Флора г. Сосновоборска (юг Средней Сибири, Красноярский край)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Флора г. Сосновоборска (юг Средней Сибири, Красноярский край)

03.02.01 - Ботаника (биологические науки)

Кулешова Юлия Викторовна

Улан-Удэ 2013

Работа выполнена в Гербарии им. Л.М. Черепнина ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Астафьева»

Научный руководитель: Антипова Екатерина Михайловна доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и экологии ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»

Официальные оппоненты:

Попова Ольга Александровна, доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет» (г. Улан-Удэ)

Степанов Николай Витальевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры водных и наземных экосистем ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова» (г. Абакан)

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Изучение растительного покрова, находящегося под сильным антропогенным влиянием, в последнее время привлекает все большее внимание ботаников. Стремительный рост городов, численности населения и его плотности, освоение человеком новых природных ландшафтов выступают мощными факторами преобразования окружающей среды, включая аборигенную флору. Результатом влияния техногенных нагрузок и рекреации естественных ландшафтов является появление качественно новой природно-антропогенной среды, в частности «городских флор», являющихся основой экологической структуры города. На протяжении долгого периода флора городов не являлась предметом специального изучения. Однако, в последние годы, это направление привлекает к себе все большее внимание ученых (Ильминских, 1982; Чичев, 1985; Ишбирдина, Ишбирдин, 1993; Терехина, 2000; Пяк, Мерзлякова, 2000; Суткин, 2002; Буданова, 2003; Виньковская, 2005; Рябовол, 2007 и др.), поскольку флора территорий, подвергшихся процессу урбанизации, является наиболее уязвимой. Несмотря на возросший интерес к изучению флоры и растительности городских экосистем в Красноярском крае, растительный покров городов, кроме краевого центра, остается до сих пор неизученным. Особый интерес вызывают небольшие города, связанные с крупным краевым мегаполисом.

Сосновоборск является одним из городов-спутников в Красноярском крае с развивающейся социальной и экономической инфраструктурой. Он основан в 1971 г. как рабочий поселок в связи со строительством крупнейшего завода прицепной техники для автомобилей КамАЗ к северо-востоку от краевого центра - г. Красноярска. С 1973 г. именуется Сосновоборском, благодаря окружающим поселок, сосновым борам. Население города составляет 30,1 тыс. человек, площадь около 3000 га. По причине «молодости» флора г. Сосновоборска оставалась до сих пор никем неисследованной, не предпринимались попытки ее анализа. Учитывая имеющуюся к началу исследований информацию, были сформулированы следующие цель и задачи.

Цель работы: Выявление состава флоры г. Сосновоборска, особенностей ее структуры и обоснования рекомендаций по сохранению генофонда.

Задачи исследования:

1. Рассмотреть исторические и природные условия регионального уровня, влияющие на разнообразие флоры г. Сосновоборска и составить краткий очерк растительности.

2. Провести инвентаризацию состава и распространения представителей флоры города по результатам собственных полевых исследований и критического обзора всех материалов по растительному покрову, составить конспект флоры.

3. Определить таксономическую, географическую и эколого- биологическую структуру флоры и провести их анализ.

4. Выявить особенности синантропного компонента флоры г. Сосновоборска.

5. Дать рекомендации по сохранению редких и уязвимых видов растений и сообществ на территории города.

Защищаемые положения.

1. Положение г. Сосновоборска в пределах лесостепного зоноэкотона Средней Сибири и его возраст определяют разнообразие флоры, таксономической и эколого-географической ее структуры как типичной для бореальных флор умеренного пояса Голарктики.

2. Зональные черты урбанофлоры ослаблены процессами аллохтонизации и синантропизации, ксерофитизации и терофитизации. При этом синантропизация как ведущий процесс антропизации флоры идет преимущественно за счет увеличения фракции апофитов (более 80%), связанной с ксерофитизацией городской среды наряду с общей адвентизацией флоры.

Научная новизна. Впервые проведена инвентаризация флоры г. Сосновоборска, определен видовой состав сосудистых растений, в результате чего составлен конспект флоры, включающий 387 видов сосудистых растений, относящихся к 231 родам, 62 семействам. Впервые отмечены новый вид для флоры Средней Сибири Securigera varia и новые местонахождения редких видов флоры южной части Красноярского края (Кулешова, Антипова, 2011). На основе проведенного всестороннего анализа флоры выявлены особенности урбанофлоры г. Сосновоборска. Подробно исследован синантропный компонент. Выявлены нуждающиеся в охране виды растений на региональном и федеральном уровнях, представлены материалы к организации памятника природы «Сосновоборская роща» муниципального значения.

Методы и материалы исследования. Выявление флоры г. Сосновоборска проводилось с использованием метода модельных выделов урбанизированного ландшафта (Ильминских, 1993) в дополнении с маршрутными изысканиями. В результате на территории города были выделены относительно равновеликие, типичные экономико-географические зоны с выраженной экологической и визуальной изоляцией. В рамках административных границ г. Сосновоборска было заложено 7 модельных участков 250 x 250 м (рис. 1). Пробные площади выделялись в соответствии с фитоценотическим разнообразием городского ландшафта и особенностями антропогенной нагрузки.

В составе модельных выделов присутствуют 3 участка из остатков аборигенной флоры: лесопарк (Лп), берег р. Есауловка (Бе), луговая санитарно-защитная зона (Сз). Комплексы растительности, сформировавшиеся в результате хозяйственной деятельности человека, легли в основу выделения сектора многоэтажных кварталов (Мк), гаражей и подвалов (Гп), частного сектора из дачных участков и усадеб (Чс), промышленной заводской зоны (Пз).

