Фитоиндикаторы трансформации сосновых лесов белорусского Полесья под влиянием рекреационной нагрузки (на примере сосняков орляковых)

0
82
Фитоиндикаторы трансформации сосновых лесов белорусского Полесья под влиянием рекреационной нагрузки (на примере сосняков орляковых)

Антропогенное воздействие на природные экосистемы вызывает количественные и качественные изменения в них, приводящие к смене коренной геосистемы серией производных. Отличительная особенность подобных модификаций — неустойчивость и большая изменчивость во времени [1]. Это требует выявления индикаторов, позволяющих надёжно определить тип антропогенного воздействия на любую экосистему, уровень его интенсивности и степень антропогенной преобразованности.

Цель работы заключалась в описании изменений структуры и состава лесных геосистем топологического ранга (фаций) различных типов под воздействием рекреационной нагрузки разной интенсивности и выявлении совокупности фитоиндикаторов для её оценки.

Материалы и методы исследования

Полевые работы проводились в пределах аллювиально-террасированного ландшафта Днепровско-Сожского ландшафтного района Полесской ландшафтной провинции. В административном отношении территория исследования относится к южной части Гомельского района Гомельской области (крайний юго-восток Белоруссии). Климатические особенности территории: средняя температура самого холодного месяца (январь) — минус 7 °С; средняя температура самого теплого месяца (июль) — +18,5 °С; годовая сумма температур выше 10 °С — около 2500; годовое количество осадков — 630 мм; коэффициент увлажнения — 1,3. По гидротермическим показателям территория относится к суббореальным гумидным (широколиственно-лесным) ландшафтам.

Были выделены пять стадий дигрессии от ненарушенных (1 стадия) до сильно нарушенных (5 стадия), всего 30 пробных площадей. Описание пробных площадей проводилось с помощью стандартных методов геоботанических исследований. Стадии дигрессии выделены по [2]. Названия классов растительности (по системе Браун-Бланке) приведены по определителю [3].

Результаты и их обсуждение

Изменение основных характеристик растительных ярусов фаций сосняков мшистых показаны в таблице 1. Для I стадии рекреационной трансформации сосняка орлякового характерно присутствие типично лесных видов — Pteridium aquilinum, Pyrola rotundifolia, Vaccinium myrtillis, V. vitisidaea, Trientalis europaea, Pleurozium schreberi, Convallaria majalis, Oxalis acetosella, Majanthemum bifolium и др. Подлесок и подрост отличаются значительным разнообразием — наибольшую плотность имеют в подросте Acer platanoides (800 экз./га), Tilia cordata (250 экз./га), Quercus robur (550 экз./га), Carpinus betulus (500 экз./га), в подлеске — Sorbus aucuparia (1000 экз./га), Corylus avellana (1000), Frangula alnus (650 экз./га).

На II стадии отклонения наблюдаются в основном в нижних ярусах фитоценоза: снижение плотности подроста, внедрение в его состав Acer negundo (80 экз./га), внедрение в состав подлеска видов рода Rubus L. (9300 шт./га), в результате чего его плотность значительно увеличивается, исчезновение из сообщества наиболее антропофобных видов и внедрение нехарактерных для фонового сообщества и т. д.

Таблица 1. Изменение характеристик ярусов сосняков орляковых

Показатель Стадии рекреационной дигрессии
I II III IV V

Древесный ярус

Сомкнутость крон, баллы 0,70±0,

3

0,75±0,03 0,68±0,0

2

0,65±0,

04

0,76±0,

04

Сухостой, % 8±2 20±12 20±16 45±10
Повреждённость, % 1,2±0,1 1,5±0,1 2,3±0,2 2,5±0,3 3,0±0,2

Подрост и естественное возобновление

Плотность подроста, шт./га 2519±4

72

900±146 700±385 400±21

3

180±11

7

Плотность подлеска, шт./га 3369±6

07

13540±29

56

8700±53

07

9500±32

43

2500±69

2

Разнообразие (по Шеннону) 1,89±0,

14

1,54±0,06 1,57±0,2

7

0,68±0,

19

0,78±0,

17

Количество видов на 100 м2 8,3±1,0 8,0±0,9 4,3±1,1 3,8±0,5 2,8±0,5
Сухостой,% 3±2 17±8 25±4 10±7

