Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Закономерности формирования растительного покрова малых искусственных водоемов Самарской области под влиянием природных и антропогенных факторов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности формирования растительного покрова малых искусственных водоемов Самарской области под влиянием природных и антропогенных факторов"

На правах рукописи

/ \ ! /

СОЛОВЬЕВА ВЕРА ВАЛЕНТИНОВНА ' '

ШС

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ. ФАКТОРОВ

03.00.16 - 31С0Л0ГИЙ

Автореферат'. ■ диссертации ка соискание ученой степени-кандидата биологических наук'я

Самара - 1995

На правах рукописи

СОЛОВЬЕВА ВЕРА ВАЛЕНТИНОВНА

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОЮРШРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Самара— 1995

Работа выполнена на кафедре ботаники Самарского государственного педагогического университета

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор,

член-корреспондент Российской Экологической Академии Матвеев 3.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

член-корреспондент АН Республики Башкортостан, заслуженный деятель науки ГО, заслуженный деятель науки республики Башкортостан Кучеров Е.В,.

доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент Российской Академии Наук, заслуженный деятель науки ■ РФ Мамаев С. А.

Еедущая организация - Институт биологии внутренних вод

ик.И.Д.Паланина РАН

Защита состоится " 1995 г. в ЧЭСОЕ

на заседании диссертационного со.ата К 063.84.04 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Самарском государственном университете по адресу:

443011, г.Са?'ара, ул.академика Павлова, 1, СамГУ, биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного университета

Автореферат разослан " " _ 1995 I .

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент __ Мозговой Д. П.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Для интенсивного развития сельского хозяйства лесостепного и степного Поволжья важное значение имеют вопросы сбережения и перераспределения речных вод, их строгий учет и охрана от загрязнения. Решение этой проблемы предполагает создание оросительных систем,. водохранилищ и прудов с оптимальным зарегулированием местного стока. Вместе о тем, необходим глубокий анализ последствии, связанных с гидротехническим строительством. В этой связи комплексное изучение природных условий, рекреационных и производственных качеств естественных и антропогенных водоемов приобретает особую актуальность.

Зарегулирование стока малых рек в широких масштабах должно сопровождаться тщательными природоведческими исследованиями. Изучение процесса возникновения и развития неоландшафтных аквалышх экосистем представляет большой научный интерес, поскольку создается возможность проследить все этапы их фактического становления и стабилизации непосредственно в природных условиях. Наиболее полно? проявление эти процессы находят в изменении состава флоры и структуры растительности малых искусственных водоемов.

Цель работы - изучение процессов формирования растительного покрова прудов и водохранилищ Самарской области, как экосистем природно-технического происхождения.

Задачи исследования;

1. Изучение и анализ флоры малых искусственных водоемов с учетом их ыорфометрии, генезиса, гидрологического режима и характера использования.

2. Выявление факторов зарастания, определяющих развитие растительности на различных этапах формирования водных экосистем.

3. Изучение особенностей растительного покрова малых водохранилищ Самарской области, находящихся в различных геоморфологических и геотектонических условиях.

4. Исследоватие водоемов и прогнозирование возможных изменений -в процессе их зарастания.

5. Определение реакции растительного покрова на существующие виды антропогенного воздействия и разработка рекомендаций по созданию водоохранных зон прибрежно-водной растительности водоемов.

Научная новигна. До настоящего времени флора и растительность малых водохранилищ Самарской области ве были изучены, а флористические данные по прудам носили разобщенный характер. Несмотря на .то, что имеются многочисленные сведения по зарастанию искусственных водоемов в других регионах, специфика данных экосистем при этом учитывалась не всегда.

Углубленное изучение различных компонентов водных экосистем предусматривает учет гидрогеологичесюя и физико-географических условии их водосборных территорий. На примере малых водохранилищ Самарской области рассмотрены неотектонические движения и геоморфологическая характеристика как факторы зарастания искусственных водоемов. Дня водоемов бассейна Средней Волги эти данные приводятся впервые.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы при проведении гидротехнических в мелиоративных мероприятии по благоустройству водохранилищ и их водосборных территории, при создании прибрежных водоохранных зон. Изучение природно-экологического состояния конкретных водоемов, определение стадий их развития позволит оценить перспективы использования водных ресурсов, своевременно наметить сроки и характер реконструкции гидросооружений.

Реализация результатов исследований. Материалы работы были использованы при выполнении экологической программы "Озера Самары", поддерживаемой городским экологическим фондом и в проекте благоустройства .прудов города Самары, разработанном институтом "Волго-НИИгипрозем". Исследования являются составной часты) работ научно-производственной экологической лаборатории Самарского государственного педагогического университета по хоздоговорной теме "Доочистка сточных вод с использованием высших водных растений". Результатом изучения растительного покрова водоемов явилось объявление части из них памятниками природы местного значения. Изложенные в работе материалы используются в учебном процессе на биолого-химическом факультете Самарского педагогического университета. Флора и растительность водоемов изучается на полевых практиках по ботанике (1,11 курсы).

