Учебно-полевая практика

Элементы геоботаники

бобово-полевичная, ковыльно-типчаковая, сосново-чернично-моховая ассоциация.

Ассоциации, близкие по свойствам и доминирующим видам, объединяются в более крупные формирования:

группа ассоциаций (еловый лес из ели обыкновенной с развитым покровом из зеленых мхов);

формация (еловый лес из ели обыкновенной);

группа формаций (еловый лес);

класс формаций (хвойный лес);

тип растительности (древесный).

Тип растительности — наиболее крупное подразделение растительного покрова земного шара. В настоящее время существует несколько его

классификаций.

По физиономичности различают четыре типа растительности:

древесно кустарниковый — объединяет различные типы лесов;

травянистый тип — включает наземные или водные травянистые сообщества (характерны для степей, лугов, болот и др.);

пустынный тип — объединяет растительные сообщества тундры, каменистых, засоленных и песчаных пустынь (характерен для территорий с холодным и сухим климатом);

«блуждающий тип» — объединяет сообщества низших водных растений, не прикрепленных к субстрату (фитопланктон), а также растительные организмы толщи почвы и воздушной среды.

ГЕОГРАФИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Распределение растительности по поверхности земного шара подчинено определенным закономерностям и носит зональный характер. Это проявляется в смене одних типов растительности другими в связи с изменением климата и географической широты (от полюса к экватору) — широтная зональность или с изменением высоты местности (в горах) — вертикальная зональность (рис. 1.2.3). Критериями, определяющими распределение растительного покрова по зонам (поясам), являются почвен- но-климатические условия. Выделяют четыре основные зоны растительности:

Зона тундры — занимает субарктический пояс, характеризуется суровым климатом, вечной мерзлотой и отсутствием деревьев. Здесь преобладают мхи, лишайники, низкорослые травы, кустарники и кустарнички.

Лесная зона простирается широкой полосой к югу от тундр и включает основной тип растительного покрова Земли, представленный многочисленными жизненными формами растений, среди которых главная роль принадлежит деревьям. В лесной зоне выделяют тропические (влажные и листопадные) леса, субтропические (влажные и жестколистные) леса, летнезеленые листопадные и зимнезеленые хвойные леса.

Степная зона — занимает естественные зоны умеренных поясов Северного и Южного полушарий. Представлена она открытыми травянистыми формациями, в которых доминируют ксерофитные злаки (ковыль, типчак, мятлик и др.), местами встречаются кустарники, а весной цветут эфе-

51

Раздел I. Глава 1.2

а

1

2

3

4

5

6

7

б

Рис. 1.2.3. Вертикальная (а) и широтная (б) зональность (линии соответству ют границам зон): 1 — снег и лед; 2 — тундра; 3 — граница леса; 4 — хвойный лес; 5 — лиственный лес; 6 — пустыни или степи; 7 — тропические леса

меры. В Северной и Южной Америке степи называют соответственно прерии и пампасы.

Зона пустынь располагается на территориях к югу от степей с крайне засушливым климатом, сильно разреженным и обедненным растительным покровом. Это область широкого распространения ксерофитной, суккулентной и галофитной растительности.

Между основными зонами имеются переходные – лесотундра, лесо степь, полупустыня и др.

В лесной зоне и в горных условиях, реже в лесостепной и степной зонах, встречаются пространства, покрытые сплошным сомкнутым ковром мезофильной травянистой растительности, называемые лугами. Для лесной зоны, особенно северной ее части, характерны болота — избыточно увлажненные участки почвы, на которых происходит накопление неразложившихся мертвых органических остатков. Луга, болота и водная растительность не образуют самостоятельных зон, их относят к интразональ ной растительности.

52

Раздел II

ОХРАНА РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА

Едва ли можно назвать в наши дни более животрепещущую проблему глобального масштаба, чем охрана окружающей среды и природных богатств нашей планеты.

