Изучение растительности окрестности стадиона 'Политехник' с помощью экологических шкал

Изучение растительности окрестности стадиона 'Политехник' с помощью экологических шкал

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика исследуемой территории

1.1 Общие сведения о стадионе «Политехник»

1.2 Геологическая история

.3 Климат

.4 Почвы и рельеф

2. Антропогенная трансформация наземных экосистем

2.1 особенности флоры города Томска

.2 Растительность города Томска и стадиона «Политехник»

2.3 Процесс урбанизации

2.4 Синантропизация: масштабы явления

3. Материалы и методики исследования

3.1 Объекты исследования

.2 Метод стандартных экологических шкал

3.3 Экологический анализ растительных сообществ

.4 Методика геоботанических описаний

. Комплексное исследование травянистой растительности стадиона «Политехник» (результаты и обсуждение)

.1 Флористический анализ семейственно-видового спектра флоры различных биотопов стадиона «Политехник»

.2 Анализ встречаемости видов в сообществах травянистой растительности стадиона «Политехник»

.3 Экологический анализ флоры различных биотопов стадиона «Политехник»

Выводы

Литература

Приложение

Введение

В городскую территорию города Томска входят крупные, хорошо сохранившиеся участки растительного покрова, которые используются жителями для рекреационных целей. Антропогенный пресс вызывает существенные количественные и качественные сдвиги в составе и структуре растительного покрова. Особенно это заметно на фоне антропогенной трансформации растительного покрова изучение, которого стало одной из наиболее актуальных задач экологии. Численный подход к оценке степени трансформированности биоценозов в значительной степени затруднен комплексностью влияния человека на среду и порой невозможностью прямых инструментальных измерений ряда факторов, воздействующих на биоту. Однако, известны работы авторов, в которых предпринята попытка количественно (в баллах) оценить реакцию видов растений на антропогенный пресс. Это шкалы немецких исследователей С. Клотца, В. Кюника, Д. Франка, которые включают факторы урбанитета (урбанофильности - урбанофобности DURB) и аналогичные шкалы урбанитета IURB Н.Г. Ильминских.

Выпускная квалификационная (дипломная) работа посвящена изучению антропогенной трансформации травянистой растительности стадиона «Политехник», который является одним из наиболее важных объектов Томска и излюбленным местом отдыха Томичей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Впервые предприняты исследования количественных показателей синантропизации растительного покрова рекреационной зоны вокруг стадиона «Политехник».

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является анализ синантропизации растительного покрова с помощью метода экологических шкал.

В связи с целью работы были поставлены следующие задачи:

.     Изучить разнообразие лесной травянистой растительности окрестности стадиона «Политехник».

2.       Провести оценку степени синантропизации травянистой растительности с помощью метода экологических шкал.

.        Выявить зоны наибольшей антропогенной нагрузки на территории.

1. Краткая характеристика исследуемой территории

.1 Общие сведения о стадионе «Политехник»

Стадион «Политехник» (бывшие названия "Буревестник", "Бурик") расположен в районе площади Южной, на улице 19 Гвардейской Дивизии, 13. Здесь же находится лыжная база «Политехник». Стадион и лыжная база принадлежат ТПУ.

Раньше стадион официально назывался «Буревестник», что часто сокращалось до «бурик». Это название в речи студентов и многих коренных жителей Томска живо до сих пор.

Аналогичное название - «Буревестник» раньше носил стадион «Труд» и томская команда мастеров проводила свои поединки именно на нём.

Стадион "Политехник" расположен в промежутке между Богашёвским трактом и берегом Томи и со всех сторон окружён лесопосадками.

На стадионе есть футбольное поле, поле для мини-футбола с искусственным газоном, волейбольные площадки, лыже-роллерная трасса, беговая дорожка, городошная площадка. Летом действует прокат скейтбордов, велосипедов, роликовых коньков, зимой устраивается освещённая лыжная трасса. 15 сентября 2007 года на стадионе был открыт первый за Уралом и крупнейший в России круглогодичный каток площадью 400 мІ из сверхвысокомолекулярный полиэтилена, получаемого методом горячего прессования.