Апробация. Материалы исследований были доложены на II Всесоюзной (Борок, 1Q88), III и IV Всероссийских конференциях по приб-

ражно-водным и водным растениям (Петрозаводск,. 1092; Борок, 1995), Российских конференциях "Флора Центральной России (Липецк, 1992, 1995), III и IV научных конференциях молодых ученых и аспирантов "Экология и охрана окружающей среды" (Рязань, 1993, 1994), Всероссийской конференции "Зколого-зкономическиэ основы безопасной жизнедеятельности" (Новосибирск, 1993), Международной научной конференции "Охраняемые природные территории. Проблемы выявления, исследования, организации системы" (Пермь, 1994), научно-практической конференции "Фундаментальная и методическая подготовка будущего специалиста по экологии и охране природы" (Орел, 1994), а также на региональных и областных научно-практических конференциях. Основные положеьля диссертации заслушаны на заседании Самарского отделения Русского ботанического общества (май, 1995).

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, семи глав и выводов, изложена на 247 страницах машинописного текста. В том числе - 37 таблиц, 29 рисунков и список литературы, который включает 294 наименования (23 иностранных источника).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 24 работы.

Личный вклад. Все исследования по диссертации выполнены автором или при его непосредственном участии.

Положения диссертации выносимые на защиту.

Особенность искусственных аквальных экосистем состоит в тем, что их становление и последующее развитие происходит под влиянием как абиотических факторов, управляемых человеком, так и естественных экологических закономерностей.

В первые годы существования антропогенных водоемов состав флоры и растительности зависит от случайного заноса вегетативных и генеративных органов макрофитов, при дальнейшем зарастании ведущее значение приобретают гидрологический режим, трофические условия грунтов, природные особенности водосборных территорий и антропогенные воздействия.

Прибрежно-водная растительность искусственных водоемов носкт гигрогелофитный характер. Наибольшее распространение среди водных * фитоценозов получили амфибные сообщества, здификаторы которых приспособлены к условиям ежегодного и сезонного изменения уровня воды. Образуя наземные экологические формы, они поддерживают динамическое состояние аквальных экосистем.

Неоднородность растительного компонента различных искусствен^ ных водных вюсистем отражает особенности природных условий, В которых они созданы. На процессы формирования растительного пок-риБа водихражлкщ оказываЕТ влшшие г еоморфология речных долин и .неотектонические движения в пределах водосборных территории.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОЧЕРК ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОБОТАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ

Изучение биологии и экологии водных и прибрежно-водных . растений в России продолжается более 150 лет (Куаьмичев и др., 199Z). За этот период сложились следующие направления исследований: флористическое и фитоценотическое, борьба о зарастанием и заилением водоемов, хозяйственное использование водных и прибрёжно-водных растений, биология и экология макрофитов. Проведенный обзор литературы показал многоплановость исследований антропогенных водоемов. Однако, несмотря на многочисленность публикаций, при этом не всегда учитывалась специфика формирования их фдоры и растительности, а многие закономерности интерпретировались по аналогии с происходящими в естественных водоемах. В связи с этим назрела необходимость изучения растительного покрова искусственных водоемов, как парагенетического комплекса природного и техногенного происхождения.-

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОпАНИЙ

Основой содержания работы послужили полевые материалы, собранные автором в течение 1981-1^9-1 гг. Изучением были охвачены пруды, малые, небольшие и средние водохранилища, которые именуются нами в целом, как малые искусственные водоемы. Всего бьшо изучено 8 водохранилищ, 142 пруда и 238 иловых площадок (прудов) городских очистных канализационных сооружение"- г.Самары.

В работу включены цифровые данные. пoлyЧwLныe в Областном управлении годного хозяйства по тгогам лаопортизации оросительных систем и гидросооружений Самарской областл по состоянию на 1989г.

Обработанные автором гидрологические характеристики водоемов приведены в виде графиков и сводных таблиц. В работе использовались научные отчеты Институ:а геологии и разработки горючих полезных ископаемых за 1970-75 гг. В материалы диссертации включены картографические данные, схемы геологических рззрезов и геоморфологических профилей.

При изучении флоры и растительности водоемов использовалась методика, разработанная В.М.Катанской (1959, 1981), Л.П.Белавской (1975), И.Л.Корэляковой (1977). Анализ собранной информации по флоре водоемов прозодшш, используя методические подходы А.В.Щербакова (1991, 1995).

Во время флористических исследований было собрано и определено более 800 гербарнкх образцов водных и пркбрежно-водных видов растений, которые находятся з гербарии Самарского государственного педагогического университета и Жигулевского государственного заповедника имени И.И.Спрыгина. Кроме того, 23 экземпляра хранятся в фундаментальном Гербарии Института биологии внутренних вод им. И.Д.Паланина РАН.

