Главная » 2014 » Июль » 27 » Скачать Степные и залежные фитосистемы Тувы: структурно-функциональная организация и оптимизация природопользования. Дубровский, бесплатно
5:22 AM
Скачать Степные и залежные фитосистемы Тувы: структурно-функциональная организация и оптимизация природопользования. Дубровский, бесплатно
Степные и залежные фитосистемы Тувы: структурно-функциональная организация и оптимизация природопользования
Диссертация
Автор: Дубровский, Николай Григорьевич
Название: Степные и залежные фитосистемы Тувы: структурно-функциональная организация и оптимизация природопользования
Справка: Дубровский, Николай Григорьевич. Степные и залежные фитосистемы Тувы: структурно-функциональная организация и оптимизация природопользования : диссертация доктора биологических наук : 03.00.05, 03.00.16 / Дубровский Николай Григорьевич; [Место защиты: Бурят. гос. ун-т] - Улан-Удэ, 2009 - Количество страниц: 307 с. ил. Улан-Удэ, 2009 307 c. :
Объем: 307 стр.
Информация: Улан-Удэ, 2009
Содержание:
ГЛАВА
I История исследования растительности степей и залежей 15-21 •
ГЛАВА
II Природно-климатические особенности Тувы (орография, климат, почвы)
ГЛАВА
III Методология изучения разнообразия фитосистем: о некоторых современных подходах анализа
ГЛАВА
IV Степи Тувы, анализ структуры флоры степей и залежных земель
41 Анализ систематической, биоморфологической, экологической и ареалогической структуры флоры степей
42 Характеристика систематического, экологобиоморфологического и ареалогического состава флоры залежной растительности
43 Особенности флоры залежей как индикаторов в процессах демутации растительности; типичнозалежный, переходный и инвазионный (или случайнозалежный) элементы во флоре
ГЛАВА
V Степная и залежная растительность, характеристика разнообразия и место их в системе геоботанического районирования растительного покрова Тувы
51 Фитоценотическое разнообразие степной растительности и их классификация, характеристика
52 Залежная растительность и процессы их зацелинения; основные стадии в демутации бурьянистая (мелкобурьянистая), корневищная, рыхлокустовая и плотнокустовая
53 Фитогеографическое районирование важнейших степных массивов Тувы (Монгун-Тайгинская высокогорно-степная, Центрально-Тувинская сухостепная, Убсунурская опустыненно-степная) и их особенности
ГЛАВА
VI Продуктивность и деструкция растительного онада в залежных сообществах
61 Структура залежных фитоцепозов и динамика надземной продуктивности
62 Микроорганизмы-деструкторы растительного опада Особенности процесса деструкции опада, интенсивность и сезонная динамика
ГЛАВА
VII Залежь как фактор экологизации земледелия: ретроспективный анализ и состояние проблемы
71 Экологические последствия антропогенной деятельности ранних исторических эпох Тувы
72 Ретроспективный анализ землепользования в регионе и некоторые идеи по выработке экологоадаптивной концепции в природопользовании в Тыве 201-231
Выводы
Введение:
Общая характеристика работы.Республика Тыва расположена на юге Средней Сибири и занимает площадь около 170 тыс. км". На юге и на востоке она граничит с Монгольской Народной Республикой, на западе и севере, северовостоке, соответственно - Республикой Горный Алтай, Красноярским краем. Иркутской областью и Республикой Бурятия. По природным условиям большая часть ее территории относится к Алтае-Саянской провинции Южносибирской горной области (Сочава, Ряшин, Белов, 1963).Работа посвящена изучению растительного покрова степей и залежей Тувы - выяснению флористического и типологического состава, пространственного сложения, а также определению особенностей структурно-функциональной организации залежных фитоценозов различных стадий демутации.Актуальность темы.Изучение растительного мира - этой сложнейшей материальной системы нашей планеты, во всем его многообразии и на всех известных уровнях организации относится к числу важнейших задач биологической науки. Познание многих аспектов функционирования и развития конкретных растительных сообществ - исследование структуры, состава флоры, экологии, продуктивности, сезонной динамики, а также выяснение типологического состава и закономерностей пространственного размещения и сочетания сообществ в единый растительный покров, отрюсится к числу фундаментальных в области ботаники и экологии растительности.За последнее время в изучении растительного покрова Сибири сделаны большие успехи. Однако на обширных просторах Сибири отдельные части ее все еш,е остаются мало исследованными, к числу таких регионов и относится Тува. В связи с развитием Саянского территориально-производственного комплекса, необходимо интенсивное вовлечение богатых природных ресурсов Тувы в хозяйственный комплекс Сибирского федерального округа. Республика Тыва благодаря богатейшим залежам полезных ископаемых (Чаданский уголь, Ак-Довуракский асбест и др.) относится к значимым ресурсным регионам края (Шактаржик, 1971). Особенно актуальными является изучение растительности ресурсов этого региона, ибо Тува является одним из крупных животноводческих районов Сибири.