Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Растительность поймы реки Таз

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Потокин, Александр Федорович, Санкт-Петербург



/ Санкт-Петербургская Государственная Лесотехническая академия им.С.М.Кирова

На правах рукопил

Потокин Александр Федорович Растительность поймы реки Таз 03,00,05 - Ботаника

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

_Титов Ю.В.

Санкт-Петербург -1999

-2-

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................

Глава 1. ОБЗОР ПОЧВЕННО-ГЕОБОТАНИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЧНЫХ ПОЙМ НА СЕВЕРЕ

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ..................................................................7

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ......................10

Глава 3 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ТАЗ..............................................15

3.1. Геология, ландшафты, климат................................................................15

3.2. Почвы.......................................................................................................19

3.3. Общая характеристика растительности..................................................24

3.4 История формирования флоры и растительности в бассейне

реки Таз.....................................................................................................28

Глава 4. ФЛОРА ПОЙМЫ РЕКИ ТАЗ........................................................32

4.1. Систематический анализ флоры...............................................................32

4.2. Географический анализ флоры.................................................................34

4.3.Анализ жизненных форм...........................................................................36

4.4. Эколого-фитоценотический анализ флоры..............................................37

4.5 Особенности распределения некоторых видов в пойме реки

Таз и ее основных притоков......................................................................40

4.6. Лекарственные и охраняемые виды растений во флоре

поймы реки Таз..........................................................................................45

Глава 5. КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

ПОЙМЫ РЕКИ ТАЗ......................................................................50

5.1 Принципы классификации растительности речных пойм......................50

5.2. Классификационная схема синтаксонов растительности

поймы реки Таз.........................................................................................64

5.3. Характеристика синтаксонов...................................................................67

Глава 6. ГЕОБОТАНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ

ПОЙМЫ Р.ТАЗ............................................................................117

6.1. Ландшафтно-геоботаническая характеристика округов......................117

6.2. Изменение растительности в пойме реки Таз по

геоботаническим округам......................................................................125

Глава 7. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

ПОЙМЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ОХРАНЕ И РАЦИОНАЛЬНОМУ ИСПОЛЬЗОВА

НИЮ...............................................................................................135

ВЫВОДЫ......................................................................................................139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................141

ПРИЛОЖЕНИЕ 1........................................................................................151

ПРИЛОЖЕНИЕ 2........................................................................................170

-4-ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. На севере Западной Сибири поймы рек занимают значительную территорию. В них сосредоточены основные запасы лесов, кроме того пойменные экосистемы характеризуются более высоким биоразнообразием, чем заболоченные водораздельные экосистемы. Это обусловлено отепляющим и дренирующим воздействием рек на пойму и прилегающие к ней террасы. Вместе с тем, в речных долинах ведется добыча нефти и газа. Изучение пойменных экосистем и анализ их состояния чрезвычайно важны для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию природных ресурсов в условиях их промышленного освоения. С этой целью проведены комплексные геоботанические исследования в поймах таких крупных рек Западной Сибири как Объ, Иртыш и др.

Малоисследованным остался бассейн реки Таз, располагающийся в северо-восточной части Западной Сибири. Сведения о флоре, растительности и почвах этого региона крайне недостаточны и фрагментарны. Уже в настоящее время ведется активная разработка природных ресурсов на территории этого малоизученного района. Поэтому проведение комплексных геоботанических исследований в пойме реки Таз представляется весьма актуальным.

Цели и задачи исследования. Цель исследований - изучение разнообразия растительности и особенностей ее распределения в пойме реки Таз. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1.Изучить флору поймы р.Таз.

2.Исследовать закономерности распределения растительности по основным элементам пойменного ландшафта в зависимости от факторов поемности и аллювиальности.

3.Провести классификацию пойменных фитоценозов.

4.Выявить эколого-динамические ряды аллювиальных сукцессий.

5.С учетом зональных факторов, типа руслового процесса и признаков самой растительности провести геоботаническое районирование исследованной территории поймы р.Таз.

6.Предложить рекомендации по охране и рациональному использованию растительности в пойме р.Таз.

