Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Устойчивость городских лесных фитоценозов в зависимости от подходов к их сохранению в городской черте

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Устойчивость городских лесных фитоценозов в зависимости от подходов к их сохранению в городской черте"

На правах рукописи

ЕВСЕЕВА Анна Александровна

УСТОЙЧИВОСТЬ ГОРОДСКИХ ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТПОДХОДОВ К ИХ СОХРАНЕНИЮ В ГОРОДСКОЙ ЧЕРТЕ (НА ПРИМЕРЕ КАЛУГИ И ОБНИНСКА)

03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005554916

13 НОЯ 2014

Владимир, 2014

005554916

Работа выполнена на кафедре ботаники, микробиологии и экологии Института естествознания Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского».

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент Константинов

Евгений Львович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Голубева

ФГБОУВПО МГУ имени М.В. Ломоносова Елена Ильинична профессор кафедры рационального природопользования

кандидат географических наук, член-корреспондент МАНЭБ" зав. сектором НПО "Экология" ГУЛ "НИ и ПИ Генплана Москвы"

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт леса Карельского научного центра РАН.

Ивашкина Ирина Вадимовна

Защита диссертации состоится 19 декабря 2014 г. в 13.00 на заседании диссертационного Совета Д 212.025.07 во Владимирском государственном университете им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, корп. 1, ауд. 335.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВлГУ и на сайте diss.vlsu.ru .Отзывы на автореферат просьба направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, корп. 1, Кафедра биологии и экологии.

Автореферат диссертации разослан 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент О.Н. Сахно

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Озеленение является одним из путей улучшения среды проживания людей в городе, поэтому проблема изучения растительности города развивается в настоящее время интенсивно и является актуальным направлением современной флористики (Воротников и др., 2008, Горчаков-ский, 2007; Березуцкий, 1999; Антипина, 2002; Инфантов, Золотухин, 2009 и др.). Близость природных экосистем (лесопарков) выступает, наряду с озеле-ненностью, важной составляющей качества городской жилой среды, играя большую роль в ее поддержании (Yang J. and etc., 2005). Изучение растительности города, необходимо для анализа дальнейшей динамики развития урбо-фитоценозов и оценки устойчивости городских экосистем.

Данное исследование - пример применения комплексного анализа количественных показателей растительного компонента экосистем для сравнения устойчивости лесных массивов двух городов, реализующих различные подходы к озеленению городской территории. Выбранные города - Калуга и Обнинск, подходят по этому признаку.

С экономической точки зрения и позиций актуальности развития эко-системных услуг, сохранение участков естественной растительности может быть выгодно: целостность и устойчивость естественного фитоценоза позволяет минимизировать затраты на уход и его поддержание (Lehvävirta, 2007). Данное исследование рассматривает проблему сохранения природных лесных фитоценозов в застройке городской территории.

Цель и задачи исследования. Цель - исследовать устойчивость городских лесных фитоценозов в зависимости от подходов к их сохранению в городской черте.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить флористический состав, таксономическое разнообразие и распространенность растений остаточных лесных фитоценозов городов Калуги и Обнинска.

2. Изучить соотношение жизненных форм и эколого-ценотических групп растений.

3. Провести анализ адвентивного компонента и фитосозологический анализ флоры.

4. Изучить а-разнообразие и родовой коэффициент высших таксонов, как показатель систематического разнообразия.

5. Дать сравнительную комплексную оценку устойчивости фитоценозов.

Научная новизна работы. Впервые выявлены экологические и флористические особенности городских лесных экосистем Калуги и Обнинска, реализующих различные подходы к сохранению лесов в городе. Выявлены различия флористического состава и структуры лесных фитоценозов, обусловленные сложившимися различиями в сохранении лесных сообществ. Изучен таксономический состав и распространенность растений изучаемых территорий. Выявлены краснокнижные и адвентивные виды на исследуемых террито-

риях. Произведена сравнительная комплексная оценка устойчивости лесных сообществ: определены уровни устойчивости, рекреационной трансформированное™ и аттрактивности этих фитоценозов. Результаты полевых работ дополнили список видов Калужского региона — Gnaphalium rossicum Kirp. указан впервые для Калужской области (Калужская флора, 2010, с. 491).

Практическая значимость работы. Результаты исследования можно использовать для разработки рекомендаций по развитию актуального направления современной экологии — экосистемных услуг, также в качестве методологической основы для «зеленого строительства» городов, в практической деятельности градостроительных и природоохранных организаций.

Собранный гербарий (около 500 листов) и полученные результаты исследования состояния и устойчивости городских лесных фитоценозов используются в учебном процессе при проведении аудиторных занятий и полевых практик по фитоценологии и экологии в Калужском государственном университете. На основе результатов диссертации было разработано учебно-методическое пособие "Подходы к методам оценки устойчивости лесных экосистем" для практических занятий по дисциплинам "Фитоценология", "Лесоведение", "Оценка состояния устойчивости экосистем" "Методы оценки состояния растительности городов и окрестностей" у студентов, обучающихся по специальностям «Экология» и «Биология». Положения, выносимые на защиту

1. Различия во флористическом разнообразии естественных лесных фитоценозов Калуги и Обнинска зависят от подходов к их сохранению в городской черте.

