XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Реликтовые растения береговых скал в районе Нижнего Тагила, Свердловская область

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Медведев М.С. 1

---

1МАУ ДО ГорСЮН

Шубин Дмитрий Владимирович, Юлдашева Мария Александровна 1

---

1МАУ ДО ГорСЮН

Работа в формате PDF

2.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы. Изучение современной флоры, а именно реликтов, даёт ценные сведения для понимания происхождения флоры. Это актуально, в связи с тем, что окружающая среда непрестанно меняется, ввиду неблагоприятных условий, а также из-за неосторожного антропогенного воздействия. Большинство реликтовых растений очень уязвимы и чувствительны к изменениям окружающей среды. Антропогенное воздействие зачастую для них губительно, что является причиной того, что они в большинстве своём, заносятся в Красную книгу. Данная работа должна послужить основанием для разработки природоохранных мероприятий на изучаемых территориях.

Цель работы – изучить видовой состав растений, являющихся реликтами разных геологических эпох на береговых скалах на реках Чусовой и Тагил.

Задачи:

Изучить историю изменения климата и флоры Среднего Урала в конце кайнозойской эры;

Провести инвентаризацию реликтовых растений, произрастающих на склонах гор и пойм реки Чусовая и реки Тагил в районе города Нижний Тагил;

Определить особенности ландшафта в местах размещения популяций реликтовых растений.

Объект: растения, признанные на Урале реликтами плиоценовой, плейстоценовой и голоценовой эпох.

Предмет: видовой состав реликтовых растений на береговых скалах.

Исследование проводилось маршрутно-экспедиционным способом. Маршруты прокладывались в соответствии с маршрутом летних экспедиций и походов, организованных МАУ ДО ГорСЮН в летне-осенний период 2022 года (июнь-октябрь).

Гипотеза. Мы предполагаем, что реликтовым растениям, произрастающим на территории береговых скал в районе г. Нижнего Тагила грозит вымирание, обусловленное антропогенным влиянием.

Глава 1. Флора Среднего Урала в конце кайнозоя

При изучении истории различных территорий, реликтовые элементы играют решающую роль, так как способны отразить историю флоры и условия жизни прошедших периодов. Динамика развития растительных сообществ неразрывно связана с изменением климата минувших эпох. В.Н. Сукачев (1972) подчеркивал, что современное состояние растительности любой страны представляет собой одну из стадий непрерывных изменений ее растительного покрова, которая содержит в себе черты минувших условий и зачатки будущих.

В данной работе нас интересует конец кайнозойской эры: плиоценовая эпоха (примерно 5 миллионов лет назад) неогенового периода, плейстоценовая (примерно от 2 миллионов лет назад) и голоценовая (от 11 тысяч лет назад) эпохи четвертичного периода.

1.1. Плиоцен

Плиоценовые леса северного полушария были намного богаче и многообразнее чем современные. Из плиоценовых отложений Урала были найдены тсуга европейская, граб, лещина, ольха клейкая, лапина, вымершие виды берез, орех, тополь бальзамический, клены, липа, ясень, вязы, дзельква, ликвидамбар, тюльпановое дерево, сумах, восковница, вейгела, дуб черешчатовидный, дуб Криштофовича, тополь дрожащий, ивы, сосны (двупучковые и однопучковые), пихта, ель, всего приводится 37 древесно-кустарниковых видов. Леса Урала состояли из хвойных и листопадных пород (хвойно-широколиственные леса). Об этом свидетельствуют находки ископаемой флоры, сделанные в низовьях Камы и в Висимском районе.

Среди травянистых растений были распространены двудольные, однодольные (осоковые) и в небольшом количестве папоротники.

Есть мнение, что в плиоценовое время уже сформировались все основные типы растительности, напоминавшие современные и занимавшие примерно те же пространства. Виды третичной флоры постепенно вымирают, частично замещаясь новыми, но в целом считается, что многообразие флоры стало снижаться.

Четвертичный период принято подразделять на ледниковое время (Плейстоцен), продолжительностью около 200 тысяч лет и послеледниковое время (голоцен), длительность которого около 11 – 17 тысяч лет (Горчаковский, 1969).