Исследования проводились с 2008 по 2013 гг. в весенний, летний и осенний вегетационные периоды. В результате проведенных полевых работ во всех модельных выделах было собрано более 3000 гербарных образцов и выполнено около 80 геоботанических описаний. Дополнительно были просмотрены фондовые коллекции, хранящиеся в Гербариях Сибири (Гербарий им. Л.М. Черепнина Красноярского государственного педагогического университета (KRAS), Гербарий им. П.Н. Крылова Томского государственного университета (TK), Гербарий Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (NS), коллекции Красноярского краевого краеведческого музея и др.) и Центральной Европы (Гербарий Дрезденского Технического университета, Германия).

Согласно выбранному методу исследования, анализ флоры г. Сосновоборска проводился с применением методологических приемов (Ильминских, 1993): историко-экстраполяционного (сопоставление локальной городской флоры с потенциальной природной локальной флорой), сравнительно-интерпретационного (сопоставление флор городов разных по величине), зонально-географического (сопоставление флор городов с разным географическим положением) и др. Выявление и анализ синантропного компонента флоры г. Сосновоборска проводилось с использованием метода активности синантропных видов растений по И. Хэнски (Hanski, 1982a, 1982b), который использовался и высоко оценен другими авторами (Миркин, Наумова, 1998, 2003; Абрамова, 2002 и др.). Достоинством метода является возможность группирования и выявления активности синантропных групп на основе количественной оценки распространения каждого вида по модельным выделам в соответствии с его обилием. При анализе адвентивной фракции по степени внедрения и натурализации была использована классификация F.-G. Schrцeder (Schrцeder, 1969).



Рис. 1 Модельные выделы на территории г. Сосновоборска

флора генофонд структура

Теоретическое и практическое значение. Выявленные характерные особенности и видовое разнообразие флоры г. Сосновоборска, количество редких и исчезающих видов позволят объективно оценить уровень антропогенных изменений. Проведенные флористические исследования, конспект флоры и анализ ее структуры имеют теоретическое значение для познания генезиса урбанофлор и определения места ее в системе трансформированных флор юга Средней Сибири. Полученные данные о синантропном компоненте флоры г. Сосновоборска расширяют сведения об адвентивных, рудеральных и потенциально инвазионных видах растений и могут быть использованы при создании региональных «Черных книг».

Сотрудничество с представителями различных организаций в ходе исследования флоры г. Сосновоборска можно считать своеобразным методом пропаганды ботанических знаний и привлечения внимания к проблемам сохранения растительных ресурсов урбанизированных территорий, что также способствует развитию экологической культуры населения. Материалы исследований дополнят представления о современной флоре южной части Красноярского края, будут использованы при написании и переиздании региональных определителей, флор и «Красных книг».

Собранные гербарные образцы пополнили научную коллекцию Гербария им. Л.М. Черепнина Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева (KRAS) и частично коллекции переданы в Гербарий Красноярского краеведческого музея.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследования докладывались и были представлены на VIII Международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (2009, Барнаул), на II Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования (2009, Астрахань), IV Международной научной конференции, посвященной 125-летию Гербария им. П.Н. Крылова Томского государственного университета и 160-летию со дня рождения П.Н. Крылова «Проблемы изучения растительного покрова Сибири» (2010, Томск), на III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования (2010, Нижний Тагил), на Чтениях памяти Л.М. Черепнина и Пятой Всероссийской конференции с международным участием «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (2011, Красноярск), на научно-исследовательском семинаре «Hauptmerkmale vom Pflanzenartenbestand unter Einwirkung von anthropogenen Faktoren einer jungen verstдdterten Milieu (am Beispiel von Sosnovoborsk)» (2012, Германия, Дрезден), на V и VI Всероссийских (с международным участием) научно-методических конференциях «Современные проблемы естественнонаучного образования» (2012, 2013, Красноярск).

По результатам исследований опубликовано 10 работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 210 страницах машинописного текста, содержит16 таблиц и 10 рисунков. Список литературы включает 155 источников, из них 5 на иностранных языках.

Благодарности.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность:

Е. М. Антиповой - научному руководителю за помощь в работе и написании диссертации; Н.Н. Тупициной и С.В. Рябовол - за ценные консультации и замечания при определении гербарных образцов; К.С. Мокринец, М.В. Неустроевой, Т.А. Ананьевой за помощь в работе с картографическими материалами;

кураторам и сотрудникам всех Гербариев, где посчастливилось работать: ТГУ - И.В. Гуреевой, Н.В. Курбатской и В.И. Курбатскому; ЦСБС СО РАН - И. Артемьеву; ТУ Дрездена - B. Ditsch и F. Ditsch, K. Mьhlbauer, Ch. Neinhuis, M. Nuss, F. Mьller, A.-M. Barniske, F. Richter.

Администрацию г. Сосновоборска, управление градостроительства, имущественных и земельных отношений, начальника отдела архитектуры и градостроительства - Н.Г. Жеравкову за предоставление ценной информации по г. Сосновоборску и содействие в организации полевых исследований; семье - за всестроннюю помощь и поддержку.

Основное содержание работы

Глава I. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА Г. СОСНОВОБОРСКА

Изучение растительного покрова территории, в настоящее время входящей в состав г. Сосновоборска началось более 300 лет назад и связано с фундаментальными работами выдающихся отечественных и зарубежных исследователей природной флоры южной части Красноярского края (D.G. Messerschmidt, 1685 -- 1735; G. Gmelin, 1709 -- 1755; С.П. Крашенинников, 1711 -- 1755; J.G. Gotlieb, 1729 -- 1802; P.S. Pallas, 1741 -- 1811; В.Ф. Зуев, 1754 -- 1794; Я.П. Прейн, 1883 -- 1895; А.Я. Тугаринов, В.И. Тугаринова, 1905 -- 1906, 1908; М.М. Ильин, 1934; Л.М. Черепнин, 1938 -- 1960; и др.). Новейшими исследованиями, имеющими отношение к изучаемой флоре, были охвачены северные лесостепные районы Средней Сибири (Антипова, 2008) и территория г. Красноярска (Степанов, 2006; Рябовол, 2007 и др.). Но современное состояние, структура и видовой состав флоры и растительности г. Сосновоборска целенаправленно никем не изучались, что послужило основанием для углубленных исследований его растительного покрова.

