WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |




На правах рукописи

ООРЖАК АНЕТА ВИКТОРОВНА

ЭКОЛОГИЯ ФИТОСИСТЕМ ЗАЛЕЖНОЙ

РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-ТУВИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ (РЕСПУБЛИКА ТЫВА)

03.00.05 – ботаника

03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Улан-Удэ

2007

Работа выполнена в Бурятском государственном университете

Научные руководители – Намзалов Бимба - Цырен Батомункуевич

доктор биологических наук, профессор

Дубровский Николай Григорьевич

кандидат биологических наук, доцент

Официальные оппоненты: Плешанов Андрей Сергеевич

доктор биологических наук

Давыдова Оксана Юрьевна

кандидат биологических наук

Ведущая организация – Убсунурский центр биосферных

исследований СО РАН (г. Кызыл)

Защита диссертации состоится « 13 » ноября 2007 года в 14оо час.

на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете

по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина 24 а, в конференц-зале.

Факс: (301-2) 210588, d21202203@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета

Автореферат разослан « 12 » октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук Н.А. Шорноева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. 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 черт региональных особенностей. Последнее является следствием не только самобытности длительного этапа филогенеза 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 в специальном изучении особенностей зарастания заброшенной пашни, видового состава растительности, стадий зацелинения и их длительности, возможности восстановления плодородия почвы при зарастании залежей в Центрально-Тувинской котловине. 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.

Цель и задачи исследования. Цель работы - выявление состава и структуры, особенностей восстановления залежной растительности и микробиологической деструкции опада Центрально-Тувинской котловины.

Для достижения поставленной цели предусматривались следующие задачи:

  1. Выявить состав флоры залежной растительности, дать анализ ее систематической, экологической и географической структуры.
  2. Установить фитоценотическое разнообразие залежной растительности и обосновать их классификацию с характеристикой синтаксонов.
  3. Выявить особенности демутации и динамики продуктивности надземной фитомассы залежных фитоценозов.
  4. Определить специфику микробиологической деструкции опада залежей, их сезонную динамику.
  5. Изучить влияние абиотических факторов окружающей среды (температуры и влажности) на характер микробиологической деструкции

Защищаемые положения.

1. Залежная флора Центрально-Тувинской котловины насчитывает 110 видов высших сосудистых растений относящихся к 27 семействам и 80 родам, отражает особенности залежных сукцессий Тувы. При этом наибольшим разнообразием систематического и экологического состава растений характеризуются сообщества бурьянистой и корневищной стадий, что указывает на относительную молодость земледельческого освоения края.

2. Классификация залежной растительности с использованием доминантно-детерминантного подхода позволила выделить 20 ассоциаций, 6 формаций и 4 флороценотипа. Последние составляют определенные этапы в многолетней динамике филоценогенез растительности залежей и рассматривается в ранге подтипов.

3. Вклад различных физиологических групп бактерий в деструкцию растительных остатков имеют региональные особенности. В условиях аридных экосистем Тувы это отражается в скорости разложения опада по сезонам с наибольшими показателями позднелетнее-осенний период.

Материалы и методы исследования. В ходе выполнения данной работы были проведены полевые исследования с 2005-2007 гг. Собран гербарный материал, включающий более 2000 гербарных листов, сделаны 120 полных геоботанических описаний растительности по общепринятой методике.

Сбор материала производился маршрутными и детально-маршрутными методами геоботанических исследований (Малышев, 1972; Юрцев, 1975). При классификации залежной растительности использован доминантно-детерминантный подход, сочетающий критерии флористической и эколого-фитоценотической концепции П.Н. Овчиникова (1947), Р.Н. Камелина (1979), Б.Б. Намзалова (1994). При систематизации фитоценозов применена компьютерная программа TURBO(VEG) для первичной обработки геоботанических описаний.

Для исследования по изучению микробиологической деструкции растительных остатков проводились с мая 2005 года по октябрь 2006 г. на пробных площадках (1м2) на соответствующих стадиях зацелинения залежной растительности. Продуктивность наземной фитомассы исследуемых растительных сообществ определяли методом укосов, в пяти повторностях (Родин, 1968). Для изучения видового состава растений использовали: «Определитель растений Тувинской АССР» (1984), «Флора Сибири» (1987-2003).

Исследование скорости разложения и абиотических факторов (температуры и влажности) в лабораторных условиях растительного опада проводили методом механической изоляции (Перель, Карпачевский, 1968). 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 для Центрально-Тувинской котловины проведено комплексное изучение залежных фитоценозов. Выявлено разнообразие залежных растений, по материалам собственных сборов и литературных данных, флора включает 110 видов высших сосудистых растений относящихся к 27 семействам и 80 родам. В систематическом составе флоры встречаются таксоны как аридных (Asteraceae, Chenopodiaceae) так и гумидных (Brassicaceae, Ranunculaceae) флористических центров. В биоморфологическом спектре высока доля монокарпиков мезоксерофитой (32/29%) и ксерофитной (50/46%) экологии, преимущественно с широким евразийским типом ареала (50/45%). Фитоценотическое разнообразие залежной растительности региона получило системное обобщение в схеме классификации растительности залежей. В результате выделено 20 ассоциаций, 6 формаций и 4 флороценотипа. Последние рассматриваются как временные стадии восстановления или филоценогенеза залежной растительности и соответствует основным 4 стадиям демутации растительности. Изучена динамика численности микроорганизмов, которые участвуют в деструкции опада. Проведенные исследования впервые дали представление о структуре и деятельности микробных сообществ растительного опада залежных систем Тувы. Определен вклад различных физиологических групп бактерий в аэробную и анаэробную деструкцию органического вещества растительных остатков. Впервые даны количественные показатели о скорости разложения растительного опада в залежных фитоценозах Тувы и изучено влияние абиотических факторов (температуры и влажности) на темпы микробиологической деструкции.