Научная новизна. В результате исследований впервые изучена флора поймы и составлен список сосудистых растений для данного района. Для ряда видов уточнена северная граница их распространения. В процессе геоботанических обследований бассейна р.Таз выявлены закономерности распределения растительности и проведено геоботаническое районирование поймы реки Таз. В ходе исследования обнаружены ранее никем не описанные растительные сообщества. Впервые проведена эколого-фитоценотическая классификация растительности поймы реки Таз.

Научное и практическое значение. В результате исследования получены данные о флоре и растительности одного из интенсивно осваиваемых районов Западной Сибири. Дан анализ распределения растительности в пойме р.Таз в зависимости от зональных и специфичных для поймы факторов. Результаты исследований используются местными природоохранными организациями для контроля над окружающей средой, составления кадастра пойменных земель, лесоустройства и организации рационального использования природных ресурсов.

Апробация работы. Изложенные в диссертации материалы были доложены на научно-технических конференциях СПб лесотехнической академии (Санкт-Петербург, 1994-1997), на научном семинаре кафедры ботаники и дендрологии СПб JITA (Санкт-Петербург, 1995), на "Первой всероссийской конференции по ботаническому ресурсоведению" (Санкт-Петербург, 1996). По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Считаю своим долгом выразить глубокую признательность за всестороннюю поддержку и помощь своему руководителю Ю.В.Титову. Неоценимую помощь в проведении экспедиционных исследований оказали

О.А.Кравченко, Е.В.Ветрина, В.Ю.Нешатаев (Ботанический институт им. В.Л.Комарова АН РАН, Санкт-Петербург), И.Ф.Тамаева (Верхне-Тазовский государственный заповедник), Г.М.Кукуричкин (СПб государственная лесотехническая академия им.С.М.Кирова). При определении собранного гербария сосудистых растений, мхов и лишайников большое значение имели консультации Р.В.Камелина, Т.И.Егоровой, Н.Н.Цвелева, В.В.Петровского, О.В.Ребристой, Е.О.Кузьминой, Г.В.Вьюновой, М.П.Журбенко (Ботанический институт им.В. Л .Комарова, Санкт-Петербург), А.К.Скворцова (Главный ботанический сад, Москва), А.А.Егорова (СПб государственная лесотехническая академия им.С.М.Кирова).

Глава 1. ОБЗОР ПОЧВЕШЮ-1 ЕОБО1А11ИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЧНЫХ ПОЙМ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Одно из наиболее ранних исследований растительности речных пойм на севере Западной Сибири было осуществлено Б.Н.Городковым (1926, 1946). Автор описал историю формирования ландшафта и растительности в условиях последних оледенений на территории северной части ЗападноСибирской низменности. В пределах тундры, лесотундры и северной тайги им дана характеристика основных местообитаний в поймах рек и растительных ассоциаций для различных стадий аллювиальных сукцессий. Б.Н.Городков отмечает, что последними и наиболее устойчивыми стадиями аллювиальных сукцессий, составляя субклимакс долин Западно-Сибирской низменности в таежной зоне, являются темнохвойные леса.

В работе И.Б.Петрова (1979) предпринята попытка типизации и оценки пойменных массивов Оби и Иртыша с целью реализации их ресурсного потенциала. В качестве основной территориальной единицы был выбран пойменный массив. Автор провел природное районирование Объ-Иртышской поймы и выделил 12 районов, характеризующихся разным режимом поемности, аллювиальности, типом русловог о процесса и др.

Описание растительного покрова речных пойм Западно-Сибирской равнины, Оби и Иртыша, в работе И.С. Ильиной (1985) построено, главным образом, по наиболее крупным подзональным типам серий, отражающим связь растительности с условиями поемности и аллювиальности. При этом фитоценотический состав, структурные и динамические свойства пойменных сообществ в пределах серий анализируются в связи с их приуроченностью к разным высотно-экологическим уровням поймы. В северотаежной подзоне для пойм крупных притоков Оби - Пура, Таза и др. выделены следующие серии: - лугово-ивняково-редколесно-лиственничная. серим сообществ; - серия ивняково-березово-еловых с кедром и лиственницей сообществ; - серия ивняково-ольховниково-березово-лиственничных" сообществ.

