|
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
ОСИПЕНКО ВІКТОРІЯ ВІКТОРІВНА
УДК 581.524 (477.46):581.526: 632.51
СПОНТАННА РОСЛИННІСТЬ М. ЧЕРКАСИ
03.00.05 – ботаніка
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Київ - 2006Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі біології в Черкаському національному
університеті імені Богдана Хмельницького
Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор
Соломаха Володимир Андрійович,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
професор кафедри ботаніки
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, академік Української Технологічної Академії
Гревцова Ганна Терентіївна,
Ботанічний сад ім. акад. О.В. Фоміна Київського національного університету імені Тараса Шевченка,
провідний науковий співробітник
доктор біологічних наук, професор
Дубина Дмитро Васильович,
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України,
провідний науковий співробітник відділу геоботаніки
Провідна установа: Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, м. Київ
Захист дисертації відбудеться „_16__” _травня__ 2006 р. о _14__ годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д. 26.001.14 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою:
Київ, просп. Глушкова 2 корпус 12, конференцзал
Поштова адреса: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 58.
Автореферат розісланий „13__” ___квітня___ 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
канд. біол. наук Молчанець О.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В містах України мешкає близько 67% її населення та зосереджено 75% основних промислових підприємств. Екологічна ситуація в сучасному місті повністю залежить від елементів техногенезу та рослинного покриву (Лаптєв, 1997; Голубець, Одинак, Козак, 1999).
Зменшення впливу стресових екологічних факторів здійснюють природні антидепресанти, функцію яких, в першу чергу, виконують рослинні угруповання. Практика природокористування у системі техногенно-насичених урболандшафтів показала, що проблему оптимізації довкілля неможливо розв’язати лише за допомогою технічних засобів. Потрібний комплексний урбоекологічний підхід, який забезпечує поєднання технічних засобів з природними, зокрема з використанням рослинного покриву.
Спонтанна рослинність формується на будь-яких відкритих територіях на доступних для неї місцезростаннях без втручання людини. В загальній системі екологічного моніторингу, прогнозу та прийняття екологічних рішень, вивчення синантропних угруповань дозволить підвищити ефективність робіт з рекультивації порушених людиною ландшафтів та зменшити матеріальні витрати. Вона також може бути використана з метою індикації стану міського середовища. Тому всебічне дослідження рослинного покриву міських територій України є актуальним.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота виконувалася в рамках наукової теми кафедри біології Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького “Екологія та охорона найбільш цінних рослин Черкаської області в умовах впливу аварії на Чорнобильській АЕС”та відповідно до наукової тематики кафедри ботаніки Київського національного університету імені Тараса Шевченка в межах державної програми № 97092 “Вивчити структурно-типологічні особливості формування фітобіорізноманіття природних та урбанізованих територій України”.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи було встановлення синтаксономічної структури спонтанної рослинності м. Черкаси, створення її класифікаційної схеми та розроблення шляхів оптимізації.
Для досягнення цієї мети були визначені такі завдання:
- виявити особливості рослинності урбанізованих територій міста;
- здійснити геоботанічне дослідження спонтанної рослинності міста та прилеглих територій;
- скласти класифікаційну схему спонтанної рослинності міста;
- провести синфітоіндикацію екологічних факторів за допомогою угруповань спонтанної рослинності;
- здійснити зонування території міста (за показниками порушеності рослинного покриву);
- розробити та рекомендувати практичні заходи щодо регулювання рослинності з метою оптимізації стану міського середовища.
Об’єкт дослідження: спонтанна рослинність м. Черкаси.
Предмет дослідження: класифікація і еколого-ценотичні особливості, синфітоіндикація спонтанної рослинності.
