Фитоэкологические карты заповедных территорий: основы создания и значение для оценки состояния и динамики растительного покрова тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат биологических наук Пустовалова, Лилия Александровна

• Пустовалова, Лилия Александровна
• кандидат биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Пустовалова, Лилия Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Природные условия района исследований.

1.1. Географическое положение.

1.2. Геологическое строение и рельеф.

1.3. Гидрография.

1.4. Климат.

1.5. Почвы.

1.6. Растительность.

ГЛАВА 2. Методика исследований.

2.1. Объект исследования.

2.2. Предполевой этап исследований.

2.3. Полевые исследования.

2.4. Камеральная обработка материала.

2.5. Объем выполненных работ.

ГЛАВА 3. Растительность ключевого участка и ее классификация.

3.1. Общие вопросы классификации растительности.

3.2. Классификация растительности ключевого участка.

ГЛАВА 4. Карта растительности как основа для составления фитоэкологической карты.

4.1. Отражение современного состояния растительности на крупномасштабной геоботанической карте.

4.2. Картометрический анализ растительности ключевого участка.

4.3. Эпитаксон как способ отражения динамических тенденций растительного покрова на геоботанической карте.

ГЛАВА 5. Методические основы создания фитоэкологической карты.

5.1. Понятие о фитоэкологической карте.

5.2. Оценка нарушенности растительного покрова в рамках территориальных комплексов.

5.3. Оценка нарушенности растительного покрова в рамках функциональных зон

ГЛАВА 6. Отражение на фитоэкологической карте местообитаний редких и исчезающих видов растений.

6.1. Уникальные растительные сообщества на фитоэкологической карте.

6.2. Виды, занесенные в «Красную книгу Челябинской области», на фитоэкологической карте Ильменского заповедника.

6.3. Эталонные участки опорной системы фитомониторинга и их отображение на фитоэкологической карте.

6.4. Электронная версия фитоэкологической карты.

ВЫВОДЫ. литература.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фитоэкологические карты заповедных территорий: основы создания и значение для оценки состояния и динамики растительного покрова»

Закономерности распределения растительных сообществ, их состав, экологические и динамические свойства, формы пространственной структуры, ее размеры - все это отражают геоботанические карты. Геоботанические карты по сути своей экологичны и позволяют выявить не только фактическое состояние экосистем, но и определить основные тенденции их развития. В целом картографический метод является одним из исходных, посредством которого могут быть решены многие теоретические и практические задачи (Горчаковский и др., 1995). В современной экологии растений и геоботанике развивается новое направление - фитоэкологическое картографирование. Оно основано на выявлении пространственно-временной неоднородности растительного покрова, анализе его связей со средой (Горчаковский и др., 2000). В отличие от геоботанических, эти карты в большей степени отражают современное состояние растительного покрова, трансформированного в результате хозяйственной деятельности человека. Создание фитоэкологических карт разного уровня и масштаба приобретает в настоящее время особенно важное значение, поскольку они могут быть использованы в целях экологического мониторинга, оценки и прогнозирования состояния экосистем (Горчаковский и др., 2003).

Для территории Урала с применением оригинальной методики созданы фитоэкологические карты, которые дают интегральную оценку состояния растительного компонента экосистем на локальном, субрегиональном и региональном уровне (Горчаковский и др., 2001). Эти методические подходы целесообразно использовать и для заповедных территорий.

Несмотря на то, что особо охраняемые природные территории исключены из хозяйственной деятельности человека, они также подверглись процессу антропогенной трансформации. Их растительный покров претерпел изменения в период, предшествующий заповеданию. В настоящее время невозможно оградить особо охраняемые территории от косвенного влияния окружающих промышленных районов. Кроме того, внутри резерватов ведется научно-исследовательская деятельность, расположены кордоны лесной охраны.

