Геоинформационная модель долины среднего течения реки суры для формирования системы особо охраняемых природных территорий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геоинформационная модель долины среднего течения реки суры для формирования системы особо охраняемых природных территорий

А.А. Ямашкин, Т.Б. Силаева, С.А. Ямашкин, О.А. Зарубин

В статье исследуется вопрос практического использования результатов моделирования ландшафтов для разработки и реализации ландшафтных программ природоохранной деятельности на примере долины среднего течения р. Суры. Анализ пространственно-временной организации геосистем проводился на базе региональной географической информационной системы (ГИС) «Мордовия», в которой в качестве ключевого звена выступает синтетическая ландшафтная карта, разработанная с использованием методов автоматической и автоматизированной обработки многозональных космических снимков. Основными источниками информации, кроме данных дистанционного зондирования, служили базы данных, сформированные по результатам полевых исследований состояния геосистем и распространения редких и исчезающих видов растений, проводимых в процессе создания и ведения Красных книг Республики Мордовия и Ульяновской области, и синтетического ландшафтного картографирования зон экологического равновесия Окско- Волжского междуречья. При обсуждении результатов приводится детальное описание морфологической структуры ландшафтов и особенностей распространения редких видов растений. Дается характеристика лесостепных экотонов коренных бортов долины р. Суры, ландшафтов сосновых и смешанных лесов древнеаллювиальных и флювиогляциальных равнин, пойменных гидроморфных геосистем. Особое внимание уделено наиболее крупному водному объекту мордовского присурья -- оз. Инерка. Показано, что долина средней Суры, обладает высоким ландшафтным и ценотическим разнообразием.

геоинформационное моделирование; геосистемы; ландшафты; особо охраняемые природные территории; редкие виды растений; синтетическая ландшафтная карта

A. A. Yamashkin, T. B. Silayeva, S. A. Yamashkin, O. A. Zarubin

THE GEOINFORMATION MODEL OF THE VALLEY OF THE MIDDLE REACHES OF THE SURA RIVER FOR THE DEVELOPMENT OF A SYSTEM OF PROTECTED AREAS

The article investigates issues related to the practical implementation of the results of landscape modeling for the development and implementation of environmental protection programs at the example of the valley of the middle reaches of the Surariver. The analysis of spatial and temporal aspects of geosystems interprets the data accumulated by the Mordovia geographic information system (GIS) and synthetic maps developed using the signal processing mechanism. The main sources of information are Earth remote sensing data, databases storing the results of field research inventorying rare and threatened plant species included into the Red Lists of the Republic of Mordovia and the Ulyanovsk Region, synthetic maps of ecological balance areas between the Oka and Volga rivers. Discussing the results of the research, the article provides a description of landscape structure and an account of the distribution of rare plant species. It characterizes the forest-steppe ecotone in the valley of the Surariver, pine and mixed conifer forest structures of the ancient alluvial plains and fluvioglacial plains, floodplain hydromorphucgeosystems. Special attention is given to Lake Inerka, the largest water reservoir in the Republic of Mordovia. The article maintains that the valley of the middle reaches of the Surariver is characterized by high landscape and cenotic diversity.

geoinformation modeling; geosystem; landscape; protected areas; rare plant species; synthetic map

Важнейшим направлением решения проблем сохранения природного наследия является разработка и реализация ландшафтных программ природоохранной деятельности, предусматривающих упорядочение пространственной структуры проектируемого культурного ландшафта на основе анализа средо- и ресурсовоспроизводящих свойств ландшафтов, проектирования систем особо охраняемых природных территорий ¹. Учитывая, что важнейшим показателем сохранности природного наследия является биоразнообразие, и в особенности его автотрофный компонент, приоритетной экологической задачей является всестороннее изучение биологического разнообразия на региональном и локальном уровнях. Особую значимость имеет исследование экотонов -- пограничных зон экосистем, обусловленных действием зональных и азональных природных факторов дифференциации биосферы.

В статье представлены результаты исследований закономерностей распространения редких и исчезающих видов растений в долине р. Сура. Работа основывается на сопряженном анализе данных полевых наблюдений и синтетической ландшафтной карты, разработанной на основе автоматизированного дешифрирования многозональных космических снимков.

Уникальным объектом лесостепи Европейской России является долина среднего течения Суры, возможно служившая рефугиумом в периоды плейстоценовых оледенений. Регион характеризуется умеренно континентальным климатом. Средняя годовая температура равна +3,6 °С. Продолжительность безморозного периода -- 134 дня, максимальная температура -- +39 °С, минимальная 47 °С. Зимний период начинается с образования устойчивого снежного покрова в третьей декаде ноября, средняя дата разрушения снежного покрова -- 10 апреля. Среднегодовое количество осадков -- около 620 мм. В долине господствуют ветры западного и южного направлений ². Функционирующие в настоящее время ландшафты северной лесостепи характеризуются сложной мозаикой зональных, интразональных и экстразональных экосистем с богатым видовым разнообразием биоты.

