Дипломная работа: Динамика видового разнообразия сфагновых мхов на болотах Западной Сибири по трансекту лесостепь - Тундра
Детальное изучение моховых сообществ в конкретных болотных экосистемах с дифференцированным подходом к выявлению особенностей условий произрастания и строения моховых микроценозов является базовой основой для экстраполяции скорости накопления и количества аккумулируемого углерода на большие заболоченные территории [1].
Все вышесказанное обусловливает актуальность проблемы, изучению которой посвящена настоящая дипломная работа.
Под природопользованием понимается целенаправленная совокупность видов деятельности, задача которых сводится к обеспечению потребностей настоящего и будущего поколения людей в качестве и разнообразии природной среды, улучшению использования и воспроизводства природных ресурсов, сохранению равновесия между природой и обществом на основе взаимосвязанных мер по охране, воспроизводству и рациональному потреблению природного потенциала.
Болото - избыточно увлажненный участок земной поверхности, для которого характерно постоянное переувлажнение и дефицит кислорода, произрастание особой влагостойкой растительности и накопление частично разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф, слоем не менее 30 см. При глубине торфа менее 30 см участок относится к заболоченным землям. Торф накапливается в результате болотообразовательного процесса. Иногда считают, что термин "заболачивание" является синонимом процесса болотообразования. Последний, однако, шире и включает в себя первый. Заболачивание - это только начальная стадия возможного образования болота и для нее характерна двойственность проявления, заключающаяся в обратимости процессов заболачивания - разболачивания. Ежегодно в мире заболачивается около- 660 км2 земли. В процессе развития болотообразования формируется торфяная залежь, достигающая разной мощности с наибольшими значениями - 12-15 м. 'Болото - экосистема, состоящая из трех основных компонентов: воды, специфической бойотной растительности и торфа, и поэтому болото является предметом внимания нескольких самостоятельных направлений [2]. Ботаники и геоботаники изучают в них индивидуальность болотной растительности, а по стратиграфии торфяных залежей - климатические характеристики периода торфонакопления и определяют их как болота. Геологи определяют запасы в границах промышленных залежей и называют торфяные болота торфяными месторождениями. Лесники изучают болота с позиций улучшения бонитета древостоя и называют их лесными болотами, а почвоведы — с позиций получения сельскохозяйственных угодий и называют их торфяными почвами на органогенных породах. Разночтения в понятиях торфяные месторождения, торфяные болота, заболоченные земли, торфяные почвы проявляются в дальнейшем расхождениями в количественных оценках площадей болот.
1. ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Границы и площадь. Западная Сибирь представляет собой территорию, простирающуюся на 2500 км от Северного Ледовитого океана до сухих степей Казахстана и на 1500 км от гор Урала до Енисея. Около 80% площади Западной Сибири расположено в пределах Западно-Сибирской равнины, которая состоит из двух плоских чашеобразных сильно заболоченных впадин, разделенных повышенными до 175-200 м Сибирскими Увалами. Общая площадь Западной Сибири составляет 2.4 млн. км2 [3].
Геология и орография. В основании Западно-Сибирской равнины лежит Западно-сибирская плита. В основании Западно-сибирской плиты находится палеозойский фундамент, глубина залегания которого составляет, в среднем, 7 км.
Образование Западно-сибирской плиты началось в верхней юре, когда в результате обламывания, разрушения и перерождения огромная территория между Уралом и Сибирской платформой опустилась, и возник огромный седиментационный бассейн. В ходе своего развития Западно-сибирская плита не раз захватывалась морскими трансгрессиями. В конце нижнего олигоцена море покинуло Западно-сибирскую плиту, и она превратилась в огромную озерно-аллювиальную равнину. В среднем и позднем олигоцене и неогене северная часть плиты испытала поднятие, которое в четвертичное время сменилось опусканием. Общий ход развития плиты с опусканием колоссальных пространств напоминает не дошедший до конца процесс океанизации. Эта особенность плиты подчеркивается феноменальным развитием заболоченности.
Климат. Западная Сибирь находится почти на одинаковом расстоянии как от Атлантического океана, так и от центра континентальности Евразии, поэтому ее климат носит умеренно континентальный характер. Зимой и в летнее время, когда циклоническая деятельность, а с ней и поступление атлантического воздуха ослабевают, в Западную Сибирь поступает арктический воздух. Глубокому проникновению арктических воздушных масс способствует равнинность местности и открытость ее к северу.
Средняя температура января уменьшается от -15О С на юго-западе до -30 О С на северо-востоке Западной Сибири. Средняя температура июля увеличивается от +5 О С на севере до +20 О С на юге. Наибольшей континентальностью отличается северо-восток Западной Сибири, где разности средних температур января и июля достигают 45 О .
Гидрография. Реки Западной Сибири принадлежат бассейну Карского моря. Самая крупная водная артерия - Обь с притоком Иртыш - относится к числу величайших рек земного шара. Река Обь образуется при слиянии Бии и Катуни, берущих начало на Алтае, и впадает в Обскую губу Карского моря. Среди рек России она занимает первое место по площади бассейна и третье по водности. В лесной зоне, до устья Иртыша, Обь принимает свои основные притоки: справа - реки Томь, Чулым, Кеть, Тым, Вах; слева - реки Парабель, Васюган, Большой Юган и Иртыш. Наиболее крупные реки севера Западной Сибири - Надым, Пур и Таз - берут свое начало на Сибирских Увалах.
