Оценка состояния луговых сообществ природного комплекса Рудничный бор г. Кемерово

VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Оценка состояния луговых сообществ природного комплекса Рудничный бор г. Кемерово

Конова Д.Е. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №92 с углубленным изучением отдельных предметов» г.Кемерово
Ширяева С.В. 1
1 МБОУДО «ГорСЮН», г. Кемерово
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В настоящее время все больше поднимается проблема влияния человека и его деятельности на растительные сообщества. Пристальное внимание специалистов уделяется вопросу замены видового состава растений, как травянистых, так и древесных, замены главных лесообразующих древесных пород на малоценные, выпадения реликтовых видов растений из коренных формаций, вытеснение обычных для растительных сообществ видов сорными.

Одной из форм сохранения фиторазнообразия является организация сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Рудничный бор – это уникальная природная зона в черте города Кемерово. Он занимает площадь 392 га. Участок Барзасской тайги был оставлен при обустройстве города на заре его развития основателями города. Видовой состав растительности Рудничного бора насчитывает 326 видов сосудистых растений, относящихся к 64 семействам (Тарасова, Барышева, 2012). Структура и местоположение в черте города делают его уникальным природным объектом, нуждающимся в особом режиме охраны. 26 июня 2015 года бору был присвоен статус особо охраняемой природной территории местного значения «Природный комплекс Рудничный бор». Территория бора, в результате присвоения охранного статуса хотя и исключена из активной хозяйственной деятельности, все же подвергается антропогенной нагрузке. И проблема изменения видового состава растительности актуальна для бора. Коренные преобразования природных экосистем бора в результате интенсивной рекреационной нагрузки привели к серьезной трансформации растительности, в отдельных случаях к её глубокой деградации.

Территория бора, в результате присвоения охранного статуса хотя и исключена из активной хозяйственной деятельности, все же подвергается интенсивной антропогенной нагрузке. И проблема изменения видового состава растительности актуальна для бора.

Преобладающий растительной формацией в бору является лесная. Кроме лесного биоценоза, в бору расположены степные сообщества, занимающие каменистый склон Томи, а также луговые участки, образовавшиеся в результате выпадения древесного яруса, большей частью сосредоточенные в юго-западной части бора.

Юго-западная часть бора подвержена наибольшей антропогенной нагрузке. Здесь размещена смотровая площадка с видом на панораму города и реку Томь, беседки, архитектурное сооружение в виде надписи «КУЗБАСС», недостроенное здание канатной дороги, скульптура «Орел». При этом растительный покров данной территории своеобразен, служит местом локализации редких и исчезающих видов растений.

Луга приобретают все большее значение как угодья для рекреации. Они более устойчивы к рекреационным нагрузкам, чем леса; их эстетическая ценность, особенно в сочетании с лесом, достаточно высока. Проблемы рекреационного луговодства, однако, совершенно не разработаны. В связи с рекреационной привлекательность лугов возникает необходимость их охраны и сохранения в пределах рекреационных зон или в заповедниках. Поэтому встает вопрос о разработке приемов использования таких лугов, обеспечивающих возможность их сохранения. (Луговедение…, эл.ресурс)

Цель: Исследование состояния луговых сообществ природного комплекса Рудничный бор г. Кемерово.

Задачи: 1. Провести геоботаническое описание луговых сообществ;

2. Сравнить геоботанические показатели исследуемых лугов;

3. Оценить уровень синантропизации лугов по видовому составу.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

К концу прошлого века мировым сообществом была признана необходимость сохранения биологического разнообразия планеты. Конвенцию о биологическом разнообразии (1992 г.) к настоящему времени ратифицировало большинство стран, Российская Федерация сделала это в 1995 году. Одним из документов, одобренных сторонами Конвенции о биологическом разнообразии в 2002 году, стала Глобальная Стратегия сохранения растений.