Сура -- правый приток Волги. Глубины реки в районе исследований колеблются от 0,3 до 0,70,8 м на перекатах, от 3 до 5 м -- на плесах; скорость течения -- от 0,3 до 1,0 м/с; ширина русла -- 80160 м. Годовой расход воды в створе с. Кадышево -- 98,5 м См. там же. См.: Ямашкин А. А, Ямашкин С. А. Применение алгоритма выделения краев к решению задачи моделирования границ ландшафтов // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. «География. Геоэкология». 2013. № 2. С. 28-34 ;Ямашкин А. А., Ямашкин С. А., Кликунов А. А., Акашкина А. Г., Шукшин Ю. С. Применение ГИС в анализе морфологической структуры ландшафтов // Вестник Удмуртского университета. Сер. «Биология. Науки о Земле». 2013. № 6-3. С. 115-122. См.: Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Использование нейронных сетей прямого распространения для ландшафтного картографирования на базе космических снимков // Геодезия и картография. 2014. № 11. С. 52-58 ;Ямашкин А. А., Новикова Л. А., Ямашкин С. А., Яковлев Е. Ю., Уханова О. М. Пространственная модель ландшафтов западных склонов Приволжской возвышенности // Вестник Удмуртского университета. Сер. «Биология. Науки о Земле». 2015. Т. 25, № 3. С. 124-132./с. Отличительной особенностью режима реки является наличие высокого весеннего половодья с затоплением пойм, низкой летне-осенней устойчивостью межени, нарушаемой в дождливые годы двумя-тремя паводками, и устойчивой зимней межени. Среднегодовая минерализация воды составляет 400-550 мг/дм^{3 3}.

Исследование пространственно-временной организации геосистем долины среднего течения р. Суры (рис. 1) проводилось на базе региональной ГИС «Мордовия», которая, помимо слоев электронной топографической карты, включает базовые тематические слои: геологическое строение; гидрогеологические условия и процессы (гидрогеодинамика и гидрогеохимия); рельеф и экзогеодинамические процессы; климат и экологическое состояние нижних слоев атмосферы; поверхностные воды и их экологическое состояние; структура почвенного покрова и техногенное загрязнение почв; биологическое разнообразие и ресурсы; особо охраняемые природные территории.

В качестве центрального звена ГИС «Мордовия» выступает синтетическая ландшафтная карта, функционирование которой опирается на автоматический и автоматизированный анализ многозональных космических снимков с применением различных алгоритмов классификации, основанных на использовании численных, статистических и оптимизационных методов, систем искусственного интеллекта: нейронных сетей См.: Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Структура региональной ГИС для целей ландшафтного планирования // Известия Смоленского государственного университета. 2014. № 4 (28). С. 305-314. См.: Ямашкин А. А., Новикова Л. А., Ямашкин С. А., Яковлев Е. Ю., Уханова О. М. Пространственная модель ландшафтов западных склонов Приволжской возвышенности. и гибридных систем, обучающихся на основе концепции EnsembleLearning.

При получении комплексных пространственно-временных характеристик геосистем исследование основывается на системном анализе данных, характеризующих динамические и инвариантные состояния территории . Выявление инвариантных свойств геосистем включает исследование литогенной основы (рельеф, геологическое строение, подземные воды), трансформация которой происходит в течение очень длительного периода, характеризуясь при этом необратимостью. Информация о динамике геосистем, обусловленной в первую очередь гидроклиматогенными и антропогенными факторами, извлекалась из материалов дистанционного зондирования Земли через анализ спектральных характеристик и других свойств.

Рис. 1.Географическое положение полигона исследования в бассейне реки Суры

Анализ закономерностей распространения редких и исчезающих видов растений основывается на комплексном сопоставлении результатов полевых исследований и синтетического ландшафтного картографирования зон экологического равновесия Окско-Волжского междуречья.

Морфологическая структура ландшафтов и особенности распространения редких видов растений. Формирование долинных ландшафтов Суры началось в период активных эпейрогенических поднятий, охвативших Приволжскую возвышенность в конце палеогена. Из-за особенностей тектоники осадочных пород река в течение длительного геологического времени меандрирует на юго-восток. Это привело к образованию асимметричной долины с высоким «нагорным» правым коренным бортом и весьма пологим левобережьем. Коренные борта долины сложены карбонатными и кремнисто-карбо-натными породами верхнемелового и палеогенового возраста.

На разработку и углубление долины значительное влияние оказали водно-ледниковые потоки донского ледника, сформировавшие наиболее древние песчаные и супесчаные наносы. На террасах Суры в условиях перигляциального климата, под воздействием долинных ветров появились дюнообразные всхолмления, в понижениях между которыми протягиваются болота. Хорошо выраженным уступом первая надпойменная терраса переходит к пойме, ширина которой достигает 4-5 км. На всем протяжении в республике она песчаная с останцами надпойменных террас, сильно переработанных эоловыми процессами, многочисленными меандрами и старицами.

Останцово-водораздельные массивы, возвышающиеся по правобережью над поймой р. Суры на 150-180 м, расчленяются глубокими долинами р. Инза, р. Аргаш, р. Елшанка и др. В левобережье ландшафты-аналоги протягиваются по дугообразному водоразделу Суры и Алатыря и увалами спускаются к долине Суры по междуречьям р. Синяш, р. Кша, р. Лаша, р. Чеберчинка и др. Возвышенные междуречья сложены кремнисто-карбонат-ными породами палеогенового возраста, перекрываемыми маломощными элювиально-делювиальными образованиями. На крутых склонах часто наблюдаются выходы на дневную поверхность карбонатных пород верхнемелового возраста. Особенности литогенной основы ландшафтов определяет распространение на верхних участках склонов неполноразвитых серых лесных щебнистых почв, которые вниз по склону сменяются серыми лесными и черноземными почвами.

В структуре широколиственных лесов характерно доминирование в древесном ярусе QuercusroburL., AcerplatanoidesL., TiliacordataMill.,вяза UlmusglabraHuds.; в кустарниковом ярусе -- CorylusavellanaL., LoniceraxylosteumL., EuonymusverrucosusScop., FrangulaalnusMill., иногда -- DaphnemezereumL. В травяном ярусе преобладают CarexpilosaScop.,AegopodiumpodagrariaL., изредка встречаются LiliummartagonL., GladiolusimbricatusL., Adenophoralilifolia(L.) A. DC., IrisaphyllaL., PotentillaalbaL., Prunellagrandiflora (L.) Scholler, DelphiniumcuneatumSteven ex DC., Lychnischalcedonica L. идр. На участках с выходами карбонатных отложений развиваются наиболее ксерофильные сообщества из Ephedradistachya L., Krascheninnikovia ceratoides (L.) Gueldenst.,Potentilla incana P. Gaertn., B. Mey. & Scherb. (Potentilla arenaria Borkh.), Psephellus mars-challianus(Spreng.) K. Koch.(CentaureamarschallianaSpreng.), Galatella villosa (L.) Rchb.f., G. angustissima(Tausch) Novopokr. идр.

