Флора северных лесостепей средней сибири 03. 00. 05 Ботаника



страница1/4
Дата23.04.2016
Размер0.6 Mb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4



На правах рукописи

Антипова Екатерина Михайловна




ФЛОРА СЕВЕРНЫХ ЛЕСОСТЕПЕЙ СРЕДНЕЙ СИБИРИ

03.00.05 – Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора биологических наук

Томск 2008

Работа выполнена на кафедре ботаники ГОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»



Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор

Иван Моисеевич Красноборов





Официальные оппоненты:

академик РАН,

доктор биологических наук, профессор

Игорь Юрьевич Коропачинский
доктор биологических наук, профессор

Бимба-Цырен Батомункуевич Намзалов


доктор биологических наук, доцент

Андрей Ильич Пяк





Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет», г. Барнаул

Защита диссертации состоится «___»_________ 2008 г. в ______час. на заседании диссертационного совета Д 212.267.09 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет»:

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36. Fax: (3822) 529853, 529601;
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета.
Автореферат разослан «___»_______ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук В.П. Середина



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Обращение к изучению растительного покрова островных лесостепей Средней Сибири не случайно. Это одни из наиболее освоенных, густонаселенных и значимых в хозяйственном отношении регионов Сибири, пострадавшие от действия хозяйствующего населения – значительная часть их естественного растительного покрова уже уничтожена в результате распашки земель, вырубок и пожаров, действия и строительства объектов угледобывающей промышленности КАТЭКа, большая же доля оставшейся растительности используется под пастбища и сенокосы. Углубленные флористические и геоботанические исследования способствуют выявлению основных тенденций трансформации важнейшего блока биоты Земли и созданию базы для проведения биологического мониторинга, позволяющего наметить пути улучшения экологических параметров окружающей среды, а сам процесс изменений сделать более прогнозируемым и контролируемым.

Обострение экологической обстановки диктует необходимость знания региональной специфики растительного покрова в природоохранных целях. При этом необходимо усилить внимание и к проблемам рационального природопользования, сохранив оптимальную площадь природных комплексов, выполняющих стабилизирующую функцию в природной среде. В связи с объединением территорий Красноярского края важно переиздание Красной книги растений (2005).

Флора как своеобразная летопись является незаменимым историческим документом происходящих событий. Но до сего дня сводных полных работ, специально посвященных выявлению и анализу специфичной лесостепной флоры среднесибирского региона, не было, несмотря на давнюю историю ее изучения. В центральных гербарных учреждениях Сибири северные лесостепи представлены материалами 30–60 гг. ХХ в. и до настоящей работы не имели своего «Конспекта флоры». Все это явилось необходимым мотивом изучения растительного покрова северных лесостепей в научном и прикладном направлениях.

Цель работы. Выявление региональной специфики, основных закономерностей генезиса и современных тенденций развития флоры северных лесостепей Средней Сибири с разработкой научно обоснованных рекомендаций к сохранению фитогенофонда региона.

Задачи исследования.

1. Создать базу по флоре северных лесостепей на основе конспекта, составленного по результатам многолетних экспедиционных исследований, с использованием последних монографических обработок и критического обобщения сведений предыдущих исследователей по публикациям и гербарным коллекциям;

2. Выявить фитоценотическое разнообразие с классификацией сообществ северных лесостепей и характеристикой синтаксонов;

3. Провести сравнительный анализ локальных флор (ЛФ) для определения пространственного разнообразия и уровней флористического богатства на площадях стандартного размера 100 км2, 1000 км2, 10000 км2, 100000 км2;

4. Изучить особенности флоры северных лесостепей на основе всестороннего анализа таксономической, хорологической, эколого-географической, экологической, биологической и эколого-фитоценотической структуры;

5. Выделить региональные фитохории, изучив пространственную дифференциацию флоры с учетом статистического конвергентного районирования и характера прохождения границ ареалов дифференциальных видов;

6. Выявить хронологические тренды динамики растительного покрова и основные черты генезиса современных флороценотипов северных лесостепей на основе изучения реликтовых явлений, определения оригинальности ЛФ, выделения исторических свит и флорогенетических элементов;

7. Определить современное состояние фитогенофонда лесостепей для научно обоснованного планирования природоохранных мероприятий с анализом адвентивного компонента флоры и путей его дальнейшего развития;



Защищаемые научные положения.

