Биологоэкологический анализ древесной растительности селитебных городских ландшафтов

    Формализованное представление ПГЛ слагается путем объединения понятий природных и городских ландшафтов. Причем, объединяя, важно сохранить все основополагающие особенности исходных понятий — осмыслить объективную первоначальную суть природных ландшафтов и осознать субъективную суть городских ландшафтов как, в определенной мере, производных от природных.

    Город — чрезвычайно зависимая система. Если все природные системы открытые, то города сверхоткрытые. Они полностью зависят от окружения, в чем и проявляется «экологический паразитизм» урбанизированных образований. Одной из главных проблем современности является именно проблема экологической стабилизации в рамках территориальной организации общества, то есть стабилизации природно-городских ландшафтов. Она особенно ярко стала выявляться за последние десять — двадцать лет; все человечество столкнулось с необходимостью решения систематически формирующихся социально-экологических проблем.

    2.1 Растительность селитебных территорий  

    Селитебные территории – города, поселки, деревни являются форпостами процессов антропогенной эволюции. Это «горячие котлы», на территории которых формируются синантропные и синантропизированные сообщества, в состав которых входят «реликты» естественной зональной растительности, синантропные виды местного происхождения (они до этого были связаны с локально нарушенными экосистемами и адвентивные виды, то есть пришельцы из других районов, попавшие в новые местообитания благодаря человеку.

    По П.Л. Горчаковскому (1973) история изучения флоры и растительности населенных пунктов насчитывает более четырехсот лет. Это традиционные объекты исследований европейских ботаников [12].

    Отличительной особенностью во флоре и растительности селитебных территорий является пестрота формирующих их биотопов, что и является причиной высокого флористического богатства, которое оказывается выше, чем то же богатство в условиях естественного ландшафта. Многие городские местообитания за счет дренированности и более теплого климата становятся пристанищами для видов, распространенных в естественных условиях южнее. Это позволяет оценивать флору городов как более «теплую».

    В составе любой селитебной территории возможны фрагменты естественной растительности (лесной, луговой) в той или иной мере синантропизированной, то есть включившей в свой состав синантропные виды (сбитые луговые и стоптанные пастбища) и собственно синантропная растительность – рудеральные и сегетальные сообщества, сформированные специфическими синантропными видами, распространение и сохранение которых связано с человеком. Процессы синантропизации связаны с нарушениями естественного покрова [11, 13].

    Большинство рудеральных видов первоначально было связано с естественно, нарушенными местообитаниями. Поэтому они оказались как бы адаптированными к тому давлению антропогенного пресса, которое постоянно нарастало во второй половине прошлого века и к его концу достигло критических отметок. Рудеральные сообщества открывают восстановительные сукцессии после любых серьезных нарушений естественных сообществ или завершают аллогенные сукцессии, формируя сочетания популяций видов, толерантных к постоянному действию внешних факторов, вызывающих частичное нарушение (выпас, вытаптывание и др.).

    В селитебных территориях рудеральные сообщества играют положительную роль: развиваясь на местообитаниях, зачастую полностью лишенных растительности, они принимают на себя противоэрозионную функцию и становятся начальными звеньями восстановительных сукцессии; формируя фитоценотическую среду, препятствуют распространению карантинных сорняков и адвентивных видов. Тем самым они служат «фитоценотическим фильтром». Рудеральные сообщества часто весьма продуктивны и становятся дополнительными источниками кормов. Нередко такие травостои подкашиваются и используются для выпаса домашнего скота и птицы; в составе рудеральных сообществ много лекарственных растений и медоносов (например, Artemisia vulgaris, Bidens tripartita, Leonurus quinquelobatus, Plantago major и др.), которые в, естественных сообществах не встречаются или встречаются крайне редко. Рудеральная растительность может использоваться в качестве индикатора почвенных условий и потенциальной растительности, которая может восстановиться в результате антропогенной сукцессии [13].

