5. Выявить антропогенное воздействие на формацию тростника южного в окрестностях ст-цы Алексее-Тенгинской Тбилисского района.

1. Аналитический обзор

1.1 История изучения прибрежно-водных растений

Интерес к изучению прибрежно-водных растений появился в Европе ещё в XVIII в. в связи с развитием рыбоводства, однако планомерные исследования начались только в XIX в. В России изучение растительного и животного мира водоёмов было связано с организацией ряда гидробиологических станций на территории страны с целью разработки методов и способов эффективной эксплуатации природных ресурсов водоёмов [Садчиков, Кудряшов, 2005].

К началу XX в. уже были опубликованы многочисленные исследования прибрежно-водной растительности. В России были изданы определители водных растений отдельных регионов страны: Ростовского уезда [Григорьев, 1903], средней полосы России [Федченко, 1925] и др. В ряде работ рассматривались биологические и экологические особенности растений озёр и рек [Золотницкий, 1890; Танфильев, 1890; Кропачев, 1901; Флеров, 1908].

С 20-х годов XX в. для решения вопросов, связанных с ведением рыбного хозяйства, водоснабжением и очисткой сточных вод начались исследования биологических процессов в водоёмах. Большое внимание стали уделять вопросам классификации и экологии прибрежно-водной растительности [Аржанов, 1921].

С 50-х годов XX в. большое внимание стали уделять изучению продуктивности прибрежно-водной растительности [Катанская, 1960, 1981; Довбня, 1973]. Исследуется кормовая ценность прибрежно-водных растений [Розанов, 1954; Хабибуллин, 1974]. Появился интерес к изучению влияния прибрежно-водной растительности на рыбопродуктивность водоёмов, так как заросли растений являются местом нереста и средой обитания молоди и взрослых рыб [Веригин, 1961].

Прибрежно-водная растительность является важным звеном пресноводного биоценоза; растения вносят свою долю участия в круговорот веществ и поток энергии и создают особую среду для обитателей водоёмов [Довбня, 1979; Садчиков, Кудряшов, 2005].

Появилось ещё одно направление в гидроботанике, связанное с использованием прибрежно-водной растительности в качестве биологического фильтра для очистки загрязнённых вод. Это объясняется недостаточной производительностью существующих очистных сооружений и их дороговизной [Садчиков, Кудряшов, 2005].

В ряде работ указывается на возможность использования прибрежно- водной растительности для очистки водоёмов от органической и минеральной взвеси [Кокин, 1962, 1963; Кроткевич, 1976].

В 60-х годах XX в. основными направлениями гидроботанических исследований в нашей стране были: геоботаническое, экологическое, анатомо-морфологическое, физиологическое, систематическое, продукционное и хозяйственное [Распопов, 1963]. В дальнейшем некоторые из этих направлений были детализированы [Кузьмичёв, 1992, 2000].

Перспективным направлением является изучение растений водоёмов, имеющих практическое назначение - в качестве технического и лекарственного сырья, корма для сельскохозяйственных животных, для охотничье-промысловых хозяйств [Гаевская, 1966]. В работах анализируется роль водных растений в питании диких и домашних животных, птицы. Однако в настоящее время существует скептическое отношение к водным растениям как к источнику пищи для домашних животных. Это связано с недостаточной изученностью кормовых достоинств водных растений и трудности их заготовки. В то же время специалисты полны энтузиазма и считают, что следующим этапом практического применения водных растений будет создание систем аквакультур, в которых водные растения будут использованы в качестве агентов самоочищения вод, корма для рыб-фитофагов и сельскохозяйственных животных, пищевого субстрата для выращивания кормовых дрожжей, навозных червей, получения биогаза, перегноя и др. Это отражено во многих исследовательских работах [Францев, 1961; Кроткевич, 1976, 1982; Кокин, 1982; Морозов, 2001].

1.2 Антропогенное воздействие на формацию тростника южного

тростник антропогенный растительный видовой

Исследование участков многократных зимне-весенних пожарищ и палов разных лет выявило ряд закономерностей, характерных для восстановительных сукцессий тростника южного [Нагалевский, Букарева, Жданова, 2012].

