|
ІНСТИТУТ БОТАНІКИ ім. М.Г.ХОЛОДНОГО
НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ
ПАНЧЕНКО
Сергій Михайлович
УДК 581.524.1 (477.52)
ФЛОРА, РОСЛИННІСТЬ ТА ПОПУЛЯЦІЇ МОДЕЛЬНИХ ВИДІВ СТАРОГУТСЬКОГО ЛІСОВОГО МАСИВУ
(СУМСЬКА ОБЛАСТЬ)
- - ботаніка
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Київ - 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Сумському державному аграрному університеті
Міністерство аграрної політики України
Захист відбудеться "22" травня 2000 р. о 1400 год. на засіданні спеціалізованої
вченої ради Д 26.211.01 при Інституті ботаніки ім. М.Г.Холодного НАН України за
адресою: 01601, Київ - 4, вул. Терещенківська, 2
З дисертацією можна познайомитися в бібліотеці Інституту ботаніки
ім. М.Г.Холодного НАН України (01025, Київ - 25, вул. Велика Житомирська, 28).
Автореферат розісланий "19" квітня 2000 р.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Однією з глобальних проблем людства нині є збереження біорізноманіття. Визначна роль в цьому відводиться поліфункціональним природно-заповідним територіям і зокрема національним природним паркам. Основним заповідним ядром Деснянсько-Старогутського національного природного парку є Старогутський лісовий масив (далі СГЛМ). Він розташований у найбільш північній точці України і є відгалуженням Брянських лісів. Пізнання флори, рослинності загальних закономірностей їх розподілу, встановлення раритетних видів рослин та рідкісних рослинних угруповань є необхідним етапом розвитку і функціонування Деснянсько-Старогутського національного природного парку. Такі знання необхідні для функціонального зонування парків, визначення пріоритів охорони їх комплексів.
В результаті наших досліджень встановлено, що на території СГЛМ зростають рідкісні та малопоширені в Україні рослини, стан популяцій і особливості біології яких мало вивчені. До таких видів належить Huperzia selago. Ряд видів родини Pyrolaceae можуть виступати як моделі механізмів адаптації та пластичності в своїх угрупованнях. Для реальної охорони таких рослин на території Деснянсько-Старогутського національного природного парку необхідна інформація про стан окремих популяцій і його зміни в умовах заповідного режиму. Для моніторингових досліджень необхідні чіткі та надійні методи неушкоджуючого морфометричного аналізу.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до державної програми перспективного розвитку заповідної справи в Україні («Заповідники»), затвердженої Постановою Верховної Ради України 22 вересня 1994 року №177/94-ВР. Робота проводилася в межах наукової теми кафедри ботаніки та фізіології сільськогосподарських рослин Сумського ДАУ «Закономірності біологічного різноманіття на популяційному рівні організації рослинного покриву», яка затверджена науковою радою з проблем ботаніки та мікології відділення загальної біології НАН України (протокол № 2 від 2.11.1998 р.).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи було вивчення флори, рослинності та популяцій модельних видів СГЛМ. Для здійснення мети були поставлені слідуючі задачі.
1. Вивчити флору, скласти список видів вищих судинних рослин, зробити аналіз флори, виділити рідкісні види та скласти карту їх поширення.
2. Вивчити рослинність масиву, виділити основні синтаксони, скласти класифікацію рослинності та картосхему її розміщення, виділити рідкісні рослинні угруповання.
3. Дослідити модельні ценотичні популяції та вивчити морфологічні особливості видів грушанкових, що їх формують, скласти ключі визначення їхніх вікових станів.
4. Виконати морфометричний аналіз клонів Huperzia selago, на основі якого розробити неушкоджуючі методи аналізу їх стану, встановити особливості структури клонів даного виду.
5. Провести созологічну оцінку СГЛМ як основного заповідного ядра Деснянсько-Старогутського національного природного парку.