1.2. Плейстоцен

За относительно непродолжительное время в Северном полушарии происходили значительные изменения климата и ландшафтов, в это время окончательно сформировался горный рельеф Урала. В Европе наблюдалось как минимум три ледниковые эпохи: окская, днепровская и валдайская. На Урале оледенению подверглись полярная, приполярная и северная его части. При самом сильном оледенении южная граница ледникового покрова проходила немного севернее города Пермь, смещалась к югу и пересекала реку Чусовою на широте города Нижний Тагил, перевалив через хребет, шла на север по восточному склону через город Серов и на широте Денежкина Камня резко поворачивала на восток.

Среди раннеплейстоценовых ископаемых растений на Северном Урале найдены два вида ели, береза карликовая и еще два вида берез, селагинелла, вахта трехлистная, лютик ядовитый, лапчатка Кузнецова, осока, камыш.

У края ледников, вероятно, располагались гольцово-тундровые группировки, а на несколько десятков, а может быть и сотен километров к югу от ледника, на повышенных местах, не страдавших от ледниковых разливов, располагались группировки холодных степей или лесостепей. И.М. Крашенинников полагал, что это были сосново-лиственнично-березовые лесостепи. Степная растительность существовала в условиях резко континентального климата, с очень низкими зимними и очень высокими летними температурами, при ограниченном количестве атмосферных осадков. Б.Н. Городков и Б.А. Тихомиров отрицают возможность существования в плейстоцене холодных степей, он считает, что к югу от границ ледника и до таежной зоны, как и сейчас, простиралась тундра.

В окрестностях Москвы были найдены остатки растений и пыльца плейстоценового времени. Вероятно, сплошного густого травяного покрова не было, здесь произрастали береза карликовая, ивы, селагинелла, сфагновый покров отсутствовал, на возвышенных местах росли эфедра, полыни, представители маревых. леса из ели, сосны и березы занимали небольшую площадь. Среди найденных пыльцы и остатков обращают на себя внимание присутствие степных и пустынных видов: терескен, кохия, солянка, полынь, мордовник, и эфедра. Кроме выше перечисленных растений к реликтам ледникового времени на Урале относятся лапчатка Кузнецова, дриада восьмилепестная, или куропаточья трава, дазифора кустарниковая, или курильский чай, володушка многожильчатая, бурачок обратнояйцевидный. В конце плейстоцена на Урал проникли и расселились чина Гмелина, соссюрея спорная, осока белая, зубчатка тонколистная, ветреница отогнутая, лук мелкосетчатый, или черемша (Горчаковский, 1969).

1.3. Голоцен

Вначале голоцена, сразу же после отступления ледника, климат оставался некоторое время суровым, но не сухим. На территории Северного и части Среднего Урала еще была распространена растительность лесотундрового характера. Затем ландшафт лесотундры сменился лесным ландшафтом с господством лиственничных и еловых лесов, продолжала расселяться пихта.

Первая половина среднего голоцена характеризуется более мягким, относительно теплым и важным климатом. В это время широколиственные леса занимали большие площади на западном склоне Южного и Среднего Урала. Так в торфянике на реке Чусовой была найдена пыльца липы, вяза, лещины, пыльца этих же видов была найдена Приполярном Урале. А в горных районах преобладали темнохвойные леса. На восточном склоне сосна стала оттеснять лиственницу и березу, сосновые леса удерживают свое господство здесь до настоящего времени. Среди травянистых растений времени термического оптимума реликтами на Урале являются щитовник мужской, чистец лесной, копытень европейский, подмаренник душистый.

Во второй половине голоцена климат, оставаясь теплым, стал более сухим. Изменение климата повлекло за собой смещение растительных зон в северном направлении. Площадь лесов на юге сократилась, а к северу продвинулась степная растительность. Среди лесостепных растений, сохранившихся на Среднем Урале до настоящего времени следует отметить зопник клубненосный, спирея городчатая, качим высокий, оносма простейшая, тимофеевка степная, остролодочник волосистый, подмаренник настоящий, астрагал датский, гвоздика разноцветная, вероника колосистая, кизильник черноплодный, ветреница лесная.

В позднем голоцене в северной и средней частях Урала увеличивается роль таежного элемента за счет оттеснения елью и пихтой широколиственных древесных пород. Как наследие этой экспансии на значительном пространстве Среднего и Южного Урала среди горной темнохвойной тайги сохранились небольшие островки липовых, реже дубовых лесов, а в древостое или подлеске ельников и пихтачей встречаются более или менее угнетенные экземпляры липы и вязов. В состав травяного покрова темнохвойных лесов входят многочисленные неморальные реликты: копытень европейский, подмаренник душистый, подлесник европейский, щитовник мужской, воронец колосистый, чистец лесной и другие (Горчаковский, 1969).