Многие виды флоры долины Суры рассматривались на территории Приволжской возвышенности как реликты разного возраста: Phegopteris connectilis (Michx.) Watt, Salvinia natans (L.) All., FestucaaltissimaAll.Silene amoena L.,Geranium robertianum L., Ledum palustre L., Circaea alpina L., Trapa natans L. Рассмотрение вопросов реликтовости не входило в задачу данной статьи. Но, как отмечалось ранее, во флорогенетических работах, выполненных преимущественно на особенностях распространения представителей современной флоры, преувеличивался возраст реликтовых элементов, или к их числу причислялись растения без наличия на то оснований См.: Тихомиров В. Н., Силаева Т. Б. Конспект флоры Мордовского Присурья. Сосудистые растения : пособие к летней учеб. практике для студентов биол. фак. М. :Моск. гос. ун-т, 1990. 82 с.. Несомненно, что долина Суры это разнонаправленный миграционный коридор для многих видов растений.

Экотон левого коренного борта долины реки Суры. Коренной борт долины на большом протяжении сложен часто выходящими на дневную поверхность карбонатными, кремнисто - карбонатными породами верхнемелового и палеогенового возраста, перекрываемыми делювиальными и лессовидными суглинками. Наиболее сложная морфологическая структура ландшафтов с выходами на дневную поверхность писчего мела характерна для участков, где крутой коренной борт долины Суры прорезается долинами малых рек -- Кша, Лаша, Чеберчинка и др. Сложная структура литогенной основы формирует ярко выраженный экотонный эффект между лесостепными ландшафтами склонов междуречных пространств и лесными геосистемами аккумулятивных песчаных надпойменных террас Суры.

В сложной структуре почвенного покрова характерны комбинации карбонатных, оподзоленных, выщелоченных и луговых черноземов и серых лесных почв. В естественной растительности соседствуют широколиственные леса (остепненные дубравы), кустарниковые и луговые степи, которые отличаются высокой встречаемостью представителей лесостепного и степного элементов -- Stipa pennata L., S. tirsaSteven, Bromopsis riparia(Rehmann) Holub; из бобовых -- Trifolium alpestre L. и T. montanum L., Lathyrus pallescens (M. Bieb.) K. Koch; из разнотравья -- Galiumverum L., Salviastepposa Des.-Schost. иS. pratensis L., FilipendulavulgarisMoench, полукустарничка Thymus marschallianusWilld. и др.

В результате многолетних полевых исследований в левобережной части долины нами зарегистрировано 892 вида сосудистых растений из 417 родов и 98 семейств; в их числе 15 видов папоротниковидных, 7 -- хвощей, 6 -- плаунов, 3 -- голосеменных, остальные (861 вид) -- покрытосеменные растения .

Сложная мозаика экотона коренных бортов долины Суры обусловливает высокую насыщенность экосистем редкими и исчезающими видами. Всего в левобережной части долины зарегистрировано 87 (53 %) видов редких сосудистых растений из региональной Красной книги Республики Мордовия (2017) См.: Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М. : КМК, 2008. 885 с. См.: Красная книга Республики Мордовия. Редкие виды растений и грибов. 2-е изд., перераб. / науч. ред. и сост. Т. Б. Силаева. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2017. Т. 1. См.: Красная книга Ульяновской области / под науч. ред. Е. А. Артемьевой, А. В. Масленникова, М. В. Корепова. М. : Буки Веди, 2015. 550 с.. В составе редких видов доминируют степные и лесостепные кальцефилы -- Stipa capillata L., S. pennata, Melica transsilvanicaSchur, Elytrigia lolioides (Kar. et Kir.) Nevski, Lilium martagon L., Iris aphylla L., Gladiolusimbricatus L., Cypripedium calceolus L., C. guttatum Sw., Astragalusonobrychis L., Linum flavum L., Polygala sibirica L., Hypericumelegans Stephan ex Willd.,Thymus cimicinusBlum. ex Ledeb. (Th. Dubjanskyi Klokov& Desjat.-Shost.), Aster amellus L., Centaurea ruthenicaLam., Hieracium virosum Pall. На участках неглубокого залегания грунтовых вод встречаются Platanthera chlorantha (Custer) Rchb.,Gymnadenia conopsea(L.) R. Br., Silene sibirica (L.) Pers., AnemonesylvestrisL., Adonisvernalis L. Изредка встречается CotoneastermelanocarpusFisch. ex A. Blytt.

Пересекающие коренной борт долины Суры балки, суходолы и малые долины характеризуются развитием широкого спектра экосистем -- от лесных до лесостепных кустарников и остепненных лугов.

Экотон правого коренного борта долины реки Суры. На развитие ландшафтообразующих процессов в правобережье Суры значительное влияние оказывают коренные горные породы. Наиболее возвышенные формы рельефа сложены опоками и опоковидными песчаниками сызранской свиты. Коренные борта долины слагаются верхнемеловыми осадками (сантонский и кампанский ярусы), представленными белым писчим мелом, белыми и светло-серыми мергелями с прослоями кварц- глауконитового песка. У основания крутых склонов встречаются обнажения альбских черных и темносерых глин с прослоями тонкозернистых песков и опоковидных песчаников. Крутой коренной борт долины Суры прорезается долинами малых рек -- Инза, Аргаш, Елшанка и др., где на прилегающих нижних участках склонов карбонатные породы перекрываются маломощным плащом элювиально - делювиальных суглинков. Вниз по склону серые лесные почвы сменяются черноземами.