Рациональное использование, сохранение, бережное отношение и воспроизводство растительных ресурсов — важнейшая составная часть этой проблемы.

Природный растительный покров испытывает на себе все возрастающее неблагоприятное влияние человека и натиск цивилизации. Площади, занимаемые естественной растительностью, непрерывно сокращаются. Исчезают или становятся редкими некоторые виды растений. Все меньше остается «эталонов природы» — малонарушенных растительных сообществ. Преобладающее большинство форм и видов человеческой деятельности отрицательно влияет на природную флору и растительность. К их числу относятся: строительство новых населенных пунктов, промышленных предприятий, разработка полезных ископаемых, создание водохранилищ, прокладка железных и шоссейных дорог, нефте- и газопроводов, линий электропередач, осушение болот и распашка земель, рубка леса, загрязнение атмосферы, почвы и воды промышленными выбросами, ядохимикатами и многое другое. В окрестностях больших городов, в местах массового отдыха непрерывно усиливаются отрицательные воздействия самого человека на растительность и среду его обитания. Пагубно действует чрезмерное вытаптывание поверхности земли, приводящее к уничтожению надземных частей растений. Урон флоре наносит массовый сбор красиво цветущих растений для букетов. В некоторых странах Западной Европы за последние два столетия исчезло до 5% видов местной флоры. Из всего сказанного ясно, что охрана природы — дело чрезвычайно важное, государственное и всенародное, требующее безотлагательного принятия комплексных мер по

защите наших зеленых друзей.

Научное и практическое значение охраны растений.

Отдельные виды растений — основные объекты изучения и познания растительного мира в целом, истории его развития и формирования на каждой конкретной территории. Для углубленных ботанических и экологических исследований необходимо сохранить теоретически все генетическое разнообразие флоры. На данном этапе первым шагом является охрана исчезающих, редких, эндемичных и реликтовых видов. Эндемичные виды, или эндемики, занимают ограниченную площадь только в пределах одной географической области или целого материка и больше нигде на земном шаре не встречаются: сосна эльдарская (Грузия) — на площади 50 га, лотос каспийский (в дельте Волги), пихта камчатская и др. Реликтовые виды, или реликты, занимают узкий современный остаток обширного в древности ареала. Это вымирающие виды растений, входящие в состав флоры прежних эпох и существующие до настоящего времени: гинкго двулопастное (юго-западный Китай), секвойя (Калифорния) и др.

53

Раздел II

Научная и практическая ценность реликтовых и эндемичных растений определяется тем, что многие из них являются носителями древних генетических комбинаций, то есть представляют собой ценнейший генофонд флоры. С этой точки зрения, детальная биологическая информация об этих видах (систематическое положение, экологическая, цитологическая и ценотическая характеристики, географическое распространение, биологические особенности и т. д.) имеет первоочередное значение при исследовании истории возникновения и формирования природных комплексов, выяснении генетических и биогеографических связей исследуемой биоты, изучении процессов видообразования в отдельных систематических группах. Реликты и эндемики — эти своего рода аккумуляторы разнообразной биогеографической информации — могут быть использованы в качестве прототипа при моделировании биогеографических условий времени их возникновения и ключа для экологического прогнозирования возможных изменений условий существования под влиянием техногенных факторов. Так, способность некоторых видов родов горечавка и колючник реагировать на изменение температуры и освещения можно использовать при моделировании экологии определенных биогеоценозов.

Многие вопросы филогении, систематики и географии растений не были бы решены достаточно полно, если бы исследователи не имели в своем распоряжении всего разнообразия видов флоры и фауны. Если бы такой редкий в Украине арктоальпийский вид, как астра альпийская, исчез из флоры Карпат, это было бы невосполнимой потерей для всей ботанической науки, для флоры не только Украины, но и Польши, Румынии, Чехии, Словакии.