    В то же время рудеральные сообщества играют и отрицательную роль, нередко становятся очагами распространения сорных растений, а также причиной аллергических заболеваний (например, Ambrosia artemisiifolia).

    Рудеральные сообщества гетерогенны и могут быть подразделены на две контрастные, но связанные переходом группы:

    а) сообщества стадий восстановительной сукцессии после нарушений;

    б) сообщества аллогенных (ретрогрессивных серий).

    В первом случае, специфические свойства рудеральных сообществ в ходе сукцессии ослабевают, и они постепенно переходят в луговые, степные, лесные и т. п., а во – втором, – напротив, признаки естественной растительности постепенно теряются, а специфические свойства рудеральных сообществ усиливаются.

    Пример растительности первого типа – сообщества нарушенных местообитаний (возникающие при строительстве), второго – пастбища, которые длительное время подвергаются сильному выпасу, лесные тропы, формирующиеся при высоких рекреационных нагрузках и др.

    Различают признаки присущие всем рудеральным сообществам, и признаки, которые характерны только для одного из двух описанных типов. К числу признаков общего характера относятся:

    1. широкая экологическая амплитуда рудеральных сообществ;

    2. широкая амплитуда на градиентах сукцессии.

    3. пониженное разнообразие.

Специфические особенности сообществ начальных стадий, восстановительных сукцессии:

    1. нестабильность флористического состава;

    2. экологическая неоднородность флористического состава;

    3. флористическая неполноценность.

Особенности рудеральных сообществ ретрогрессивных серий:

    1. экологическая однородность видового состава;

    2. относительная стабильность видового состава.

    Начало работ по флористической классификации рудеральной растительности относится к тридцатым годам нашего столетья, однако наибольшего развития они достигают во второй половине XX столетия. В основе современной синтаксономии рудеральной растительности лежит система высших единиц, основы которой были заложены в 50-х г. прошлого столетия [15].  

    2.2 Пространственная структура городской растительности 

    Среди зеленых насаждений города выделяют следующие объекты: лесопарк, парк, сад; скверы, бульвары, внутриквартальные насаждения общего пользования в жилых и административных районах; зеленые насаждении специального назначения – водоохранные зоны вдоль рек и озер, озелененные территории кладбищ, промышленных предприятий, магистральные посадки вдоль автомобильных и железных дорог. Объекты, имеющие сложную структуру, дифференцировались на самостоятельные элементы: аллеи, газоны, клумбы в парках и скверах, группы и куртины деревьев, кустарников, единично стоящие деревья и др. Определялись также их площади и состояние по таким показателям, как нарушение вертикальной и горизонтальной структуры насаждений, состояние газонов и другое [14].

    Устойчивая структура зеленых насаждений в городе возникает в результате оптимального подбора видового состава, густоты посадки, наличия вертикальной и горизонтальной структуры и последующего ухода за ними.

    Вертикальная структура формируется из растений, различных по высоте: первый ярус – деревья до 20 м и более (береза, тополь, вяз, липа), далее – деревья высотой до 10-15 м (рябина, ива), затем кустарники, газоны. Устойчивые и долговечные древостой формируются тогда, когда кроны деревьев в процессе роста не смыкаются. Деревья размещаются на расстоянии не менее 8-10 м друг от друга. Кустарники могут образовывать густые посадки, формировать живую изгородь. Отсутствие одного из ярусов в структуре зеленых насаждений свидетельствует об их ослаблении.

    Горизонтальная структура образуется посадками деревьев и кустарников, которые высажены линейно, либо собраны в «букеты» вдоль улиц через равномерные отрезки расстояния, или формируют сплошную «живую изгородь» (кустарники). Изменение такой структуры, когда часть деревьев или кустарников отсутствует, сигналит о неблагоприятной экологической обстановке.

    В долинах рек располагаются преимущественно массивы и группы деревьев и кустарников на дерново-подзолистых, дерново-подзолистых глеевых и болотных почвах. Зеленые насаждения представляют собой остатки пойменных лесов из ивы, березы, ольхи и различных кустарников.