Примером может служить один из старейших заповедников Урала — Ильменский. Растительность Ильменского государственного заповедника (ИГЗ) исследуется давно, здесь работали J1.H. Тюлина (1928), Г.И. Дервиз (1940), Е.В. Дорогостайская (1961), П.Л. Горчаковский (1968) и многие другие. Однако с картографической точки зрения он изучен слабо. Существует карта растительности ИГЗ К.В. Горновского и Е.В. Дорогостайской 1948 года (неопубликованная), картируе!Мой единицей которой служат группы ассоциаций и которая дает весьма общее представление о структуре растительного покрова заповедника. Следует отметить также картосхемы (М. 1:2000 и 1:500) синантропной растительности ряда кордонов (Фиторазнообразие., 2005), картосхемы (М. 1:2000 и 1:5000) некоторых болотных массивов (Ивченко, 2005 а), но их масштаб скорее приближен к планам, и они характеризуют только определенный тип растительности.

Целью настоящего исследования является разработка методики отображения па фитоэкологической карте состояния и динамических тенденций растительного покрова особо охраняемых природных территорий (на примере Ильменского заповедника).

Для осуществления этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить современный растительный покров.

2. Составить серию карт (современная растительность и прогноз ее изменения в будущем).

3. Разработать принципиальные основы создания фитоэкологических карт ООПТ с показом эталонных участков растительности, местообитаний редких и исчезающих видов растений, состояния и динамических тенденций растительного покрова.

Научная новизна и практическая значимость работы:

Впервые для территории Южного Урала составлена фитоэкологическая карга (М. 1:100000) особо охраняемой природной территории (Ильменского заповедника) с применением геоинформационных технологий. Показано, что для оценки состояния и динамики растительного покрова на локальном уровне в заповедных территориях применим индекс антропогенной трансформации в рамках территориальных комплексов и в рамках функциональных зон. Выделены уникальные растительные сообщества исследуемого района, обнаружен новый вид сосудистых растений для Ильменского заповедника.

Фитоэкологическая карта ключевого участка Ильменского заповедника в комплексе с картой растительности может служить основой фитомониторинга. Полученные результаты применяются в учебном процессе на географо-биологическом факультете Уральского государственного педагогического университета.

Положения, выносимые на защиту:

1. Классификация растительного покрова ключевого участка Ильменского заповедника. Легенда крупномасштабной геоботанической карты изученной территории. Карта растительности ключевого участка Ильменского заповедника (М. 1:100000).

2. Оригинальные схемы эпитаксонов, отражающие динамические тенденции растительного покрова.

3. Оценка современного состояния растительности заповедной территории с применением индекса антропогенной трансформации в рамках территориальных комплексов и в рамках функциональных зон. Серия фитоэкологических карт (М. 1:100000), отражающих современное и прогнозируемое состояние растительного покрова ключевого участка Ильменского заповедника.

4. Отражение уникальных растительных сообществ, местонахождений редких и исчезающих видов растений, опорной сети фитомониторинга на фитоэкологической карте ООПТ.

Работа выполнена при поддержке грантов НШ-5551.2006.4 и РФФИ (проект № 05-04-48424).

За постоянное внимание, ценные советы и помощь в работе над диссертацией автор выражает сердечную благодарность научному руководителю акдемику РАН |П.Л. Горчаковскому. Автор благодарит всех сотрудников лаборатории фитомониторинга и охраны растительного мира ИЭРиЖ УрО РАН. Особая благодарность выражается Н.Н. Никоновой, Т.В. Фамелис и О.В. Ерохиной за ценные консультации по вопросам картографии растительности, Е.А. Шуровой, М.С. Князеву, П.В. Куликову за помощь при определении высших растений, А.П. Дьяченко за помощь при определении листостебельных мхов, А.Г. Паукову за помощь при определении лишайников, а также В.В. Фомину за консультации по геоинформатике и Н.Б. Куянцевой за помощь в организации полевых работ.

