Исследования растительного покрова в начале XXI века получают новое направление, которое связано, с одной стороны, с его интенсивной трансформацией в результате воздействия человека на естественные ценозы, с другой стороны, с достигшей апофеоза тенденцией создания городских ландшафтов и формирования на их территории принципиально нового типа флор – урбанофлор. Исследования этих проблем оформились в самостоятельные направления.
Антропогенные изменения изучаются в различных аспектах, при этом основным остается выявление показателей трансформации, влияния на экосистемы, прогнозирование возможных вариантов развития ситуации [1, 3, 8]. Особо необходимо отметить работы, выявляющие механизмы регулирования и управления воздействием на естественные сообщества [2], поскольку в целом изменения биоты планеты под влиянием антропогенного фактора – реальность, которую необходимо не просто констатировать, но и задействовать в различных сферах жизнедеятельности.
Цель исследования
Охарактеризовать некоторые особенности взаимодействия естественных и урбанизированных флор в сравнительном аспекте на примере двух флор юго-восточной лесостепи – флоры Теллермановского лесного массива и урбанофлоры (на примере г. Борисоглебска, Воронежская область).
Материалы и методы
Район исследования расположен на юго-востоке Окско-Донской низменной равнины. Климат умеренно континентальный. Средняя температура января – 10,5 0С, июля +22 0С. Годовое количество осадков составляет 425–500 мм/год. В течение года они распределяются неравномерно. Особенностью климата являются суховеи, которые оказывают негативное влияние на растительный покров. В соответствии с ботанико-географическим районированием, территория исследования относится к Восточно-Европейской лесостепной провинции Европейской степной области [10].
Город Борисоглебск расположен на левом берегу нижнего течения р. Вороны близ ее впадения в р. Хопер. Город основан в 1698 г. как крепость и своим возникновением обязан петровским преобразованиям Российского государства. В настоящее время площадь Борисоглебска составляет около 49 км2. Город является вторым по числу жителей на территории Воронежской области, представляет собой важный административно-хозяйственный и культурный центр на ее северо-востоке.
Борисоглебск занимает пойменные территории, надпойменные террасы и плато. В тесной связи с рельефом находятся почвы города [5]. Пойменные аллювиальные дерновые и луговые почвы занимают западные и северо-западные окраины города. Песчаные и супесчаные почвы приурочены к надпойменным террасам и представлены на юге и юго-востоке города. Черноземные почвы сохранились лишь фрагментарно на плато. Большая часть города занята нарушенными почвами – урбаноземами.
Зеленые насаждения города включают: парк культуры и отдыха, скверы, бульвары, аллеи; широко представлены насаждения приусадебных участков селитебной зоны. Целенаправленные систематические исследования флоры Борисоглебска начались в середине 2000-х годов благодаря созданию на базе Борисоглебского педагогического института кафедры биологии. Первые результаты обобщены в сводке «Флора города Борисоглебска» [5]. Исследования показывают, что растительный покров города формируется в особых условиях под влиянием специфического взаимодействия двух факторов: естественных физико-географических условий и антропогенной трансформации на базе уже имеющихся флористических и фитоценотических комплексов. В этой связи города могут служить моделью антропогенных изменений флоры, прообразом тенденций изменения растительного покрова в будущем.
Флора г. Борисоглебска носит антропогенный характер, ее основа создается человеком начиная с середины XIX в. Однако в дальнейшем формирование природных комплексов приобретает сложный характер модификации, которая начинает превалировать над моделированием видового состава и структуры.
С северо-востока на юго-запад более чем на 60 км вдоль рек Ворона и Хопер протянулся Теллермановский лесной массив. История его хозяйственного освоения тесно связана со строительством и развитием Борисоглебска. Хотя задолго до основания города и возникновения окрестных сел лес был объектом бортного и охотного промыслов.
