На правах рукописи

Дубровский Юрий Александрович

есная растительность бассейна р. Илыч

в верхнем и среднем течении (в границах Печоро-Илычского заповедника)

03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Сыктывкар 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор биологических наук

Дёгтева Светлана Владимировна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Нешатаева Валентина Юрьевна

доктор биологических наук, профессор

Бобкова Капитолина Степановна

Ведущая организация: Петрозаводский государственный университет

Защита состоится 17 декабря 2009 года в 17 часов на заседании диссертационного совета Д 004.007.01 в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми Н - УрО РАН по адресу: 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28.

Факс: (8212) 24-01-63

E-mail: dissovet@ib.komisc.ru

Сайт:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения Российской АН по адресу: 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 24.

Автореферат разослан л____ ноября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук А.Г. Кудяшева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Интенсивное лесопользование в таёжной зоне привело к существенной трансформации лесных экосистем. Массивы мало нарушенных и девственных лесов в Европейской части России сегодня крайне немногочисленны и занимают подчинённые площади в составе лесного фонда (ЛесаЕ, 1999). В Республике Коми девственная темнохвойная тайга сохранилась преимущественно в предгорьях и на западном макросклоне Уральских гор в пределах двух особо охраняемых природных территорий федерального значения - Печоро-Илычского биосферного заповедника и национального парка Югыд ва. Растительный покров этих резерватов, занимающих в общей сложности площадь порядка 3 млн. га, изучен ещё далеко не достаточно. Исследователи, работавшие на территории заповедника в разное время (Говорухин, 1929; Корчагин, 1940; Ланина, 1963; Горчаковский, 1966, 1968; Взаимосвязи компонентовЕ, 1980; Непомилуева, 1992; Флора и растительностьЕ, 1997; СукцессионныйЕ, 2006) в основном делали акцент на изучении коренных старовозрастных темнохвойных лесов, развивающихся в режиме спонтанной динамики. Естественное развитие климаксовых лесных сообществ нарушается такими катастрофическими природными факторами, как пожары и ветровалы, в результате которых формируются массивы производных берёзовых и осиновых лесов. Вторичные мелколиственные леса, которые в настоящее время занимают в резервате заметные площади, остались малоизученными. Недостаточны сведения о лесных сообществах горной ландшафтной зоны, особенно о разнообразии редколесий подгольцового пояса. Необходимо было продолжить углублённое исследование отдельных лесных формаций и типов растительности.

Целью работы было выявление видового и ценотического разнообразия растительного мира лесов верхнего и среднего течения реки Илыч (в границах Печоро-Илычского биосферного заповедника), изучение их динамики. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• выявить разнообразие ценофлор различных лесных формаций и их групп (светлохвойных - сосняки, лиственничники, темнохвойных - ельники, пихтарники, кедровые леса, мелколиственных лесов - березняки, осинники);
• изучить типологическую структуру лесных сообществ, выполнить их классификацию в рамках эколого-фитоценотического подхода;
• исследовать особенности трансформации структуры древостоев, изменения видового состава, ценотической роли растений травяно-кустарничкового яруса и мохового покрова в процессе демутационных сукцессий на примере сообществ березняков и ельников зеленомошной группы типов.

Научная новизна. Впервые выявлен и проанализирован видовой состав сосудистых растений основных лесных формаций в пределах верхнего и среднего течения реки Илыч, зарегистрировано 242 вида из 163 родов и 60 семейств. Проведён сравнительный анализ ценофлор 8 формаций. Показано, что наибольшим разнообразием характеризуются еловые леса. Составлена классификация лесов заповедника с использованием эколого-фитоценотического подхода. Дана геоботаническая характеристика 80 ассоциаций, 35 из которых являются новыми для территории Печоро-Илычского заповедника. Впервые для Республики Коми установлены закономерности изменения состава и структуры древостоев и нижних ярусов сообществ в процессе формирования лиственных насаждений на гарях и их смены темнохвойными фитоценозами в условиях заповедного режима территории. Показано, что восстановление древесного, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов идет более интенсивно, чем на вырубках.

Научная и практическая значимость работы. Результаты, полученные при анализе ценофлор и классификации лесных фитоценозов Печоро-Илычского заповедника, могут использоваться для мониторинга состояния экосистем территории. Обработанные данные могут найти применение при составлении карт растительности резервата и региона. Результаты исследований могут применяться в процессе чтения курсов лекции по различным дисциплинам ботаники и экологии.

