Донецкой железной

дороги

История строительства железных дорог на Донбассе тесно связана с развитием тяжелой проиынленности, добычей полезных ископаемых:

угля, руды, глин, гранитов, мела, гипса. Первая одноколейна/i железная дорога была построена в 1869 г. Вторая линия соединила металлургический завод в Юзовке с месторождениями флюсовых известняков Ёде-новки и угольными копями Кривого Торца (Эрак и др., 1957). Позднее' она была продлена до Мариуполя. Основными грузами, перевозимыми тогда, были зерно, уголь, руда. Сейчас по густоте железнодорожной сети в Европе Донецкая железная дорога уступает лишь Бельгии, а по количеству грузов, отправляемых на Украине, на её долю приходится более 3056.

ГЛАВА 2. ФЛьРИСТИЧДШе; MCCJii^OBAHHrt Ы£Ш Mi/Pi/Г

2.1. Историческое развитие представлений о флоре железных дорог

Железные дороги, уже начиная е момента своего появления, привлекали внимание ботаников. Историческое развитие представлений о флоре железных дорог условно можно разделить на несколько основных этапов. Первоначально железные дороги Не выделялись исследователями в отдельный тип ландшафта, для которого свойственны специфичные экологические "условия и флора. Они были лишь своеобразной привязкой находок растений к местопроизрастанию (Muhlenbach f 1979). Следующий, качественно новый этап изучения флоры, характеризуется выявлением видового состава растений, произрастающих на железных дорогах, а также исследованием некоторых закономерностей развития флоры ( lehmann, 1695; Литвинов, 1926). На третьем, современном этапе происходит всестороннее, широкомасштабное, комплексное, ботаническое изучение железных дорог (Гусев, 1971 ; Еаву t 1981; , Jehlik, 1986). Взгляды на данную флору развивались длительное время, однако большое, количество исследований, не раскрывают многообразия флорогенегических процессов, которые здесь происходят или отражают лишь некоторые из них. Поэтому большой интерес представляет разностороннее изучение закономерностей формирования флоры железных дорог юго-востока Украины.

2.2. Флора юго-востока Украины как основа формирования

флоры железных дорог

Как было отмечено рядом исследователей,флора железных дорог фондируется часто из "осколков" аборигенной флоры и случайно занесенных эидов. Поэтому для понимания тех флорогенетических процессов, которые )десь происходят, необходимо учитывать фоновое влияние флоры юго-зостока Украины на формирование флоры железных дорог. В разделе при-

ведены некоторые характеристики структуры региональной фаоры (Ьурда, 199I). Наличие большого числа редких эндемичных, реликтовых, дизъюнктивных видов, а также появление значительного числа адвентивных растений, обеднение и изменение состава аборигенной флоры характеризует флору юго-востока Украины ttàK крайне неоднородную развивающуюся систему.

2.3. Флора железных дорог, юго-востока Украины

Несмотря на длителькую историю изучения флоры юго-востока Украины многими исследователями, целостноё, ботаническое изучение железных дорог ранее не проводилось. Некоторые сведения о произрастании растений в непосредственной близости к железным дорогам кОжно найти во "Флор! У PCP" 11936-196.5). последующие, более конкретнее и многочисленные данные по флоре железных дорог региона появляются в связи с деятельностью Донецкого ботанического сада. Проводя общий анализ распространения видов в регионе в различных местообитаниях было отмечено произрастание ряда растений и на железнодорожных магистралях (Кондратюк, Ьурда, Остапко* 1965). . ,'

2.4. Объект, объем и методические подходы исследования флоры железных дорог юго-востока Украины'

Описан объект, объем и.основные методические подходы, применяемые при исследовании флоры железных дорог. Изучен Гербарий Донецкого ботанического сада АН Украины ( dnz ) (объем 85 ооо листов). Для работы использованы также материалы Гербария Института ботаники имени. Н.Г.Холодного АН Украины (г.Киев), Ботйничеокого института им.В.Д.Комарова РАН (г. Санкт-Петербург), Главного ботанического сада РАН (г. Москва), Ростовского госуниверситета. Самостоятельно собран гербарий объемом 3000 листов, который хранится в dhz • Автор выражает искреннюю признательность Н.Н.Цвелёву, В.Ёглику, К.РостансЬки, С.Л.Мосякину, В.Д.Бочкину, Д.И.Третьякову за определение отдельных гербарных сборов.

