Flora and vegetation of urbanized areas on the example of the Melekeska and Shukralinka valleys within Naberezhnye Chelny

Full Text

Введение

Набережные Челны – крупный промышленный город, организованный вокруг Камского автомобильного завода (КамАЗ). Второй по величине город Татарстана с численностью населения 533,8 тыс. чел. по данным Росстата [1]. Расположен на берегу р. Камы и Нижнекамского водохранилища. В городе расположены крупные объекты промышленности: заводы тракторный, автомобильный, картонно-бумажный, молочный и мясокомбинат. Предприятиям такого типа свойственно значительное воздействие на окружающую среду, особенно в исторической перспективе.

Как индустриальный центр с богатой речной сетью, Набережные Челны являются интереснейшим объектом для комплексного изучения флоры и фауны урбанизированных районов. Через город протекают 2 реки – Мелекеска и Шукралинка (другое название – Челнинка, или Челна). Истоки р. Мелекеска (55,544970° с.ш., 52,116091° в.д.) находятся в смешанном лесу Елабужского лесничества, р. Шукралинка (55,535822° с.ш., 52,464280° в.д.) – у дер. Таш-Кичу, обе реки впадают в Мелекесский залив Нижнекамского водохранилища (55,703791° с.ш., 52,320428° в.д.). Длина Мелекески 22 км, площадь бассейна 152 км². Большая часть реки протекает через зону интенсивного сельского хозяйства, собирая смыв с полей, садовых участков и стоки дер. Мелекес. Нижнее течение Мелекески находится в историческом центре города; считается самой грязной рекой г. Набережные Челны [2], здесь расположен городской пруд. Длина р. Шукралинка 33 км, площадь водосборного бассейна 364 км². Река протекает по безлесным пространствам, через несколько дачных массивов и деревень; в непосредственной близости от ее долины расположен завод «КамАЗ». Низовье реки представлено копаным руслом с крутыми узкими берегами.

Контроль за экологическим состоянием крупных городов приводит к необходимости изучения элементов поддержания благополучной обстановки в них. Состояние водных объектов регулируется не только непосредственно водной флорой и фауной, но и окружающими близлежащими условиями. Первостепенную роль в состоянии водотока играет состояние его долины, в том числе растительности: оно обеспечивает задержание и очистку береговых стоков, устойчивость ландшафта, сохранность водных растительных и животных сообществ. Одним из основных элементов ландшафта долинного комплекса рек являются луговые сообщества. Луговая растительность закрепляет почвенный покров, является первым барьером на пути стоков с дорог и сельскохозяйственных угодий перед попаданием в водоток; являются дополнительным источником видового разнообразия флоры водотока [3].

Флористические исследования окрестностей Набережных Челнов, в частности Белоусского леса, проводятся достаточно давно [4; 5] – здесь расположен Национальный парк «Нижняя Кама». В то же время флористические исследования в пределах городской черты начали развертываться относительно недавно. В первую очередь были обследованы парки [6; 7], скверы, насыпи и пр. [8–10]. Значительная работа была проведена А.А. Белеховым [11]. В то же время растительность долинно-речного комплекса рек Шукралинка и Мелекеска осталась вне поля зрения.

Цель данного исследования: выявление основных типов растительных сообществ, видового богатства, современного состояния флоры и растительности урбанизированных территорий на примере долин рек Мелекеска и Шукралинка по показателям экологических параметров: географического, биоморфологического, эколого-ценотического состава и адвентивной фракции.

Материалы и методы

Флора склонов и пойм рек Шукралинка и Мелекеска обследована 3–4 сентября 2018 г. На протяжении водотоков выделено 5 участков: Мелекесский залив Нижнекамского водохранилища (рис. 1: 1), долина р. Шукралинка (рис. 1: 2), долина р. Мелекеска в зоне слабого подпора водохранилища (рис. 1: 3), городской пруд (рис. 1: 4), долина р. Мелекеска выше зоны подпора (рис. 1: 5). Городской пруд, ввиду затопления долины, из рассмотрения был исключен. На склонах и пойме заложены 32 пробных площадки, описания на которых проводились по стандартной методике [12–14].

Для установления таксономической принадлежности использованы общепринятые определители [15–17].

 

Рисунок 1 – Схемы выделенных для исследования участков долин рек Шукралинка и Мелекеска (уч. 1–5, объяснения в тексте), г. Набережные Челны

 

Результаты и обсуждение

Растительность долин представлена в основном луговыми сообществами. Наиболее широкое распространение получили ассоциации: Bromopsetum variograminosum, B. varioherbosum, Festicetum variograminosum, несколько реже Calamagrostetum epigeiosum. Помимо них широко представлены антропогенно-измененные участки, с высокой мозаичностью сообществ вышеприведенных ассоциаций и эфемерной сорной растительности, являющиеся следствием землеотвальной (уч. 2), пастбищной (уч. 2) и рекреационной (уч. 1–3) нагрузок (рис. 1). В долине р. Мелекеска широко представлена асс. Phragmitetum australis. Значительно в меньшей степени представлены ассоциации древесно-кустарниковых – Aceretum negundi в долине Шукралинки (уч. 2), Salicetum cinereae – в долине Мелекески (уч. 3 и 5).