Методи дослідження: Збір та оброблення матеріалу проводилися за стандартною геоботанічною методикою. Для математичного опрацювання даних геоботанічних описів використана програма FICEN 2 пакету прикладних програм FoxPro, редактор Excel’97. При класифікації угруповань застосовувалися загальні принципи системи Ж. Браун-Бланке (Westhoff, Maarel, 1973). З метою оцінки екологічних режимів синтаксонів за провідними едафічними факторами використано метод фітоіндикації (Дідух, Плюта, 1994).
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше для м. Черкаси складена синтаксономічна схема спонтанної рослинності та виявлені еколого-ценотичні особливості виділених синтаксонів; описано один новий для науки та ідентифіковано п’ять нових для України синтаксонів; проведено, на основі спонтанної рослинності, фітоіндикацію екологічних факторів міста; розроблено схему ценоіндикаційних комплексів рослинності; здійснено зонування міста за ступенем порушеності рослинного покриву.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблені і передані у відділ екології та раціонального природокористування Черкаського міськвиконкому рекомендації з оптимізації урбанізованих територій. Матеріали дисертаційної роботи включено в лекційні та практичні курси “Геоботаніка”, “Екологія рослин”, “Географія рослин”, “Загальна екологія” Черкаського національного університету ім. Б. Хмельницького. Отримані результати будуть використані при написанні відповідних томів: „Синантропна рослинність України” та „Продромусу рослинності України” в серії видань „Рослинність України”.
Особистий внесок здобувача. В основу роботи покладено 1212 геоботанічних описів спонтанної рослинності м. Черкаси, здійснених автором самостійно протягом 1996-2002 р.р. В результаті проведеної роботи було виділено 54 синтаксони (42 асоціації та віднесені до них 3 субасоціації; 3 дериватних та 9 несформованих угруповань). Комп’ютерна обробка даних проведена самостійно, а також з консультативною допомогою співробітників відділу екології фітосистем Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України (програмне опрацювання бази даних для фітоіндикації).
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень і основні положення дисертації доповідалися на конференціях з класифікації рослинності України: “Фітосоціологія рослинного покриву України” (Київ, 1997) та “Фітосоціологія. 100 років наукового напрямку” (Київ, 2000), конференції молодих вчених “Актуальні питання ботаніки та екології” (Херсон, 1998). Вони були також представлені на міжнародних конференціях “Екологія і освіта” (Черкаси, 1998) та “Екологічні проблеми: шляхи та перспективи їх вирішення в регіонах України” (Черкаси, 2000), конференції “Екологічна та техногенна безпека” (Харків, 2002), засіданнях осередку наукового товариства ім. Шевченка у Черкасах (2002 – 2005), конференції “Актуальні проблеми дослідження довкілля” (Суми, 2004) та щорічних звітних наукових конференціях Черкаського національного університету ім. Б. Хмельницького (Черкаси, 1997 - 2005).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 19 наукових праць, з них 8 статей (у тому числі 4 – у фахових виданнях, 4 – у збірниках наукових статей), 11 - тез та матеріалів роботи конференцій.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів основної частини, висновків, списку використаних джерел та чотирьох додатків. Матеріал роботи викладено на 321 сторінці комп’ютерного тексту та ілюстративного матеріалу, з яких основний зміст роботи складає 148 сторінок. Додатки складають 126 сторінок і містять конспект спонтанної флори, фітоценотичні таблиці, таблицю амплітуди показників екологічних факторів та картосхему зонування території міста. Робота ілюстрована 34 таблицями і 9 рисунками. У роботі використано 300 літературних джерел, у тому числі: 105 українською, 81 російською та 114 – іншими мовами.
ОСНОВНА ЧАСТИНА
Розділ 1. Особливості рослинності урбанізованих територій
Загальноприйнятим є поділ рослинності антропогенних територій на міську культивовану рослинність та спонтанну, яка включає фрагменти природної рослинності та синантропні угруповання рудеральних місцезростань (Миркин, Сахапов, 1990). Поняття „міська рослинність” включає всі типи спонтанної та культивованої рослинності, які зустрічаються в урбекосистемах (Зукопп, Эльверс, Маттес, 1981; Мазинг, 1984; Sucopp, Weiler, 1986; Sudnik-Wojcikowska, 1987; Masing, 1994; Masing, Kull, Trass, Zobel, 1995).
