История развития гидроботаники в России

Г идроботаника – это наука, «объектом которой являются водные растения и образованные ими группировки, их связи с внешней средой (аут- и синэкология), их строение и внутренние взаимосвязи, их развитие в пространстве и во времени, а также их использование и преобразование» [15: 454]. Гидроботаника – «наука о процессах зарастания водоемов и водотоков, разнообразии их флоры и растительности, о морфологии, биологии и экологии водных макрофитов, о роли их в природе и жизни человека» [13: 197]. Гидроботаника имеет свою историю, специальный понятийный аппарат, особые методы исследования, обусловленные средой обитания и функциональными свойствами водных растений. Таким образом, являясь частью фундаментальных наук (биологии, экологии) и решая прикладные задачи, она имеет определенную специфику и самостоятельность.

В настоящее время накопилось достаточно материала [1, 2, 5, 7-9, 11-20], дающего основание для наиболее полного описания истории этой науки. В становлении и развитии гидроботаники можно выделить пять периодов: 1. Географический (конец XVIII–XIX в.); 2. Систематикогеоботанический (начало–середина XX в.); 3. Становления гидроботаники как науки (середина 50-х–1963 гг.); 4. Совершенствования методов и развития прикладного направления гидроботаники (1964–1995 гг.); 5. Развития методологии гидроботаники и интеграции со смежными науками (с 1996 г. – по настоящее время). Приведенная периодизация связана с преобладанием того или иного направления исследований, выходом фундаментальных классических работ или с событиями, имеющими важную роль в истории науки.

• I.    ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (КОНЕЦ XVIII–XIX ВВ.)

Первоначальные сведения о водных растениях России появляются уже в XVIII веке, когда Рос-

сийская Академия наук организует первые экспедиции с целью изучения природных ресурсов. Одной из задач, стоящих перед их участниками, было исследование растительного покрова. Путешествия первых русских ботаников С.П. Крашенинникова, П.С. Палласа, С.Г. Гмелина, И.И. Лепехина, С.И. Коржинского носили в большей степени описательный характер [8]. В этот период флора водоемов еще не привлекала к себе специального внимания и все сведения о ней собирались попутно с другими природными объектами. При этом описания встреченных растений содержали первые упоминания о растениях водоемов конкретных географических объектов. Поэтому, не смотря на свой общий характер, труды первых ученых-натуралистов, сохранившиеся до наших дней в виде рукописей, публикаций и гербария, имеют не только историческую, но и научную ценность. Их необходимо учитывать, проводя ретроспективный анализ истории гидроботаниче-ского изучения растительного покрова какого-либо водного объекта или физикогеографического района.

П.С. Паллас в 1768-1774 гг. был руководителем экспедиции в Прикаспийской низменности, Башкирии, в Сибири и Забайкалье. В 1793-1794 гг. изучались Поволжье, Северный Кавказ и Урал. В 1809 году итоги экспедиций опубликованы в «Путешествиях по разным провинциям России». Участником одной из экспедиций Палласа был И.И. Георги, который в 1772 году обследовал озеро Байкал, составил карту озера и привел сведения о байкальской флоре и фауне.

И.И. Лепехин в 1768-1772 году путешествовал по Поволжью, Уралу и северу европейской части России, Белоруссии и Прибалтике. Описание экспедиций изложены в 1771-1780 гг. в «Дневных записках путешествия по разным провинциям Российского государства».

Академик И.Г. Гмелин изучал районы Западной и Восточной Сибири. Материалы исследований были положены в основу четырехтомной «Флоры Сибири», включающей сведения о водной флоре и в отчет 1783 г. «Путешествия по России для исследования трех царств естества».

Флористические исследования, начатые в XVIII в. стали развиваться активнее, и в начале XIX в. усиливается интерес к изучению водных растений. В немалой степени этому способствовало развитие в России, странах Западной Европы и Америки такой доходной отрасли хозяйства, как рыбоводство. В это время во многих странах мира организуются специальные биологические станции по изучению пресноводных водоемов. В 1888 г. была основана биологическая станция на По-черницком пруду в Чехии, в 1890 г. – Плёнская гидробиологическая станция в Германии. В связи с развитием лимнологии, гидробиологии и изучением биологической продуктивности водоёмов организованы первые пресноводные биостанции в России: в 1891 г. – первая русская пресноводная станция на озере Глубоком, близ Москвы, в 1895 г. на Бологовском озере – Бородинская и в 1900 г. в Саратове – Волжская.