ГЛАВА 3. TAKCÙHOMMECKM СОСТАВ Ш)РЫ Ж£ЯЕЗШХ ДОРОГ .ITU-ВОСТОКА

УКРАИНЫ

В процессе развития и формирования флоры в результате проявления различных жизненных стратегий растений в конкретных условиях произрастания в ней складываются закономерные качественные и количественные отношения между различными таксономическими группами и внутри

mx. Анализу видового состава и систематической структуры флоры железных дорог посвящена эта глава,

3.1. Видовой состав флоры железных ророг

В результате проведенных нами исследований выявлено 5Ь5 спонтен-[о поселииаихся вида, произрастающих на желеэных дорогах региона » феделах полосы отводе, вуом числе 94 культивируемые. Впервые отме-1вно появление 33 новых заносных растения для территории юго-востока крайни: Amaranthua palœeri В . Wate ,, A .powellil В, Wate,, . вЪго eiap silo et а с hy a Benth ., А , trifide.rx\,AniBanth4 sterllis L • ) Nevalci i Anoda orietata iL.) Sohlecbti, AMheaie auetriaoa Jao», Artemisia glauca Pall. ex Willi,, A . eiëveraiana WUldM SénahrÙB pauolflorua Benth. , Chenopodlua probstii Aellerç ,

., Datura tatula Ь, Eohiaoçhloa oryssoidee (Ard. ) ïritechrt Euphorbia dentate Mlohx ., Oalineoga pillata (Bafin , ) lake » Helianthua euboanesoens U . Sra3) В Д. «ata., Hordeum ¡jubutum ., Ipomosa lacunoea L., I. hederacea : № . ) Jaoq . é Lolium nultiflo-um Lern.. » lotue frondosua ( Preyn,) Kuprlan ( Oenothera rubricaulie leb ., Paniöum cepillare L., Polygonum argyfocoleon Steu^, e* untze » P« rigidum В . EkVorta , P . rurlyagum Jord ex Boreau., Roe-eria refracta ( Stev.) DG., Hubua maorophyllue Weihe et Меев , edum ге£1ехищ L« » Eesbania exaltata (Haf.) Cory , Sotaría fuberi errç • îrifollum reeupinatum L ., tJrtloa canhabina î, . Из них 3 0ВЫ8 для Восточной Йеропы ( Ipomoea laounoea, Polygonum rigidum , eabanla exaltata Ь 6 ДЛЯ Украины ( Anoda eriatatá, Artemisia lauoa » Euphorbia denfcata » botus frondóeua t Polygonum argyroooleon , ubus nacrophyllus )•

3.2. Систематический анализ флоры железных дорог

Систематический анализ флоры железных дорог показал, что она ключает 3 отдела, б классов» 45 порядков, 70 семейств, 307 родов, 55 видов сосудистых растений. Ведущее место в иерархии таксонов лри-вдлежит двудольным растениям (Вс$) с преобладанием Aateracaae (19^), 3 однодольных Наиболее прёдставлены злаки Í1I%), На первые десять вмейств общего спектра по числу видов: Asteraceae f Poaoeae f Hosa-eae , Pabaoeae , Brassicaceae , Chönopodiaceae, Lamiaceae, Poly(_o-aceae, Boraginaoeae, porophularlaceae приходится 55j{ видов. На более ¿соков место по сравнению с региональным спектром семейств во флоре глезных дорог выходят Rosaceае(благодаря культигенным видам) ,

- ь -

C^encpodiaceae и Poiygonaceae (за счет адвентивных видов). Снижаемся роль семейств Cyperacea^ iiliaceae , Aplacase . Поэтому можно говорить о некоторой аридизации флоры, связанной со сменой условий произрастания растений на железных дорогах. Высокие места во флоре железных дорог занимают роды, которые .включают виды, предпочитающие анемохорньй способ размножения: Artemisia L ., Polygonum ь., Лтагап-thue Ь. Нижние места в спектре родов занимают более "влаголюбивые роды Сагех Ь ., Veronica Ь, Адвентивная фракция составляет 38$, аборигенная - 62$.

