На правах рукописи

СИЛАНТЬЕВА МАРИНА МИХАЙЛОВНА ФЛОРА АЛТАЙСКОГО КРАЯ:

АНАЛИЗ И ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ 03.00.05 - УБотаникаФ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск - 2008

Работа выполнена в Алтайском государственном университете

Научный консультант: доктор биологических наук, чл.-корр. РАН Камелин Рудольф Владимирович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Ревушкин Александр Сергеевич доктор биологических наук, профессор Баранова Ольга Германовна доктор биологических наук, с.н.с.

Овчинникова Светлана Васильевна

Ведущая организация: Ботанический сад Московского государственного университета

Защита состоится 2008 г. в часов на заседании совета Д 003.058.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Центральном cибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101.

Факс 8(383)330Ц19Ц86

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Центрального cибирского ботанического сада.

Автореферат разослан У_Ф2008 г.

Ученый секретарь совета, доктор биологических наук Ершова Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Алтайский край в современных границах - обширный регион (167,996 тыс. км2) в южной части Западной Сибири, граничащий с Республикой Казахстан и Республикой Алтай, Новосибирской и Кемеровской областями. Территория края - это гигантский экотон на равнине между лесной и степной зонами, непосредственно связанный с низкогорьями и среднегорьями Салаира и Кузнецкого Алатау с севера и севера-востока и Алтайской горной страной с юга и юго-запада. Здесь находятся уникальные для России ландшафты и сообщества: ленточные боры в лесостепи и степи, субаридные гранитные мелкосопочники и кряжи, реликтовые черневые леса с липой и черневая тайга, реликтовые сообщества с элементами холодной плейстоценовой лесостепи в средневысоких горах, горные тундры на низких высотах Западного Алтая. Эти особенности обеспечивают значительное видовое богатство и высокий уровень эндемизма изучаемой флоры.

Алтай - издавна заселенная территория. Она входила в обширный регион первичного расселения древнейшего человека, а затем индоевропейских культур и этносов, была ареной скотоводческого освоения природной среды народами. В состав Российского государства Алтай вошел относительно поздно. Первые поселенцы появились здесь на рубеже XVIIЦXVIII вв. Хозяйственное освоение и заселение региона шло весьма интенсивно. Это было связано с развитием горного производства, представленного сначала Демидовскими, а затем кабинетскими (с 1747 г.) предприятиями. В XVIIIЦXIX вв. на Алтае сформировался крупнейший в Сибири промышленный комплекс, дававший до 80Ц90 % серебра в стране. Развитие сельского хозяйства (в т. ч. освоение целинных и залежных земель) и промышленности в XX в. привело к тому, что край стал одной из территорий Российской Федерации, заметно преображенных в результате деятельности человека.

Актуальность работы определяется необходимостью обобщения флористических, палеоботанических, исторических и архивных материалов, и выработки стратегических подходов рационального использования и сохранения растительных ресурсов и биологического разнообразия.

Цель и задачи исследования. Цель работы: изучение типологических особенностей флоры и истории её формирования на основе флорогенетического и социоестественно-исторического подходов. Основные задачи

:

1. Инвентаризация видового состава и проведение таксономического, хорологического, ценогенетического анализов и анализа жизненных форм аборигенной фракции флоры;

2. Исследование основных этапов истории формирования растительного покрова;

3. Выделение адвентивной фракции флоры, а также этапов трансформации растительного покрова в результате антропогеогенеза;

4. Обоснование флористического районирования и анализ основных типологических элементов флористических районов;

5. Оценка существующей системы охраны растительного покрова и разработка концепции его охраны и рационального использования.

Защищаемые положения. 1. Систематическая и типологическая структуры элементов флоры Алтайского края отражают экотональное и пограничное её положение, наиболее контрастно проявляющееся на уровне элементарных региональных флор.

2. Ядро флоры оформилось в плиоцене-эоплейстоцене на базе деградировавших флор тургайского экотипа и при участии обедненных вариантов древнесредиземноморской флоры, а также за счет собственно автохтонных процессов. Древнейшими элементами флоры являются палеоген-неогеновые реликты. В неоплейстоцене происходило обеднение ядра за счет мезофильных прабореальных типов, а также пополнение элементами плейстоценовой лесостепи сибирского типа.

3. С атлантического периода голоцена проявляется действие антропогенного фактора на растительный покров. Наибольшее число новейших элементов появилось в составе флоры с XVII в. - в начальный период зрелой стадии антропогенеза.