Изучение растительного покрова Тувы, находящейся- на границе Сибири и Монголии и составляющей рубеж между аридной (пустынностепной) и гумидной (бореальной) областями азиатского субконтинента, представляет большой научный интерес. Уникальность региона заключается PI в том, что на его территории проходит крупный рубеж, разделяющий степи западного и восточного крыла Евразиатской' степной области и относится к экотонным территориям между Западносибирско - Казахстанским и Восточносибирско Цетральноазиатским секторами (Карамышева, 1993), где формируются своеобразные сообщества или сосуществование ценозов, свойственных соседствующим регионам.Растительность региона изучалась многими исследователями (Соболевская, 1950; Калинина, 1957; Шретер, 1957; Куминова и др., 1985 и др.), которыми были показаны общие особенности растительного покрова. Специальное изучение степей Западной Тувы осуществил Б.Б. Намзалов (1978), позднее анализ разнообразия и структуры растительности степных экосистем нагорья Сангилен выполнила К.В. Кыргыс (2006). Однако, анализ современного состояния степей как наиболее широко распространенного типа растительности, слагающей основу ландшафтов как в межгорных котловинах, так и высоко в горах особенно актуально в связи с тенденцией нарастания антропогенной трансформации степных экосистем. Причем, это связано не только с пастбищной деградацией растительности, но и большими масштабами распашки степей, которые в настоящее время на больших площадях находятся в залежном режиме. В условиях аридного и крайне континентального климата Тувы развитие богарного земледелия (без орошения) себя не оправдала. Значительные распашки в засушливых районах западной и центральной частях Тувинской котловины не дали положительных результатов. Так, в Дзун-Хемчикском и Улуг-Хемском кожунах были трансформированы под пашии 12,7 % и 13,3% от общих площадей сельскохозяйственных угодий, соответственно. В настоящее время эти земли находятся на различных стадиях залежной демутации.Демутация как сложный процесс восстановления не только естественной растительности, но и почвенного плодородия после определенного периода ее освоения под посевы культурных растений изучены в различных секторах Евразийского пространства (Голубинцева, 1930; Глумов, 1953; Микляева, 1996; Быков и др., 2003).При этом многими исследователями подчеркивается, что наличие общих черт в динамике восстановления не исключает проявления ряда специфических региональных особенностей. Последние является следствием не только самобытности длительного этапа филоценогенеза растительности, но и природно-климатических условий современности.В результате, в демутациях могут различаться количество временных стадий и их продолжительность, состав и разнообразие видов растений в сообществах. Нередко могут выпадать отдельные стадии или напротив, могут усложняться за счет формирования особых промежуточных стадий.Касаясь региональных особенностей демутационных процессов, следует отметить факт развития особой мелкобурьянистой стадии, предшествующей развитию крупного бурьяна, в условиях абаканских и тувинских степей (Голубинцева, 1930; Дымина, 1983; Куминова, 1985).С другой стороны, на залежах по фону каштановых почв в Бурятии наблюдаются случаи выпадения бурьянистой стадии (Быков и др., 2003).В связи с этим возникла необходимость специального изучения особенностей зарастания заброшенной пашни, видового состава растительности, стадий зацелинения и их длительности, возможности восстановления плодородия почвы при зарастании залежей в Центрально-Тувинской котловине Республики Тыва. В настоящее время площадь пашни, подвергшейся стихийной консервации в республике по официальным данным составляет 59 тыс. га. Этой малоизученной и актуальной проблеме посвящена настоящая диссертация. Кроме этого, познание структуры и динамики растительного покрова степей, продуктивности и многообразного влияния антропогенных факторов на степные пастбища при преимущественном овцеводческом направлении хозяйства Тувы представляет также и большой практический интерес.Цель и задачи исследования. Целью работы является выявление флористического и фитоценотического разнообразия степных и залежных фитоценозов Тувы, а также их структурно-функциональных особенностей в связи процессами демутации растительности степных залежей.Для достижения поставленной цели предусматривались следующие задачи: 1. Выявить состав флоры степей и степных залежей осуществить систематический, биоморфологический и эколого-географический анализ; 2. Сформулировать основные положения принятой классификации и на ее основе дать полнз^ю геоботаническую характеристику выделенным таксономическим категориям степной и залежной растительности; 3. Установить основные стадии в сукцессии залежной растительности с характеристикой структуры сообществ и динамики продуктивности надземной фитомассы; 4. Исследовать микробные сообщества в спадах залежных фитоценозов и определить сезонную динамику численности микроорганизмов - бактерий деструкторов 5. Определить скорость микробиологической деструкции целлюлозы и белка в исследуемых растительных сообществах, а также изучить характер деструкции в зависимости от абиотических факторов окружающей среды (температуры и влажности) 6. Оценить современное состояние степных и залежных экосистем и выработать подходы к эколого-адаптивной концепции в природопользовании в Тыве.