В результате воздействия пожаров и палов во многих местах массивообразные заросли Phragmites australis с проективным покрытием 70 - 90 % деградируют в ленточно-куртинные с проективным покрытием 40 - 70 % [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

Особенно губительными являются весенние пожары и палы, уничтожающие всё живое, подрывающие кормовую базу, места гнездовий птиц и обитания позвоночных животных. После весенних палов сукцессионные процессы начинаются с ранних стадий сукцессий или даже с пионерных сообществ с преобладанием стенотопных видов растений и животных, что приводит к резкому снижению видового разнообразия данных мест обитания [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

На месте весенних пожарищ наблюдается подгорание вегетативных стеблей подроста, снижается проективное покрытие. В то же время данные сообщества можно отнести к монодоминантным, так как участия в них других видов не отмечено. Как показывают исследования весеннее вегетативное возобновление тростника южного обуглено. Верхний слой грунта состоит из обуглившихся стеблей и корневищ, углей, многочисленных раковин прудовика. Наличие живых корневищ с корнями и корневыми волосками найдены на глубине 10 - 15 (25) см [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

Следы пожаров обнаруживаются при прокопах в виде прослоек пепла, угля, обуглившихся стеблей и корневищ, перемеживающиеся со слоями перегнивших остатков надземной и подземной части Phragmites australis. Корневища с почками возобновления и корнями загублены, корневые волоски на корнях обычно развиты слабо. Надземная часть стеблей значительно отстает в росте по высоте и толщине от зарослей, нетронутых пожаром [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

В результате палов сгорают не только отмершие части тростника и подстилка, но и гибнут микроценозы почвы, увеличивается общая минерализация и засоление. Все эти процессы приводят к быстрому накоплению неперегнивших остатков и снижению виталитета популяций Phragmites australis [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

Гибель комплекса редуцентов в последующие годы приводит к быстрой заторфованности участков и их осушению [Нагалевский, Букарева, Кассанелли, 2012].

2. Физико-географическая характеристика района исследования

2.1 Границы

Тбилисский район (рисунок 1) находится в центральной степной части Краснодарского края и расположен по обоим берегам р. Кубань. Район граничит на севере с Тихорецким и Выселковским районами, на западе - с Усть-Лабинским, на юге - с Курганинским, на востоке - с Кавказским и Гулькевическим районами [Схема территориального планирования … , 2009].

Площадь района составляет более 990 км2. В его состав входит 42 населенных пункта, сформированных в 8 сельских поселений, на территориях которых постоянно проживает более 48 тыс. человек. Административный центр района - ст-ца Тбилисская [Схема территориального планирования … , 2009].

2.2 Особенности геологического строения и рельефа

Территория Тбилисского района относится к Кубанской равнине. К северу от р. Кубань рельеф представляет собой степную равнину, которая является частью Прикубанской низменности и пересекается балками и оврагами. К восточной окраине района примыкают отроги Ставропольской возвышенности. Наивысшей точкой правобережной части района является высота 140 м. Южная левобережная часть района относится к Закубанской наклонной равнине и является поймой р. Кубань, располагающейся пятью террасами, которые постепенно повышаются к югу от Кубани. Наивысшей точкой левобережной части района является высота 108 м, расположенная северо-восточнее хут. Песчаного [Схема территориального планирования … , 2009].

Масштаб 1:10000

Рисунок 1 - Карта-схема Тбилисского района

На правом возвышенном берегу Кубани грунтовые воды залегают на глубине 50 м, поэтому в станице Тбилисской совершенно нет колодцев. В 8 - 10 км к северу от Кубани рельеф понижается, грунтовые воды обнаруживаются гораздо ближе. В левобережной части станицы высота стояния грунтовых вод 5 - 10 м. Имеется 16 искусственных водоёмов, которые расположены по балкам [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

2.3 Климат

Территория Тбилисского района, по своим климатическим условиям относится к Западной провинции недостаточного увлажнения с преобладающими восточными и северо-восточными ветрами в холодный период года и западными - в тёплый [Схема территориального планирования … , 2009].