Наукова новизна роботи. Встановлений склад флори СГЛМ, яка нараховує 567 видів вищих судинних рослин, що належать до 306 родів та 91 родини. За величинами основних пропорцій флора СГЛМ найбільш подібна до флор Бореальної флористичної області, а еколого-ценотична та географічна її структури відбивають зональні риси. На території масиву виявлений новий для флори України вид вищих судинних рослин - Carex brunnescens (Peirs.) Poir. Встановлений синтаксономічний склад рослинності. Виділено 6 лісових, 22 болотні, 12 лучних та 6 водних формацій. Вперше розроблені ключі для визначення вікових станів Orthilia secunda (L.) House, Pyrola minor L., Chimaphila umbellata (L.) W.Barton. Встановлені особливості морфоструктури різних видів Pyrolaceae, які полягають у збільшенні репродуктивного зусилля та зменшенні з віком дезінтеграційних процесів на рівні раметів в ряду від чагарничків до багаторічних розеткових трав. Застосовано віталітетний аналіз для порівняння різних вікових субпопуляцій Orthilia secunda. Встановлено, що найбільший індекс якості мають субпопуляції іматурних та генеративних раметів. Розроблені неушкоджуючі методи морфометричного аналізу клонів Huperzia selago var. patens Desv. Найбільш інформативними параметрами є висота ортотропних синтеломів, кількість філоїдів, кількість спороносних та стерильних філоїдів приросту минулого року, а для вегетативних синтеломів набуває значення кількість відгалужень. На основі розроблених методів проведена оцінка стану 11 виявлених клонів. Описано структуру клонів H. selago. Показано, що клони мають якісну та кількісну диференціацію ортотропних синтеломів. В різноманітті СГЛМ виділені кількісний, розмірний та мозаїчний аспекти. Запропоновано спосіб оцінки мозаїчного аспекту різноманіття на основі індекса приведеного R.T.T. Forman та M. Gordon (1986). Показано, що найбільш різноманітною як за типами рослинності, так і за лісорослинними умовами є виділена в межах масиву заповідна зона національного природного парку Деснянсько-Старогутський.
Практичне значення отриманих результатів. Дані досліджень використані при розробці проектів створення та організації території Деснянсько-Старогутського національного природного парку. Закладені основи моніторингу за клонами Huperzia selago. Результати досліджень використовуються при проведенні занять з екології та ботаніки в Сумському ДАУ. Створено гербарій при кафедрі ботаніки та фізіології сільськогосподарських рослин Сумського ДАУ.
Особистий внесок здобувача. Матеріали отримані здобувачем під час експедиційних виїздів, у тому числі й організованих міжвідомчою комплексною лабораторією наукових основ заповідної справи НАН України та Мінекобезпеки України в 1996, 1997 та 1999 роках. За період дослідження з 1996 по 1999 рік особисто здобувачем виконано повні геоботанічні описи 340 ділянок, закладено еколого-ценотичний профіль через лісовий масив довжиною більше 6000 м. Зібрано понад 2000 листів гербарію. Проведений повний морфометричний аналіз 11 клонів Huperzia selago, при цьому знято по 16 морфопараметрів з 246 ортотропних синтеломів. Досліджені ценопопуляції Orthilia secunda, Pyrola minor, Chimaphila umbellata, для чого було закладено трансекти шириною 0,5 та довжною від 146 до 486 м. Зроблений повний морфометричний аналіз близько 800 раметів, з кожного з яких знято від 8 до 14 морфопараметрів, встановлені вікові стани.
Апробація результатів дисертації. Результати та основні положення роботи доповідалися на щорічних конференціях професорсько-викладацького складу Сумського ДАУ (1997 -1998), на семінарі «Конвенція про біологічне різноманіття: громадська обізнаність і участь» (Київ, 1997), на конференціях молодих вчених-ботаніків України (Херсон, 1998, Ніжин, 1999), науково-практичному семінарі «Актуальні проблеми створення Деснянсько-Старогутського національного природного парку» (Середина Буда, 1997), на семінарі з проблем заповідника «Михайлівська цілина» (Суми, 1998).
Публікації. За матеріалами дисертації публіковано 10 робіт, у тому числі одна стаття в «Українському ботанічному журналі» та дві у «Віснику Сумського державного аграрного університету».
