Фитоценозы несанкционированных свалок на урбанизированных территориях Курской области Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 581.9

ФИТОЦЕНОЗЫ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ СВАЛОК

НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2013 Л. А. Арепьева

канд. биол. наук,

научный сотрудник НИЛ «Мониторинг объектов окружающей среды»,

e-mail: [email protected]

Курский государственный университет

В работе приводятся некоторые результаты классификации растительных сообществ несанкционированных свалок бытовых отходов на урбанизированных территориях Курской области. Классификация выполнена на основе метода Браун-Бланке. Представлена синоптическая таблица, включающая 12 синтаксонов, относящихся к пяти классам синантропной растительности: Stellarietea mediae R. Tx. et al. ex von Rochow 1951, Artemisietea vulgaris Lohmeyer et al. ex von Rochow 1951, Bidentetea tripartitae R. Tx. et al. in R. Tx. 1950, Galio-Urticetea Passarge ex Kopecky 1969, Robinietea Jurco ex Hadac et Sofron 1980.

Ключевые слова: несанкционированные свалки, города Курской области,

классификация растительности, ассоциации, сообщества.

Урбоэкосистема в настоящее время является популярным объектом исследований в экологии. Под воздействием урбанизации происходят существенные изменения компонентов окружающей среды. Среди стихийных антропогенных факторов в городах выделяется такое широко распространенное явление, как формирование несанкционированных свалок при бесконтрольном размещении бытового мусора в окружающей среде. Известно, что формирование таких свалок является одной из экологических проблем, сопровождающих развитие урбоэкосистем [Иванова 2012].

Одним из негативных последствий формирования свалок в городах является изменение растительного покрова, который подвергается сильному однотипному постоянному антропогенному действию. Флора свалок отличается значительной бедностью, преобладанием синантропных видов, большинство из которых - адвенты [Костильов 1990; Протопопова 1991; Бондаренко, Васильева 2008].

В настоящей работе построена классификация растительных сообществ, распространённых на несанкционированных свалках бытовых отходов на урбанизированных территориях Курской области.

Материал и методика

В данной работе представлены 12 синтаксонов рудеральной растительности, распространенных на несанкционированных свалках в городах Курской области (Курск и Рыльск). Нами были обследованы участки с накопившимся бытовым мусором, расположенные часто по берегам рек, в канавах, на пустырях, обочинах дорог, около построек. Исследования проводились в 2003-2012 гг. Синтаксоны выявлены на основе 87 полных геоботанических описаний. Площадь описаний варьировала от 4 до 90 м2. Описания растительности и обработка материала выполнены в соответствии с общими установками метода Браун-Бланке [Миркин 1985]. Наименование синтаксонов дано в соответствии с Кодексом фитосоциологической номенклатуры [Вебер и др. 2005]. Латинские названия растений указаны по сводке С.К. Черепанова [Черепанов 1995].

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Экологические режимы сообществ по влажности, кислотности и обеспеченности минеральным азотом почвы или субстратов определяли по оптимумным экологическим шкалам Г. Элленберга [Ellenberg et al. 1992].

Результаты и их обсуждение

Свалки представляют собой очень гетерогенный субстрат, часто с экстремальными условиями произрастания растений: насыщенностью тяжелыми металлами, кислотностью среды 7-8, повышением температуры при разложении органики до 88° [Ишбирдина, Ишбирдин 1992].

Через год-два после отсыпки они заселяются сообществами классов Stellarietea mediae R. Tx. et al. ex von Rochow 1951, Artemisietea vulgaris Lohmeyer et al. ex von Rochow 1951. На более поздних стадиях появляются сообщества из Sambucus nigra (класс Urtico-Sambucetea Doing 1962 em Passarge 1968), Robinia pseudoacacia (класс Robinietea Jurco ex Hadac et Sofron 1980). Уменьшение и прекращение воздействия человека на участки с локальными изменениями данных ценозов способствуют возобновлению на них коренной растительности [Ишбирдина, Ишбирдин 1992; Горчаковский 1979].

Часто свалки являются промежуточным звеном в натурализации заносных видов [Бурда 1991; Протопопова и др. 2002].