Глава II. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Город Сосновоборск находится в пределах Красноярского края (56? 08' с.ш. и 93? 08' в.д.), почти в центре Азиатской части России, на стыке западной окраины Средне-Сибирского плоскогорья (Сибирская платформа), юго-восточной приенисейской полосы Западно-Сибирской равнины (Западносибирская плита) и, окаймляющих с юга, Алтае-Саянских гор (Громов, 1961; Воскресенский, 1962; Щербаков, Кириллов, 1962; Лиханов, 1964; Калашников, 1994). Согласно современной тектонической схеме (Сазонов и др., 2011) город располагается на окраине Рыбинской межгорной впадины Алтае-Саянской складчатой области.

Большую роль в формировании рельефа имеют многочисленные надпойменные террасы р. Енисей, поверхность которых осложнена наличием невысоких песчаных грив, вытянутых с юго-запада на северо-восток. Абсолютные высоты колеблются от 200 до 400 м.

На территории города преобладают выщелоченные черноземы, серые лесные глееватые, дерново-подзолистые, в меньшей степени засоленные почвы.

Внутриконтинентальное положение г. Сосновоборска в поясе умеренных широт обусловливает резко континентальный умеренно-холодный климат. Температурный режим характеризуется относительно морозной зимой и умеренно жарким летом с годовым количеством осадков до 200 - 300 мм. Средняя температура января составляет -18,2° С, июля +19,1° С, среднегодовая температура +0,5° С. Преобладает западно-восточный перенос атлантических воздушных масс.

Гидрографическая сеть относится к системе р. Енисей. В черте города представлена частью русла р. Есауловка - правым притоком Енисея, протекающим на расстоянии 5,0-6,5 км юго-западнее существующей городской жилой застройки, совпадая на этом участке с современной административной границей города. Гидрогеологические условия г. Сосновоборска характеризуются наличием грунтовых вод в долине р. Есауловка на глубине 5,30 -7,55 м.

В зоне распространения северных лесостепей Средней Сибири (Антипова, 2008) территория г. Сосновоборска находится в полосе контакта равнинных и горных пространств на юго-восточной окраине Красноярской лесостепи.

Естественная растительность, сохранившаяся на территории города фрагментарно, представлена, в основном, участками лесных и луговых сообществ, а также синантропным комплексом и слабо выраженным водно-прибрежным.

Леса представлены сосновыми (Pinus sylvestris), смешанными березово-сосновыми (Pinus sylvestris + Betula pendula) и осиново-березовыми формациями (Betula pendula + Populus tremula), распространенными в городском лесопарке и небольшими колками на окраинах города. Распространены ассоциации с разнотравным и злаково-разнотравным (Calamagrostis arundinaceae, Cimicifuga foetida, Vicia unijuga, Polygonatum odoratum, Rubus saxatilis, Iris ruthenica, Lathyrus humilis и др.) покровом.

Луга распространены фрагментами в пределах санитарно-защитной зоны, по берегу р. Есауловка, а также на деградированных антропогенных участках придомовых и промышленных территорий. Представлены разнотравно-злаковыми, часто деградирующими сообществами (Poa pratensis, Elytrigia repens, Taraxacum officinalis, Lathyrus pratensis, Dracocephalum nutans, Berteroa incana, Fragaria viridis, Geranium pratense, Stellaria graminea и др.)

Водно-прибрежная растительность на территории города представлена ограниченным участком правого берега р. Есауловка, входящим в черту города. Прибрежные сообщества имеют смешанный характер и образованы луговыми, сорными и гигрофильными представителями ввиду близости городских рудеральных местообитаний, деградированных агрофитоценозов и ежегодного сезонного паводка (Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Arctium tomentosum, Medicago lupulina, Erodium cicutarium Scirpus sylvaticus, Rorippa palustris, Ligularia sibirica, Carex acuta, Agrostis stolonifera и др.).

Кустарниковая растительность на территории города слагается как из аборигенных видов, так и, постепенно дичающих, представителей синантропной флоры. Некоторые виды образуют заросли, другие - встречаются редко или единично. В зависимости от фитоценотической приуроченности выделяются мезофильные (Padus avium, Rosa acicularis, Spiraea media, Crataegus sanguinea, C. pinnatifida, Spiraea trilobata и др.) и гигромезофильные (Salix dasyclados, S. viminalis, S. triandra и др.) кустарниковые сообщества.

Фитоценотическое разнообразие городской среды существенно дополняют синантропные участки растительности, связанные с хозяйственной деятельностью человека. Сорная травянистая растительность распространена на газонах, вблизи жилья и дачных массивов, на пустырях, свалках и деградированных промышленных участках города. Типичными представителями таких местообитаний являются широко распространенные рудеральные виды растений (Sonchus arvensis, Cirsium setosum, Chelidonium majus, Thlaspi arvense, Poa supina, Lepidium ruderale, Polygonum arenastrum, Sisymbrium loeselii, Urtica cannabina, Cannabis sativa, Axyris amarantoides и др.). Среди представителей сорной флоры на территории г. Сосновоборска впервые отмечен новый для Краcноярского региона вид Securigera varia, а также редкие - Carduus thoermeri, Galinsoga parviflora, Cichorium intubus и др., пополняющие адвентивную фракцию.

Немногочисленные выходцы из культуры (Acer negundo, Ulmus pumila, Hippophae rhamnoides, Spiraea pubescens и др.), образующие древесные и кустарниковые сообщества, играют большую роль в сложении синантропного растительного комплекса на территории города.