На крутых склонах с выходами на поверхность верхнемеловых отложений, представленных белым писчим мелом или мергелем, с неполноразвитыми карбонатными или перегнойно-карбонатными почвами на склонах южной экспозиции распространены дубравы, кустарниковые и луговые степи с кальцефильными редкими видами. Здесь зарегистрировано 50 (23 %) видов сосудистых растений, входящих в региональную Красную книгу Ульяновской области (2015) ¹¹, например: Kochia prostrata (L.) Schrad.,Krascheninnikovia ceratoides, Scabiosa isetensis L., Artemisiaarmeniaca Lam., A. latifolia Ledeb., A. sericea Weber ex Stechm., Centaurea ruthenica, Crepis pannonica (Jacq.) K. Koch, Scorzonera austriacaWilld.,Clausia aprica(Stephan) Trotsky,EuphorbiacaesiaKar. et Kir., Hedysarum gmelinii Ledeb., H. grandflorum Pall., Ononisarvensis L., Iris aphylla L., Thymus cimicinus, Linum perenne L., L. ucranicum (Griseb. ex Planch.) Czern.,Cephalanthera rubra(L.) Rich.,Orobanche elatiorSutton, Helictotrichon desertorum(Less.) Pilg., Stipa pennata, S. pulcherrima K. Koch, Polygala sibirica, Adonis vernalis, Cotoneaster melanocarpus, Valeriana rossica P. A. Smirn.

В геокомплексах с неглубоким залеганием грунтовых вод встречаются Cypripedium calceolus, Gentianella amarella (L.)Harry Sm.,Dactylorhiza incarnata (L.) Soo, Orchismilitaris L., Diplaziumsibiricum(Turcz. exKunze) Sa. Kurata. Во влажных лесах отмечено произрастание характерного вида бореального (таежного) высокотравья Aconitumseptentrionale Koelle), а на пойменных ивово-осоково-разнотравных болотах -- Salixrosmarinifolia L.

Ландшафты сосновых и смешанных лесов древнеаллювиальных и флювиогляциальных равнинформируют субпсаммофитные, субгидроморфные и субстагнозные ряды надпойменных террас, сложенных песками, в разной степени переработанными эоловыми и суффозионными процессами, подстилаемыми на большей части долины песчано-гли-нистыми породами нижнемелового возраста, а вблизи бортов долины -- карбонатными породами верхнемелового возраста.

Равнинные поверхности террас субпсаммофитных ландшафтных рядов осложняются песчаными дюнами протяженностью до 700 м, высотой до 15 м, разделяемыми заболоченными понижениями. Характерной чертой микрорельефа является широкое распространение блюдцеобразных понижений. Главную роль в возникновении и сохранении этих микроформ, по - видимому, играют суффозионные процессы. Их развитию благоприятствуют преобладание внутрипочвенного стока над поверхностным и большая мощность обогащенного пылеватой фракцией аллювия. В водосборных понижениях просадочные формы под действием флювиальных процессов трансформируются в микроложбины, ориентация которых указывает на направление водных потоков. В структуре почвенного покрова преобладают дерново-слабоподзолистые песчаные почвы.

На обедненных почвах более высоких участков распространены сосняки лишайниковые и сосняки зеленомошные с моховым покровом из Pleuroziumschreberi (Willd. ex Brid.) Mitt ипятнамиDicranum undulatum Schrad. ex Brid. Кустарниковыйярусредкий, представленSorbus aucuparia, Chamaecytisus ruthenicus (Fischer ex Woloszczak) Klask.

Травостой изреженный из Convallaria majalis L., Solidagovirgaurea L., Hieracium umbellatum L. Присутствуют небольшие пятнаAntennaria dioica (L.) Gaertn.,кустики Vacciniumvitis-idaeaL. На более освещенных южных склонах встречаются кустистые кладонии.

В подлеске хвойных лесов редко регистрируется Juniperus communis L. Среди других редких видов, включенных в Красную книгу Республики Мордовия (2017), на песчаных террасах Суры отмечены ArenariabiebersteiniiSchltdl.,Dianthusarenarius L., Pulsatillapatens(L.) Mill., Potentillaincana (Potentillaarenaria), Polygalapodolica DC. (P. wolfgangiana Bess. exLedeb.), Pyrolamedia Sw., Monesesuniflora A. Gray. В напочвенном покрове на песчаных дюнах отмечены LycopodiumtristachyumPursh, Linariagenistifolia (L.) Mill.

С увеличением трофност и экотопов формируются сосняки дубово-снытево-осоковые и сосняки липово-широкотравные, для подлеска которых характерны Corylusavellana, Euonymus verrucosus, Sorbusaucuparia, Rubusidaeus L., а для травяного покрова -- Festuca gigantea (L.) Vill.,Poanemoralis L., Convallariamajalis, Asarumeuropaeum L., Aegopodiumpodagraria, StellariaholosteaL., Pteridiumaquilinum (L.) Kuhnи др.

Ландшафты субгидроморфно-стагнозного ряда формируются на склонах водосборных понижений. Интенсивность микрорельефа и его качественное разнообразие изменяются от периферии водосборных понижений к их «функциональным центрам» -- ручьям, болотам. Водные потоки нередко производят заметную эрозионную работу и переносят значительную массу минеральных частиц. Режим минерального субстрата и земной поверхности в водосборных понижениях тесно связан с концентрацией склонового стока в линейные потоки, что является своего рода «авангардом» продвигающейся вперед эрозионно-гидрографической сети, где суффозионные явления дополняются сползанием масс грунта, заметным эрозионным врезом, переносом и переотложением минеральных частиц в ложбинах стока.

