|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ДЕРЖАВНИЙ НІКІТСЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД
КОРЖЕНЕВСЬКА ЮЛІЯ ВЛАДИСЛАВІВНА
УДК 581.9:502.7(477.75)
АКУМУЛЯЦІЙНО-ДЕНУДАЦІЙНІ
ПРОЦЕСИ ЯК ФАКТОР ЦЕНОЗОУТВОРЮВАННЯ
(на прикладі деяких рослинних
угруповань Криму)
03.00.05 - ботаніка
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Ялта - 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Сімферопольському державному університеті
Науковий керівник: кандидат біологічних наук, доцент
КОТОВ СЕРГІЙ ФЕДОРОВИЧ
завідувач кафедри ботаніки
Сімферопольського державного
університету
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор
БОЙКО МИХАЙЛО ФЕДОСІЙОВИЧ,
завідувач кафедри ботаніки
Херсонського державного
педагогічного університету
кандидат біологічних наук,
ЕНА АНДРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ,
доцент кафедри ботаніки, фізіології рослин
та мікробіології Кримського
державного аграрного університету
Провідна установа: Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного
НАН України, м. Київ
Захист відбудеться “_16__”_ вересня______ 1999 г. о __1000__ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 53.369.01 із захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук при Державному Нікітському ботанічному саді за адресою: 334267, Україна, Крим, м. Ялта, Державний Нікітський ботанічний сад.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДНБС
Автореферат розісланий “_10__”__серпня__ 1999 г.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Садогурський С.Ю.
кандидат біологічних наук
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Природа Автономної Республіки Крим відрізняється високим біологічним різноманіттям (2775 видів рослин, що об’єднані 37 фітосоціологічними класами). Альфа-різноманіття (видове богатство) угруповань змінюється в широких межах і досягає в соснових лісах 60, а в умовах абіотично порушених місцезростань (осипи, бедленди) - 10 видів на 100 м2 (Корженевська, 1997,1998). Забезпечити його збереження можна тільки при знанні екологічних умов, що формують різні угруповання і зумовлюють їх стійкість. Рослинні угруповання є наслідком інтеграції абіотичних факторів і біотичної взаємодії. Для рослинності ПК (Південного Криму) важливу роль відіграють специфічні абіотичні фактори, породжені сучасними процесами рельєфоутворення - акумуляційно-денудаційними факторами середовища (АДФС), внесок яких у формування фітоценозів різний, його урахування дозволяє не тільки пояснити їх природу і сформулювати уяву про оптимальний режим охорони і раціонального природокористування, але й відкриває можливість більш широкого використання їх як індикаторів інтенсивності процесів сучасного рельєфоутворення, що є важливим елементом загального екологічного моніторингу ПК.
Рослинність ПК достатньо добре вивчена у синтаксономічному відношенні, проте спроба суворої кількісної оцінки внеску АДФС в формування фітоценозів різного типу для рослинності Криму не здійснювалася.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались в рамках тематичного плану кафедри ботаніки Сімферопольського державного університету з проблеми “Екосистеми Гірського Криму, їх охорона та оптимізація” (держреєстраційний № 0197 U 001952) і плану аспірантської підготовки.
Мета і завдання дослідження. Мета даної роботи: кількісно оцінити внесок АДФС в організації різних, екологічно контрастних угруповань і на цій основі, охарактеризувати своєрідність рослинності ПК, як території з вираженими процесами рельєфоутворення.
Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити такі завдання:
1. Проаналізувати внесок АДФС в формування бета-різноманіття рослинності ПК;
2. Виконати кількісний аналіз впливу різних ценозоутворювальних екотопічних факторів (висота над рівнем моря, експозиція схилу, крутість і щебенюватість поверхні, покриття, потужність і об’єм підстилки), на показники рослинних угрупувань - зімкнутість крон дерев (для лісів), проективне покриття (для трав’янистих фітоценозів) і як узагальнюючий, численність видів (для всіх угрупувань);
3. Проаналізувати екологічну і фітоценотичну неоднорідність досліджуваних сукупностей рослинних угруповань, закономірності відношення основних ценозоутворювальних видів з екотопічними факторами середовища та їх зв’язок з синтетичними характеристиками фітоценозів;
4. На основі аналізу вкладу в угруповання різних моделей організації сформулювати рекомендації з їх охорони і раціонального природокористування.