Глава III. КОНСПЕКТ ФЛОРЫ Г. СОСНОВОБОРСКА

Конспект флоры г. Сосновоборска включает виды растений, произрастающие на территории города в рамках административных границ. Виды культурной флоры, не склонные к одичанию, не учитывались.

Расположение и объем семейств и родов приводится по системе А.Л. Тахтаджяна (1986, 2009). Роды и виды располагаются внутри семейств в порядке латинского алфавита. Номенклатурные названия видов и сокращение фамилий авторов даны по сводке С.К. Черепанова (1995), а также учтены данные новейших монографических обработок по флоре Сибири и регионам Красноярского края (Шмаков, 1999; Гуреева, 2001; Антипова, 2003; Тупицына, 2004; Антипова, Рябовол, 2009; Антипова, 2012 и др.).

Для каждого вида указаны типичные местообитания в условиях г. Сосновоборска, частота встречаемости, распространение по модельным выделам, обилие в случае собственных сборов автора. Краснокнижные и редкие виды приводятся с указанием точного пункта и года сбора, фамилии коллектора.

Глава IV. АНАЛИЗ ФЛОРЫ Г. СОСНОВОБОРСКА

4.1. Таксономический анализ

На территории г. Сосновоборска выявлено 387 видов сосудистых растений, относящихся к 231 родам, 62 семействам. Соотношение видов флоры в группах наивысшего ранга, показывая доминирование представителей отдела Magnoliophyta (97,4 %) со значительным преобладанием представителей класса Magnoliopsida (80,6 %) над Liliopsida (16,8 %) и значительно пониженное участие сосудистых споровых (1,8 %) и голосеменных (0,8 %) растений, типично для различных бореальных флор умеренных широт Голарктики (Тупицына, 1985; Рябовол, 2007; Черных, 2012 и др.).

Рис. 2 Соотношение таксономических групп флоры г. Сосновоборска

Среднее количество родов в семействе составляет 3,7. Ведущее положение по количеству родов занимают семейства Asteraceae, Poaceae, Brassicaceae. Показатели ниже среднего в родовом отношении имеют 49 семейств (79 %), однородовых среди них - 36 (58 %). Высокое содержание во флоре однородовых семейств связано с элементами экстремальности средообразующих параметров урбанизированной среды города, приводящих к уменьшению количества естественных участков на территории и увеличению синантропных комплексов, возникающих за счет гемерофиллов аборигенного компонента флоры, а также адвентивной фракции.

Среднее количество видов в семействе составляет 6,2. Десять ведущих семейств охватывают 64,3 % видового состава флоры г. Сосновоборска (табл. 1). Первые семейства двух первых триад таксономического спектра отмечены в десятке ведущих семейств мировой флоры (Тахтаджян, 1978; Хохряков, 2000) без изменения ранга - Asteraceae и Fabaceae. Более «эталонным» для нашей флоры является спектр семейств Голарктического царства (Тахтаджян, 1978; Хохряков, 2000). Два первых семейства (Asteraceae, Poaceae) в сравниваемых спектрах флор имеют сходное положение, что указывает на умеренно-голарктический характер флоры города и является вполне закономерным, учитывая ее принадлежность Циркумбореальной области Бореального подцарства Голарктического царства (Тахтаджян, 1978).

Различия в спектрах касаются рангов ведущих семейств (табл. 1). Во флоре города увеличивается роль Poaceae с 3 ранга до 2, Rosaceae - с 7 до 3, Ranunculaceae - c 12 до 5, Chenopodiaceae и Polygonaceae - с 14-15 рангов до 9-10 соответственно. Понижается доля семейств Fabaceae -- со 2 ранга во флоре Голарктики до 4 в спектре Сосновоборска, Lamiaceae -- с 4 до 7, Apiaceae -- с 5-6 до 8.

Таблица 1

Таксономический спектр флоры г. Сосновоборска

Ранг сем-ва	Семейства	Число видов / % от общего числа видов	Ранг сем-ва в спектре Голарктики
1.	Asteraceae	62 / 16	1
2.	Poaceae	39 / 10	3
3.	Rosaceae	35 / 9	7
4.	Fabaceae	25 / 6,5	2
5.	Ranunculaceae	19 / 4,9	12
6.	Brassicaceae	18 / 4,7	5-6
7.	Lamiaceae	16 / 4	4
8.	Apiaceae	13 / 3,4	5-6
9-10	Chenopodiaceae, Polygonaceae	по 11 / 2,8	14 15
	Всего:	249 / 64,3 %

Для определения «лица» флоры первостепенное значение имеет сравнение первых трех семейств спектра, а затем и второй триады (Шмидт, 1980). Увеличение роли Rosaceae и выход этого семейства на третье место в первой триаде определяет связи флоры г. Сосновоборска со среднеевропейскими, являющимися Rosaceae-типа (Хохряков, 2000), подчеркивая гумидные черты и положение города на окраине Красноярской лесостепи. Из региональных лесостепных флор аналогичный спектр (As-Po-Ro) имеет Ачинская лесостепь (Антипова, 2008). В экстремальных для растений городских условиях данный тип свидетельствует о некоторой трансформированности флоры, не типичной в целом для эталонной зональной лесостепной флоры Средней Сибири и флоры Красноярской лесостепи, являющихся арктобореальными - Cyperaceae-типа. Ведущее положение во второй триаде Fabaceae позволяет отнести флору г. Сосновоборска к южному, средиземноморско-центральноазиатскому Fabaceae-подтипу (Хохряков, 2000), подчеркивающему аридные черты флоры. Обилие видов семейств Fabaceae, Brassicaceae, Lamiaceae, Apiaceae, характеризующих степные черты флоры, связано, не только с зональным положением города, но и с тенденцией к ксерофитизации урбанизированного ландшафта, главным преобразующим фактором которой выступает здесь мощная антропогенная нагрузка.