Растения – важнейший компонент окружающей нас природы, поскольку они связана с особенностями климата, водного режима, структурой почв, рельефом, с животным миром. Зависимость человека от растительного мира чрезвычайно велика. Без зеленых растений невозможна жизнь на земле, ведь образование кислорода – результат процесса фотосинтеза. К сожалению, необходимость разумного отношения к сохранению всего разнообразия растительного мира очень часто не осознается людьми в процессе их деятельности по использованию природных ресурсов, сельскохозяйственного и промышленного производства, отдыха. Понимание того, что жизнь и благополучие человека зависят от состояния растительного мира, порой приходит тогда, когда уже требуются серьезные затраты на восстановление нарушенного природного равновесия. (Стратегия сохранения…, эл. ресурс).

Понятие «растительность» (растительный покров) означает исторически сформированное объединение растительных сообществ (фитоценозов) на определённой территории. Растительный покров представляет собой совокупность фитоценозов сообществ растений, которые населяют планету и её регионы. Растительность - это не случайный набор видов, а закономерное их сочетание, которое возникло под влиянием экологических факторов на протяжении длительного времени. (Ботаника…, эл. ресурс). В отличии от флоры, растительность характеризуется не видовым составом растений, а численностью и сочетанием видов, их пространственной структурой и динамикой.

Флора (от лат. Флора — богиня красоты, весны и флорис — цветок) — совокупность видов растений, которые населяют определённую территорию. Это исторически сформированная комплекс систематических единиц (видов, родов, семейств) которые произрастают или произрастали в прошлом на определённой территории. (https://spravochnick.ru). Антропогенное воздействие на природу - прямое осознанное или косвенное и неосознанное воздействие человека и результатов его деятельности, вызывающее изменение природной среды и естественных ландшафтов.Критерием антропогенного воздействия на определенную территорию является, конечно же, ее флористическое богатство, которое выражается в числе видов, родов и семейств и познается в сравнении.

В последние десятилетия антропогенные изменения растительного покрова привлекают все большее внимание исследователей. Формы проявления таких изменений разнообразны: полное уничтожение растительности, замена естественных растительных сообществ культивируемыми и различные по глубине преобразования естественного растительного покрова. Характер таких преобразований определяется понятием «синантропизация растительного покрова», сформулированным в 70-х годах XX в. и затем вошедшим в научный обиход. Синантропизация сопровождается стиранием региональных флористических граней, заменой естественных растительных сообществ производными, внедрением в них пришлых растений – антропофитов, упрощением структуры, снижением продуктивности и стабильности растительных сообществ. В сущности, синантропизация – это стратегия адаптации растительного мира Земли к условиям среды, измененным или созданным в результате деятельности человека. Изучение её закономерностей необходимо для оценки современного состояния растительного покрова, прогнозирования его дальнейших изменений, а также для разработки мер по сохранению фиторазнообразия на видовом, ценотическом и экосистемном уровнях. (Галахов, 2009). В настоящее время, очевидно, что обеспечить надежную охрану растений можно лишь путем сохранения их места обитаний — фитоценозов или растительных сообществ. (Влияние антропогенного фактора…, эл. ресурс).

Луга свойственны преимущественно лесной зоне. Почти все они возникли в результате деятельности человека — уничтожения лесной растительности с последующей расчисткой лесосек и превращением их в сенокосы или пастбища. При прекращении хозяйственных мероприятий они снова зарастают лесом. Луговые сообщества образуются также при осушении степных или полупустынных участков. К лугам относят растительные сообщества, основу которых составляют многолетние травянистые растения-мезофиты, требующие для своего развития умеренно влажные и умеренно богатые сравнительно теплые почвы с достаточной аэрацией. Резких границ между лугами и другими типами растительного покрова обычно не существует. Так, между лугами и настоящими степями лежат так называемые луговые, или разнотравные, степи, в травостое которых преобладают не ксерофильные, а ксеромезофильные и мезофильные виды.

