WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Влияние фрагментации на видовое богатство и состав фитоценозов широколиственных лесов западного предкавказья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЗАГУРНАЯ ЮЛИЯ СЕРГЕЕВНА

ВЛИЯНИЕ ФРАГМЕНТАЦИИ НА ВИДОВОЕ БОГАТСТВО И СОСТАВ ФИТОЦЕНОЗОВ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону - 2010

Работа выполнена на кафедре экологии и защиты окружающей среды

Майкопского государственного технологического университета

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Акатов Валерий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Миркин Борис Михайлович

кандидат биологических наук, доцент

Пелипенко Ольга Федоровна

Ведущая организация: Кубанский государственный

аграрный университет, г. Краснодар

Защита состоится 25 июня 2010 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ЮФУ, 304 ауд., e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (863)2638723).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148) и на сайте Южного федерального университета по адресу: http://www.sfedu.ru .

Автореферат разослан 24 мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процесс сокращения площади и увеличения степени изолированности биологических сообществ (то есть их фрагментация) происходит во многих регионах мира и достиг значительного масштаба (Лосев, 2006; Романова, 2006; Klein, 1989; Dzwonko, 1993; Pywell et al., 2002; Mac Nally, 2007; и др.). Распад крупных природных сообществ на ряд малых меньшей общей площади ведет к быстрому региональному вымиранию многих видов, в первую очередь малочисленных (эффект выборки: Уилкокс, 1983). Изоляция сохранившихся участков, нарушая процессы иммиграции, способствует вымиранию части оставшихся видов (долговременный эффект инсуляризации: Уилкокс, 1983), место которых занимают виды соседних местообитаний, в том числе синантропные и адвентивные (Мяло, Дикарева, 2006). Ситуацию может усугубить усиление эксплуатации населением оставшихся во фрагментированных биоценозах ресурсов.

Долговременный эффект инсуляризации неоднократно выявлялся на примере сообществ, изолированных в течение значительного периода времени (несколько сотен или тысяч лет) (Акатов, 1999; Ескина, 2001; Simberloff, Gotelli, 1984; Klein, 1989; Kwiatkowska, 1994; Aizen et al., 2002; и др.), однако единое мнение о том, является ли он важным дополнительным фактором сокращения видового разнообразия на относительно небольшом временном отрезке (до нескольких десятилетий) пока отсутствует (Wilcove et al., 1986; Dzwonko, Loster, 1988; Zacharias, Brandes, 1990; Kwiatkowska, 1994; Holt et al., 1995; Zschokke et al., 2000; Helm et al., 2006). Весьма малочисленны и публикации, посвященные другим последствиям фрагментации сообществ – увеличению частоты антропогенных нарушений, ускорению процессов их синантропизации и адвентивизации (Suarez et al., 1998; Honnay et al., 1999; Coppedge et al., 2001; Laurance, 2002; Ross et al., 2002; и др.).

Период освоения дубовых лесов предгорной зоны Северо-Западного Кавказа (Западного Предкавказья) охватывает не одно столетие, но особенно интенсивно сведение дубрав шло в XIX – начале XX вв. В результате широко распространенные здесь в прошлом лесные сообщества с доминированием дуба черешчатого (Quercus robur L.) ныне представляют собой отдельные участки леса, разбросанные на значительной по площади территории и окруженные в основном сельскохозяйственными угодьями (Литвинская, Чередниченко, 1993; Литвинская, 1997). Несмотря на значительное внимание ботаников к Кавказу, данные сообщества остаются практически не изученными, в том числе и с точки зрения последствий их фрагментации. Это обстоятельство существенно ограничивает возможности разработки прогноза перспектив сохранения биоразнообразия Западного Предкавказья и проектов по организации охраняемых территорий.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является оценка влияния фрагментации на видовое богатство и состав фитоценозов широколиственных лесов Западного Предкавказья. Для ее достижения ставились следующие задачи:

1. Охарактеризовать процесс антропогенной трансформации, в том числе фрагментации, лесной растительности Западного Предкавказья за последние столетия.

2. Выявить особенности флоры фрагментированных широколиственных лесов Западного Предкавказья.

3. Сопоставить уровень антропогенной трансформации, в том числе синантропизации и адвентивизации, лесных фрагментов разного размера, а также неизолированных участков леса.

4. Оценить влияние долговременного эффекта инсуляризации на состав и видовое богатство лесных участков разной площади и степени изолированности.

5. Оценить созологическую значимость фрагментированных широколиственных лесов района исследований и разработать рекомендации по сохранению их видового богатства.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Фрагментация оказывает влияние на уровень антропогенной трансформации (в том числе синантропизации и адвентивизации) лесных фитоценозов. На небольших изолированных участках лесов он выше по сравнению с крупными фрагментами и неизолированными сообществами.



