Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет

УДК 502.753(470.62).

О создании моделей аборигенных растительных сообществ с участием редких видов в ботанических садах Краснодара

Бакалов Антон Николаевич

аспирант

Одним из способов сохранить редкие и исчезающие виды растений является создание моделей естественных сообществ на территории ботанических садов. В Ботаническом саду КубГУ cоздана модель лесного фитоценоза с участием редких и исчезающих видов, проводятся работы по созданию модели травянистых сообществ. Введено в культуру 18 видов растений флоры Краснодарского края в лесном и более 40 видов в травянистом сообществах

Ключевые слова: Краснодарский край, растительные сообщества, фитоценоз, интродукция растений, модель, сохранение, ботанический сад

Введение

В результате многолетних исследований по интродукции отдельных видов растений и растительных сообществ Краснодарского края (с 2006 по 2013 г.) был накоплен богатый материал, обобщаемый в данной статье. Состояние растительных сообществ края внушает самые серьёзные опасения. Количество видов, занесённых в новое издание Красной книги Краснодарского края, увеличилось более чем вдвое. В некоторых случаях интродукция отдельных видов и сохранение их в коллекциях ботанических садов, а так же широкое распространение в декоративном озеленении, может помочь сохранить эти растения. Вместе с тем, в настоящее время речь идёт не об угрозе для отдельных видов растений, а о деградации растительных сообществ в целом. Поэтому перспективной представляется интродукция редких растений вместе с их естественным окружением, что поможет восстановить облик растительного сообщества в случае его уничтожения.

Таким образом, актуальность представленного материала не вызывает сомнений.

1. Цель и задачи работы

С 2006 по 2010 г. нами изучались отдельные виды растений, занесённые в Красную книгу Краснодарского края [1,2], на предмет их интродукционной перспективности, агротехнических требований и устойчивости в условиях г. Краснодара. Всего было изучено 12 видов растений, внесённых в первое издание Красной книги: белоцветник летний (Leucojum aestivum), подснежник кавказский (Galanthus caucasicus), асфоделина крымская (Asphodeline taurica), эпимедиум (горянка) колхидский (Epimedeum colchicum), ирис карликовый (Iris pumila), гладиолус черепитчатый (Gladiolus imbricatus), кандык кавказский (Erithronium caucasicum), птицемлечник дуговидный (Ornitogalum arcuatum), оносма многолистная (Onosma polyphyllum), морозник кавказский (Helleborus caucasicus var. flavo-guttatus), цикламен косский (Cyclamen coum), шалфей раскрытый (Salvia ringens). Были изучены требования растений к почвенно-климатическим условиям, агротехнике, особенности размножения, декоративные качества в условиях Ботанического сада КубГАУ. Итогом исследований стала дипломная работа на тему «Интродукция редких и исчезающих видов флоры Кубани и агротехника их выращивания».

В дальнейшем тематика исследований была расширена и уточнена, особое внимание в ней было уделено интродукции уже не отдельных редких видов, а сообществ, включающих редкие растения, во всей возможной полноте. Для этого требовалось решить следующие задачи:

1. Исследовать растительные сообщества, сформировавшиеся в Ботаническом саду КубГУ спонтанно или созданные специально (как исходную площадку для создания моделей).

2. Определить спектр растительных сообществ Краснодарского края, наиболее подверженных антропогенному воздействию, чьё состояние вызывает наиболее серьёзные опасения.

3. Описать видовой состав и структуру выбранных сообществ, а так же формирующие их почвенно-климатические условия.

4. Найти закономерности строения исследуемых сообществ и их связь с условиями формирующей их среды, определить лимитирующие факторы развития растений.

Материалы, методы и объекты исследований. Изучение растительных сообществ проводилось нами по методике Г.И. Барабаш и др. [3] с некоторыми изменениями, уточняющими важные для исследования данные. Изучение популяций растений в природных условиях проводилось согласно «Программе и методике наблюдений за ценопопуляциями видов растений Красной книги СССР» [4]. Фенологические наблюдения за изучаемыми видами велись в соответствии с общепринятой методикой фенологических наблюдений в ботанических садах [5], фенологические наблюдения в естественных сообществах производились по методике И.Н. Бейдемана [6]. Определение видовой принадлежности растений проводилось по «Определителю высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья» [7], с последующей сверкой названий по сводке С.К. Черепанова [8].

