Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Синтаксономия и экология галофитных растительных сообществ Самарской области

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лысенко, Татьяна Михайловна, Тольятти

Г/: - / „

Институт экологии Волжского бассейна РАН

На правах рукописи

Лысенко Татьяна Михайловна

СИНТАКСОНОМИЯ И ЭКОЛОГИЯ ГАЛОФИТНЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

03.00.16. - экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -доктор биологических наук Голуб В. Б.

Тольятти - 1998

- г -

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................6

Глава 1. Современное состояние вопроса о галофитных сообществах в Самарской области (обзор литературного

материала)................................................................................................10

Глава 2. Природные условия районов исследований............13

2.1. Географическое положение.............................13

2. 2. Геологическое строение...............................13

2.2.1. Район долины р. Тишерек................................................13

2.2.2. Ставропольская депрессия............................................15

2.2.3. Майтуганская депрессия.........................17

2.3. Геоморфология............................................18

2.3.1. Район долины р. Тишерек................................................19

2.3.2. Ставропольская депрессия...................... 20

2.3.3. Майтуганская депрессия................................................22

2.4. Гидрография, гидрология, гидрогеология............23

2.4.1. Район долины р.Тишерек........................ 23

2.4.2. Ставропольская депрессия............................................24

2.4. 3. Майтуганская депрессия.....................................24

2.5. Климат....................................................................................25

2.6. Почвы......................................................................................27

2.6.1. Район долины р. Тишерек...........................................28

2.6.2. Ставропольская депрессия............................................28

2.6.3. Майтуганская депрессия................................................29

Глава 3. Материалы и методика исследований......................31

3.1. Изучение экологии галофитных сообществ....................31

3. 2. Флористические исследования..........................................33

3.3. Фитоценотические исследования......................................34

Глава 4. Галофитная флора Самарской области....................39

Глава 5. Растительность поймы р.Тишерек.................46

5.1. Синтаксономия......................................................................46

5.2. Сезонная динамика содержания солей в почве

и грунтовых водах...................................................................58

Глава 6. Растительность Ставропольской депрессии..........66

6.1. Синтаксономия...............................................................66

6. 2. Комплексы сообществ..............................77

6.3. Экология................................................................................84

Глава 7. Галофитная растительность Майтуганской

депрессии.....................................................................94

7.1. Синтаксономия....................................94

7.2. Комплексы сообществ..........................................................103

7.3. Экология..............................................106

Глава 8. Ревизия внутриконтинентальных галофитных

сообществ с преобладанием гемикриптофитов на территории

Восточной Европы и Северной Азии....................................................115

8.1. О классах внутриконтинентальных галофитных растительных сообществ с преобладанием гемикриптофитов.... 115

8.2. Обзор синтаксонов..............................................................119

Выводы..............................................................................................155

Список литературы.........................................157

Приложения......................................................................................170

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ

БЪ - диагностический таксон синтаксона N1 - номенклатурный тип синтаксона Бул. - синоним и - лектотип

БТ - диагностический таксон класса Зсоггопего-Типсе1еа ge-гагсШ

ЕР - диагностический таксон класса Festuco-Puccirlellietea А1 - диагностический таксон класса Ае1игоройе1еа ииога-

Пб

БС - диагностический таксон порядка БиаейеЪаПа согп!си1а-

1ае

- диагностический таксон порядка Зсоггопего-Типсе1аПа

gerardii

РРЪ - диагностический таксон порядка РезШсо-Рисс1пе1Пе~

talia

АБ - диагностический таксон порядка Artemisio-Festucetalia рзеийоутае

П - диагностический таксон порядка Festuco-Limonietalia РЕ - диагностический таксон порядка Psathyrostachyo-Limo-nietalia

АН - диагностический таксон порядка Ае1игорос^а11а 1Н-1;огаПз

ЭР - диагностический таксон союза БиаесИоп сот!си^ае НТ - диагностический таксон союза На1о-Тг1с1юрНог1оп рит1-

И

Ап - диагностический таксон союза А^ет1з1оп пПгоБае РЬп - диагностический таксон союза Psatllyrostachyo-Liшoni-

оп

А1 - диагностический таксон союза АН1а£1оп БрА1 - диагностический таксон союза БаПсоггпо регеппап-из-Ае1игоросИоп ииогаПэ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Галофитные растительные сообщества имеют интразональный характер и интересны прежде всего тем, что содержат виды растений, связанные в своем генезисе с флорами литоралей морей и пустынь. Изучение экологии этих сообществ и их классификация имеет важное значение для выявления биологического разнообразия природных комплексов Самарской области, организации их охраны и рационального использования. В то же время галофитные растительные сообщества могут являться индикаторами изменения гидрогеологических условий местности, вызванных антропогенными факторами. Возможность деградации сельскохозяйственных угодий под воздействием этих факторов также определяет необходимость изучения экологии и растительности засоленных почв.