Наукова новизна отриманих результатів. Встановлено, що вивчена ро-
слинність відповідає трьом принциповим моделям організації рослинних угруповань (C-S-модель, абіотична G-B-модель, акумуляційно-денудаційний варіант абіотичної S-моделі), два останні варіанта моделей є новими.
Проаналізована екологія основних ценозоутворювальних видів і виявлені закономірності зміни флористичного складу (фітосоціологічний спектр, спектр життєвих форм, проективне покриття, чисельність видів) вздовж градієнтів головних екотопічних факторів.
Сформульовані рекомендації з оптимізації раціонального природокористування з урахуванням різного вкладу АДФС у формування рослинного покриву.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати викликають істотний інтерес для науково-обгрунтованої розробки заходів з оптимізації природно-ландшафтних одиниць з метою створення стійкого і тривало функціонуючого природно-територіального комплексу Криму.
На кафедрі “Екології” Ялтинського інституту менеджменту наукові і методичні розробки представлені в дисертаційній роботі впроваджені у викладання курсів “Ландшафтна екологія”, “Біоіндикація” та “Біометрія”.
Особистий внесок здобувача. Робота є самостійним дослідженням здобувача, виконаним на основі близько тисячі повних геоботанічних описів, з врахуванням факторів середовища та синтетичних характеристик фітоценозів. За час виконання дисертаційної роботи з 1995 р. по 1998 р. особисто здобувачем розроблена і виконана науково-дослідницька програма, опрацьовані та проаналізовані експериментальні дані, створені бази даних розподілу усіх згаданих в дисертаційній роботі видів рослин за градієнтами факторів середовища і синтетичними характеристиками фітоценозів.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень і основні положення дисертації доповідались на засіданнях кафедри ботаніки Сімферопольського державного університету (1996-1998 рр.). На конференціях молодих вчених (Ялта, 1995; 1997), а також на міжнародній науково-практичній конференції (екологічна секція, Сімферополь, 1995).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 наукових праць, у тому ж числі: чотири - у збірках наукових праць, три - в матеріалах та тезах конференцій.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури (332 найменування, з них 100- іноземних), 8 додатків і викладена на 298 сторінках (основного тексту 174 сторінки); включаючи 19 рисунків, 76 таблиць.
РОЛЬ ЕКЗОГЕННИХ ФАКТОРІВ У ФОРМУВАННІ РОСЛИННОСТІ
У фітоценології сформувались два основні підходи до поняття фітоценоз (континуальний - прагматичний і дискретний). Розвиваючи прагматичні ідеї розуміння фітоценозу Б.М. Міркін (Mirkin, 1994, Міркін, Наумова, 1997) сформулював полімодельну концепцію природи угруповань. При такому розумінні угрупування стає родовим поняттям з розподілом на види з різними моделями організації. У кожній моделі - свій тип організації, складовими якого є екотоп, його біотична трансформація, взаємовідношення рослин, вплив тварин, порушення, а також диференціація екологічних ніш.
Ця концепція була використана при виконанні даного дослідження тому що в умовах гірського ландшафту сполучення екотопічних факторів формують фітоценози, які представляють різні моделі організації. Головне значення в їх становленні належить АДФС, оцінка ролі яких була завданням нашого дослідження.
В розділі розглянуті основні денудаційні та акумуляційні процеси (гравітаційні, обвальні, осипні, зсувні, делювіальні, флювіальні, карстові), що створюють унікальні і різноманітні ландшафти ПК.