Міська спонтанна рослинність України досі вивчена недостатньо (Кучерявий, Соломаха, Шеляг-Сосонко, Крамарець, 1991; Левон, 1999). У країнах Західної Європи вона є об’єктом постійної уваги дослідників (Hard, 1997; Peschel, 1998; Mucina, Schaminee, Rodwell, 2000; Patrzalek, 2000; Prach, Pisek, 2001; Wysocki, Stawicka, 2001). Останнім часом значна увага приділяється зонуванню міст з використанням індикаційних видів спонтанної рослинності (Cахапов, Миркин, Ишбирдина, 1990).
Спонтанна рослинність в м. Черкаси розповсюджена на антропогенно змінених екотопах – смітниках, звалищах, витоптуваних місцях, обабіч доріг та залізниць, уздовж стін будинків, парканів, насипів, на кладовищах, занедбаних землях, на намитих ґрунтах, будмайданчиках, клумбах, газонах, у скверах, на територіях санітарно-захисних зон промислових підприємств тощо.
Від наявності в місті газонів, пустирів, звалищ, порушених ґрунтів, спортивних та будівельних майданчиків значною мірою залежить екологічний та естетичний стан міста. Оцінка спонтанної рослинності зумовлена необхідністю більш повного використання її позитивних властивостей та попередження або послаблення негативної дії на природну рослинність.
Основними напрямками вивчення рослинності міст є аналіз синантропної та адвентивної флори, дослідження сукцесій урбанофітоценозів, синтаксономія рослинності, з’ясування питань оптимізації міського середовища, картографування біотопів тощо.
Міська спонтанна рослинність чутливо реагує на характер та ступінь впливу людини і може використовуватися для індикації оточуючого середовища в якості об’єкту біологічного моніторингу. Синантропні угруповання достовірно відображають характер реакції рослинного компоненту на зміну екологічних параметрів природних екосистем в умовах урбосередовища (Ященко, 1991).
Для практичного використання спонтанної рослинності та запровадження заходів з її оптимізації, є можливим використання вже визначених типів угруповань міських ландшафтів з врахуванням ценоіндикаційних комплексів (Кучерявый, Соломаха, Шеляг-Сосонко, Крамарец, 1990; Кучерявий, Крамарець, Соломаха, 1991). Описи нових типів угруповань на основі складених синтаксономічних схем спонтанної рослинності урбанізованих територій дозволяють скласти ряди ценоіндикаційних комплексів синантропної рослинності та об’єднати екологічно споріднені типи синантропних місцезростань і здійснити ефективні заходи з їх оптимізації з метою поліпшення умов якості життя людини.
Розділ 2. природні умови району дослідження
За геоморфологічним районуванням територія міста відноситься до Ірдинсько-Тясминської ерозійної акумулятивної терасової рівнини на палеогеновій основі.
У межах міста знаходиться правобережна частина середньої ділянки Кременчуцького водосховища. Течія незначна (0,04 м/с), найбільша глибина у руслі р. Дніпро складає близько 6 м.
Загальна площа міста 7,3 тис. га. Земельні масиви характеризуються відносно рівною поверхнею, проте мікрорельєф відзначається підвищеннями та мікрозападинами різної форми.
Ґрунтовий покрив неоднорідний, що пов’язано з різноманітністю геоморфологічної будови території, характером ґрунтоутворюючих порід. Найпоширенішими ґрунтами є середньогумусні чорноземи. На підвищених ділянках з надмірно еродованими ґрунтами трапляються здебільшого сірі та світло-сірі слабогумусовані ґрунти (Роджа, Василенко, Саламатін, Гаврилюк, 1996).