ГЛАВА 4. ТИНОЛОПШСШ АНАШЗ ÜliLPu ЩШЫ. ДОРОГ ЮГЪ-BüCTOríA

^ttPAW-iU

4.1. Анализ биоморфологической структуры флоры железных дорог

В результате проведенного нами биологического анализа выяснено, что по жизненным формам во флоре железных дорог преобладают малолетники (44,6^). В региональной флоре наибольшее число видов приходится на травянистые поликарпики. На железных дорогах преимущество получают быстроразвивающиеся, травянистые виды,- способные выдержать неблагоприятные условия произрастания и в кратчайшие сроки осуществить свой цикл развития, lio структуре надземных побегов преобладают без-розеточные виды - 341 (67,9%). По типам подземных побегов - без специализированных подземных побегов - ¡¿34 (4о,6$). Жизненную стратегию растений, произрастающих на железных дорогах, легко объяснив учитывая сложный комплекс эдафических условий в данном типе экотопа (высокая плотность субстрата, постоянная вибрация, воздействие химических веществ, перевозимых грузов), которые препятствуют развитию жизненных форм растений, обладающих специализированными подземными побегами, lio биотипам Раункиера преобладают гемикриптофитЫ - 38$ и терофиты - 31,7*. В сравнении с региональной флорой доля reo-, гело-и гидрофитов во флоре железных дорог уменьшается, а число терофитов увеличивается. Большинство растений относится к аэропедофитам (80,9$) способным произрастать в самых разнообразных условиях. Анализируя растения железных дорог по их требовательности к увлажнению субстрата можно констатировать преобладание ксеромезофитов - 175 (34,9$) над другими группами. Проведен типологический анализ культивируемых видов. Наиболее типичное растение железных дорог обладает совокупностью перечисленных, наиболее часто встречаемых признаков. Данные соотношения отражают стратегию растений в этом типе экотопа.

4.2. Флороценотический анализ флоры железных дорог

ого-востока Украины

Исследование структуры флоры по различным флороценотипам и це-ноэлементаы показало уменьшение роли видов неыоральнолесного - 9,8$ (в региональной флоре - 16,Е>$), степного 23,5$ (2о,3$), болотного -2,8$ (5^2$) и гидрофильного - 1,2$ (5,5$) флороценотипов в формировании флоры железных дорог в сравнении о региональной. Синантропный флороценотип значительно преобладает над другими. Очевидно, что для флоры железных дорог он наиболее характерный, поскольку на его долю приходится 38$ от всех видов, не учитывая культурные, а в региональной флоре - 13,1$.

4.3. АрейлогическиЙ и флорогенетический анализ флоры

железных дорог

Географический анализ флоры железных дорог показывает некоторое отличие доли участия видйв различных ареалов от тех соотношений, которые наблюдаются в региональной флоре. На железных дорогах почти в два раза уменьшается процент причерноморских видов. В три с половиной раза увеличивается доля адвентивных растений, не учитывая культивируемые. Большинство видов флоры железных дорог относится к падеарктическим (30$) и адвентивным (22$). Довольно высокий процент причерноморских видов (13,6$) свидетельствует о фоновом влиянии флоры региона на формирование флоры железных дорог. Основная часть установленных ареалов адвентивных видов приходится на широкоареальные: ллюри-рёгионаЛьные (25,9$), евразиатские (24$), голарктические (16,3$), европейско-американские (10,9$). Ьольшинство адвентивных видов, проанализированных нами по происхождений, относятся к растениям аридных территорий.