ичный вклад. В основу диссертации положены геоботанические описания, выполненные автором в 2004Ц2009 гг. Автором была проведена обработка полученных данных с применением математических методов. Самостоятельно проведён флористический анализ общего списка видов а также формационный анализ видового состава изученных лесных формаций. Составлена схема классификации лесной растительности северной части резервата. Дана оценка разнообразия лесов на видовом и ценотическом уровнях. Построены схемы динамических смен растительного покрова в процессе реализации сукцессий.

Апробация. Материалы диссертационной работы представлены на молодёжных, всероссийских и международных научных конференциях: Актуальные проблемы биологии и экологии (Сыктывкар, 2005-2009), Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты (Киров, 2006), Актуальные проблемы геоботаники. III Всероссийская школа-конференция (Петрозаводск, 2007), I(III) Всероссийская молодёжная научно-практическая конференция ботаников в Новосибирске (Новосибирск, 2007), Принципы и способы сохранения биоразнообразия: III Всероссийская научная конференция (Пущино, 2008), Международная научная конференция, посвящённая 135-летию со дня рождения И.И. Спрыгина (Пенза, 2008), Международная научная конференция: Мониторинг и оценка состояния растительного мира (Минск, 2008), Международная молодёжная конференция Молодёжь в науке - 2009 (Минск, 2009).

Публикации. По результатам исследований, проведённых в рамках подготовки диссертации, опубликовано 16 работ, в том числе одна статья в Ботаническом журнале (список ВАК).

Структура и объём диссертации. Текст диссертации изложен на 250 страницах, включая 19 таблиц и 8 рисунков. Диссертация содержит 13 приложений на 70 страницах.

Содержание работы

Глава 1. История изучения растительного покрова Печоро-Илычского заповедника.

В главе с привлечением доступного литературного материала рассматривается история изучения растительности Печоро-Илычского заповедника. Показано, что первые данные о растительности резервата были получены в XIX веке (Keyserling, 1846), а с начала прошлого столетия началось планомерное изучение экосистем территории (Поле, 1915; Нат, 1915; Говорухин, 1929; Самбук, 1930; Корчагин, 1940; Ланина, 1940, 1963; Леонтьев, 1963; Боч, Василевич, 1976, 1980; ВзаимосвязиЕ, 1980;). В наиболее полной на сегодняшний день классификационной сводке А.А. Корчагина (1940) приводится 122 растительные ассоциации. Кроме исследований, посвящённых общей структуре растительного покрова резервата, на территории заповедника проводились изучение отдельных типов растительности и растительных формаций. Специалисты изучали кедровые леса (Ланина, 1963), сосновые (ВзаимосвязиЕ, 1980) и еловые (Леонтьев, 1963) насаждения, пойменные луга (Говорухин, 1929б; Самбук В.Ф., 1930; Самбук С.Г., 1979) и болота (Боч, Василевич, 1976, 1980). В 80-х годах начались комплексные исследования флоры и растительности заповедника, проводимые сотрудниками Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (Непомилуева, 1992; Дёгтева, 1992, 2005; Лавренко, Улле, Сердитов, 1995; Флора и растительностьЕ, 1997; Улле, 2005; Дубровский, 2007). Активные работы на территории резервата проводят специалисты других научных организаций РАН (Оценка и сохранениеЕ, 2000; Восточно-европейские..., 2004; Харитонова, 2005, 2007; СукцессионныйЕ, 2006; БиоразнообразиеЕ, 2007; Горчаковский, 2007). Тем не менее, имеющиеся данные о флоре и растительности не могут быть признаны полными, а исследования по многим направлениям необходимо было продолжить.

Глава 2. Физико-географическая характеристика района

В главе приведены основные сведения о климате, рельефе и геологическом строении территории, почвах и растительности резервата, расположенного в восточной части Республики Коми (Варсанофьева, 1940; Атлас, 1964; ПочвыЕ, 1972; Лавренко, Улле, Сердитов, 1995; Земля девственныхЕ, 2001).