В 1801-1904 гг. появляются статьи о конкретных водных растениях: И.И. Лепехина о рогозе Лаксмана, Н.Н. Кауфмана о рясках, А.А. Петун-никова об элодее канадской, С.И. Коржинского об альдрованде, Г.И. Танфильева о водяном орехе, Л.Н. Кропачева о наяде малой, И.Я. Акинфие-ва о валлиснерии спиральной. Монография С.И. Ростовцева, содержит сведения об анатомии, морфологии и биологических особенностях ря-сок, подкрепленные экспериментальными данными.

В конце XIX века развивается интерес к аквариумному делу, и многие любители начинают, наряду с тропическими растениями, разводить в аквариумах и местные виды. Это повысило интерес к изучению биологии водных растений. Одним из таких исследователей был Н.Ф. Золотницкий, наиболее известная работа которого «Водные растения для аквариума комнатного, садового и оранжерейного» и сегодня не утратила своей значимости.

В целом, первые публикации о морфологии, систематике, таксономии и географии некоторых водных растений имели частный характер. Поэтому истоки гидроботаники следует связывать с работами Б.А. Федченко и А.Ф. Флерова. Они подготовили первый в истории ботаники иллюстрированный определитель водных растений «Водяные растения Средней России», у которого было три издания (1897, 1900, 1913). К работам общего плана относится труд немецкого ученого К. Ламперта «Жизнь пресных вод», переведенный на русский язык и изданный в Санкт-Петербурге в 1900 году.

• II.    СИСТЕМАТИКО-ГЕОБОТАНИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (НАЧАЛО–СЕРЕДИНА XX В.)

В начале XX в. исследования содержали сведения о флористических находках, новых таксонах и были связаны с комплексным изучением различных водных объектов, озер, болот, плавней и т.д. Работы таких ученых как О.А. Гримм, В. Алабышев, Н.К. Дексбах, С.П. Аржанов носили геоботанический характер.

Особый интерес к растительному покрову водоемов проявился в довоенные и послевоенные годы, что было связано со строительством первых оросительных систем, гидроэлектростанций и крупных водохранилищ. Вместе с искусственными морями создаются множество прудов для мелиоративного и рыбного хозяйства. Потребовались научные сведения о водных растениях, их биологии и экологии, без этих знаний была невозможна правильная эксплуатация, управление биологическими процессами в водоемах и эффективное использование их. Проблемы, охваченные гидроботаниками, стали более разнообразными. Создаются специализированные определители водных растений. В.Н. Черновым в 1930 г. написан «Определитель водных растений НижнеВолжского края». Ю.В. Рычиным в 1948 году опубликована «Флора гигрофитов».

Одновременно в трудах советских ученых разрабатывается систематика водных растений. В 1925-1926 гг. выходят в свет работы А.Ф. Флерова, посвященные водяному ореху и С.С. Ганеши-на по систематическому обзору желтых водяных лютиков.

В 1924-1929 гг. продолжаются геоботанические исследования и приводятся первые результаты трудоемкой работы по картированию и определению продуктивности растительности озера Белого в пойме р. Днестр Л.В. Климентовым. Расчет образуемой в год биомассы высшими водными растениями в России впервые был произведен в 1927 году А.И. Березовским, он же одним из первых изучал проблему борьбы с чрезмерным зарастанием водоемов. Пионерами исследований зарастания прудов стали И.Н. Котова – в Воронежской, Е.К. Кох и А.Д. Фурсаев – в Саратовской областях. В это же время появляются работы И.В. Козлова, В.Д. Лопатина, А.А. Смиренского и других ученых по интродукции водных растений в естественных водоемах.