1. Флора северных лесостепей Средней Сибири характеризуется высоким уровнем флористического богатства и таксономического разнообразия в пределах своего региона, подтверждаемого сравнением данных по площадям стандартного размера и показателям пространственного разнообразия.

2. Зональным изменениям в северных лесостепях Средней Сибири присуща региональная специфика, определяемая географическими и историческими факторами.

3. Оригинальная схема флористического районирования, составленная по результатам сравнительного анализа ЛФ и местам сгущения границ ареалов видов, отражает зонально-поясную дифференциацию исследуемой территории, на основе вскрытых географических закономерностей изменения состава и структуры флоры.


Фактический материал и методы исследований. Основной объем фактического материала (более 25 000 гербарных образцов, около 1000 геоботанических описаний) был получен в ходе экспедиционных работ 1985–2007 гг. на территории Канской, Красноярской и Ачинской лесостепей.

Основным методом исследования выбран метод конкретных флор (Толмачев, 1931) в сочетании с детальным маршрутно-рекогносцировочным обследованием. Конспект флоры сосудистых растений составлен по материалам 26 исследованных ЛФ (рис. 1). На основании изучения литературных данных, картографических материалов по природным условиям и личным визуальным наблюдениям проводился выбор участков ЛФ с учетом полного охвата геоморфологических выделов территории и степени ее синантропизации. Детально обследовались радиальными маршрутами дальностью до 5–7 км от основного лагеря наиболее сохранившиеся и менее всего нарушенные хозяйственной деятельностью участки природных ландшафтов. Выявлялось экотопологическое разнообразие парциальных флор, полный видовой состав каждого типа экотопа. Полевые работы во всех пунктах проводились в разные годы и разные периоды вегетационного сезона (весенний, летний, осенний). Гербарий определялся с использованием региональных флор и монографий, посвященных отдельным таксонам, с консультацией у систематиков по трудным в систематическом отношении группам. Локальная городская флора (г. Красноярск) изучалась методом модельных выделов урбанизированного ландшафта (Ильминских, 1989).

При изучении растительности использованы подходы и критерии эколого-фитоценотической классификации (Черепнин, 1956; Куминова, 1971). Высшие синтаксоны выделялись по общности жизненных форм доминантов и трактовались в свете эколого-физиономического подхода, разработанного Е.М. Лавренко (1947).

В Красноярском краевом музее (ККМ) и Гербарии им. Л.М.Черепнина кафедры ботаники КГПУ (KRAS) были разобраны неопределенные сборы нач.–сер. 20 века.

Изучены и в случае необходимости переопределены материалы из фондов крупнейших Гербариев Сибири и России: им. П.Н.Крылова (ТГУ, ТК), им. Д.П.Сырейщикова (МГУ, МW), им. М.Г. Попова (Новосибирск, NSK), им. Л.М.Черепнина (КГПУ, KRAS), ЦСБС СО РАН

(Новосибирск, NS), Алтайского (Барнаул, SSBG) и Сибирского федерального (Красноярск, KRSU) госуниверситетов, Краевого краеведческого музея (ККМ), единичные сборы из Главного ботанического сада им. Н.В.Цицина РАН (Москва, MHA). Учтены литературные сведения о флористических находках в лесостепях на основе критического обзора публикаций по флоре и растительности.

При анализе флоры использовались традиционные методики и математические методы. Графическое отображение полученных результатов проведено с использованием компьютерных программ.

Научная новизна работы определяется существенным пополнением знаний о растительном покрове северных лесостепей Средней Сибири.