Своєрідність географічного розташування міста, розвиток промислового та житлового будівництва і значна кількість великих хімічних підприємств, зумовлюють наявність специфічних антропогенно порушених екотопів, які є осередками спонтанної рослинності.
Площа, яку займають зелені насадження, складає 2070,8 га (29% від площі міста).
Значна різноманітність антропогенних екотопів зумовлює видове багатство спонтанної флори (457 видів судинних рослин із 273 родів та 80 родин) та рослинності (54 синтаксони) міста.
Розділ 3. ОБ’ЄКТИ, МЕТОДИ ТА МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ
Основу роботи складають результати досліджень, проведених нами протягом 1996-2002 рр. на різноманітних антропогенних екотопах досліджуваної території з наступною камеральною обробкою на кафедрі біології Черкаського національного університету та в Інституті ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України. За даний період було зроблено 251 геоботанічний опис на територіях парків, лісопарків, приміської зони; 495 – на рудеральних екотопах; 148 – на газонах; 137 – на селітебних ділянках; 109 – на прибережній частині міста; 72 – на клумбах. Описи зроблено у відповідності з основними методологічними принципами еколого-флористичної класифікації Ж. Браун-Бланке.
Геоботанічними дослідженнями було охоплено основні місцезростання спонтанної рослинності: селітебні території; рудеральні місцезростання; паркові та лісопаркові зони; газони; прибережні частини міста; постійно оброблювані території; деградуючі природні екотопи; території, рослинний покрив яких почав відновлюватися після повної трансформації (довгобуди, зони відчуження, старі пустирі).
Описи рослинних угруповань виконувалися на стандартних ділянках, які відповідають мінімальному ареалу (Westhoff, Maarel, 1978) – від 4-9 м2 до 50-100 м2 у трав’янистих фітоценозах і від 100(200) м2 до 625 м2 у паркових і лісопаркових фітоценозах. Їхня конфігурація корегувалася з урахуванням меж природних фітоценозів.
Таксономічна належність видів визначалася з використанням гербарних матеріалів колекцій Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного (KW), Черкаського національного університету ім. Б. Хмельницького, Канівського природного заповідника та видань „Флори УРСР” (1940-1965) і „Флоры европейской части СССР” (1974-1989). Номенклатура таксонів вищих судинних рослин подана за “Определителем высших растений Украины” (1999 р.). Анотований список спонтанної флори м. Черкаси та його околиць складено у відповідності із виданням С.К. Черепанова “Сосудистые растения России и сопредельных государств” (1995). Уточнення назв синтаксонів рослинності здійснювалося із використанням продромусів рослинності України, Польщі та Чехії (Соломаха, 1995; Соломаха, Шеляг-Сосонко, Дідух, 1995; Moravec, 1995; Matuszkiewicz, 2001).
Екологічна характеристика синтаксонів спонтанної рослинності м. Черкаси отримана за допомогою методу фітоіндикації, розробленого в Інституті ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України (Дідух, 1990; Дідух, Плюта, 1994).
При з’ясуванні амплітуди середніх значень різних екологічних факторів було застосовано градієнтний аналіз. Отримані результати дозволили виявити екологічну специфіку та порогові межі толерантності різних типів угруповань до зміни певних екологічних чинників.
Розділ 4. СПОНТАННА РОСЛИННІСТЬ М. ЧЕРКАСИ
Спонтанна рослинність м. Черкаси нараховує 54 синтаксони: 42 асоціації та віднесені до них 3 субасоціації; 3 дериватних та 9 несформованих угруповань, що відносяться до 22 союзів, 14 порядків та 11 класів. Уперше для території України підтверджені 5 асоціацій, виділених фітоценологами у Центральній Європі: Balloto nigrae – Robinietum Jurko 1963, Bidentetum cernui Slavniж 1951, Poetum pratensis-compressa Bornkamm 1974, Panico sanguinalis-Eragrostietum minoris Tьxen ex Rochow 1951 та Salsoletum ruthenicae Philippi 1971. Описана одна нова для науки асоціація – Convolvulo-Poetum angustifoliae Osypenko 2001.