Проводится инвентаризация водных растений, и устанавливается их ареал, что нашло отражение во «Флоре СССР» и «Флоре Юго-Востока европейской части СССР». Преобладающими в этот период были работы по изучению растительного покрова и процессов зарастания различных водных объектов, что и позволило назвать и определить его как систематико-геоботанический. Активно изучается растительность пойменных водоемов и прудов, озер и болот, рек и водохранилищ. В 30-50-е годы происходит становление, и выходят в свет первые работы Г.К. Лепиловой, К.В. Доброхотовой, К.К. Зерова, В.М. Катанской, А.П. Белавской, И.М. Распопова.

В 1932 г. была основана Верхневолжская база АН СССР, которая кроме гидробиологических работ изучала влияние вновь созданного Рыбинского водохранилища на почвы, флору и фауну окрестностей Борка. К середине 1930-х гг. под руководством чл.-корр. А.П. Шенникова здесь зародилось гидроботаническое направление. В 1956 г. на базе станции возник Институт биологии водохранилищ АН СССР, который в связи с расширением сферы своей деятельности преобразован в 1962 г. в Институт биологии внутренних вод АН СССР (ИБВВ РАН). Исследованием водных макрофитов в разные годы здесь занимались А.П. Белавская, И.Л. Корелякова, В.А. Экзерцев, А.И. Кузьмичев.

• III.    ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ ГИДРОБОТАНИКИ КАК НАУКИ (СЕРЕДИНА 50-Х–1963 ГГ.)

Можно считать определяющим в истории гидроботаники, поскольку с учетом первого опыта изучения флоры и зарастания водных объектов, появилась возможность корректировки известных методик полевых исследований, создания и апробации новых подходов и приемов. В 1956 году вышла первая методическая работы В.М. Катан-ской по изучению высшей водной растительности. В эти же годы И.М. Распоповым предложено использование новейших достижений техники при изучении зарастания водоемов, в частности ботанические наблюдения с вертолета и самолета и легководолазного снаряжения при изучении подводных зарослей и для уточнения списков придонных глубоководных растений.

Активно продолжаются работы, посвященные выявлению водной флоры различных территорий и систематике водных растений.

Гидротехническое строительство стимулировало выполнение работ по изучению проблемы компенсации потерь сельскохозяйственной продукции. С целью повышения продуктивности и хозяйственной ценности мелководий искусственных водоемов в охотничье-промысловых хозяйствах проводятся опыты по выращиванию таких ценных кормовых и пищевых растений, как цицания водная и широколистная, водяной орех, лотос каспийский. В публикациях этого периода дается описание кормовых достоинств водных растений, сведения об их урожайности и первых результатах акклиматизации. Это в свою очередь вызвало необходимость изучения биоэкологиче-ских особенностей растений в различных условиях затопления и гидрохимического режима.

За предыдущие годы был накоплен большой материал по флоре и растительности, продуктивности и запасам фиторесурсов водоемов. Внимание ученых привлекают вопросы физиологии растений вод, изучаются процессы их минерального питания, фотосинтеза, наличия фитонцидов. Появляются работы по анатомии и морфологии водных и прибрежных растений.

Определенные успехи по проблемам изучения растений различных водных объектов были достигнуты и учеными других стран. В историческом отношении наибольшего внимания заслуживает работа немецкого исследователя Фрица Гесснера, применившего в 1955 году для своей монографии название «Hydrobotanik», в которой определил основное содержание гидроботаники. Последовательным продолжателем идей Гесснера стал научный сотрудник Лаборатории озероведения АН СССР Игорь Михайлович Распопов. Устойчивый интерес ученого и сложившиеся к тому времени научно-исторические предпосылки позволили ему в 1963 г. объявить на страницах журнала «Успехи современной биологии» о существовании нового раздела биологии – гидроботаники и дать характеристику основных направлений исследований [15].

• IV.    ПЕРИОД СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ И РАЗВИТИЯ ПРИКЛАДНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ГИДРОБОТАНИКИ (1964–1995 ГГ.)