Климат Тбилисского района умеренно-континентальный. В зимний период на климат сказывается влияние прорывающихся с севера арктических воздушных потоков с сопутствующими им низкими температурами [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

Сравнительная близость Азовского и Чёрного морей до некоторой степени смягчают климатические условия данного района, поэтому осень здесь продолжительная, тёплая и сравнительно сухая. Зимний период характеризуется крайней неустойчивостью температурного режима. Снежный покров незначителен и неустойчив. Лето жаркое. Весна чаще всего короткая и сухая [Схема территориального планирования … , 2009].

Среднегодовая температура воздуха составляет 10,2 °С. Средняя температура января - минус 3 °С, июля - 22,5 °С. Что касается хода изменения температуры, то резкое нарастание её приходится на апрель и май, а спад - на октябрь и ноябрь [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

Максимальная среднемесячная температура воздуха приходится на летние месяцы, находится в пределах 36,5 - 39,8 °С. Самым жарким месяцем в районе является июль, когда температура воздуха почти не бывает ниже 30 °С. Минимальная среднемесячная температура наблюдается в январе - феврале и составляет минус 28,5 - 30,0 °С [Схема территориального планирования … , 2009].

Первые морозы наступают во второй декаде октября, последние наблюдаются во второй декаде марта. Зима мягкая, неустойчивая с длительными оттепелями и кратковременными понижениями температур. В апреле возможны заморозки [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

Количество выпадающих осадков сравнительно невелико и в основном приходится не весенне-летний период. Общее количество осадков достигает 527 - 600 мм в год. Максимум осадков приходится на май, июнь и июль. При этом характер осадков обычно ливневый. Сравнительно редко ливни наблюдаются в конце марта и в апреле, а также в конце сентября и в октябре [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

В зимний период, атмосферные осадки выпадают, в основном, в виде снега. Высота снежного покрова в среднем не превышает 6 - 10 см [Схема территориального планирования … , 2009].

Наибольшее значение относительной влажности воздуха отмечается в декабре - январе и составляет 85 %. Наименьшее значение относительной влажности воздуха приходится на летние месяцы, когда она снижается до 62 % [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

Величина испарения почти в 2 раза превышает количество выпадающих осадков. Наибольшего значения величина испарения достигает в летний период. Максимум её приходится на июль - август (до 150 мм). Затем испаряемость начинает резко падать и уже в октябре её величина не превышает 50 - 70 мм [Гужин, Борисов, Канонников, 1974].

Почти ежегодно дуют суховеи, которые вызывают сильные засухи. Особенно заметный вред причиняют они в третьей декаде июня и в начале июля. В Тбилисском районе в феврале - марте также бывают «чёрные бури» [Щеглов, Соляник, 2010].

2.4 Почвенный покров

В районе преобладают: чернозёмы выщелочные, типичные малогумусные, типичные слабогумусные, карбонатные, чернозёмы обыкновенные, луговато-чернозёмные, влажно-луговые суглинистые виды почв. Чернозёмные почвы, а также хорошие климатические условия (умеренно-континентальный климат) создают широкие возможности для развития всех видов сельскохозяйственного производства [Схема территориального планирования … , 2009].

Для их внешнего вида и строения характерны:

1) большая мощность гумусовых горизонтов;

2) сильная выщелоченность гумусовых горизонтов (из них вынесены легкорастворимые соли карбонатов); вскипание от действия 10 % соляной кислоты обнаруживается в горизонте С ниже 140 см;

3) более тёмная по сравнению с типичными чернозёмами окраска;

4) структура верхнего горизонта (А) зернисто-комковатая, переходящая во второй половине почвенного профиля в комковато-ореховую, а нижняя в призмовидно-комковатую [Печёрин, 1989].

Эти морфологические признаки обусловлены произрастающей здесь раньше лугово-степной растительностью. Содержание гумуса в почве составляет около 4 - 5 % от веса почвы и в двухметровой её толще равно 650 - 740 тонн [Печёрин, 1989].

На территории Тбилисского района есть залежи песка, глины и гравия, которые являются полезными ископаемыми [Схема территориального планирования … , 2009].