декабря 2007 года на стадионе была открыта освещённая с 16:00 до 22:00 и с 6:00 до 7:00 лыжная трасса.

Областные власти планируют постройку на стадионе крытого легкоатлетического манежа Также планируется построить здесь биатлонную трассу.

Кроме спортивных, на стадионе проводятся культмассовые мероприятия.

В 2010 году на большом поле оборудована система подогрева, травяное покрытие заменено на искусственное. (#"732413.files/image001.gif">

Рис. 1. Схема территории геоботанических описаний

4.1 Флористический анализ семейственно-видового спектра флоры различных биотопов стадиона «Политехник»

Для проведения флористического анализа семейственно-видового спектра флоры различных биотопов стадиона «Политехник» мы использовали возможности программы IBIS 6.2, в результате чего получили семейственно-видовой спектр описаний, при этом учитывались наиболее часто встречающиеся виды в описаниях (для групп 40-30% - высокая встречаемость, 29-20% - средняя, от 19 и ниже % - низкая; для всей травянистой растительности 28-25% - высокая, 24-20% - средняя, от 19 и ниже % - низкая). При анализе семейственно-видового спектра данный подход позволяет учитывать семейства наиболее представленные во флоре стадиона. В некоторых описаниях семейственно-видовой спектр не показал существенного преобладания, такие описания не учитывались при анализе, так как явлись маловидовыми (всего 4 описаний №11,52,53,54 -из группы Сосново-березовые насаждения).

Результаты анализа семейственно-видовых спектров показали, что в группе Березовые насаждения растительность преобладают растения из семейства Asteraceae, в меньшей степени Fabaceae (рис. 2).

В группе Сосновые насаждения - преобладают растения из семейства Asteraceae, в меньшей степени Rosaceae и Poaceae (рис. 3).

В группе Сосново-березовые насаждения- Asteraceae (рис. 4).

Общий анализ семейственно-видовых спектров показал, что наиболее представлены в травянистом покрове стадиона «Политехник» семейства Asteraceae, Poaceae и Fabaceae, что является довольно типичным для урбанофлор (рис. 5).

Рис. 2. Диаграмма семейственно-видового спектра группы Березовые насаждения

Рис. 3. Диаграмма семейственно-видового спектра группы Сосновые насаждения

Рис. 4. Диаграмма семейственно-видового спектра группы Сосново-березовые насаждения

Рис. 5. Обобщенная диаграмма семейственно-видового спектра описаний травянистой растительности стадиона «Политехник»

.2 Анализ встречаемости видов в сообществах травянистой растительности стадиона «Политехник»

Анализ присутствия видов в массиве описаний показал, что наиболее распространенными видами растительности являются Urtica dioica L., Dactylis glomerata, а так же Arctium tomentosum Mill., Taraxacum officinale Wigg. и Plantago media L.. Эти виды, в данных условиях являющиеся эврибионтами и гемерофилами, в основном являются типичными для антропогенно нарушенных местообитаний (рис. 9).

Анализ группы эврибионтных видов с помощью шкалы гемеробиальности показал, данные виды относятся к группам, активность которых возрастает при регулярном умеренном воздействии (рекреациооные леса паркового типа, сеяные вырождающиеся луга, тропы в лесах), а так же, предпочитающих экотопы с довольно сильным и регулярным антропогенным воздействием (скверы, рудеральные газоны, старые пустыри).

Рис. 6. Диаграмма встречаемости видов растительности стадиона «Политехник»

.3 Экологический анализ флоры различных биотопов стадиона «Политехник»

Для экологического анализа мы использовали шкалу урбанитета IURB Н.Г. Ильминских, которая включает 5 категорий, в среде программы IBIS 6.2 (Зверев, 2006), с помощью которой были построены градиентные (экологические) профили. В результате была получена дисперсия видов в фитоценозе по ступеням экологической шкалы.