4.4. Анализ структуры флоры железных дорог по степени

адаптации и натурализации видов

ВиДы аборигенной фракции были разделены на эуалофиты (наиболее приспособленные к условиям существования в синантропных местообитаниях растения), гемиалофиты (растения,одинаково хорошо чувствующие себя в естественных и синантропны* местообитаниях), неустойчивые айофиты (виды,в силу действия случайных факторов^ попавшие в данный тип экоТопа). Данные категории рассматриваются нами в целом согласно В.В.Протопоповой (1991). Адвентивные растения были разбиты на группы: по степени натурализации и по времени заноса. Данные группы аналиэи-

- ю -

ровались в комплексе с жизненными формами растений? Наибольшее число среди категорий апофитов приходится на травянистые поликарлики, Однако у наиболее приспособленных к данным условиям эуапофитов число травянистых поликарликов, кустарников и полукустарников уменьшается, в количество однолетних и двулетних геми-и эуапофитов увеличивается. Деревья во всех группах составляют лишь незначительную часть (3,3%), а среди .неустойчивых алофитов отсутствуют совсем. Адвентивная фракция биоморф отличается от аборигенной преобладанием однолетников во всех рассматриваемых группах. Основная часть видов приходится на занесенные за последние loo лет кенофиты (59^), что может быть связано со сравнительной "молодостью" железных дорог региона, а так*е с усиливающимися в настоящее время процессами антропохорной миграции ад-рвнтивных видов. Но степени натурализации наибольшим числом видов на »елеэных дорогах представлены однолетние эпекофиты, однолетние эфе-церофитЫ| и травянистые поликарпики эпекофиты. А среди агриофитов Кустарники и полукустарники. Характерной чертой флоры железных дорог рго-востока Украины, позволяющей говорить о ее специфических отличиях от флор техногенных экотолов» является большая доля неустойчивого компонента адвентивной фракции флоры (33$), которая формируется за счет постоянного заноса эукенофитов.

ГЛАВА 5, ФЛОРА Ж£11ЁЗНаХ ДОРОГ Ш Ш. АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРШДИИ MOPá

При изучении флоры желеаных дорог региона вскрыт ряд процессов, характерных для современного флорогенеза: занос, распространение и натурализация растений по железным дорогам, дичание культигенных видов и обогащение адвентивного элемента флоры; адаптация растительного покрова, происходящая на различных уровнях (видовом, полуляцион-ном, индивидуальном) ; бйдообразовательные процессы (тератогенные изменения растений, микроэволюционные преобразования, межвидовая гиб ридизация).

6.1. Ьанос, распространение и натурализация растений по железньм дорогам юго-востока Украины .

Ьанос, распространение и натурализация видов стали одним из основных процессов антропогенной трансформации флоры. По железнодорож-' ным линиям распространяются не только адвентивные, но и аборигенные растения. Виды песчано-ракушечниковой террасы Азовского моря мигрируют значительно севернее: CramVe pontlca Stev. ex Kupr.» Euphorbia pepUe j ,, oayoyrrhiza glabra L. Заносятся такйе культигенные формы

видов, имеющих аборигенные популяции: Dactylis glomerate L ., Lollum perenne L. Из Всех этих категорий 10$ видов ухе натурализовались, 68$ находятся на стадии колонизации, а остальные 32$ - заноса. Важное значение для формирования адвентивного элемента флоры региона имеет магистраль Донецк-Мариуполь, по которой перевозятся импортные грузы из морского порта. Сравнивая наши находки растений с другими, сделанными на железных дорогах разных географических территорий за последнее время, можно наблюдать много общих видов. Эти находки сделаны на довольно отдаленных друг от друга ¡келезных'дорогах: на Дальнем Востоке, в Киевской, Московской областях, Одессе. Это свидетельствует об одновременной экспансии отдельных видов, благодаря сходству процессов антропо-хорной миграции. Важной прогностической задачей считается построение гипотез, объясняющих, инвазионный успех у растений, определение на основе их параметров "идеального растения-колониста", lb натурализовав-лихся видов на железных дорогах преобладал1 однолетние травы, отличаю-циеся обильным сёмяношением, широкой экологической амплитудой, фенологической пластичностью, высокой конкурентоспособностью. Это, видимо, ri зсть "идеальный облик адвентивного вида железных дорог".