2.5 Гидрология

Кубань - главная река Северного Кавказа. Истоком реки в настоящее время считается ледник Уллукам, находящийся на западном склоне горы Эльбрус на высоте 3080 м. Река течёт сначала на север, а ниже г. Армавира меняет направление на западное, которое и сохраняется до устья. Впадает река в Темрюкский залив Азовского моря. Длина её равна 906 км, площадь водосбора составляет около 579 000 км2 [Печёрин, 1989].

В орографическом отношении бассейн расчленяется системой хребтов, расположенных почти параллельно друг другу. Почти все притоки Кубани берут начало со склонов Большого Кавказа и впадают с левого берега. К числу наиболее крупных притоков относятся Лаба, Белая, Большой и Малый Зеленчуки, Уруп, Пшиш и др. [Лурьев, 2005].

От истока до станицы Невинномысской Кубань имеет горный характер течения. Ниже станицы Невинномысской Кубань выходит на равнину и постепенно приобретает черты равнинной реки. Ещё ниже, после г. Краснодара долина реки утрачивает чёткость очертания и река течёт по равнине, в русле, выработанном в своих же собственных наносах и несколько приподнятом над окружающей местностью. В среднем и нижнем течении для неё характерна большая извилистость русла [Борисов, 2005].

Ширина русла Кубани в межень изменяется от 20 м и менее в верховьях до 200 м и более в низовьях. Берега реки развиты несимметрично. Обычно более высоким и обрывистым является правый берег, достигающий местами на равнинном участке высоты 10 - 40 м. На протяжении нескольких сотен километров вверх от устья русло Кубани обваловано для предотвращения от разливов реки во время половодья [Борисов, 2005].

Водный режим реки весьма сложен, преимущественно в силу того, что она получает питание из разных высотных зон. Реки бассейна Кубани имеют смешанное питание: грунтовый сток, дождевой, снеговой и ледниковый. Для режима Кубани характерно длительное половодье, захватывающее тёплую часть года и слагающееся из ряда волн (6 - 7 паводков). Оно формируется водами от таяния снега и ледников. Замерзает река только в нижнем течении на срок 1 - 2 месяца; в тёплые зимы ледостава совсем не бывает [Борисов, 2005].

Согласно классификации П.С. Кузина, по характеру водного режима река Кубань относится ко II типу: наиболее водоносной Кубань бывает в июле, минимальный расход воды наступает в феврале [Борисов, 2005].

Воды Кубани отличаются большой мутностью. Она вызвана в основном взвешенными частицами глины и ила. В относительном составе речной воды бассейна Кубани преобладают ионы HCO-3. Из катионов почти повсеместно преобладают ионы Ca2+. Воды реки Кубань по составу относятся к гидрокарбонатно-магниево-кальциевым; рН колеблется в пределах 6,8 - 7,2 [Нагалевский, Ерёмин, 1988; Кочетов, 1998].

В общем, минерализация речных вод бассейна Кубани колеблется от малой (50 - 60 мг/л) до повышенной (до 1500 мг/л). Отсюда следует, что речные воды бассейна реки Кубань, как в половодье, так и в межень относятся к хорошим или удовлетворительным питьевым водам [Борисов, 2005].

Жёсткость воды определяется наличием в воде многозарядных катионов. В бассейне реки Кубань характер распределения величин жёсткости сходен с характером распределения минерализации. В основном воды Кубани относятся к мягким и очень мягким [Нагалевский, Ерёмин, 1988].

Кроме Кубани, в Тбилисском районе протекают реки Попасная, Тарапанка, Бейсуг, Сухой Лог, Большая Камышеваха, 2-ой Зеленчук, Средний Зеленчук, Синюга и др. - русловые водоемы старого русла р. Кубань [Схема территориального планирования … , 2009].

В окрестностях ст-цы Алексее-Тенгинской расположена р. Средний Зеленчук [Схема территориального планирования … , 2009].