На несанкционированных свалках урбанизированных территорий Курской области нами выявлены следующие синтаксоны (в скобках указаны номера синтаксонов в табл.):

Класс Stellarietea mediae R. Tx. et al. ex von Rochow 1951 Порядок Sisymbrietalia J. Tx. Ex Matuszkiewicz 1962 Союз Atriplicion Passarge 1978 Ассоциация Atriplicetum nitentis Slavnic 1951 (1)

Дериватное сообщество Cyclachaena xanthiifolia [Artemisietea vulgaris/ Stellarietea mediae] (2)

Класс Artemisietea vulgaris Lohmeyer et al. ex von Rochow 1951 Порядок Artemisietalia vulgaris Lohmeyer in R. Tx. 1947 Союз Arction lappae Tuxen 1937

Ассоциация Leonuro-Arctietum Felf. 1942 em. Lohm. 1950 (3)

Базальное сообщество Urtica dioica [Artemisietea vulgaris] (4)

Базальное сообщество Artemisia vulgaris [Artemisietea vulgaris] (5)

Класс Bidentetea tripartitae R. Tx. et al. in R. Tx. 1950

Порядок Bidentetalia tripartitae Br.-Bl. et R. Tx. ex Klika et Hadac 1944

Союз Bidention tripartitae Nordhagen 1940

Дериватное сообщество Echinocystis lobata [Bidentetea tripartitae] (6)

Класс Galio-Urticetea Passarge ex Kopecky 1969 Порядок Convolvuletalia sepium R. Tx. 1950 Союз Senecionion fluviatilis Tuxen ex Moor 1958

Дериватное сообщество Impatiens grandulifera [Convolvuletalia sepium] (7) Дериватное сообщество Helianthus tuberosus [Convolvuletalia sepium] (8) Сообщество Chelidonium majus-Impatiensparviflora [Galio-Urticetea] (9)

Порядок Lamio albi-Chenopodietalia boni-henrici Kopecky 1969

Союз Aegopodion podagrariae Tuxen 1967

Ассоциация Urtico-Aegopodietum (R. Tx. 1963) Oberd. 1964 (10)

Класс Robinietea Jurco ex Hadac et Sofron 1980

Порядок Chelidonio-Robinietalia Jurco ex Hadac et Sofron 1980

Союз Chelidonio-Acerion negundi L. Ishbirdina in L. Ishbirdina et al. 1989

Ученые записки: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. № 4 (28)

Арепьева Л. А. Фитоценозы несанкционированных свалок на урбанизированных территориях Курской области

Ассоциация Chelidonio-Aceretum negundae L. Ishbirdina in L. Ishbirdina et al. 1989 (11, 12)

Субассоциация typicum subass. L. Ish. in L. Ish. et al. 1989 (11)

Субассоциация sambucetosum nigrae subass. nov. prov. (12)

В синоптической таблице представлены некоторые характеристики установленных синтаксонов, анализ которых приводится ниже.

Синоптическая таблица синтаксонов несанкционированных свалок урбанизированных территорий Курской области

Номер синтаксона 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Количество описаний 11 10 10 6 6 7 3 3 11 6 8 6

Среднее число видов в описании 14 15 14 10 18 9 16 8 21 10 12 14

Число видов в синтаксоне 54 56 58 36 62 31 37 18 76 29 42 37

Среднее проективное покрытие 52.7 64.5 67.5 87.5 72.5 85.0 90.0 80.0 57.3 85.0 49.4 80.0

травостоя, %

Средняя высота травостоя, см 70 90 65.5 105. 105. 74.3 133. 80.0 40.0 38.3 46.3 88.3

