Введение

Экологическое образование школьников, формирование ответственного отношения к природе и рациональному использованию ее богатств – важнейшая проблема современности. Одной из форм экологического образования могут стать школьные участки, где учащиеся приобретают основы экологических знаний и проводят систематическую научно-исследовательскую работу по актуальным вопросам экологии и биологии. Данная работа приурочена к знаменательной дате нашей школы, ей исполняется – 25 лет. Цель нашей работы – определение современного состояния флоры на территории участка СОШ с. Айкино Усть-Вымского района Республики Коми. Для достижения данной цели определены конкретные задачи:

1.         Наиболее полно выявить и определить видовой состав флоры на территории школьного участка.

2.         Провести таксономический, систематический, географический и эколого-биоморфологический анализ сосудистых растений, произрастающих на школьном участке.

3.         Оценить современное состояние флоры на территории школьного участка и предложить рекомендации дальнейшего его озеленения и для ведения многолетнего мониторинга.

Научная значимость нашей работы заключается в том, что на ее основе возможно проведение мониторинговых исследований для выяснения динамики развития различных фитоценозов на данном участке, а также экологически обосновать научно-практические рекомендации для расширения списка ассортимента декоративных древесных растений, обогащенного интродуцированными видами в озеленение села и школы. Полученные результаты наших исследований будут внесены в экологический паспорт школьного участка и уже используются для проведения уроков биологии, географии, экологических бесед, лекций, игр, викторин и экскурсий по экологическим тропам.

Природные условия района исследования

Климат нашего района умеренно-континентальный, с пониженными суммарными температурами за период активной вегетации и равномерным распределением осадков. Общее представление о климате района дают приведенные в таблице 1 данные климатических факторов по многолетним наблюдениям Усть-Вымской метеостанции.

Вегетационный период (период со среднесуточной температурой выше 5 °С) начинается в начале мая и заканчивается в сентябре. Средняя продолжительность его составляет 100–120 дней, что компенсируется наличием длинного светового дня. Сумма активных температур выше 10 °С в этом районе составляет 1200–1400 °С (Географический атлас…, 1994). По количеству осадков район исследования относится к избыточно увлажненному (Атлас…, 1997).

В год в среднем выпадает 500–600 мм осадков, характерно большое количество дней с осадками (204 дней в год). Количество выпадающих осадков (522 мм) превышает их годовое испарение (352 мм). Более 56% годового количества осадков выпадает в течение вегетационного периода, что благоприятно сказывается на росте растений.

Влажность воздуха в среднем за год составляет 79%. Ее наименьшие показатели падают на весенние и летние месяцы, наибольшие – осенние и зимние (Исаченко, 1995). Средняя глубина промерзания почвы – 98 см. Средние даты ледостава рек – 10–15 ноября, вскрытия – 30 апреля-5 мая.

Согласно почвенному районированию территория исследования входит в Вычегдо-Лузский район типичных подзолистых почв (средней тайги) Вычегдо-Мезенского геоморфологического округа. Заболоченные варианты развиваются на торфянисто-подзолистых, в различной степени оглеенных почвах, т. к. появляется переувлажнение за счет ослабления стока атмосферных вод (Забоева, 1973). Кислотность почв сильная – рН=3,6–4,5

Таблица 1. Данные климатических факторов по многолетним наблюдениям Усть-Вымской метеостанции

По районированию растительности Коми АССР Ю.П. Юдина (1954) район исследования относится к подзоне средней тайги. Район исследования включается в Вычегодско-Сысольский геоботанический округ, северной границей которого является долина р. Вычегда. Суходольных лугов немного, они очень неустойчивы, быстро покрываются мхом и зарастают кустарниками и лесом. Земледелие с материка частично смещается в долины рек и на южные склоны. Луга в долине нижней Вычегды разнотравно-злаковые и злаковые. Урожайность трав этих лугов высока (3–4 т/га).

Методика сбора и обработка материала

Полевые исследования флоры и растительности на территории школьного участка с. Айкино выполнялись нами в летние периоды 2004–2006 гг. Для изучения флоры этого участка использован метод конкретных (элементарных) флор (КФ), разработанный Толмачевым А.И. (1974). По данной методике была обследована флора по всей территории участка. Мы проложили маршруты по всему участку, на протяжении которых определялись виды растений, эпифитных лишайников и мхов, неясные виды брались в букеты, в гербарий и определялись в школе, дома, Институте биологии КНЦ УрО РАН.

Собранный материал определен по «Флоре Северо-Востока европейской части СССР» (1974–1977). Названия видов приведены по сводке С.К. Черепанова (1995). Для характеристики флоры школьного участка составлен общий список сосудистых растений, определено число и процент видов, родов, семейств данной флоры, а также приведен отдельно список ассортимента декоративных древесных растений, используемый в озеленение школы с числом и процентами видов, родов, семейств этой группы. Для анализа флоры использован метод биографических координат. Анализ жизненных форм проводили по системе И.Г. Серебрякова (1962). Проведен анализ видов по биотипам Раункиера, по их экологической и ценотической приуроченности.

Результаты исследований и их обсуждение

Территория исследуемого школьного участка (3,7 га) находится по адресу: с. Айкино, ул. Центральная, д. 100 «А». Она покрыта растительностью на площади в 3,3 га. В отличие от естественных сообществ, антропогенные ландшафты характеризуются прямым вмешательством человека в среду обитания животных и растений. Это ведет к формированию нового природно-хозяйственного комплекса. В нашем случае этим комплексом является школьный участок.

При анализе его флоры нами обнаружено 220 видов из 137 родов и 44 семейств, что составляет чуть меньше половины (45%) всей флоры окрестностей с. Айкино. Споровые сосудистые растения (сосновые и хвощи) насчитывают 8, покрытосеменные – 212 видов (из них 39 – однодольных, 173 – двудольных). Набор десяти ведущих семейств оказался почти одинаков с флорой таежной зоны.

На территории школьного участка первые 3 места занимают семейства астровые (Asteraceae) – 29 (13.2%), мятликовые (Poaceae) – 22 (10%) и розоцветные (Rosaceae) – 17 видов (7.7%), а во флоре таежной зоны в эту тройку входит семейство осоковые (Cyperaceae), которое в нашем случае занимает только 11-ое место. Повышена роль семейства Lamiaceae за счет значительного числа сорных видов из рода пикульник (Galeopsis).

Десять ведущих семейств включают в себя 62% всего видового состава, что характерно для флор среднетаежной зоны и свидетельствует о бореальной природе флоры школьного участка. Спектр родов начинается с Carex (7) и Salix (6 видов). Это обычно для флор бореальной природы. Одна треть семейств (вьюнковые – Convolvulaceae, синюховые – Polemoniaceae) и большое количество родов (частуха – Alisma, адокса – Adoxa) имеют только по одному виду, что свидетельствует о некоторой обедненности и миграционном характере бореальных флор (Толмачев, 1954).

Особенности флоры и растительности Бореальной флористической области, куда входит изученная территория, определяет бореальная широтная группа видов (Мартыненко, 1989). К ней относится более 70% сосудистых растений. Бореальными видами являются лесообразующие породы (ель сибирская – Picea obovata, сосна лесная – Pinus sylvestris), кустарники (смородина черная – Ribes nigrum, шиповник майский – Rosa majalis) и травы (лисохвост луговой – Alopecurus pratensis, горошек заборный – Vicia sepium).

Второе место по видовому разнообразию занимает полизональная группа (19%), включающая виды, распространенные широко в нескольких природных зонах (крестовник обыкновенный – Senecio vulgaris, пастушья сумка – Capsella bursa-pastoris). На территории школы ведется хозяйственная деятельность, вследствие этого наблюдается возрастание ценотической роли эвритопных полизональных видов. Южные широтные группы – неморальная (1 вид: манник складчатый – Glyceria notata) и лесостепная – составляют около 7% видов. Лесостепная широтная группа включает виды, распространенные обычно в травянистых сообществах степной и лесостепной зон нашей страны, такие как мятлик узколистный (Poa angustifolia), астрагал датский (Astragalus danicus) и другие.

Очень маленькую группу (1.4%) образуют виды северных широтных групп, область распространения которых лежит в Арктике и Субарктике – арктоальпийская (мятлик альпийский – Рoa alpina) и гипоарктическая (ива филиколистная – Salix phylicifolia и ожика многоцветковая – Lusula multiflora). Больше половины среди долготных групп флоры школьного участка имеют евроазиатские ареалы (осина – Populus tremula, герань луговая – Geranium pratense), второе место (23.6%) по этому показателю занимает голарктическая (циркумполярная) группа (осока черная – Carex nigra, фиалка полевая – Viola arvensis). Значительную долю (15.4%) флоры составляют виды с европейскими ареалами, многие из которых играют существенную роль в сложении лесных (ольха серая – Alnus incana, береза повислая – Betula pendula) и луговых (овсяница гигантская – Festuca gigantea, кострец безостый – Bromopsis inermis) сообществ.

Около 7% флоры относится к плюрирегиональной (почти космополиты) группе, включающей в основном полизональные сорные (вьюнок полевой – Convolvulus arvensis, вероника полевая – Veronica arvensis) растения, широко распространенные на земном шаре. Близость нашей республики к Сибири и исторические связи с сибирской флорой обусловили здесь некоторого количества азиатских (сибирских) видов (0.9%) – смородина щетинистая (Ribes hispidulum) и шиповник иглистый (Rosa acicularis). Возле школы на клумбе из года в год самосевом растет единственная представительница Америки – щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus), занесенная когда-то с другими культурными семенами цветов.

Больше половины видов растений произрастает в луговых (54.6%) сообществах, а одна треть – в сорно-рудеральных местообитаниях. Обращают внимание заброшенные участки поля и луга. Здесь активно разрастаются сорные растения – хвощ полевой (Equisetum arvense), пырей ползучий (Elytrigia repens), борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi), осот полевой (Sonchus arvensis). В свое время над созданием борщевика Сосновского трудились десятки биологов, совместили лучшие признаки нескольких растений. Получили «идеальное растение» с большой биомассой и энергией семенного размножения, крайне неприхотливое.

Сейчас это интродуцированное растение является проблемой XXI века. Он заполоняет все вокруг, вытесняя другие растения. Таким образом, неконтролируемое воздействие человека на природу может привести к пагубным последствиям (Орловская и др., 2006). Большое число рудеральных видов произрастает на унавоженных участках (крапива двудомная – Urtica dioica, льнянка обыкновенная – Linaria vulgaris, чертополох курчавый – Carduus crispus). Более половины сорных растений относятся к адвентивным видам, занесенным из южных районов нашей страны (Silene noctiflora, Arabis gerardii).

Лесной ценотип (10%) представлен в основном древесными растениями – лиственница сибирская (Larix sibirica), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), ива козья (Salix caprea) и другие. Наличие болотного (3.7%) и прибрежно-водного (1.4%) ценотипов обусловлено незначительной обводненностью в оврагах, где протекают родники.

Выделение экологических групп видов растений производились на основе их отношения к фактору увлажнения (Поплавская, 1948; Горышкина, 1979). Большинство видов растений школьного участка относится к мезофитам (76.5%), произрастающим в условиях достаточного увлажнения (марь белая – Chenopodium album, щавель кислый – Rumex acetosa).

Второе место по количеству видов занимают растения сухих местообитаний, способных переносить значительный недостаток влаги – ксеромезофиты (лапчатка средняя – Potentilla intermedia, василек шероховатый – Centaurea scabiosa).

Группе гигрофитов принадлежат 10.4% видов растений (белозор болотный – Parnassia palustris, подмаренник болотный – Galium palustre), обитающие в избыточно увлажненных местообитаниях. По жизненным формам Раункиера во флоре школьного участка преобладают гемикриптофиты (60.5%), что характерно для лесной зоны, второе место – у терофитов (18.5%), представленные в основном видами растений на антропогенных нарушенных участках школы.

В анализируемой флоре 90% видов составляют травы, из них 67.3% многолетние, среди которых преобладают корневищные (32.7%) и стержнекорневые (15%) растения. Это обеспечивает у первых их устойчивое закрепление на территории и хорошее распространение даже при ослабленном семенном возобновлении за счет интенсивного вегетативного размножения (бодяк щетинистый – Cirsium setosum, мать-и-мачеха – Tussilago farfara). Значительна доля одно-, двулетников (19.1%) – это в основном антропохорные виды (звездчатка средняя – Stellaria media, горец птичий – Polygonum aviculare). Они принимают активное участие в открытых группировках и в зарастании нарушенных участков.

Набор древесных жизненных форм на школьном участке небогат – 10%. Большую площадь занимают газоны и клумбы (91%), а древесно-кустарниковая растительность – лишь 0,5 га. В ходе наших исследований выявлено 33 вида древесных растений (из них 12 – интродуцированных) из 22 родов и 9 семейств. Из декоративных древесных пород наиболее типичными являются березы пушистая (Betula pubescens) и бородавчатая (B. рendula) и многие виды ив, а также из интродуцированных – тополь бальзамический (Рорulus balsamifera) и желтая акация (Caragana arborescens).

Систематический состав древесных растений пестрый. Наибольшим числом видов представлены семейства розоцветные (Rosaceae) – 10 (30%) и ивовые (Salicaceae) – 8 (24%). В Красную книгу РК (1998 г.) занесена бузина красная (Sambucus racemosa), которая очень редко встречается в южных лесах нашей республики и используется в озеленение нашего села и школы. Республика Коми имеет 74% лесопокрытой площади (Государственный доклад…, 2005), однако видовой состав древесных растений беден, представлен всего 101 видом (Флора Северо-Востока…, 1974–77), из них только 45 пригодны для озеленения.

В данной работе выделен 21 вид древесных растений из местной флоры, используемый в озеленение школьного участка. Наиболее перспективными эколого-географическими районами для привлечения древесных и кустарниковых растений являются: европейская часть России, Северная Америка, Восточная Азия, Дальний Восток (Скупченко и др., 2003).

Список составлен из 29 видов древесных растений с учетом плодоношения или успешного размножения вегетативным способом, саженцы которых можно приобрести в дендрарии Института биологии КНЦ УрО РАН или питомниках Айкинского и Чернамского лесничеств. Список видов древесных растений, рекомендованный для озеленения с. Айкино

1.   Acer ginnala Maxim.

2.   Berberis amurensis Rurp.

3.   Cotoneaster integerrimus Medic.

4.   Crataegus chlorosarca Maxim.

5.   Crataegus curvicepala Lindl.

6.   Crataegus dahurica Koehne

7.   Crataegus submolis Sarg.

8.       Euonymus europaeus L.

9.       Euonymus verrucosus Scop.

10.     Fraxinus pensyvanica Marsh.

11.     Malus cerasifera Spacy.

12.     Malus prunifolia (Willd.) Borckh.

13.     Malus purpurea (Barbier) Rehhd.

14.     Padus maackii (Rupr.) Kom.

15.     Philadelphus coronarius L.

16.     Philadelphus coronarius «Luteus»

17.     Picea pungens Enggelm.

18.     Ribes alpium L.

19.     Salix alba L.

20.     Sorbaria sorbifolia (L.) A. Br.

21.     Sorbus sambucifolia Roem.

22.     Spirea beauverdiana Schneid.

23.     Spirea beauverdiana Schneid. x billiardii Hering.

24.     Spirea chamaedryfolia L.

25.     Spirea trilobata L.

26.     Syringa amurensis Rupr.

27.     Syringa josikaea Jacq. Fil.

28.     Syringa wolfii Schneid.

29.     Swida alba «Argenteo – marginata»

Необходимо отметить у некоторых древесных растений (боярышники, шиповники, березы, клен татарский, лиственница сибирская) хорошо развито пылезадерживающее свойство и газоустойчивость (тополя, черемуха обыкновенная), поэтому они используются в посадках для уменьшения загрязнения окружающей среды.

На территории школьного участка нами выделено 24 вида эпифитных лишайника из 18 родов и из 7 семейств, а по жизненным формам – 4 кустистых, 11 листоватых и 9 накипных. Очень обильно встречаются нитрофильные лишайники среди листоватых: фисции звездчатая (Рhyscia stellaris) и серо-голубая (Ph. aipolia), ксантория настенная (Xanthoria parietina) и накипных: сколициоспорум хлорококковый (Scoliciosporum chlorococcum).

Отмечены кустистые формы – рамалина желобчатая (Ramalina sinensis), бриория (Bryoria sp.), уснея жесткая (Usnea hirta) и эверния сливовая (Evernia prunastri) – в угнетенном состоянии. Также определено 3 вида эпифитных мха – пилезия многоцветковая (Pylaisiella polyantha (Hedw.) Graut – сем. Hypnaceae), лескеа многоплодная (Lescea polyocarpa Hedw. – сем. Lescaceae), ортотрихум прекрасный (Orthotrichum speciosum Ness in Sturm – сем. Orthotrichaceae), которые хорошо растут в основании и на северной стороне стволов старых лиственных деревьев в населенных пунктах.

Выводы

1. Во флоре школьного участка с. Айкино Усть-Вымского района выявлено 220 видов из 137 родов и 44 семейств, что составляет чуть меньше половины (45%) всей флоры окрестностей с. Айкино, а также 24 вида эпифитных лишайника из 18 родов и 7 семейств и 3 вида мхов.

2. Эколого-биологический анализ школьного участка показал преобладание видов бореального евроазиатского элемента и преимущество мезофильных травянистых корневищных многолетников лугового ценотипа.

3. Выделено 33 вида древесных растений из 22 родов и 9 семейств, используемые в озеленении школьного участка.

4. Необходимо использовать расширенный список озеленительного ассортимента древесных растений, предложенный сотрудниками Института биологии КНЦ УрО РАН и создание долговременного мониторинга на территории школьного участка с. Айкино Усть-Вымского района для продолжения научно-исследовательских работ.