В экотопах с глубиной залегания грунтовых вод 0,5-1 м формируются сосняки-долгомошники на торфянисто-болотных и торфянисто-подзолисто-глеевых почвах. В под-леске встречаются крушина ломкая, разные виды ив и др. Характерен сплошной напочвенный покров из PolytrichumcommuneHedw. На нижних частях склонов и по днищам котловин, отличающихся сильным развитием процессов заболачивания, функционируют сосняки сфагновые. В древостое присутствует BetulapubescensEhrh. В травянистом покрове обильны разные виды рода Carex, Eriophorumvaginatum L., на заболоченных участках встречаются LedumpalustreL., AndromedapolifoliaL.

В понижениях рельефа при неглубоком залегании грунтовых вод вокруг болот и озер, вдоль ручьев распространены ольшаники из Alnus glutinosa (L.) Gaertn.,в кустарниковом ярусе которых доминируют Frangulaalnus, Salixcinerea L., Prunuspadus L.; на приствольных возвышениях -- Rubus idaeus,автравостое -- Urticadioica L., Filipendulaulmaria (L.) Maxim., Lysimachiavulgaris L., Scutellariagalericulata L.

Субгидроморфно-стагнозный ряд характеризуется присутствием таких редких для лесостепной зоны циркумполярных бореальных видов, распространенных в холодных и умеренных широтах Евразии и Северной Америки, как Coeloglossum viride (L.) Hartm.,Botrychium virginianum (L.) Sw., Eriophorum latifoliumHoppe, Carex hartmanii Cajander, Malaxis monophyllos (L.) Sw., Dactylorhiza maculata (L.) Soo. В экотопах, формирующихся в условиях парагене заскоренными карбонатными склонами, встречаются такие редкие виды, как Cephalantherarubra, EpipogiumaphyllumSw., Herminiummonorchis(L.) R. Br., Carexflava L., Dactylorhizacruenta(O. F. Mull.) Soo. По сырым лесам, окраинам болот, торфяникам с разреженным травянистым покровом, среди зеленых мхов встречается CorallorhizatrifidaChatel.

Субстагнозный ряд представляют болота, которые по характеру питания относятся преимущественно к низинным или переходным. В структуре растительности преобладает Salixcinerea.Травянистая растительность переходных болот состоит из Calamagrostiscanescens (Weber) Roth, CarexlasiocarpaEhrh. иC. rostrata Stokes, ComarumpalustreL. Довольно обычны Scutellariagalericulata, Filipendulaulmaria, Cicutavirosa L., Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud. Травянистые низинные болота часто закочкарены. Доминантами являются крупные осоки-- Carexcespitosa L. иC. vesicariaL., Phalaroidesarundinacea (L.) Rausch.,SymphytumofficinaleL.

Из списка видов, включенных в Красную книгу Мордовии, встречаютсяSalixlapponum, S. myrtilloides, Epipactis palustris(L.) Crantz, Elatine hydropiperL., Oxycoccus palustrisPers. В парагенетических системах, формирующихся под влиянием карбонатных пород коренных бортов долины Суры, регистрируютсяScrophularia umbrosaDumort.,Angelica palustris (Besser) Hoffm.

Субпсаммофитно-гидроморфные ряды ландшафтов дюнообразных останцов внутри- пойменных террасовых комплексов. На подзолистых слаборазвитых и дерново -слабоподзолистых песчаных почвах произрастают сосняки сухотравно-злаковые и ландышевые. В изреженных припойменных дубравах, среди зарослей кустарников встречается Galatellasedifolia (L.) Greuter(GalatellarossicaNovopokr.) В периоды снеготаяния и дождей в неглубоких ложбинах, разделяющих останцы, появляются небольшие водотоки и водоемы. В структуре почвенного покрова, кроме дерново-подзолистых почв, участвуют дерново-подзолистые глееватые и дерново-подзолистые глеевые песчаные почвы. Сосняки дубово -снытево-осоковые и сосняки липово-широкотравные осложняются влажными и сырыми березняками и осинниками.

Пойменные гидроморфные ландшафты. В структуре почвенного покрова доминируют серые лесные оподзоленные, дерновые зернистые, дерновые слаборазвитые песчаные, лугово - болотные, пойменные перегнойно-глеевые, торфянисто (торфяно)-глеевые, торфяно-иловатосуглинистые и иловато'-перегнойные почвы. В естественной растительности преобладают пойменные дубравы с вязом и ольхой, в подлеске которых доминируют липа и крушина, а в напочвенном покрове -- крапива двудомная, таволга вязолистная, ландыш и др. В комплексах крупных и мелких грив низкой поймы преобладают влажнотравно-крупно-злаковые луга с зарослями ивы и ольхи. На участках притеррасного заболачивания на торфяно-глеевых и торфяных иловато-суглинистых почвах распространены ольшаники.

Среди редких видов в пойменных экотопах встречаются DianthussuperbusL, RanunculuspolyphyllusWaldst. etKit. exWilld., Orchismilitaris, GratiolaofficinalisL., Pedicularissceptrum- carolinumL. На сохранившихся степных участках, сухих гривах в поймах рек отмечены кустарниковые заросли из SpiraeacrenataL., а по заболоченным берегам стариц, на заливных лугах -- SeneciotataricusLess.

Наиболее крупным озером мордовского присурья является Инерка, его площадь -- 56,3 га. По нашим данным, к числу редких и исчезающих растений в изученной флоре природного памятника «Озеро Инерка» относятся 33 вида сосудистых растений из 30 родов и 22 семейств. В хорошо прогреваемых пойменных озерах со стабильным в течение вегетационного сезона уровнем воды встречаются Salvinianatans (L.) All.,PotamogetonpraelongusWulfen, PotamogetonobtusifoliusMert. et W. D. J. Koch, Najas majorAll., Cauliniaminor (All.) Cossonet Germ.,TrapanatansL.