Материалы и методы исследования. В ходе выполнения данной работы были проведены полевые исследования с 1995-2007 гг. Собран гербарный материал, включающий более 2300 гербарных листов, сделаны более 720 полных геоботанических описаний. Для изучения видового состава растений использовали: «Определитель растений Тувинской АССР», «Флора Сибири» и другие источники.Сбор материала производился с использованием общепринятых методов геоботанических и флористических исследований. Проведены исследования степных и залежных фитоценозов кожуунов: БарунХемчикский, Улуг-Хемский, Дзун-Хемчикский, Кызылский, Тандынский, Эрзинский, Овюрский, Монгун-Тайгинский и ПийХемский. Названия видов сосудистых растений приведены по флористической сводке К. Черепанова (1995). Географические группы выделены по В.М. Ханминчуну (1980). Жизненные формы выявлены по классификации И.Г. Серебрякова (1964), экологические группы - по А.В. Куминовой (1960).При классификации растительности использован доминантнодетерминантный подход, сочетающий критерии флористической и эколого-фитоценотической классификаций, обоснованной во флороценогенетической концепции П.Н.Овчинникова (1947), Р.В. Камелина (1979), Б.Б.Намзалова (1994). При систематизации фитоценозов применена компьютерная программа TURBO (VEG) для первичной обработки геоботанических описаний.Исследования по микробиологической деструкции растительных остатков проводились в 2005-2007 гг. в Центрально-Тувинской котловине на пробных площадках, соответствующих основным стадиям зацелинения залежных фитоценозов. Продуктивность наземной фитомассы исследуемых растительных сообществ определяли методом укосов, в пяти повторностях (Родин, 1968). Исследование скорости разложения растительного опада проводили методом- механической' изоляции (Перель, Карпачевский,19б8). Общую биологическую активность растительного опада (протеазная и целлюлазная) изучали методом аппликации (Теппер и др., 1987). Учет численности микроорганизмов проводили методом предельных разведений.Аэробные и анаэробные целлюлозоразрушающие бактерии (ЦРБ) выращивали в жидкой среде Гетчинсона (Романенко, Кузнецов, 1974) с добавлением фильтровальной бумаги. Учет численности аэробных и факультативно-анаэробных протеолитиков, амилолитиков и глюколитиков проводили в агаризованной среде Пфеннига (Phenning, 1965) с добавлением 1,5% пептона, крахмала и глюкозы соответственно.Научная новизна. Впервые изучен видовой состав высших сосудистых растений степей и растительности залежной растительности региона исследования и в результате установлен список флоры степей Тувы. Последний составлен 785 видами высших сосудистых растений (272 рода и 54 семейства). Проведен разносторонний детальный анализ флоры.Проведена оригинальная классификация видового состава растительности залежей Тувы (ПО видов сосудистых растений, 27 семейств и 80 родов) с установлением трех категорий флористического комплекса залежей (ФКЗ), а именно - типично залежных, переходных и инвазийных (или случайно залежных) типов ФКЗ. Долевые соотношения последних в растительности залежей имеют индикационное значение по особенностям их демутации. Выявлено все таксономическое разнообразие степных сообществ Тувы. Осуществлена экологофитоценотическая классификация степной растительности с характеристикой синтаксонов. Было выделено 28 формаций и 13 групп формаций, относящиеся к 4 классам формаций (или подтипам) степной растительности.Впервые для Центрально-Тувинской котловины Тывы проведено комплексное изучение залежной растительности, выявлены особенности демутации, изучена динамика продуктивности фитоценозов, а также численности микроорганизмов, участвующих в деструкции опада.Определен вклад различных физиологических групп бактерий в аэробную и анаэробную деструкцию органического вещества растительных остатков. Даны количественные показатели о скорости разложения опада в залежных фитосистемах Тувы, изучено влияние абиотических факторов (температуры и влажности) на темпы микробиологической деструкции.Изучены особенности пастбищного использования растительности степных экосистем, закономерностей их антропогенной трансформации и процессов демутации на залежах, а также определены приоритеты эколого-адаптивного землепользования как перспективной для сухостепных ландшафтов межгорных котловин Тувы.Практическая значимость исследования. В результате проведенных исследований, впервые наиболее полно выяснена типологическая структура степных пастбищ Тувы, их продуктивность, хозяйственное состояние. Полученные материалы по флоре и фитоценотическому разнообразию степей и залежей могут быть использованы в сравнительных экологических и фитогеографических исследованиях растительности гор юга Сибири и Центральной Азии.