Почвообразовательный процесс в поймах рек на севере Западной Сибири протекает на фоне дефицита тепла и избыточного увлажнения. По материалам Института почвоведения и агрохимии СО АН СССР (Ковалев и др., 1974) в пределах Западно-Сибирской равнины выделяется подзона глеево-подзолистых почв северной тайги, где и располагается пойма реки Таз. Почвенный покров речных долин в этой подзоне характеризуется сочетанием песчаных и супесчаных подзолистых почв на приречных валах и террасах с различного рода аллювиальными луговыми и лугово-болотными почвами, формирующимися в прирусловой части пойм и на низких пойменных террасах. Под влиянием зональных факторов аллювиальные почвы имеют признаки оподзоливания или глеевого процесса (Ковалев и др., 1974).

В пойме р.Таз (64° с.ш.) изучением развития многолетнемерзлых грунтов в связи с динамикой растительности занимался А.П.Тыртиков (1967). В динамике промерзания и протаивания грунтов он выделял два этапа. Первый этап - преобладание протаивания над промерзанием (формирование луговой, кустарниковой и отчасти лесной стадий). Второй этап - преобладание промерзания над протаиванием и образование многолетнемерзлот-ного грунта (вследствие развития подроста хвойных пород под пологом березового леса, и, далее развитие мохового покрова в хвойных лесах). Автор считал, что формирование многолетнемерзлых грунтов в поймах рек северной тайги Западной Сибири - неизбежное следствие развития растительности.

В работе Копосова Г.Ф. (1976) охарактеризованы условия почвообразования, наиболее распространенные почвы террас верховий р.Таз и закономерности их пространственного распределения. Автор рассматривает процесс формирования подзолистых почв на песчаных отложениях террас, выделяя в качестве основных железисто-иллювиальные, торфянистые и торфяные иллювиально-гумусовые подзолы, а на суглинистых озерно-аллювиальных наносах - таежные элювиально-глеевые почвы. Показано

сходство и различие исследованных почв с аналогичными почвами средне-и северотаежных подзон Европейской части России.

Овчинников С.М. (1979) при проведении почвенно-географических работ в южной части бассейна р.Таз (левые притоки - Толька, Ватылька, Ка-ралька и Ратта) исследовал процесс формирования иллювиально-железисто-гумусовых подзолов на породах легкого механического состава на повышенных участках плоских водоразделов, на верхних частях склонов нешироких грив, а также на высоких древних речных террасах. Автор подчеркивает сходство морфологии, генезиса и физико-химических свойств иллювиально-железисто-гумусовых подзолов рассматриваемой территории с такими же почвами северотаежной подзоны Европейской части России.

Физико-географическое районирование бассейна реки Таз проведено А.Е.Козловой и др. (1972). Ими выделено 16 округов по соотношению площадей различных природных комплексов: пойменных, дренированных равнин и склонов, недренированных равнин. Растительность бассейна реки описана Л.Н.Соболевым (1972). Автор в пределах каждой природной зоны описал основные экологические группы растительных сообществ (на уровне типов и формаций растительности) по природным комплексам. Экологические группы сообществ выделялись по градиентам ступеней увлажнения и богатства почвы по Л.Г.Раменскому.