Заключение диссертации по теме «Экология», Пустовалова, Лилия Александровна

ВЫВОДЫ

1. Классификация растительного покрова ключевого участка Ильменского заповедника составлена на эколого-фитоценотической основе. Лесная растительность представлена 4 классами формаций, 8 формациями, 13 группами ассоциаций. 20 ассоциациями. Луговая растительность включает 3 группы ассоциаций, 6 ассоциаций. Легенда карты растительности содержит 33 картируемых подразделения, из них 21 коренной и 12 производной. Спецификой легенды, разработанной для ООПТ, явилось внесение в наименования ее подразделений характерных реликтовых и эндемичных видов растений. Созданная карта растительности заповедника (М. 1:100000) отражает структуру растительного покрова на уровне ассоциаций и их комплексов.

2. Динамические тенденции растительного покрова показаны на двух схемах эпитаксоиов (для горной и предгорной части исследуемого участка), что позволило составить прогнозные геоботанические карты, учитывающие различные сценарии изменения факторов среды.

3. Современное состояние растительного покрова Ильменского заповедника выявлено при помощи индекса антропогенной трансформации в рамках территориальных комплексов и в рамках функциональных зон. Для фитоэкологической дифференциации ООПТ предложен территориальный комплекс топологического уровня, выделенный на ландшафтной основе. Индекс антропогенной трансформации в рамках территориальных комплексов в пределах ключевого участка варьирует от 9% до 47%, а в рамках функциональных зон - от 0% (зона покоя) до 77% (зона хозяйственной деятельности).

4. Созданная серия фитоэкологических карт адекватно отражает современное и прогнозируемое состояние растительного покрова Ильменского заповедника. Геоинформационные технологии являются наиболее эффективным средством фитоэкологического картографирования особо охраняемых природных территорий.

5. Растительные сообщества, площадь которых не превышает 1% от площади всего ключевого участка, содержащие в своем составе значительную часть реликтовых и эндемичных видов растений, нанесены на фитоэкологическую карту как уникальные.

Местонахождения редких и исчезающих видов растений, занесенных в «Красную книгу Челябинской области», отмечены внемасштабными знаками. Картометрический анализ показал высокую репрезентативность существующей сети эталонных участков по отношению к уникальным растительным сообществам.

6. С учетом данных о новых местонахождениях редких видов растений рекомендуем одному из типичных участков широколиственно-хвойных лесов, расположенному в кв. 131 в районе реки Няшевки (N 55°06'30", Е 60°13'12"), придать статус эталонного.

122

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Пустовалова, Лилия Александровна, 2008 год

1. Атлас Челябинской области. М.: ГУГК, 1976. 26 с.

2. Баженов А.Г. Геохимические особенности миаскитов Ильменского комплекса /

3. A.Г. Баженов и др. // Петрография ультраосновных и щелочных пород Урала. Свердловск, 1980. С. 97-100.

4. Богатырев К.П. Почвы / К.П. Богатырев // Ильменский заповедник им. В.И.

5. Ленина. Челябинск, 1940. С. 116-124. Бондаренко Н.В. Озера, их флора и фауна / Н.В. Бондаренко, С.М. Осипов //

6. Ильменский заповедник им. В.И. Ленина. Челябинск, 1940. С. 125-142. Василевич В.И. О методах классификации растительности / В.И. Василевич //

7. B.И. Василевич // Актуальные проблемы геоботаники: лекции III всерос. шк.-конф. Петрозаводск, 2007. С. 226-241.

8. Викторов С.В. Краткое руководство по геоботаническим съемкам / С.В. Викторов,

9. Екатеринбург, 2003. 90 с. Геологическая карта Урала Карты. 1:500000. М.: ГУГК, 1956. 1 л. Геологическая карта Урала [Карты]. - 1:200000. М.: ГУГК, 1967. 1 л.

10. Гордиенко Н.С. Сезонное развитие природы Ильменского заповедника / Н.С.