60-е гг. XX в. связаны, в большей мере, с изучением процессов зарастания искусственных водоемов. Многолетние исследования растительного покрова и фитопродукции крупных водохранилищ содержатся в работах Г.К Лепиловой, А.А. Потапова, В.А. Экзерцева, И.Д. Голубевой, И.Л. Кореляковой, В.И. Матвеева, и других ученых. Они изучали динамические тенденции и давали прогнозы развития растительности создаваемых водоемов. Таким образом, в этот период геоботаническое направление остается основным. В результате детально изучена растительность водоемов европейской части России, в частности водохранилищ Волги, Днепра и крупных озер Северо-Запада. В 60–70-х годах в мировом масштабе проводились серьезные работы по Международной биологической программе (МБП). Тогда работой пресноводной секции руководил член-корр. АН СССР Г.Г. Винберг. По его рекомендации итоги комплексного изучения сообществ гидробионтов Онежского озера опубликованы в коллективных монографиях под редакцией И.М. Распопова «Растительный мир Онежского озера» (1971) и «Литоральная зона Онежского озера» (1975) под грифом Международной биологической программы.

Продолжают развиваться методы полевых исследований и понятийный аппарат науки. Уже в то время была очевидной запутанность в гидро-ботанической терминологии. Прояснить проблему синонимичности ряда категорий можно было после знакомства с работой И.М. Распопова «О некоторых понятиях гидроботаники» (1978).

В 1970 г. в Румынии, сначала в Бухаресте, а затем в г. Тульча на Дунае проходила Международная конференция по макрофитам, на которую, как квалифицированный специалист по водным растениям, был делегирован И.М. Распопов. На этом форуме была договоренность о регулярном сотрудничестве биологов Института озероведения АН СССР и Ботанического института ЧСАН, которая в дальнейшем была поставлена в план международных связей Академий наук двух государств. Регулярные обмены учеными двух институтов продолжались многие годы.

В 1975 г. в Ленинграде проходил 12-ый Международный ботанический конгресс. Во время его работы собралась инициативная группа известных гидроботаников мира – профессора Р. Ветцель и Мак Рой (США), академик С. Гейны (Чехия), В.М. Катанская [7], И.Л. Корелякова [2], И. М. Распопов [9], В.А. Экзерцев. Для обсуждения проблем и задач, стоящих перед развивающейся наукой, было решено создать Ассоциацию биологов – специалистов по высшим водным растениям – International Association Aquatic Plant Biologists (IAAVPB). По решению этой ассоциации стал выходить журнал «Aquatic botany».

С целью привлечения к гидроботаническим исследованиям как можно больше специалистов и молодых кадров В.А. Экзерцев, А.И. Мережко и И.М. Распопов проявили инициативу и организовали в 1977 г. первую Всесоюзную конференцию по высшим водным и прибрежно-водным растениям. Местом проведения был выбран п. Борок в связи с тем, что В.А. Экзерцев был заместителем директора ИБВВ и заведовал лабораторией водных растений с коллективом ученых, способных организовать конференцию. Кроме того, в Борке имелись помещения для заседаний и для размещения участников. На первой конференции, было принято решение проводить гидроботанические конференции один раз в 3 года. Однако следующая конференция состоялась в п. Борке только в 1988 году. С тех пор ИБВВ является координирующим центром всех направлений исследований и организатором Всероссийских конференций по водным растениям.

Работы 1970-х начала 80-х годов внесли в гидроботанику ряд важных достижений. Заметным событием в науке было появление в 1979 г. монографии В.М. Катанской по водохранилищам-охладителям СССР , а в 1981 году выход ее книги «Высшая водная растительность континентальных водоемов», где содержится полная сводка методов исследования водной растительности. Знаменательным в этот период истории гидроботаники был 1982 г. В этот год И.Л. Корелякова разработала эколого-фитоценотическую классификацию водной растительности, В.И. Матвеев – генетическую классификацию террасных озер. К.В. Доброхотовой с соавторами опубликована монография «Водные растения», где приводятся ключи для определения семейств, родов и видов растений Казахстана по вегетативным признакам, плодам и семенам. Издано учебное пособие К.А.

Кокина «Экология высших водных растений», охватывающее широкий круг вопросов гидроботаники. Наконец, в 1982 году вышел в свет последний том «Жизни растений» под редакцией А.Л. Тахтаджяна, где, в соответствующих разделах, содержится обобщение сведений о биоморфологии и систематике растений, включая растения вод.