Географическое зонирование . Западно-Сибирская равнина в природном отношении характеризуется достаточно ярко выраженной широтной зональностью. На крайнем севере полуостровной части равнины раскинулись тундры, материковую часть занимает лесотундра. Южные районы относятся к лесостепной и степной природным зонам. В северных районах равнины очень широким распространением пользуются болота. На их долю приходится более половины общей площади [4].
Тундра, занимающая самую северную часть Тюменской области (п-ова Ямал и Гыданский) и имеющая площадь около 160 тыс. км2 , не имеет лесов. Лишайниковые и моховые тундры Западной Сибири встречаются в сочетании с гипново-травяными и лишайниково-сфагновыми, а также крупнобугристыми болотными массивами.
Зона лесотундры простирается к югу от тундры полосой примерно 100-150 км. Как переходная зона между тундрой и тайгой она представляет собой мозаичное сочетание участков редколесий, болот, зарослей кустарников. Лесная (таежная, лесоболотная) зона охватывает пространство между 66О и 56О с.ш. полосой примерно в 1000 км. В нее входят северная и средняя части Тюменской области, Томская область, северная часть Омской и Новосибирской областей, занимая около 62% территории Западной Сибири.
Лесную зону Западно-Сибирской равнины подразделяют на подзоны северной, средней, южной тайги и березово-осиновых лесов. Основным типом лесов зоны являются темнохвойные леса с преобладанием ели сибирской, пихты сибирской и сосны сибирской (кедра). Темнохвойные леса встречаются почти всегда лентами по долинам рек, где они находят условия необходимого для них дренажа. На водоразделах они приурочены только к холмистым, возвышенным местам, а плоские территории заняты преимущественно болотами [5].
Важнейший элемент ландшафтов тайги - болота низинного, переходного и верхового типа. Лесистость Западной Сибири составляет всего 30.5% и является следствием слабой расчлененности и связанной с ней слабой дренированности всей территории региона, что способствует развитию не лесообразовательных, а болотообразовательных процессов на всей площади таежной зоны. Западно-Сибирская равнина характеризуется исключительной обводненностью и заболоченностью, ее средняя и северная части относятся к одним из самых переувлажненных пространств на земной поверхности. Самые крупные в мире болотные массивы (Васюганский) расположены в южной тайге [6]. Наряду с темнохвойной тайгой на Западно-Сибирской равнине встречаются сосновые леса, приуроченные к песчаным наносам древних аллювиальных равнин и к песчаным террасам вдоль речных долин. Кроме того, в пределах лесной зоны сосна является характерным деревом сфагновых болот и образует своеобразные ассоциации сфагновых сосняков на заболоченных почвах.
Лесостепная зона, примыкающая к подзоне лиственных лесов лесной зоны, характеризуется присутствием и лесных, и степных растительных сообществ, а также болот (рямов), солончаков и лугов. Характерной чертой лесостепи Западной Сибири является гривно-лощинный рельеф и обилие соленых бессточных озер.
Болота Западной Сибири . Общая заболоченность территории Западно-Сибирской равнины площадью почти 3 млн. км2 в среднем составляет 50%, достигая в отдельных речных бассейнах 70-80%. Процесс образования болот начался 10-12 тыс. лет назад в условиях резко континентального климата позднеледниковья. В дальнейшем, в условиях постоянного избыточного увлажнения и теплого климата атлантического периода (4,5-8,0 тыс. лет тому назад), заболачивание усилилось и превратилось из локального в регионально-локальное. Центры заболачивания, первоначально изолированные, постепенно сливались между собой и превращались в обширные болотные торфяные системы [7]. Крупнейшие болота – это Лайменское, занимающее 50,2 тыс. га; Салымо-Юганское -73,9 тыс. га, Озерное Большое – 572,4 тыс. га, Пассал-Когот – 210,3 тыс. га, Большое Васюганское, площадь которого определяется в 5 млн.га. Всего на Западно-Сибирской равнине образовалось 5 тыс. торфяных месторождений общей площадью более 30 млн. га и запасами торфа 113,7 млрд. т (40% от запасов в мире).
2. МОХООБРАЗНЫЕ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ
Моховидные (Bryophyta) часто, даже в кругах специалистов, называют популярным и коротким именем – мхи. Однако в более точном, научном смысле собственно мхами называют представителей лишь одной, наиболее обширной группы отдела моховидных, а именно – листостебельные, или настоящие мхи (Bryopsida) [8].
Среди высших растений моховидные образуют наиболее обособленную группу.
Моховидные иногда рассматривают в целом как растения, связанные в своей жизни с достаточным, часто избыточным увлажнением. Значение этой зависимости не следует преувеличивать. Прежде всего, все развитие гаметофита совершается у них в воздушной среде. Моховидные обнаруживают значительную устойчивость к длительному пересыханию и способны произрастать в местах неравномерного и даже весьма кратковременного сезонного увлажнения.
2.1 Мохообразные как особая линия эволюции высших растений
Моховидные представляют собой слепую ветвь развития растений. С давних пор они прочно заняли свое особое место в экономике природы и сохранили его в сложных условиях формирования континентов, изменения климата и растительного покрова. Массовое участие моховидных в растительном покрове земли оказывает существенное воздействие на среду обитания других растений и животных [9].
Общеизвестно ландшафтное значение моховидных в тундровой зоне, особенно в моховых тундрах.
Моховидные в подавляющем большинстве многолетние и только сравнительно редко однолетние растения. Но независимо от продолжительности жизни все они низкорослы.
Моховидные отличаются сравнительно простой организацией.
При наличии сложно устроенных органов размножения у моховидных, по существу, отсутствуют специализированные вегетативные органы.
2.2 Цикл развития моховидных