ПРИРОДНІ УМОВИ РАЙОНУ ДОСЛІДЖЕНЬ
За матеріалами наукових публікацій обговорені особливості клімату (Подгородецкий, 1988; Шахнович и др., 1966; Важов, 1977), геологічної будови (Муратов, 1973; Славин, 1985), грунтів (Кочкин, 1967; Полевой определитель..., 1976) і рослинності Криму (Корженевский, 1982; 1986; 1990а, б; Дидух, 1983; 1985а, б, с; Корженевский, Шеляг-Сосонко, 1983; Дидух, Вакаренко, 1984; Голубев, Корженевский, 1984; Корженевский, Клюкин, 1984, 1986, 1988, 1990; Корженевский и др., 1987; Багрикова, Корженевский, 1996 та ін.). Підкреслюється, що ПК характеризується надзвичайно високим різноманіттям екотопів, що служить основою формування високого біологічного різноманіття.
ОБ’ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Для характеристики екологічного різноманіття рослинності класи були згруповані у вісім дивізіонів: широколистяні ліси, хвойні субсередземноморські ліси, злаковики (рослинність лугів, степів і пустищ), рослинність ерозійно-денудаційних екотопів, наскельна рослинність, приморська рослинність і рослинність солончакуватих комплексів, рослинність прісноводних ветландів, синантропна рослинність.
Для вивчення впливу АДФС на склад рослинних угруповань з числа перших п’яти дивізіонів було вибрано шість класів:
Querco-Fagetea (Q-F) - букові ліси на вапняках і габро-діоритах (Q-F1 і Q-F2 відповідно); Erico-Pinetea (E-P) - кримськососнові ліси; Thero-Brachypodietea (T-B) - середземноморські гірські степи; Onosmo polyphyllae-Ptilostemonetea (O-P) - угруповання денудаційних схилів; Thlaspietea rotundifolii (T r) - фітоценози осипів і Festuco-Puccinellietea (F-P) - угруповання первісно заселених субстратів.
Вихідний матеріал склав 973 повних геоботанічних описів з врахуванням факторів середовища і синтетичних характеристик фітоценозів, які використовувались для аналізу факторів організації рослинних угруповань. Третина описів (283) виконано безпосередньо автором, решта описів представляли архів фітоценотеки відділу флори та рослинності ДНБС, які раніше для поставленої в дисертаційній роботі мети не використовувались.
Діапазони значень проаналізованих факторів організації рослинних угруповань і їх синтетичних показників представлені у табл. 1.
Таблиця 1.
Характеристика основних факторів організації типів рослинних угруповань та їх синтетичних показників
При аналізі рослинності були використані такі підходи:
1. Синтаксономічний аналіз;
2. Вивчення складу життєвих форм;
3. Вивчання фітосоціологічних спектрів ценофлор;
Для обробки фактичного матеріалу використовувались два методи аналізу кількісних даних:
Кореляційний аналіз зв’язку основних екотопічних факторів і характеристик фітоценозів (висота над рівнем моря, щебенюватість поверхні та ін., що посередньо відображає інтенсивність денудаційних процесів; зімкнутість крон в лісних угрупованнях, як показник едифікаторності).
Однофакторний градієнтний аналіз (Миркин, Розенберг, 1978), який проведений для видів, що зустрічались в вибірках вивчених угруповань не менше 5 %.
Результати градієнтного аналізу були представлені у формі таблиць, в яких усі види розділені на чотири групи: крізні види (А), що тяжіють до мінімальних значень (Б), сполучені з середніми значеннями (В) і прагнуть до максимальним значень градієнта (Г). Для цих груп аналізувались фітосоціологічні спектри на рівні класів.
ОЦІНКА ВКЛАДУ АКУМУЛЯЦІЙНО-ДЕНУДАЦІЙНІХ ФАКТОРІВ В ОРГАНІЗАЦІЮ УГРУПОВАНЬ РІЗНИХ КЛАСІВ
Для кожного типу угруповань дослідження проводились окремо за такою схемою:
1. Загальна характеристика угруповань. Відзначаються основні зако-
номірності розповсюдження і ступень вивчення даного типу рослинності як
в Криму, так і в інших районах ареалу.