Глаза 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

В Самарской области выделяется две дзндшафтно-кгаывтическио зоны - умеренного увлажнения (лесостепная), аанимзкк^ая северные еэ району до широты областного центра по р. Самаре и недостаточного увлажнения - степная (шшая). Зональные факторы степи и лесостепи обусловливают разнообразие почвенного и растительнцго покрова. Природно-климатические особенности степной зоны предопределили в южных районах области большего тесла гидросооружений по сраьненш) с северными. На долю последних приходится только 11,52 искусственных водоемов, в то Еремя как в одном Пестравском районе, расположенном на юхр.он границе области они составляют 18,4%. Созданные водохранилища повлияли не только на фиэико-географичес-к."й облик территории области, но также изменили микроклиматичес-' кие условия и почвенно-растительпын покров прилегающих к акваториям районов.

Основными типами малых искусственных водоемов по генезису являются речные (долинные и руслово-поюленные), овряжно-Сзлочнне,

- а -

смешанные (овражно-речные), наливные, копаные или карьерные. Они отличаются морфометрией, характером'колебания уровня воды, условиями водосборов. Изучением были охвачены водоемы с устойчивым и неустойчивым гидрологическими режимами сезонного регулирования.

Глава 4. АНАЛИЗ ФЛОРЫ МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ САМАРСКОЙ

ОБЛАСТИ

В результате изучения флоры было выявлено 184 вида высших растений, которые принадлежат к трем отделом - Моховидные (ВгюрЬу-1а) - 2, Хвощевидные (ЕфПзеЬорЬ^а) - 3 и Покрытосеменные (Ма£-поИорЬу1а) - 179 (97,32). Последние содержат 121 вид .(67,6%) класса Двудольные (Маепо11ор31<За) и 58 видов (32,42) класса Однодольные (ЫНорз1с1а).

При проведении анализа флоры были выделены виды "водного ядра" (Щербаков, 1991) и прибрежные виды. Первые представлены гидрофитами, последние - комплексом прибрежно-водных и заходящих в воду береговых видов растении. Такое разделение позволяет составить полное представление не только о водной флоре (гидрофиты, гелофиты, гигрогелофить& но и о флоре водоемов в более широком ее понимании.

Флора .водоемов

'•'Водное ядро" флоры —Г~

гидрофиты

Прибрежные виды

Прибрежно-водные —

Водная флора

1

гелофиты

гигрогелофиты

|Заходящие s воду береговые

—~т~

гигрофиты

мезофиты

В "водное ядре" флоры отмечено 29 видов растений из 15 родов и 12 семейств, что составляет i5,7Z всзй флоры искусственных водоемов. Прибрежную флору слагают 155 видов из 33 семейств и 101 рода.

По характеру распространения видов для флоры малых искусственных водоемов выделено 5 градаций - встречаемые очень часто, часто, нечасто, редко к очень редко. Среди двух последних мы различаем виды редко заходящие в водную среду, редкие для искусственных водоемов и истинно редки* виды,т. е. редкие для данного региона. Во флоре антропогенных водоемов редко встречаются Nuphar lútea (L.) Schmith., Callltríche cophocarpa Sendner, C. verna L., Cyperus fuscus L., Fontinalís antipirética Hed., Hydrocharis mor-sus-ranae L., Hyppuris vulgaris L., Iris pseudacorus L., Potamogeton crispus U, P. friesii Rupr., P. pusillus L., P. trichoídes Cam. et Schlecht. Такой вид, как Zannichellia palustris L. редко встречается в естественных водоемах, но в последние годы интенсивно распространяется в прудах и водохранилищах.

Во флоре изучаемых водоемов были отмечены виды редкие для территории Самарской области - это Caulinia minor All., Potamog-eton obtusifolius l.fert et Koch, Ceratophyllum submersum L., Riccia fluitans L. В процессе изучения флоры новых видов растений для области не было выявлено.-

Эколого-географический анализ флоры проводился на основе принципов, изложенных в работах А.И.Толмачева (1974) и А.Л.Тахтаджяна (1978). В используемой системе ареалов понятие "тип ареала" объединяет виды со сходными очертаниями границ распространения. Для видов изучаемой флоры выделено 8 типов ареалов: евразиатскии (42t), голарктический (29Z), шгорирегиональный (13Z), европейский (9%), древнесредиземноморский (2Z), сэверо-американский (2.7,), восточно-азиатский (0.5Z). Во флоре преобладают виды растений с широкими границами ареалов (851).

Эколого-морфологический анализ. Во флоре изучаемых водоемов отмечено 155 видов прибрежных растений, среди них 14 видов дре-весно-кустарниковых (9Z), многолетников - 85,71, однолетников и двулетников - 14,'¿X.