Результаты исследований. Для выполнения поставленных задач были изучены коллекции Ботанического сада Кубанского государственного университета (КубГУ), произведены описания искусственно созданного лесного и синантропно-рудерального фитоценозов. В ходе изучения выявлен видовой состав растительности двух участков Ботанического сада, определены доминанты и содоминанты растительных сообществ, а так же уточнены некоторые элементы структуры сообществ, имеющие значение для интродукции, такие, как ярусность сообщества и площади, занимаемые отдельными видами.

Первый участок исследовался в весенний период, когда количество занимавших его растений было максимальным. Этот участок залежи на месте прошлогоднего дискования, ещё не занятый коллекционными посадками, которые окружают его с трёх сторон (четвёртой является граница Ботанического сада). Результаты описания видового состава и структуры представлены в таблице 1.

1. Название участка: пробная площадь № 1

2. Дата составления описания: 25 апреля 2012 г.

3. Название ассоциации: рудеральная злаково-разнотравная

4. В чьём пользовании находится: Ботанический сад Куб ГУ

5. Географическое положение: юго-восточная окраина г. Краснодара, пос. Пашковский

6. Рельеф: выровненный

7. Почва: чернозём выщелоченный малогумусный мощный

8. Площадь ассоциации: около 3 га

9. Окружающая растительность: коллекционные посадки

10. Вид использования: залежь на месте дискования

11. Ярусы и их средняя высота: 1 ярус - 25 см; 2 ярус - 15 см; 3 ярус - напочвенный, до 5 см

12. Общее проективное покрытие: 80-85%

13. Проективное покрытие доминантов: 70-75%

Таблица 1 Видовой состав участка № 1

Растительное сообщество на исследуемой территории можно охарактеризовать как рудеральную злаково-разнотравную ассоциацию с преобладанием злаков и массовым участием астровых и крестоцветных растений. Доминантами в сообществе в весенний период являются: в 1 ярусе (высотой до 55 см) лисохвост мышехвостниковидный (Alopecurus myosuroides), дескурения Софьи (Descurainia sophia), ярутка полевая (Thlaspi arvense); во 2 ярусе (высотой до 25 см) калепина неравномерная (Calepina irregularis) и воробейник полевой (Lithospermum arvense); в 3 ярусе (напочвенный, до 5 см) вероника плющелистная (Veronica hederifolia). В летний период доминантами в 1 ярусе (высотой до 130 см) являются золотарник канадский (Solidago canadensis) и бодяк полевой (Cirsium arvense), во 2 ярусе (до 50 см) свинорой пальчатый (Cynodon dactylon), напочвенный ярус отсутствует. Такой видовой состав растительности обусловлен ежегодной летней обработкой почвы на незанятых участках (дискование на глубину 8-10 см), которая благоприятствует развитию однолетних раннеяровых и двулетних сорняков и многолетних корневищных растений, но уничтожает позднеяровые однолетние сорняки.

На территории окружающих исследованный участок коллекций преобладают многолетние сорные растения с ползучими стеблями или корневищами, такие как клевер ползучий (Trifolium repens), черноголовник многобрачный (Poterium polygamum), люцерна хмелевидная (Medicago lupulina) и свинорой пальчатый. Эти виды не поднимаются обычно выше 15 см, образуя сплошной напочвенный покров, в котором изредка встречаются подорожник большой (Plantago major), подорожник ланцетный (P. lanceolata) и некоторые другие виды. Это связано с регулярным укосом на территории обширных коллекций, таких, как коллекция спирей. Особо следует подчеркнуть роль черноголовника многобрачного, который изначально выращивался как декоративное растение, а затем распространился за пределы коллекции. Этот вид даёт обильный самосев, практически не поражается вредителями и болезнями, лишь изредка повреждается мучнистой росой.

1. Название участка: пробная площадь № 2

2. Дата составления описания: 15 мая 2012 г.