2.6 Растительный покров

Территория района относится к степной части Краснодарского края. Естественной растительности в степях почти нет, заменена культурным ландшафтом. Значительную часть территории Тбилисского района занимают сельскохозяйственные угодья, а также земли, отведенные под пашню. Доля сельскохозяйственных угодий составляет 86,1 % от общей площади земель района. Основная часть земель сельскохозяйственного назначения используется для выращивания зерновых колосовых и зернобобовых культур [Схема территориального планирования … , 2009].

Леса сохранились лишь по берегам Кубани, на границе с Кавказским и Гулькевическим районами. В лесах встречаются дуб, ясень, клён, тополь, карагач. Также много кустарников: бузина, шиповник, тёрн и др. Из древесных насаждений в населенных пунктах встречаются гледичия, шелковица, липа, софора, тополь, ива [Схема территориального планирования … , 2009].

По берегам рек растут верба, заросли тростника, осоки и др. В степях, вне культурных ландшафтов, главным образом по склонам балок растут ценные травы, пригодные для скота: дикая люцерна, эспарцет, донник, много пырея [Схема территориального планирования … , 2009].

Сохранившиеся вдоль речных русел и балок участки с естественным растительным покровом характеризуются господством луговых и сорных видов растений. Здесь встречается вейник, мятлики, клевер, лапчатка ползучая, подорожник, лютик, осот, сурепка и др. [Макавеев, 1995].

3. Материал и методы исследования

3.1 Объект исследования

Объектом нашего исследования является формация тростника южного в окрестностях ст-цы Алексее-Тенгинской Тбилисского района. Материалом для проводимой работы являлись: гербарий растительности исследуемых участков, дневники полевых наблюдений, фотографии.

Видовая принадлежность гербарных образцов устанавливалась при помощи следующих определителей: «Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья» [Косенко, 1970], «Определитель растений Кавказа» [Гроссгейм, 1949], «Флора Северо-Западного Кавказа» [Зернов, 2006].

3.2 Геоботанические методы исследования

Использовали метод средне-масштабного детально-маршрутного геоботанического исследования с выделением ключевых участков в тростниковых крепях, прокосах и участков, прилегающих к зарослям тростника южного. В процессе детальных исследований структуры растительных сообществ применены методы трансект [Алёхин, 1938] и разных квадратов. При выделении жизненных форм растений использованы наиболее известные биоморфологические классификации Х. Раункиера [Raunkiaer, 1934] и И.Г. Серебрякова [1962].

Для оценки численного обилия отдельных видов существует ряд шкал, из которых в нашей работе использовалась глазомерная шкала Друде [Доспехов, 1965]. В этой шкале степень обилия того или иного вида обозначается баллами (словами или цифрами) [Drude, 1913]. Шкала Друде представлена в таблице 1. При этом методе обычно принимается во внимание не только численность вида, но и степень покрытия им поверхности. Оценка по Друде производилась по отдельности для каждой группы видов растений, сходных по размерам.

Таблица 1 - Шкала оценки обилия видов

Используя модификации шкалы Браун-Бланке, предложенные В.В. Алёхиным [Воронов, 1973] была проведена оценка виталитета тростника южного в окрестностях ст-цы Алексее-Тенгинской Тбилисского района. Автор приводит следующую систему обозначений жизненности:

3а - вид в данном фитоценозе проходит полный цикл развития, нормально развивается, включая плодоношение;

3б - вид, хотя и проходит все стадии развития, но не достигает обычных размеров;

1 - вид вегетативно развит неплохо, но не плодоносит;

1 - вид не плодоносит и сильно угнетён.

3.3 Экологические методы исследования

Для экологического анализа растительности использовалась классификация эдафотопических экоморф. Для полного охвата видов исследуемой растительности наиболее целесообразно использовать их характеристики в экологических шкалах Раменского-Цаценкина. Классификация основана на типах отношений растений к водному режиму почв для гидроморф [Быков, 1978].

Для характеристики светового режима изучаемой прибрежно-водной растительности были использованы три монотипические гелиоморфы: гелиофиты - растения, произрастающие на открытых местообитаниях; семигелиофиты - произрастающие при слабом и умеренном затенении; сциофиты - произрастающие в густой тени [Цыганов, 1976].