5.2. Адаптация растительного покрова к экстремальным условиям келезны* дорог

Адаптация растительного покрова на железных дорогах проявляется ia уровне флористических комплексов, а также видовом, популяционном, шдивидуальном уровнях и заключается в отборе наиболее приспособленных зидов, разновидностей, форм, сортов, биотипов растений, способных к 1роизрастбнип в данных условиях. Адаптация растительного покрова про-* юходит йследствии: активизации вйдообразовательных процессов, выра-1ающихся в присутствии на железных дорог«« значительного'числа терат-1ых форм растений (которые разделены нами на группы), гибридизации гежду растениями, изолированными в природных условиях (Chenopodium ¿1» lUinlcx Ch.etriotum Doth, , Ke di cago sativa L. x Medicago гопшп1оаЁ£) ; мкроэволйционных' Изменениях адвентивных видов (например, у Artemisia lournefortiana RelohetijJ, присутствия в данном типе экотопа карлико-1ых форм растений, способных к плодоношению (HeHanthua annuua L "olygonua persicaria L., Hicinus ooauunie I» Zea mays L.)

5.3. Зкотопологическая структура флоры железных дорог

Зкотопологическая структура флоры железных дорог предполагает вменение принадлежности видов флоры к различным парциальным, флорам юго-остока Украины, вьделзнным на уровне классов макроэкотопов (типов естности), специфики флоры железнодорожных насыпей среди флор антро-

погенных мекроэ«отопсв, изучение пространственного распределения видов парциальных флор а меэоэкотопах железных дорог и выяснении степени влияния антропогенных и природных факторов На формирование экотопологической структуры флоры. Классы макроэкотопов и парциальные флоры были выделены ранее на основе физико-географического и флористического районирования региона (Ьурда, 1991). В результате экотопологического анализа выяснено, что отличительными чертами исследуемой флоры является увеличение роли в формировании флоры железных дорог видов парци -альной флоры антропогенного махроэяотопа - 32,8$и парциальной флоры макроэкотопов морских террас - 15,9$, Распределение видов парциальных флор макроэкотопов различно по продольному профилю и зависит от взаимодействия природных и антропогенных факторов при формировании флоры железных дорог. Различий в видовом составе центральной части железнодорожной насыпи по продольному профилю определяется в первую очередь изменением антропогенных факторов: функцией конкретной железной дороги, й экологическими условиями, возникающими здесь (наличие вблизи железных дорог предприятий, коммуникаций, степенью эксплуатации железной дороги).

5.4. Зависимость степени антропогенной трансформации флоры железных ророг от ее экотопологической структуры '

Для определения зависимости степени антропогенной трансформации флоры железных дорог от ее экотопологической структуры, нами рассматривался комплекс параметров, отражающих степень адаптации флоры на видовом и индивидуальном уровнях, которые можно зарегистрировать путем наблюдений за характером растительного покрова на различных участках железных дорог .(табл. I), Группы экотопов выделенных нами по продольному и поперечному профилям железных дорог объединены вместе по степени антропогенной трансформированное^ флоры. К наиболее трансформированным. экотопам железных дорог можно отвести подъездные пути к химкомбинатам, металлургическим заводам; железнодорожные станции ; подъездные пути к шахтам, угольным складам, отвалам. Наименьшему антропогенному воздействию подвергаются растения слабоэксплуатируемых участков железных дорог, а также прилегающие к железным дорогам территории в пределах -полосы отвода." Неблагоприятные экологические условия в названных экотопах железных дорог, выявленные нами на основе их флористического обследования, подтверждаются результатами химического анализа образцов грунта. Концентрации тяжелых металлов на железнодорожных станциях,подъездных путях к металлургическим заводам значительно превышают предельно допустимые.Неблагоприятные соотношения кальция и магния, азота,фосфора

Таблица I. Сводная таблица групп экотопов железных дорог по степени антропогенной трансформации флоры

Группы ^ экотопов

Разноуровневые адаптационные- изменения во флоре железных до-рог_

Е< I а ?»>> -о о с г ;>»<е ш

<и а ¡в з о а 3 о I ь, ее с; I о X О.Ос?

ЧЭО ¡»а« -

оч5ч«х щ Идо е го я [О о к то ш ■=5-, гсхг О Я Ш 3 о

а: X г —-

=г о щ

о««:

! 3

: ас_ я

= 1 Ш 1 _

£-•« 3 О.Е

>1>1Х.з: а! СЧ л 3 е^-• чоозо 0} £ ОЛ ю ш Ш х • о I о к

ссаз -а »1

СО Е^ (0 Ш'—- 0}

<а к ш сек у

с> 3 2 «Он гг к\о о в—•

3 1 - 1 " 1 а>

Си 1 к X 1 Я

о ■>, « за- к Ей О X ш йп

И н о 3 с

О О/ Ръхэ Ш

схс А О Ч«1<!