0 0 3

Число адвентивных видов 18 20 12 8 14 10 13 4 24 3 5 6

% адвентивных видов 33.3 35.7 20.7 22.2 22.6 32.3 35.1 22.2 31.6 10.3 11.9 16.2

Характеристика субстрата

влажность 4.6 4.4 5.3 5.7 5.3 7.5 6.4 6.0 4.7 5.6 5.6 5.5

кислотность 7.1 7.3 7.3 6.9 7.3 7.6 7.0 7.5 7.3 6.9 7.2 7.3

обеспеченность минеральным 6.7 6.3 7.6 7.7 7.1 7.9 7.3 6.6 6.4 7.3 7.4 8.0

азотом

Диагностические виды (Д. в.) ассоциаций и сообществ

Atriplex nitens V II I I

Cyclachaena xanthiifolia III V I I

Arctium tomentosum IV III V V IV II 2 1 II II I V

Ballota nigra IV I V II III I II I III V

Leonurus quenquelobatus II III I I II I I II

Urtica dioica II II V V II II 2 2 IV III IV V

Artemisia vulgaris V III II III V III 2 2 V I I

Echinocystis lobata I V 1 I

Impatiens grandulifera I I 3 1

Helianthus tuberosus I 1 3

Chelidonium majus II II I I 2 1 V I IV IV

Impatiens parviflora I II I I 1 V I II

Glechoma hederacea I I IV I I

Aegopodium podagraria I I I II 1 1 I V I

Acernegundo h=4-10м V V

Acer negundo h=1-3м V V

Acer negundo h = 5-50см II II I IV I 1 III V V

Sambucus nigra I V

Д. в. класса Stellarietea mediae

Chenopodium album IV III II I 1 1 IV I I

Atriplex patula III I II I I I II I

Cirsium arvense I II III I I 1 1 I I I

Conyza canadensis III II I II II

Sisymbrium loeselii III II II

Stellaria media I I I I 1 III

Sonchus oleraceus I II I II I

Sonchus arvensis I I I 2 2 I

Tripleurospermum perforatum II II I II

Lactuca serriola I II I 1 1 II I

Capsella bursa-pastoris II I II

Sisymbrium officinale I 1 II

Echinochloa crusgallii I II I

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Продолжение таблицы

Amaranthus retroflexus II I

Setaria pumila II

Solanum nigrum II

Fallopia convolvulus II

Д. в. класса Artemisietea vulgaris

Elytrigia repens IV IV IV III I 2 2 IV I I

Convolvulus arvensis I IV II I I III

Dactylis glomerata I I II I I III III

Achillea millefolium I II I I I III

Pastinaca sativa II I I I 2 2 II

Conium maculatum I I 2 I I II

Cichorium intybus I I I II

Д. в. класса Galio-Urticetea

Alliaria petiolata I II I III IV III

Geum urbanum I III I I III I IV IV

Calystegia sepium III I I I 2 2 I I III

Lamium maculatum I I I III I II

Elymus caninus II I 1 III I I

Rumex obtusifolius I II I I I I

Torilis japonica I I II I I

Galium aparine I I I I II I I

Anthriscus sylvestris I I II I I

Aristolochia clematitis I II I

Poa trivialis I II I

Rubus caesius II I

Д. в. класса Bidentetea tripartitae

Bidens frondosa I I II IV 3 1 I

Persicaria lapathifolia IV

Bidens tripartita II

Д. в. класса Polygono arenastri-Poёtea annuae

Taraxacum officinale IV II III I IV I 1 1 IV I IV I

Plantago major I I I III 1 IV

Polygonum aviculare III II I II IV

Poa annua I I 1 II I I

Прочие виды

Phalacroloma annuum I I I I I 1 II I

Poa compressa I I I 1 1 II I

Veronica chamaedrys II I I

Carex sp. I II

Chamomilla suaveolens II

Виды с постоянством I: Acer platanoides h=20 см (2, 3, 11), Agrostis gigantea (1, 7), A. stolonifera (1, 11), Alcea rosea (3, 4,10), Althaea officinalis (6), Amaranthus powelii (2), Ambrosia artemisiifolia (1), Anethum graveolens (1), Angelica archangelica (12), Artemisia absinthium (1, 2, 3, 5), Atriplexprostrato. (6, 7), A. tatarica (1, 2, 9), Bromopsis inermis (2, 9, 12), Bunias orientalis (1, 3, 5, 9, 12), Calamagrostis epigeios (3, 9), Campanula rapunculoides (9), Cardaria draba (9), Carduus acanthoides (1, 3, 5), Carex contigua (2), C. hirta (3, 8, 9), Chamaenerion angustifolium (9), Chenopodium hybridum (2, 7), Ch. rubrum (1, 7), Cirsium vulgare (9), Cuscuta cesatiana (1), Daucus carota (3), Descurainia sophia (2, 9), Elscholtzia ciliato (3), Equisetum arvense (9), Eragrostis pilosa (3), Erodium cicutarium (3), Fallopia dumetorum (5), Festuca gigantea (3, 9), F. pratensis (11), Fragaria vesca (10), Fraxinus excelsior h=30 см (3), F. pennsylvanica h=20 см (11), Galeopsis ladanum (9), Galinsoda ciliato (6), G. parviflora (2), Geranium sibiricum (4, 7), Hesperis pycnotricha (3), Humulus lupulus (3, 6, 7), Hyosciamus niger (5), Lactuca tatarica (2), Lapsana communis (4, 5, 7, 9, 11, 12), Leontodon automnalis (2, 3, 4, 9), Linaria vulgaris (1), Lotus corniculatus (5), Lycopus europaeus (11), Lysimachia nummularia (10, 11), Malva pusilla (1, 9),