3. Название лесного массива: дендрарий Ботанического сада КубГУ

4. Название ассоциации: Дубово-кленовые посадки

5. В чьём пользовании находится: Ботанический сад КубГУ

6. Географическое положение: юго-восточная окраина г. Краснодара, пос. Пашковский

7. Рельеф: выровненный

8. Почва: чернозём выщелоченный малогумусный мощный, в верхнем слое преобразованный

9. Площадь ассоциации и формации в целом: около 3 га

10. Окружающая растительность: коллекционные посадки Ботанического сада КубГУ

11. Происхождение леса: искусственный

12. Вид использования: коллекционные посадки

13. Степень сомкнутости крон общая: 0,85; первого яруса: 0,8 - 0,85; второго яруса: 0,5-0,6; подлеска: 0,1

14. Возраст деревьев-эдификаторов (в среднем): 40-50 лет

15. Высота ярусов древостоя и подлеска: 1ярус - 20-35 м; 2 ярус - 8-12 м; 3 ярус - 2,5-4 м

16. Средний диаметр стволов доминантов древостоя: 1 ярус - 30-40 см; 2 ярус - 13-15 см

17. Число стволов на площади (экз.): 1 ярус - 12; 2 ярус - 8; подлесок - 6

Таблица 2 Видовой состав участка №2

Искусственно созданный лесной фитоценоз включает различные виды растений, интродуцированные на участок в различные годы и распределённые по нему группами. В связи с большим видовым разнообразием древесных растений на обследованной территории отнести её к какому-либо определённому типу леса не представляется возможным, поэтому доминанты первого и второго ярусов трудно подаются определению. В целом, древесную растительность можно охарактеризовать как дубово-кленовые посадки с преобладанием дуба черешчатого в первом ярусе высотой до 20 м, клёна остролистного во втором ярусе (до 10 м), бузины чёрной и бирючины обыкновенной в подлеске (до 5 м). В первом ярусе также встречается орех чёрный, заходящий на описываемый участок краем соседней посадки. В травянистом ярусе (до 100 см) и напочвенном покрове (до 25 см) представлены большим числом видов растения-эфемероиды, в том числе относящиеся к редким и исчезающим. Всего в травянистом и напочвенном покрове на исследованной территории обнаружено 14 видов, из которых массовыми являются в травянистом ярусе (до 100 см) лютик константинопольский и сныть обыкновенная, в напочвенном покрове (до 25 см) лук медвежий и чистяк весенний. Эти виды активно размножаются семенами и вегетативно и формируют облик травянистого покрова.

В число редких и исчезающих видов, отмеченных на данной территории, входят ветреница нежная (Anemonoides blanda, категория 3), пион кавказский (Paeonia caucasica, категория 2), подснежник складчатый (Galanthus plicatus, категория 2). Эти виды встречаются одиночно или небольшими группами, размножаются медленно и, в основном, вегетативно. Отмечено небольшое количество всходов ветреницы нежной, подснежник складчатый размножается дочерними луковицами, пион кавказский, по-видимому, не размножается.

Также для выполнения поставленных задач проводились экспедиционные выезды в различные районы Краснодарского края, во время которых описывались растительные сообщества, состояние которых на сегодняшний день внушает серьёзные опасения. В первую очередь это лесные фитоценозы предгорной и нижнегорной зон Краснодарского края по обе стороны Кавказского хребта, а также остепнённые участки крымско-новороссийской флоры Черноморского побережья (от Анапы до Джубги). В дальнейшем планируется дополнить материал описаниями степных участков северной и северо-восточной части края, где степная растительность сохранилась на склонах овражно-балочной сети по берегам рек и ручьёв.

Лесные фитоценозы описывались в окрестностях ст. Убинской (Северский р-н), ст. Холмской (Абинский р-н), г. Горячий Ключ (Горяче-ключевской р-н), а также пос. Новомихайловского (Туапсинский р-н). Для описания выбирались участки, подобные по своей структуре имеющемуся в Ботаническом саду КубГУ, а именно: с наличием высокоствольных деревьев 1 и 2 яруса, небольшим количеством высоких кустарников, разреженным подлеском и большим количеством травянистых растений. Все участки исследовались в весенне-летний период, когда число видов, наблюдаемых в травянистом ярусе, максимально. Заметное отличие исследованных участков от коллекции Ботанического сада КубГУ заключается в заметно более высоком увлажнении почвы и высокой влажности воздуха, формируемыми окружающим лесом, в то время как окружённый полями и городскими постройками ботанический сад испытывает дефицит влаги.

