Изменение видового состава и численности эфемероидов пойменной дубравы реки Хопёр под воздействием антропогенного фактора

Я живу в городе Урюпинске, который расположен на северо-западе Волгоградской области в 340 километрах от города Волгограда.

Город привольно раскинулся на левом берегу реки Хопер в окружении чудесной природы.

Природа нашего края богата и разнообразна. В любое время года очаровывают своей красотой прихоперские пойменные и байрачные леса, среди которых плавно несет свои тихие чистые воды река Хопёр.

Весной в пойменной дубраве можно встретить одно из чудес природы нашего края – нежные и хрупкие раннецветущие растения, именуемые под общим названием – подснежники. Когда видишь голубую от пролесок поляну, на которую как будто упало весеннее небо, сердце замирает от восторга и радости! Встретившись с таким чудом, хочется его сохранить, чтобы оно было всегда.

К сожалению, не всем нравится любоваться красотой первоцветов в лесу, кто-то захочет унести букет нежных цветов домой. Во время экскурсии в дубраву весной 2005 года с группой ребят из экологического центра, на обочине дороги у въезда в город, я увидела пестрый букет, оброненный случайно или выброшенный незадачливой рукой. Цветы завяли и потеряли свою красоту и привлекательность.

Во время цветения первоцветов, на первый взгляд может показаться, что цветущих растений достаточно много – сплошной, удивительно красивый, пестрый ковер. Но по свидетельствам людей старшего поколения, во времена их молодости первоцветов было значительно больше.

Что же влияет на численность первоцветов и настолько ли велико отрицательное антропогенное воздействие, чтобы бить тревогу?

Исследования проводились в течение двух лет в период массового цветения эфемероидов: в апреле 2005 и в апреле 2006 года в пойменной дубраве на правом берегу Хопра на разном удалении от бетонного моста через реку Хопер, по которому жители города добираются в места произрастания первоцветов.

В МУ «Экофонд» города Урюпинска мне предоставили несколько статей, из которых я узнала, как обстоит дело с охраной первоцветов в других районах нашей области.

В Комитете Госконтроля Администрации города Урюпинска я ознакомилась с законодательными документами по охране окружающей среды и с деятельностью государственного экологического контроля по вопросу сохранения первоцветов.

С помощью методического пособия «Методы геоботанических исследований» (Москва, 1996 г. ) я провела геоботаническое исследование растений эфемероидов во время их цветения в пойменной дубраве, заложив пробные площади на разном удалении от моста через реку Хопер, с целью определения негативного антропогенного влияния на численность первоцветов.

На трех пробных площадях были обнаружены пять видов первоцветов, которые и стали объектом исследований.

Исследования проводились в течение нескольких дней во время цветения первоцветов в апреле 2005 года, а также в период цветения в апреле 2006 года на тех же пробных площадях (I, II, III) и тех же учетных площадках (№ 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6)

Я выбрала для проведения исследований весеннее время года, а именно апрель месяц, когда в нашем крае наблюдается массовое цветение подснежников – эфемероидов. Так любовно называют растения, развивающиеся под снегом: пролеску, чистяк, хохлатки, гусиные луки, а также ветреницы.

На выбранных мной для исследования трех пробных площадях встречается пять видов первоцветов:

Пролеска сибирская – Scilla sibirica

Хохлатка Галлера – Corydalis solida (L)

Ветреница лютиковая – Anemone ranunculoides L

Гусиный лук малый – Gegea Salisb

Чистяк весенний – Ficaria verna Huds

Для проведения исследований я выбрала три пробные площади в форме квадрата 10х10метров, чтобы выяснить влияние антропогенного воздействия. Пробные площади выделила на разном удалении от моста через реку Хопер, по которому приходят и приезжают в места произрастания первоцветов жители города.

Первая пробная площадь (далее пробная площадь I) расположена на расстоянии 102 метра от моста.

Вторая пробная площадь (II) находится на большем удалении - в 253 метрах от моста.

Третью пробную площадь (III) я выбрала на еще большем удалении - 355 метров.