11. Горчаковский П.Л. Растения европейских широколиственных лесов на восточном пределе их ареала / П.Л. Горчаковский. Свердловск: Урал, рабочий, 1968. 207 с.

12. Горчаковский П.Л. Первичная продуктивность некоторых луговых сообществ Южного Урала / П.Л. Горчаковский, В.П. Коробейникова // Экология. 1975. №3. С. 5-17.

13. Горчаковский П.Л. Редкие и исчезающие растения Урала и Приуралья / П.Л.

14. Горчаковский П.Л. Реликтовая степная растительность Ильменских гор на Южном Урале / П.Л. Горчаковский, И.В. Золотарева. Екатеринбург: Гощицкий, 2004. 119с.

15. Горчаковский П.Л. Карта растительности природного парка «Оленьи ручьи» Карты. / П.Л. Горчаковский, Н.Н. Никонова, Т.В. Фамелис. 1:50000. Екатеринбург: УралРИКЦ, 2005. 1 л.

16. Грибова С.А. Картирование растительности в съемочных масштабах / С.А. Грибова, Т.И. Исаченко // Полевая геоботаника. Л., 1972. Т. 4. С. 137-330.

17. Дервиз Г.И. Растительность / Г.И. Дервиз // Ильменский государственный заповедник им. В.И. Ленина. Челябинск, 1940. С.143-167.

18. Ерохина О.В. Крупномасштабная геоботаническая карта проектируемого природного парка «Тургояк» (Южный Урал) и ее легенда / О.В. Ерохина // Современные проблемы ботанической географии, картографии, геоботаники, экологии. СПб., 2000. С.63-64.

19. Жариков С.С. Климат района Ильменского заповедника и сопредельных пространств Южного Урала / С.С. Жариков // Тр. Ильмен. гос. заповедника им. В.И. Ленина. 1959. Вып. 7. С. 3-32.

20. Житлухина Т.И. Использование геоинформационных систем для оптимизации деятельности заповедников / Т.И. Житлухина // Леса Евразии Восточные Карпаты: материалы 4 Междунар. конф. молодых ученых, посвящ. акад. П.С. Погребняку. М., 2004. С. 154-155.

21. Иванова JI.A. Принципиальные основы создания карты растительности Ильменского заповедника / JI.A. Иванова // Актуальные проблемы геоботаники: материалы III всерос. шк.-конф. Петрозаводск, 2007 б. Ч. 1. С. 208-211.

22. Ивченко Т.Г. Болота Ильменского заповедника: (Юж. Урал) / Т.Г. Ивченко // Экология 2003: тез. молодеж. междунар. конф. Архангельск, 2003. С. 169-170.

23. Ивченко Т.Г. Болотные комплексы Ильменского заповедника: (Юж. Урал) / Т.Г.

24. М.:КМК, 2004. Т. 1-3. Ильина И.С. Использование материалов лесоустройства при геоботаническом картографировании: (на примере картирования растительности Зап. Сибири) / И.С. Ильина // Геоботаническое картографирование. JL, 1971. С. 37-48.

25. Ильина И.С. Фитоэкологическое картографирование и его актуальные проблемы / И.С. Ильина, Т.К. Юрковская // Ботан. журн. 1999. Т. 84, № 12. С. 1-7.

26. Ильменский заповедник: альбом / сост. J1.A. Буторина, В.О. Поляков. Челябинск: Юж.-урал. кн. изд-во, 1991. 156 с.

27. Калибернова Н.М. Отражение растительного покрова пойм и долин рек на Карте растительности Казахстана и Средней Азии / Н.М. Калибернова // Геоботаническое картографирование 1993. СПб., 1995. С. 58-66.

28. Каменский А.И. Рельеф / А.И. Каменский // Ильменский государственный заповедник им. В.И. Ленина. Челябинск, 1940. С.20-29.