Региональные закономерности природной дифференциации. Проведенный анализ распространения редких видов указывает на общую закономерность проявления широтной географической зональности, осложненной ландшафтообразующей ролью долины Суры. В правобережье Суры доминируют степные виды, что объясняется не только распространением карбонатных выходов, но и широким распространением к югу на приводораздельных пространствах Приволжской возвышенности в составе палеогеновых пород саратовских отложений, в которых доминируют серые и желтоватые кварцевые пески и кремнистые песчаники. В северной части Приволжской возвышенности господствуют суглинистые вторичные моренные равнины. Поэтому для большой группы степняков долина служит северным пределом их распространения, несмотря на наличие сходных субстратов по коренному левому борту. В глубокой долине Суры на древнеаллювиальных и флювиогляциальных песках встречаются многие бореальные виды, находящиеся в долине на южных границах своих ареалов.

Особо охраняемые природные территории. Долина средней Суры, обладающая высоким ландшафтным и ценотическим разнообразием, входит в состав международной ключевой орнитологической территории (КОТР). Для сохранения природного наследия целесообразна организация особого режима природопользования в системе особо охраняемых природных территорий. В качестве основных векторов следует рассматривать зоны коренных бортов долины Суры, где с выходами на дневную поверхность писчего мела, опок и мергелей связано распространение многих редких и исчезающих видов растений.

Приведем наиболее интересные объекты природного наследия в левобережье р. Суры:

1. Ковыльные степи на склонах к долине р. Ташага (окрестности поселка Вейсэ Большеберезниковского района Республики Мордовия) с доминированием Stipapennataи других степных видов См.: Территории особого природоохранного значения Республики Мордовия., в том числе Thymuscimicinus,который является поволжским эндемиком и входит в Красную книгу Российской Федерации (2008) См.: Красная книга Российской Федерации (растения и грибы)..

2. Степные экосистемы на левобережных склонах к р. Чермелей (окрестности с. Симкино Большеберезниковского района Республики Мордовия), где отмечен богатый спектр редких видов: Stipa capillata, S. pennata, S. pulcherrima, Elytrigia lolioides, Melica transsilvanica, Anemonesylvestris, Artemisia armeniacaи A. latifolia, Polygala sibirica, Bupleurum falcatum L.

3. Урочище «Лашинские склоны» (в 4 км южнее с. Николаевка Дубенского района Республики Мордовия) с Thymus cimicinus(второе местонахождение в республике) и другими южными видами.

4. Степи на крутых склонах долины р. Чеберчинки (близ с. Николаевка Дубенского района Республики Мордовия), где отмечено произрастание целого ряда кальцефильных степных видов: Stipa pennata, Adonis vernalis, Astragalusonobrychisи др. См.: Территории особого природоохранного значения Республики Мордовия..

В правобережье Суры особый режим природопользования целесообразно организовать в следующих природных комплексах.

1. Лесные экосистемы на крутом склоне с Cypripediumcalceolus, Cephalantherarubra севернее с. Первомайское Инзенского района.

2. Сосновый лес на крутом склоне горы Бунт с Cypripediumcalceolus, Cephalantherarubra, Epipactisatrorubens (Hoffm.) Besser.

3. Нагорная дубрава с фрагментами сообществ северной луговой степи, отличающихся обилием южных кальцефильных видов между селами Тияпино и Большое Шуватово. Склон прорезают несколько глубоких оврагов с родниками и небольшими висячими болотами. Экосистемы отличаются произрастанием редких видов папоротников -- Diplasiumsibiricum, Botrychiumlunaria(L.) Sw.; нескольких редких видов семейства орхидных -- Cypripediumcalceolus, Cephalantherarubra, Orchis militaris, Gymnadeniaconopsea, Platantherabifolia(L.) Rich.,Epipactisatrorubens(Hoffm.) Besser, Dactylorhyzafuchsii (Druce) Soo. На открытом задернованном степном склоне отмечены фрагменты сообществ северной луговой степи с участием Stipapennata иегоспутников -- Potentilla rectaL., Linum perenne, Adonis vernalisидр. На обнажениях мела произрастают многочисленные кальцефильные виды, в том числе Linum perenne, Thymus cimicinus, Polygala sibirica, Linum flavum, EchinopsruthenicusBieb.,Prunellagrandiflora. На висячих болотцах у подножия склонов растут Dactylorhyzaincarnata, Inulahelenium L.

4. Степи на коренном борту долины р. Сурысвы ходами мела в окрестностях с. Большое Шуватово Инзенского района Ульяновской области, где растут Stipapennata, Krascheninnikoviaceratoides, Thymus cimicinus, Scabiosaisetensis.

5. Степиус. Чумакино Инзенского района с произрастанием Stipapennata, Krascheninnikoviaceratoides, Euphorbia seguieriana, Viola ambiguaWaldst. et Kit., Thymus cimicinus, Gentianellaamarella, Onosmasimplicissima L., Scabiosaisetensis, Galatellalinosyris (L.) Rchb.f., Centaurearuthenica.

6. Степи на коренном борту долины р. Суры с выходами мела в окрестностях с. Котяково и с. Кадышево Карсунского района Ульяновской области. Здесь отмечены степные сообщества со многими редкими видами из Красных книг России, Республики Мордовия и Ульяновской области.