2. Результаты эколого-фитоценотического анализа растительности лесов Калуги и Обнинска обусловлены разными подходами к их сохранению.

3. Различия в устойчивости лесных фитоценозов Калуги и Обнинска определяются стратегией их сохранения в условиях города.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Открытой университетской научно-практической конференции (Калуга, 2009, 2010, 2011, 2013) и VIII Всероссийской научно-практической конференции (Тобольск, 11-12 ноября 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и 3 приложений. Работа изложена на 169 страницах, из них основного текста 139 страниц. В диссертации представлены 23 рисунка и 21 таблица. Список литературы включает 213 источников, из них 25 на иностранных языках.

Глава 1. Биоразнообразие и устойчивость городских лесных фитоценозов (обзор литературы)

В данном разделе рассмотрены различные подходы к понятию устойчивости экосистем в целом и фитоценозов в частности и методы оценки устойчивости растительных сообществ. Кроме того, здесь рассмотрены вопро-

сы специфики городской среды, как совокупности факторов, оказывающих прямое и косвенное влияние на урбофитоценозы и участвующих в их формировании.

Проанализированы работы, посвященные растительному компоненту городской среды. Их исследования в основном направлены на изучение флористического состава (Бузмаков, Суслова, 2008; Ишбирдин, 2001; Соколова, 2006; Едренкина, 2005; Булгаков, 2010; Раков, 2009; Нотов, 2008; Борисова, 2000, Дробышев, 2000; Рысин, 2003; Швецов, 2008; Герасимов, Юдаева, 2010; Тремасова, 2008, Ильминских, 2011 и др.). Гораздо меньше работ уделяют внимание растительности, однако такие работы встречаются (Харин, 2006; Федосеева и др., 2011; Данченко A.M., Данченко М.А., Мясников А.Г., 2010; Knappandetc., 2010; Bornkamm, 2007, Булохов, 2005 и др.). В целом наблюдается отставание отечественной науки в этой области. Небольшое число исследований растительного компонента городов актуализируют проблему подходов к озеленению городской территории.

Исследования лесов многих городов мира посвящены проблемам их сохранения, поддержания, увеличения числа биоразнообразия (Alvey, 2006). Однако опыт показывает частое отсутствие желания сохранить коренные участки растительности в городах Центральной Европы (Breuste, 2004).

Для Калужского региона в целом детально изучен флористический состав растительности (Калужская флора, 2010). На территории Калуги хорошо изучена древесно—кустарниковая растительность, составлен ее флористический список (Романова, Алёшина, 2006; Крылов 2006). В Обнинске была произведена оценка состояния некоторых лесных фитоценозов в условиях рекреационной нагрузки (Рассказова, 2005). Однако в этих работах не ставилась цель выявления состояния и признаков стабильности городских лесных рекреационных зон.

Глава 2. Материалы и методы

Исследование эколого-флористических аспектов растительности проводилось 2009-2010 гг. на территории городов Калуга и Обнинск, находящихся в одной природной зоне и на расстоянии 70 км друг от друга. При выборе фитоценозов для исследования учтен фактор стратегии их сохранения в черте города (Гос. архив Калужской обл.: «Дело о признании защитным лесом...», 1890; «О плане хозяйства в городском бору...», 1905):

- крупный лесной фитоценоз Калужский городской бор и его остаток Комсомольская роща испытали на себе в недавнем прошлом прерванную сукцессию, ведущую к обеднению экосистем;

- окраинные лесные массивы возле микрорайона Ольговка г. Калуги -естественные остаточные фитоценозы, примкнувшие к территории города относительно недавно (жилые районы окружающие этот лес являются ровесниками г. Обнинска (План г. Калуги, 1946 г.);

- естественные остаточные лесные фитоценозы г. Обнинска.

Для исследования было выбрано по 30 площадок в каждом городе со сходными условиями произрастания и на одинаковом удалении от жилых кварталов. На данных площадках были представлены разные типы лесных фитоценозов в примерно одинаковом соотношении в исследуемых городах. Типы лесорастительных условий определялись по Сукачеву (1972). Геоботанические описания делались методом Браун-Бланке (Пригаров, 2008).

Для основных пропорций флоры был рассчитан родовой коэффициент. Для выявления адвентивных видов использовался конспект адвентивного компонента флоры Калужской области Крылова и Решетниковой (2009, 2010). Эколого-биологический анализ проводился по классификации Серебрякова (1962). В данном исследовании под оценкой а-разнообразия принято видовое богатство (Миркин, 2002). Эколого-ценотические группы и ботани-ко-ареалогический анализ были выявлены по Цвелеву (2000).