2. Влияние долговременного эффекта инсуляризации на видовое богатство и состав изолированных участков лесных фитоценозов в целом, а также основных их компонентов (древесного, кустарникового и травяного ярусов) в районе исследования выражено слабо. Причем сам факт изоляции сообществ является более значимым фактором для видов, чем площадь или степень их изолированности.

3. Несмотря на существенную нарушенность, фрагментированные широколиственные леса Западного Предкавказья содержат относительно большое число видов растений, включенных в Красные книги регионального, федерального и международного уровней, и поэтому требуют специальных мер охраны.

Научная новизна работы. Впервые охарактеризована флора фрагментированных широколиственных лесов Западного Предкавказья. Показано влияние площади сохранившихся фрагментов лесов на уровень их антропогенной трансформации, в том числе степень синантропизации и адвентивизации видового состава сообществ. Впервые оценена роль долговременного эффекта инсуляризации (островного эффекта) в формировании видового богатства и состава изолированных лесных сообществ Западного Предкавказья.

Практическая значимость. Оценена степень опасности процесса антропогенной фрагментации лесной растительности в краткосрочной перспективе (100-150 лет). Оценена созологическая значимость фрагментов широколиственных лесов Западного Предкавказья. Разработаны рекомендации по организации локальной сети охраняемых природных территорий для поддержания их видового разнообразия. Собранный фактический материал (флористические списки по каждому лесному фрагменту, геоботанические описания) может быть использован в качестве основы для мониторинга лесных фитоценозов агрокультурных ландшафтов Западного Предкавказья. Результаты исследований использовались при разработке лекций по дисциплине «Экология» на экологическом, аграрном факультетах, факультете новых социальных технологий и факультете управления Майкопского государственного технологического университета.

Апробация. Материалы диссертации были представлены на VI, VII, X Международных научно-практических конференциях «Экологические проблемы современности» (Майкоп, 2005, 2006, 2007 гг.); на международной научной конференции «Естественные и инвазийные процессы формирования биоразнообразия водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2007 г.); региональной научно-практической конференции аспирантов, соискателей и докторантов (Майкоп, 2007 г.); международной конференции «Почвы и растительный мир горных территорий» (Нальчик, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции аспирантов, докторантов, соискателей и молодых ученых (Майкоп, 2010 г.). Данные об адвентивном компоненте флоры фрагментированных широколиственных лесов Западного Предкавказья, а также уровне видовой полночленности и потенциале инвазибельности сообществ, вошли в отчеты за 2007-2009 годы по теме «Уровень видовой полночленности и потенциал инвазибельности растительных сообществ Западного Кавказа», финансируемой Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 070400449).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, объемом 5.12 п.л., из них 1 статья в издании, рекомендуемом ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 52% (2.67 п.л.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 171 страницах машинописного текста, включая 29 таблиц и 21 рисунок. Приложение включает 14 таблиц. В списке литературы 246 наименований, в том числе 106 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Состояние изученности вопроса

Глава включает четыре раздела. В первом разделе подробно рассматривается история развития и антропогенной трансформации лесной растительности Западного Предкавказья. Показано, что широколиственные леса с доминированием дуба черешчатого в прошлом занимали не только бльшую часть пространства Закубанской равнины, но и располагались севернее, на правом берегу реки Кубань (Коваль, Литвинская, 1986; Демьянов и др., 2002). Однако в результате хозяйственной деятельности человека к концу XIX- началу XX века лесная растительность данного региона была в значительной мере фрагментирована (Супруненко, 1963; Литвинская, 1997). Во втором и третьем разделах анализируется степень изученности предгорных и равнинных лесов Северо-Западного Кавказа. В четвертом – рассматривается теоретическая основа, методы и результаты тестирования долговременного эффекта инсуляризации. Отмечается, что в России влияние фрагментации на биологические сообщества практически не изучалось.

Глава 2 Район и методы исследования

2.1. Характеристика района исследования

Исследование проводили на территории, ограниченной координатами 44°25' и 45°10' с.ш., 38°40' и 40°43' в.д., в пределах Республики Адыгея и Краснодарского края. Географически район охватывает предгорную часть Северо-Западного Кавказа (Западное Предкавказье), биогеографически относится к Северо-Кавказской и, частично, Восточно-Европейской провинции Средиземноморской области (Середин, 1980). В данном разделе по литературным источникам охарактеризованы рельеф, геологические особенности, климат, гидрография, почвы и растительность района исследования.





2.2. Объекты и методика исследования

Исследование проводили в течение апреля-сентября 2005-2009 гг. В качестве объектов были выбраны 27 островных участков (фрагментов) леса с участием или доминированием Quercus robur, расположенных в бассейнах рек Белая, Лаба, Кубань и их притоков (рис. 1). Площадь лесных фрагментов варьировала от 9.5 до 616 га, расстояние до пояса нефрагментированных широколиственных лесов – от 0.2 до 37.8 км, среднее расстояние до трех ближайших фрагментированных участков леса того же типа – от 0.1 до 19.2 км. Выбор конкретных фрагментов, определение их площади и степени изолированности осуществляли на основе топографических карт масштабом 1:50000 и 1:200000, разработанных на основе аэрофотоснимков 1986 г.