Это копеечник крупноцветковый Hedysarumgrandiflorum, Thymuscimicinus, Stipapennata, входящие в Красную книгу России; а также Clausiaaprica, Ephedradistachya, Carexpediformis

C. A. Mey., Krascheninnikoviaceratoides, Hedysarumgmelinii, Astragalushenningii (Steven) Boriss., Euphorbia caesia, PimpinellatragiumVill., Scabiosaisetensis, Tanacetumkittarianum (C. A. Mey.) Tzvelev, ScorzoneraaustriacaWilld. Умногихвидов, напримерHedysarum, Astragalushenningii, Clausiaaprica, Euphorbia caesia, Tanacetumkittarianum,на данном сегменте ареалов это самые северные местонахождения.

Важнейшим инструментом исследования закономерностей распространения редких и исчезающих видов должна являться региональная ГИС, в которой в качестве центрального звена выступает синтетическая ландшафтная карта. Основными источниками информации для картографирования геосистем выступают материалы дистанционного зондирования Земли. Ландшафтный анализ многозональных космических снимков, выполняемый с помощью визуальных и картометрических приемов, позволяет выявить закономерности пространственной дифференциации экосистем, а, следовательно, особенности расселения редких и исчезающих видов, получить представление об особенностях развития территории, обосновать локальную или региональную систему мероприятий по рациональному использованию и охране природы.

Особенности распространения редких и исчезающих видов в долине Суры определяются комплексом ландшафтообразующих факторов. В экотонах коренных бортов долины, особенно в узлах их пересечения долинами малых рек, значительное распространение получили полусерийные и серийные фации сублитоморфныхфакторально -динамических рядов лесостепных ландшафтов с высокой концентрацией редких и исчезающих, в том числе кальцефильных видов, среди которых Stipa capillata, S. pennata, S. pulcherrima, Melica transsilvanica, Elytrigia lolioides, Lilium martagon, Iris aphylla, Gladiolusimbricatus, Cypripedium calceolus, C. guttatum, Astragalusonobrychis, A. henningii, Hedysarumgrandiflorum, H. gmelinii, Linumflavum, Polygalasibirica, Hypericumelegans, Thymus cimicinus, Aster amellus, Centaurea ruthenica, Hieracium virosumи др.

В субпсаммофитных факторально-динамических рядах геосистем древнеаллювиальных и аллювиально-флювиогляциальных равнин наибольшая концентрация редких и исчезающих видов характерна для полусерийных и серийных фаций в субстагнозных рядах -- Salixlapponum, S. myrtilloides, Epipactis palustris, Elatine hydropiper, Oxycoccus palustris; пойменных озер -- Salvinianatans, Potamogetonpraelongus, P. obtusifolius, Najasmajor, Trapanatansи др.

Система особо охраняемых природных территорий сурской зоны экологического равновесия должна включать сублитоморфные, субпсаммофитные, субгидроморфные, гидроморфные и субстагнозные факторально-динамические ряды долинного ландшафта, в которых произрастают 87 видов (53 %) сосудистых растений, занесенных в Красную книгу Республики Мордовия и 50 видов (23 %), включенных в Красную книгу Ульяновской области. Особое место занимают объекты государственной охраны -- виды, входящие в Красную книгу Российской Федерации: Cypripediumcalceolus, Cephalantherarubra, Epipogiumaphyllum, Neottianthecucullata (L.) Schltr.,Orchis militaris, Iris aphylla, Stipapennata, S. pulcherrima, Hedysarumgrandiflorum, Thymus cimicinus.Еще более высокий созологический статус имеют 12 видов: Diplaziumsibiricum, Iris aphylla, Cypripediumcalceolus, Pulsatillapatens, Dianthusarenarius, Moehringialateriflora(L.) Fenzl, Thesiumebracteatum Hayne, AgrimoniapilosaLedeb. Angelicapalustris, Adenophoraliliifolia (L.) A. DC.,Jurineacyanoides (L.) Rchb.,Klasealycopifolia (Vill.)A, Lцve& D. Lцve(Serratulalycopifolia (Vill.) A. Kern). Они входят в список редких видов Европы, при этом последние три вида широко распространены в долине Суры, как в Среднем Поволжье в целом, имеют многочисленные и полночленные популяции.

Список использованной литературы и электронных ресурсов

моделирование ландшафт программа природоохранная сура

1. Географический атлас Республики Мордовия / под ред. А. А. Ямашкина. -- Саранск : Изд-во Морд. унта, 2012. -- 204 с.

2. Красная книга Республики Мордовия. Редкие виды растений и грибов / науч. ред. и сост. Т. Б. Силаева. -- 2-е изд., перераб. -- Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2017. -- Т. 1.

3. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / под ред. Ю. П. Трутнева. -- М.: КМК, 2008. -- 885 с.

4. Красная книга Ульяновской области / под науч. ред. Е. А. Артемьевой, А. В. Масленникова, М. В. Корепова. -- М. : Буки Веди, 2015. -- 550 с.

5. Редкие растения и грибы : материалы для ведения Красной книги Республики Мордовия за 2005 г. / под общ. ред. Т. Б. Силаевой. -- Саранск :Мордов. гос. ун-т, 2015. -- 140 с.

6. Редкие растения и грибы : материалы для ведения Красной книги Республики Мордовия за г. / под общ. ред. Т. Б. Силаевой. -- Саранск :Мордов. гос. ун-т, 2016. -- 100 с.

7. Сосудистые растения Республики Мордовия (конспект флоры) / под ред. Т. Б. Силаевой. -- Саранск :Мордов. гос. ун-т, 2010. -- 352 с.

8. Территории особого природоохранного значения Республики Мордовия // Изумрудная книга Российской Федерации. Территории особого природоохранного значения Европейской России / под ред. А. А. Тишкова. -- М. : Ин-т географии РАН, 2011-2013. -- Ч. 1. -- С. 97-116.