Состав сосудистых растений рек Шукралинка и Мелекеска в пределах обследуемой территории насчитывает 120 видов, относящихся к 94 родам и 40 семействам. Что составляет 7,5% от совокупной флоры Республики Татарстан [18]. Видовое богатство участков колеблется от 43 до 67 видов, наибольших значений достигают показатели долин участков 2 и 5, наименьших – участков 1 и 3.

К отделу Magnoliophyta относится 117 видов (97,5%), из них 97 (80,8%) – Magnoliopsida, и 20 (16,7%) – к Liliopsida, на Equisetophyta приходится 3 вида (2,5%).

На ведущие 10 семейств флоры (табл. 1) приходится 82 вида (68,2%), из них первые – Asteraceae – 20 видов (16,7%), Poaceae – 14 видов (11,7%) и Fabaceae – 13 видов (10,8%). Такое расположение кардинально отличается от флоры водотока, в которой Asteraceae занимают лишь шестую строку, а Fabaceae не присутствует вовсе [3], однако вполне соответствует региональной флоре [18]. Сем. Cyperaceae, обычно занимающее в условиях пойменных лугов достаточно высокое положение [19–22], в исследуемой флоре занимает лишь седьмую позицию, что может быть связано с весьма резким разделом сред, не последнюю роль может также играть антропогенная трансформация долин. Одновидовых семейств 21.

 

Таблица 1 – Ведущие семейства флоры долин рек Шукралинка и Мелекеска

Семейство	Роды		Виды
	число	доля, %	число	доля, %
Asteraceae	19	20,2	20	16,7
Poaceae	12	12,8	14	11,7
Fabaceae	6	6,4	13	10,8
Rosacea	4	4,3	7	5,8
Lamiaceae	6	6,4	7	5,8
Polygonaceae	3	3,2	6	5,0
Всего в первых 10 семействах	61	64,9	82	68,2
Всего: 40 семейств	94	100,0	120	100,0

 

Насыщенность родов видами низкая – 7 родов (Salix, Potentilla, Rumex, Medicago, Amoria, Eqisetum, Carex) включают по 3 вида, 12 – по 2 вида, остальные 75 родов монотипные. Редких для региональной флоры растений не встречено.

Виды с наибольшей встречаемостью входят в диапазон от 25% до 50%: по 11 встреч – Acer negundo L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth, по 9 встреч – Urtica dioica L., Salix acutifolia Willd., Bidens tripartita L., Cichorium intybus L., Cirsium setosum (Willd.) Besser, по 8 встреч – Phragmites australis (Cav.) Trin. ex. Steud., Achillea millefolium L. Остальные 111 видов встречены менее, чем в 25% описаний, самые частые из них: Stachis palustris L., Berteroa incana (L.) DC. и Tussilago farfara L.

Анализ жизненных форм, выделенных согласно системе И.Г. Серебрякова [23], показывает наличие 19 экобиоморф. Доминируют многолетние поликарпические травы (69,2%), а среди них длиннокорневищные (21,7%), что свойственно луговым условиям, и стержнекорневые (15,0%), что характеризует условия как подверженные пастбищной нагрузке или вытаптыванию. На однолетние травы приходится 14,2% (табл. 2). Такое соотношение говорит, в целом, об удовлетворительном состоянии растительного покрова. Согласно классификации жизненных форм К. Раункиера [24], наиболее многочисленной группой в спектре биоморф луговой флоры оказались гемикриптофиты (54,2%). Второе место принадлежит терофитам – 18,3%. Криптофиты занимают третье место, на их долю приходится 15,8%, среди которых 8,3% – геофиты. Замыкают спектр фанерофиты (7,5%) и хамефиты (4,2%). Величина доли терофитов указывают на степень доступности для своего вселения мест, а значит на нарушенность растительного покрова. Максимальна их доля для долины р. Шукралинка (уч. 2) – 14 видов (20,9%), минимальна для низовий р. Мелекеска (уч. 3) – 2 вида (4,7%). В обоих случаях это невысокий показатель, что в сочетании с высоким видовым богатством показывает удовлетворительное состояние.

 

Таблица 2 – Распределение видов флоры долин рек Шукралинка и Мелекеска по жизненным формам (по И. Г. Серебрякову)

Экобиоморфа	Виды
	число	доля, %
Деревья	7	5,8
Кустарники	2	1,7
Полукустарники	1	0,8
Поликарпики	83	69,2
– стержнекорневые	18	15,0
– короткокорневищное	11	9,2
– длиннокорневищные	26	21,7
Монокарпики	27	22,5
– однолетние	17	14,2
Всего:	120	100,0

 

В географической структуре выявлено 14 типов ареалов. Как и в целом для флоры Республики Татарстан [16], первостепенное значение имеют виды с широкими ареалами: евро-западноазиатский (30,9%), евроазиатский (27,5%), голарктический (11,7%). Доля заносных видов – 8,5%, что больше показателя таковых во флоре водотока – 2,9% [3] и выше показателя большинства сравниваемых флор (1,6–8,9%): Вятка с притоками, Умяк, Шошма, Ашит, Сура, Свияга [19; 20; 22; 25].