В 80-е годы проводились комплексные исследования фитоценозов с учетом не только высших, но и низших растений. Исследования Т.Н. Покровской с соавторами касались изучения взаимоотношений макрофитов, нитчатых водорослей и фитопланктона, а также их роли в продуцировании органического вещества. Авторами установлен тип макрофитных озер и выявлена их устойчивость к эвтрофированию. Во многих публикациях находят отражение проблемы охраны водной флоры и растительности. Виды водных растений занесены в Красные книги СССР, РСФСР и региональные Красные Книги, созданы заповедники на озере Севан и «Дунайские плавни», ряд озер объявлено памятниками природы.

Изучение роли растительности в очистке вод, проблемы биоиндикации, интродукции и использования макрофитов можно отнести к направлению « прикладной гидроботаники». Именно по вопросам очистной роли макрофитов опубликовано максимальное количество работ, как у нас, так и за рубежом. В отличие от отечественной, в зарубежной гидроботанике, преобладали экспериментальные работы по биологии и экологии водных растений. В США, во Флориде создан центр по изучению водных растений, где каталогизируется вся литература. Центр выпускает информационный листок «Aquaphyta», рассылаемый в 65 стран.

К середине 1980-х годов был накоплен обширный фактический и теоретический материал, который нуждался в обобщении. К этому времени было завершено изучение водной растительности крупных разнотипных озер: Ладожского, Онежского, Ильменя, Лача, Воже, Кубенского и Белого. По результатам исследований в 1985 году опубликована монография И.М. Распопова «Высшая водная растительность больших озер Северо-Запада СССР». Научно-практическую значимость имеют и другие работы этого ученого – «Методы изучения высшей водной растительности» (1983) и «Мониторинг высшей водной растительности» (1992), которые сегодня приняты в качестве стандартных для системы Гидрометеослужбы России и используются в странах СНГ [9]. В 1990 году выходит монография В.И. Матвеева «Динамика растительности водоемов бассейна Средней Волги», где, начиная с конца 50-х гг. обобщены многолетние исследования автора на озерах и Саратовском водохранилище в пределах Самарского Поволжья [19].

Интерес ученых к гидроботанике долгое время не ослабевал, и к середине 80-х годов число публикаций по различным направлениям превысило 1000. Но уже к концу десятилетия наблюдается некоторое снижение научного интереса к проблемам изучения растений вод. В III гидроботаниче-ской конференции «Водная растительность внутренних водоемов и качество их вод», проходившей в 1992 году в Петрозаводске непосредственное участие приняло всего 30 человек. Заметными событиями 1993 года стал выход из печати Определителя цветковых растений водоемов Волжского бассейна «Флора водоемов Волжского бассейна» и коллективной монографии «Макрофиты – индикаторы изменений природной среды», ставшей результатом плодотворного международного сотрудничества гидроботаников. В монографии приводятся сведения о морфологии, географическом распространении, экологии, фито-ценотической роли, индикаторном значении, химическом составе, продукции, хозяйственном и ландшафтном значении водных и прибрежных растений, распространенных на территории Украины и Чехословакии.

В 1995 году было опубликовано только около 30 гидроботанических работ, а на IV конференцию по водным растениям в п. Борок приехало менее 20 человек. Тогда, председатель оргкомитета, заведующий лабораторией высшей водной растительности В.Г. Папченков констатировал что «гидроботаника России переживает период глубокого спада, который вызван не только сложным экономическим положением в стране, но и сменой поколений российских гидроботаников» [11]. Необходимо было глубокое осмысление всего сделанного, создание методологии науки, опираясь на которую можно было бы идти вглубь гидроботанических проблем и готовить молодых ученых.

• V.    ПЕРИОД РАЗВИТИЯ МЕТОДОЛОГИИ ГИДРОБОТАНИКИ И ИНТЕГРАЦИИ СО СМЕЖНЫМИ НАУКАМИ

  (С 1996 Г. – ПО НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ).

