Биологические науки/1. Систематика и география высших растений

Хусаинова С.А.1, Хусаинов А.Ф.2

1Ботанический сад-институт УНЦ РАН, Россия

2Башкирский Государственный Педагогический Университет им. М. Акмуллы, Россия

флора железнодорожных путей В ПРЕДЕЛАХ станции КАРЛАМАН (Башкирское отделение Куйбышевской железной дороги)

Внедрение синантропных видов в растительные сообщества снижает биоразнообразие, т.к. в результате обедняется видовой состав и упрощается структура растительных сообществ [2]. В то же время благодаря инвазии наблюдается обогащение флоры вторичных местообитаний синантропных территорий, таких как железнодорожные насыпи. Таким образом, железные дороги определяют степень и интенсивность модернизации флоры той или иной территории [1], но без детального изучения флоры железнодорожных насыпей невозможно установить закономерности современного процесса становления и развития региональных флор [3].

С целью инвентаризации и анализа флоры в полевые сезоны 2010-2012 гг. были исследованы железнодорожные насыпи ст. Карламан (Башкирское отделение Куйбышевской железной дороги) и ее окрестностей. Обследовалось железнодорожное полотно в границах балластной призмы в межрельсовом пространстве, на обочинах  путей и на территории станции, основным покрытием которых, является щебнистая насыпь с деревянными и железобетонными шпалами.

Список видов сосудистых растений железнодорожных путей и территорий станции анализировался по общепринятым методикам [3;8;9]. Для анализа адвентивной фракции использовалась классификация, изложенная в работе В.В. Туганаева и А.Н. Пузырева [9]. Номенклатура видов приводится по сводке С.К. Черепанова [10].

На основе анализа систематического состава было выявлено следующее: флора железнодорожных путей станции Карламан состоит из 125 видов, относящихся к 96 родам, 32 семействам, что позволяет оценивать флору как сравнительно богатую.

В таблице 1 отражен таксономический спектр флоры железнодорожных путей в сравнении со спектром флоры Республики Башкортостан (РБ), насчитывающий соответственно 1688 видов, 547 родов, 102 семейства.

Таблица 1

Таксономический состав флоры железнодорожных путей

станции Карламан и РБ

Таксон

Число таксонов

Станция Карламан

РБ

Семейство

32

102

Род

96

547

Вид

125

1688

 


К 9 ведущим семействам (табл. 2) во флоре станции Карламан принадлежат 68 родов (70,8%) и 95 видов (76%). Такое высокое число видов в сравнительно небольшом количестве семейств,  свойственно территориям с экстремальными условиями развития растительного покрова [8]. В данном случае экстремальные условия формируются под влиянием кислого щебнистого субстрата, гербицидов, нефтепродуктов, недостатка влаги и высокой инсолируемости.

Ранжирование ведущих семейств показывает, что на железнодорожных насыпях возрастает роль семейств: Brassicaceae, Chenopodiaceae, Boraginaceae, Polygonaceae. Это указывает на экстремальный и засушливый характер условий, в которых оказались растения, произрастающие на железной дороге. Именно в этих семействах много видов-рудералов, внедряющихся в хорошо прогреваемые и постоянно нарушающиеся местообитания.

Таблица 2

Ранжирование ведущих семейств во флоре железнодорожных путей станции Карламан и РБ по числу видов

 

Семейство

Место во флоре

Станция Карламан

РБ

1. Asteraceae

1

1

2. Poaceae

2

2

3. Brassicaceae

3

6

4. Chenopodiaceae

4

11

5. Fabaceae

5

5

6. Rosaceae

6

4

7. Boraginaceae

7

16

8. Lamiaceae

7

8

9. Polygonaceae

7

13

 

Анализ систематического состава показал слабую представленность лилиопсид (22 вида), что подтверждает правило Декандоля о снижении роли однодольных при продвижении с севера на юг, с океанических условий к континентальным. В наших условиях континентальность усиливается еще эдафическими условиями железнодорожных путей [8]. Отношение численности однодольных и двудольных во флоре железнодорожных путей 1 : 5,5.

Особенно значительно увеличение процентного содержания видов в семействе Asteraceae (25,6% на насыпях по сравнению с 15% в РБ). Это связано с высокой степенью эволюционной продвинутости данного таксона, большой экологической пластичностью и адаптационным потенциалом многих видов сложноцветных [4].

Во флоре железнодорожных путей присутствует только 1 вид сосудистых споровых растений (Хвощевидные), что также указывает на неблагоприятные условия среды (отсутствие почвы, кислость грунтов, недостаток влаги и т. д.).

Среднее число видов в семействе равно 3,9.  Шесть семейств  флоры железнодорожных путей содержат  количество видов, превышающее среднее число видов в семействе, к ним относятся Аsteraceae, Poaceae, Fabaceae,  Brassicaceae, Rosaceae, Chenopodiaceae. Три семейства содержат 3 вида. Семейств, которые  содержат по 2 вида – 7, по 1 виду – 16 семейств.