2. Синтаксономія і флористичний склад вивчених угруповань. Наводиться синтаксономічна структура сукупностей угруповань за системою Браун-Бланке. В формі таблиці характеризується флористичний склад з вказівкою представленності виду, життєвих форм, фітосоціологічної структури складу ценофлор. Узагальнена характеристика життєвих форм приведена в табл. 2.
Таблиця 2
Співвідношення основних життєвих форм в розглянутих угрупованнях
У усіх випадках абсолютним домінуванням характеризується життєва форма полікарпічних трав. Зростання їх ролі проходить паралельно з ростом трофності грунту та зволоженості екотопів і досягає максимального вираження в лісових угрупованнях.
Узагальнена характеристика вкладу основних фітосоціологічних класів рослинності у формування розглянутих угруповань приведена в табл. 3.
3. Кореляційний аналіз зв’язку екотопічних показників місцезростань і синтетичних оцінок рослинних угруповань. Цей підхід дозволив виявити найбільш тісні залежності між признаками місцезростань і угрупуваннями.
В табл. 4 наведений приклад результату кореляційного аналізу залежностей між вивченими екотопічними факторами і синтетичними характеристиками гірсько-степових угруповань (Т-В).
Залежність поширення синтаксонів класу Thero-Brachypodietea від АДФС підтверджується зв’язком проективного покриття з високими позитивними показниками підстилки (0,572; 0,703; 0,617) і негативними значеннями крутості схилів (-0,579).
4. Градієнтний аналіз зв’язку флористичного складу з факторами організації угруповань і їх синтетичних параметрів. В табл. 5 наведен приклад характеристики зміни видового складу рослинності бедлендів вздовж градієнта фактора крутості схилу, корелюючого з АДФС та з’єднаного зворотнім зв’язком з видовим різноманіттям.
Таблиця 3.
Співвідношення вкладу фітосоціологічних класів у
формування розглянутих угруповань
Для інтерпретації даних градієнтного аналізу були побудовані фітосоціологічні спектри груп видів, що виділені (табл. 6).
Висока швидкість денудації бедлендів, що пов’язана з наявністю піддатливих гірських порід, крутих схилів, які насамперед зумовлюють появу розрідженого рослинного покрову у основи бедлендів, або на днищах більш дрібних ерозійних врізів, яки розділяють поверхню бедлендів. Це обумовлює приуроченість таксонів локальних фітоценозів до груп мінімальних та середніх значень, причому діагностичні види класу Festuco-Puccinellietea досягають максимального розповсюдження на схилах крутизною менше 310.
Результати градієнтного аналізу дозволили виявити закономірності впливу АДФС на видовий склад розглянутих угруповань на фоні впливу других екотопічних факторів і в зв’язку зі зміною синтетичних характеристик угруповань.
Таблиця 4
Кореляційна матриця основних екотопічних факторів і характеристик фітоценозів гірсько-степових угруповань
* - кореляційні залежності, що не показали вірогідного зв’язку. A - висота над рівнем моря; B - експозиція; C - крутизна схилу; D - товщина; E - потужність; F - об’єм підстілки; G - проективне покриття трав’яного ярусу; H - число видів.
Таблиця 5.
Результати прямого градієнтного аналізу розподілу видів угруповань бедлендів за фактором крутості поверхні (фрагмент)
На рис. 1; 2 наведено розпреділення деяких видів вздовж градієнту крутизни схилу, скорельованного з дією АДФС.
Розглянемо головні результати проведеного аналізу по вивченим сукупностям рослинних угруповань.
Таблиця 6.
Фітосоціологічний спектр груп видів, виділених внаслідок градієнтного аналізу за фактором крутизни поверхні
| 