В составе "водлого ядра" флоры преобладают многолетние виды растении (88,97.). По особенностям побеговой и корневой систем среди гидрофитов отмечены короткокорневицные - 8 видов, горизон-тальнокорневищные - 4, кдубнеобразующие - 3 и кистекорневые - 4 вида. Турионообразующих растений в составе флоры 9 видов.

Выделяя жизненные формы растении по степени связи их с водой, грунтом и воздухом (Корелякова, 1977), из гидрофитов отмечен 21 вид погруженных в воду растений (72,4Х) и 8 видов, плавающих на поверхности воды (27,6%). Среди первых доминируют укореняющиеся виды с надводными генеративными органами - 12 видов, с подводными - 4 вида. К неукореняющчмся погруженным растениям с надводными и подводными генеративными органами относятся по 2 вида. Из плавающие на поверхности воды растений отмечего 2 вида неукорекяющихся и 3 вида укореняющихся. Свободно плавающее, листецовых - 3 вида.

Во флоре искусственных водоемов мы выделяем 5 экологических групп: гидрофиты (16,7%), гелофиты (8,IX), гигрогелофиты (8,6%), гигрофиты (24%) и мезофиты (44%). При распределении растений по группам,- мы анализировали конкретные условия обитания видов, а именно, их отношение к водной среде и степени влажности грунта, обусловленной переменным гидрологическим режимом водоемов антропогенного происхождения.

Флора прудов Самарской области составляет 70% флористического состава прудов Среднего Поволжья. Сравнение изучаемой флоры с видовым составом прудов ра?личных территорий Среднего Поволжья -Марий-Эл, Чувашия, Татарстан, показало, что самый высокий коэффициент сходства- вычисленный по формуле Еаккарз (Васклевич, 1969). Видная флора и комплекс прибрежных видов имеют с таковыми Чуваазш. Особенно это характерно для группы гидрофьгов (74%), что говорит о наиболее сходных услош..;х Нормирования флоры прудов сравниваемых территорий, расположенных в одной физико-географической зоне лесостепного Заволжья. Саше низкие коэффициенты сходства флор имеют пруды Самарской области п республики Марий-Эл.

Сравнительный анализ экологического состава флоры прудов Са-изрекой области различного генезиса показал, что наибольшее число видов - 103, произрастает в водоемах речного происхождения, что составляет 91% от флоры прудов области. Овражные пруды содержат 82 вида (72%), из них 23 гидрофита. В копаных водоемах отмечено

видов (41%), из которых только 13 принадлежат к "водному ядру" флоры. Уменьшение числа макрофитов различных экологических групп закономерно для прудов речного, овражнего и копаного происхождений всей территории Среднего Поеолзгъе. Р-пэнообразие флоры речных прудов обусловлено относительно стабильных« уроненным режимом и

заносом семян и зачатков вегетативных органов гидрофитов с течением годы из русел рек, на базе которых они созданы.

Сопоставив флору прудов с флорой ргк Среднего Поволжья (Пап-ченков, 1993) и флорой Куйбышевского водохранилищ (Палченков, Шпак, 1990) можно сделать вывод, что флора первых представляет собой обедненный вариант флоры водохранилища, 64Х. видов которой она содержит. Коэффициент сходства флоры данных объектов равен 581, причем близкие величины сходства имеют ¡сак водные флоры (59%), так и флоры заходящих в воду береговых растений (56%). Степень сходства флор прудов и рак Среднего Поволжья заметно иксе - 45%. На прудах встречено зсего 5-17. видов, отмеченных для речкой флоры, но при этом mv'H "водного ядра" и почти все прг.бре.чно-водные растении прудов встречены и в реках. Различия обусловлены низким сходство;! флор заходящих в воду береговых растешш, поскольку в воде рек отсутствуют каогие луговые мезофиты и больпая часть сорных малолетников, обильных на обсыхающих мелководьях прудов.

Коэффициент сходства видов "водного ядра" флоры малнх водохранилищ и озер равен 61прибрежного кснплекса - 52Х. <5 лор а сгер содержит 41 гидрофит, искусственных водоемов - 29, видовой состав береговых растений в последнем случае разнообразнее (125 и 155 видоз соответственно). Своеобразие флоры нодо2^оз антропогенного происхождения, в отлична от естестзенйл-: состоит в многочисленности прибрежных видов. Это связано с соз?гещеш?ем а водохранилищах самых разнообразных участков, сходных по экологическим усло-нш с рекой, озером, болотом и пересыхающими участкагш прибрежной зоны (Зкзерцев, Мигклина, 1976).