Линия минимального конфликта показывает среднюю величину (статус местообитания), которую можно рассматривать как комплексную индикационную величину, характерную для этого описания, полученную с помощью усреднения диапазонов экологических оптимумов растений. Алгоритм расчета линии минимального конфликта заложен в программе IBIS 6.2 на основании формулы определения коэффициента антропогенной трансформации (К_АТ), который рассчитывается как процентное отношение числа синантропных видов к общему набору видов в фитоценозе с учетом проективных покрытий видов (Зверев, 2006).

К_AT - коэффициент антропогенной трансформации;

а_i - проективное покрытие синантропных видов;

b_i - проективное покрытие видов гемерофобов;_a - число синантропных видов;

N_b - число видов гемерофобов.

Таким образом, средневзвешенное значение конкретного вида в определении статуса местообитания зависит не только от его положения в экологической шкале, но и от его значения в сообществе, выраженного в проективном покрытии. То есть, чем больше проективное покрытие вида, тем сильнее он «вытягивает» на себя линию минимального конфликта (согласно формуле определения коэффициента антропогенной трансформации (К_АТ)).

На основании полученных составных градиентных (экологических) профилей в программе IBIS 6.2 для каждого геоботанического описания был проведен анализ массива описаний травянистой растительности стадиона «Политехник» по фактору урбанитета. При этом мы учитывали степень разброса видов по градиенту экологического профиля на основании чего анализировалась «экологическая рыхлость» сообщества по рассматриваемой экологической шкале, под которой нами понимается широкий амплитудный диапазон в пространстве рассматриваемого экологического фактора.

В группе Березовые насаждения некоторые сообщества включают в себя виды слабо нарушенных, так и виды характерные для антропогенно нарушенных территорий. В целом группа представлена экологически цельными сообществами (рис. 7), с достаточно высокой степенью урбанитета, что связано с близким расположением к проезжей части, тротуара и пешеходных дорожек, свидетельствующих о достаточном антропогенном влиянии.

Рис. 7. Составной градиентный (экологический) профиль по шкале урбанитета [IURB] Ильминских, на примере описания №10; количество таксонов: исходное в описании - 20, включенных в профиль - 19. Обозначения: │, 3.200 - линия минимального конфликта

В группе Сосново-березовые насаждения выявлена максимальная экологическая рыхлость для некоторых сообществ. Данная группа включает в себя сообщества, в которые входят виды всех ступеней экологической шкалы: виды - урбанофобы (растущие исключительно за пределами поселений человека), так и виды - урбанофилы (произрастающие преимущественно в пределах поселений человека, повсеместно в городе).

В целом сюда входят сообщества экологически рыхлые, имеющие 5 ступеней градаций (рис. 8), так и экологически цельные сообщества, в которой лишь 3 ступени градаций (рис. 9). Для экологически рыхлых сообществ можно предполагать слабую антропогенную нагрузку, о чем свидетельствует наличие видов - урбанофобов, а наличие видов - урбанофилов связано с близким расположением некоторых участков к тротуару и пешеходным дорожкам, свидетельствующих о достаточном антропогенном влиянии.

Рис. 8. Составной градиентный (экологический) профиль по шкале урбанитета [IURB] Ильминских, на примере описания №1; количество таксонов: исходное в описании - 23, включенных в профиль - 22. Обозначения: │, 2.900 - линия минимального конфликта

Рис. 9. Составной градиентный (экологический) профиль по шкале урбанитета [IURB] Ильминских, на примере описания №54; количество таксонов: исходное в описании - 5, включенных в профиль - 4. Обозначения: │, 2.500 - линия минимального конфликта

Так же, в программе IBIS 6.2 для каждого геоботанического описания был проведен анализ массива описаний травянистой растительности стадиона «Политехник» по фактору гемеробиальности. Результаты анализа по гемеробиальности показали, что все группы представлены экологически цельными сообществами (рис. 10), активность которых возрастает при регулярном умеренном воздействии.

Рис. 10. Составной градиентный (экологический) профиль по шкале гемеробиальности [IURB] Ильминских, на примере описания №7; количество таксонов: исходное в описании - 16, включенных в профиль - 15. Обозначения: │, 5.800 - линия минимального конфликта

Анализ по шкале урбанитета показал средние показатели антропогенной нарушенности травянистой растительности стадиона «Политехник», следующие результаты представленные на диаграмме (рис. 11).