Большинство родов флоры являются одновидовыми - 156 (68 %), что указывает на слабую насыщенность родов видами (1,68) и определенные флорогенетические тенденции, свидетельствующие о миграционном характере флоры (Малышев, 1969, 1976; Эбель, 2011 и др.).

Лидирующее положение рода Potentilla характерно в целом для лесостепной флоры умеренного пояса Евразии (Банникова, 1998), достигающего наибольшего разнообразия в областях с крайними условиями существования, также как и роды Artemisia, Salix, Poa, Ranunculus. Их роль во флоре г. Сосновоборска повышена. Невысокая доля участия видов рода Carex указывает на снижение «бореальности» и «континентальности» городской флоры. Низкие показатели коэффициента самобытности (оригинальности) флоры -0,65 (на уровне Азиатской России) и -0,51 (на уровне Сибири) показывают преобладание аллохтонных тенденций в формировании флоры г. Сосновоборска.

Сравнение видового разнообразия г. Сосновоборска с изученными флорами европейских городов России -- Петрозаводск (Антипина и др., 1996), Саранск (Письмаркина, Силаева, 2006); западносибирских -- Тюмень (Хозяинова, 2004), Сургут (Бордей, 2013), Омск (Буданова, 2003), Горно-Алтайск (Зыкова, 2002); городов Средней Сибири -- Красноярск (Рябовол, 2007); Восточной Сибири -- Улан-Удэ (Суткин, 2010) показало зависимость видового богатства флоры от размеров городских территорий, географическо-климатических особенностей и возраста городской среды.

Сравнение с изученными локальными флорами (ЛФ) Красноярской лесостепи (Антипова, 2008), в пределах которой находится г. Сосновоборск, показывает сходство типов спектров его флоры с природными ЛФ «Погорелка», «Высотино», «Береговая Подъемная» (Ro-тип; Антипова, 2008). По количественным показателям наиболее сходной с флорой г. Сосновоборска является естественная ЛФ «Погорелка» - сравнимая по площади, подзональной принадлежности и территориальной близости, что свидетельствует о достаточно полной выявленности исследуемой флоры.

Таким образом, таксономический анализ флоры г. Сосновоборска показывает ее смешанный бореально-степной характер, обусловленный пограничным межгорнокотловинным положением.

4.2. Экологическая структура флоры

По отношению к степени увлажнения субстрата (рис. 3) во флоре г. Сосновоборска, расположенного в полугумидном секторе Южной Сибири (Поликарпов и др., 1986), выявлено лидирующее положение мезофитов (51,9 %), активных в умеренно увлажненных сообществах города: смешанных и мелколиственных лесах лесопарковой зоны, на различных лугах (Caragana arborescens, Cypripedium macranthon, C. calceolus, Trifolium repens, Viola uniflora и др.).

Высокий показатель во флоре г. Сосновоборска имеют группы ксерофильного ряда - 114 видов (29,5 % всей флоры) с преобладанием мезоксерофитов - 90 видов (78,9 % всего ксерофильного ряда). Причиной склонности к ксерофитизации в условиях города является развитие промышленных и хозяйственных объектов и высокие темпы роста жилищной застройки, что неизбежно приводит к уплотнению почвенного покрова и недостатку влаги.

Несмотря на значительную урбанизированность территории города, группа ксерофитов представлена незначительным количеством видов - 21,1 % ксерофильного ряда. Такое положение обусловлено отсутствием истинно степных сообществ на территории города и его «молодым возрастом». Ксерофиты, являясь апофитами, переходят на вторичные местообитания, проявляя активность на сухих придорожьях, газонах, пустырях.

Рис. 3 Соотношение экологических групп во флоре г. Сосновоборска

Доля растений гигрофильного ряда, образованного мезогигрофитами и гигрофитами, составляет 18,3 %. Они занимают среди основных экологических групп 3 и 4 места соответственно и приурочены к участкам повышенной влажности, сформировавшихся на территории города вследствие террассированности рельефа с широким развитием интразональной растительности в лесопарковой зоне и по сырому берегу р. Есауловка. Всего один вид принадлежит группе полупогруженных водных растений - гидрофитов (Butomus umbellatus) вследствие небольшого развития гидрологической сети в пределах городской территории.

Во флоре города прослеживаются малочисленные группы из петрофитов - растений каменистых насыпей (0,5 %), растения, обитающие на засоленных почвах (галофиты - 1,8 %), а также виды растений с низкой термофильностью, произрастающие на влажных и холодных почвах (психрофиты - 0,3 %). Это связано почти с полным отсутствием подходящих для них местообитаний.

Таким образом, экологическая структура флоры г. Сосновоборска подчеркивает ее полугумидно-бореальный характер. При этом, значительное усиление позиций представителей ксерофильного ряда указывает на тенденции ксерофитизации флоры, возникшие вследствие экстремальности параметров урбанизированной среды города, подтверждая данные и других исследователей (Пяк, 1994; Зыкова, 2002; Рябовол, 2007 и др.)

4.3. Биоморфологическая структура флоры

Соотношение жизненных форм проведено согласно общепринятой системе Х. Раункиера (1905) и многоступенчатой системе И.Г. Серебрякова (1962). Доминирование во флоре гемикриптофитов (47,3 %) и криптофитов (20,7 %) соответствует климатическим условиям умеренной зоны, в которых находится исследуемая территория (рис. 4). Они наиболее приспособлены к перенесению неблагоприятного длительного сухого периода, вызванного засухой или морозами. Значительная доля терофитов (17,8 %) обусловлена наличием значительного количества открытых нарушенных местообитаний и положением города в Красноярском лесостепном районе. Группа фанерофитов представлена большей частью мезофанерофитами (собственно деревьями, 7,2 %), в меньшей степени - нанофанерофитами (кустарниками, 4,1 %).