Глава 5. ЭКОЛОГО-ШТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОШОВ САМАРСКОЙ ОВЛАСТЙ '

Используя за основ/ классифшаэашэ растительности водоемов, разработанную В.И. Матвеевым (1973), на малых искусственных водоемах мы выделяем тип прибрежно-водной растительности, состоящий из прибрежного и водного подтипов. Первый слагает груша формаций воздушно-водной растительности, где эдификаторами сообществ выступают тростник обыкновенный, клубнекзмыш морской, рогоз узко-

диетный, рогоз широколистный, ситняг болотный, камыш озерный, осока острая, хвощ болотный, ежеголовник прямой и стрелолист обыкновенный. Второй подтип образуют три группы формаций растительности: прикрепленной ко дну и имеющей листья, плавающие на поверхности воды (адификаторы - горец земноводный, рдест злако-видный, рдест плавающий); прикрепленной ко дну, погруженной в воду и связанной известными отношениями с воздушной средой (адификаторы -рдеоти» гребенчатый, блестящий, пронзеинолистный, уруть мутовчатая, роголистник темно-зеленый); свободно плавающей на поверхности воды (эдификатор - ряска малая).

В работе приводится характеристика главнейших растительных сообществ о указанием их видового состава, структуры, обилия, проективного покрытия и продуктивности.

Больщнство изученных водоемов относится к умеренно заросшим, т.е. более 10Z их поверхности занято воздушно-водной и водной растительностью. К слабо заросшим водоемам относятся Кондурчинс-кое, Чубовское, Большеглушицкое водохранилища. Примером сильно заросшего водоема, степень зарастания акватории которого составляет более 502,- сдадот Таловское водохранилище. На исследованных водоемах выделены спловдш, массивно-зарослевый, бордюрный и рассеянно-пятнистый типы.зарастарщ. В пределах каждого из них наблюдается поясное распределение раститеда ности.

Зарастание водоемов можно рассматривать в двух аспектах, как состояние растительности на данном э.апе и как динамический процесс. Взаимодействуя с окружающей природной средой и находясь под постоянным влиянием хозяйственной деятельности, аквальные экосистемы неизбежно трансформируются. Непостоянство гидрометеоусловий, режима эксплуатации и стремительное антропогенное воздействие отражаются на изменении состава и структуры растительности. '

В развитии искусственных водоемов можно выделить следующие стадии - становления, динамического равновесия и отмирания или перерождения. Исследование разновозрастных и разнотипных водохра-

нилищ, созданных в различных природных условиях, позволяю для каждой стадии их развития выделить определенные периоды зарастания (табл. 1).

Изучение растительности прудов, расположенных в лесостепной и степной зонах показало, что их зарастание с момента создания водоема может происходить в различных направлениях.

Появление группировок воздушно-водной и водной растительности

Зарастание прибрежной полосы воздушно-водными и водными растительными сообществами

Формирование смешанных фетоценозов прибрежно-водных и водных растений в различных районах акватории

Зарастали! водоема воз- Преимуществ1нное развитие

душно-водными расти- —«— погруженной водной растительными сообществами. тельности.

Своеобразной группой малых искусственных водоемов является иловые пруды (площадки). Изучение 233 прудов городских очистных канализационных сооружений Г.Самары с различными сроками наполнения позволило в их аарзстанш выделить б этапов: 1) появление гелофитов и гигрофитов; 2) активное йа#айтааие прибрежно-водными растениями; 3) проникновение сорно-рудерапьных видов и вытеснение имя прибрежно-водных; 4) господства рудерааьйых сорняков; 5) формирование бурьянистых зарослей с преобладанием цикдахены дурниш-ннколисткой; 6) появление полынных зарослей и постепенное вытеснение цикдахены.

Материалы исследований искусственных водных экосистем показали, что если в перЕые годы их существования состав растительности зависит от случайного заноса плодов, семян, корневищ и т.д., то на дальнеишй процесс зарастания влияют такие факторы как режим уровня воды, трофические особенности грунтов, природные условия водосборов и характер использования водоема.

Стадии | ¡развития ¡водоемов

динамика ■кмзютания растительности водохранилищ на различных стадиях их развития

Становление

Динамическое Отмирание

равновесие или

перерождение

Таблица 1

[периоды ~1 ^зарастаню^

Появление пионерных растительных группировок

~г

Развитие локальных растительных сообществ

Формирование зональной прибрекно-водкой

растительности

Развитие

устойчивых

фитоценозов

I

I_____1

Заболачивание

Развитие древесно-кустарниковой растительности

• Мезофитизация

Галофитизадия

Возможные направления динамики растительности

■о-

I

Глава 6. ВЛИЯНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИИ РЕЧНЫХ ДОЛИН И 'НЕОТЕКТОНИКИ НА «ОВЛИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ,

Изучаеиыо нами антропогенные водоемы по мере своего развития Становятся частью природных комплексов - долинно-водосборных геосистем (Тимофеев, 1975). Долина реки и водосборы, представляя собой геоморфологическое единство, связаны общими процессами рель-ефообразования, эрозии, аккумуляции и генезиса почвенно-растительного покрова. Водохранилища, находящиеся, как правило, в долинах рек, испытывают воздействие тех же факторов, что и геосистема. Поэтому считаем целесообразным связывать вопросы формирования растительного покрова водохранилищ с динамикой физико-географической среды, неотектоническими и геоморфологическими процессами, происходящими в геосистеме. Конечно, геоморфология и неотектоника являются косвенными признаками экосистем, яо в пределах лесостепной и степной зон Европейской части России относятся к весьма существенным, так как развитие водных комплексов связано о определенными формами рельефа земной поверхности.