Рис. 11. Диаграмма степени антропогенной трансформации травянистой растительности стадиона «Политехник»

Среднеарифметическая оценка (в баллах) антропогенной трансформации травянистой растительности группы Березовые насаждения равна 3,000.

В группе Сосново-березовые насаждения - 3,096.

В группе Сосновые насаждения - 2,834.

Выводы

Изучение антропогенной трансформации травянистой растительности стадиона «Политехник» в целом показало среднюю степень её нарушенности. Это связано с расположением стадиона в черте города.

Результаты проделанной работы можно обобщить в виде следующих выводов:

. На основании 60 геоботанических описаний растительности стадиона было выявлено 59 видов цветковых травянистых растений, относящихся к 23 семействам.

. Флористический анализ травянистой растительности стадиона «Политехник» показал, что наиболее представлены в травянистом покрове семейства Asteraceae, Poaceae и Fabaceae, которые являются довольно типичными для урбанофлор.

. Анализ распространенности видов в описаниях показал, что наиболее распространенным видом растительности является Urtica dioica L., Dactylis glomerata, а так же Arctium tomentosum Mill., Taraxacum officinale Wigg. и Plantago media L.. Эти виды, в данных условиях являющиеся эврибионтами, в основном являются типичными для антропогенно нарушенных местообитаний.

. Большая часть территории стадиона, исходя из экологического анализа, характеризуется довольно невысокой степенью нарушенности, что отражается в относительно низкой интегральной характеристике урбанитета и гемеробиальности.

растительность стадион флора экологический

Список использованных источников и литературы

1.       Горчаковский, П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности луговых фитоценозов / П.Л. Горчаковский - Екатеринбург: Изд. Екатеринбург, 1999. - 156 с.

2.       Горышина, Т. К. Практикум по экологии растений / Т.К. Горышина, И.С. Антонова, Ю.И. Самойлов. - СПб.: СПбГУ, 1992. - 139 с.

.        Зверев, А.А. Сравнение методик оценки антропогенной трансформации флоры и растительности / А.А. Зверев, Е.П. Прокопьев // Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов : материалы I Межд. конф. Кемерово, 12-14 апреля. - Кемерово, 2006. - С. 146-151.

.        Зверев А.А., Бабешина Л.Г. Оценка экологических условий местообитаний мхов рода Sphagnum Западно-сибирской низменности: материалы и методические подходы // Вестник Том. гос. ун-та. - 2009. - № 325. - С. 167-175.

.        Ильминских, Н.Г. Флорогенез в условиях урбанизированной среды (на примере городов Вятско-Камского края): автореф. дисс. … докт. биол. Наук / Ильминских Н.Г. - Санкт-Петербург, 1993. - 35с.

6.       Иоганзен, Б. Г. Природа Томской области / Б.Г. Иоганзен. - Новосибирск: Новосибирск, 1971. - 193 с.

7.       Клауснитцер, Б. Экология городской фауны / Б. Клауснитцер. - М.: Мир, 1990. - 248 с.

.        Клещева, Е.А. Использование экологических шкал для индикации современного состояния лесных сообществ // Экология. - 2007. - № 2. - С. 104-110.

9.       Климат Томска / ред. С.Д. Кошинский. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 186 с.

10.     Крылов, Г.В. Березовые леса Томской области и их типы / Г. В. Крылов. - Новосибирск: Новосибирск, 1953. -123 с.

.        Кузнецов, К.А. Генезис и эволюция почв террас реки Томи. Труды / К.А. Кузнецов // Науч. конф. по изучению и освоению производительных сил Сибири. - Т. 7. -1946. -30 с.

.        Минеева, Т.А. К созданию базы научных данных по флоре зеленой зоны г. Томска: магистерская дисс. / Минеева Татьяна Александровна. - Томск, 2006. - 200 с.