Практическая значимость исследования. 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.

Содержащиеся в работе материалы могут послужить ценным источником для экологического мониторинга трансформации экосистем региона, использоваться в программах научно-исследовательских работ, региональных ведомств по охране и использованию природных ресурсов Тувы. Они могут послужить основой подготовки спецкурсов на биологических и экологических специальностях в ВУЗах и других образовательных учреждениях.

Апробация работы. Материалы исследования доложены и обсуждены на заседаниях кафедры ботаники БГУ (2005-2007). Представлялись в пятой международной научно-практической конференции «Проблемы Ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2006), Южно-Сибирской международной научной конференции молодых ученных «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2006), Всероссийской конференции молодых ученных «Экология в современном мире: Взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007), Всероссийской научной конференции с международным участием «Синантропизация растений и животных» (Иркутск, 2007), во второй международной научно-практической конференции «Биоразнообразие и сохранение генофонда флоры, фауны и народонаселения Центрально-Азиатского региона» (Кызыл, 2007).

По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, из них 2 в рекомендованном ВАК издании.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на ____страницах. Состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал представлен ____ рисунками (фотографии, рисунки, диаграммы) и____таблицами. Список литературы насчитывает ___наименований, из них___ на иностранных языках.

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям д.б.н., профессору Б.Б. Намзалову и к.б.н., ректору ТывГУ Н.Г. Дубровскому, а также сотрудникам лаборатории микробиологии ИОЭБ СО РАН д.б.н. Б.Б. Намсараеву, к.б.н. В.Б. Дамбаеву и преподавателям, сотрудникам кафедры ботаники БГУ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Рельеф межгорных котловин Тувы изучался в разные годы в составе единой геоморфологической единицы на северо-востоке Монголии (Лебедева, 1938; Кушев, 1957; Лиханов, 1956; Зятькова, 1977; Чичагов, 1998, 1999). В центральной части Тувы располагается обширная Центрально-Тувинская депрессия. Она протянулась между Западным Саяном и хребтом Танну-Ола, а на востоке – между хребтами академика Обручева и Сенгилен и состоит из котловин различных размеров разделенных небольшими горными хребтами и массивами: Хемчикская, Улуг-Хемская, Турано-Уюкская котловины (Кушев, 1957). Все эти котловины в литературе обычно объединяются под общим названием Центрально-Тувинской котловиной (рис. 1).

В рельефе горного массива наблюдается многообразие форм, что обусловлено сложностью геологического строения и литологической неоднородностью слагающих пород. Среднегодовая температура воздуха -5-7° С. Среднемесячная температура января -34° С, июля +18°, в среднем за год выпадает 200-230 мм осадков, в то время низкогорьях 300 мм. В целом климат котловины резкоконтинентальный: холодная малоснежная зима, теплое лето, малое количество осадков и большая амплитуда абсолютных и суточных температур (Ефимцев,1957, 1961).

Рис.1. Орографическая схема Центрально-Тувинской котловины

В целом климат котловины резкоконтинентальный: холодная малоснежная зима, теплое лето, малое количество осадков и большая амплитуда абсолютных и суточных температур (Ефимцев,1957, 1961). Широко распространены почвы черноземного типа, однако основной фон средней части котловины образуют каштановые маломощные легкосуглинистые почвы. Значительные площади, особенно в южной части Кызылского района, заняты песками (Носин, 1963). По долинам рек, на древних террасах, холмисто-увалистых междуречьях, подгорных шлейфах южных склонов распространены степные криоаридные почвы (Волокинцер, 1978).

Залежная растительность и процессы их зацелинения

Первые описания залежной растительности появились в середине XIX века, когда на юге Европейской части России большие площади перепаханных степей превратились в бурьянистые или пырейные залежи, что явилось следствием господствовавшей в то время залежной системы земледелия. В начале ХХ века независимо друг от друга появляются работы Г.Н. Высоцкого (1915), К.М. Залесского (1918), Е.М. Лавренко, (1940), А.М. Семеновой-Тян-Шанской, (1954), где даются схемы зацелинения залежей по временным стадиям и ботаническим составом на отдельных циклах. В это время К.М. Залесский разрабатывает общую схему зацелинения залежей для степной зоны Европейской части бывшего СССР: 1. Бурьянистая (стадия полевых сорняков); 2. Корневищная; 3. Рыхлокустовая (стадия дерновинных злаков); 4. Плотнокустовая (вторичная целина).

По И.М. Крашенинникову и Г.А. Глумову демутация – это сложный процесс восстановления естественной растительности и почвенного плодородия после определенного периода ее освоения под посевы культурными растениями. Одним из приемов восстановления почвенного плодородия является перевод пашни в залежь, или «естественное залужение» или демутацией залежей (demutatio squaloris). В результате зацелинения образуется растительный покров, приближающийся по своей структуре к естественным растительным сообществам.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»