29. Киселев А.Н. Оценка и картографирование биологического разнообразия (на примере Приморья) / А.Н. Киселев // Геоботаническое картографирование 1998-2000. СПб., 2000. С. 3-15.

30. Колбовский Е.Ю. Ландшафтоведение / Е.Ю. Колбовский. М.: Академиа, 2006. 478 с.

31. Красная книга Челябинской области / Н.С. Корытин (отв. ред.). Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2005. 448 с.

32. Куликов П.В. Флористические находки на Южном Урале / П.В. Куликов // Ботан. журн. 1998. Т. 83, № 12. С. 137-145.

33. Куликов П.В. Дополнение к списку сосудистых растений Ильменского заповедника / П.В. Куликов // Исследования эталонных природных комплексов Урала: материалы науч. конф., посвящ. 30-летию Висим, заповедника. Екатеринбург, 2001. С. 111-117.

34. Куликов П.В. Дополнения к флоре Ильменского государственного заповедника (Южный Урал) / П.В. Куликов // Изв. Челяб. науч. центра. 2003. Вып. 1(18). С. 68-69.

35. Куликов П.В. Конспект флоры Челябинской области: (сосудистые растения) / П.В. Куликов. Екатеринбург; Миасс, 2005. 537 с.

36. Куянцева Н.Б. Растительность прибрежно-водных местообитаний на Южном Урале: автореф. дис. .канд-та биол. наук: 03.00.05: защищена 1.06.04 / Куянцева Надежда Борисовна. Екатеринбург, 2004. 25 с.

37. Левин В.Я. Геологический очерк Ильменских гор / В.Я. Левин // Ильменский заповедник. Челябинск, 1975. С. 17-35.

38. Мельцер Л.И. Фитоэкологическое картографирование и карты устойчивости фитоценозов / Л.И. Мельцер // Геоботаническое картографирование 1997. СПб., 1999. С. 28-47.

39. Миркип Б.М. Об экологических классификациях луговой растительности пойм / Б.М. Миркин // Ботан. журн. 1965. Т. 50, № з. с. 324-334.

40. Миркин Б.М. Критерии доминантов и детерминантов при классификации фитоценозов / Б.М. Миркин // Ботан. журн. 1968. Т. 53, № 6. С. 767-778.

41. Миркин Б.М. Современная наука о растительности / Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова, А.И. Соломец. М.: Логос, 2000. 264 с.

42. Нешатаев Ю.Н. Методы анализа геоботанических материалов / Ю.Н. Нешатаев. Л: Изд-во ЛГУ, 1987. 188 с.

43. Нешатаев Ю.Н. Проблема первичной редукции видов при анализе сводных геоботанических таблиц и разработка аналитических программ / Ю.Н. Нешатаев // Растительность России. 2001. №2. С. 99-106.

44. Никонова Н.Н. Разновременные карты растительности: (на примере Красноуфим. лесостепи) / Н.Н. Никонова, Т.В. Фамелис, М.И. Шарафутдинов // Геоботаническое картографирование 1987. Л., 1987. С. 26-39.

45. Никонова Н.Н. Дифференциация высокогорной растительности массива Иремель: (Юж. Урал) / Н.Н. Никонова Т.В. Фамелис, М.И. Шарафутдинов // Экология. 1992. №2. С.23-35.

46. Новая карта растительности Челябинской области / П.Л. Горчаковский и др.. // Растительные ресурсы южного Урала и Среднего Поволжья и вопросы рационального их использования: тез. докл. и сообщ. Уфа, 1974. С. 15-16.

47. Определитель высших растений Башкирской АССР / отв. ред. Е.В, Кучеров и др.. М.: Наука, 1988-1989. Т. 1-2.

48. Определитель сосудистых растений Среднего Урала / П.Л. Горчаковский и др.. М.: Наука, 1994. 525 с.