Между тем многие эндемичные виды, представляющие большой научный интерес, уже исчезли с лица Земли, и это произошло раньше, чем их успели изучить. В их числе незабудочник Чекановского из Якутии, лапчат ка волжская из Среднего Поволжья, миндаль Вавилова из Копетдага, кру шина зеравшанская из Таджикистана, строгановия стрелолистная из Южного Тарбагатая, пузырник Комарова из Южного Закавказья, волчеягодник баксанский из Центрального Кавказа (ущелье реки Баксан), соссюрея Порциуса из Карпат (хребет Чивчины, гора Пелешата), армерия покутская из Карпат (бассейн реки Черный Черемош) и др.

Наука не может смириться с исчезновением хотя бы одного вида растения или животного, поскольку, в конечном счете, этот процесс станет необратимым и неуправляемым. Потеря же любого представителя флоры или фауны наносит столь значительный урон природе в целом, что последствия его сегодня еще трудно предусмотреть и оценить.

Значительную научную и практическую ценность представляют растения, выступающие в роли индикаторов почвы. Так, например, волчеягодник обыкновенный, печеночница обыкновенная, лилия кудреватая растут на почвах, богатых минеральными элементами с хорошо разложившимся гумусом. И, наоборот, большинство видов родов плаун, росянка, раминия являются показателями бедных и кислых почв. На бедность или отсутствие извести в почве указывает произрастание на них арники горной, перво цвета весеннего, большинства орхидных.

54

Охрана растительного мира

Растения и их биотопы могут быть использованы как индикаторы загрязнения среды. Достаточно упомянуть часто наблюдаемые случаи изменения окраски стволов деревьев в городах и промышленных центрах. Пятнисто-серая поверхность коры, обусловленная наличием лишайников, после их гибели под влиянием сажи, дыма, выхлопных газов и других вредных веществ становится черной.

Важное научное и практическое значение приобретает углубленное изучение такого феномена природы, как насекомоядные растения (например, росянка). Раньше считалось, что насекомые просто прилипают к слизи, покрывающей листья или цветки насекомоядных растений. Однако американским ученым удалось выделить из сока росянки два вещества, относящихся к классу аминов, которые оказывают парализующее действие на насекомых. Предполагают, что изучение ядовитых растений-хищников поможет разработать новые средства для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

Несмотря на значительные технические и научные достижения, человек находится и всегда будет находиться в полной зависимости от природы. В настоящее время все продукты питания человека прямо или косвенно являются производными растительного или животного мира. Поэтому разумное использование земель должно основываться на детальных экологических исследованиях, непременным условием которых яв-

ляется глубокое знание местной флоры и фауны.

Каждый вид уникален! С такой методологической позиции следует подходить к оценке значения охраны исчезающих видов растений и животных. Живые организмы относятся к невозобновимым ресурсам природы. Сохранение качественного многообразия живой природы отвечает высшим интересам человечества.

В глобальной проблеме охраны окружающей среды первостепенное значение имеет всестороннее изучение флоры, ибо большому количеству видов угрожает опасность вымирания и уничтожения до того, как они будут обнаружены, описаны, изучена их продуктивность и потенциальные возможности. Например, для изготовления лекарственных препаратов в Украине используют примерно 200 видов растений, что составляет около 2% общего числа видов флоры. Примерно 2,5 тысячи видов находят применение в народной медицине. Несомненно, что огромное число видов, не используемых человеком сегодня, потенциально полезно как в практическом, так и в научном отношении.

Ряд отраслей промышленности, например, фармацевтическая, пищевая, легкая, широко используют растительное сырье. Между тем природные запасы многих полезных растений в последние годы сокращаются. Это особенно заметно на примере лекарственных растений. В Украине полностью истощены природные запасы хамомиллы ободранной (ромаш ки аптечной), баранца обыкновенного, горечавки желтой, скополии кар ниолийской, родиолы розовой (рис. 2.1) и многих других.