Луга могут возникать как первичный тип растительного покрова при формировании растительности на открытых субстратах. Луга, как и другие единицы растительности, представляют собой биогеоценозы, т. е. биокосные системы, состоящие из двух компонентов, — сообщества организмов (биоценоза) и свойственной ему косной среды (экотопа). Основная особенность, отличающая биоценозы травянистых многолетних растений — луга или степи — от лесных, где определяющую ценотическую роль играют деревья и кустарники, это общая маломощность растительного яруса с ежегодным разрушением его по окончании вегетации растений.

Луговые ценозы, в отличие от лесных, в целом характеризуются слабым влиянием на компоненты природных экосистем. Однако на лугах в результате деятельности входящих в них организмов, все же в какой-то степени создается специфический микроклимат. Так, внутри луговых травостоев по высотным горизонтам меняются световой и тепловой режимы, влажность воздуха и содержание в нем углекислого газа. Под воздействием лугового биоценоза формируется специфическое образование — дернина — важнейший поверхностный биогоризонт луговой почвы. В ней сосредоточены основная масса подземных органов растений, представителей почвенных организмов и запасы минерального питания растений. В дернине интенсивно идут процессы фиксации и превращения азота, обмен с атмосферой углекислым газом и кислородом. (Общие сведения…, эл. ресурс).

В материалах комплексного экологического обследования лесного массива "Рудничный бор" в городе Кемерово отмечено, что территория г. Кемерово и Рудничного бора, в том числе относится к Инско-Томскому лесостепному району. Район занимает северную часть Кузнецкой котловины. Определяющим ландшафтом является березовая лесостепь. Однако Рудничный бор представляет собой интразональное образование (рис. 10), то есть уникальное для данной местности, и в силу этого фактора, нуждающееся в особой охране. Сравнительно хорошо сохранившиеся сосновые насаждения в центре бора, степные и петрофитные сообщества по склонам Томи создают условия для сохранения биологического разнообразия. (Материалы…, 2014).

В настоящее время, очевидно, что обеспечить надежную охрану растений можно лишь путем сохранения их места обитаний — фитоценозов или растительных сообществ.

ГЛАВА 2. Методика исследования

Исследование проводилось в июне – июле 2019 года. Объектом исследования являлся суходольный луг юго-западной части ООПТ местного значения «Природный комплекс Рудничный бор». Исследования проводились с использованием стандартных геоботанических методов. Для оценки состояния луговых сообществ были заложены 6 пробных площадок. Размер площадок составлял 100 кв. метров. На каждой площадке описывался видовой состав растений, обилие видов, определялись виды-доминанты, высота травостоя, проективное покрытие.

Обилие видов определялось по шкале Друде. По преобладающим (доминирующим) видам площадка получала название. Проективным покрытием называют площадь горизонтальных проекций всего растительного покрова на поверхности почвы. Оно выражается в процентах от поверхности площади, 100 % общего покрова означает, что поверхность почвы сплошь покрыта растениями. При этом использовался глазомерный метод.

При обработке данных для оценки антропогенной нарушенности лугового растительного сообщества:

- проводился анализ видового разнообразия, определялось количество сорных видов на учетной площадке;

- определялся индекс синантропизации – доля участия синантропных видов растений в % от всего флористического состава. (Горчаковский, Козлова, 1998)

ГЛАВА 3.Результаты исследований и их обсуждение

В результате исследования было проведено геоботаническое описание 6 учетных площадок лугового фитоценоза юго-западной части Рудничного бора г. Кемерово. (Приложение, рис. 1).

Площадка № 1 представлена вытоптанным злаковым остепненным лугом, расположена между заграждением юго-восточного склона смотровой площадки и гравийной дорогой к кресту. Средняя высота травостоя на данной площадке составила 5 см. Вдоль заграждения сохранились растения до 85 см высотой.