Пробные площади выбирала с одинаковыми условиями местообитания:

• влажность

• рельеф – ровный, без микропонижений

• освещенность

• состав древесной растительности: дуб черешчатый (Quercus robur), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior), тополь белый (Populus alba), тополь черный (Populus nigra)

• почва – пойменная

Растительность изучала путем выделения фитоценозов, так как фитоценоз – это не случайное собрание видов растений, а закономерная совокупность видов, приспособившихся в результате длительного подбора к совместному существованию в определенных условиях внешней среды.

Для получения более точных результатов на каждой пробной площади заложила по две пробные площадки (далее именовать – учетная площадка) в связи с однородностью видового состава и схожими условиями обитания.

Учетные площадки заложила размером 1х1 м. в наиболее типичных местах пробной площади.

На каждой учетной площадке провела учет абсолютной численности растений по каждому виду отдельно. Данные учета внесла в таблицы (Приложение 2. Проведение мониторинга в места произрастания первоцветов)

На учетных площадках выделила ярусность растений. Ярусы обозначала римскими цифрами – I, II, III.

Поскольку высота растений в течение вегетационного периода все время изменяется, в данном случае я учитывала действительное распределение растений по высоте. На момент исследования высоту ярусов определяла по максимальной высоте входящих в него растений, независимо от того, какими побегами они были представлены – вегетативными или генеративными.

Для каждого яруса выявила флористический состав – составила списки видов ( Приложение 3. Флористический состав ярусов).

На каждой пробной площади и на всех учетных площадках определила обилие – количество растений вида относительно других видов в баллах (от 1 до 10). На учетных площадках использовала числовые методы абсолютного учета количества особей каждого вида растений безотносительно к количеству особей других видов.

Проективное покрытие

На пробных площадях и учетных площадках определяла глазомерно в %. Учитывала отношение проекции надземных частей всех растений одного вида к общей площади, на которой определяла проективное покрытие.

Аспект.

Аспект – это внешний вид фитоценоза. Названия аспектов на пробных площадях давала словесными описаниями по окраске основных видов.

Фенологическое состояние растений.

В момент описания, растения находились в различных фазах развития (фенофазах).

Для обозначения фенофаз пользовалась таблицей 2 «Фазы развития растений».

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПРОИЗРАСТАНИЕ ЭФЕМЕРОИДОВ

На численность первоцветов, их видовой состав и возобновление могут оказывать влияние природные и антропогенные факторы.

К природным факторам относятся условия среды обитания (влажность, освещенность, состав и размещение древесной растительности, почвенный покров и состав почвы и прочие), а также климатические явления (перепады температуры воздуха, количество солнечных и пасмурных дней, морозы и засухи, преобладающие в данной местности ветры и т. д. ).

Состав древесной растительности на всех трех пробных площадях однороден.

В I ярусе древесного полога произрастают дуб черешчатый и ясень обыкновенный, во II ярусе – тополь черный, в III ярусе – липа мелколистная.

Подлесок составляет бересклет бородавчатый (Evonymys verrucosa).

В подросте преобладают деревья основных пород: дуба, ясеня, а также – вяз гладкий (Ulmus laevis Pall).

Условия роста и развития первоцветов на всех пробных площадях приблизительно одинаковы.

Весенний лес, еще не покрывшийся листвой, достаточно наполнен светом. Это является определяющим фактором в развитии первоцветов. Условия увлажнения почвы и освещение в дубраве, где проводились исследования, на всех пробных площадях схожи.

Используя данные фенологических наблюдений, можно проследить изменение температурных колебаний в месяц предшествующий цветению первоцветов (март) и провести сравнение с температурными показателями в месяц цветения первоцветов – апрель.

По погодным условиям весна 2005 года мало отличалась от весны 2006 года.

По количеству ясных солнечных дней март 2005 года и март 2006 года схожи (в 2005 году – 16 дней, в 2006 году – 15 дней). На долю теплых солнечных дней в апреле 2005 года приходится 22 дня, в 2006 году – всего 16 дней. Тем не менее, апрель 2006 года оказался не намного холодней апреля 2005 года.