Для оценки устойчивости и особенностей рекреационного лесопользования применена методика функциональной оценки рекреационных лесов (Дробышев, 2000) с авторскими изменениями. Оценочная система состоит из 4-х групп показателей учитывающих структурно-функциональные параметры фитоценоза, условия произрастания, особенности использования территории и связанные с ними изменения:

- потенциальная устойчивости лесного фитоценоза (условия произрастания, количество больных и ослабленных деревьев, пространственную и возрастную структуру древостоя, происхождение древостоя, подрост);

- аттрактивность (размещение деревьев, характер рельефа, рекреативность древостоя, просматриваемость, наличие акцентов, проходимость, расстояние до водоема, имеющего рекреационное значение, пешеходная доступность, уровень шума и т.д.);

- рекреационная нагрузка (систематичность и вид рекреационных нагрузок, наличие транзитных потоков отдыхающих, степень загрязненности воздуха);

- измененность (количество поврежденных деревьев, подроста и подлеска, обнаженность корней, измененность видового состава живого напочвенного покрова и лесной подстилки, задернованность, сбой до минеральных горизонтов почвы, площадь тропинок, замусоренность, наличие кострищ).

Данные средних величин, коэффициента вариации и показатели корреляции были получены с использованием классических методов математической статистики (Лакин, 1990), а также прикладного пакета программ Microsoft office. Уровень достоверности различий выборок был определен с помощью t-критерия Стьюдента.

Глава 3. Флористический сравнительный анализ растительности рекреационных зон в городах Калуге и Обнинске 3.1. Таксономический анализ

В Калуге обнаружено 168 видов, в Обнинске определено большее видовое разнообразие - 186 видов. Виды, выявленные во флоре Калуги, отно-

сятся к 123 родам и 49 семействам, на территории Обнинска к 137 родам и 47 семействам.

В Калуге Magnoliophyta насчитывает 155 видов (92,3%). На долю Magnoliopsida приходится 74,7%, a Liliopsida 17,6% видов. В Обнинске к Magnoliophyta относится большее число видов - 177. Из них двудольные составляют 80,5% видов, однодольные 14,6% видов. Отдел Pynophyta в Калуге и в Обнинске представлен двумя видами — Pinns sylvestris L. и Picea abies L. (Pinaceaej. Споровые растения представлены отделами Equisetophyta и Polypodiophyta. В Калуге отдел Equisetophyta представлен тремя видами, в Обнинске двумя, относящимися к монотипному семейству Equisetaceae. Polypodiophyta насчитывает в Калуге 8 видов, относящихся к 6 родам и 4 семействам, в Обнинске 5 видов, которые относятся к 4 родам, двум семействам.

При сравнении систематического разнообразия городов по родовому коэффициенту существенных различий не выявлено, что объяснимо небольшим охватом территории и унификацией биотопов. Однако можно видеть тенденцию к соответствию между общим биоразнообразием и средним количеством видов в родах. Исключение - родовой коэффициент класса Liliopsida выше для калужских фитоценозов, возможно, из-за большего содержания во флоре луговых злаков - так называемое «олуговение лесов» (Коломыц и др., 2000), что может являться следствием более низкой устойчивости спонтанных лесных ценозов Калуги.

В Калуге выявлено 40 олиготипных семейств, содержащих 66 видов, относящихся к 50 родам. Эти семейства содержат до 4 видов, из них монотипными являются 20 семейств, составляющих 40% всех семейств и 12% всех видов Калуги. В Обнинске олиготипными являются 36 семейств, содержащие до 4 видов, к этим семействам ним относятся 71 вид и 61 род. Из них 14 семейств монотипные (29,7% всех семейств), включающих 7,5% всех видов Обнинска. Более высокая монотипизация может являться следствием более упрощенной структуры ценозов Калуги по сравнению с Обнинском.

Фитоценозы Обнинска отличаются большим биоразнообразием, меньшей мононтипизацией семейств и родов, качественным составом спектров ведущих семейств и родов, включающим таксоны типичных лесных ненарушенных местообитаний. Показатели таксономического анализа свидетельствуют о большей устойчивости лесных фитоценозов Обнинска.

3.2 Распространенность видов растений Виды, имеющие высокую степень встречаемости, характеризуют, в значительной мере, условия и облик местообитания, основные черты флоры данной территории.

В Калуге в перечне наиболее распространенных видов травянистого яруса присутствуют рудеральные, адвентивные и синантропные виды: Impatiens parviflora DC., Urtica dioica L. и Aegopodium podagraria L., занимающий первое место по количеству встреч (в 60% геоботанических описаний). Среди древесно-кустарниковых видов отмечены рудеральные виды и виды-

интродуценты: Acer negundo L. (встречается в Калуге в 4 раза больше чем в Обнинске) Ouercus rubra L. Следующие интродуценты, в числе которых и одичавшие культурные виды, Sambucus nigra L., , Grossularia reclinata (L.) Mili., Malus domestica Borkh., Physocarpus opulifolius (L.) Maxim., Populus alba L., встречаются только в Калуге.

В Обнинске среди наиболее распространенных травянистых растений не встречаются представители нарушенных местообитаний: A. reptans L. - 74,4%, L. galeobdolon (L.) Ehrend.et Polatschek - 64,4%, Dryopteris carthusiana (Vill.) H. P. Fuchs — 62,2%, Asarum europaeum L. - 54,4% и встречено только два вида-интродуцента из культуры: Aronia mitschurinii А.К. Skvortsov&Maitul и Cornus alba L.