1. В результате ревизии имеющихся сведений и экспедиционных исследований, равномерно охвативших территорию, достаточно полно проведена инвентаризация современного видового состава сосудистых растений, выявлено фитоценотическое разнообразие и адаптированы к территории классификации растительности ведущих ботаников Сибири.

2. Впервые составлен и проанализирован конспект флоры из 1566 видов, относящихся к 6 отделам, 8 классам, 112 семействам и 519 родам. В ходе полевых исследований описано 2 новых для науки вида, обнаружены географические новинки для флоры: Сибири – 13 видов, Средней Сибири – 27, Верхнеенисейского ботанико-флористического района – 28, Канской лесостепи – 192 вида, Красноярской – 278, для Ачинской лесостепи новыми находками явились 324 вида, 118 впервые отмечены на юге Красноярского края. Подтверждено произрастание 277 сомнительных для региона видов.

3. Установлены зональные (149) и секторные (202) границы ареалов видов, составляющих уникальный генофонд в биоразнообразии региона. Определены экологическая, фитоценотическая, биоморфологическая приуроченность, особенности географического распространения видов, составлены точечные карты ареалов редких растений в пределах северных лесостепей.

4. На основе всестороннего анализа впервые выявлены особенности общей региональной флоры (РФ) и параметры таксономического разнообразия ЛФ. Впервые определена флористическая репрезентативность РФ и ЛФ северных лесостепей, пространственное разнообразие, уровни флористического богатства на площадях стандартного размера.

5. Выяснены ботанико-географические особенности флоры по результатам статистического конвергентного районирования и выявленных дифференциальных видов, намечены границы и дана характеристика региональных флористических фитохорий: 4 округов и 10 районов.

6. Генезис флоры рассмотрен в эколого-историческом аспекте по филоцено- и географо-генетической классификациям с выделением флороценотипов, флорогенетических элементов и учетом реликтов.

7. Подробно изучен адвентивный компонент флоры, выявлены тенденции его изменения.

8. Рассмотрено современное состояние фитогенофонда северных лесостепей, выделены виды растений, нуждающиеся в охране на региональном и федеральном уровнях, и особо охраняемые природные территории, перспективные для организации в них охранного режима.

Теоретическая и практическая значимость.

1. Углубленные ботанические исследования северных лесостепей представляют огромный интерес для расшифровки эволюции флоры и истории формирования растительности межгорных котловин внутриконтинентального типа Средней Сибири, отличающихся своеобразными природными условиями, которые по крайней сложности существующих в них природных процессов могут быть сравнимы только с горными странами (Береснева, 2006).

2. Выявленное фитоценотическое разнообразие позволило осуществить оригинальную классификацию растительности региона с характеристикой синтаксонов.

3. Полученные в ходе работы сведения о распространении видов в северных лесостепях дополнили «Флору Сибири» (1987–2003) и были использованы при ее составлении некоторыми авторами; включены в раздел «Растения» Красной книги Красноярского края (2005), «Список растений юга Красноярского края» (2006).

4. Созданная база по флоре региона в Гербарии им. Л.М.Черепнина (http://herba.kspu.ru) является основой для переиздания «Определителя растений юга Красноярского края» (1979), «Красной книги» объединенного края, составления «Флор» разного уровня.

5. Результаты работы имеют существенное значение для осуществления задач мониторинга за динамикой растительного покрова и трансформацией флоры, получения достоверных сведений о процессах натурализации адвентивных видов растений.

6. К практическим разработкам относится детальный анализ функционирующей сети особо охраняемых природных территорий и внесенные предложения по ее усовершенствованию.

7. Материалы исследований автора в течение многих лет используются при подготовке студентов Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева по специальности «Биология» в лекционных курсах по систематике высших растений, основам фитоценологии, спецкурсах и специализациях по местной флоре и ее охране, на летней полевой практике по ботанике.

8. Собранный материал к исследованной флоре существенно пополнил состав коллекций Гербария им. Л.М.Черепнина (KRAS) и частично передан в Гербарии Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (NS), Красноярского краеведческого музея (ККМ).

