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. vitis–idaea, 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
- Исаченко, А.Г. Введение в экологическую географию / А.Г. Исаченко. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2003. — 192 с.
- Казанская, Н.С. Рекреационные леса (состояние, охрана, перспективы использования) / Н.С. Казанская, В.В. Ланина, Н.Н. Марфенин. — М.: Лесная промышленность, 1977. — 96 с.
- 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.