Первый лесной участок расположен в ущелье на берегу р. Убин, практически не затронут антропогенным воздействием. Однако в окрестностях описываемого участка ведутся активные лесозаготовки, в результате которых большие площади леса уничтожаются. Также неподалёку проходит лесовозная дорога и расположено несколько баз отдыха. Участок характеризуется достаточным увлажнением и в утренние и вечерние часы затеняется окружающими горами. Протекающая рядом р. Убин участок не затапливает. Заметная часть травянистого покрова представлена эфемероидами. На участке отмечены редкие виды растений, занесённые в Красную книгу Краснодарского края.

1. Название участка: пробная площадь № 3

2. Дата составления описания: 04 апреля 2013 г.

3. Название лесного массива: дубово-буковый лес

4. Название ассоциации: дубово-буково-грабовая с клекачково-кизиловым подлеском

5. В чьём пользовании находится (предприятие и т.д.): неизвестно

6. Географическое положение: 6 км к югу от ст. Убинской

7. Рельеф: низкогорье, южный склон

8. Почва: серая лесная

9. Площадь ассоциации и формации в целом: более 500 га

10. Окружающая растительность: лесная

11. Происхождение леса: естественный первичный

12. Вид, состояние: зона вырубки, угрожающее

13. Степень сомкнутости крон общая: около 0,8; первого яруса: 0,7; второго яруса: 0,5; подлеска: 0,2

14. Возраст деревьев-эдификаторов: 50-80 лет (отдельные до 500)

15. Высота ярусов древостоя и подлеска: 1ярус - 30-40 м; 2 ярус - 15-20 м; подлесок - 2-3 м

16. Средний диаметр стволов доминантов древостоя: от 50 до 70 см

17. Число стволов на площади (экз.): 1 ярус - 12; 2 ярус - 18; подлесок - 8

Таблица 3 Видовой состав участка №3

Фитоценоз характеризуется как дубово-буково-грабовый с кизилово-клекачковым подлеском. В первом ярусе (до 30-40 м) преобладает дуб черешчатый, значительно меньше бука восточного. Во втором ярусе (15- 20 м) представлены граб восточный и, реже, вяз гладкий. В подлеске два яруса, в первом (2-4 м) преобладает кизил, также много клекачки перистой, во втором (0,5-1,5 м) встречаются три вида ежевики и жимолость козья. В травянистом покрове (до 50 см) обильно представлены чистяк весенний, ветреница нежная, дороникум восточный и кирказон Штейпа. Внеярусная растительность представлена мхами и лишайниками, видовой состав которых не исследовался.

Среди отмеченных видов шесть вошли в Красные книги Краснодарского края: клекачка перистая (Staphylea pinnata, категория 3), ветреница нежная (Anemonoides blanda, категория 3), кандык кавказский (Erythronium caucasicum, категория 2), кирказон Штейпа (Aristolochia steupii, категория 3), тайник яйцевидный (Listera ovata, категория 3) и пальчатокоренник Дюрвиля (Dactylorhiza urvilleana, категория 3).

Второй лесной участок расположен в окрестностях ст. Холмской (Абинский район) на пологом склоне северо-западной экспозиции. Благодаря достаточному удалению от границ станицы (около 7 км) и отсутствию крупных дорог данный участок леса в настоящее время не осваивается, однако такая угроза существует.

1. Название участка: пробная площадь № 4

2. Дата составления описания: 25 апреля 2012 г.

3. Название лесного массива: дубово-грабовый лес

4. Название ассоциации: дубово-грабовая с кизилово-боярышниковым подлеском

5. В чьём пользовании находится: неизвестно

6. Географическое положение: 7 км к востоку от ст. Холмской

7. Рельеф: низкогорье, северо-западный склон

8. Почва: серая лесная

9. Площадь ассоциации и формации в целом: более 500 га

10. Окружающая растительность: лесная

11. Происхождение леса: естественный первичный

12. Вид использования, состояние: рекреация, стабильное

13. Степень сомкнутости крон общая: около 0,9; первого яруса: 0,9; второго яруса: 0,3; подлеска: 0,2