Напочвенный покров

Проективное покрытие, % 57±5 44±5 56±8 33±5 36±8
Доля мхов, % 70±8 62±6 6±3 11±2
Доля злаков, % 2±1 5±1 6±2 76±6 21±3
Количество видов на 100 м2 9,3±1,3 11,3±1,2 17,8±1,4 20,3±2,

1

18,8±1,

7

Разнообразие (по Шеннону) 0,96±1

2

1,04±0,58 1,72±0,1 2,32±0,

24

1,80±0,

11

Выбитость, % 5±1 20±5 35±8 60±7

Дальнейшее усиление рекреационной нагрузки (III стадия) сопровождается различными изменениями в составе и структуре экосистем (таблица 2). Плотность Acer negundo на данной стадии увеличилась в 7,7 раза, и он стал преобладающим видом в естественном возобновлении (620 экз./га). Плотность Quercus robur, напротив, снизилась до 200 экз./га. В подлеске плотность Sorbus aucuparia и Frangula alnus снизилась до соответственно 950 и 150 экз./га. Преобладают Rubus idaeus, Rubus caesius (в сумме составляя 85 % подлеска), Sorbus aucuparia (11 %) присутствуют Corylus avellana, Euonymus verrucosa, Sambucus racemosa, Robinia pseudoacacia.

В напочвенном покрове усиление нагрузки приводит к увеличению его проективного покрытия исчезновению некоторых типичных лесных видов — Oxalis acetosella, Majanthemum bifolium, Vaccinium myrtillis или резкому снижению их обилия — Pteridium aquilinum. Проективное покрытие другие лесных видов, наоборот, увеличивается — Convallaria majalis (в 4,1 раза), Polygonatum multiflorum (L.) All. (в 9,9 раза, 6,9 % напочвенного покрова). Из внедрившихся луговых и сорных видов наибольшие значения проективного покрытия имеют Polygonum convolvulus, Chelidonium majus, Geranium pusillum, Urtica dioica, Melica nutans.

На IV стадии в подлеске продолжают доминировать Rubus caesius, Rubus idaeus, Sorbus aucuparia, снижается плотность Corylus avellana, исчезают Frangula alnus и Euonymus verrucosa. Единично присутствуют, как и в предыдущих сообществах, Robinia pseudoacacia, Sambucus racemosa, виды рода Salix L. Исчезает подрост. В напочвенном покрове по-прежнему относительно высоко покрытие Convallaria majalis. Кроме того, присутствует большое количество сорных и луговых видов — Calamagrostis epigeios, Chelidonium majus, Chenopodium album, Artemisia vulgaris, Bromus inermis, Sisymbrium officinale, Daucus carota, Polygonum aviculare, Convolvulus caespitosum, Geranium sanguineum, Achillea millefolium, Galium mollugo, Poa annua и другие.

Таблица 2. Трансформация биологического спектра жизненных форм и фитосоциологического спектра сообществ разных стадий дигрессии, %

Показатель Стадии рекреационной дигрессии
I II III IV V

Биологический спектр жизненных форм и степень синантропизации

Теро- и гемитерофиты 7,6±2,5 13,0±0,8 26,4±1,6 46,4±2,6
Гемикриптофиты 23,2±2,5 22,1±1,5 31,6±2,9 36,0±2,7 37,2±3,0
Геофиты 18,5±1,6 13,0±2,3 15,0±2,5 12,2±2,0 4,1±4,4
Хамефиты 4,1±1,2 5,7±1,1 0,8±0,8
Фанерофиты 56,7±2,8 51,6±3,3 34,4±2,2 21,8±1,7 14,8±5,7
Синантропные виды 4,6±1,2 15,8±1,0 48,2±3,3 65,3±5,2 86,2±3,6
Адвентивные виды 2,2±2,2 8,2±3,6 22,2±1,2 28,4±4,8

Фитосоциологический спектр

Vaccinio-Piceetea 30,0±1,3 22,7±2,1 5,7±0,7 6,4±1,3 4,9±1,4
Querco-Fagetea 34,7±3,8 18,4±4,7 19,4±3,1 9,0±2,3 2,7±1,1
Molinio-Arrhenatheretea 2,1±2,1 5,0±1,3 8,2±1,2 6,1±2,2
Epilobietea angustifolii 5,6±3,6 7,5±0,7 7,5±1,0 5,7±1,7 3,0±1,3
Plantaginetea majoris 1,9±1,2 11,8±3,7 8,9±1,4
Stellarietea media 0,6±0,6 1,6±0,9 7,0±3,1 13,36±1,