4. Флористическое районирование основано на выделении 8 элементарных региональных флор и отражает наличие природных рубежей на уровне округов и провинций.

Научная новизна работы. Результаты исследования существенно углубляют представления об особенностях флоры и истории её формирования. Впервые составлен критический конспект флоры с оценкой распространения видов по ботанико-географическим районам. Для Алтайского края автором приведено 37 новых видов, 7 родов и 1 семейство, из них 4 вида - новые для Сибири. Приоритет работы - всесторонний анализ и установление специфики флоры и отдельных её частей. Впервые на основе флорогенетических построений с привлечением сведений по палеогеографии, исторической геологии, палеоботаники и палинологии определены основные этапы формирования флоры и предложены гипотезы происхождения отдельных типов сообществ. Выделена адвентивная фракция флоры и рассмотрены основные этапы антропогеогенеза. На основе анализа региональных элементарных флор ботаникогеографических районов выполнено флористическое районирование. Обобщены сведения о редких, исчезающих и ресурсных видах. Впервые предложена концепция охраны и устойчивого использования растительного мира Алтайского края.

Практическая значимость работы. Сведения о редких и исчезающих видах использованы при подготовке Красной книги Алтайского края, для обоснования продления действия 6 заказников и создания природного парка. Результаты работы привлечены в АлтГУ для чтения курсов Биогеография, География растений, при повышении квалификации преподавателей высшей школы, при проведении учебных практик. Аналитическая информация использована для подготовки законов Об охране окружающей среды в Алтайском крае, О природопользовании в Алтайском крае и учебно-методического материала на факультете повышения квалификации управленческих кадров регионального и муниципального уровней. Материалы исследований также могут быть применены при составлении Флоры Алтая, региональных флор и Определителей более обширных территорий.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных конференциях: Антропогенное воздействие на лесные экосистемы (Барнаул, 2002), Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии (Барнаул, 2002, 2004, 2005, 2006, 2007); на 2 рабочем совещании по сравнительной флористике (Ижевск, 1998); на Всероссийских конференциях: А. Гумбольдт и российская география (Барнаул, 1999), А. Гумбольдт и исследования Урала (Екатеринбург, 2002), Сохранение и изучение культурного наследия Алтайского края (Барнаул, 2006), Экономическая история Сибири XX века (Барнаул, 2006); на региональных конференциях: Особо охраняемые территории Алтайского края, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда (Барнаул, 1995), Природоведческое и экологическое краеведение Алтая (Барнаул, 1995), Особо охраняемые природные территории Алтайского края и сопредельных регионов, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда (Барнаул, 1999, 2002), Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана, рациональное природопользование (Барнаул, 2005), Состояние, проблемы и перспективы развития туризма на Алтае. Экологическая безопасность как фактор инвестиционной привлекательности территории (Барнаул, 2005) на годовой сессии Института археологии и этнографии СО РАН (Новосибирск, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 72 работы, в т. ч. 5 монографий (из них 4 - коллективные). В автореферате приведено 40 основных публикаций, в т. ч.

7 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, списка литературы (1415 наименований, в том числе 45 на иностранных языках). Текст работы изложен на 797 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 28 рисунков.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ АЛТАЙСКОГО КРАЯ 1.1. Географическое положение, геоморфология и геология. Алтайский край занимает юго-восток Западной Сибири. Географические координаты: 78Ц80 в.д. и 49 - 54 с.ш. В равнинной части края с запада на восток расположены: Кулундинская равнина, Приобское плато, долина Оби и Бие-Чумышская возвышенность, ограниченные предгорными цокольными равнинами - Предалтайской на юге и Предсалаирской на востоке. В горной части края - западный макросклон Салаира и передовые северные хребты Алтайских гор. Абсолютные высоты в пределах края - от 98Ц100 м до 2700 м.

В тектоническом развитии равнины и её горного обрамления выделяют несколько этапов: докембрийский, палеозойский, мезозойско-палеогеновый, неогеново-плейстоценовый, в течение которых чередовались периоды моря и суши. В равнинной части края палеозойский фундамент перекрыт толщей осадочных пород: от 15Ц20 м в предгорьях до 1000Ц1300 м в центре Кулундинской низменности. В пределах Алтая и Салаира фундамент выходит на поверхность.