Площадка № 2 представлена злаковым (ежовым) лугом, расположена в юго-восточном углу смотровой площадки. Средняя высота травостоя — 100 см, максимальная — 129 см, минимальная — 21 см.

Площадка № 3 представлена разнотравно-злаковым лугом, находится в районе беседок, с восточной стороны от тропы, ведущей к беседкам. Высота травостоя средняя — 43 см, максимальная — 165 см.

Площадка № 4 представлена разнотравно-злаковым лугом, расположена с западной стороны от гравийной дороги, ведущей к беседкам. Высота травостоя средняя — 58 см, максимальная — 140 см.

Площадка № 5 представляет собой луг разнотравно-злаковый, засоренный бодяком щетинистым. Участок расположен возле спортплощадки. Через учетную площадку проходит автомобильная колея, частично засыпанная гравием. Травостой на этом участке более разрежен, проективное покрытие - 70 %. Высота травостоя средняя — 177 см.

Площадка № 6 представляет луг злаковый, закустаренный, засореный бодяком щетинистым и крапивой двудомной. Расположена на юго-западным склоне коренного берега р. Томи. В пределах учетной площадки редко расположенные плодоносящие экземпляры клена ясенелистного, американского, растет одиночная сосна обыкновенная. Высота травяного яруса максимальная до 170 см, средняя около 100 см.

В результате проведенных исследований в составе флоры луговых сообществ ООПТ местного значения «Природный комплекс Рудничный бор» отмечен 51 вид сосудистых растений из 17 семейств.

Видовое разнообразие и их обилие по учетным площадкам представлено в таблице 1.

Таблица 1.

Флористический состав лугового сообщества

ООПТ «Природный комплекс Рудничный бор» с

обилием видов на учетных площадках

Вид

№ пощадки

1

2

3

4

5

6

Злаки - 10

           

пырей ползучий

cop 3

 

sol

sp

 

sp

мятлик луговой

sol

sp

sp

sp

 

мятлик приземистый*

         

ежа сборная

cop 3

cop 3

cop 3

cop 2

cop 1

овсяница валисская

         

овсяница ложноовечья

         

овсяница луговая

 

sol

 

sp

sp

sol

тимофеевка луговая

     

sp

sp

 

кострец безостый

       

sp

sp

вейник наземный

         

sp

Сложноцветные - 13

           

осот полевой*

       

sol

 

тысячелистникобыкновенный

sol

sol

sol

sol

sol

sol

одуванчиклекарственный, обыкновенный*

sol

 

sp

sol

sp

 

бодякобыкновенный*

un

-

-

-

-

-

бодяк щетинистый*

-

-

-

-

cop1

cop1

полыньсизая

un

-

 

-

-

-

полыньшелковистая

un

-

-

-

-

-

полынь обыкновенная*

 

sol

   

sp

sol

полынь эстрагон

   

sol

     

полынь Сиверса*

   

sol

     

лопухвойлочный*

un

sol

 

sol

sol

sol

чертополох курчавый*

 

sol

       

василек шероховатый

   

sol, располагается группами

sol

   

Зонтичные - 2

           

тмин обыкновенный

     

sol

   

пастернак дикий*

       

sol

 

Розоцветные - 4

           

лапчаткасеребристая

sp

 

sol

sol

   

лапчатка вильчатая

   

sol

     

гравилат алеппский*

   

sol

     

репейничек волосистый*

       

sol

 

Подорожниковые - 2

           

подорожник большой*

sp

         

подорожник Урвиллея

sp

 

sol

sol

   

Гречишные - 1

           

спорышптичий*

sol

 

sol

     

Бобовые - 6

           

люцернасерповидная

sp

   

sol

 

sol

клеверползучий*

sol

 

sol

     

клевер луговой

   

sol

     

горошек мышиный

   

sol

 

sol

sol-sp

астрагал датский

   

sol, располагается группами

     

донник белый*

   

sol

     

Крестоцветные - 1

           

гулявникЛёзеля*

sol

         