Среднее число родов в семействах – 3. Среднее число видов в родах –1,3. Показатель насыщенности родов – невысокий, многовидовых родов немного (табл. 3). Наиболее насыщены видами роды Artemisia (5), Chenepodium (4), Arctium (3), Bromus (3), Poa (3), Potentilla (4), Puccinellia (3), Setaria (3).

При анализе семейственных и родовых спектров становится очевидным преобладание во флоре станции маловидовых семейств и родов. Так, одно-, двувидовые семейства составляют более половины (72%) всей флоры, а одно-, двувидовые роды составляют более 91,6% родов флоры. Подобные соотношения свидетельствуют о значительной роли миграции в процессе флорогенеза [8].

Во флоре железнодорожных насыпей зарегистрированы новые виды для Башкортостана – Oenothera oakesiana (A.Gray) Robbins ex S.Watson, Phalacroloma strigosum (Muehl. ex Willd.) ex Willd. , Senecio viscosus L., Setaria weinmannii Roen. et Schult..

При распределении видов изученной флоры на биоморфологические группы (табл. 3) была использована система К. Раункиера [5]. Анализ флоры показал, что для ее состава характерно преобладание гемикриптофитов – 49,6% (62 вида). Это свидетельствует о внедрении видов естественных растительных сообществ (степных и луговых).

Другой массово представленной жизненной формой являются терофиты – 42,4% (53 вида) соответственно. Большая часть терофитов по своей жизненной стратегии - эксплеренты, для них характерен быстрый захват новых свободных территорий. Их высокое участие является показателем подвижности субстратов, а также постоянного нарушения.

Таблица 3

Спектры жизненных форм флоры железнодорожных

путей станции Карламан

 Жизненная форма

Число видов/%

Гемикриптофиты

62/49,6

Терофиты

53/42,4

Мега-, мезо-, микро-, нанофанерофиты

6/4,8

Криптофиты - геофиты

3/2,4

Хамефитов

1/0,8

Всего видов

125/100

 

Третье место во флоре железнодорожных насыпей занимают мега-, мезо-, микро-, нанофанерофиты (6 видов – 4,8%). Невысокая представленность данной группы  связана с тем, что эти растения не имеют возможности произрастать на подвижных субстратах. Кроме того, деревья и кустарники ежегодно вырубаются на откосах и обочинах железных дорог при очистке их от снега и в связи с пожароопасностью, но их зачатки постоянно заносятся на данные местообитания из ближайших лесопосадок.

Низкая представленность криптофитов-геофитов  (3,2% - 6 видов) объясняется тем, что почки возобновления находятся в почве. При этом подвижность и структура субстрата насыпей создает неблагоприятные условия для их развития.

Большой научный интерес представляет анализ синантропных видов по времени заноса, по способу иммиграции и степени натурализации. Для выполнения этого анализа были использованы работы В.В. Туганаева, А.Н. Пузырева [9],  А.В. Чичева [11] и др.

Анализ адвентивного компонента по времени заноса показал, что во флоре насыпей преобладают аборигенные виды 62 вида (49,6%). Второе место занимают кенофиты 39 видов (22%). Археофиты (появившиеся на территории Башкортостана до XVI века) составляют 24 вида (19,2%). Участие заносных видов во флоре  – 50,4%, что определяет и степень ее синантропизации.

Адвентивные виды по способу заноса можно разделить на преднамеренно и непреднамеренно занесенные растения. К непреднамеренно занесенным относятся – аколютофиты и ксенофиты, а к преднамеренно занесенным  – эргазиофиты. Нами бесспорно установлено произрастание 6 видов (9,5%), относимых к аколютофитам; 52 вида (82,5%), составляющих группу ксенофитов; 5 видов (7,9%), объединенных в группу эргазиофитов.

В составе адвентов насыпей железнодорожных путей станции Карламан по степени натурализации преобладают эпекофиты 87,3% (55 видов) соответственно, также присутствует немалое количество агриофитов 11,1% (7 видов). Эфемерофиты представлены одним видом 1,6%.

В составлении фитосоциологического спектра флоры в ценофлору классов были включены диагностические виды, входящие в их синтаксоны. Он позволяет оценить современную экологическую структуру флоры и степень ее адвентизации [6].

Во флоре железнодорожных насыпей станции большую роль играют виды синантропных классов, которые представлены 85 видами – 68% и отражают  специфику  климата района и субстрата. Ряд видов являются константными в сообществах всех синантропных классов по причине сухости,  прогреваемости и слабого засоления практически всех площадей независимо от вида и  степени антропогенного воздействия.  Преобладающими являются виды классов сорно-мусорных малолетников – Chenopodietea-Secalietea, рудеральных ксеро-мезофитных видов-многолетников класса Artemisietea vulgaris,  сообщества вытаптываемых местообитаний – Plantaginetea majoris.

На классы естественной растительности – Festuco-Brometea, Molinio-Arrhenatheretea, Querco-Fagetea, Trifolio-Geranietea sanguinei, Festuco-Puccinellietea, Phragmito-Magnocaricetea, Salicetea purpureae – приходится 17 видов (13,6%).