49. Опыт крупномасштабного картирования растительности в южной тайге Среднего Урала / П.Л. Горчаковский и др. // Геоботаника, экология и морфология растений на Урале. Свердловск, 1977. С. 3-15.

50. Оценки экологических и социально-экономических последствий изменений климата: докл. рабочей группы II МГЭИК. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 250с.

51. Сочава В.Б. Классификация растительности как иерархия динамических систем / В.Б. Сочава//Геоботаническое картографирование. Л., 1972. С. 3-18.

52. Сочава В.Б. Карты растительности в серии карт среды обитания / В.Б. Сочава // Геоботаническое картографирование. Л., 1974. С. 3-11.

53. Сочава В.Б. Растительный покров на тематических картах / В.Б. Сочава. Новосибирск: Наука, 1979. 189с.

54. Среднемасштабное картографирование растительного покрова Московской области на эколого-динамической основе / Г.Н. Огуреева и др. // Геоботаническое картографирование 1994-1995. СПб., 1996. С. 3-15.

55. Сукачев В.Н. Растительные сообщества: введение в фитосоциологию / В.Н. Сукачев. Л.; М.: Книга, 1928. 232 с.

56. Сукачев В.Н. Терминология основных понятий фитоценологии / В.Н. Сукачев // Сов. ботаника. 1935. №5. С. 11-21.

57. Сукачев В.Н. Некоторые общие вопросы фитоценологии / В.Н. Сукачев // Вопр. ботаники. 1954. №1. С. 291-330.

58. Тюлина Л.Н. К эволюции растительного покрова Восточных предгорий Южного Урала / Л.Н. Тюлина // Дневник Всесоюзного съезда ботаников. Л., 1928. С. 263-264.

59. Фильрозе Е.М. Типы леса Ильменского государственного заповедника и их динамика / Е.М. Фильрозе // Тр. по лесн. хоз-ву Сибири / АН СССР, СО, Зап.-Сиб. фил. 1958. Вып 4. С. 156-163.

60. Фильрозе Е.М. Схема генетической классификации типов леса тайги восточного макросклона Южного Урала и северной лесостепи восточноуральского пенеплена / Е.М. Фильрозе // Тр. Ин-та экологии растений и животных УНЦ

61. АН СССР. 1967. Вып. 53: Типы и динамика лесов Урала и Зауралья. С. 119-157.

62. Фирсова В.П. Особенности горно-лесных почв Южного Урала / В.П. Фирсова и др. // Тр. Ин-та экологии растений и животных УНЦ АН СССР. 1978. Вып. 109. С. 62-99.

63. Фиторазнообразие Ильменского заповедника в системе охраны и мониторинга /

64. СПФХА, 2001. Т. 10. 670 с. Флора европейской части СССР / под ред. А.А Федорова. Л.: Наука, 1974-1994. Т. 1-8.

65. Юннатов А.А. Типы и содержание геоботанических исследований. Выбор пробных площадей и заложение экологических профилей / А.А. Юннатов // Полевая геоботаника. М.; Л., 1964. С.9-36.

66. Veg. Alpes. Grenoble, 1972. Vol. 10. P. 64-78. Gorchakovsky P.L. Horizontal and altitudinal differentiation of vegetation cover of the

67. Ural mountains / P.L. Gorchakovsky // Pirineos. 1989. № 133. P. 33-54. Orsomando E. Carta della vegetazion del foglio Foligno Cartographic material. / E.

68. Scott et all.. Washington, 1993. 46 p. (Wildlife Monographs; № 123). SINMAP User's Manual: A stability index approach to terrain stability hazard mapping [Electronic resource] / R.T. Pack [et all.]. Utah: Utah State University, 1996. CD-ROM.

69. Tuxen R. Die heutige potentielle naturliche Vegetation als Gegenstand der Vegetationskartierung / R. Tuxen // Angew. Pflanzensoziol. 1956. Vol. 13. P.5-42.