.

Глава 2. Характеристика реликтовых растений Урала

2.1. Понятие «реликты»

Реликты (от латинского слова relictum – остаток) – представители древней флоры, ранее широко распространенные, а затем в значительной степени вымершие и сохранившиеся лишь на небольшой части их бывшего ареала. Это живые памятники растительного мира, свидетели давно минувших эпох геологической истории Земли. Реликты могут сохраняться и при новых условиях существования, более или менее заметно изменяясь, приспосабливаясь к этим условиям. Реликтовые формы широко распространенны, но в наше время встречаются лишь в отдельных небольших районах. Иногда это остатки целых флор и фаун прежних геологических времен. (Энциклопедический словарь…, 1986).

В настоящий момент трудно определить время их исторического появления и вообразить, свидетелями каких глобальных катаклизмов они были. Доледниковые (плиоценовые) реликты относятся к эпохе плиоцена, начало которого – приблизительно 9 миллионов лет назад, а продолжительность – 7 млн. лет. Ледниковые (плейстоценовые) реликты, наиболее многочисленная группа в уральской флоре, характерны для эпохи плейстоцена (нижний отдел четвертичного периода), продолжительность которого составляет примерно 1,8 млн. лет. Самые молодые реликты – послеледниковые (голоценовые) – относятся к последнему, незаконченному отделу четвертичного периода геологической истории, продолжающемуся 15–20 тыс. лет.

Деятельность человека, связанная в основном с хозяйственным освоением территории, а также массовый туризм, сбор декоративных растений на букеты, заготовка лекарственного сырья приводят к тому, что численность популяций реликтовых видов быстро сокращается и может достичь критического уровня. (Ильина, Федосеева, 2005).

2.2. Список реликтовых растений Уральской флоры

(по П.Л. Горчаковскому)

Па́вел Леони́дович Горчако́вский – советский и российский геоботаник, ботаникогеограф, эколог, доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники УрГУ, главный научный сотрудник Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН, Академик РАН, член Русского ботанического общества, в результате многолетних исследований уральской флоры, предложил перечень видов растений, которые в его понимании произрастали на Урале в прежние климатические эпохи и сохранились на территории до настоящего времени (Горчаковский, 1969).

Таблица 1. Перечень растений, являющихся реликтами в понимании П.Л. Горчаковского

Глава 3. Видовой состав реликтовых растений на береговых скалах в районе Нижнего Тагила

3.1. Реликтовые растения, произрастающие

на береговых скалах р. Чусовой и р. Тагила

В период с 03.07.2022 по 11.07.2022 городской станцией юных натуралистов был организован сплав по реке Чусовая, в рамках краткосрочной дополнительной общеразвивающей программы «Под зелёным флагом» (см. Приложение, рис. 1).

Скала Собачьи Камни расположена на правом берегу реки Чусовой в 2 км ниже по течению от деревни Ёква. Отвесные скалы имеют протяженность вдоль реки более 1 км. Обнажения сложены слоистыми известняками с прослоями черных кремней. Скальная стенка обращена на юго-запад, благодаря чему днем склон хорошо прогревается Солнцем. Скала имеет живописный облик и является геоморфологическим памятником природы. Список растений, причисленных к реликтам, обнаруженных на береговом утесе Собачьи Камни приведены в таблице 2.

Медведь-Камень — массивный утес на берегу реки Тагил в 18 км к северу от города Нижний Тагил (Свердловская область). Скальный массив сложен сиенитами — породами, близкими к граниту, но без содержания кварца. У подножия скалы Медведь-Камня текут воды реки Тагил. Древний утес постепенно разрушается, образуя каменистые осыпи. Высшая точка горы — 288 метров над уровнем моря — отмечена триангуляционной вышкой. Медведь-Камень является геолого-геоморфологическим и природно-историческим памятником. На горном массиве Медведь-Камня встречаются редкие растения: эндемики и реликты. Многие растения сохранились в этом месте еще с доледникового периода. Исследование реликтовой флоры проводилось 13.07.2022. В результате наблюдений были обнаружены реликтовые виды растений, представленные в таблице 3.