14. Возраст деревьев-эдификаторов: 50-60 лет (отдельные до 200)

15. Высота ярусов древостоя: 1 ярус - 20-30 м; 2 ярус - 10-15 м; подлесок - 3-5 м

16. Средний диаметр стволов доминантов древостоя: от 10 до 50 см

17. Число стволов на площади (экз.): 1 ярус - 20, 2 ярус - 8, подлесок - 13

Таблица 4 Видовой состав участка №4

Фитоценоз можно охарактеризовать как дубово-грабовый с кизилово-боярышниковым подлеском. В первом ярусе (до 30 м) преобладает дуб черешчатый, во втором (до 15 м) граб восточный, реже груша кавказская, в подлеске (до 5 м) приблизительно в равном соотношении представлены кизил и боярышник мелколистный. В травянистом покрове (до 50 см) встречаются единично волжанка обыкновенная, пион кавказский, дороникум восточный и морозник кавказский. В напочвенном покрове преобладают эфемероиды, в их числе цикламен косский, пролеска двулистная, кандык кавказский, подснежник кавказский, чистяк весенний, ветреничка лютиковая и др. Внеярусная растительность представлена изредка встречающимся плющом колхидским (Hedera colchica).

Среди отмеченных видов пять включены в Красную книгу Краснодарского края: подснежник кавказский (Galanthus caucasicus, категория 3) пион кавказский (Paeonia caucasica, категория 2), морозник кавказский (Helleborus caucasicus, категория 3), цикламен косский (Cyclamen coum, категория 2) и кандык кавказский (Erythronium caucasicum, категория 2).

Третий участок расположен у юго-западной окраины г. Горячий Ключ в непосредственной близости от прилегающих к городу дачных посёлков (около 1 км от границ домовладений). Описываемый участок довольно сильно затенён склонами, один из которых расположен с южной стороны. Это создаёт особый микроклимат и повышенное увлажнение на северном склоне, однако большая часть растений произрастает на южном, где увлажнение более умеренное, а освещённость выше. Несмотря на близость к городу, участок не используется активно горожанами для отдыха из-за расположения на склонах ущелья вдоль берега безымянного пересыхающего в летний период ручья. Выше, на водоразделе, проходит лесовозная дорога и тропа, но вниз горожане, судя по отсутствию заметных тропинок, спускаются редко. В весенний период на территории фитоценоза местными жителями производится сбор цветущих растений на букеты, в первую очередь страдают редкие виды растений, представленные, однако, сравнительно обильно.

1. Название участка: пробная площадь № 5

2. Дата составления описания: 2 апреля 2013 г.

3. Название лесного массива: дубово-буковый лес

4. Название ассоциации: дубово-буковая с клекачковым подлеском

5. В чьём пользовании находится: неизвестно.

6. Географическое положение: западная окраина г. Горячий Ключ, в 1 км от домовладений.

7. Рельеф: низкогорье, юго-восточный склон

8. Почва: серая лесная

9. Площадь ассоциации и формации в целом: более 500 га

10. Окружающая растительность: лесная, со стороны города селитебно-рудеральная

11. Происхождение леса: естественный, вероятно вторичный

12. Вид использования, состояние: рекреационная зона, мало используется

13. Степень сомкнутости крон общая: около 0,9; первого яруса: 0,9; второго яруса: 0,4; подлеска: 0,1

14. Возраст деревьев-эдификаторов: 50-60 лет (отдельные до 100)

15. Высота ярусов древостоя и подлеска: 1 ярус: до 30 м; 2 ярус: 15-20 м; 3 ярус: 2-3 м

16. Средний диаметр стволов доминантов древостоя: от 30 до 50 см

17. Число стволов на площади (экз.): 1 ярус: 22; 2 ярус: 9; подлесок: 10

Таблица 5 Видовой состав участка №5

краснодарский растение фитоценоз

Фитоценоз можно охарактеризовать как дубово-буковый лес с кизилово-клекачковым подлеском. В первом ярусе (до 30 м) преобладает дуб черешчатый, реже встречается бук восточный, во втором (до 15 м) отмечена вишня птичья (черешня), в подлеске (до 5 м) встречаются клекачка перистая и, реже, кизил. Травянистый покров на уровне первого яруса (до 50 см) практически отсутствует, местами встречаются куртины люика константинопольского, единично пион кавказский, пион кавахский и морозник кавказский. Во втором ярусе (до 20 см) представлены сердечник нежный, купена гладкая, чина весенняя и аронник восточный. В напочвенном покрове преобладают эфемероиды, в их числе кандык кавказский, пролеска сибирская, чистяк калужницелистный, зубянка пятилистная и др. Внеярусная растительность отсутствует.