В составе наиболее встречаемых видов древесно-кустарниковой и травянистой флоры в г. Обнинске во все сезоны наблюдений оказались только типичные лесные виды. Такая ситуация следствие сохранности фрагментов лесных фитоценозов в виде вкраплений в структуру зеленых насаждений города. Эти фитоценозы в определенной мере стабильны, о чем свидетельствует доминирование аборигенных лесных видов в составе флоры и меньшая синантропизированность, чем в Калуге, где на месте сведенных лесов преобладают вторичные биоценозы.

Глава 4. Эколого-фитоценотический анализ растительности лесных фитоценозов в городах Калуге и Обнинске 4.1. Эколого-ценотические группы

Выявлены различия и в составе эколого-ценотических групп флоры (рис. 1). Все встреченные виды растений были поделены на 4 укрупненные эколого-ценотические группы: лесные виды, интродуценты, сорные и группа видов, относящихся к прочим естественным местам обитания (болотные, луговые, прибрежные виды и др.).

"~ñl п • 11

•шуст 50

™ 40 а иск*

21» 3|1 ОНО Ль

2010 20

10

-ДБ

1

Сорные Интрадуценты

Обнинск

Лесные Сеже И«траду1^иты Прочие Лес

Калуга

Рис. 1. Динамика соотношения эколого-центоических групп флоры в течение периода наблюдений в Калуге и Обнинске В августе 2009 г. обнаружено, что в Калуге к лесным видам относится 51,7% от общего числа видов, в Обнинске доля этих видов выше - 58,1%. Видов-интродуцентов в лесных фитоценозах Калуги насчитывается, напро-

тив, больше — 6,2%, чем в Обнинске - 2,3%, схожая картина с сорными видами: в Калуге — 17%, в Обнинске - 13,9%.

В июне 2010 г. лесных видов также больше в Обнинске, где их доля составляет 58,3%, чем в Калуге (55,9%). Интродуценты имеют больший долевой вес в Калуге - 5,5%, что более чем в 2 раза выше, чем в Обнинске, где их доля составляет 2,4%. Сорные виды в Калуге составляют 13,8%. В Обнинске их значение меньше - в июне 2010 г. доля сорных видов составила 12,5%.

В августе 2010 г. в условиях погодной аномалии обнаружено снижение количества лесных видов в г. Калуге и возрастание доли участия сорных видов, интродуцентов и видов, характерных для прочих экотопов. В Обнинске доля участия лесных видов в это время не снизилась, и даже немного возросла вследствие снижения количества видов прочих мест обитания.

Эколого-ценотический анализ свидетельствует о большей стабильности соотношения различных экологических групп растений лесов Обнинска во временной динамике и при разных климатических воздействиях и большей измененности и синантропизации лесных фитоценозов Калуги. Из этого можно сделать предположение о большей устойчивости лесов Обнинска при схожей с калужскими лесами рекреационной нагрузке (см. главу 5).

Таким образом, выявлено, что при традиционном подходе к озеленению города вторичные лесные фитоценозы зачастую отличаются видовым разнообразием, характеризующимся наличием спонтанно распространяющихся не свойственных региону видов-интродуцентов, а также распространением сорных видов растений.

4.2. Эколого-биологическая структура лесных фитоценозов

Абсолютными доминантами спектра эколого-биологических групп растений в обоих городах являются многолетние травы. В Калуге их доля несколько выше - 76,7% против 73,5% в Обнинске (Рис. 2).

Калуга Обнинск

Рис. 2. Спектры эколого-биологических групп растительности.

При дальнейшем анализе травянистых растений наблюдается противоположная картина - доля однолетних растений в Обнинске больше более чем в два раза (7,6%), чем в Калуге (3,6%). Однолетние растения имеют более нежную корневую систему и являются менее устойчивыми к физическо-

му воздействию, обнинские фитоценозы обладают большей стабильностью и, следовательно, более высокой способностью к восстановлению после вытаптывания. Этим можно объяснить и большее число в спектре Обнинска двулетних трав (4,3%), содержание которых также почти в два раза больше, чем в Калуге (2,4%).

Поскольку биоморфологическая структура флоры отражает адаптацию растительности к условиям экотопа, исходя из выявленных различий можно сделать выводы о большей измененности лесных сообществ г. Калуги по сравнению с сообществами Обнинска.

4.3. Характеристика адвентивного компонента флоры

В Калуге встречено 14 адвентивных видов, что составляет 3,1% от всех адвентивных видов Калужской области (Крылов, Решетникова, 2009) и 8,3% от всех видов, выявленных в ходе данного исследования.

В Обнинске выявлено 7 адвентивных видов (1,7% от всех адвентивных видов региона). Адвентивные виды Обнинска составляют 4% от всех выявленных нами видов, доля которых более чем в 2 раза меньше, чем в Калуге и имеют достаточно высокую степень натурализации.

Адвентизация сообществ Калуги выражена так же и частотой встреч на площадках. В Калуге адвентивные виды присутствуют на 73-80% исследованных фитоценозов в отличие от Обнинска, где они обнаружены только на 56-63% площадок.