3

29,7±2,9
Artemisietea vulgaris 5,9±2,9 8,12±1,1 13,1±2,3
Galio-Urticetea 11,9±2,7 11,7±1,8 5,56±2,4 3,3±1,5

Глубокая трансформация всех компонентов геосистемы происходит при достижении ею пятой стадии дигрессии, при котором практически исчезает подлесок и подрост, сильно повреждён древостой, напочвенный покров фрагментарен и состоит преимущественно из сорняков: преобладают Galinsoga parviflora, Agrostis tenuis, Lamium purpureum, Fallopia convolvulus, Stellaria media, Dactylis glomerata, Sisymbrium officinale и др.

Трансформация биологического спектра жизненных форм (по Раункиеру) обнаруживает четкую зависимость от интенсивности рекреационной нагрузки. Фоновые лесные геосистемы характеризуются высоким значением доли фанерофитов. С увеличением антропогенной нагрузки их доля существенно снижается. При этом увеличивается доля гемикриптофитов и они начинают преобладать, что характерно для луговых экосистем (таблица 2). Глубокая трансформации геосистем обуславливает постепенное повышение доли терофитов и гемитерофитов.

Изменения в фитосоциологическом спектре проявляются в постепенном уменьшении участия в сообществе доли диагностических видов одних классов по классификации Браун-Бланке, доминировавших в сообществе, не испытывающем воздействия, и возрастает доля других, не характерных для него. Резко увеличивается доля диагностических видов рудерального класса Stellarietea media.

Заключение

Анализ изменений характеристик геосистем показал, что главными закономерностями рекреационной трансформации являются:

— усиление рекреационного воздействия сопровождается снижением проективного покрытия мхов. На стадии умеренной трансформации повышается доля луговых и злаковых видов, далее на их месте появляется сорное разнотравье. Соответственно меняется и фитосоциологический спектр жизненных форм;

— показатели видового разнообразия напочвенного покрова увеличиваются в условиях умеренной нагрузки, а при её усилении вновь уменьшаются, разнообразие же древесно-кустарниковой растительности непрерывно падает. В особенности деградирует естественное возобновление, которое на V стадии исчезает полностью или остаётся незначительно;

— доля доминирующих в фоновых геосистемах фанерофитов непрерывно снижается и в условиях умеренно нарушенных олуговевших геосистемах преобладают гемикриптофиты, а в сильно нарушенных — теро- и гемитерофиты;

— трансформация фитосоциологического спектра проявляется в снижении доли диагностических видов лесных классов растительности (с 50­70 % на I стадии до 5-10 % на V). В условиях умеренной нагрузки повышается доля видов классов луговой растительности Molinio-Arrhenatheretea и вырубок и гарей Epilobietea angustifolii. В условиях сильной рекреационной нагрузки доминируют виды класса Stellarietea media и Artemisietea vulgaris, заметную долю составляют виды класса Plantaginetea majoris;

Использование всего комплекса выявленных в ходе работы индикаторов позволяет быстро и надёжно диагностировать степень рекреационной трансформации лесных геосистем.

Список литературы

  1. Исаченко, А.Г. Введение в экологическую географию / А.Г. Исаченко. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2003. — 192 с.
  2. Казанская, Н.С. Рекреационные леса (состояние, охрана, перспективы использования) / Н.С. Казанская, В.В. Ланина, Н.Н. Марфенин. — М.: Лесная промышленность, 1977. — 96 с.
  3. Matuszkiewicz, W. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski / W. Matuszkiewicz. — Warszawa: PWN, 2001. — 321 s.

Автор: А.С. Соколов
Источник: Современные проблемы обеспечения экологической безопасности: Сборник материалов Всероссийской очно-заочной научно-практической конференции с международным участием. — г. Орёл, 16 мая 2017 г. — Орёл: РИО ФГБОУ ВО «ОГУ имени И.С. Тургенева», 2017. — С. 297-301.