Апробация работы. Основные результаты и положения работы были представлены и доложены на научных конференциях, съездах и симпозиумах:

16-ти международных: Санкт-Петербург (1998, 2005), Новосибирск-Барнаул (2003), Барнаул (2003, 2004, 2005), Улан-Удэ (2004), Москва (2004, 2007, МГУ); Москва (2004, МГПУ); Томск (2005), Красноярск (2005, 2006, 2007), Ижевск (2006), Биробиджан (2006);

17-ти всероссийских: Красноярск (1991, 1995, 1996, 1998, 2000, 2001, 2004, 2005, 2006), Томск (1997, 1998), Барнаул (1999), Новосибирск (2005, 2006), Хабаровск (2006), Томск-Барнаул (2007).

Публикации. С использованием материалов диссертации опубликовано около 100 печатных работ, из них 3 монографии, 12 учебных пособий, более 70 статей в научных журналах, коллективных монографиях, сборниках, 7 тезисов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 10 глав, выводов, списка литературы (около 1000 источников) и 2 приложений. Работа, включая приложения, изложена на 930 страницах машинописного текста, иллюстрирована 27 рисунками, 49 таблицами и 195 картами. В Приложении 1 (344 с.) дан конспект с указанием для каждого вида данных по экологии в условиях северных лесостепей, частоте встречаемости, приуроченности к региональной лесостепи, ЛФ, из которых имеются гербарные сборы, по обилию, числу известных местонахождений вида. В Приложении 2 (50 с.) приведены карты ареалов редких растений.

Благодарности. Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность всем, кто помогал в выполнении данной работы:

И.М.Красноборову – дорогому учителю и наставнику, убедившего своей необычайной преданностью и трудолюбием в выполнении подобного рода работы и сыгравшего ключевую роль в формировании научных взглядов автора;

Н.И.Дроздову – ректору КГПУ, восстановившему финансирование студенческих полевых практик и научных экспедиций, без чего невозможно было бы осуществление масштабных полевых исследований;

кураторам всех Гербариев, где посчастливилось работать;

за консультации и проверку гербария сотрудникам: ТГУ – А.В.Положий (Oxytropis), С.Н.Выдриной (Astragalus), В.И.Курбатскому (Potentilla, Сaragana), И.И.Гуреевой (папоротники), М.В.Олоновой (Poa); ЦСБС СО РАН – И.М.Красноборову (Artemisia и др.), Г.А.Пешковой (Corydalis), М.Н.Ломоносовой (Chenopodiaceae), А.А.Красникову (Taraxacum), БИН им. Комарова – Т.В.Крестовской (Panzerina), ДВО РАН – Б.И.Семкину, СФУ – Н.В.Степанову, коллегам по кафедре Л.И.Кашиной (Rumex, Potamogeton) и Н.Н.Тупицыной (Polygonum, Persicaria, Hieracium, Pilosella),

проректору В.В.Белошапкину за организацию работ по созданию базы данных;

семье за всестороннюю помощь и поддержку, а также терпение в течение многих лет.

Глава I. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА

Изучение флоры и растительности северных лесостепей имеет трехвековую историю, начиная с первых сведений казаков-землепроходцев и участников посольств.

Обстоятельные ботанические изыскания Приенисейской Сибири начались в начале 18 века с экспедиций Императорской АН, осуществляемых вначале силами иностранных ученых (Д.Г.Мессершмидт, 1722; И.Г.Гмелин, 1735, 1739–1740 и Г.Ф.Миллер; П.С.Паллас, 1771–1773 и Г.И.Готлиб; И.Сиверс, 1792 и др.). В 19 и первой половине 20 века при интенсивном освоении малонаселенного юга Средней Сибири, флористические сборы осуществлялись как любителями природы, учеными-одиночками (Н.С.Турчанинов, 1837–1845; Я.П.Прейн, 1883–1895; Л.А.Ячевский, 1894; Ю.Д.Цинзерлинг, 1915 и др.), так и были связаны с деятельностью впервые созданных региональных и республиканских научных учреждений (РГО, Томский университет, Госмузей Приенисейского края, Переселенческое управление, РБО и др.).