1.2. Климат - резко континентальный, формируется в условиях частой смены воздушных масс разных направлений и характеризуется большой изменчивостью температуры, влажности и других метеорологических параметров как в их суточном, так и в годовом ходе. Наиболее сухой и жаркой является западная равнинная часть края. К востоку и юго-востоку происходит увеличение осадков от 230 мм до 600 - 700 мм в год. Среднегодовая температура повышается к юго-западу края. По сравнению с прилегающими равнинами для предгорий и гор характерно увеличение облачности и количества осадков, инверсии температур, удлинение безморозного периода.

1.3. Гидрография и гидрология. На территории края протекает 17085 рек общей протяженностью более 51 тыс. км, из них 8 - протяженностью свыше 200 км. Реки относятся к бассейну Оби и области замкнутого стока Обь-Иртышского междуречья.

Количество озер в крае превышает 11000, из них свыше 230 - площадью более 1 км2.

Наиболее крупные озера находятся в степной зоне края, часть из них сильно минерализованы. Озера горной части края в основном карстового происхождения, равнинной - водно-эрозионного и водно-аккумулятивного. Большинство равнинных озер мелководны, интенсивная инсоляция и высокие летние температуры обеспечивают прогревание и освещенность до дна, что обусловливает развитие обильной водной и прибрежной растительности.

1.4. Почвы и условия их формирования исключительно разнообразны. Выделяют следующие почвенные зоны: каштановых почв сухих степей; черноземов засушливой и умеренно засушливой степи; выщелоченных черноземов и серых лесных почв средней лесостепи; оподзоленных и выщелоченных черноземов, темно-серых и серых лесных почв предгорий Салаира; дерново-глубокооподзоленных и серых лесных почв черневой тайги Салаирского кряжа; черноземов предгорных равнин, предгорий и низкогорий Алтая; и пояса: горно-лесных почв низкогорий, среднегорий и высокогорий Алтая; горно-тундровых, горно-луговых и лугово-степных почв высокогорий Алтая.

Кроме того, на территории равнины распространены интразональные почвы: болотные и луговые, солончаки, солонцы, солоди, серые осолоделые почвы, дерново-подзолистые почвы боров.

1.5. Растительность. Зональность и поясность растительности. Изучаемый регион находится в пределах лесостепной и степной зон. В силу экранирующего влияния низкогорного Салаира и гор Алтая, природные зоны имеют субмеридиональную направленность. В предгорьях Алтая общую широтную параллельность лесостепной и степной зон и подзон нарушает высотная поясность.Поясность передовой части Алтайских гор зависит от секторного положения территории. В диссертации приведена характеристика особенностей зональности и поясности растительности в разных частях края.

Ботанико-географическое и геоботаническое районирование. В работе дан обзор схем районирования изучаемой и сопредельных территорий, приводится характеристика и фиксируются изменения в распространении основных типов растительности.

Характеристика типов растительности. Ведущий тип растительности - леса. В пределах степной и лесостепной зон края он представлен сосновыми лесами с Pinus sylvestris. Это ленточные и островные боры, боры собственно Кулунды и правобережья Оби, северных предгорий Алтая. В горах развиты лиственничные, березово-лиственничные и кедровые леса, темнохвойная тайга, еловые заболоченные леса долин рек. Черневые леса в пределах Салаирского рефугиума - чернь с участием липы сибирской. Широко распространены берёзовые и осиновые леса, представленные разнообразными группами ассоциаций, а также по прирусловым частям речных долин ивовые и тополевые леса.

Степная растительность представлена луговыми, настоящими и сухими степями.

Характерное явление настоящего времени - наличие вторичных степей, развившихся на месте суходольных лугов, на залежах, на участках сведенных лесов, по деградированным первичным степям. Для Северной Кулунды и Приобского плато типичны разнотравно-злаковые луговые степи, которые здесь часто находятся в комплексах с галофитными группировками. Более мезофитный характер имеют луговые степи правобережной лесостепи. Они распространены также и по террасам р. Обь и широко представлены в полосе предгорий и низкогорий Алтая. На крутых и щебнистых склонах луговые степи замещаются петрофитными луговыми, а на мелкосопочниках - кустарниковыми степями. Эдафогенным вариантом настоящих степей являются псаммофитные степи, встречающиеся на слабо облесенных песчаных массивах, по опушкам сосновых боров и на песчаных почвах. На юге степной зоны фрагментами встречаются сухие степи. В предгорьях и низкогорьях широко представлены настоящие степи, среди которых преобладают дерновинно-злаковые и их петрофитные варианты.