Гераниевые - 2

           

герань сибирская*

 

sol

sol, растет группами

     

герань луговая

     

sol

   

Гвоздичные - 1

           

звездчатка злаковая

 

sol

sol

sol

   

Мареновые - 1

           

подмаренник настоящий

   

sol - sp

sol

sol

sp

Норичниковые - 1

           

вероника дубравная

   

sol

sol

   

Губоцветные - 1

           

зопник клубненосный

   

sol

   

sol

Крапивные - 1

           

крапива двудомная*

         

cop 1

Лютиковые - 3

           

лютик многоцветковый

         

sol

василисник вонючий

         

sol

василисник простой

         

sol

Бурачниковые - 1

           

воробейник лекарственный

         

sol

Валериановые - 1

           

валериана лекарственная

         

sol

* Отмечены синантропные виды

В формировании лугового сообщества Рудничного бора значительную роль играют следующие семейства: БобовыеЗлаковыеСложноцветные, что характерно для флор суходольных лугов.

Рис. 1. Спектр видового состава лугового сообщества ООПТ «Природный комплекс Рудничный бор»

Злаковые представлены 10 видами, Сложноцветные 13 видами, Бобовые 6 видами.

Синантропный компонент флоры лугового сообщества представлен 20 видами, относящимся к 10 семействам.

Сравнительный анализ видового разнообразия учетных площадок показал, что самый богатый видовой состав на площадке № 3 – 24 вида. 19 видов отмечено на площадках № 1 и № 6. 17 видами представлен флористический состав на площадке № 4. 15 видов отмечено на площадке № 5. Меньше всего – 9 видов отмечено на площадке № 2. При этом наибольшее количество сорных видов зафиксировано на площадках № 1 и № 5 – 8 видов. На площадке № 3 отмечено 7 сорных видов. По 4 сорных вида встречено на площадках № 2 и 6. На площадке № 4 отмечено 2 сорных вида. Количественные показатели видового состава, в том числе сорных видов представлено на рисунке 2.

Рис. 2. Соотношение общего количества видов и сорных видов

на учетных площадках

Анализ обилия видов на учетных площадках показал, что обилие cop 3 на площадке № 1 дают пырей ползучий, мятлик луговой, мятлик приземистый, ежа сборная, овсяница валисская, овсяница ложноовечья. Дать оценку обилию отдельных видов злаков не представилось возможным, т.к. основная масса злаков находилась в вегетативном состоянии. На площадках № 2, № 3 и № 4 доминантом выступает ежа сборная. На площадке № 5 видами доминантами являются ежа сборная, а также сорный вид - бодяк щетинистый. На площадке № 6 кроме доминанта лугового сообщества - ежи сборной, обилие сор 3 зафиксировано у 2 сорных видов - бодяк щетинистый и крапива двудомная. Преобладание в растительном покрове учетных площадок № 5 и № 6 сорных видов говорит о том, что на формирование и динамику флористического состава большое влияние оказывает антропогенный фактор.

Индекс лугового сообщества исследованной территории составил 39, 2%. Индекс синантропизации учетных площадок представлен на рисунке 3.

Индекс синантропизации на учетных площадках варьирует от 11,8% до 53,3%. Площадка № 1 имеет индекс синантропизации 42,1%, площадка № 2 - 44,4%, площадка № 3 - 29,2%, площадка № 4 - 11,8%, площадка № 5 - 53,3% и площадка № 6 - 21,1%. Наибольший показатель имеет площадка № 5, наименьший – площадка № 4.

Рис. 3. Показатели индекса синантропизации лугового сообщества

Определение площади покрытия считается одним из важнейших приемов, которые могут характеризовать и количественное соотношение между видами и общую замкнутость растительного покрова. (Влияние антропогенного фактора…, эл. ресур). Показатели проективного покрытия на учетных участках отражены на рисунке 4.