Рис. 4. Спектр жизненных форм флоры г. Сосновоборска (по Х. Раункиеру, 1905)

Спектр жизненных форм сосудистых растений г. Сосновоборска включает 4 отдела, объединяющие 6 типов жизненных форм.

Преобладание наземных травянистых растений (87,3 %) с высокой долей поликарпических трав (59,9 %) и доминированием среди них длиннокорневищных многолетников (19 % всех наземных трав), кистекорневых и короткокорневищных (16,9 %) и стержнекорневых поликарпиков (14, 2 %) отражает зональный бореально-степной характер флоры.

Монокарпические травянистые растения (27,4 %) представлены классами несуккулентного (27,1 %), лианоидного (0,5 %) и полупаразитного (0,8 %) типов. Самым многочисленным из них является подкласс однолетних растений (16,8 %), почти в 2 раза превышающий представителей многолетних и двулетних (9 % всей флоры).

Таким образом, гемикриптофитный спектр флоры г. Сосновоборска коррелирует с современным типом климата территории.

4.4. Географическая структура флоры

Соотношение геоэлементов показывает, что 92,5 % флоры г. Сосновоборска относятся к ареалам Евразиатского и Североамериканского континентов, и только 7,5 %, являясь космополитами, имеют более широкое распространение (рис. 5). В сравнении с зональной флорой Красноярской лесостепи, в которой плюрирегиональные виды составляют 3,6 % (Антипова, 2008), этот показатель завышен в 2 раза, что подчеркивает своеобразие и особенность данной флоры.

Флору г. Сосновоборска почти в равных частях составляют широкоареальные (45 %) и бореальные виды (43,7 %).

Преобладающие во флоре города виды с широкими ареалами свидетельствуют о принадлежности к флорам холодного и умеренно-холодного поясов и значительной роли миграционных процессов. Численно среди них выделяются собственно евразиатские виды (22 % всей флоры) и голарктические (15,5 %), подчеркивая исторические связи с флорами северного полушария. Такое положение соответствует данным других исследованных городских флор (Рябовол, 2007; Суткин, 2010 и др.). Бореальные виды представлены евросибирским (24 %), евросибирско-дальневосточным (13,2 %) и сибирским типами ареалов.

Рис. 5. Соотношение основных географических групп во флоре г. Сосновоборска

По сравнению с Красноярской лесостепью (52,3 %) во флоре города ослаблена доля не только бореальных видов, но также восточноазиатских (5,2 %; Красноярская лесостепь - 6,3 %) и особенно древнесредиземноморских (4,9 %; Красноярская лесостепь - 12,2 %).

Положение г. Сосновоборска на стыке Западно-Сибирской, Среднесибирской и Алтае-Саянской провинций обусловливает разнообразие элементов азиатской группы (16,5 %) и преобладание среди них сибирских видов (6,5 %), подчеркивая характер флоры. Незначительное участие южносибирских и монголо-южносибирских растений (2,8 %) свидетельствует о невысоком уровне самобытности флоры города и низкой роли автохтонных процессов.

Своеобразие географического расположения г. Сосновоборска отражено и в наличии дифференциальных видов, располагающихся вблизи границ своего распространения. У северной границы ареала находятся Asparagus officinalis, Artemisia glauca, Juncus vvedenskyi, Elytrigia geniculata, Carduus thoermeri и др. На северо-восточном и восточном пределе распространения произрастают Salix cinerea, Plantago maxima, Campanula sibirica и др. Всего один вид флоры из восточноазиатской группы (Carex lanceolata) достигает западной границы своего ареала. При анализе флоры, в целом, западный элемент преобладает над восточным.

Многообразие связей флоры г. Сосновоборска обусловлено положением на границе выделов флористического районирования разного ранга (Тахтаджян, 1978; Волкова, 1997; Камелин, 2002, 2005). Географический спектр, отражая принадлежность флоры к Евросибирской подобласти, подчеркивает региональные черты за счет сибирского элемента с доминированием южносибирского.

4.5. Поясно-зональная структура флоры

В соответствии с современной системой зонально-секторного распространения растительности Евразиатского континента (Волкова, 1997) во флоре г. Сосновоборска выделено 5 основных поясно-зональных групп, включающих 11 элементов (рис. 6).

Лидирующее положение принадлежит суббореальной группе (40,8 %), что обусловлено климатическими условиями и зональной принадлежностью исследуемой флоры к суббореальному поясу Евразии и Красноярскому лесостепному району.

Именно Красноярская лесостепь является наиболее богатой среди других северных лесостепей Средней Сибири суббореального типа (Антипова, 2008), поэтому преобладание в совокупности лесостепных (25,3 %; Aconitum barbatum, Hemerocallis minor, Campanula glomerata и др.), степных (11,6; Artemisia sieversiana, A. commutata, Aizopsis aizoon и др.) и неморальных (3,9 %; Vibirnum opulus, Viola mirabilis и др.) видов в исследуемой флоре является вполне закономерным и естественным явлением.

Рис. 6. Соотношение поясно-зональных групп во флоре г. Сосновоборска

Богатство видами бореальной группы, включающей светлохвойный (18,6 %) и темнохвойный (3,4 %) элементы, обусловлено положением флоры у границы с подтайгой и присутствием в черте города обширных фрагментов аборигенных лесных участков, образованных сосной и лиственницей. Представители светлохвойнолесной группы в городских условиях показывают повышенную устойчивость к действию неблагоприятных факторов по сравнению с Красноярской лесостепью (13,6 %). Сравнительно малое участие темнохвойных элементов в сложении флоры связано с отсутствием естественных темнохвойных лесных сообществ (ельников, моховых болот) на территории города.