Наибольший вклад в изучение исследуемой флоры внесли ведущие школы ботаников ТГУ под руководством В.В.Ревердатто (1929–1939) и А.В.Положий (1961–1963, 1999), кафедры ботаники КГПИ под руководством Л.М.Черепнина (1939–1959), лабораторий Геоботаника и Гербарий ЦСБС СО РАН под руководством А.В.Куминовой (1960–1964) и И.М.Красноборова (1985–1990). Флора северных лесостепей выявлялась при составлении региональных флор и определителей (Черепнин, 1957–1967; ТГУ, 1964–1983; Красноборов и др., 1979; СО РАН, 1987–2003).

В современный период исследования продолжаются силами ботанических кафедр ТГУ (Положий и др., 2002), КГПУ (Антипова, 2003) и СФУ (Степанов, 2006). Настоящая работа является обобщающей единой сводкой флоры региона, которая до сих пор не была предметом специальных исследований. Накопленные многими поколениями ботаников в течение столетий сведения позволяют приступить к их обобщению. Особого внимания заслуживают вопросы районирования, флороценогенетического анализа, построения гипотез истории формирования и современных тенденций развития флоры.
Глава II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Северные лесостепи Средней Сибири (Тугаринов, 1925; Черепнин, 1957; Сергеев, 1970) входят в Алтае-Енисейскую оро-гемибореальную провинцию (Малышев и др., 2000, 2005), занимая полосу контакта равнинных и горных пространств между 55030’–57030’ с.ш. и 890–970 в.д. в Чулымо-Енисейской, Канско-Тасеевской и Рыбинской впадинах (Спиржарский и др., 1968). Между собою они разобщены Кемчугским плато на западе, отрогами Енисейского кряжа и Восточного Саяна на востоке.



Ачинская лесостепь – пологоувалистая равнина (абс. выс. 150–210 м) с повышением до 400 м на юго-западе. В Красноярской и Канской лесостепях преобладает глубоко расчлененный холмисто-увалистый рельеф, общее падение высот которого наблюдается с юго-запада на северо-восток (абс. выс. 450–600 м – 270–310 м). Общая площадь островов лесостепей составляет 27,5 тыс. км2.

Положение в центре крупнейшего материка планеты определяет общий континентальный, умеренно-холодный климатический режим (Алисов, Полтараус, 1962). Абсолютный минимум января –53°…–60°С (средняя –18°…–22°С), абсолютный максимум июля +37°…+38°С (средняя +18°…+19,4°). Доминирующее антициклональное состояние атмосферы (66%) во второй половине зимы и начале весны определяет большую продолжительность солнечного сияния за год (1835–1984 часов), небольшое количество годовых осадков (306–500 мм), маломощный снежный покров (19–29 см), малое число дней в году без солнца (32–77). Повышение влажности, облачности, осадков, особенно обильных во второй половине лета, связано с господствующим западным переносом влажных воздушных масс с Атлантического океана или с Каспийского и Аральского морей.

Основу почвенного покрова составляют серые лесные почвы (18%) и выщелоченные, обыкновенные, оподзоленные чернозёмы (40%), отличающиеся оглеенностью вследствие длительного сезонного промерзания, медленного прогревания и позднего оттаивания (Крупкин, 2002).

Гидрографическая сеть (рр. Чулым, Б.Улуй, Кача, Кан, Усолка и др.) относится к системам рр. Обь и Енисей. Самые крупные озера – в северной части Канской лесостепи.


Глава III. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ СЕВЕРНЫХ ЛЕСОСТЕПЕЙ
3.1. Ботанико-географическое районирование

Впервые С.И.Коржинский (1899) и Г.И.Танфильев (1902б), выделив северные лесостепи на картах растительности России в виде сплошной узкой полосы от г. Ачинска через Красноярск за г. Канск, подметили их островной характер. Как зональное явление в составе различных подзон северные лесостепи рассматривали А.Я.Тугаринов (1925) и Л.М.Черепнин (1953): Красноярскую – в подзоне луговых степей (южных лесостепей), Ачинскую и Канскую – в подзоне лесостепей.