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, восьми розділів, висновків, списку літератури (220 джерел) і 11 додатків. Текстова частина складає 155 сторінок. Робота ілюстрована 21 таблицею, 9 рисунками і графіками. Додатки містять дані про флору СГЛМ, рідкісні види та їх поширення, вікову та віталітетну структуру модельних популяцій, морфометричні особливості досліджуваних видів родини грушанкових, а також малюнки їх вікових станів.
Основний зміст роботи
Розділ 1. Природні умови регіону.
СГЛМ в роботі розглядається в межах Старо-Гутського лісництва Середино-Будського району Сумської області з прилеглими територіями на правому березі р. Улиця. Він складає Старогутську ділянку Деснянсько-Старогутського національного природного парку. Це суцільний масив, де представлений комплекс лісової, болотної та лучної рослинності. Його площа близько 8000 га. Південною межею масиву є р. Улиця. Ширина русла річки 3-7 м, і площа водозбору - 220 км2. В системі фізико-географічного районування територія СГЛМ належить до Придеснянського (Шосткинського) району Новгород-Сіверської фізико-географічної області Українського Полісся. Придеснянський фізико-географічний район виділяється як витягнута з півночі на південь терасова низовина долини Десни, що закінчується на сході високою давньоантропогеновою терасою і межує з відрогами Середньоросійської височини. В масиві переважають дерново-середньопідзолисті і дерново-сильнопідзолисті піщані та супіщані грунти. СГЛМ розташований на крайньому північному сході України і характеризується найбільш холодним і континентальним кліматом. В системі геоботанічного районування України СГЛМ належить до Шосткінського району соснових лісів зеленомохових Чернігівсько-Новгород-Сіверського (Східнополіського) округу Поліської підпровінції Східно-Європейської провінції зони широколистяних лісів.
Розділ 2. Огляд літератури.
2.1. Флористичні дані. Флористичні дослідження на території СГЛМ до останнього часу не проводилися. Регіон розташування СГЛМ привертав увагу ботаніків з метою вивчення поширення таких видів як Picea abies (L.) Karst, Juniperus communis L. Деякі флористичні роботи відомі для сусідніх територій. Найбільшою мірою досліджене Неруссо-деснянське Полісся Російської Федерації.
2.2. Дані про рослинність. Як і флора, рослинність СГЛМ до останнього часу не вивчалася. Загальна лісогосподарська характеристика масиву наведена в роботі П.С.Погребняка (1993). С.О.Мулярчук (1970) наводить характеристику соснових лісів Сумського Полісся. Л.М.Сипайловою (1976, 1983) досліджена рослинність заплав річок Лівобережного Полісся. Регіональні особливості цих лук проявляються в типологічному складі, наборі домінантів і флористичній ролі основних видів. Геоботанічні дослідження в самому СГЛМ розпочалися при розробці проекту створення Деснянсько-Старогутського національного природного парку. Загальна характеристика рослинного покриву даної території приведена в ряді робіт Т.Л.Андрієнко та О.І.Прядко (1998). Основним мотивом вивчення рослинності СГЛМ було обгрунтування необхідності створення Деснянсько-Старогутського національного природного парку і мали созологічну направленість. Проведені лише рекогносційні дослідження території, вивчені загальні риси рослинності масиву. Залишаються не висвітленими в літературі питання закономірностей розміщення в ньому рослинності, синтаксономічного її складу.
2.3. Відомості про модельні види, популяції яких досліджувалися. Huperzia selago - рідкісний вид, занесений до «Червоної книги України» (1996) і, згідно прийнятих в ній категорій, відноситься до зникаючих видів. В регіоні досліджень, поширена звичайна форма виду - H. selago var. patens Desv. Вважалося, що на Лівобережжі України вид значно менш поширений ніж на Правобережжі, або навіть зник, проте в останні роки з’явилися повідомлення про нові знахідки виду в даному регіоні. Морфологічна структура H. selago специфічна, його пагони не гомологічні пагонам насіннєвих, а листя (філоїди) є виростами осі, тоді як листки покритонасінних виникли в процесі еволюції із системи бічних осей. В межах свого широкого ареалу H. selago відзначається значною пластичністю, про що свідчить мінливість параметрів росту. В Україні H. selago є зникаючим видом, проте особливості його біології тут не з’ясовані. У вітчизняній літературі можна знайти певні відомості лише про поширення виду, його ценотичної приуроченості та екологічної амплітуди. У виключних випадках наводяться певні характеристики клонів, дані про їх життєвість. Відсутні в літературі відомості про особливості росту та спороношення виду в різних еколого-географічних умовах.