г -Л и о, с га о

<0 • зсо> §' Ен о К

зь X я • х -

X О 01 о Я - га <в <и х

о» о! и 2 ш в ш вз озяи

ш к е: аз х о ; ® и •о г х о о ш х о.

|=Г сьс: (а*.?! х и

си о о ф О и 5 а о чо

а? с с Я О О И а о о»н с«

®

я я ЕГ5

о

Си 6-Ш 5 Ч ¡3,

£ а а-ш

сз 6-

Бедный видовой состав + + +

Богатый видовой состав —

Преимущественное большинство адвентивных растений + +

Преимущественное большинство аборигенных растений —

Богатый видовой состав аборигенной, фракции, наличие редких эндемичных растений —

Тератные формы растений + + -+

Карликовые формы растений + + +

Примечание: +

+ +

+ -+

+ +

+ + -+

+ + +

+ +

+ +

■ + ' +

+ + +

+ +

+ +

СО I

+ +

+ встречается на железных дорогах данного экотопа всегда + встречается часто + встречается -»■ редко встречается - не встречается

и других элементов, засоленность многих участков железных дорог способствует возникновение на железных дорогах экстремальных условий произрастания для растений.

5.5. Специфические черты флоры железных дорог различных географических территорий . 1

Сравнивая полученные нами данные по флоре железных дорог юго-востока Украины с литературными данными других исследователей можно ввделить некоторые общие черты данных флор. Специфичность флоры и отличие от флоры собственно техногенных экотопов подтверждается следующими ее характерными чертами; упрощенностью таксономической структуры флоры; своеобразием семейств и родов, которые часто Имеют значительное сходство (табл. 2) Iприсутствием в видовом составе большой группы мигрирующих растений, среди которых немало вфемерофитов ; наличием во флоре значительной доли культигенных, дичающих видов ; преобладанием по жизненным формам оыстроразвивеюцихся, однолетних видов ; общей ксерофи-тиаацией растительного покрове *, уменьшением доли вокальных особенно Гидрофильных видов и численном увеличении синаятропофйтона 1 преобладанием в данном типе вкотопа вирокоарейдьных видов } необычными флорогв-нетнчвекими процессами, происходящими здесь } вкотоподогической структурой флоры.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ БШНИй ФЛОРЫ КШЗЭДХ ДОРОГ НА

ФОРМИРОВАНИЕ ФЛОРЫ ШЛЙЗШХ ДОРОГ ЮГО-ВОСТОКА УКРАИНЫ

6.1. Вероятностный прогноз ивмвнений видового состава флоры

в зависимости от строительства и эксплуатации жёлезньас дорог

На основе изучения закономерностей формирования флоры железных дорог и исследования карантинных сертификатов импортных зерновых культур осуществлен вероятностный прогноз изменений видового состава региональной флоры в будущем, В результате строительства и эксплуатации железных дорог в регионе следует Ожидать появления, в первую очередь, адвентивных представителей семейств АвЪегасеав . Роаоеае«Ро1уеопасеве .»Атагап-1Ьаоеае ,СЬепорой1асеаеЛ ИИрокораспространенНЫх родов (дг*еш1в1а Ъ •» АвагапЫшб Ь •, Ро1уботш Ь НеИаг^Ьиа Ь ., Хрошоеа 1.).

Б ближайшее время возможно выявление на железных дорогах региона: В1Аепв Ъ1р1ппаЪа Ь НеНапЬЬив с!11вг1й 03 ., Ро1уеопит ¡репа11уап1-сиа Ь., которые имеют большую встречаемость в сертификатах чем Другие виды. Среди иммигрантов большинство новых видов будет относиться к однолетним, беэроэеточным, стержнекорневым, ксеромеэофитным растениям без специализированных подземных побегов. Большинство из них будет относиться к эрозиофильным североамериканским видам.