Теллермановский массив занимает водораздельное плато рек Ворона, Хопер и Карачан, поймы Вороны и Хопра и надпойменные террасы. Нагорное плато достигает высоты 165–170 м над уровнем моря и поднимается на 80–90 м над пойменными территориями. Рельеф массива осложнен многочисленными балками и оврагами с их отвершками. Крупные балки пересекают массив с запада на восток и открываются в долины рек. Почвы Теллермановского массива подробно изучены для Опытного лесничества ИЛАН. Установленные на территории этого лесничества закономерности их распределения применимы в целом ко всему массиву. Основной фон нагорных территорий образуют темно-серые лесные почвы. По склонам балок они сменяются серыми лесными почвами. Вдоль бровок склонов южной экспозиции представлены засоленные почвы. В долинах рек представлены различные варианты пойменных почв: аллювиальные дерновые, луговые, лугово-лесные, лугово-болотные.
Разнообразие экологических условий, возникающее на территории Теллермановского массива вследствие значительного расчленения его территории, определяет многообразие типов леса. Нагорные территории и пологие склоны заняты дубравами осоково-снытевого ряда с примесью ясеня, клена остролистного, липы. В зависимости от экспозиции и крутизны склона варьирует видовой состав древостоя и подлеска (клен татарский и полевой, бересклет бородавчатый, лещина, боярышник, терн, черемуха). В травостое могут преобладать осока волосистая, сныть, злаки, звездчатка, пролесник. По дну балок встречаются вязовники, осинники, ольшаники. Неотъемлемой частью массива являются солонцовые поляны, которые имеют строго определенное положение на его территории.
В пойме Хопра и Вороны в зависимости от особенностей режима поемности и аллювиальности формируются разнообразные типы растительных сообществ. В прирусловой зоне типичны ивняки из ивы ломкой, остролистной, белой, трехтычинковой. По мере удаления от русла в условиях постепенно сглаживаемого рельефа начинают формироваться древесные фитоценозы – вязовник разнотравно-злаковый, дубравы с ежевикой и ландышем. В местах с избыточным застойным увлажнением формируются черноольшаники с осокой острой и береговой, папоротниками, крапивой, недотрогой. Как часть массива рассматриваются луговые экотопы – определенные этапы развития растительного покрова поймы, приводящие к формированию древесных фитоценозов, близких по составу и структуре к внепойменным лесам [4].
Начало исследованиям Теллермановского массива положил Г.А. Корнаковский, составивший первое описание массива и схему типов насаждений. В течение следующих ста лет благодаря работам ряда исследователей были изучены почвы, выделены и описаны типы леса [7], составлен и проанализирован конспект флоры [4], дана комплексная характеристика лесного массива.
Сложное взаимодействие между флорами города и леса возникло с момента основания крепости на левом берегу р. Вороны. Крепость, заложенная на месте леса, была защищена им со всех сторон, что сыграло одну из ключевых ролей при выборе места для строительства. Тесное соседство с крупным по масштабам региона лесным массивом, имеющим многовековую историю, предопределило особенности формирования флоры будущего города.
В настоящее время значительные территории к северу и востоку от города обезлесены и распаханы. Однако лес проходит вдоль всей западной, северо-западной и юго-восточной границ города. Близкое расположение, образование протяженной экотонной зоны предопределяют возможности взаимного влияния двух экосистем – лесной и урбанизированной.
Сравнение флор города и лесного массива проводилось путем сопоставления полных флористических списков, вычисления коэффициентов ранговой корреляции, сходства, различия, общности и различия [6, 9].
Результаты исследования и их обсуждение
К настоящему времени флора Теллермановского лесного массива насчитывает 638 видов сосудистых растений, флора г. Борисоглебска – 560 видов.
По результатам сравнения составлена таблица. Сопоставление спектров ведущих семейств показало значительное сходство флоры города и флоры лесного массива. В целом такой спектр типичен для флоры региона. Первые места занимают семейства Asteraceae и Poaceae, что характерно для бореальной флористической области. Интересны различия роли, которую играют отдельные семейства. Для естественных флор характерно высокое место семейства Cyperaceae, участие которого снижается по мере антропогенной трансформации (11 место в спектре Борисоглебска). Высокое место в урбанофлоре семейства Rosaceae является следствием интродукции, семейство Brassicaceae индицирует нарушенность территорий и отражает континентальные черты флоры.