Грушанкові в своєму поширенні пов’язані з лісами позатропічної частини північної півкулі. Половина з них зростає в хвойних лісах. Морфологія їх описана в ряді робіт (Александрович, 1884; Irevillius, 1923; Багдасарова та ін, 1983; Багдасарова, 1990; Багдасарова, 1993). Біоморфологічні особливості грушанкових вивчені особливо детально в зв’язку з їх положенням в системі життєвих форм побудованої за принципом соматичної редукції. Серед грушанкових виділяють ряд життєвих форм від розеточних чагарничків (Chimaphila umbellata (L.) W. Barton) до перехідних форм (Orthilia secunda (L.) House) і далі до розеточних вічнозелених багаторічних трав (Pyrola minor L.) (Шилова, 1961; Хохряков, 1962). Повний онтогенез грушанкових, згідно схеми Л.А.Жукової (1984), проходить за В-типом, коли материнська особина перестає існувати, розділяючись на кілька дочірніх омолоджених особин. В літературі не описані діагностичні ознаки вікових станів грушанкових. Грушанкові - тайгова група рослин і в умовах Полісся України зростають на південній межі суцільного ареалу. їх ценопопуляції можуть бути розглянуті як модельні для видів живого нагрунтового покриву соснових лісів.
Розділ 3. Методика досліджень.
3.1. Матеріали досліджень Робота виконувалася в Середино-Будському районі Сумської області. Матеріалами для виконання роботи були гербарій, геоботанічні описи, еколого-ценотичний профіль, а також морфопараметри ортотропних синтеломів Huperzia selago та раметів грушанкових.
3.2. Методика вивчення та аналізу флори При вивченні флори облік видового складу проведено за допомогою маршрутних досліджень. До списку включено всі спонтаннозростаючі види, що виявлені в межах СГЛМ. Типи ареалів видів наведені за формулами H.Meusel (1965). Виділені екологічні групи видів по відношенню до фактора зволоження на основі фітоіндикаційних шкал Л.Г.Раменського та ін. (1956). Місцезнаходження рідкісних видів флори картувалися крапковим методом. Синантропні види наводяться за В.В.Протопоповою (1991).
3.3. Методика геоботанічних досліджень Класифікація рослинності здійснена за домінантним підходом на принципах покладених в основу класифікації рослинності України (Афанасьєв та ін., 1956). Назви синтаксонів наведено за «Продромусом рослинності України» (1991).
3.4. Методика популяційних досліджень Дослідження популяцій видів родини Pyrolaceae: Chimaphila umbellata, Orthilia secunda та Pyrola minor проводилися на чотирьох пробних ділянках. При розробці методики досліджень спиралися на ряд теоретичних розробок (Hunt, 1978; Злобін, 1996) та методичних джерел (Злобін, 1989; Денисова та ін, 1986; Кричфалушій, 1994; Дідух, 1998). На пробних ділянках закладалися трансекти шириною 0,5 м і довжиною від 146 до 486 м з метою отримання достовірної вибірки. Морфометричний аналіз 11 клонів Huperzia selago проводився з використанням неушкоджуючих методів. Для обробки даних морфометричного аналізу Huperzia selago, Orthilia secunda, Pyrola minor, Chimaphila umbellata використовувалися методи математичної статистики: t-критерій, дисперсійний, кореляційний, регресійний, факторний, (Шмидт, 1982; Зайцев, 1990; Джонсон, Лион, 1981). Всі обчислення виконувалися за допомогою комп
| 