 Схема расположения объектов исследования С целью выявления флоры-0

Рисунок 1. Схема расположения объектов исследования

С целью выявления флоры фрагментированных широколиственных лесов района исследования, а также составления списка видов растений для отдельных фрагментов, каждый из них был обследован несколько раз в разные сезоны года. Кроме того, в центральной части каждого фрагмента был выбран однородный участок сообщества размером в 1 га и в его пределах регулярным способом заложены пробные площадки по 300 м2, на которых выполнены геоботанические описания. Дополнительно еще 13 однородных участков были выбраны и описаны в зоне сплошных (нефрагментированных) лесов, недалеко от их границы.

Влияние площади и степени изолированности лесных фрагментов на уровень нарушенности, степень синантропизации и адвентивизации сообществ, а также на степень проявления долговременного эффекта инсуляризации оценивали с использованием методов флористического анализа, стандартных статистических методов (корреляционного и дисперсионного анализа), факторного анализа, табличного метода обработки геоботанических описаний и ряда специальных тестов. Расчеты проводили с использованием программ Microsoft Excel 2003 и Statistica 6.0.

Глава 3. Анализ флоры фрагментированных широколиственных лесов

Западного Предкавказья

В пределах изолированных дубовых фитоценозов отмечено 262 вида сосудистых растений, относящихся к 74 семействам и 179 родам. В составе ценофлоры преобладает отдел Magnoliopsida, к которому относится 207 видов или 79% всей ценофлоры. Отдел Liliopsida представлен 50 видами (19.1%). В составе дубовых фитоценозов отмечены споровые растения отдела Polypodiophyta 4 вида (1.5%) и Equisetophyta 1 вид (0.4%). По составу и расположению 13 самых многовидовых семейств анализируемая флора более близка ценофлоре предгорных дубовых лесов Кабардино-Балкарии.

Согласно классификации жизненных форм Раункиера, во флоре изолированных дубовых лесов преобладают криптофиты – 46.4%, гемикриптофиты составляют 23.2%, фанерофиты – 21.5%, терофиты – 7.6%, хамефиты – 1.7%. Около половины флоры изолированных дубовых лесов Западного Предкавказья составляют сильванты – 128 видов (48.8%), в том числе марганты – 30 видов. Почти четверть анализируемой флоры (21%) представляют синантропные виды, что указывает на нарушенность данных лесных фитоценозов. В их составе обнаружено 14 адвентивных видов растений, которые составляют 5% ценофлоры. Среди групп лесных растений, выделенных по способу распространения семян, преобладают зоохорные (включая орнитохорные) виды (48%).

Глава 4. Влияние фрагментации на степень нарушенности лесных фитоценозов

Чем меньшее число участков леса присутствует в том или ином районе и чем меньше по площади эти участки, тем большую значимость они могут представлять в качестве источника древесных и недревесных ресурсов и тем чаще испытывать нарушающее воздействие со стороны человека. Поэтому нельзя исключить, что фрагментация лесов косвенным образом влияет на степень антропогенной трансформации лесных фитоценозов.

Для проверки данного предположения мы использовали метод табличной обработки описаний Браун-Бланке. Главная задача этого метода – классификация растительности, однако он позволяет решать и другие задачи, в том числе посредством выделенных эколого-ценотических групп видов и синтаксонов индицировать определенные варианты среды (экотопы) и стадии сукцессии (Миркин и др., 2009). Группы видов, связанные с разными экотопами и стадиями сукцессии и используемые для указанных выше целей, предложено называть индикаторными ценофлорами (ИЦФ). В качестве ИЦФ могут быть использованы диагностические виды синтаксонов разного уровня (классов, порядков, союзов и так далее) (Миркин и др., 2009). В частности, в качестве сукцессионных (серийных) ИЦФ для лесной растительности (то есть индикаторов степени ее нарушенности) могут быть использованы диагностические виды лугов класса Molinio-Arrhenatheretea, классов синантропной (сегетальной и рудеральной) растительности (Chenopodietea, Artemisietea vulgaris, Galio-Urticetea, Epilobietea angustifolii, Robinietea), а также синтаксонов производных лесов (например, порядка Prunetalia класса Querco-Fagetea).

Степень нарушенности сообществ определяется по спектру ИЦФ: чем выше доля в сообществах сукцессионных ИЦФ, тем выше степень их антропогенной трансформации. Если фрагментация является фактором, в существенной мере определяющим интенсивность нарушений сообществ, то следует ожидать, что небольшие по площади и более изолированные лесные фитоценозы будут отличаться значительным участием видов сукцессионных ИЦФ. Если нет – то распределение таких видов по фрагментам леса будет более или менее случайным.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.