Среди отмеченных видов в Красную книгу Краснодарского края включены шесть видов: клекачка перистая (Staphylea pinnata, категория 3), пион кавказский (Paeonia caucasica, категория 2), пион кавахский (Paeonia kavachensis, категория 3), подснежник кавказский (Galanthus caucasicus, категория 3), морозник кавказский (Helleborus caucasicus, категория 3) и кандык кавказский (Erythronium caucasicum, категория 2).

Четвёртый участок расположен на восточной окраине пос. Новомихайловского (Туапсинский р-н) в ущелье на крутом склоне юго-восточной экспозиции, в непосредственной близости от границ детского оздоровительного центра (далее ДОЦ) им. Хальзева. Микроклимат склона тёплый и влажный, увлажнение почвы от умеренного до достаточного, освещённость на уровне крон высокая, под пологом леса низкая (до очень низкой в нижней части склона).

Кроме того, большая часть антропогенной нагрузки приходится на период с 01 июня по 01 октября, когда основная масса редких видов уже или завершила вегетацию, или потеряла привлекательный вид. В то же время отдельные виды страдают от деятельности человека достаточно сильно, например, вечнозелёная иглица колючая, которую местные жители используют для изготовления мётел, а так же массово заготавливаемая для букетов.

1. Название участка: пробная площадь № 6

2. Дата составления описания: 26 мая 2012 г.

3. Название лесного массива: дубово-буковый лес

4. Название ассоциации: дубово-буково-грабовая с клекачково-кизиловым подлеском

5. В чьём пользовании находится: ДОЦ им. Хальзева

6. Географическое положение: пос. Новомихайловский (Туапсинский р-н)

7. Рельеф: низкогорье, южный склон ущелья

8. Почва: бурая горно-лесная

9. Площадь ассоциации и формации в целом: около 300 га к северо-востоку.

10. Окружающая растительность: выше по склону лесная, ниже селитебно-рудеральная с участием интродуцентов.

11. Происхождение леса: естественный первичный

12. Вид, интенсивность использования, состояние: рекреационная зона

13. Степень сомкнутости крон общая: около 0,95; первого яруса: 0,85; второго яруса: 0,4; подлеска: 0,3

14. Возраст деревьев-эдификаторов: 40-70 лет (отдельные до 100)

15. Высота ярусов древостоя и подлеска: 1 ярус: 20-30 м; 2 ярус: 10-15 м; 3 ярус: 2-5 м

16. Средний диаметр стволов доминантов древостоя: от 50 до 70 см

17. Число стволов на площади (экз.): 1 ярус: 32; 2 ярус: 12; подлесок: 24.

Таблица 6 Видовой состав участка №6

Фитоценоз можно охарактеризовать как дубово-грабовый мертвопокровно-эфемероидный лес. В первом ярусе (до 30 м) преобладает дуб черешчатый, во втором (до 20 м) граб восточный, в третьем ярусе иногда встречается рябина глоговина, в подлеске (до 5 м) клён полевой и, реже, кизил. Травянистый покров (до 50 см) представлен слабо, встречаются пион кавказский и морозник кавказский, также местами встречается лилия однобратственная. В напочвенном покрове преобладают эфемероиды, в их числе цикламен косский, кандык кавказский, зубянка пятилистная, встречаются ятрышники и пальчатокоренник приморский. Чаще встречаются примула бесстебельная, вероника дубравная и иглица колючая. Внеярусная растительность обильна и представлена плющом колхидским (Hedera colchica), сассапарилью высокой (Smilax excelsa), на опушке также обвойником греческим (Periploca graeca) и клематисом виноградолистным (Clematis vitalba).

В Красную книгу Краснодарского края включены шесть из обнаруженных видов: иглица колючая (Ruscus aculeatus, категория 2), пион ка...