На X съезде Русского ботанического общества, проходившем в 1998 г. в Санкт-Петербурге, В.Г. Папченков [12] отмечал, что подавляющее большинство исследователей, занимающихся проблемами гидроботаники, гидроботаниками себя не называют и по образованию ими не являются. Для дальнейшего развития этой науки необходимы соответствующее самосознание и обучение еще со студенческой скамьи.

V Всероссийская конференция по водным растениям «Гидроботаника-2000» показала, что временный разрыв в преемственности поколения И.М. Распопова, В.М. Катанской, В.А. Экзерцева, И.Л. Кореляковой, В.И. Матвеева и других ведущих гидроботаников был преодолен, наука ожила и привлекла к себе новых молодых исследователей. Поселок Борок, традиционно принимающий конференцию, с трудом разместил ее участников. Более 200 докладчиков представляли около 80 НИИ и ВУЗов России, изучающих растения вод и водные объекты Дальнего Востока, Восточной и Западной Сибири, Урала, Севера и Северо-запада России, ее центральных и южных регионов и, особенно, бассейна Волги [14].

В 2000 г. опубликовано более 250, максимальное число работ в истории гидроботаники, включая Определитель сосудистых растений «Флора водоемов России» (Лисицына, Папченков, 2000), подготовленный с учетом последних флористических сводок, новейших достижений систематики растений вод и современных ареалов их распространения.

На последних конференциях получила развитие научная дискуссия, начатая на пленарном заседании IV конференции, о месте гидроботаники в системе наук, о недостаточно четком определении объекта и предмета исследований, отсутствии глубоких теоретических разработок. В связи с экологической значимостью водных макрофитов в функционировании водных экосистем, обсуждался вопрос о развитии экологического направления изучения растительного компонента различных водных объектов. Отмечалось о целесообразности интеграции специалистов луговедения, лесоведения, болотоведения, гидробиологии и гидроботаники при изучении экотонных экосистем прибрежно-водных растений (ветландов). В резолюции конференции было отмечено, что с целью четкого изложения методологии, освоения методами полевых исследований, камеральной обработки и анализа собранных материалов необходимо проведение Школы для молодых гидроботаников и интересующихся этой наукой студентов.

В апреле 2003 года была проведена Школа по гидроботанике, где молодые исследователи смогли получить консультации по интересующим их вопросам у ведущих ученых страны. Школа получила широкий отклик у молодых ученых и вызвала новую волну интереса к гидроботанике. Выход в свет Материалов Школы «Гидроботаника: методология, методы» [4] заметно активизировал научную деятельность и опытных исследователей. Переосмысление известных методик с современных позиций, с учетом развития молодой науки и наиболее актуальных направлений исследований нашло отражение в изданиях учебных пособий для вузов: «Экология водных растений» (Матвеев, Соловьева, Саксонов, 2004, 2005), «Экология прибрежно-водной растительности» и «Гидроботаника: прибрежно-водная растительность» (Садчиков, Кудряшов, 2004, 2005).

В октябре 2005 г. проведена 6-я Всероссийская школа-конференция по водным макрофитам

«Гидроботаника-2005» [10], которая фактически была международной, так как в ее работе принимали участие ученые из России, Беларуси, Украины, Казахстана, Эстонии. В рамках этого форума были рассмотрены терминологические, классификационные и методические аспекты гидроботаники. Важными результатами конференции, отмеченными в резолюции, было принятие и публикация рекомендуемых к использованию общих понятий гидроботаники в объеме, предложенном инициативной терминологической комиссией в составе В.Г. Папченкова, А.В. Щербакова и А.Г. Лапирова и издание ретроспективного библиографического указателя «Водные и прибрежно-водные макрофиты России и сопредельных государств» [3], в качестве дополнения к ранее вышедшему изданию [6].

9-13 октября 2010 г. планируется проведение I Международной, 7-й Всероссийской конференции «Гидроботаника-2010», которая покажет вектор фундаментальных и прикладных исследований гидроботаников XXI века.

В заключении выражаю большую признательность д.б.н., проф. И.М. Распопову за просмотр рукописи и ценные замечания, а также благодарность к.б.н. А.Г. Лапирову за предоставление информации о некоторых исторических фактах.