Среднесуточная температура в апреле 2005 года оказалась в среднем на два градуса выше среднесуточной температуры апреля 2006 года, что особого влияния на развитие первоцветов оказать не могло.

От количества теплых дней зависит продолжительность цветения первоцветов. Если стоит теплая погода, большинство эфемероидов отцветает очень быстро, всего через несколько дней.

В засушливые весны цветение хохлаток, пролесок, ветрениц может быть менее обильным.

Цветение первоцветов в 2006 году продолжалось более длительное время (с 16 до 23 апреля – 8 дней), чем в 2005 году (с 15 до 20 апреля – 5 дней) скорее всего из-за наступившего похолодания (в 2006 г. ), задержавшего опыление растений.

Зима 2006 года была на редкость холодной, однако выпало достаточно много снега. Это тоже не могло повлиять на уменьшение численности первоцветов. Ведь в весеннем лесу, когда эфемероиды начинают вегетацию, весеннего солнца еще недостаточно, чтобы хорошо прогреть почву, воздух и воду. Температура их довольно низка и резко колеблется в течение суток.

Нередко случаются заморозки, превращающие листья и цветки весенних растений в звенящие льдинки. Но высокая жизнеспособность первоцветов позволяет им не только выжить, но и порадовать глаз красочным цветением.

ИЗУЧЕНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА ПЕРВОЦВЕТЫ

В процессе эволюции первоцветы хорошо приспособились к условиям окружающей среды. От антропогенного воздействия первоцветы защититься не могут.

Все весенние цветы хрупки и нежны. Они страдают от механического воздействия. Достаточно несколько раз наступить на растение, чтобы оно уже не смогло подняться.

Дубрава, в которой проводились исследования относится к лесам I категории, поэтому в ней ведутся только рубки ухода. По сведениям, полученным из ФГУ «Урюпинский лесхоз», рубки ухода в зоне исследований не проводились несколько лет.

При уплотнении почвы у луковичных первоцветов (пролеска сибирская, хохлатка плотная, гусиный лук) травмируются формирующиеся в момент цветения дочерние луковицы, что затрудняет воспроизводство растений. Если надземная часть растения сорвана, процесс развития луковицы нарушается, и цветение на следующий год не наступает.

Корневище ветреницы лютиковой очень плохо закреплено в земле. Стоит потянуть цветок, вместе с ним вытаскивается корневище. Растение погибает. Если же корневище осталось в земле без надземной части, оно также погибает.

Большая часть первоцветов встречающихся на учетных площадках размножается только семенным путем, поэтому сбор растений на букеты приводит к сокращению их численности.

К тому же сборщики стараются сорвать растения поярче, покрупнее, получше, из-за чего происходит обеднение популяции. Цветки мельчают (особенно у хохлатки плотной).

Влияние антропогенного фактора на первоцветы исследуемых пробных площадок не вызывает сомнений.

Известно, что к большинству природных факторов эфемероиды достаточно хорошо приспособились в процессе эволюции, поэтому становится очевидным, что на численность и репродуктивную функцию первоцветов в большей степени будут влиять антропогенные, нежели естественные природные факторы. Для получения наиболее достоверной информации и точных результатов по этому вопросу было решено проводить мониторинговые исследования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОБОТАНИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

На трех выбранных для исследования площадях (I, II, III) произрастает по пять видов первоцветов:

1. пролеска сибирская – Scilla sibirica

2. хохлатка плотная (Галлера) – Corydalis solida (L)

3. ветреница лютиковая – Anemone ranunculoides L

4. гусиный лук малый – Gegea Salisb

5. чистяк весенний – Ficaria verna Huds

Три вида из которых – пролеска сибирская - Scilla sibirica хохлатка плотная - Corydalis solida ветреница лютиковая - Anemone ranunculoides занесены в Красную книгу Волгоградской области.

По данным записей в полевых дневниках составила списки распределения растений по ярусам на каждой из шести учетных площадок. Видно, что на всех учетных площадках состав ярусов за два года практически не изменился:

I ярус (высота растений – 15 см составляют: пролеска сибирская, хохлатка плотная).