13.     Одум, Ю. Основы экологии / Ю. Одум - М.: Мир, 1975. - 740 с.

14.     Осинцева, Н. В. Геоморфологическое картографирование / Н. В. Осинцева. Томск: Дельтаплан, 2004. - 83 с.

15.     Плешанова, Г.И. Развитие представлений об антропогенном изменении природной среды на примере синантропизации насекомых / Г.И. Плешанова // Энтомологические проблемы Байкальской Сибири. - Новосибирск: Наука, 1998. - С. 63-69.

.        Прокопьев, Е.П. Использование метода стандартных экологических шкал в ландшафтной экологии : метод. указания / Е.П. Прокопьев. - Томск: Томск, 1993. - 29 с.

17.     Прокопьев, Е.П. К характеристике флоры особоохраняемой природной территории «Береговой склон р. Томи» / Е.П. Прокопьев, И.Е Мерзлякова // Флора и растительность Алтая. Тр. южно-сиб. бот. Сада - Барнаул, 2004 - Т. 9. - С.101-114.

18.     Пяк, А.И. Флора юго-востока Томской области: автореф. дис. … канд. биол. Наук / Пяк А. И. - Томск, 1992 - 16 с.

19.     Пяк, А. И. Адвентивные растения Томской области // Бот. журн. - 1994. - Т. 79. - № 11. - С 45-51.

.        Пяк, А.И. Сосудистые растения города Томска: Учебное пособие / А.И. Пяк, И.Е. Мерзлякова. - Томск: Изд. Том. ун-та, 2000. - 80с.

.        Раменский, Л.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель / Л.Г. Раменский. - М.: Сельхозгиз, - 1938. - 620 с.

.        Раменский, Л.Г. Избранные работы. Проблемы и метод изучения растительного покрова / Л.Г. Раменский. - Л.: Наука, - 1971. 334 с.

.        Раменский. Л.Г. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову / Л.Г. Раменский, И.А. Цацанкии, О.Н. Чижиков, Н.А. Антипин. - М.: Селвхозгиз, - 1956. - 471 с.

.        Рожанец, М.И., Почвы и растительность окрестностей г. Томска / М.И. Рожанец, С.Е. Рожанец-Кучеровская. - Изд. Том. ун-та, 1928. - Т. 81. - С. 313 - 405.

.        Рыбина, Т.А. Сосудистые растения особо охраняемых природных территорий г. Томска: автореф. дис. … канд. биол. Наук / Рыбина Татьяна Александровна. - Томск, 2009. - 241 с.

.        Сиязов, М.К. К флоре окрестностей Томска / М.К. Сиязов // Записки Зап.-сиб. отд. Императ. рус. геогр. об-ва. - Омск, 1907. - кн. 33. - С. 1-7.

27.     Сюзев, П.В. Новые данные для флоры окрестностей г. Томска / П. В. Сюзев // Журн. русск. бот. об-ва. - 1921. - Т. 6. - С. 148-149

28.     Цыганов, Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов / Д.Н. Цыганов. - М.: Наука, 1983. - 196с.

.        Черкашин, А.К. Синантропизация экосистем и ландшафтов / А.К. Черкашин // Синантропизация растений и животных: материалы Всерос. конф. с международным участием. Иркутск, 21-25 мая / отв. ред. А.С. Плешанов, А.В. Верхозина. - Иркутск, 2007. - С. 16-19.

.        Шилов, И.А. Экология / И.А. Шилов. - М.: Высшая школа, 2000. - 512 с.

.        Шумилова, Л.В. Ботанико-географическое районирование Томской области / Л.В. Шумилова // Вопросы биологии. - Томск, 1978 - С. 114-119.

32.     Frank, D. Biologiseh-цkologische Daten zur Flora der DDR / Frank D., Klotz S. - Halle, 1990. - 167 p.

33.     Klotz, S. Phytoцkologishe Beitrдge zur Charakterisierung und Gliederung urbaner цkosysteme, dargestelit am Beispiel der StдHalle und Halle-Neu-stadt. Diss. Mskr. / Klotz S. - Halle, 1984.

Приложение 1