Синтаксономічна схема спонтанної рослинності м. Черкаси
Phragmiti-Magnocaricetea Klika in Klika et Novбk 1941
Phragmitetalia W. Koch 1926
Phragmition communis W. Koch 1926
Phragmitetum communis (Gams 1927) Schmale 1939
Festucetea vaginatae Soу 1968 em Vich.1972
Festucetalia vaginatae Soу 1957
Festucion beckeri Vicherek 1972
сom. Carex colchica; com. Festuca beckeri; com. Koeleria glauca;
com. Festuca pratensis; com. Salix acutifolia
Robinietea Jurko ex Hadaи et Sofron 1980
Chelidonio-Robinietalia Jurko ex Hadaи et Sofron 1980
Chelidonio-Robinion Hadaи et Sofron 1980
Impatienti parviflorae-Robinietum Sofron 1967
Chelidonio-Robinietum Jurko 1963
D.c. Poo angustifolia+Acer pseudoplatanus
Chelidonio-Acerion negundi L. et A.Jsh. 1989
Chelidonio-Aceretum negundi L. et A.Jsh. 1989
var. typicum; var. Cyclachaena xanthiifolia; var. Impatiens parviflora;
var. Bidens tripartita
Balloto nigrae- Robinion Hadaи et Sofron 1980
Aristolochio climatidis-Robinietum Љиepka 1982
Balloto nigrae-Robinietum Jurko 1963
Agropyretea repentis Oberd., Th.Mьll. et Gцrs in Oberd. et al. 1967
Agropyretalia repentis Oberd., Th.Mьll. et Gцrs in Oberd. et al. 1967
Convolvulo-Agropyrion repentis Gцrs 1966
Cardario-Agropyretum Th.Mьll. et Gцrs 1969
Convolvulo-Agropyretum repentis Felfцldy 1943
var. typicum; var. Capsella bursa pastoris; var. Achillea submillefolium;
var. Ballota ruderalis; var. Trifolium repens
Convolvulo-Poetum angustifoliae Osypenko 2001
subass. typicum; subass. Artemisietosum austriaci
Anisantho-Artemisietum austriacae Kost. 1986
Calamagrostietum epigeios Kost. in V.Sl. et al. 1992
var. typicum; var. Scabiosa ochroleuca; var. Artemisia austriaca
Poetum pratensis-compressae Bornkamm 1974
Artemisietea vulgaris Lohm., Prsg. et R.Tx. in R.Tx. 1950
Artemisietalia vulgaris Lohm. in R.Tx. 1947
Arction lappae R.Tx. 1937 em Gutte 1972
Arctietum lappae Felf. 1942
var. typicum; var. Arctium tomentosum
Arctio-Artemisietum vulgaris Oberd. ex Seybold. et Th.Mьll. 1972
var. Acer negundo
Tussilagietum farfarae Oberd. 1949
Artemisietum vulgaris R.Tx. 1942
com. Lactuca serriola; com. Ballota ruderalis
Meliloto-Artemisietalia absinthii Eliбŝ 1979
Dauco-Melilotion albi Gцrs em Eliбŝ 1980
Echio-Melilotetum albae R.Tx. 1942
Chenopodietea Br.-Bl. 1951 em Lohm., J. et R.Tx. 1961 ex Matsz. 1962
Sisymbrietalia J. Tx. ex Matsz. 1962 em Gцrs. 1966
Bromo-Hordeion murini Hejnэ 1978
Brometum tectorum Bojko 1934
Chenopodion glauci Hejnэ 1979
Chenopodio-Atriplicetum hastatae Br.-Bl. et de Leeuw 1936 em Weevers 1940
Malvion neglectae Gutte 1972
Malvetum neglectae Felf. 1942