Адвентивная фракция флоры Калуги наиболее многочисленна и включает виды с низкой степенью натурализации, что связано с более слабыми внутриценотическими связями данных растительных сообществ, допускающих внедрение ненатурализовавшихся адвентиков. Лесные фитоценозы Обнинска имеют меньшее количество адвентивных видов в своей структуре, причем представленных исключительно натурализовавшимися видами. Исходя из этого, можно сделать предположение, что лесные экосистемы Обнинска более устойчивые по сравнению с лесными экосистемами Калуги.

4.4. Видовое богатство фитоценозов (а-разнообразие)

Видовое богатство фитоценоза (число видов на единицу площади) -

важнейшая интегральная характеристика экосистем (Бузмаков, Суслова, 2008; Беднова, 2003). Сохранение и поддержание биоразнообразия выдвигается в качестве важного критерия устойчивости природного комплекса, принятого на международном и национальном уровнях (Закон РФ №2254 «Конвенция о биологическом разнообразии»).

В Калуге в августе 2009 г. среднее значение этого показателя равно 0,19 ± 0,011, в Обнинске — 0,24 ± 0,009. Различия в вариабельности распределения значений а-разнообразия в двух городах в августе 2009 г. составляют 11,05%. Разница в коэффициенте вариации говорит о различиях в стабильности систем (достоверность различий установлена по ^критерию Стьюдента). Следует отметить, что в аномально жарком августе 2010 г. в Обнинске а-разнообразие уменьшилось не так значительно. В этот период среднее значе-

ние а-разнообразия в Калуге составило 0,15 ± 0,007, а в Обнинске 0,21 ± 0,007. Вариация в Калуге выше, чем в Обнинске на 7,91%. В 2010 г. наблюдаются схожие результаты среднего значения а-разнообразия по городу для июня: в Калуге 0,19 ± 0,012, в Обнинске - 0,23 ± 0,008. В июне 2010 коэффициент вариации в Калуге на 13,68% больше, чем в Обнинске.

По Whittaker (1972) коэффициент вариации (CV) является показателем меры относительной стабильности. Вариативность данного показателя в Калуге превышает 25%, что является сильным варьированием (Лакин, 1990). Для сравнения, в Обнинске он не превосходит этого критического значения. Более высокое а-разнообразие сообществ Обнинска позволяет быть им более пластичными к воздействиям неблагоприятных факторов и дает возможность более полно использовать потенциал экосистемы.

4.6. Эколого-фитоценотическая характеристика различий растительности городов Калуга и Обнинск

Эколого-флористические спектры различающихся видов (исключая общие виды двух флористических списков) показали, что значительная доля видов, встреченных только в г. Обнинске, являются лесными (43,8%), среди них лишь малая часть относится к интродуцентам (4%). В Калуге же, к лесным относится значительно меньше видов (26,8%), и, напротив, интродуцен-ты составляют значительную часть (16,3%).

В Обнинске отмечено больше однолетних и двулетних растений. Это может указывать на большую устойчивость лесов Обнинска при одинаковой рекреационной нагрузке, поскольку это виды, более подверженные исчезновению при антропогенном использовании территории.

Анализ адвентивной фракции видов, различных для исследуемых городов, выявил существенное их количество в Калуге: 10 видов из 14 зарегистрированных.

Глава 5. Сравнительная оценка устойчивости лесных фитоценозов в

городах Калуге и Обнинске 5.1. Устойчивость лесных фитоценозов по показателям комплексной оценки устойчивости

Потенциальная устойчивость в г. Калуге по всем сезонам оказалась ниже показателей г. Обнинска. В Калуге этот показатель находился на уровне 1,79 - 1,80, (при CV 5,0 - 5,2%), а в период аномального жаркого лета 2010 г. отмечалось его снижение до 1,76 (CV = 5,7%). В Обнинске коэффициент потенциальной устойчивости равен 1,94 (CV = 4,6%), и отмечено лишь его незначительное снижение летом 2010 года (рис. 3).

Сопоставление полученных значений может говорить о запасе устойчивости экосистем изучаемых городов. При сравнении показателей разных сезонов в одном городе, отмечается незначительное снижение потенциальной устойчивости в г. Калуге к концу летнего сезона. Это свидетельствует о большей упругости лесных фитоценозов Обнинска по сравнению с фитоце-нозами Калуги в целом, а также в частном случае климатической аномалии.

2.0

-I- -х- X X гЯ£- г = - 0,96

□ Потенциальная устойчивость

I I I- Ш И змененность

1*1 й

Калуга Калуга Калуга Калуга Обнинск Обнинск Обнинск июнь 2009 август 2009 июнь 2010 август 2010 август 2009 июнь 2010 август 2010

Рис. 3. Показатели потенциальной устойчивости и измененности лесных фитоценозов в городах Калуге и Обнинске по сезонам (при р > 0,01).