II ярус (высота растений – 13 см ветреница лютиковая, чистяк весенний и хохлатка плотная).

III ярус (высота растений – 9 см гусиный лук, чистяк весенний).

На всех учетных площадках состав растительности в ярусах примерно одинаков.

Из чего можно заключить, что растения произрастают на всех трех пробных площадях примерно в одинаковых условиях, чем и вызван однородный состав растительности. Влияние природных факторов если и проявляется, то незначительно.

В период проведения исследований (в апреле 2005 г. и в апреле 2006 г. ) растения на пробных площадях находились в одинаковых фазах развития:

Фазы развития исследуемых эфемероидов

Вид растения Фенофаза

2005 г. 2006 г.

пролеска сибирская хохлатка плотная цв. цв.

ветреница лютиковая гусиный лук малый чистяк цв. цв.

весенний цв. , вег. цв. , вег.

бут. , вег. бут. , вег.

вег. цв. , вег.

Оценка проективного покрытия.

Высчитываем суммарные значения проективного покрытия на всех учетных площадках для сравнения по годам.

2005 г. 2006 г.

Уч. пл. №1 55+35+1+3+6=100% 53+30+1+3+6=93%

№2 57+35+2+2+8=104% 55+32+1+1+13=102%

№3 53+40+3+6+12=114% 51+35+1+3+15=105%

№4 56+41+2+3+10=112% 54+40+2+3+13=112%

№5 60+50+3+3+5=120% 60+49+5+4+12=130%

№6 55+50+4+3+6=115% 55+51+7+8+11=132%

Результаты исследования проективного покрытия

№ учетной Проективное покрытие площадки

2005 г. 2006 г.

1 100% 93%

2 104% 102%

3 114% 105%

4 112% 112%

5 120% 130%

6 115% 132%

Высчитываем среднее значение проективного покрытия на двух учетных площадках каждой из пробных площадей.

2005 г.

Пробная площадь I Пробная площадь II Пробная площадь III

(100+104):2=102% (114+112):2=113% (120+115):2=117%

2006 г.

Пробная площадь I Пробная площадь II Пробная площадь III

(93+102):2=97% (105+112):2=108% (130+132):2=131%

Среднее значение проективного покрытия

№ пробной площади Среднее значение проективного покрытия

2005 г. 2006 г.

I 102% 97%

II 113% 108%

III 117% 131%

Среднее значение проективного покрытия на пробных площадях I и II уменьшилось на 5 % за один год, а на пробной площади III - увеличилось на 14 %.

Сравнивая полученные результаты, можно отметить, что значение проективного покрытия на пробных площадях I и II в 2006 году стали меньше, чем в 2005 году, из чего следует, что численность растений уменьшилась, возможно, по причине более доступного для жителей города местоположения.

Среднее значение проективного покрытия на пробной площади III в 2006 году увеличилось за счет большего удаления от моста через Хопер, по которому в места произрастания первоцветов добираются городские жители.

Оценка изменения численности растений.

Метод числового учета растений на учетных площадках дает наиболее точные результаты, позволяя делать правильную оценку изменения численности.

Высчитываем общее количество всех растений, произрастающих на каждой из учетных площадок.

2005 г. 2006 г.

Уч. пл. №1 97+25+10+15+7=154 90+17+9+14+8=138

№2 110+43+9+10+11=183 100+35+9+9+12=165

№3 101+51+12+14+11=189 95+48+9+14+13=179

№4 107+50+9+7+9=182 98+47+8+8+11=172

№5 115+68+17+17+9=226 115+69+17+17+11=229

№6 107+71+15+11+10=214 106+72+15+11+13=2

Изменение численности растений.

№ учетной площадки Изменение численности растений по годам

2005 г. 2006 г.

1 154 138

2 183 165

3 189 179

4 182 172

5 226 229

6 214 217

В 2006 году абсолютная численность растений (по сравнению с 2005 годом) на учетных площадках №1,2,3,4 изменилась в сторону уменьшения количества растений.