Высокий показатель группы антропофитов (17,3 %) достигается неоднозначным его составом, поскольку в эту группу входят не только сорные растения (Echinocystis lobata, Carduus nutans, C. thoermeri, Sonchus arvensis, Urtica dioica, Melandrium album и др.), но и пришлые виды растений из культуры (Ulmus americana, Crataegus pinnatifida, Spiraea trilobata) или случайно занесенные из других регионов (Securigera varia).

Богатство плюризональной группы (16,3 %) связано с наличием большого количества луговых участков за счет расширения административных границ города до прибрежной части р. Есауловка. В группе объединяются виды азональных местообитаний, представленных прирусловыми (3,4 %), водно-болотными (3,9 %) и луговыми (9,0 %) растениями.

Незначительное содержание во флоре горных видов (3,6 %) обусловлено близостью Енисейского кряжа и Восточного Саяна, а также равнинным характером территории.

Соотношение поясно-зональных элементов в городской флоре с преобладанием лесостепного (25,3 % всей флоры, 98 видов), светлохвойнолесного (18,6 %, 72 вида), степного (11,6 %, 45 видов) и лугового (9%, 35 видов) соответствует таковым во флоре Красноярской лесостепи (Антипова, 2008). Далее следуют неморальный и водно-болотный элементы -- по 3,9 % (по 15 видов), темнохвойный и прирусловый - по 3,4 % (по 13 видов), гипоарктомонтанный - 2,6 % (10 видов) и монтанный - 1 % (4 вида).

Более высокий процент участия лесостепных видов в Сосновоборске (25,3 %) по сравнению с Красноярской лесостепью (18,4 %) диагностирует не только зональное положение флоры, но и ее урбанизированный характер. Они обладают более широкой экологической амплитудой и повышенной устойчивостью, что важно в условиях города, чем узкоспециализированные степные виды, процент которых (11,6 %) в г. Сосновоборске меньше, чем в Красноярской лесостепи (12,4 %).

Таким образом, видовое разнообразие поясно-зональных групп во флоре г. Сосновоборска обусловлено географическим положением территории, близостью бореальной зоны и горных систем, а также урбанизацией ландшафта.

4.6. Синантропный компонент флоры

Синантропная группа во флоре г. Сосновоборска имеет в своем составе адвентивные виды, спонтанно расселившиеся по территории в результате хозяйственной деятельности человека и естественные аборигенные, устойчивые к антропогенному влиянию и произрастающие на вторичных синантропных местообитаниях. Доля синантропных растений во флоре г. Сосновоборска составляет 57,9 % (224 вида) общего состава всей флоры, из них доля апофитов 86,2 % (193) синантропных видов, доля адвентов - 13,8 % (31). Такие показатели свидетельствуют о большой распространенности аборигенных видов на антропогенных местообитаниях города.

Нами выделены группы синантропных видов растений в соответствии с подходом И. Хэнски (Hanski, 1982), основанном на выделении адвентивных групп по определенным критериям “активности” внутри модельного выдела. Это учет распространенности видов по исследуемой территории, их обилия. В результате во флоре были выделены следующие синантропные группы растений (рис. 7): центральные (Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Poa angustifolia, Taraxacum officinale, Linaria vulgaris и др.) - с высоким обилием и широко распространенные по модельным участкам; горожане (Cannabis sativa, Urtica dioica, Chamaenerion angustifolium, Lathyrus pratensis, Vicia amoena и др.) - обильные в определенных участках; сельские (Ranunculus polyanthemos, Gypsophila paniculata, Amaranthus retroflexus, Androsace septentrionalis, Acer negundo) - необильные, встречающиеся в широком диапазоне среды и спутники (Cichorium intybus, Helianthus tuberosus, Inula britannica, Calendula officinalis и др.) - с невысоким обилием и ограниченным диапазоном распространения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Соотношение синантропных групп во флоре г. Сосновоборска (по И. Хэнски, 1982; % от общего числа синантропных видов)

При анализе флоры города доминируют сельские виды (45,5 % всей синантропной флоры). Практически равный удельный вес имеют массовые горожане и редкие спутники (22,3 % и 22,8 % соответственно).

Ядро синантропной фракции флоры образуют сельские и центральные (9,4 %) группы (табл. 2), состоящие только из антропофильных видов растений (апофитов), встречающихся во всех модельных выделах.

Таблица 2

Количественное соотношение видов синантропных групп по модельным выделам г. Сосновоборска

Синантропные группы	Модельные выделы /число видов / % от синантропной фракции
	Лп	Мк	Бе	Чс	Сз	Гп	Пз
Центральные	21/9,4	21/ 9,4	21/9,4	21/9,4	21/9,4	21/9,4	21/9,4
Горожане	20/8,9	44/19,6	10/4,5	21/9,4	24/10,7	7/3,1	26/11,6
Сельские	60/26,3	89/39,7	37/16,5	52/23,2	57/25,4	31/13,8	62/27,7
Спутники	-	39/17,4	1/0,4	3/1,3	6 / 2,7	-	2 / 0,9
Всего:	101/ 45,0	191/85,3	69/30,8	97/ 43,3	109/ 48,7	59/26,3	111/49,6

Глава V. ПЕРСПЕКТИВЫ И ЗАДАЧИ ОХРАНЫ ФЛОРЫ

На территории г. Сосновоборска выделены группы растений по категориям редкости - редкие и уязвимые (Красная книга …, 2008, 2012): Cypripedium guttatum 3(R), C. calceolus 2(V), С. macranthon 2(V), Neottianthe cucullata 3(R), Hemerocallis minor 3(R).

В составе флоры города имеются виды растений (15), предложенные к охране на краевом уровне различными авторами (Степанов, 2003; Антипова, 2008): Allium angulosum, Asparagus officinalis, Campanula cervicaria, Caragana spinosa, Galatella angustissima, Iris ruthenica, Juncus vvedenskyi, Lilium pilosiusculum, Platanther bifolia, Primula macrocalyx, Pulsatilla angustifolia, Taraxacum dealbatum, Veronica beccabunga, Viburnum opulus, Viola mirabilis и др.