Содержащиеся в работе материалы могут послужить ценным источником при подготовке определителя региональной флоры, при флористическом и геоботаническом районировании, а также для экологического мониторинга и своевременного принятия мер по сохранению биологического разнообразия экосистем и выявления отрицательных воздействий на среду обитания растений и сообществ.Анализ результатов исследований залежных экосистем Тувы позволит обосновать новую концепцию экологического земледелия для аридных и континентальных районов Внутренней Азии. Изменение показателей почвенного плодородия при выведении пашни в залежь выявили перспективность данного приема для его восстановления.В целом, основными результатами научно-исследовательской работы будут пользоваться другие ведомства по охране и использованию природных ресурсов Тувы, Тывинский государственный университет и другие образовательные учреждения. Собранные материалы пополнили гербарные фонды Бурятского и Тывинского госуниверситетов. Они могут использоваться при подготовке специалистов биологов и экологов в курсах систематики и экологии растений, геоботаники и биогеографии.Защищаемые положения.1. Флора степей Тувы, насчитывающая 785 видов высших сосудистых растений, отражает особенности буферного положения территории на стыке борсальных и пустынно-степных экосистем. При этом позиции горностепных южносибирско-монгольских и центральноазиатских видов ксерофитной экологии наиболее значительны.2. Эколого-фитоценотическая классификация степной растительности с использованием доминантно-детерминантного подхода позволила выделить 28 формаций и 13 групп формаций и 4 формаций (подтипов). Однако объективизация выделения синтаксонов может быть достигнута с использованием метода экологргческой ординации сообществ степей.3. Анализ видового состава растительности залежей Тувы (294 видов сосудистых растений, 112 - только в Центрально-Тувинской котловине) с дифференциацией на три типа флористических комплекса залежей (ФКЗ), а именно - типично залежных, переходных и инвазийных (или случайно залежных) позволяет прогнозировать динамические тенденции в процессах демутации и могут служить индикаторами стадий зацелинения залежей.4. Микробиологическая деструкция растительного опада является важнейшим процессом, определяющим биологический круговорот элементов в природе. При этом вклад различных физиологических групп бактерий в аэробную и анаэробную деструкцию органического вещества растительных остатков имеют особенности на различных стадиях демутации. Это касается, прежде всего количественных показателей скорости разложения опада.Апробация работы. Материалы исследования доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Опыт и традиции этнического природопользования в Байкальской Сибири» (г. Улан-Удэ, 2003), Всероссийской научной конференции с международным участием «Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии» (г. Улан-Удэ, 2004), на VIII Международном Убсунурском симпозиуме «Убсунурская котловина как индикатор биосферных процессов в Центральной Азии» (г. Кызыл, 2004), на VII Международной конференции «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов» (г. Кызыл, 2005), Всероссийской конференции «Биоразнообразие и пространственная организация растительного мира Сибири, методы изучения и охрана» (г.Новосибирск, 2005), Международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (г.Барнаул, 2002, 2006), Пятом международном симпозиуме «Степи Северной Азии» (г. Оренбург, 2006), Региональном научнометодологическом семинаре «Этническая экология и традиционное природопользование на рубеже веков» (г. Улан-Удэ, 2006), V научной конференции РАЕ с международным участием «Экология и рациональное природопользование», (Египет, г. Хургада 2007), Всероссийской конференции с международным участием «Синантропизация растений и животных» (г. Иркутск, 2007), Международной научной конференции «Мир кочевой цивилизации: история и современность» (г. Чита, 2007), Международной научнопрактической конференции «Биоразнообразие и сохранение генофонда флоры, фауны и народонаселения Центрально-Азиатского региона» (г.Кызыл, 2007), заседаниях кафедры ботаники БГУ и кафедры общей биологии ТывГУ (2004, 2005, 2007, 2008).Исследования были поддержаны грантом РФФИ «Разработка стратегии сохранения редких растений и фитоценозов Тувы» (20052006, №05-04- 97279 ), Грант РГНФ «Комплексное социальноэкологическое исследование особенностей номадного природопользования аборигенных этносов горных районов Южной Сибири. (2005-2007, № 05-06-06487а), Правительства Республики Тыва (№ 54, 2005).Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 работ, в том числе 5 монографий и статей, из них 7 в рекомендованных ВАК изданиях.Объем работы. Диссертационная работа изложена на 307 страницах. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал представлен 15 рисунками (фотографии - 6, схемы, диаграммы) и 36 таблицами. Список литературы насчитывает 324 наименований.