Исходя из расчета показателей аттрактивности (привлекательности, внешней ненарушенности ландшафта) фитоценозы Обнинска обладают большей привлекательностью как места рекреации. В Калуге этот показатель находится на уровне 1,74 (СУ = 20,0%), в Обнинске он равен 2 (СУ = 9,9%).

Уровень рекреационной нагрузки на городские лесные фитоценозы в двух городах примерно одинаков и составляет 1,76 (при СУ 22,7% в Калуге и 24,5% в Обнинске), что дает возможность объективного сравнения других исследуемых параметров.

Измененность является выражением нагрузки на экосистему в результате снижения запаса ее устойчивости. Фитоценозы Калуги характеризуются большей измененностью (1,12 - 1,16, при СУ 21,4 - 27,6%) по сравнению с фитоценозами Обнинска (0,86 - 0,87, СУ 18,0%), при этом уровень рекреационной нагрузки находится в этих городах на одинаковом уровне.

Группы показателей, учитывающие большее число характеристик сообществ - потенциальная устойчивость и измененность были проанализированы отдельно для сравнения устойчивости лесных сообществ при разных подходах к их сохранению в условиях города (рис. 4).

1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7

Калуга Городской Калуга Ольговка Обнинск

бор

Рис. 4. Показатели потенциальной устойчивости и измененности в разных лесных зонах Калуги в сравнении с Обнинском (при р > 0,05 и р > 0,01).

□ потенциальная устойчивость

□ измененность

Уровень устойчивости лесного массива естественного происхождения, находящегося в районе Ольговки оказался выше чем в среднем по Калуге (1,84 против 1,79-1,80, при р>0,05) эта разница еще больше в сравнении с испытавшим лесотехнические мероприятия Калужским бором, устойчивость которого составила 1,77.

Измененность сообществ также оказалась отличной (0,87 в Обнинске, 1,02 на Ольговке против 1,15 в бору при р >0,01, р >0,05). Результаты позволяют отметить более высокую устойчивость остаточных естественных фито-ценозов Обнинска (1,94) и мкр-на Ольговка в Калуге, в сравнении с Калужским бором, испытавшим на себе мероприятия по восстановлению.

Таким образом, остаточные естественные городские фитоценозы более крупных городов также являются более устойчивыми, чем остаточные фитоценозы этих же городов, прошедшие работы по восстановлению.

5.2. Сравнительная оценка влияния показателей благоприятной и неблагоприятной обстановки на устойчивость лесных фитоценозов

Показатели, говорящие о благоприятной обстановке в экосистеме (потенциальная устойчивость и аттрактивность) и отражающие неблагоприятную обстановку (измененность и рекреационная нагрузка) приведены к суммарному коэффициенту (X), что позволяет комплексно сравнить устойчивость городских лесов при разных подходах к их сохранению (рис. 5).

Лесные растительные сообщества на территории Обнинска оказались более устойчивыми к антропогенным воздействиям и климатическим факторам и характеризуются более выраженной стабильностью в разные годы и периоды сезона, в то время как в Калуге в период аномальной жары 2010 г. происходит явное снижение устойчивости лесных фитоценозов.

Фитоценозы Обнинска оказались наименее подвержены изменениям при одинаковом уровне рекреационной нагрузки, о чем свидетельствует стабильность учтенных параметров в разные сезоны.

□ август

2009

□ июнь

2010

□ август 2010

Калуга Обнинск Калуга Обнинск

Устойчивость Рекреационная нагрузка и измененность

Рис. 5. Суммарная оценка городских лесных фитоценозов по показателям благоприятных и неблагоприятных условий. 5.3. Взаимосвязи показателей комплексной оценки устойчивости Измененность лесного фитоценоза является выражением нагрузки на экосистему в результате снижения запаса ее устойчивости. Выявлена обрат-

ная корреляция (по Спирмену) между показателями потенциальной устойчивости и измененное™ (г8) в двух городах по всем исследованным сезонам (табл. 1). Обнаружена связь параметров устойчивости и аттрактивности. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наиболее привлекательные для рекреации фитоценозы обладают и большей потенциальной устойчивостью.

Таблица 1. Корреляция между группами признаков устойчивости лесных сообществ _городов Калуги и Обнинска (при р > 0,05 и р > 0,01)._

Устойчивость Аттрактивность Рекреационная нагрузка

Аттрактивность 0,88

Рекреационная нагрузка -0,63 1,00

Измененность -0,96 -0,63 0,88

Корреляция между значениями устойчивости и рекреационной нагрузки и между измененностью и аттрактивностью находится на пределе статистической значимости. Взаимосвязь измененное™ и рекреационной нагрузки может указывать на то, что измененность экосистемы является следствием рекреационной нагрузки. Выявлена прямая взаимосвязь между аттрактивностью и рекреационной нагрузкой. Это объясняется большей посещаемостью наиболее визуально привлекательных лесных массивов.

Выявлена обратная взаимосвязь между приведенными суммарными показателями благоприятной и неблагоприятной обстановки в экосистемах, при коэффициенте корреляции -0,94 (при р>0,05) (рис.6).