Связь темы диссеутации с плановыми исследованиями. Диссертационная работа выполнена в рамках плановых госбюджетных тем: "Изучение антропогенных и естественных процессов в бассейне р.Волги" (гос. регистрационный N 01.9.10042551) и "Структура и динамика растительности бассейна р.Волги" (гос. регистрационный N 01.9.70001497).

Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы было составление экологической характеристики галофитной растительности Самарской области.

При выполнении исследования необходимо было решить следующие задачи:

- выявить флору галофитных растительных сообществ Самарской области;

- описать галофитные растительные сообщества Самарской области и их комплексы;

- изучить экологические условия экотопов галофитных сообществ;

- провести ревизию высших синтаксонов с преобладанием ге-микриптофитов на территории Восточной Европы и Северной Азии.

Научная новизна. Проведена инвентаризация флоры галофитов, выявлены места размещения наибольших площадей с галофитными сообществами в Самарской области. Впервые на международных принципах направления Браун-Бланке разработана классификация этих сообществ и изучена их экология. Проведена ревизия внутриконти-нентальных галофитных сообществ с преобладанием гемикриптофитов на территории Восточной Европы и Северной Азии, выявлен ряд новых высших синтаксонов.

Теоретическая значимость работы. Классификация галофитных сообществ Самарской области на принципах направления Браун-Бланке позволила включить их в единую систему синтаксономи-ческих единиц Европы. Ревизия и обзор галофитных растительных сообществ с преобладанием гемикриптофитов позволили выявить закономерности их размещения на территории Восточной Европы и Северной Азии и создали условия для учета, кадастра и мониторинга этих сообществ не только на национальном, но и международном уровне.

Практическая значимость работы. Установленная связь галофитных растительных сообществ с геоморфологическими и гидрогеологическими условиями дает возможность прогнозировать изменение занимаемой ими площади под воздействием природных и антропогенных факторов.

Реализация результатов исследования. Материалы диссертации используются сотрудниками кафедры ботаники Самарского государственного педагогического университета в научно-исследовательской работе и учебном процессе, Жигулевским государственным заповедником им. И.И.Спрыгина при проведении экологического мониторинга, в природоохранной работе, в педагогической работе с учащимися школ г.Тольятти, а также рекомендованы для использования при составлении "Красной книги Самарской области".

Апуобаиия работы. Материалы работы докладывались на VI Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 1997), научной конференции преподавателей кафедры ботаники Самарского государственного педагогического университета (Самара, 1997), Российской научно-практической конференции "Экология, здоровье и природопользование" (Саратов, 1997), II (X) съезде Русского ботанического общества "Проблемы ботаники на рубеже ХХ-ХХ1 веков" (Санкт-Петербург, 1998), Международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 2" (Тольятти, 1998), на заседаниях Ученого Совета ИЭВБ РАН (Тольятти, 1998).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано и депонировано 10 работ.

Декларация личного участия автора. Автор лично провел в 1994-1997 гг. экспедиционные исследования в Самарской области, произвел описание учетных площадок, закладку геоботанических профилей, отбор проб почв и грунтовых вод и анализ ведомственных материалов гидрогеологических и геологических организаций. Все работы, связанные с лабораторной и компьютерной обработкой материала, оформлением, осуществлены автором по плану, согласованному с научным руководителем.

- 9 -

Основные положенш, выносимые на защити

1. Наибольшие площади, занятые галофитными сообществами в Самарской области, приурочены к речным долинам с краткопоймен-ным режимом и древним террасам р.Волги.

2. Галофитные сообщества Самарской области представлены преимущественно 2 классами, 2 порядками, 2 союзами, 14 ассоциациями.

3. Содержание водорастворимых солей в почвах и грунтовых водах испытывает значительную сезонную динамику.

4. Флора засоленных почв Самарской области представлена 31 видом галофитов с узкой амплитудой на градиенте засоления.