     Некоторые кварталы жилой застройки «встраивают» в существующий ландшафт и сохраняют значительные площади естественных массивов деревьев. Но в большинстве микрорайонов зеленые насаждения представляют собой искусственные посадки взамен утраченных и представлены в виде аллей, групп и куртин деревьев во дворах из липы, тополя, рябины с фрагментами дерново-подзолистых почв.

    Промышленная зона состоит из многочисленных промышленных строений с редкими посадками деревьев и кустарников в виде групп, куртин и аллей. Особняком стоят гаражные постройки, которые почти лишены зеленых насаждений.

    Участки нарушения горизонтальной структуры зеленых насаждений сосредоточены, главным образом, вдоль магистралей, где растения испытывают наибольшее неблагоприятное воздействие автотранспорта.

    Нарушения вертикальной структуры зеленых насаждений сконцентрировались вдоль магистралей, улиц, на территории промышленных предприятий [14]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ГЛАВА 3 

    Особенности биологии древесной растительности антропогенных ландшафтов 

    3.1 Состояние древесных насаждений селитебных городских ландшафтов 

    Дерево  является постоянно действующим  фильтром, благодаря процессам адсорбции, абсорбции, фильтрации и инфильтрации. Листья растений улавливают, в основном, частицы пыли до 40 мкм, частицы размером 100 мкм составляют всего лишь 10% всего количества осажденной пыли. Для городских деревьев при определении пылефильтрущей способности необходимо оценивать плотность кроны, ее ширину, высоту и внутреннюю структуру, морфологические и физиологические характеристики листьев [16].

    Степень дефолиации верхней трети крон у лесных деревьев ниже в среднем на 3,1-3,7% по сравнению с ее значением для крон в целом, как в черте города, так и за ее пределами. Это косвенно свидетельствует о том, что состояние деревьев на территории Минска определяется относительно слабыми и долгодействующими факторами (умеренное загрязнение воздуха, неблагоприятные погодно-климатические условия и др.), а не экстремальным загрязнением атмосферы.

    Уровень загрязнения лесов и лесопарков и его окрестностей соединениями серы и токсичными металлами можно признать умеренным, хотя отдельные участки сильно загрязнены, что не позволяет проводить в этих лесах заготовку пищевого и лекарственного растительного сырья. Загрязнение лесных экосистем города техногенными поллютантами носит комплексный характер. До уровней, токсичных для человека, растений и животных, концентрации загрязнителей (особенно титана, хрома и ванадия) поднимаются только в отдельных лесопарках. Так, например, в Минске – это Центральный ботанический сад Национальной академии наук Беларуси, парк им. Челюскинцев, парк им. 60-летия Октября, на некоторых участках у крупных автомагистралей и Минской кольцевой автодороги, у локальных источников эмиссий (тракторный завод) или загрязнений отходами в пригородных лесах (городские свалки) [22].

    У древесных растений в течение  филогенеза и онтогенеза вырабатываются механизмы, способные контролировать поступление и удаление некоторых элементов посредством физиологических реакций. Тяжелые металлы (кадмий, свинец, цинк, медь, никель) в растениях играют активную роль в метаболических процессах, но они могут также сохраняться в виде неактивных соединений в клетках и на клеточных мембранах. При испарении, транспирации и выпадении дождей, концентрации микроэлементов в растениях могут изменяться более чем в 10 раз. Различия в эффективности вымывания разных элементов сопоставимы с их функциями и метаболическими связями. Например, легко происходящее удаление Pb и Cd при смывании объясняется тем, что эти элементы присутствуют, в основном, в виде осадка на поверхности листьев, без значительного проникновения этих металлов в ткани листьев. Непосредственное поступление тяжелых металлов в листья осуществляется через кутикулу. Этот процесс тесно взаимосвязан с кутикулярной транспирацией, которая в свою очередь взаимосвязана с содержанием воды в тканях листовой пластины.