Рис. 4. Показатели проективного покрытия учетных площадок

На исследованных площадках проективное покрытие варьировало от 70 до 90 %. Однако проанализировав данный показатель с обилием видов, видно, что на площадках № 5 и № 6 это достигается за счет преобладания в травостое таких сорных видов, как бодяк щетинистый и крапива двудомная.

Заключение

В результате исследование состояния луговых сообществ природного комплекса Рудничный бор города Кемерово были сделаны следующие выводы:

1. Луговое сообщество исследованной территории представлено 51 видом, 20 из которых относятся к сорным видам.

2. Наименьшее количество видов – 9 – отмечено на площадке № 2, наибольшее – 24 – на площадке № 3.

3. На площадках № 1 – 4 видами доминантами являются злаки, на площадках № 5 – 6 в качестве доминантов кроме злаков (ежи сборной) выступают и сорные виды, на площадке № 5 – бодяк щетинистый, на площадке № 6 – бодяк щетинистый и крапива двудомная.

4. Индекс синантропизации варьирует от 11,8% до 53,3%. Наибольший показатель имеет площадка № 5, наименьший – площадка № 4.

5. Площадка № 4 имеет 2 стадию трансформации, площадки № 1, 2, 3, 5 и 6 можно отнести к 3 стадии трансформации лугового сообщества.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ:

Ботаника – наука о растениях. Что изучает ботаника [Электронный ресурс]: https://spravochnick.ru

Влияние антропогенного фактора на формирование и развитие суходольных лугов [Электронный ресурс]: https://infourok.ru

Галахов, В.П. Формирование поверхностного стока в условиях изменяющегося климата (по исследованиям в бассейне Верхней Оби) / В.П. Галахов, О.В. Белова. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2009.

Горчаковский П.Л. Тенденции антропогенных изменений растительного покрова Земли // Ботан. журн. - 1979. т.64, №12. - С. 1697-1714

Горчаковский П.Л., Козлова Е.В. Синантропизация растительного покрова в условиях заповедного режима // Экология. — 1998. — № 3. — С. 171—77.

Луговедение. Учение о луге [Электронный ресурс]: https://www.activestudy.info/lugovedenie-uchenie-o-luge/ © Зооинженерный факультет МСХА)

Материалы комплексного экологического обследования лесного массива "Рудничный бор" в городе Кемерово: [Электронный ресурс]: приложение № 3 к постановлению администрации города Кемерово № 1187 от 19.05. 2014 под рук. д.б.н., проф. А.Н. Куприянов УДК 581.52– Режим доступа: http://www.kemerovo.ru/document/p1187-342.docx (Дата обращения 25.12.2016)

Общие сведения о лугах [Электронный ресурс]: http://www.cnshb.ru/AKDIL/0047/base/sved.shtm

Определитель растений Кемеровской области [Текст] / И.М. Красноборов, Э.Д. Крапивкина, М.Н. Ломоносова и др. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. – 477 с.

Скалон Н.В Практикум по изучению экологии городов Кузбасса [Текст]: Учебно-методическое пособие / Скалон Н.В., Горшкова Л.А., Демиденко Н.В., Аверина Е.П. – Кемерово: КРЭОО «Ирбис», 2006. - 128 с.

Стратегия сохранения растений – путь к сохранению растительного мира [Электронный ресурс]: https://ineca.ru/?dr=library&library=bulletin/2008/0131/005

Тарасова И.В., Барышева О.В. Видовой состав сосудистых растений соснового леса «Рудничный бор» (г. Кемерово) [Текст] / И.В. Тарасова, О.В. Барышева // Флора и растительность антропогенно нарушенных территорий: сборник научных трудов Кемеровского отделения РБО. – Вып. 8. / под редакцией А.Н. Куприянова; Кемеровский государственный университет. – Кемерово, 2012. – с. 5-11.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Учётные площадки исследованной территории

Рис. 1. Учётные площадки исследованной территории

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Проведение исследования

Просмотров работы: 88