40

-е--е-

35 30 ,25 : 20 15 10

г=-0,94

□ Показатели благоприятн ом

обстановки

□ Покамтели

неблагоприят

мой

обстановки

Калуга Калуга Калуга Обнинск Обнинск Обнинск август 2009 июнь 2010 август 2010август2009июнь 2010 август2010

Рис. 6. Взаимосвязь суммарных показателей благоприятных и неблагоприятных условий городских лесных фитоценозов. Этот подход свидетельствует, что обладающие большей потенциальной устойчивостью и привлекательностью естественные лесные сообщества Обнинска подверглись меньшей измененности по сравнению с лесными сообществами Калуги при одинаковом уровне рекреационной нагрузки. 5.4. Связь значений показателей устойчивости и а-разнообразия Выявлена прямая зависимость а-разнообразия и потенциальной устойчивости (г3 = 0,9, при р > 0,01), а также а-разнообразия и аттрактивности (г5 = 0,88, при р > 0,05). Наблюдается обратная зависимость между показате-

лями а-разнообразия и измененностью, достигающая значительной величины статистической значимости (rs = -0,83, при р > 0,05). Обнаружена слабо выраженная обратная корреляция между рекреационной нагрузкой и а-разнообразием (rs= -0,62, р > 0,05).

Полученные результаты дают возможность использовать показатель а-разнообразия как одну из характеристик устойчивости лесных сообществ, так как нами установлено, что показатель а-разнообразия корреляционно связан со значениями групп показателей устойчивости и отражает общие тенденции стабильности растительных сообществ двух изучаемых городов. 5.5. Связь значений некоторых показателей устойчивости и количества адвентивных видов в фитоценозе В Калуге обнаружена связь между количеством адвентивных видов на изучаемых площадках и значениями показателей комплексной оценки устойчивости (Дробышев, 2000), которые говорят о неблагоприятной обстановке в экосистеме. Связь количества адвентивных видов и показателей благоприятной обстановки в экосистеме - аттрактивности и потенциальной устойчивости, не выявлена ни в Обнинске ни в Калуге. Предположение о более высокой устойчивости сохраненных в застройке городских кварталов лесных массивов города Обнинска, по сравнению с лесами Калуги подтвердилось результатами исследования. Данные по отдельным группам показателей, указывают на больший запас устойчивости и сопротивление антропогенным изменениям в городских лесах Обнинска. Выявлены взаимосвязи между отдельными группами показателей, указывающие на то, что полученные результаты не случайны.

Таким образом, при размещении на территории города рекреационных зон с сохранением лесной растительности, городские объекты озеленения отличаются большей устойчивостью, характерной для лесных фитоценозов, несколько меньшим разнообразием синантропных видов. При традиционном подходе к озеленению города вторичные лесные фитоценозы, прошедшие прерванную сукцессию при застройке территории города или в процессе лесопользования, отличаются наличием спонтанно распространяющихся ви-дов-интродуцентов, и сорных видов растений.

5.6. Улучшение экологической обстановки города путем использования в озеленении естественных лесов В качестве крупных массивов озеленения (Приказ Мин. регион, развития РФ от 27.12.11 г. № 613) предлагаются парки, сады и другие, искусственно созданные элементы. В этих рекомендациях отсутствует вопрос сохранения естественных лесных массивов, как объектов озеленения. Наблюдается в целом отсутствие разработок использования естественных лесопарков, которые могут выступать не просто как элементы озеленения, но и как природные регуляторы урбоэкосистемы, улучшающие качество жизни людей. Нами установлено, что при способе озеленения, практикующемся в Обнинске естественные лесные фитоценозы, находящиеся в черте города,

улучшают условия существования в урбанизированной среде. Они наиболее привлекательны, а значит, повышают комфортность проживания в городе и оказывают благоприятное влияние на здоровье наиболее обитаемой антропо-экосистемы - городской среды.

Результаты исследования могут служить методологической основой для благоустройства городов, в практической деятельности градостроительных и природоохранных организаций. Работы по озеленению возможно проводить с привлечением специализированных организаций по договорам с администрацией муниципального образования, по проектам, согласованным с администрацией муниципального образования.

ВЫВОДЫ

1. Лесные экосистемы г. Обнинска, отличаются флористическим составом и распространением видов, характерным для аборигенных лесных фито-ценозов, несколько меньшим разнообразием синантропных и большим числом редких видов растений по сравнению с лесными экосистемами г. Калуги.

2. Экосистемы обнинских лесов характеризуются большей долей видов лесной эколого-ценотической группы (60% в Обнинске, 52,7% в Калуге) и меньшей долей группы видов-интродуцентов для региона по сравнению с калужскими лесами (2,1% в Обнинске, 6% в Калуге). На основании эколого-биологического анализа измененность лесных сообществ Калуги больше по сравнению с экосистемами Обнинска.

3. Адвентивный компонент существенно различен: в Калуге он более многочисленный и включает виды с низкой и высокой степенью натурализации, в Обнинске он представлен только видами с высокой степенью натурализации (8,3% видов в Калуге и 4% в Обнинске). Адвентивный компонент лесных экосистем может выступать как показатель уровня устойчивости.