Таблица 2. Список реликтовых растений скалы Собачьи Камни

Таблица 3. Список реликтовых растений скалы Медведь-Камень

Береговая скала Шихан или она еще называется Красный Камень расположена на правом берегу реки Тагил на территории города Нижний Тагил. Протяженность объекта около 700 м вдоль речного русла. В трех местах возвышаются скалы около 30 м высотой разделенные крутыми залуженными склонами. На скалах и на склонах произрастает более сотни различных растений, но реликтовых видов среди них не много, они представлены в таблице 4.

Таблица 4. Список реликтовых растений скалы Шихан

3.2. Сравнение видового состава реликтовых растений на береговых скалах р. Чусовой и р. Тагила

В общем на обследованных скалах было встречено 19 видов реликтовых растений. Наиболее богата реликтовыми растениями флора Медведь-Камня, здесь произрастает 14 видов. На Собачьих Камнях было встречено меньше видов – 10 видов. Меньше всего – 5 видов встречено на Шихане. Большое многообразие на скале и на склонах Медведь-Камня вероятно связано с большим разнообразием мест обитания. Не зря Медведь-Камень называют музеем древней флоры под открытым небом. Небольшое количество реликтовых растений во флоре Шихана связано с деятельностью человека и сильным нарушением природной среды на этой территории: лес на вершине давно вырублен, на вершине и на склонах наблюдается вытаптывание травянистой растительности, загрязнение бытовым мусором, и загрязнением атмосферы промышленностью и автотранспортом, и активное расселение сорных видов растений.

Больше всего реликтовых растений – 13 видов, мы обнаружили на скальном субстрате и на мелкоземе. В большинстве своем это лесостепные растения, вероятно сохранившиеся на территории Урала со времен, когда климат был значительно теплее. На облесенных склонах встречено 6 видов реликтовых растений, это растения, оставшиеся от позднеледниковых лесов, например чина Гмелина, соссюрея спорная, и растения послеледниковых широколиственных лесов – липа мелколистная, к ним же относится и вяз шершавый, однако мы его встретили на каменистой осыпи у подножия Медведь-Камня. Многие виды изучаемых растений на трех разных скалах занимают одни и те же места обитания. Например, зопник клубненостный встречался во всех случаях в подножии скал. Однако интересно что гвоздика разноцветная на Чусовой встречена в подножье Собачьих Камней, а на Медведь-Камне она растет на самой вершине горы.

Наиболее древними из встреченных нами реликтов являются растения, сохранившиеся от лесов конца ледниковой эпохи, к ним согласно П.Л. Горчаковскому относятся соссюрея спорная и чина Гмелина. Несколько менее древними являются вяз и липа, которые сохраняются от послеледниковых широколиственных лесов. Остальные, встреченные нами растения были распространены на Урале во времена жаркого климата середины голоценовой эпохи.

Выводы

Климат в Евразии в ближе к концу относительно теплой кайнозойской эры сильно похолодал и только около 11 тысяч лет вновь стало теплеть, а потом стал еще и засушливым, и снова началось некоторое похолодание, что привело к тому, что флора несколько раз изменилась за последние 2 миллиона лет.

На береговых скалах в районе Нижнего Тагила нами был выявлен 19 вид реликтовых растений, береговые скалы являются хранителями древних растений. Наиболее богата реликтовыми растениями флора Медведь-Камня, здесь произрастает 14 видов.

Реликтовые растения чаще встречаются на каменистых субстратах: отвесные скалы и их уступы, каменистые склоны, каменистые осыпи, подножья скал – виды оставшиеся от степей середины голоцена, значительно реже реликтовые растения обнаруживаются в лесу, но это наиболее древние растения конца плейстоцена и начало голоцена.

Список литературы

Горчаковский П.Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала. / отв. ред. С. А. Мамаев. – Свердловск, 1969. – 288 с.

Ильина Е. Я., Федосеева Г. П. Редкие и исчезающие растения уральской флоры в экспозициях Ботанического сада Уральского государственного университета им. А. М. Горького: экскурсии в природу. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2005. — 64 с.

Энциклопедический словарь юного биолога / Сост. М. Е. Аспиз. – М.: Педагогика, 1986. – 352 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис.1 Экспедиция у подножья скалы «Собачьи»

ис. 13. лапчатка длиннолистая на скале Шиха