Всего зарегестрировано 88 видов растений, редких в г. Сосновоборске. Они сосредоточены в естественных зональных рефугиумах, сохранившихся в городе, самым крупным и репрезентативным из которых является городской лесопарк, выполняющий, главным образом, рекреационную функцию. Решением проблемы контроля и охраны популяций редких и краснокнижных видов растений в условиях Сосновоборска является организация ООПТ. Руководствуясь критериями выделения ООПТ (Степанов, 2003; Баранов, Кожеко, 2004 и др.), предложено обоснование организации на территории города памятника природы муниципального значения «Сосновый бор» в целях сохранения живописного природного ландшафта, малочисленных популяций редких и исчезающих видов, занесенных в Красные книги РФ (2008) и Красноярского края (2012), «Перечень редких и исчезающих видов сосудистых растений…» (2003), а также местообитаний малочисленных неморальных реликтов и полезных декоративных, пищевых и лекарственных растений.

Выводы

Флора г. Сосновоборска объединяет 387 видов сосудистых растений, относящихся к 231 родам и 62 семействам. Она относится к голарктическо-южнобореальному типу со среднеевропейскими и средиземноморско-центральноазиатскими чертами, сочетающая признаки гумидных и термофильных флор.

В экологическом отношении гемиксерофильно-мезофильная структура флоры г. Сосновоборска подтверждает зональное положение. Увеличение доли видов ксерофильного ряда (29,5 %) в сравнении с гигро- (18,3 %) и гидрофильным (0,3 %) компонентами выявляет тенденции ксерофитизации флоры. Кроме того, лидирующие позиции наземных поликарпических трав (59,9 %) с доминированием длиннокорневищных (16,3 %), кистекорневых и короткокорневищных (14,7 %) подтверждают ее бореально-степной характер.

В хорологической структуре флоры г. Сосновоборска доминируют евразиатские (59.2 %) и евросибирские (37,2 %) элементы. В целом, флора г. Сосновоборска суббореального типа (40,8 %) формируется на основе лесостепных (25,3 %) элементов при высокой активности бореальных (22 %) видов. Увеличение доли антропофитов (17,3 %) является следствием синантропизации, характерной для урбанофлор.

На современном этапе особенностью флористического состава г. Сосновоборска является преобладание урбанофильных видов (54,2 %) в составе аборигенного компонента. Ядро апофитов во флоре составляют сельские (45,5 %) виды. Невысокий индекс адвентизации (0,08) обусловлен преобладанием колонофитов (54,8 %), а также содержанием адвентивных видов в составе малочисленных спутников (58,1 % адвентивной фракции) и горожан (41,9 %).

Во флоре г. Сосновоборска выявлено 88 редких видов, из которых 20 растений занесены в Красные книги российского и регионального уровней. Актуальным направлением природоохранной деятельности г. Сосновоборска является организация памятника природы муниципального значения «Сосновый бор» в пределах наиболее крупного и репрезентативного естественного лесного рефугиума, включающего большую часть редких, охраняемых и ресурсных видов растений.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кулешова Ю.В. История исследования флоры г. Сосновоборска (Красноярский край) // Вестник КрасГАУ, 2011. Вып. 5. С. 26 - 29.

2. Кулешова Ю.В. Характеристика естественных экосистем г. Сосновоборска (Красноярский лесостепной район) / Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, 2011. № 3 (17). С. 188 - 192.

3. Кулешова Ю.В. Таксономический анализ архегониат флоры города Сосновоборска (Красноярский край) / Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, 2013. № 2 (24). С. 215 - 218.

4. Антипова Е.М., Кулешова Ю.В. Использование научной и учебной «colecсio carposoma» Гербария им. Л.М. Черепнина в исследовательской работе студентов // Макромицеты бореальной зоны. Матер. всеросс. науч.-практ. конф. Красноярск: ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2009. С. 32 - 36.

5. Кулешова Ю.В., Антипова Е.М. Роль флористических исследований в сохранении биоразнообразия растительных ресурсов г. Сосновоборска (Красноярский край) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. Матер. VIII международ. науч.-практ. конф. Барнаул, 2009. С. 451 - 453.

6. Кулешова Ю.В., Антипова Е.М. Изучение и перспективы охраны растительных ресурсов г. Сосновоборска (Красноярский край) // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Матер. II международ. науч.-практ. конф. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2009. С. 244 - 245.

7. Кулешова Ю.В., Антипова Е.М. Состояние и охрана естественных растительных сообществ г. Сосновоборска (Красноярский край) // Экология биосистем: устойчивость, принципы и механизмы функционирования. Матер. III всеросс. науч.-практ. конф. с международным участием. Нижний Тагил, 2010. С. 344 - 347.

8. Кулешова Ю.В., Антипова Е.М. Флора г. Сосновоборска // Проблемы изучения растительного покрова Сибири. Матер. IV Международ. науч. конф., посв. 125-летию Гербария им. П.Н. Крылова Томского государственного университета и 160-летию со дня рождения П.Н. Крылова. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. С. 103 - 105.

9. Антипова Е.М., Кулешова Ю.В. Флористические находки сосудистых растений во флоре г. Сосновоборска (Красноярский край) // Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока. Матер. пятой всеросс. науч. конф. с международным участием. Красноярск, 2011. С. 199 - 205.

10. Кулешова Ю.В. К опыту международного сотрудничества в организации учебно-педагогического процесса естественнонаучного направления и исследования биоразнообразия растительных ресурсов // Современные проблемы естественнонаучного образования. Матер. пятой всеросс. науч.-методич. конф. (с международным участием) учителей, преподавателей, студентов, магистрантов и аспирантов дисциплин естественнонаучного цикла. Красноярск, 2012. С. 105 - 107.

Размещено на Allbest.ru

...