Таблица 2, Спектры семейств адвентивной фракции во

флорах железных дорог разных географических территорий

!Юго- Шско ЕС-1 Новгород! Сан кт-Пе- |Мурман- 1США Iвосток!кая обл!екая обл1тербургс-|екая (Миссури)

11Т- Ш^'Ш"' 1?Гусев, I __\ I I_11971) 11971) I 1979)

Asteraceae I I I I I 2

Fpaoeae • 2 3 3 3 3 I

Braseioaoeae 3 2 2 2 2 3

Bosaoeas 4 7 5 7 8 к

íabaoeae 5 4 4 4 4 к

Chenopodiaceae 6 5 . 6 5 7 к

Amaranthaceau 7 X X X X X

Golanaoeae 8 X X к X X

Malváceae 9 X X X X к

Folygonaoeae 10 . X X к к п

Lamiaoeae 13-16 6 7 b 6 к

Caryophyllaoeaé 23-30 8 8 8 5 к

Всего 211 159 140 186 III 393

Примечание: к данные о ранге семейства не приводятся

Значительное число растений попадает в регион, благодаря заносу ) магистралям. Поэтому тут возможно появление видов, адаптированных первую очередь к экологическим условиям, складывающимся на железных >рогах и таких, которые обладают соответствующими биологическими при-кэсоблениями (анемохорность, эрозиофильность, эвритопность и др.).

6.2. Мониторинг на железных дорогах юго-востока Украины

Проведенные исследования железных дорог региона позволили выявить )сть злостных карантинных сорняков ( Ambrosia pellostachya ..'. .A.trida ., Cenohrus pauciflorus 'J :.••. .Buphorbia deqtata,Ipoaoeá bederaosa , Dbania exaltata). Нами выявлены пределы распространения и уточнены )еалы ряда недавно занесенных сорняков. Подобные карантинные меры, ¡ли их проводить на стадии заноса новых видов, могут быть очень эф-' ютивными, дают подробную экспресс-информацию о появлении растений в |нкретных местах, позволяют экономить в будущем значительные средства, i допуская закрепления и дальнейшего распространения сорняков в реги-ie.

вывода И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Л, На основе критичного анализа флоры железных дорог юго-востока Украины выявлено, что она состоит из 71 семейства, 308 родов, 555 видов. Из них 3 новых для Восточной Европы, 6 - для Украины, 24 - для юго-востока Украины,

2. Флора железных дорог характеризуется упрощенной таксономической структурой и обедненным видовым составом аборигенной фракции. Значительное число адвентивных (38^) и культивируемых (11%) видов во флоре желеэных дорог свидетельствует о несомненной принадлежности флоры железных ддрог к синантропной.

3. По данным типологического анализа в сравнении с региональной флорой доля reo-, гело- и гидрофитов во флоре железных дорог уменьшается, а число одно-, двулетников, аэропедофитов, ксеромезофитов, терофи-тов увеличивается. Синантропный флороценотип значительно преобладает над другими. А роль зональных видов во флоре железных дорог (особенно неморальнолэсного, болотного, гидрофильного) уменьшается. Большинство видов флоры приходится на палеарктические и адвентивные. Данные соотношения отображают жизненную стратегию растений в данном типе экотопа.

4. Экотопологический анализ свидетельствует об увеличении роли видов

ЯДРЦИальных флор собственно антропогенного макроэкотопа и макро-экотопа морских террас. Распределение видов парциальных флор неоднородно в мезоэкотопах продольного и поперечного профилей железнодорожного полотна и зависит от взаимодействия естественных и антропогенных факторов (функции железной дороги, степени ее эксплуатации, комплекса экологических условий).

5. При исследовании флоры железных дорог региона раскрыт ряд процессов, характерных для современного фдорогенеза, обусловливающие' ее генезис: занос, распространение и натурализация видов .и обогащение адвентивного элемента флоры; общая агитация растительного покрова к антропогенному влиянию.

6. Адаптация растительного покрова к антропогенному влиянию на железных дорогах проявляется на разных уровнях: на уровне флористических комплексов, на видовом (общая ксерофитизация растительного покрова, отбор малолетних, анемохорных, широкоареальных видов без специализированных подземных побегов) ; на популяционном (микроэволюционные процессы, гибридизация, тератогенные изменения) {индивидуальном (карликовые формы растений).