Численность эфемероидов на этих учетных площадках уменьшилась: на учетной площадке №1 - на 16 растений на учетной площадке №2 - на 18 растений на учетной площадке №3 - на 10 растений на учетной площадке №4 - на 10 растений

Из чего следует, что общая численность растений уменьшилась в среднем на 10%.

На этих учетных площадках растения (в 2005 г. ) подвергались сбору на букеты, а также было отмечено незначительное уплотнение поверхностного слоя почвы от следов сборщиков. При этом были повреждены (притоптаны или сломаны) некоторые растения (см. Приложение 2. Проведение мониторинга в местах произрастания первоцветов).

Скорее всего растения, сорванные год назад, на следующий 2006 год не зацвели (при том, что луковицы в почве сохранились, так как почвенный покров в момент сбора сильно нарушен не был).

Именно на этих учетных площадках установлено снижение численности наиболее декоративных во время цветения видов:

• пролески сибирской

• хохлатки плотной.

На учетных площадках №5 и №6 (пробная площадь III), не подвергавшихся негативному антропогенному воздействию в 2005 году, отмечено увеличение численности растений за счет возобновления чистяка весеннего и гусиного лука.

На пробной площади III, более удаленной от дороги по сравнению с двумя другими пробными площадями, антропогенное воздействие проявляется в меньшей степени.

1. На трех пробных площадях обнаружено пять видов первоцветов:

1. пролеска сибирская

2. хохлатка плотная (Галлера)

3. ветреница лютиковая

4. гусиный лук малый

5. чистяк весенний.

Три первых (в списке) вида занесены в Красную книгу Волгоградской области и нуждаются в особой охране.

2. Флористический состав ярусов, то есть видовой состав фитоценоза, за период исследований (2005 - 2006 гг. ) на учетных площадках не изменился.

3. Результаты исследований проективного покрытия эфемероидов показывают на уменьшение среднего значения проективного покрытия на 5 % на двух пробных площадях, подвергавшихся наиболее сильному антропогенному воздействию в течение периода исследований.

4. По результатам числового учета абсолютной численности растений можно сделать вывод о снижении на 10 % общей численности первоцветов на учетных площадках(№ 1, 2, 3, 4), подвергавшихся антропогенному воздействию.

5. Учитывая удивительную жизнеспособность первоцветов и их приспособленность к условиям произрастания, стоит отметить, что на численность этих растений на исследуемых пробных площадях антропогенные факторы воздействуют в большей степени, чем природные условия окружающей среды.

ВЫВОД: С помощью проведенных мониторинговых исследований установлено, что численность первоцветов постепенно уменьшается (особенно тех, которые отличаются наибольшей декоративностью - хохлатка плотная, пролеска сибирская), что происходит из-за негативного антропогенного воздействия, которое проявляется в сборе растений на букеты, а также в уплотнении почвы и повреждении растений при сборе.

В Волгоградской области в лесу, в степи, на лугу весной можно встретить около 150 видов весенних растений (одна десятая часть всей флоры высших растений данного региона).

Среди них 56 видов раннецветущих растений занесены в Красную книгу Волгоградской области. Эти растения нуждаются в особой охране и нашей заботе.

Проблему сохранения первоцветов не решить в одиночку. Необходимы более широкие действия в масштабах всей страны.

Единственной возможностью сохранить первоцветы в их естественной среде обитания является запрет сбора и продажи этих растений. С этой целью в нашем экологическом центре ежегодно проводится операция «Первоцвет».

Для того чтобы сохранить первоцветы нужно:

1. Вести экологический мониторинг;

2. Проводить информационную работу среди населения:

• выступать в средствах массовой информации (радио, телевидение, печать) в защиту первоцветов;

• выпускать листовки, плакаты, стенгазеты;

• проводить беседы, лекции в образовательных учреждениях;

3. Организовать рейды в местах произрастания и продажи первоцветов (совместно с сотрудниками милиции и Комитета по охране природы);

4. Содействовать созданию заповедных территорий.

Для получения более точных объективных результатов я решила продолжать мониторинг за изменением численности первоцветов в период их цветения.