Среднесибирские лесостепи находятся в зоне смены границ макропровинций, где вследствие сложного взаимодействия факторов формирования средне континентального климата Западной Сибири и резко континентального климата Восточной Сибири, происходит смена типов зональности растительного покрова с образованием особого переходного среднесибирского типа (Шумилова,1962). На большей части территории превалирующая роль принадлежит явлениям вертикальной зональности, которая по мнению Л.В. Шумиловой, или полностью перекрывает горизонтальную, или же усиливает ее значение в сторону «осеверения» растительности. В силу этих причин северные лесостепи разными авторами рассматривались в составе различных растительных зон и большого количества провинций: Алтайско-Саянской (Крылов, 1919; Ревердатто, 1931), провинции Западно-Сибирской низменности (Кузнецов, 1912; Буш, 1913; Крылов, 1919; Ревердатто, 1931; Курнаев, 1973; Крупкин, 2002), Минусинско-Саянской (Черепнин, 1953), Минусинско-Западносаянской (Шумилова, 1962), Урало-Алтайской (Геобот. район. СССР, 1947) и др.
3.2. Классификация растительности. Основные типы и формации.

Основную роль в растительном покрове лесостепей играют леса, луга и степи.



3.2.1. Лесная растительность представлена 2 классами (лиственные и хвойные леса), 3 группами (мелколиственные, светлохвойные и темнохвойные леса) и 6 формациями. Преобладают березовые (Betula pendula), осиново-березовые и осиновые (Populus tremula) леса, расположенные колками среди полей и по склонам сопок и увалов различной крутизны. Ближе к окраинам лесостепей появляются сосновые (Pinus sylvestris), реже лиственничные (Larix sibirica), по долинам рек – заболоченные березовые (B. pubescens) и еловые (Picea obovata) долинные леса.

3.2.2. Степи формируют 3 класса формаций (луговые, настоящие, опустыненные), 7 групп (разнотравно-злаковые и кустарниковые луговые, крупнодерновинные, солонцеватые крупнодерновинно-корневищные, мелкодерновинные, каменистые, кустарничково-злаковые опустыненные) и 22 формации: разнотравно-злаковая (Stipa pennata, Achnatherum sibiricum, Poa stepposa, Helictotrichon schellianum), разнотравная (Pulsatilla patens, Hemerocallis minor, Bupleurum multinerve), тырсовая (Stipa capillata), байкальскоковыльная (S. baicalensis) и др. Степи распространены ограниченно, сохранившись небольшими фрагментами по достаточно крутым южным и юго-восточным склонам и вершинам водоразделов, если последние непригодны для сельскохозяйственной обработки. Настоящие степи трансформированы в результате перевыпаса.

3.2.3. Луга включают 3 класса формаций (гликофитные и галофитные пойменные, низкогорные луга), 8 групп (настоящие, остепненные и заболоченные долинные, мезо- и гигрогалофитные, настоящие, остепненные и лесные суходольные луга) и 30 формаций: овсяницевая (Festuca pratensis), мятликовая (Poa pratensis), пырейная (Elytrigia repens), лисохвостовая (Alopecurus pratensis), красноовсяницевая (Festuca rubra), тимофеечная (Phleum pratense), разнотравно-злаковая (Сalamagrostis epigeios, Elymus caninus, E. mutabilis, Stachys palustris, Calystegia sepium), осоковые (Carex cespitosa, C. acuta, C. appropinguata, C. diandra) и др. Луга характеризуются сложностью ярусного строения травостоев, полидоминантностью и резко выраженной комплексностью, занимая водораздельные равнины и склоны, долины, приречные террасы, склоны впадин с достаточно или избыточно увлажненными, нередко солончаковыми почвами.

Болота, кустарниковая и водная, синантропная растительность (3.2.4–3.2.7) существенно дополняют фитоценотическое разнообразие региона.




  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал