Флора железнодорожных насыпей южной части приволжской возвышенности
На правах рукописи
Рыбакова Ирина Викторовна
ФЛОРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ
ЮЖНОЙ ЧАСТИ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
03.00.05 – ботаника
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Саратов – 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет
им. Н. Г. Чернышевского» на кафедре ботаники и экологии
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор
Березуцкий Михаил Александрович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Бакташева Надежда Мацаковна
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Шевченко Екатерина Николаевна
Ведущая организация: Институт проблем экологии и эволюции
им. А. Н. Северцова РАН.
Защита состоится «06» июня 2008 г. в 10.00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Саратовский
государственный университет им. Н. Г. Чернышевского» по адресу:
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.
E-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке
ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского»
Автореферат разослан «05» мая 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета С. А. Невский
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Воздействие человека на окружающую среду с каждым годом усиливается. Под влиянием антропогенного фактора, с одной стороны, происходит внедрение адвентивных видов во флоры регионов, а с другой – вымирание части аборигенных видов, что в свою очередь вызывает унификацию флор Земного шара, маскирует и обедняет их специфичность (Малышев, 1981). Кроме того, деятельность человека приводит к расширению площади антропогенных территорий. Во многих странах Европы антропогенные ландшафты уже преобладают над естественными (Мельник, 1993). На данных типах ландшафтов формируются антропогенно трансформированные флористические комплексы (Туганаев, 2006). Флористический состав на них довольно сильно отличается от природной флоры данной местности (Бурда, 1991) и представлен в основном растениями, характеризующимися широкой амплитудой экологической толерантности (Горчаковский, 1979). Особый интерес в этом отношении вызывает флора техногенных биотопов, отдельные из которых не имеют природных аналогов. В первую очередь это относится к железнодорожным насыпям.
Железные дороги в настоящее время выполняют ряд важнейших функций на антропогенно преобразованных территориях. Они отчасти восстанавливают разорванные системно-информационные связи между отдельными фрагментами ранее целостных природных комплексов (Хмелев, 1996). На насыпях встречаются популяции редких аборигенных и охраняемых видов флоры (Elias, 1981; Brandes, 1984; Dalhielm, 1984; Jurgen, 1998). Кроме того, железные дороги играют решающую роль в заносе и расселении адвентивных растений (Бочкин, 1994), и, таким образом, определяют степень и интенсивность модернизации флоры той или иной территории. Особенно интенсивно этот процесс идет в больших городах (Lehmann, 1895; Гусев, 1971; Шульц, 1976; Чичев, 1983). В практическом плане флора насыпей представляет интерес как главный источник появления новых сорных, ядовитых видов, а также растений, вызывающих аллергию. Своевременное выявление и элиминация популяций таких видов может принести существенную пользу для экономики и здоровья населения региона. Таким образом, без детального изучения флоры железнодорожных насыпей невозможно установить закономерности современного процесса становления и развития региональных флор.
На протяжении длительного времени флора железных дорог слабо привлекала внимание исследователей. И только в последнее время интерес к этой проблеме заметно усилился. Появляется все больше работ, посвященных этому перспективному направлению современной флористики. Однако до настоящего времени отсутствуют обобщающие работы по данной тематике для многих крупных регионов страны. В частности, не имеется работ по флоре железнодорожных насыпей регионов Нижнего Поволжья.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы заключалась в выявлении и анализе флоры железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области). При этом были поставлены и решены следующие задачи:
- выявить видовой состав сосудистых растений железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности;
- на основе сравнения структур исследуемой и региональной флор установить специфические особенности формирования флористических комплексов на железнодорожных насыпях;
- провести сравнительный анализ флоры отдельных участков железнодорожных насыпей, расположенных в различных условиях, а также находящихся в различных режимах эксплуатации;
- исследовать видовой состав неофитов насыпей; провести детальный анализ данной фракции флоры; идентифицировать виды, представляющие опасность для здоровья и хозяйственной деятельности человека;
- выявить на железнодорожных насыпях популяции редких и охраняемых сосудистых растений.
Положения, выносимые на защиту.
- Железнодорожные насыпи являются современными миграционными путями флоры южной части Приволжской возвышенности, по которым происходит проникновение в этот регион новых видов сосудистых растений.
- Таксономическая и типологическая структура флоры исследованных железнодорожных насыпей существенно отличается от основных параметров структуры региональной флоры.
Научная новизна. Впервые для территории Нижнего Поволжья исследована флора железнодорожных насыпей одного из крупных регионов – южной части Приволжской возвышенности: установлен видовой состав; проанализирована таксономическая, биоморфологическая, экоценотическая структура; выявлены закономерности формирования. Отдельно исследована адвентивная фракция флоры. Выявлено три вида сосудистых растений, новых для территории Саратовской области – Artemisia dubia Wall., Cardaria pubescens (C.A. Mey.) Jarm., Diplotaxis tenuifolia (L.) DC. Уточнено распространение редких и опасных адвентивных видов. Впервые для региона выявлены популяции охраняемых видов сосудистых растений, приуроченных к данному комплексу техногенных местообитаний. Предложено рассматривать железнодорожные насыпи как современные миграционные пути флоры исследованной территории.
Научно-практическая значимость. Конспект флоры железнодорожных насыпей может быть использован для проведения мониторинговых исследований. Данные о распространении на насыпях видов, представляющих опасность для здоровья и хозяйственной деятельности человека, могут быть применены для работ по оптимизации видового состава флоры региона. Анализ адвентивной фракции флоры насыпей может служить основой для прогнозирования дальнейших изменений флоры южной части Приволжской возвышенности. Материалы диссертации включены в специальный курс «Антропогенная флора и растительность» и общий курс «Высшие растения», читаемые студентам биологического факультета Саратовского государственного университета.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на следующих заседаниях: Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию кафедры экологии Саратовского государственного аграрного университета (Саратов – Бонн, 2005); Всероссийской научной конференции «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале» (Саратов, 2006); VI научном совещании по флоре Средней России «Флористические исследования в Средней России» (Тверь, 2006); III Всероссийской научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола – Пущино, 2008), Саратовского отделения Русского ботанического общества (2008), отдела флоры и растительности Ботанического сада и кафедры ботаники и экологии Саратовского госуниверситета им. Н.Г. Чернышевского.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе три – в изданиях перечня ВАК РФ.
Декларация личного участия. Автор лично осуществил в 1999 – 2007 г. сбор гербарного материала в экспедициях и последующую камеральную обработку данных. Анализ, обработка и оформление полученных данных осуществлен автором самостоятельно, по плану, согласованному с научным руководителем. В совместных публикациях вклад автора в подготовке и написании составляет 50 – 70%.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 135 страниц, содержит 11 таблиц и 27 рисунков. Список литературы включает 153 источника, 34 из которых на иностранных языках. В приложении приведен аннотированный список видов, отмеченных на изученных железнодорожных насыпях.
Содержание работы
1 ФЛОРА ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТООБИТАНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
В главе дается обзор отечественных и зарубежных источников по изучению флоры техногенных местообитаний (карьеров, отвалов и железнодорожных насыпей). Изложена краткая история изучения флоры железнодорожных насыпей, рассмотрено видовое богатство, таксономическая и типологическая структура данной флоры. Отдельно рассмотрена адвентивная фракция флор железнодорожных насыпей, дан краткий обзор принципов классификации адвентивных видов. Особое внимание уделено присутствию во флоре железнодорожных насыпей редких и охраняемых видов растений.
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ,
ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА РАБОТЫ
Южная часть Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области) расположена между 50,5 и 53 градусами северной широты, на юго-востоке европейской части России, в северной трети Нижнего Поволжья. На западе территория отграничена Окско-Донской низменностью, а на востоке – руслом реки Волги. В пределах изученной территории расположены города Саратов, Хвалынск, Вольск, Красноармейск, Петровск, Аткарск, Калининск. Далее в разделе приводится краткая характеристика рельефа и геологического строения, гидрографической сети, климатических условий, почв и растительности.
Регулярное движение поездов по первому железнодорожному участку на исследованной территории началось в 1871 г. (Давыдов, 2002). К настоящему времени общая протяженность железнодорожных магистралей исследованного региона составляет более 800 км, они пересекают данную территорию как в меридиональном, так и в широтном направлениях, и связывают ее со всеми основными регионами страны и ближнего зарубежья.
Основными ветками железной дороги в исследованном регионе являются:
- Саратов – Ртищево: протяженность в районе исследования (до станции Екатериновка) – около 150 км.
- Саратов – Сызрань: протяженность в районе исследования (до станции Возрождение) – около 230 км.
- Саратов – Петров Вал: протяженность в районе исследования (до станции Овражная) – около 135 км.
- Аткарск – Калининск: протяженность – около 75 км.
- Аткарск – Петровск – Сенная: протяженность – около 200 км.
Основным покрытием железнодорожного полотна области является щебнистый настил с железобетонными шпалами.
Материал для данной работы собирался в полевые сезоны 1999 – 2007 гг. на железнодорожных насыпях в 20 пунктах южной части Приволжской возвышенности, расположенных в 9 административных районах Саратовской области (рис. 1). Изучались различные типы насыпей: высокие насыпи, низкие насыпи, насыпи участков с интенсивным движением поездов, насыпи участков с редким движением поездов, насыпи заброшенных веток с демонтированным железнодорожным полотном, насыпь недостроенной и заброшенной в начале 40-х годов ХХ века ветки в районе станции Паницкая. Кроме того, для сравнительного анализа структуры отдельных флор железнодорожных насыпей был детально исследован видовой состав 5 участков, протяженностью 5 км каждый, расположенных в различных условиях, а также находящихся в различных режимах эксплуатации. Это участки в окрестности станции Каменка Красноармейского района и в окрестности станции Вязовый Гай Хвалынского района, расположенные на крайнем юге и крайнем севере региона исследований; участки в окрестности станции Буркин и в окрестности станции Липовский, к которым прилегают лесные и степные растительные сообщества; для сравнения флор участков насыпей, находящихся в различных режимах эксплуатации были выбраны два близко расположенных участка в Красноармейском районе: в окрестности станции Каменка (действующая насыпь с интенсивным движением поездов) и в окрестности г. Красноармейска (заброшенная насыпь с полным отсутствием движения поездов). При работе исследовались: железнодорожное полотно, насыпь, прилегающие дренажные канавы, междупутья и станционные территории.
Рисунок 1 – Карта-схема района исследования
Материал собирался с апреля по сентябрь. Для изучения флор отдельных участков использовался маршрутный метод, при этом участки посещались 2 – 3 раза в течение сезона. Учитывались все цветущие и вегетирующие растения. За период работы был собран гербарий около 2500 листов, составлены детальные флористические списки для каждого из исследованных участков, а также общий список видов сосудистых растений железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности.
Полученный общий список видов сосудистых растений железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области) анализировался по общепринятым методикам (Шафер, 1956; Толмачев, 1974; Шмидт, 1980; Ильминских, 1982, 1993). Таксономическая и типологическая структура флоры насыпей сравнивалась с таковой флоры южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области) (Березуцкий, 2000). Для изучения адвентивной фракции исследованной флоры использовалась классификация, изложенная в работе Э. Егера (Jager, 1988). Номенклатура видов дается по сводке С.К.Черепанова (1995).
3 АНАЛИЗ ФЛОРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ
ЮЖНОЙ ЧАСТИ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
Проведенные исследования показали, что флора железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области) характеризуется достаточно высоким уровнем видового разнообразия: на насыпях обнаружено 574 вида сосудистых растений, относящихся к 252 родам и 67 семействам, что составляет 41,62% от всей флоры южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области). Говоря о количестве таксонов сосудистых растений видового ранга, обнаруженных на изученных участках насыпей, можно констатировать, что число видов на участках колеблется от 128 (окрестности станция Каменка) до 167 (окрестности г. Красноармейска) (табл. 1). Характерно, что минимальное и максимальное количество видов зафиксировано на участках, расположенных недалеко друг от друга в Красноармейском районе, но находящихся в различных режимах эксплуатации: больше всего видов (167) на участке заброшенной насыпи, меньше всего (128) – на соседнем интенсивно эксплуатируемом участке.
Таблица 1
Число таксонов сосудистых растений различного ранга
на исследованных участках насыпей
| Таксон | Участки | ||||
| окр. станции Каменка | окр. г. Красно-армейска | окр. станции Буркин | окр. станции Липовский | окр. станции Вязовый Гай | |
| Семейство | 29 | 37 | 43 | 40 | 31 |
| Род | 109 | 131 | 132 | 129 | 122 |
| Вид | 128 | 167 | 156 | 153 | 129 |
На крайнем южном (окрестности станции Каменка) и крайнем северном (окрестности станции Вязовый Гай) участках насыпей, обнаружено практически идентичное число видов – 128 и 129. Также очень близким оказалось количество видов на участке с прилегающей степной растительностью (окрестности станции Липовский) и на участке с прилегающей лесной растительностью (окрестности станции Буркин) (153 вида и 156 видов соответственно).
Таксономический анализ исследованной флоры показал, что на класс Magnoliopsida приходится 85,3% от всех видов, на класс Liliopsida – 14,1% (оставшиеся проценты приходятся на архегониальные растения). Распределение исследованных видов по семействам Magnoliophyta показывает, что во флоре железнодорожных насыпей крупнейшими таксонами являются те же семейства, что и во флоре южной части Приволжской возвышенности: Asteraceae, Poaceae, Fabaceae и Brassicaceae (табл. 2).
Таблица 2
Крупнейшие по количеству видов семейства Magnoliophyta исследованной флоры и флоры южной части Приволжской возвышенности
| Флора железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности | Флора южной части Приволжской возвышенности (Березуцкий, 2000) | ||||
| Семейство | Число видов | Семейство | Число видов | ||
| абс. | % от общего числа | абс. | % от общего числа | ||
| Asteraceae | 107 | 18,6 | Asteraceae | 191 | 13,8 |
| Poaceae | 58 | 10,1 | Poaceae | 122 | 8,8 |
| Fabaceae | 45 | 7,8 | Fabaceae | 86 | 6,2 |
| Brassicaceae | 35 | 6,1 | Brassicaceae | 80 | 5,8 |
| Rosaceae | 33 | 5,7 | Caryophyllaceae | 65 | 4,7 |
| Lamiaceae | 32 | 5,6 | Lamiaceae | 57 | 4,2 |
| Apiaceae | 28 | 4,9 | Cyperaceae | 57 | 4,2 |
| Caryophyllaceae | 22 | 3,8 | Rosaceae | 54 | 3,9 |
| Chenopodiaceae | 20 | 3,5 | Apiaceae | 51 | 3,7 |
| Scrophulariaceae | 17 | 2,9 | Scrophulariaceae | 44 | 3,2 |
| Boraginaceae | 16 | 2,8 | Chenopodiaceae | 43 | 3,1 |
| Polygonaceae | 15 | 2,6 | Boraginaceae | 36 | 2,6 |
| Cyperaceae | 12 | 2,1 | Ranunculaceae | 34 | 2,5 |
| Salicaceae | 10 | 1,7 | Polygonaceae | 29 | 2,1 |
| Ranunculaceae | 8 | 1,5 | Orchidaceae | 23 | 1,7 |
| Остальные семейства: | 116 | 20,3 | Остальные семейства: | 407 | 29,5 |
| Всего: | 574 | 100,0 | Всего: | 1379 | 100,0 |
Однако процент видов в этих семействах заметно повышен по сравнению с фоновыми показателями. Особенно значительно увеличение процентного содержания видов в семействе Asteraceae на насыпях, по сравнению с региональной флорой. Совокупный процент видов в семействах Asteraceae и Poaceae является показательным и служит критерием экстремальности существования флор. Так, на долю этих двух семейств в исследованной флоре приходится 28,7% видов, по сравнению с 22,6% во флоре южной части Приволжской возвышенности. Кроме того, можно отметить типичное для железнодорожных насыпей, повышение процентного содержания видов семейства Rosaceae (5,7% по сравнению с 3,9% во флоре региона). На железнодорожных насыпях по сравнению с фоновыми показателями отмечается некоторое увеличение роли термофильных и аридных семейств, таких как Lamiaceae (5,6% по сравнению с 4,2% в региональной флоре) и Fabaceae (7,8% и 6,2%).
Напротив, на железнодорожных насыпях заметно понижена доля семейств, типичных для бореальных флор, Cyperaceae (2,1% по сравнению с 4,2% в региональной флоре) и Ranunculaceae (1,5% и 2,5%). Причем особенно заметно снижение доли гигрофильного семейства Cyperaceae. Это семейство не вошло даже в спектр 10 ведущих семейств и снизило свое положение с 7 места во флоре южной части Приволжской возвышенности на 13 место во флоре исследованных железных дорог. Заметное снижение роли семейства Cyperaceae и повышение роли семейства Asteraceae приводит к резкому увеличению индекса Asteraceae/Cyperaceae во флоре насыпей до 8,9, по сравнению с 3,3 во всей флоре южной части Приволжской возвышенности.
Анализ родовых комплексов исследованной флоры представлен в таблице 3.
Таблица 3
Крупнейшие по количеству видов роды Magnoliophyta исследованной флоры и флоры южной части Приволжской возвышенности
| Род | Число видов во флоре железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности | Число видов во флоре южной части Приволжской возвышенности (Березуцкий, 2000) | ||
| абс. | % от общего числа видов | абс. | % от общего числа видов | |
| Artemisia | 12 | 2,1 | 19 | 1,4 |
| Carex | 11 | 1,9 | 39 | 2,8 |
| Astragalus | 9 | 1,6 | 21 | 1,5 |
| Centaurea | 8 | 1,4 | 18 | 1,3 |
| Galium | 7 | 1,2 | 14 | 1,0 |
| Potentilla | 7 | 1,2 | 18 | 1,3 |
| Роа | 7 | 1,2 | 10 | 0,7 |
| Veronica | 6 | 1,0 | 15 | 1,1 |
| Senecio | 6 | 1,0 | 11 | 0,8 |
| Plantago | 6 | 1,0 | 8 | 0,6 |
| Salix | 6 | 1,0 | 14 | 1,0 |
| Silene | 5 | 0,9 | 15 | 1,1 |
| Euphorbia | 3 | 0,5 | 16 | 1,2 |
| Allium | 0 | 0,00 | 15 | 1,1 |
На исследованных железнодорожных насыпях из трех крупнейших родов флоры южной части Приволжской возвышенности хорошо представлены только виды рода Artemisia (12 видов из 19 во флоре региона); род Astragalus представлен значительно беднее (9 из 21 вида); из 39 видов рода Carex изучаемого региона на насыпях обнаружены лишь 11.
Распределение видов исследованной флоры по жизненным формам, исходя из общего габитуса и длительности жизненного цикла представлено в таблице 4. Соотношение биоморф флоры насыпей во многом сходно с таковым во флоре южной части Приволжской возвышенности. Однако между биоморфологическими спектрами флор железнодорожных насыпей и южной части Приволжской возвышенности имеются и заметные отличия. Во флоре насыпей существенно повышена роль видов с коротким жизненным циклом – однолетников и двулетников и, напротив, несколько снижен процент видов, приходящийся на многолетние травянистые растения. В исследованной флоре по сравнению с региональной наблюдается снижение участия группы полукустарников и полукустарничков.
Таблица 4
Распределение видов исследованной флоры и флоры южной части
Приволжской возвышенности по биоморфологическим группам,
исходя из общего габитуса и длительности жизненного цикла
| Биоморфологическая группа | Число видов во флоре железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности | Число видов во флоре южной части Приволжской возвышенности (Березуцкий, 2000) | ||
| абс. | % от общего числа видов | абс. | % от общего числа видов | |
| Деревья | 27 | 4,7 | 32 | 2,3 |
| Кустарники | 25 | 4,4 | 53 | 3,8 |
| Древесные лианы | 1 | 0,2 | 0 | 0,00 |
| Полукустарники и полукустарнички | 10 | 1,7 | 45 | 3,3 |
| Многолетние травы | 304 | 52,9 | 884 | 64,1 |
| Двулетние травы | 51 | 8,9 | 79 | 5,7 |
| Одно - двулетние травы | 15 | 2,6 | 40 | 2,9 |
| Однолетние травы | 141 | 24,6 | 246 | 17,9 |
| Всего: | 574 | 100,0 | 1379 | 100,0 |
Анализ распределения видов по биоморфологическим группам на отдельных изученных участках насыпей показал, что древесные жизненные формы максимально представлены на участке, прилегающем к лесным сообществам; минимальное участие деревьев наблюдается на участке с прилегающими степными сообществами. Однолетние травы беднее всего представлены на самом северном участке и, напротив, лучше всего – на самом южном, что хорошо вписывается в общую картину терофитизации флоры при продвижении с севера на юг. Очень показательными являются также сильные различия в доли однолетников между участками заброшенной (21,6%) и активно эксплуатируемой (35,2%) насыпей.
Распределение видов изученной флоры по биоморфологическим группам по системе К. Раункиера выявило преобладающую роль гемикриптофитов, терофитов и криптофитов (рис. 2). Однако, по сравнению с флорой южной части Приволжской возвышенности в целом, на насыпях наблюдается повышение роли терофитов и снижение – криптофитов.
Эколого-ценотический анализ показал, что в исследованной флоре наблюдается резкое доминирование сорных видов. Процент видов, приходящихся на эту группу в 2,5 раза выше, чем аналогичный показатель во флоре южной части Приволжской возвышенности в целом.
Рисунок 2 – Распределение видов исследованной флоры и флоры южной части Приволжской возвышенности по биоморфологическим группам по системе К. Раункиера
На втором месте в экоценотическом спектре флоры насыпей находятся степные виды, что подтверждает определяющую роль зонального типа растительности в процессе антропогенного флорогенеза на данном типе техногенных биотопов; их доля здесь, даже несколько выше, чем во всей флоре южной части Приволжской возвышенности (табл. 5). На третьем месте в исследуемом спектре располагаются опушечные виды. Процент видов, приходящихся на эту группу на насыпях абсолютно идентичен проценту опушечных видов во всей флоре южной части Приволжской возвышенности. Это особенно интересно, так как экологические условия, складывающиеся на насыпях (яркое освещение, сухость субстрата) сильно отличаются от условий, имеющихся на опушках и в разреженных лесах. Значительно меньшим процентом, чем предыдущие группы в исследуемой флоре представлены прибрежно-водные, лесные и луговые виды. Кроме того, их доля в изученной флоре заметно меньше, чем во флоре региона в целом. Особенно заметно это снижение у лесных видов. Лесные виды на железнодорожных насыпях встречаются немногочисленными экземплярами почти исключительно на тех территориях, где лесные сообщества вплотную прилегают к железнодорожным насыпям (например, в окрестности станции Буркин).
Таблица 5
Распределение видов исследованной флоры и флоры южной части
Приволжской возвышенности по экоценотическим группам
| Экоценотические группы видов | Число видов во флоре железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности | Число видов во флоре южной части Приволжской возвышенности (Березуцкий, 2000) | ||
| абс. | % от общего числа видов | абс. | % от общего числа видов | |
| Сорные | 217 | 37,8 | 199 | 14,4 |
| Степные | 105 | 18,3 | 208 | 15,1 |
| Опушечные | 86 | 14,9 | 206 | 14,9 |
| Прибрежно-водные | 44 | 7,7 | 166 | 12,0 |
| Луговые | 42 | 7,3 | 149 | 10,8 |
| Лесные | 33 | 5,7 | 164 | 11,9 |
| Галофильные | 22 | 3,9 | 68 | 4,9 |
| Псаммофильные | 19 | 3,4 | 71 | 5,2 |
| Петрофильные | 4 | 0,7 | 26 | 1,9 |
| Кальцефильные | 2 | 0,3 | 62 | 4,5 |
| Остальные группы: | 0 | 0 | 60 | 4,4 |
| Всего: | 574 | 100,0 | 1379 | 100,0 |
Прибрежно-водные виды, напротив, довольно широко распространены на железнодорожных насыпях южной части Приволжской возвышенности. Причем, многие из них встречаются не только у влажного основания насыпей или в дренажных канавах, но и в верхней части насыпи в участках щебеночного покрытия. Анализ распределения видов по экоценотическим группам на отдельных изученных участках насыпей показал, что лесные и опушечные виды максимально представлены на участке, который окружают лесные растительные сообщества; напротив, минимальным их участие является на участке, к которому прилегают степные растительные сообщества. В отношении степных видов наблюдается обратная картина. Обращает на себя внимание также очень близкий процент псаммофильных видов на всех пяти участках.
Анализ биологических особенностей видов исследованных железнодорожных насыпей показал, что по способу опыления среди них преобладают энтомофильные виды (74,4%). На анемофильные растения приходится 25,1% всех видов. По времени цветения в исследованной флоре преобладают летне-цветущие растения (38,9%). Обращает на себя внимание высокий процент видов, цветущих в летне-осенний период (23,2%). Близкий процент (22,8%) приходится на весенне-летнюю группу.
4 АДВЕНТИВНАЯ ФРАКЦИЯ ФЛОРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
НАСЫПЕЙ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
При исследовании флоры насыпей нами выявлено 96 адвентивных видов сосудистых растений (что составляет 16,7% от всей флоры насыпей), относящихся к 82 родам и 32 семействам. В это число включены лишь неофиты; археофиты нами во внимание не принимались и в список не включены в связи с большой сложностью, которая возникает при отделении этой группы от аборигенных видов. Наибольшую роль в таксономическом спектре адвентивной фракции играют семейства Asteraceae (23,9%), Poaceae (11,5%), Brassicaceae (10,4%) и Rosaceae (7,3%). В список крупнейших по количеству видов семейств рассматриваемой фракции вошли таксоны, отсутствующие в аборигенной фракции флоры насыпей – Amaranthaceae, Oleaceae, Cucurbitaceae. Распределение адвентивных видов исследованной флоры по жизненным формам показывает, что почти половину составляют однолетние травы (48,9%). На втором месте находятся многолетние травы, которые составляют около четверти из всех видов (21,9%). Кустарники и деревья занимают третье – четвертое места, на них приходится по 9,4% от всех видов. Распределение адвентивных видов по способу заноса показывает, что более половины их относится к ксенофитам (64,6%). Доля эргазиофитов в исследованной фракции составляет 35,4%. При рассмотрении распределения адвентивных видов по степени натурализации было обнаружено, что наибольшее количество составляют гемиэпекофиты (31,2% от общего числа адвентивных видов). Примерно равным процентом представлены голоэпекофиты и колонофиты (25,0% и 24,0% соответственно). Небольшая доля диафитов (19,8%) на исследованных насыпях, вероятно, объясняется отсутствием длительных мониторинговых исследований адвентивной фракции флоры насыпей.
Среди адвентивных видов, обнаруженных на насыпях, новую, до конца еще не осознанную опасность для региона представляет Pseudosophora alopecuroides (L.) Sweet. Все выявленные нами местонахождения этого вида приводятся на рисунке 3.
Рисунок 3 – Местонахождения Pseudosophora alopecuroides (L.) Sweet. на железнодорожных насыпях южной части Приволжской возвышенности
Растение проникает на изученную территорию из восточных и южных регионов по железнодорожным насыпям. В семенах содержится опасный для человека яд – софорокарпин. В более южных регионах отмечено проникновение Pseudosophora alopecuroides (L.) Sweet. на хлебные поля. Считаем необходимым срочно проводить мероприятия по элиминации данного опасного вида на территории региона. В случае широкого расселения борьба с ним будет затруднена.
На железнодорожных насыпях обнаружен целый ряд новых и редких для территории Саратовской области адвентивных видов. Из новых видов для территории Саратовской области нами отмечены следующие:
Diplotaxis tenuifolia (L.) DC. Город Вольск, завод «Большевик».
Cardaria pubescens (C.A. Mey.) Jarm. Город Вольск, окрестности цементного завода «Комсомолец». Второе местонахождение данного среднеазиатского вида в Средней России.
Artemisia dubia Wall. Город Вольск, цементный завод «Комсомолец».
5 ОХРАНЯЕМЫЕ ВИДЫ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАСЫПЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ
ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
При изучении железнодорожных насыпей на них были обнаружены популяции сосудистых растений, занесенных в «Красную книгу Саратовской области» (2006). Из них 7 видов включены в основной список данного издания:
Adonis wolgensis Steven. Уязвимый вид. В естественных местообитаниях приурочен к степям (Буланый, 2006). На железнодорожных насыпях вид встречен в Татищевском районе между станциями Никольский и Евдокимовский (несколько экземпляров) и в г. Саратове в районе остановки Завод Контакт (единично).
Astragalus cornutus Pall. Редкий вид. В естественных местообитаниях приурочен к известнякам и каменистым местам (Маевский, Седова, 2006). На железнодорожных насыпях вид обнаружен в Хвалынском районе в окрестности станции Вязовый Гай (единственный экземпляр в нижней части насыпи). В большем количестве встречается на полосах отчуждения железной дороги в этом районе.
Chartolepis intermedia Boiss. Редкий вид. В естественных местообитаниях приурочен к солонцеватым влажным лугам и луговым солончакам (Буланый, Мичурин, 2006). На железнодорожных насыпях вид обнаружен в окрестности г. Саратова на перегоне о.п. 19 км – станция Буркин (единично в верхней части высокой насыпи) и в окрестности г. Красноармейска на заброшенном участке железной дороги (несколько экземпляров).
Dodartia orientalis L. Редкий вид. В естественных условиях произрастает в степях на каменистых склонах и песках, по долинам рек, на солонцеватых лугах (Решетникова, 2006). На железнодорожных насыпях вид встречен в г. Саратове на станции Саратов - 2 (несколько экземляров) и на дамбе железнодорожного моста через р. Волгу рядом с путями (несколько десятков экземпляров).
Glycyrrhiza glabra L. Редкий вид. В естественных местообитаниях приурочен к засоленным почвам в степях и полупустынях (Стуков, 2006). Изредка встречается на железнодорожных насыпях во многих пунктах исследуемого района.
Iris halophila Pall. Уязвимый вид. В естественных местообитаниях приурочен к влажным засоленным местам на дне балок (Буланая, 2006). На железнодорожных насыпях вид обнаружен в Саратовском районе в окрестности станции Расловка - 1 (несколько экземпляров).
Stipa pennata L. Уязвимый вид, занесенный в «Красную книгу РСФСР» (1988). В естественных условиях является доминантом в перисто-ковыльных и субдоминантом в типчаково-перисто-ковыльных ассоциациях на супесчаных, каменистых и карбонатных разновидностях черноземов (Тарасов, Шилова, 2006). На железнодорожных насыпях вид встречен в пяти пунктах: 1) в окрестности г. Саратова около станции Жасминная (немногочисленные экземпляры); 2) в Красноармейском районе на перегоне станция Каменка – с. Гвардейское (несколько экземпляров); 3) в окрестности г. Красноармейска на заброшенном участке железной дороги (несколько десятков экземпляров); 4) в окрестности г. Саратова на железнодорожной ветке, подходящей к ТЭЦ 5 (несколько экземпляров); 5) в Лысогорском районе в окрестности станции Бахметьевка. Популяция в окрестности станции Бахметьевка представляет особый интерес. В данном местонахождении вид представлен большим числом особей, которые располагаются узкой полосой в нижней части обеих сторон насыпи действующей железнодорожной ветки. На прилегающей полосе отчуждения вид представлен единичными экземплярами.
Анализ приведенного выше списка показывает, что среди охраняемых растений флоры железнодорожных насыпей преобладают степные и галофильные виды. Наибольшая концентрация охраняемых видов (Chartolepis intermedia Boiss., Stipa pennata L., Glycyrrhiza glabra L.) отмечается на заброшенном участке насыпей (окрестности г. Красноармейска).
Кроме того, на железнодорожных насыпях обнаружено несколько видов сосудистых растений, занесенных в Приложение №3 «Красной книги Саратовской области» (2006) (Аннотированный перечень таксонов и популяций растений, нуждающихся в особом внимании к их состоянию в природной среде): Hordeum bogdanii Wilenskу., Ajuga glabra C.Presl., Nepeta ucranica L., Salvia nutans L., Senecio paucifolius S.G. Gmel., Senecio schvetzovii Korsh., Cephalaria uralensis (Murr.) Schrad. ex Roem. et Schult., Leucanthemum vulgare Lam., Jurinea polyclonos (L.) DC.
ВЫВОДЫ
1. Флора железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности (в границах Саратовской области) характеризуется высоким уровнем видового разнообразия: на насыпях обнаружено 574 вида сосудистых растений, относящихся к 252 родам и 67 семействам, что составляет 41,6% от всей флоры южной части Приволжской возвышенности. Число видов на отдельных изученных участках колеблется от 128 до 167.
2. В таксономическом спектре исследованной флоры наиболее широко представлены таксоны, характерные для аридных территорий и территорий с экстремальными условиями обитания; напротив, беднее – для территорий с влажным и холодным климатом.
3. В биоморфологическом спектре насыпей, по сравнению с региональной флорой, повышена роль древесных видов и видов с коротким жизненным циклом; напротив, снижена роль многолетних травянистых растений и, особенно, полукустарников и полукустарничков.
4. Во флоре исследованных железнодорожных насыпей наблюдается доминирование сорных видов (37,8%). Процент, приходящийся на степные виды несколько выше (18,3%), чем соответствующий показатель во всей флоре южной части Приволжской возвышенности. Доля лесных (5,7%), луговых (7,3%) и прибрежно-водных видов (7, 7%) в изученной флоре заметно меньше, чем во флоре региона в целом.
5. При исследовании флоры насыпей выявлено 96 видов неофитов. Некоторые из них (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC., Cardaria pubescens (C.A. Mey.) Jarm., Artemisia dubia Wall.) являются новыми таксонами для региона. По жизненным формам более половины неофитов относятся к терофитам. По способу заноса среди них преобладают ксенофиты. Некоторые из выявленных неофитов представляют опасность для здоровья и хозяйственной деятельности человека.
6. На исследованных насыпях обнаружено 7 видов сосудистых растений, занесенных в «Красную книгу Саратовской области» (2006): Adonis wolgensis Steven.,
Astragalus cornutus Pall., Chartolepis intermedia Boiss., Dodartia orientalis L.,
Glycyrrhiza glabra L., Iris halophila Pall., Stipa pennata L. Среди выявленных видов преобладают степные и галофильные виды. Большая часть из них представлена единичными популяциями. Наибольшая концентрация охраняемых видов отмечена на насыпях заброшенного участка железной дороги.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Забалуев С.А., Шляхтин Г.В., Скворцова (Рыбакова) И.В. Особенности формирования парциальных флор двух участков железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности // Вопросы биологии, экологии, химии и методики обучения: Сб. научных статей. – Вып.3. – Саратов: Изд-во Сарат. пед. ин-та, 2000. – С. 19 – 24.
- Березуцкий М.А., Панин А.В., Скворцова (Рыбакова) И.В. О находках редких и охраняемых растений на железнодорожных насыпях Правобережья Саратовской области // Бюллетень Ботанического сада СГУ. – Вып. 2. – Саратов: Научная книга, 2003. – С. 5 – 7.
- * Березуцкий М.А., Скворцова (Рыбакова) И.В., Сухоруков А.П. Новые адвентивные виды в Липецкой, Тамбовской и Саратовской областях и их распространение на территории Средней России // Ботанический журнал. – Т.89. – №3. – 2004. –
С. 484 – 491. - Березуцкий М.А., Скворцова (Рыбакова) И.В. О находках видов рода Carex на железнодорожных насыпях г. Саратова и его ближайших окрестностей // Актуальные проблемы экологии на современном этапе развития сельского хозяйства / Сборник материалов международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию кафедры экологии. (21 – 25 февраля 2005, Саратов – Бонн) – Саратов, 2005. – С. 126 – 130.
- Березуцкий М.А., Скворцова (Рыбакова) И.В. О современных миграционных путях флоры Саратовской области // Бюллетень Ботанического Сада СГУ. – Вып.4. – Саратов: Научная книга, 2005. – С. 35 – 40.
- Скворцова (Рыбакова) И.В., Березуцкий М.А. Флора железнодорожных насыпей: краткая история изучения и характерные особенности // Бюллетень Ботанического Сада СГУ. – Вып.4. – Саратов: Научная книга, 2005. – С. 40 – 46.
- Скворцова (Рыбакова) И.В., Березуцкий М.А. Железнодорожные насыпи как современные миграционные пути флоры южной части Приволжской возвышенности // Флористические исследования в Средней России: Материалы VI науч. совещ. по флоре Средней России (Тверь, 15 – 16 апреля 2006г.) / Под ред. В.С. Новикова, А.А. Нотова и А.В. Щербакова. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. – С. 151 – 153.
- Скворцова (Рыбакова) И.В. Таксономическая структура флоры железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности // Бюллетень Ботанического сада СГУ. – Вып. 5. Мат. Всеросс. науч. конф. «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале», посвящ. 50-летию Ботан. сада СГУ им. Н.Г. Чернышевского (Саратов, 25 – 29 июня 2006 г.). – Саратов: Научная книга, 2006. – С. 41 – 44.
- * Архипова Е.А., Березуцкий М.А., Бочкова А.Ю., Костецкий О.В., Седова О.В., Серова Л.А., Скворцова (Рыбакова) И.В. Новые и редкие виды флоры Саратовской области // Ботанический журнал. – 2007. – Т.92. – № 8 – С. 1235 – 1240.
- Рыбакова И.В. К изучению флоры железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности // Принципы и способы сохранения биоразнообразия: Материалы III всероссийской научной конференции. / Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола – Пущино, 2008. – с. 193.
- * Скворцова (Рыбакова) И.В., Березуцкий М.А. Флора железнодорожных насыпей южной части Приволжской возвышенности // Поволжский экологический журнал. – 2008. – № 1. – С. 55 – 64.
* – публикации в печатных изданиях перечня ВАК РФ