Территория Самарской области принадлежит к таким районам Русской равнины, где связь рельефа с тектоникой' проявляется особенно . отчетливо. Неотекгонические движения земной коры влияют на глубину залегания грунтовых вод, их химический состав, что является не мало важным фактором существования водохранилищ и их зарастания. Сочетание разнообразных гидрогеологических условий и разнонаправленных тектонических структур в пределах водосборной площади во- . доемов определяют ее экологическую неоднородность или экотопичес-кую расчлененность (Хмелев, 1985; Хмелев, Хлызова, 1992).

•Анализ неотегаоники и геоморфологических условий Кондурчинско-го водохранилища позволяет дать прогноз его дальнейшего зарастания ^ Территория, непосредственно прияегаемая к водоему, находится в тектонически неоднородных условиях.- Разнонаправленный характер тектонических движений в пределах речной поймы приводит к деформации продольного профиля, способствует поднятию уровня грунтовых вод, обусловливая процессы заболачивания, возможные в северной, лесостепной части области, где расположен водоем.

Дая южных районов Самарской области характерны невысокие амплитуды тектонических движении и сглаженные формы рельефа. Таковское водохранилище, расположенное в южном, Бодьвеглушицком районе отличается высокой степенью зарастания, сравнительна богатой водной флорой и разнообразной растительностью. Мощные подводные заросли урути мутовчатой и пузырчатки обыкновенной свидетельствуют о повышенном содержании содей в грунтовом комплексе. Индикаторами засоления служат также произрастающие здесь алолея канадская, рдест прокзеннолистный, ситник Нерарда, триостренник болотный. Засолению грунтов способствуют плоская долина реки, где источником засоления служат расположенные близко к поверхности грунтовые воды, наличие соленосных материнских пород различного возраста -пермских, третичных и даже четвертичих сыртовых глин, .отрицательный водный баланс, т.е. преобладание выпотного типа водного режима.

Сравнительный анализ видового состава типично водных растений различных водоемов погаэал, что наибольшее сходство - 602, имеют Кутулукское и Чубовское водохранилища, расположенные в пределах одной долинно-водосборной геосистемы - реки Большой Кинель. Коэффициенты сходства флор между другими водоемами заметно ниже, от 20 до 402, что связано с природными особенностями тех геосистем, к которым они принадлежат. Самый низкий коэффициент - 162, имеют Таловское и Чубовское водохранилища, которые резко отличаются геоморфологическими условиями водосборов и характером неотектонических движений.

Таким образом, геоморфологическое строение речных долин и влияние на них зональных особенностей степи и лесостепи отражаются на составе флоры и растительности искусственных водоемов. Упрощение элементов поперечного профили рек с севера на юг вызывает увеличение числа видов водной флоры водохранилищ и разнообразие их растительности.

Глава 7. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ И ИХ РЕАКЦИЯ НА АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Являясь природно-техническими родными экоскзтемами, водохранилища и пруды испытывают мощное., прямое и косвенное, антропогенное воздействие. В задачу наших исследований входило изучение видово-

го состава растении водоемов, находящихся в различных условиях антропогенной нагрузки. Изучением было охвачено 44 водоема, расположенных в пределах природик комплексов - речных долин и ов-ражно-балочных систем и 68 находились на территории или вблизи населенных пунктов. Исследования показали, что флора водоемов первой группы содержит 81 вид сосудистых растений, а второй - 56. Количественное соотношение экологических групп растении водоемов природных комплексов и антропогенных ландшафтов выглядит следующем образом: гидрофиты - 26-19, гелофиты - 14-12, гигрогелофиты -10-9, гигрофиты и мезофиты - 31-36. Сравнительный анализ флоры дзет основание считать, что наиболее устойчивыми к антропогенным нагрузкам являются гелофиты и гигрогелофиты.

Многолетние наблюдения (1975-1995 гг.) за состоянием и динамикой флоры 24 прудов, расположенных на территории г. Самары показали, что высокой приспособленностью к условиям большого города обладают рогоз широколистный, ежеголовник прямой, сусак зонтичный, частуха подорожниковая, ситняг болотный, горец земноводный. Имея крупные размеры и декоративный внешний вид, они могут успешно использоваться в декоративном оформлении искусственных водоемов, создаваемых в городах и поселках.