5. Галофитная растительность с преобладанием гемикриптофи-тов в Восточной Европе и Северной Азии представлена 3 классами, 8 порядками и 19 союзами.

Стужтииа и объем диссеутачии. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы и приложений. Объем составляет 273 страницы и содержит 12 таблиц и 30 рисунков. Список литературы включает 119 названий, 35 из них на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю признательность Д.Д.Соколову, С.Р. Майорову, А.П. Сухорукову, О.В.Юрцевой (Москва, МГУ), Н.Н.Цвеле-ву (Санкт-Петербург, ВИН), Т.И.Плаксиной (Самара, госуниверситет), В.А. Сагалаеву (Волгоград, госпедуниверситет), А.К.Сквор-цову (Москва, ГБС), H.Freitag (Германия) за консультации и помощь в определении гербария, И. С. Печенкину, J1. С. Бугаковой (Самара, ВолгоНИИгипрозем) за анализ почвенных образцов и проб грунтовых вод, Н.С.Ильиной (Самара, госпедуниверситет) за консультации, S.M. Hennikens (Голландия) за предоставление программ TURBO(VEG) и MEGATAB, P.Csontos и F.Horvath (Венгрия) за копии работ, характеризующих галофитные сообщества Западной Европы и Монголии, И. И. Алябьеву (Москва) за фотоснимки.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ГАЛОФИТНЫХ СООБЩЕСТВАХ В САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ (обзор литературного материала)

Анализ литературных данных показал хорошую изученность геоморфологии, геологии, гидрогеологии, гидрологии и почв засоленных местообитаний. Это работы А.Н.Мазаровича (1935), Н.И.Николаева (1935), Е.Н.Пермякова (1935), Е.В.Шанцера (1935, 1951), Г.Г.Еремина (1936), В.А.Ковды (1936, 1937, 1940), П.Е.Соловьева (1939), Е. В.Милановского (1940), М.Р.Чумака (1948), В. А. Носина, И. Г. Агафодорова, В.П.Крылова, Б. А. Ситникова (1949), Ф. Н.Милько-ва (1953), Г.В.Обедиентовой (1957), Г. И. Горецкого (1958), А.Н. Москвитина (1958)., А.М.Иванова, К.В.Полякова (1960),

A.И.Барановой (1962), С.В.Окромешко (1964), П.Н.Каюкова (1965),

B.Е.Тимофеева (1970, 1975), Е.Н.Алмаева, А.М.Дурасова (1971), А.С.Захарова (1971), Е.Н.Алмаева (1973), В.Е.Кореневской, М. А. Хрусталевой, Л. Н. Кабалиной (1982), Г.Г.Лобова, И.С.Рабоче-ва, В.А.Носина, Е.Н.Алмаева, М.Г.Холиной (1985), М.Г.Холиной (1990), в которых данные о галофитной растительности и флоре либо полностью отсутствуют, либо приводятся в очень краткой форме.

Что касается характеристики галофитной растительности, то существует единственная работа, опубликованная М.В.Шиховой в 1937 г., содержащая подробную характеристику растительности и почв урочища Большая Майтуга (Безенчукский район). В растительном покрове автор выделяет три основных типа:

- 11 -

1) болота и заболоченные луга,

2) комплекс ассоциаций солончаков и солонцов,

3) комплекс ассоциаций черноземовидных почв,

которые, по ее мнению, являются этапами развития всего растительного покрова. Болота и заболоченные луга находятся в самых пониженных местах с мелководными озерами, окруженными зарослями Phragmites communis, Typha latifolia, Scirpus lacustris. Господствующее положение здесь занимают ассоциации Carex caespito-sa + C.gracilis + Lythrum virgatum (иловато-болотные почвы) и Carex rlparia - Festuca arundinacea и F.arundinacea - Agropyrum repens (лугово-болотные почвы).

Комплекс ассоциаций солончаков и солонцов представляет фоновую растительность Большой Майтуги, занимающую равнинные участки между пятнами болот и заболоченных лугов. В составе комплекса автор различает следующие 6 ассоциаций: 1) Salicornia herbacea (пухлые солончаки), 2) Kochia prostrata (солончаки), 3) Atropis convoluta - Kochia prostrata (корковые солонцы), 4) Artemisia maritima + Festuca sulcata (среднестолбчатые солонцы), 5) Festuca sulcata + степное разнотравье (луговые чернозе-мовидные почвы), 6) Agropyrum repens - Роа pratensis - Artemisia maritima (солончаковато-солонцеватые почвы с признаками заболачивания) .

Комплекс ассоциаций черноземовидных почв располагается по периферии Большой Майтуги и содержит в своем составе почти все перечисленные ассоциации, а также следующие: 1) Artemisia maritima - Atropis convoluta (солончаковатые черноземовидные почвы), 2) Роа pratensis + Festuca arundinacea (черноземовидные луговые почвы), 3) Роа pratensis - Festuca sulcata - Stipa ca-

pillata (черноземовидные луговые почвы), 4) Festuca sulcata -степное разнотравье (глубокостолбчатые солонцы), 5) Роа pratensis - Festuca sulcata (черноземовидные луговые почвы), 6) залежь с Роа pratensis - Festuca sulcata - лугово-степное разнотравье (обыкновенные черноземы).

Несмотря на достоинства работы, мы не можем согласиться с весьма генерализованной характеристикой растительных сообществ, данной М.В.Шиховой. Автор не обратила внимание на наличие микрокомплексности, не различала несколько видов рода Pucclnellla, указывая лишь Puccinellia tenuissima. Кроме этого вида, мы выявили Pucclnellla dlstans, Р.dollcholepls, P.glgantea, имеющих разную экологию. Часто упоминаемая автором Kochia prostrata, вероятно, на самом деле, является другим таксоном - Camphorosma songorlca.

Упоминание о статье М.В.Шиховой и ее обсуждение давалось В.Е.Тимофеевым (1970) в докторской диссертации.

Г.Н.Петров (1981) при рассмотрении вопроса о подтоплении земель в зоне влияния Куйбышевского водохранилища указывает на динамику видового состава растительности и "пятнистость" растительного покрова на территории Ставропольского района Самарской области.

Т.И.Плаксина и К.Михайлов (1995), делая описание комплексного памятника природы "Майтуганские солонцы", приводят лишь некоторые виды галофитных растений, среди которых упоминают бескильницу длинночешуйчатую, бескильницу тончайшую, скрытницу колючую, кермек Гмелина, горец солончаковый, камфоросму джун-гарскую, сведу рожконосную, полынь сантонинную.

Таким образом, литературный анализ показал недостаточную изученность галофитной растительности области. Существует лишь одна работа, в которой дается несовременная характеристика сообществ.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.Географическое положение

Самарская область расположена в среднем течении р.Волги и занимает территорию около 54 тыс. квадратных километров. На северо-западе она граничит с Ульяновской, на юге - с Саратовской, на востоке - с Оренбургской областями, а на севере - с Татарстаном. Наибольшее расстояние с севера на юг составляет 335 км, с запада на восток - 315 км. Большая часть территории области (91,9%) лежит в левобережье и называется Заволжьем. Меньшая часть находится в правобережье, или в Предволжье. В пределах области расположены два искусственных моря - Куйбышевское и Саратовское водохранилища.

Детальные эколого-фитоценотические исследовательские работы проводились в западной и центральной частях Самарской области (рис. 1), в регионах, где засоление почв было ярко выражено на большой территории: 1) пойме р.Тишерек (Сызранский административный район), 2) Ставропольской депрессии (Ставропольский район), 3) Майтуганской депрессии (Безенчукский район).

2.2.Геологическое строение

2.2.1. Район долины р.Тишерек

Долину р.Тишерек и прилегающих к ней территорий слагают отложения мезозойской и кайнозойской эры. Мезозойские образования принадлежат к юрскому и меловому периодам (Иванов, Поляков, 1960).

Рис Ь Геоморфологические провинции Самарской области (по материалам А.С.Захарова. 197П-

Условные обозначения:

ШШ -

С

о А

провинция Приволжской возвышенности : в Низменного Заволжья , ^

- $овинц*я возвышенного Сыртового Заволжья

- Провинция Высокого Заволжья

- Мелекесская впадина

- Ставропольская депрессия

- Сусканское понижение

- Майтуганская депрессия

: пайоны детальных эколого-фитоценотических исследований

- граница геоморфологической провинции

- граница геоструктуры

- граница Самарской области

Породы юрской системы (мезозой) разделены на средний и верхний отделы. Средняя юра сложена песками с линзами песчаников, реже - с прослоями глин; верхняя - глинами с сернистым колч