7. Изучение флоры железных дорог региона и сравнение с исследованиями подобных флор по литературным данным показало сходство флорогене-тических процессов, происходящих здесь для разных географических территорий при не всегда полностью одинаковых таксономических соотношениях флор. Это позволяет говорить о существовании некой модельной флоры ямезных дорог. Характерная черта флоры железных до рог, выделяющая её среди флор техногенных экотопов, - её высокая динамичность. Значительное число адвентивной фракции приходится на эфемерофиты (33$). Нестабильность флоры проявляется в постоянной замене одних видов другими.

8. На основе анализа современного состояния элементов, формирующих флору; наблюдений за изменениям* видового состава вновь построенных железных дорог и прилегающих к ним территорий; учета бкоэволо-гическик особенностей растений, которые заносятся; рассмотрения социально-эконоштаснюг фаеторои, а таеиэ специфика парзвояиияс грузов; нэучеиня встречаемости видов в карантинных сзртификатах импортных зерновых культур; создания вероятного облика "идеального растения-колониста" налезнкг дорог осуществлен вероятностны! прогноз влияния флоры явлеэпюс дорог на состав рэгиональноя фяорн. На Его-востоие Украины следует ояидьть появления адЕентивнкх еидой, широкораспространенных родов ( Атагап^из Ах^ап1э1а Ь , # Н911ап1;11га1», 1ропюеа Ь., Ро1у®;опша Ь , )>. семейств АиЪвгаоеяв ( роа-оеав , , Ро1уЕопяс8ач Авагап1Ьаовп^ СЬвпоро<11асвао . Среди иммигрантов большинство видов будет относиться к однолетним, эрозиофядь-ным, североамериканским видам, предпочтительно агестохорАМ.

9. С целью проведения эффективного карантина и предупреждения дальнейшего распространения и натурализации растений необходимо проводить систематическое флористическое обследование яелезных дорог.

Ботанический мониторинг необходим на подъездных путях' к комбинатам хлебопродуктов, складским помещениям морского порта р.Мариуполя, на крупных сортировочных станциях, а также на линиях вблизи заповедников.

- IB -

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАНИЯ ПО ТШЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тохуарь В.К, О формировании флоры железных дорог юго-востока Украины // Науч.-практ. проблемы промышленной ботаники в Казахстане. Тез.докл. региональной конференции, 18-21 июня 1991. - Караганда: Б.и., 1991- - С. 58.

2. Тохтар В.К. Культигенн! види роолин на зал1зницях Дез. доп. IX з»!зду Укр. ботан. т-ва. - К.: Наук.думка, 1992. - С. 48.

3. Бочкин В.Д., Тохтарь В.К. К адвентивной флоре Донецка // Бол. Гл. ботан. сада - 1992. - * 164. - С. 70-73.

4. Тохтар В.К. Вплив эал1янично* маг!страл1 Донецьк-Мар1уполь на склад рег1ональноТ флори // Тез.доп. конференц!У молодих учених t спе-ц1ал1ст1в УкраУня "Лктуальн1 питания ботан!ки та екологН". -Полтава: Б.и., 1992. - С. 27.

5. Тохтарь В.К. Флорогенетические процессы на.железных дорогах / Тез. 1У молодежной конференции ботаников Санкт-Петербурга /Секция систематики и географии высших растений/. - Санкт-Петербург: Б.и., 1992. - С. 42. .

б..Тохтар В.К., Бурда P.I. Cenchrue pauciflorue Benth.Ha п!вденно-му сход! УкраТни // Укр.. ботан. яурн. - 1992. - 49. 0 2. - С.87-83.

7. Burda Н.Х., Tokhtar V.l. Invasion, distribution end naturalisation of plants along railroads of the Ukrainien Boutb-East // Укр. ботан.аурн. - 1992. - 49, » 5. - С. 14-18.

Û. Тохтар В.К., Петрик С.П. Одкочасна поява адвентивних вцд!в у р!з-них районах УкраКни // Укр. ботан. журн. - 1993. - 50, JM. -С. 96-9?.