Влияние различных видов хозяйственной деятельности на водоемы в процессе их эксплуатации вызывает своеобразные .гидрологические изменения и в той или иной мере ведет к нарушению их природной среды. Это отражается на составе и структуре растительности, по- . давлязт ее водоохранные функции.

Народно-хозяйственное значение малых искусственных водоемов, достаточно частые изменения в характере их использования и управления вызывают необходимость постоянного сбора и обобщения сведе- . ний.о динамическом состоянии данных экосистем.. В результате возникает необходимость экологической паспортизации водоемов и создания единой сети контроля за их состоянием. Анализ информации, имеющейся по водоемам Самарской области показал, что она далеко неполная и не содержит природно-зкологических сведений,. Материалы настоящей Диссертации существенно пополняют данные о природных условиях малых искусственных водоемов, необходимые для решения практических задач народного хозяйства.

- 18 -В ы ВОД ы

1. Искусственные водоемы представляют собой своеобразные антропогенные ландшафтные комплексы. Это вторичные экосистемы речного, овражного или копаного происхождения, которые характеризуются повышенной динамичностью, резкими колебаниями уровня воды, активным водообменом, интенсивностью процессов заиления и постоянной эксплуатацией. Взаимодействие указанных факторов отражается на состоянии растительного покрова.

2. Малые искусственные водоемы имеют низкую видовую насыщенность водной флоры по сравнению с озерами и реками.. Флору водохранилищ и прудов слагают 184 вида высших растений, из них. 29 видов "водного ядра" (15,7Х). Наиболее разнообразна флора водоемов, созданных в долинах рек. В овражных и копаных прудах число видов всех экологических групп уменьшается, что закономерно для всего региона Среднего Поволжья. -

3. Растительность малых искусственных водоемов слагают 18 формаций воздушно-водных и годных растений, в которых выделено 43 ассоциации. Для растительного покрова характерны признаки несфор-мированности растительных. сообществ. Они просты по структуре и бедны по видовому составу.. Эдкфикаторами фитоценозов в условиях переменного гидрологического режима часто выступают амфибные виды.

4. На состав флоры и растительности искусственных водоемов влияют природные условия водосборных территорий - геоморфология речных долин и особенности неотектоники.

Развитию воздушно-водной и водной растительности способствуют низкие амплитуды тектонических движений, сглаженные формы рельефа речных долин и высокий уровень залегания водоносных горизонтов. -

5. Изучение растительного покрова искусственных водоемов с учетом влияния различных факторов позволило определить стадии развития аквальных экосистем и соответствующие им периоды зарастания.

Степень и характер зарастания прудов и водохранилищ, определяется как сроком их создания, так и действием комплекса экологических факторов, обусловливающих их динамическое состояние.

6. Исследования иловых прудов городских очистных канализацион-. аых сооружений г. Самары с различными сроками наполнения показа-

ли, что их зарастание' носит закономерный характер и проходят 5 стадий. На начальных стадиях основная роль принадлежит прибрех-но-водным растениям.

7. Многолетние наблюдения за динамикой флоры прудов, расположенных на территории крупного промышленного центра, г.Самары, дают основание считать, что наиболее приспособленными растениями к антропогенным нагрузкам являются гелофиты и гигрогелофиты, что необходимо учитывать при декоративном оформлении искусственных водоемов городов и сел.

8. Полученные в результате исследований материалы по флоре и растительности искусственных водоемов служат объективной основой для геоботанического прогнозирования, являются составной частью комплексных работ по проведению экологической паспортизации, необходимой для сохранения биологического разнообразия, эффективного использования и охраны водных ресурсов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТВЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Соловьева В.Б. Флора и растительность прудов г. Куйбыгева// II Всес. кокф. по высшим водным и прибрэжно-водным растениям: Тез. докл. - Борок, 1988. - С. 49-50.

2. Соловьева В.В., Матвеев В.И. Влияние антропогенного фактора на формирование флоры и растительности прудов горсда Куйбышева // Интродукция, акклиматизация, охрана и использование растений. Куйбышев. Куйбышев, госун-т, 19S0. - С. 114 - 133.'

3. Матвеев В.И., Соловьева В.В. Опыт интродукции цицаняп епфо-колистной на мелководьях Средневолжских водоемов// Мат-лы конф. молодых ученых и аспирантов "Новые идеи в растениеводстве и пути их реализации". - Ы.: 1991. - С.54-55.

4. Матвеев В.И., Соловьева В.В., Калинин'И.В., Чистяков Н.Е. Закономерности зарастания иловых плошэдок Самарских очистных канализационных сооружений// Интродукция, акклиматизация, охрана и использование растений в степной зоне. Тез.докл.научн.конф. Сага-ра, 1992. - С.71-72.

5. Соловьева В.В. Флора иловых площадок Самарских очистных канализационных сооружений// Тез. докл. науч.-техн.кочф. молодых ученых- и специалистов. Самара, 1992 - С. 15 г 16.

6. Соловьева В.В., Матвеев В.И. Флора и растительность Вет-лянсвого водохранилища // Интродукция, акклиматизация, охрана и использование растений. Куйбышев. Гос. ун-т. 1991. - С. 32 - 46.

7. Соловьева В.в., Зурна&вский Д.П. Циперус очереднолистный -перспективное растение для очистки сточных вод// Тез.докл. XVII Самарской областной студ. научн. конф. Самара, 1992 - С.54-55.

8. Соловьева В.Ь., Матвеев В.И., Чистяков Н.Е. Растительный покров иловых площадок очистных сооружении, как фактор, уменьшающий ззгрязнение окружающей среды// Эколого-эконошческие основы безопасности жизнедеятельности. Матер. II Всерос.конф. Новосибирск, 1994. - С.42-44.

9. Матвеев. В.И»г Чистяков Н.Е.,- Соловьева ILJL. .Цоониика.сточных вод с использованием вечнозеленых высших растений // Эколого-

экономические основы безопасной жизнедеятельности. Материалы II Всероссийской конф. Новосибирск, 1993. - С. 48 - 50.

10. Соловьева В.В. Влияние антропогенного фактора на флору искусственных водоемов Самарской области// Экология и охрана окружающей среды. Тез.докл. III Всерос.конф. молодых уч. и аспирантов. Рязань, 1993. - С.5В - 59.

11. Матвеев В.И.., Соловьева В.В. Закономерности формирования растительности малых водохранилищ Самарской области// Водная растительность и качество их вод. МатерЛ II конф. Петрозаводск, 1993. - С.49-50.

12. Папченков В.Г., Соловьева В.В. Флора прудов Среднего Поволжья// Самарская Лука. Бвдл. N4, 1993. - С. 172 - 190.

* 13. Соловьева В.В., Матвеев В.И. Зарастание водохранилищ, созданных на малых реках// Проблемы регионального природоведения. Тез. докл. научн.-практ. конф. г.Самара, 1994. -С.55 - 56.

14. Соловьева В.В. Влияние геоморфологических условий и неотектоники на зарастание искусственных водоемов Самарской области// Экология и охрана окружающей среды Тез.докл. I Междунар. и IV Всерос. научно-практич.конф. Рязань, 1994. - С. 174 - 175.

15. Матвеев В.И., Соловьева В.В. Водоемы - памятники -природы Самарской области// Охраняемые природные территории. Проблемы выявления, исследования, организации систем. Пермь, 1994. - С. 183

- 184.

16. Матвеев В.И., Соловьева В.В. Продуктивность растительных сообществ водоемов бассейна Средней Волги // Фундаментальная методическая подготовка будущего специалиста по экологии и охране природы. Тез.докл. Росс. науч.-практ.конф. Орел, 1994.- С. 108-111.

17. Матвеев В.И., Соловьева В.В. Экологическое обучение студентов и школьников во время экскурсий на пруды г.Самары// Биология и экология в системе современного педагогического образования. Матер, межвуа. науч.-практ. конф. Ч.П. Санкт-Петербург, -Ставрополь, 1994. - С. 176-177.

18. Соловьева В.В. Антропоустойчивость водных и прибрехно-водных растений Прудов Самарской области// Региональные этсологичес-кие проблемы и пути их реализации. Тез.докл.межвуз. науч.-практ. конф. студ. и молодых специалистов, Самара, 1994. - С. 17-19.

19. Соловьева В.В., Бурнаевский Д.П. Изучение начальных стадий онтогенеза циперуса очереднолистного// Региональные экологические проблемы и пути их реализации. Тез.докл.межвуз. научн.-практ. конф. студ. и молодых специалистов. Самара, 1994. - С.22-23.

20. Матвеев В.И., Бирюкова Е.Г., Соловьева В.В. Анализ флоры водоемов Самарской области// Флора Центральной Европы. Материалы Российской конф. Липецк, 1995. - С. 95 - 97.

21. Матвеев В.И., Гейхман Т.В., Соловьева В.В. Самарские пруды как объект ботанических экскурсий. Учебное пособие. Самара, 1995. - 43 с.

22. Головин В.Н., Соловьева В.В. Старинные лруды в городе Самаре// Зеленая книга Поволжья. Охраняемые природные территории Самарской области. Самарское книжное изд-во. 1995. - С. 180-182.

23. Папченков В.Г., Соловьева В.В. Анализ флоры прудов Среднего Поволжвя// Ботанический журнал. 1995. Т,80. - N2. - С.Бп-67.

24. Матвеев В.И., Папченков В.Г., Соловьева В.В. Сравнительный анализ флоры естественных и искусственных водоемов Самарской области// IV Всероссийская конф. по водным растениям. Борок, 1995.

- С. 58 - 59.