Sisymbrion officinalis R.Tx., Lohm., Prsg. in R.Tx. 1950 em Hejnэ et al. 1979
Asperugetum procumbentis Eliбŝ 1979
Atriplicetum tataricae Ubrizsy 1949
Ivaetum xanthiifoliae Fijalk. 1967
Sisymbrietum loeselii Gutte (1969) 1972
Chenopodietum albi-viridis Hejnэ 1979
var. typicum; var. Catalpa bignonioides; com. Carex colchica; com. Salix acutifolia
D.c. Xanthietum albinum
Eragrostietalia J. Tx. ex Poli 1966
Eragrostion (R.Tx. 1950) Oberd. 1954
Eragrostio-Amaranthetum albi Morariu 1943
var. typicum; subass. Echinochloa crusgalli
Digitario-Portulacetum (Felfцldy. 1942) Timбr et Bodrogkцzi 1959
Panico sanguinalis-Eragrostietum minoris Tьxen ex Rochow 1951
D.c. Stellaria media+Galinsoga parviflora
Salsolion ruthenicae Philippi 1971
Salsoletum ruthenicae Philippi 1971
Plantaginetea majoris R.Tx. et Prsg. in R.Tx. 1950
Plantaginetalia majoris R.Tx. et Prsg. in R.Tx. 1950
Polygonion avicularis Br.-Bl. 1931 em Rivaz-Mart. 1975
Lolio-Plantaginetum majoris (Linkola 1921) Beger 1930
var. typicum; var. Malus domestica; var. Trifolium repens
Plantagini-Polygonetum avicularis (Knapp 1945) Pass. 1964
Poetum annuae Gams 1927
var. typicum; var. Ambrosia artemisiifolia
Polygonetum avicularis Gams 1927 em Jehlнk in Hejnэ et al. 1979
var. typicum; var. Cuscuta campestris; var. Artemisia austriaca
Agrostietalia stoloniferae Oberd. in Oberd. et al. 1967
Agropyro-Rumicion crispi Nordh. 1940
Potentillietum anserinae Rap. 1927 em Pass. 1964
Bidentetea tripartiti R.Tx., Lohm. em Prsg. 1950
Bidentetalia tripartiti Br.-Bl. et R.Tx. 1943
Bidention tripartiti Nordh. 1940
Bidentetum tripartiti W.Koch 1926 em. Hejnэ et al. 1979
Bidentetum cernui Slavniж 1951
Galio-Urticetea Pass. 1967 em Kopeckэ 1969
Galio-Alliarietalia Oberd. ex Gцrs et Th.Mьll. 1969
Sambucion ebuli Eliбŝ 1979
Sambucetum ebuli Felf. 1942
Secalietea Br.-Bl. 1951
Polygono-Chenopodietalia (R.Tx. et Lohm. 1960) J.Tx. 1961
Panico-Setarion Siss. in Westhoff et al. 1946
Echinochloo-Setarietum Krusem et Vlieg. (1939) 1940
Setario-Galinsogetum R.Tx. 1950
var. typicum; var. Bidens tripartita
Amarantho retroflexi-Setarietum glaucae V. et T.Sl. et Shelyag in V.Sl. 1988
Amarantho blitoidi- Echinochloion crusgalli V.Sl. 1988
Amaranthetum blitoidi-retroflexi V.Sl. 1988
Polygono-Chenopodion W.Koch 1926 em Siss. 1946
Ambrosio artemisiifoliae-Chenopodietum albi Marjuschkina et V.Sl. 1985
Salicetea purpureae Moor 1958
Salicetalia purpureae Moor 1958
Rubo caesi-Amorphion fruticosae Shevchyk et V.Sl. 1996
Aristolochio-Salicetum albae Shevchyk et V.Sl. 1996
var. typicum; var. Poa annua; var. Lactuca serriola
Euphorbio virgultosae-Amorphetum fruticosae Shevchyk et V.Sl. 1996
| 