Не следует забывать об эстетическом и воспитательном воздействии живых памятников природы. Ценность редких и исчезающих видов нельзя определить в денежных единицах так же, как памятников истории, архитектуры, культуры. Эти творения являются социальной и эстетической

55

Раздел II

б

Рис. 2.1. а — хамомилла ободранная (ромашка аптечная); б — баранец обык новенный; в — горечавка желтая; г — скополия карниолийская; д — родиола розовая

ценностью нации, всего человечества. В будущем оригинальные, поистине неповторимые, редкие эндемичные растения и животные будут считаться национальными реликвиями.

Государство берет на себя обеспечение охраны природы, но требует от каждого члена общества личной ответственности. Идея охраны отдельных видов принята во всех странах безоговорочно. На современном этапе практической реализации этой идеи возникает целый ряд трудностей. Это, прежде всего, определение путей и форм охраны видов, методические вопросы, вопросы терминологии и классификации, оценка критериев отбора подлежащих охране видов и др.

56

Охрана растительного мира

Понятие «редкий вид» чаще применяют не к виду как таковому (исключение составляют редкие эндемичные виды), а только к определенной части его ареала, занимающего интересующую нас территорию. Один и

тот же вид может быть редким в одной части ареала и обычным на сравнительно незначительном отдалении. Таким образом, «редкие виды» — это

виды с ограниченным количеством популяций, локализованных в пределах узкого ареала и не проявляющих тенденции к его изменению, или рассеянно распространенные отдельными популяциями на более значительной территории. Редкие виды, как правило, не нуждаются в дополнительных мерах охраны, но требуют постоянного контроля за состоянием их популяций. Редкие виды определяются специфичностью экологических ниш, которые они занимают. Возникновение и существование этих ниш обусловлено комплексом физико-географических и исторических факторов. Причины малочисленности растений могут быть разными, поэтому необходимы исследования динамики развития тех сообществ, в которых они произрастают. Во всех флорах имеется множество редких и узкоэндемичных видов, которым в большинстве случаев не угрожает опасность уничтожения или естественного исчезновения. Они всегда были и будут редкими в силу специфичности занимаемых ими в пределах своего ареала экологических ниш. Это, прежде всего, растения скал, каменистых осыпей. Если виды данных мест обитания не обладают ни декоративными, ни лечебными свойствами, а их биотопам не угрожает разрушение и они удовлетворительно возобновляются, они находятся вне опасности, относить их к категории исчезающих нет оснований. К этой группе растений в нашей флоре относятся редкие виды осок, тимьяна, представители мятли ковых, гвоздичных, папоротникообразных и др. В то же время эти виды имеют значительную ценность уже благодаря самому факту своего существования.

Обычно в сочетании с термином «редкий» употребляется термин «исчезающий». «Исчезающие виды» — это виды, численность которых за-

метно уменьшается или уже достигла критического уровня в пределах всего ареала либо его части. Выживание таких видов маловероятно, если отрицательное действие определенных факторов не будет устранено и не будут приняты соответствующие меры их охраны. Исчезающими могут быть и редкие, и довольно часто еще встречающиеся сегодня виды, ареал которых в силу каких-либо причин сокращается, биотопы уничтожаются, обилие в ценозах уменьшается, жизненный цикл прерывается. Чаще всего это декоративные виды родов подснежник, белоцветник, шафран, пион, тюльпан, эремурус и др., лекарственные растения (горицвет весен ний, горечавка желтая, валериана лекарственная, родиола розовая, ба ранец обыкновенный, скополия карниолийская и др.), орхидные, водные, болотные растения, суккуленты, виды, обитающие на целине, подвергающейся распашке, и т. д.

Основная цель индивидуальной охраны природы — предотвращение исчезновения любого вида, над которым нависла такая опасность. Следовательно, основным объектом нашего внимания являются виды исчезающие.

57

Раздел II

Термин «редкий» используется для иллюстрации количественной характеристики вида и его популяций в ценозах, определяет его встречаемость на той или иной территории. Термин «исчезающий» объективно характеризует качественную и смысловую сущность охраняемого объекта.

Воснове понятия «вымирающий вид» лежат причины естественноисторического характера, в то время как под «исчезающими» видами подразумеваются причины искусственные, связанные с деятельностью человека.

Что касается определения понятия «эндемик», то, как правило, речь идет об эндемичности вида в четко обособленных, естественноисторических регионах. Например, «эндемик флоры Карпат» или «эндемик флоры Крыма».

Впоследнее время вошли в употребление несколько новых терминов. Это «созология» — наука об охране природы, «фитосозология» — наука об охране растительного мира, «аутфитосозология» — наука об охране отдельных видов растений и «синфитосозология» — наука об охране рас-

тительных сообществ.

Пути и формы охраны растений. Цели и задачи охраны отдельных видов растений (аутфитосозологии) на современном этапе четко определены. Менее ясны пути и формы охраны, не разработаны теоретические основы аутфитосозологии.

Наиболее эффективной формой охраны видов следует признать запо ведники и заказники. Их территория по площади может быть ниже критического минимума, обеспечивающего необходимые экологические требования охраняемых видов и их популяций. Такая минимальная площадь может составлять примерно 100 га. В отдельных случаях, например при интенсивных мелиоративных работах, 100 га недостаточно для предотвращения отрицательных влияний, являющихся причиной нарушения экологического равновесия заповедной территории. В иных случаях охрана отдельных видов возможна и на небольших участках — на одном или нескольких гектарах, в микрозаказниках.

Определенную роль в охране отдельных видов растений могут сыграть ботанические сады, создавая коллекции исчезающих видов. Следует отметить, что в настоящее время взгляды на роль ботанических садов как очагов охраны отдельных видов расходятся. Большинство ботаников возражают против перенесения редких и исчезающих видов из естественных условий в искусственные. Они считают, что при этом нарушается экологическая связь в биогеоценозах и еще не известно, как поведет себя тот или иной вид в новых для него условиях. Примеров отрицательных последствий интродукции (внедрение чужого вида в местный природный комплекс) и акклиматизации (приспособление растительного организма к новым, непривычным для него, условиям существования) растений известно много и они весьма поучительны. Как правило, интродукция растений в совершенно новых для них условиях заканчивается их гибелью. Но если виды встречают в новых местах благоприятные условия, то размножаются и распространяются в катастрофических масштабах (например, водяной гиацинт, амброзия). Из этого следует, что наиболее реальной и научно обоснованной формой охраны исчезающих видов явля-

58

Охрана растительного мира

ется охрана их местообитаний, а к культуре этих видов следует прибегать очень осторожно и только при крайней необходимости.

Некоторые ботаники (в большинстве случаев работники ботанических садов) на первое место выдвигают идею охраны растений созданием коллекций редких и исчезающих видов в ботанических садах. Кажущаяся на первый взгляд привлекательной, эта идея имеет ряд слабых мест. В ботанических садах практически трудно создать искусственные биогеоценозы, то есть все разнообразие природных условий одновременно для нескольких сотен видов, представляющих различные линии соматической эволюции жизненных форм. Кроме того, нельзя предусмотреть экологические и общебиологические последствия интродукции новых видов. Смешивание интродукционной и природной популяций может иметь серьезные отрицательные последствия для генетических исследований в будущем.

Как известно, полиплоидные формы — в большинстве случаев сравнительно молодые образования, которые легко могут вытеснить исходные диплоидные формы с меньшей потенциальной пластичностью приспособления к новым условиям среды. При поверхностном и произвольном подходе нет никакой гарантии, что интродуцированные исчезающие, редкие или эндемичные виды не являются гибридами или полиплоидами.