Растительность поймы Таза на отрезке от пос.Ратта до пос.Толька была также описана Е.И.Лапшиной (1978). Ею выделен ряд лесных ассоциаций темнохвойных, сосновых, смешанных долинных лесов и болот. По данным Е.И.Лапшиной, обследованная территория поймы р.Таз сохраняет черты, характерные для подзоны средней тайги, хотя указанный район по геоботаническому и природному районированию Западно-Сибирской равнины (1947, 1962) отнесен к северо-таежной подзоне.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Сбор материала проводился в период с 1991 по 1994 год в пойме р.Таз от верховьев до устья р.Панчаткы (правого притока р.Таз). Кроме того, обследованы поймы наиболее крупных притоков Таза - Пюлькы, Ратты, Ча-сельки, Худосея, Парусовой, протоки Пеляжья (Рисунок 1). Передвижение осуществлялось путем сплава на лодках. С помощью космоснимков и крупномасштабных карт выделяли отрезки реки с определенным морфологическим типом поймы и руслового процесса. На этих отрезках закладывали 1 -3 ключевых участка. Ключевой участок включал в себя характерный пойменный массив, заключенный в меандр, и противоположный ему эрозионный берег. Там, где было возможно, мы обследовали растительность надпойменной террасы. На отрезках реки с развитой поймой (проточно-островной, параллельно-гривистой) ключевые участки включали в себя часть поймы, ограниченной руслом реки и действующей протокой в центральной части поймы.

Изучение почвенно-растительного покрова на ключевых участках проводили методом экологических профилей и методом выборочного описания растительности на основных элементах пойменного ландшафта. Метод экологических профилей применен на 12 ключевых участках, начиная от Верхне-Тазовского кордона и заканчивая устьем р.Панчаткы. Экологические профили закладывали по поперечнику поймы с последующей регистрацией изменения рельефа относительно уровня воды в реке при помощи нивелира с непрерывным описанием почв и растительности по ходу профиля. Размер пробной площади на профиле определялся размером элементов пойменного ландшафта и размером площади описываемого фитоценоза. Ширина описываемого профиля в среднем составляла 20 метров.

---граница бассейна

—граница геоботанических

округов 1-1V = сумма эффективных температур

А ключевые участки

Выборочные описания проводили на характерных элементах пойменного ландшафта в прирусловой, центральной и притеррасной частях поймы. Для лесных фитоценозов размер пробной площади составлял в среднем 20x20 м, для травяных 10x10 м.

При оценке древесного яруса на пробной площади учитывали общую сомкнутость яруса в долях единицы, средние и максимальные высоту и диаметр стволов по породам на высоте груди. Проективное покрытие кустарникового, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов оценивали в процентах.

Изучение флоры проводилось на маршрутах и при описании фитоценозов на пробных площадях и профилях в ходе геоботанических исследований.

В целом за четыре полевых сезона обследован участок поймы реки Таз протяженностью 1200 километров, заложено 12 экологических профилей, сделано 350 геоботанических и 69 почвенных описаний. В пределах поймы р.Таз и прилегающих к ней террас выявлено 322 вида сосудистых растений (1250 гербарных образцов), 56 сфагновых и зеленых мхов, 25 видов лишайников (315 образцов).

Латинские названия видов сосудистых растений выверены по С.К.Черепанову (1981). Названия видов мохообразных выверены по А.Л.Абрамовой и др.(1961), лишайников - по Определителю лишайников СССР (1971, 1974, 1975). При биологическом анализе флоры использован подход И.Г.Серебрякова (1964). Систематический анализ проведен с использованием методов А.И.Толмачева (1974).

Обработка описаний проводилась с использованием табличного метода, разработанного на кафедре геоботаники СПбГУ (Нешатаев, 1987). При составлении диагностических таблиц встречаемость видов группировали по классам: I - 1-20%, II - 21-40%, III - 41-60%, IV - 61-80%, V - 81-100% описаний; проективное покрытие видов по баллам 1 - <1%, 2 - 1-2.5%, 3 - 2.610%, 4 - 11-25%, 5 - 26-50%, 6 - >50%.

- 13В основу классификации растительности положен эколого-фитоценотический метод, разработанный В.Н.Сукачевым (1912, 1934) и А.П.Шенниковым (1938, 1964). Названия синтаксонов даны согласно "Проекта Всесоюзного Кодекса фитоценологической номенклатуры " (Нешатаев, 1989).

В настоящей работе принята следующая обобщенная классификация типов местообитаний в пойме Таза: по поемности - внепоемные, краткопо-емные (5-7 м над меженью, заливаемые на срок до 2 недель), среднепоемные (3-5 м, заливае