4. Выявленное более высокое а-разнообразие растительных сообществ Обнинска позволяет им быть более пластичными к воздействиям неблагоприятных факторов, дает возможность более полно использовать потенциал экосистемы. Показатель а-разнообразия можно использовать в качестве критерия устойчивости лесных экосистем.

5. Обнаружено, что в городе Обнинске остатки естественных лесов, используемые при зеленом строительстве, более устойчивы, как к природным, так и к антропогенным неблагоприятным факторам.

6. В результате проведенного корреляционного анализа полученных данных об устойчивости лесных фитоценозов была обнаружена прямая зависимость между показателями а-разнообразия, аттрактивности и потенциальной устойчивости, а также между измененностью и рекреационной нагрузкой. Выявлена обратная зависимость между измененностью и показателями потенциальной устойчивости и а-разнообразия.

7. Обнаружена прямая корреляция между показателями рекреационной нагрузки, измененности и количеством адвентивных видов на площадках в

Калуге, в Обнинске эта связь не выявлена. Большая устойчивость обнинских фитоценозов может объяснить отсутствие связи количества адвентивных видов и значений приведенных выше групп показателей устойчивости.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Статьи, опубликованные в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий:

1. Евсеева, A.A. Особенности состава и структуры парциальных флор городских лесных фитоценозов в зависимости от разных подходов к озеленению (на примере городов Обнинск и Калуга)/ A.A. Евсеева // Бюл. Моск. общ-ва испытателей природы. Отд. биол. - 2012. - Т.117. - Вып. 3. — С. 5761.

2. Евсеева, A.A. Сравнительная оценка устойчивости и а-разнообраия городских лесных фитоценозов Калуги и Обнинска / A.A. Евсеева // Изв. ТулГУ. Естественные науки. - 2012. - Вып. 1. - С. 276-283.

3. Шестакова, Г.А., Лыков, И.И., Евсеева, A.A. Биологическое разнообразие высших растений, используемых в озеленении городов, в зависимости от стратегии застройки городских территорий / Г.А. Шестакова, И.И. Лыков, A.A. Евсеева // Проблемы региональной экологии. - 2012. - Вып. 6. - С. 9399.

4. A.A. Евсеева Оценка устойчивости городских лесных фитоценозов// Экология урбанизированных территорий // Экология урбанизированных территорий. -2013.-№3.-С. 125-129.

5. A.A. Евсеева, Е.Л. Константинов Видовое богатство и адвентизация как критерии устойчивости остаточных урбофитоценозов / Евсеева A.A., Константинов Е.Л. // Экология урбанизированных территорий. - 2014. - №1. - С. 54-58.

в других изданиях:

6. Хабарова, A.A., Константинов, Е.Л. Эколого-флористический анализ растительности г. Калуга / A.A. Хабарова, Е.Л. Константинов // Изв. Калуж. общ. изучения природы. (Сборник научных трудов). - 2008. - С. 104 - 111.

7. Хабарова, A.A., Константинов, Е.Л., Шестакова, Г.А. Таксономический анализ растительности г. Калуга / A.A. Хабарова, Е.Л. Константинов, Г.А. Шестакова // Научные труды Калужского государственного педагогического университета имени К.Э. Циолковского. Серия: Естественные науки, Калуга. 2009 г. - Калуга: Изд-во КГПУ имени К.Э. Циолковского, 2009. - С. 191-195.

8. Хабарова, A.A., Шестакова, Г.А. Таксономический анализ растительности г. Обнинск / A.A. Хабарова, Г.А. Шестакова // Научные труды Калужского государственного педагогического университета имени К.Э. Циолковского. Серия: Естественные науки, Калуга. 2010 г. - Калуга: Изд-во КГПУ имени К.Э. Циолковского, 2010. - С. 269-279.

9. Хабарова, A.A. Зависимость флористического состава городской растительности от использования в градостроительстве естественных фитоцено-зов // Вестник Калужского университета. — 2011. — №1. — С. 42-46.

10. Хабарова, A.A., Константинов, Е.Л., Баннова, Д.А. Эколого-флористический анализ растительности г. Калуга. Тобольск - научный -2011: материалы VIII Вс. науч.-практ. конф. Тобольск, 11-12 ноября 2011 г. -Тобольск: Полиграфист, 2011. - С. 87-89.

11. Хабарова, A.A. Альфа-разнообразие городских фитоценозов (на примере городов Калуга и Обнинск) // Научные труды Калужского государственного педагогического университета имени К.Э. Циолковского. Серия: Естественные науки, Калуга. 2011 г. - Калуга: Изд-во КГУ имени К.Э. Циолковского, 2011. - С. 266-268.

12. Евсеева, A.A. Сравнительная оценка устойчивости городских лесных фитоценозов Калуги и Обнинска / A.A. Евсеева // Вестник Калужского университета. - 2014. -№1. - С. 19-22.

Подписано в печать 14.10.2014. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. п. 1. Тираж 100 экз. Зак. № 65/19.

Отпечатано АП «Полиграфия», г. Калуга, ул. Тульская 13а. Лиц. ПЛД № 42-29 от 23.12.99.