Сравнение флор г. Борисоглебска и Теллермановского лесного массива
|
Показатели |
Флоры |
|
|
г. Борисоглебск |
Теллермановский лесной массив |
|
|
Число семейств |
85 |
80 |
|
Число родов |
351 |
320 |
|
Число видов |
560 |
638 |
|
Пропорции флор |
1:4,1:6,6 |
1:4,0:8,0 |
|
Число общих видов |
381 |
|
|
Число общих родов |
260 |
|
|
Число общих семейств |
73 |
|
|
Коэффициент Жаккара |
0,466 |
|
|
Коэффициент различия |
0,438 |
|
|
Коэффициент ОР, % |
2,8 |
|
|
Коэффициент Кендэла для 10 ведущих семейств |
0,4 |
|
|
Коэффициент Кендэла для 10 ведущих родов |
0,114 |
|
|
Индекс общности Чекановского-Сьеренсена |
0,636 |
|
Во флоре Борисоглебска зарегистрированы представители ряда семейств, которые отсутствуют во флоре Теллермановского массива и не типичны для естественной флоры региона в целом. Это такие семейства, как Berberidaceae, Taxaceae, Anacardiaceae, Hydrangeaceae, Bignoniaceae, Tamaricaceae и др. Их появление связано с целенаправленной деятельностью человека по озеленению городской территории с целью оптимизации среды своего обитания. Интродукция определяет увеличение количества семейств в урбанофлоре по сравнению со смежной естественной флорой, причем за счет семейств, которые в силу географических барьеров не могут появиться в регионе самостоятельно.
Сравнение спектров ведущих родов выявляет значительно большие различия между флорой города и Теллермановского массива, о чем свидетельствует коэффициент корреляции для родов. В отличие от семейств, рода обнаруживают более тесную связь с экологическими особенностями местообитаний и отражают их многообразие. По набору родов спектры сопоставляемых флор во многом сходны, однако различается их порядок. Совпадает лишь место рода Carex. Однако во флоре города все рода представлены меньшим числом видов. Кроме того, во флоре Борисоглебска много одно-двувидовых родов, что мы связываем с несформированностью урбанофлоры.
В отличие от городской флоры, Теллермановский лесной массив представляет собой более древнее образование, возраст которого оценивается не менее чем в 7 тыс. лет [4]. Это косвенным образом подтверждается поливидовыми родами и общим участием ведущих родов в составе флоры (около 20 %), который близок к аналогичному показателю ведущих родов флоры региона. Увеличение числа родов во флоре Борисоглебска является следствием разнообразных процессов, в значительной степени связанных с антропогенной трансформацией растительного покрова. Среди таких процессов прежде всего необходимо отметить адвентивизацию и синанропизацию, которые приводят к появлению в составе флоры региона новых видов, родов и семейств.
Заключение
Таким образом, высокая корреляция между систематической структурой ведущих семейств г. Борисоглебска и Теллермановского лесного массива связана с единством состава флоры региона и свидетельствует о тесном взаимодействии естественной и урбанизированной флор. Более низкое сходство на уровне родов указывает на особенности условий, складывающихся на урбанизированных территориях и может рассматриваться как показатель специфичности формирующейся здесь флоры. Взаимодействие двух флор идет более интенсивно в направлении от лесного массива к урбанофлоре. Флора Теллермановского леса послужила одним из источников формирования флоры Борисоглебска. Молодая флора города продолжает развиваться и в настоящее время и приобретает свои особые черты. Сложившаяся в процессе длительного исторического развития флора лесного массива обнаруживает относительную стабильность и близка по составу региональной флоре. Учитывая условие, что в городе и на его пригородных участках продолжается ландшафтно-архитектурная реконструкция и различные работы по благоустройству городских микрорайонов и пригородных районов, а также ведется строительство новых объектов, модернизируются и создаются новые инфраструктурные объекты, развивается транспортная, коммуникационная, торговая и другие сферы хозяйственного освоения территорий Борисоглебского и сопредельных районов, можно с большой долей уверенности полагать, что процессы преобразования, как пригородной лесной, так и урбанизированной флоры будут продолжать наблюдаться и интенсифицироваться.