9. Тихомиров В. Н., Силаева Т. Б. Конспект флоры Мордовского Присурья. Сосудистые растения : пособие к летней учеб. практике для студентов биол. фак. -- М. :Моск. гос. ун-т, 1990. -- 82 с.

10. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А., Кликунов А. А., Акашкина А. Г., Шукшин Ю. С. Применение ГИС в анализе морфологической структуры ландшафтов // Вестник Удмуртского университета. Сер. «Биология. Науки о Земле». -- 2013. -- № 6-3. -- С. 115-122.

11. Ямашкин А. А., Новикова Л. А., Ямашкин С. А., Яковлев Е. Ю., Уханова О. М. Пространственная модель ландшафтов западных склонов Приволжской возвышенности // Вестник Удмуртского университета. Сер. «Биология. Науки о Земле». -- 2015. -- Т. 25, № 3. -- С. 124-132.

12. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Использование нейронных сетей прямого распространения для ландшафтного картографирования на базе космических снимков // Геодезия и картография. -- 2014. -- №

1. -- С. 52-58.

13. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Применение алгоритма выделения краев к решению задачи моделирования границ ландшафтов // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. «География. Геоэкология». -- 2013. -- № 2. -- С. 28-34.

14. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Структура региональной ГИС для целей ландшафтного планирования // Известия Смоленского государственного университета. -- 2014. -- № 4 (28). -- С. 305-314.

REFERENCES

1. Yamashkin A. A. (ed.). Geograficheskij Atlas RespublikiMordoviya[Geographical Atlas of the Republic of Mordovia]. Saransk, Mordovia University Publ., 2012, 204 p. (In Russian).

2. Silaeva T. B. (ed.). KrasnayaknigaRespublikiMordoviya. Redkievidyrastenijigribov[Red Book of the Republic of Mordovia. Rare plant and mushroom species (ed. 2)]. Saransk, Mordovia University Publ., 2017, vol. 1, 288 p. (In Russian).

3. Trutnev U. P. (ed.). KrasnayaknigaRossijskojFederacii (rasteniyaigriby)[The Red Book of the Russian Federation (plants and mushrooms)]. Moscow, KMK, 2008, 885 p. (In Russian).

4. Artemieva E. A. (ed.). KrasnayaknigaUl'yanovskojoblasti[Red Book of the Ulyanovsk Region]. Moscow, BukiVedi Publ., 2015, 550 p. (In Russian).

5. Silaeva T. B. (ed.). Redkierasteniyaigriby. MaterialydlyavedeniyaKrasnojknigiRespublikiMordoviyaza 2015 g.[Rare plants and mushrooms. Materials for maintaining the Red Book of the Republic of Mordovia for 2015]. Saransk, Mordovia University Publ., 2015, 140 p. (In Russian).

6. Silaeva T. B. (ed.). Redkierasteniyaigriby. MaterialydlyavedeniyaKrasnojknigiRespublikiMordoviyaza 2016 g.[Rare plants and mushrooms. Materials for maintaining the Red Book of the Republic of Mordovia for 2016]. Saransk, Mordovia University Publ., 2016, 100 p. (In Russian).

7. Silaeva T. B. (ed.). SosudistyerasteniyaRespublikiMordoviya (konspektflory)[Vascular plants of the Republic of Mordovia (outline of flora)]. Saransk, Mordovia University Publ., 2010, 352 p. (In Russian).

8. Tishkov A. A. (ed.). Territories of special conservation value of the Republic of Mordovia. IzumrudnayaknigaRossijskojFederacii. TerritoriiosobogoprirodoohrannogoznacheniyaEvropejskojRossii[Emerald book of the Russian Federation. Territories of special conservation value of European Russia]. Moscow, Institute of Geography of Russian Academy of Sciences, 2013, vol. 1, pp. 97-116. (In Russian).

9. Tikhomirov V. N., Silaeva T. B. KonspektfloryMordovskogoPrisur'ya. Sosudistyerasteniya[Abstract of the flora of MordovianPrisurye. Vascular plants]. Moscow, Moscow University Publ., 1990, 82 p. (In Russian).

10. Yamashkin A. A., Yamashkin S. A., Klikunov A. A., Akashkina A. G., Shukshin U. S. Use of GIS in the analysis of the morphological structure of landscapes. VestnikUdmurtskogouniversiteta. Ser. “Biologiya. Nauki o Zemle”[Bulletin of Udmurt University. Biology. Earth Sciences]. 2013, no. 6 (3), pp. 115-122. (In Russian).

11. Yamashkin A. A., Novikova L. A., Yamashkin S. A., Yakovlev E. U., Uhanova O. M. Spatial model of landscapes of the western slopes of the Volga Upland. VestnikUdmurtskogouniversiteta. Ser. “Biologiya. Nauki o Zemle”[Bulletin of Udmurt University. Biology. Earth Sciences]. 2015, vol. 25, no. 3 (163), pp. 124-132. (In Russian).

12. Yamashkin A. A., Yamashkin S. A. Use of direct distribution neural networks for landscape mapping on the basis of space images. Geodeziyaikartografiya[Geodesy and Cartography]. 2014, no. 1, pp. 52-58. (In Russian).

13. Yamashkin A. A., Yamashkin S. A. Application of the edge selection algorithm to solving the problem of modeling the boundaries of landscapes. VestnikVoronezhskogogosudarstvennogouniversiteta. Ser. “Geografiya. Geoehkologiya”[Bulletin of Voronezh State University. Geography. Geoecology]. 2013, no. 2, pp. 28-34. (In Russian).

14. Yamashkin A. A., Yamashkin S. A. Structure of a regional GIS for landscape planning purposes. IzvestiyaSmolenskogogosudarstvennogouniversiteta[News of Smolensk State University]. 2014, vol. 4, no. 28 (163), pp. 305-314. (In Russian).

Размещено на Allbest.ru