Глава 3. Материалы и методы

Материал для написания диссертационной работы был собран совместно со Светланой Владимировной Дёгтевой в ходе пяти полевых сезонов (2004 Ц2009 гг.), и включает в себя 468 геоботанических описаний. В обработке также были задействованы около 70 геоботанических описаний лесов, выполненных С.В. Дёгтевой в 1989 г. в окрестностях кордона Егра-Ляга.

При выполнении геоботанических описаний использованы методики, которые являются общепринятыми в геоботанике и лесной типологии (Анучин, 1952; Сукачёв и др., 1957; Полевая геоботаника, 1964; Нешатаев, 1987; Ипатов, 1998). Для определения экологических параметров увлажнения и богатства почв использовали экологические шкалы Л.Г. Раменского (Экологическая оценкаЕ, 1956), при работе с факторами освещённости и кислотности почвы использовали экологические шкалы Д.Н. Цыганова (1976, 1983). При описании растительности учитывали характеристики древостоя, подроста, подлеска, травяно-кустарничкового яруса, мохового и лишайникового покрова.

Для учёта количественных характеристик видов травяно-кустарничкового яруса и напочвенного покрова использовали методику, предложенную В.С. Ипатовым (1998). Степень доминирования вида оценивали непосредственно на всей пробной площади (400 м2), с использованием шкалы господства, (Ипатов, 1964, 1998). В процессе анализа геоботанического материала, для каждой формации определяли ценотическую роль видов травяно-кустарничкового яруса методом расчёта коэффициента участия (КУ), предложенного В.С. Ипатовым (1998), который учитывает данные о встречаемости и обилии видов:

, где

n - число описаний, m - встречаемость вида, a - ранг вида.

В целях оценки биоразнообразия использовали показатель -разнообразия. Определяли видовое богатство (общее число видов сосудистых растений) для синтаксонов рангом не ниже ассоциации (Оценка и сохранениеЕ, 2000).

В дальнейшем, собранные материалы с использованием программ Turboveg и Microsoft Excel были обобщены в виде электронных баз данных, включающих в себя сводные геоботанические таблицы для изученных лесных формаций и выделенных нами ассоциаций, а также списки видового состава сосудистых растений. Формационный анализ флористических комплексов сосудистых растений выполнен с применением методики Н.В. Козловской (1978).

Списки видового состава документированы гербарными сборами, выполненными автором, С.В. Дёгтевой, В.А. Каневым, И.А. Плотниковой и хранящимися в гербарии Института биологии Коми Н - УрО РАН (SYKO), и в гербарии Сыктывкарского государственного университета. Определение сосудистых растений выполнено с использованием монографии Флора Северо-Востока европейской части СССР (1974, 1976, 1977). По этой же сводке принята система типов ареалов видов. Определение мохообразных выполнила Т.П. Шубина, лишайников - Т.Н. Пыстина и Н.А. Семёнова. Анализ жизненных форм проводили по системе И.Г. Серебрякова (1962). Для определения сходства флористического состава выделенных лесных формаций использован коэффициент Стугрена-Радулеску (Шмидт, 1984). С целью определения экологической приуроченности описаний была проведена ординация в программном продукте PC-ORD методом. Использовали метод DCA - безтрендовый анализ соответствий (Hill, 1979; Hill, Gauch, 1980) с применением шкал Раменского и Цыганова.

При классификации полученных описаний лесной растительности использовали эколого-фитоценотический подход (Александрова, 1969; Сукачёв, 1975; Рысин, Савельева, 2002) и метод классификации массивов данных по Варду (Ward, 1963; Шитиков, Розенберг, Зинченко, 2003). При выделении ассоциаций помимо эдификаторов и доминантов принимали во внимание участие в формировании сообществ видов разных эколого-ценотических групп, выделенных для бассейна верхней и средней Печоры (Новаковский, Дегтева 2008; Дёгтева, Новаковский, 2009), а также особенности структуры сообществ, связанные с условиями экотопов. Ассоциации в случае необходимости подразделяли на субассоциации и варианты. Субассоциации выделяли с учетом присутствия индикаторных видов, отражающих специфику экологических условий, а также на основании содоминирования видов, варианты - по доминированию какого-либо вида эколого-ценотической группы, типичной для ассоциации. Ценотическое разнообразие изученных лесных формаций оценивали по числу синтаксонов разного ранга (групп типов леса, ассоциаций).

Глава 4. Флористический анализ видового состава лесов исследованной территории