В теоретическом плане необходимость охраны отдельных видов базируется на концепции охраны всего генетического многообразия в его чистом виде. В этом случае наличие гибридов в коллекции исчезающих и редких видов в ботаническом саду противоречит самой цели создания этих коллекций — охране генетически чистого наследия. Интродукции видов в культуру должно предшествовать тщательное систематическое, экологическое, хорологическое, цитологическое, палинологическое и биохимическое изучение с целью выяснения их генетического полиморфизма, степени гетерогенности генофонда каждой конкретной флоры, то есть наследственного достояния.

Положительным в создании коллекций редких растений в ботанических садах является то, что они представляют собой источник материалов для систематических, цитологических, генетических, биохимических, биоморфологических и других экспериментальных исследований. Ботанические сады могут обеспечить только частичную охрану исчезающих видов. Созданная в ботаническом саду коллекция должна служить средством временного сохранения видов для дальнейшей реинтродукции их

вестественные условия после того, как источник опасности ликвидирован.

Одна из эффективных форм охраны отдельных видов растений — создание семенных банков исчезающих видов. Семенные банки могут обеспечить чистый генетический материал для научных целей. Создание их должно предусматривать необходимое оборудование для длительного хранения семян, изучения всхожести, энергии прорастания и т. д.

Наряду с существованием заповедников и заказников, коллекций живых растений в ботанических садах, семенных банков, необходимо, чтобы

вцентральных гербариях были представлены аутентичные гербарные образцы всех популяций редких и исчезающих видов местной флоры.

59

Раздел II

Следующим этапом после составления сводных списков исчезающих

иредких растений является детальное и глубокое изучение каждого вида. Нужна по возможности полная информация о каждом виде и его местообитании. Только на этой основе можно разработать конкретные и действенные формы охраны каждого исчезающего вида. Первостепенная роль в этом деле должна принадлежать систематикам, флористам и экологам.

Следует помнить, что любая форма охраны отдельных видов растений может эффективно осуществляться только на основании государственного законодательства, берущего под охрану исчезающие виды растений как в национальных, так и в международных масштабах.

Охрана исчезающих видов — международная проблема, ибо факторы, обусловливающие исчезновение видов, во всех странах идентичны, кроме того, ареалы многих исчезающих видов не ограничиваются административными границами.

Во многих европейских странах, в США, в ряде штатов Австралии имеются Списки редких и исчезающих растений. Подготовка подобных списков начата в Колумбии, Японии, Мексике, Новой Зеландии, Южной Африке и других странах, где предпринимаются и другие действия по сбережению этих растений. В 1960 г. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) ввел Красную книгу редких и исчезающих видов растений и животных. В ней приводятся сведения о прошлом и современном распространении и численности видов, краткие данные об их биологических особенностях, о принятых и рекомендованных мерах охраны. В 1976 г. Комиссией по исчезающим растениям МСОП и ботаническим садом Garden Kew был опубликован Сводный перечень редких, исчезающих

иэндемичных растений стран Европы, в котором по степени угрозы исчезновения растения разделяют на четыре группы. Эта сводка может быть использована при планировании национальных программ сохранения флоры, координации при организации флористических заказников и биосферных заповедников, при изучении аутэкологии исчезающих и эндемичных видов.

По предварительным данным, общее число редких и находящихся под угрозой исчезновения видов высших растений во всем мире составляет около 25000, то есть каждый десятый вид. В 1980 г. МСОП утвердил Все мирную стратегию охраны природы, где была экономически обоснована выгодность предотвращения возможного ущерба, чем ликвидация его последствий. На состоявшейся в 1992 г. Конференции ООН с участием 154 государств мира было принято Заявление по принципам для глобаль ного консенсуса по рациональному использованию, сохранению и устой чивому развитию всех типов лесов.

Внастоящее время усилия многих стран направлены на совместные действия по сохранению мировых и национальных ценностей растительного мира. Более 35 государств приняли Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой ис чезновения. В приложения к этой Конвенции вошло более 200 видов растений. Включение того или иного растения в указанные приложения означает строгий контроль над экспортом и импортом флористических ценностей с целью предотвращения ввоза и вывоза запрещенных расте-

60