Адвентивная фракция в исследуемой флоре представлена 16 видами (табл. 3). По этому показателю, как в процентном, так и в абсолютном выражении, флора долин превосходит флору водотоков, однако значительно уступает среднему показателю по республике. Основная доля приходится на недавно занесенные виды (68,7%). Большинство из них (75,0%) проникли случайным образом (ввезены не преднамеренно). По степени натурализации первое место занимают виды, закрепляющиеся в нарушенных местообитаниях (50,0%). Самым богатым по обилию адвентивных видов является участок 2 – 10 видов, что объясняется наличием нарушений почвенного слоя и пастбищным использованием. Минимальное число, 2 вида, выявлено на участке 4. Наибольшую встречаемость (на трех участках из четырех) имеет Acer negundo L.

 

Таблица 3 – Адвентивный комплекс во флоре долинного комплекса рек Челна и Мелекеска в пределах г. Набережные Челны

Вид	По времени заноса	По способу иммиграции	По степени натурализации
Acer negundo L.	К	Э	Аг
Echinocystis lobata (Michx.) Torr. & A. Gray	К	Э	Аг
Medicago sativa L.	К	Э	Эп
Impatiens glandulifera Royle	К	Э	Эф
Conyza canadensis (L.) Cronquist	К	Кс	Аг
Bunias orientalis L.	К	Кс	Аг
Xanthium albinum (Widd.) H. Scholz	К	Кс	Эп
Impatiens parviflora DC.	К	Кс	Эп
Portulaca oleracea L.	К	Кс	Эф
Hordeum jubatum L.	К	Кс	К
Solidago canadensis L.	К	Кс	К
Sonchus arvensis L.	А	Кс	Эп
Sisymbrium loeselii L.	А	Кс	Эп
Geranium sibiricum L.	А	Кс	Эп
Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.	А	Кс	Эп
Delphinium consolida L.	А	Кс	Эп

Примечание. По времени заноса: К – кенофит, А – археофит; по способу иммиграции: Э – эргазиофит, Кс – ксенофит; по степени натурализации: Аг – агриофит, Эп – эпекофит, Эф – эфемерофит, К – колонофит.

 

Имеет интерес рассмотреть эколого-ценотический состав изучаемой флоры, и особенно долю группы сорных растений, как одного из показателей антропогенной нагрузки. Сосудистые растения исследуемых рек распределяются [26] по 12 эколого-ценотическим группам. Наиболее крупная группа сорных растений, связанных с нарушенными местообитаниями, насчитывает 50 видов, среди которых, как и в целом во флоре, лидирует группа рудеральных видов (36,7%), что отличает ее от флоры водотоков, где они занимают четвертую строку, еще 6 видов (5,0%) приходится на культурные. Второе и третье место занимают виды луговой (17,5%) и влажно-луговой (11,7%) группы. Такое соотношение эколого-ценотических элементов можно считать нормальным для современной луговой растительности, особенно если их развитие проходило в черте города. Аналогичное соотношение имеют, например, флоры долин рек Ашит [21; 22], Вятки [20] в Татарстане или Суры, Свияги и других рек в Ульяновской области [19].

Заключение

Растительность долин исследованных водотоков представлена овсяницевыми, кострецовыми и вейниковыми лугами, рудеральными комплексами и, реже, ивовыми и кленовыми зарослями. Выявленный состав сосудистых растений включает 120 видов из 94 родов и 40 семейств. Видовое разнообразие колеблется от 43 до 67 видов на участок. Биоморфологический анализ указывает на доминирование многолетних поликарпических трав (69,2%), в особенности длиннокорневищных (21,7%) и стержнекорневых (15,0%). Ведущее значение имеют гемикриптофиты (54,2%). Анализ географических элементов показал первостепенное положение видов с широким ареалом: евро-западноазиатским (30,9%), евроазиатским (27,5%), голарктическим (11,7%); доля заносных видов – 8,5%. В эколого-ценотическом спектре лидируют рудеральные (36,7%), луговые (17,5%) и влажно-луговые (11,7%) виды. Адвентивная фракция представлена 16 видами: по времени заноса основу составляют кенофиты (11 видов); по способу заноса – ксенофиты (12); по степени натурализации – эпекофиты (8).

About the authors

Dmitry Sergeevich Lyubarsky

Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lds57@mail.ru

junior researcher of Hydrobiology Laboratory

Russian Federation, Kazan

Rimma Petrovna Tokinova

Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

Email: r.tokin@rambler.ru

candidate of biological sciences, head of Hydrobiology Laboratory

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files