Анализ спектра ботанико-географических групп, установленных для широтного градиента, показал – во флоре насыпей преобладают плюризональные виды (78 – 62,4%). Это связано с увеличением доли рудеральных видов с широким экологическим спектром (табл. 4).

Таблица 4

Группа видов по широтному распространению

Широтная группа

Число видов/%

Плюризональная

78/62,4

Лесостепная

38/30,4

Степная

5/4

Неморальная

4/3,2

Всего

125/100

 

Присутствие лесостепных (38 – 30,4%) и степных (5 – 4%) видов – антропотолерантов местной флоры указывает на способность выдерживать антропогенный пресс. Невысокое число видов неморальной флоры (4 – 3,2%) связано с почвенно-климатическими условиями.

По долготному градиенту в составе флоры преобладают евроазиатские виды (82 – 65,6%) (табл. 5). Это естественно, так как исследуемая территория находится на границе материков Европы и Азии.

 Таблица 5

Группа видов по долготному распространению

Долготная группа

Число видов/%

Евроазиатская

82/65,6

Голарктическая

36/28,8

Европейская

5/4

Евросибирская

2/1,6

Всего

125/100

Доля голарктических видов составляет 36 (28,8%), европейских – 5 видов (4%). Евросибирские виды представлены единичными экземплярами.

Из экологического спектра видов по отношению к фактору увлажнения составленного с использованием шкалы Л.Г. Раменского [7] (табл. 6), видно, что во флоре железнодорожных насыпей преобладают мезоксерофиты – 42,4% (53 вида), благодаря приспособлениям позволяющим переносить непродолжительную засуху (Artemisia austriaca Jacq., Astragalus danicus Retz., Hyoscyamus niger L., Veronica prostrata L. и др.).

Таблица 6

Экологический спектр флоры железнодорожных путей станции Чишмы по отношению к фактору увлажнения

Экологическая группа

Число видов/%

Мезоксерофиты

53/42,4

Мезофиты

45/36

Ксерофиты

23/18,4

Гигрофиты

4/3,2

Всего видов

125/100

 

Другой массово представленной экологической группой являются мезофиты – 36% (45 видов), т.е. растения умеренно увлажненных местообитаний (Arctium tomentosum Mill., Atriplex sagittata Borkh., Echinochloa crusgalli (L.) Beauv.,  Solanum nigrum L. и др.).

Высока представленность ксерофитов – 18,4% (23 вида) – растений сухих местообитаний, способных переносить перегрев и обезвоживание (Agropyron pectinatum (Bieb.) Beauv., Amaranthus albus L., Amaranthus  blitoides S. Wats., Centaurea diffusa Lam., Consolida regalis S.F. Gray и др.).

Присутствие гигрофитов – 3,2 % (4 вида) обусловлено заносом зачатков этих растений с территорий влажных лугов и лесопосадок, примыкающих к железнодорожным путям. Основные гигрофитыAtriplex patula L., Bidens tripartita L., Calystegia sepium (L.) R. Br., Galium aparine L., Galium mollugo L.  и др.

Таким образом, флора железнодорожных путей станции Карламан (Башкирское отделение Куйбышевской железной дороги) является нестабильной, что связано с постоянным заносом новых адвентивных видов из других регионов. При этом они могут быть агрессивными сорными растениями, способными стать злостными сорняками полей, садов, огородов, а также источником появления растений, вызывающих аллергию.

Литература

1.     Бочкин В.Д. Сравнительный анализ парциальных флор трех железных дорог города Москвы // Актуальные проблемы сравнительного изучения флор. СПб., 1994. С. 276-296.

2.     Горчаковский П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности луговых фитоценозов. Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1999. 156 с.

3.     Ильминских Н.Г. Флорогенез в условиях урбанизированной среды: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. СПб., 1993. 36 с.

4.     Кашин А.С., Березуцкий М.А., Кочанова И.С., Добрыничева Н.В. Особенности системы семенного размножения в популяциях некоторых видов Asteraceae в связи с их толерантностью к антропогенным местообитаниям // Поволжский  экол. журн., 2006. № 2/3. С. 139-146.

5.     Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Адвентивизация растительности в призме идей современной экологии // Межв. сборник. Уфа, 1998. С. 17-25.

6.     Наумова Л.Г., Хусаинов А.Ф. Научно-исследовательская деятельность студентов: изучение флоры населенных пунктов. Учебно-методическое пособие для бакалавров и магистров. Уфа,  2010. 116 с.

7.     Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхозгиз, 1956. 472 с.

8.     Толмачев Ф.И. Введение в географию растений. Л.: Изд. Ленингр. гос. ун-та, 1974. 244 с.

9.     Туганаев В.В., Пузырев А.Н. Гемерофиты Вятско-Камского междуречья. Свердловск: Изд-во Уральск. Ун-та. 1988. 128 с.

10. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных стран. СПб: Мир и семья, 1995. 990 с.

11. Чичев А.В. Флора железных дорог Московской области // Тез. докл. 7-го делегат. съезда ВБО. Л., 1983. С. 57.