Ученые записки: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. № 4 (28)

Арепьева Л. А. Фитоценозы несанкционированных свалок на урбанизированных территориях Курской области

Medicago falcata (1, 2, 3, 9), M. lupulina (1, 2, 5, 9), M. sativa (9), Melandrium album (9), Melilotus albus (2), M. officinalis (2, 5), Menta arvensis (9), Mercurialis perennis (11), Myosoton aquaticum (4, 9, 12), Onopordium acanthium (9), Partenocissus quinquifolia (2, 3, 12), Persicaria minus (5, 6, 7), P. maculata (4, 5, 9), Phragmites australis (10), Poa angustifolia (2), P. bulbosa (1), P. palustris (5, 9, 12), P. pratensis (3, 5), Potentilla anserina (6, 7), P. reptans (3), Pulicaria vulgaris (6), Pyrethrum parthenium (9), Quercus robus h=20 см (11), Ranunculus repens (3, 4, 5, 10, 11, 12), Raphanus raphanistrum (2), R sativus (9), Rubus idaeus (5), Rumex confertus (6, 9), Salix sp. h=8 м (12), Salvia verticillata (5), Sisymbrium altissimum (2), Solidago canadensis (9), S. serotinoides (5), Sonchus asper (9), Syringa vulgaris h=2 м (3), Tanacetum vulgare (2, 5), Thladiantha dubia (6), Amoria repens (9), Ulmus sp. h=10 см (11), Urtica urens (6, 9), Veronica arvensis (5), V. serpyllifolia (12), Vicia sepium (12), Viola sp. (3, 10), Xanthium albinum (1, 2, 5, 7, 9).

Выявленные сообщества являются, как правило, монодоминантными, реже доминируют 2 вида, поэтому среднее число видов на пробной площади невысокое. На фоне доминантов в сообществах с небольшим обилием встречаются виды из разных классов синантропной растительности. В связи с этим фитосоциологический состав выявленных сообществ довольно сложен. Нередко в синтаксонах с высоким постоянством присутствуют виды разных сукцессионных стадий, а также виды, адаптированные к разным экологическим условиям [Миркин и др. 2008]. Примером может служить сообщество Chelidonium majus-Impatiens parviflora [Galio-Urticetea], ценофлора которого отличается наибольшим числом видов.

Среднее проективное покрытие травостоя фитоценозов свалок составляет от 49,4 до 90,0 % и зависит от интенсивности и продолжительности антропогенного воздействия. Наиболее высокое среднее проективное покрытие в монодоминантных сообществах (синтаксоны 4, 6, 7, 8, 10). Доминантами в них являются виды, обладающие высокой фитоценотической активностью и быстро распространяющиеся по территории.

Часто выявленные сообщества представляют собой высокорослые бурьянные заросли с максимальной высотой травостоя более 2 м. Средняя высота травостоя варьирует в широких пределах - от 38,3 до 133,3 см. Меньше всего она в сообществах с выраженной ярусностью. Нижний ярус в них формируют Glechoma headrace, Stellaria media, Taraxacum officinale и др. низкорослые виды.

Для фитоценозов свалок характерно высокое содержание адвентивных видов [Бондаренко, Васильева 2008], которые часто являются доминантами. Так, в 12 синтаксонах, установленных нами, иноземные виды доминируют в 7. Число адвентивных видов в таких сообществах, как правило, невысокое, но в целом они составляют значительную долю в их ценофлоре (дериватные сообщества Echinocystis lobata [Bidentetea tripartitae], Impatiens grandulifera [Convolvuletalia sepium], Helianthus tuberosus [Convolvuletalia sepium]). Максимальное число адвентов и уровень адвентивизации ценофлоры наблюдаются в постоянно нарушаемых сообществах (Atriplicetum nitentis, дериватное сообщество Cyclachaena xanthiifolia [Artemisietea vulgaris/ Stellarietea mediae], сообщество Chelidonium majus-Impatiens parviflora [Galio-Urticetea]). Ниже всего эти показатели в ассоциации Urtico-Aegopodietum, сообщества которой часто встречаются на старых свалках и не испытывают значительной антропогенной нагрузки.

Одной из особенностей растительности свалок является значительное присутствие дичающих интродуцентов. К ним относятся разнообразные декоративные, пищевые и кормовые растения [Полуянов 2005]. Из них в описаниях нами были встречены Alcea rosea, Anethum graveolens, Hesperis pycnotricha, Helianthus tuberosus,

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Impatiens grandulifera, Medicago sativa, Parthenocissus quinquefolia, Pyrethrum parthenium, Solidago canadensis, S. serotinoides, Syringa vulgaris и др.

Фитоиндикационным методом были установлены характеристики субстратов фитоценозов свалок. Амплитуды по влажности достаточно большие - 4,4-7,5 (субстраты от суховатых до влажных), её содержание зависит от местоположения свалки. Кислотность изменяется незначительно - 6,9-7,6 (субстраты от нейтральных до слабощелочных).

Для всех установленных синтаксонов характерно высокое содержание минерального азота в субстрате - 6,3-8,0. Эутрофный характер местообитаний стимулирует сохранение в составе сообществ нитрофильных рудеральных видов, которые имеют высокую конкурентоспособность в условиях эколого-фитоценотического оптимума и ингибируют внедрение в сообщества других видов. Вынос питательных элементов, как правило, не происходит, поэтому скорость сукцессий замедлена и сообщества могут длительно существовать без изменения флористического состава [Сайфуллина и др. 2008]. В связи с этим для оптимизации растительности свалок можно рекомендовать их регулярное выкашивание. Это уменьшит содержание азота в почве и ускорит восстановительные сукцессии.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук MK-2293.2013.4.

Библиографический список

Бондаренко Е. Ю., Васильева Т. В. Особенности некоторых рудеральных экотопов междуречья Днестр-Тилигул // Принципы и способы сохранения биоразнообразия. Йошкар-Ола, Пущино, 2008. С. 116-117.

Бурда Р. И. Антропогенная трансформация флоры. Киев: Наук. думка, 1991.

168 с.

Вебер Х. С., Моравец Я., Терийя Ж.-П. Международный кодекс

фитосоциологической номенклатуры. 3-е изд. // Растительность России. СПб., 2005. № 7. С. 3-38.

Горчаковский П. Л. Тенденции антропогенных изменений растительного покрова Земли // Бот. журн. 1979. Т. 64, № 12. С. 1697-1714.

Иванова Ю. С. Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв (на примере территории г. Ульяновска): автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ульяновск, 2012. 24 с.

Ишбирдина Л. М., Ишбирдин А. Р. Урбанизация как фактор антропогенной эволюции флоры и растительности // Журн. общ. биологии. 1992. Т. 53. № 2. С. 211224.

Костильов О. В. Рудеральна рослинність України // Укр. ботан. журн. 1990. Т. 55. № 1. С. 13-20.

Миркин Б. М. Теоретические основы современной фитоценологии. М.: Наука, 1985. 136 с.

Миркин Б. М., Ямалов С. М., Наумова Л. Г., Сайфуллина Н. М., Суюндукова Г. Я. Особенности синантропных сообществ как объектов классификации: роль

дедуктивного метода // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2008. Т. 113. Вып. 4. С. 51-59.

Полуянов А. В. Флора Курской области. Курск. 2005. 264 с.

Протопопова В. В. Синантропная флора Украины и пути её развития. К.: Наук. думка, 1991. 192 с.

Ученые записки: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. № 4 (28)

Арепьева Л. А. Фитоценозы несанкционированных свалок на урбанизированных территориях Курской области

Протопопова В. В., Мосякін С. Л., Шевера М. В. Фітоінвазії в Україні як загроза біорізноманіттю: сучасний стан і завдання на майбутнє пова. К.: Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, 2002. 32 с.

Сайфуллина Н. М., Ямалов С. М., Шайхисламова Э. Ф., Миркин Б. М.

Статистический анализ восстановительных сукцессий зарастания заброшенных населённых пунктов в горно-лесной зоне Республики Башкортостан // Экология. 2008. № 5. С. 385-389.

Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб., 1995. 992 с.

Ellenberg H., Weber H. E., Doll R., Wirth V., Werner W., Paulssen D. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. 2. Auflage. 1992. 258 s.