Суходольные луга таежной зоны кировской области: структура, функции, динамика 03. 00. 05 ботаника

Вид материала

Автореферат

Содержание Phleum pratense Agrostis tenuis Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Подобный материал:

• Соглашени е между Федерацией профсоюзных организаций Кировской области, объединениями, 270.2kb.
• Равительство кировской области постановление, 33.44kb.
• Концепция создания туристско-рекреационных зон на территории Кировской области, 456.61kb.
• Нно тайга, то есть территории, которые однозначно рассматриваются большинством авторов, 477.12kb.
• Положение о литературной премии правительства кировской области имени русского поэта, 56.65kb.
• Анализ работы филиала иро кировской области в г. Вятские Поляны в 2011 год, 129.39kb.
• Итоги деятельности департамента экологии и природопользования Кировской области и подведомственных, 315.21kb.
• Северо-запада таежной зоны россии, 567.92kb.
• Правительство кировской области постановление от 13 декабря 2005 г. N 49/290 об утверждении, 1456.29kb.
• Всоответствии с приказом департамента образования Кировской области №5-287 от 09., 15.16kb.

Глава 6. Динамика основных структур биогеоценозов при восстановительных сукцессиях на суходольных лугах Кировской области

В последние десятилетия, вследствие экономического кризиса, произошедшего в масштабах страны, тенденция забрасывания сельскохозяйственных угодий проявляется в области наиболее отчетливо. На заброшенных землях начинаются процессы восстановительных сукцессий.

На первой стадии демутационной сукцессии на заброшенных пашнях формируются сообщества формации Magnoherbeta ruderatae, для которых характерно преобладание сорно-рудеральных видов, достаточно требовательных к содержанию в почве элементов минерального питания, прежде всего азота. Продолжительность данной стадии обычно не превышает 1–2 лет. Следующую стадию послепахотной сукцессии, специфичную по типу задернения почвы, представляют собой сообщества формации Elytrigieta repentis. Постепенно происходит вытеснение доминантного вида – пырея ползучего – мелкими злаками. В местообитаниях с почвами наиболее легкого механического состава (песках и супесях) на смену пырейникам приходят сообщества формаций Poeta angustifoliae и Agrostideta tenuis, а на легких суглинках дополнительно и фитоценозы формации Agrostideta giganteae, а также низкотравные луга формации Festuceta rubrae.

Для получения на залежных участках сена лучшего кормового качества в Кировской области практикуют посев верховых злаков: Phleum pratense, Festuca pratensis, Dactylis glomerata, значительно реже Bromopsis inermis, Festuca regeliana в ряде случаев в смеси с бобовыми травами. При отсутствии надлежащего ухода начинается процесс смены доминантов. Сообщества формаций Phleeta pratensis, Festuceta pratensis и Bromopsideta inermis на почвах более тяжелого механического состава сменяются фитоценозами формации Agrostideta giganteae, на более легких – сообществами формации Agrostideta tenuis. На смену сообществам с доминированием Dactylis glomerata, вероятнее всего, приходят фитоценозы формаций Festuceta rubrae и Agrostideta tenuis. При утрате травостоями крупнотравных лугов этих формаций высокой продуктивности их начинают использовать как пастбища, что приводит к их постепенной смене фитоценозами формации Deschampsieta cespitosae.

Из мелкозлаковыех лугов, развивающихся в условиях обеднения почв и характеризующихся меньшей биомассой травостоев, наиболее распространены тонкополевичники и гигантскополевичники. Их используют как в качестве сенокосов, так и для выпаса. Можно с большой уверенностью предположить, что при регулярном сенокошении сообщества формации Agrostideta tenuis сменятся во времени фитоценозами формации Anthoxantheta odorati; которые при условии длительного выпаса будут сменяться сообществами формации Nardeta strictae. На смену сообществам формации Agrostideta giganteae придут сообщества формации Parvogramineto-Parvoherbeta, реже – формации Anthoxantheta odorati. При использовании полевичников для выпаса на их месте постепенно будут формироваться щучники. Более активно будут сменяться фитоценозы формации Agrostideta giganteae, поскольку Agrostis tenuis выедается на пастбищах в меньшей степени. В качестве промежуточной стадии формирования щучников на месте тонкополевичников можно рассматривать сообщества формации Parvogramineto-Parvoherbeta. Сенокосные луга с доминированием Poa angustifolia и Festuca rubra при регулярном сенокошении, возможно, будут замещаться фитоценозами формации Parvogramineto-Parvoherbeta. При выпасе сообщества формации Poeta angustifoliae сменятся сообществами щучников.

Суходольные луга, имеющие вторичную природу, неустойчивы. При отсутствии режима сельскохозяйственного использования начинается процесс их постепенного зарастания кустарниками, а затем деревьями. При этом происходит комплексное изменение важнейших составляющих биогеоценоза – растительного покрова и почвы. Для изучения процесса зарастания лугов в подзоне средней тайги Кировской области в однородных экотопических условиях был заложен модельный профиль (рис. 3). С использованием экологических шкал показано, что в разных его зонах изменяются освещенность, режим увлажнения, тип почвы. Это обусловлено разной средообразующей способностью растений.


Рис. 3. Схема модельного профиля «Луг – лесное сообщество».

Примечание. 1 – луговая зона, 2 – «предопушечная» зона, 3 – опушка (3.1 – «наружная» опушка, 3.2 – «внутренняя» опушка), 4 – березняк III класса возраста, 5 – елово-березовый лес VI класса возраста (5.1 – парцелла березы, 5.2 – парцелла ели). Условные обозначения. По вертикали – высота деревьев и глубина почвенного разреза (h), по горизонтали – длина зон профиля (l). Почвенные горизонты: I – Ад (дерновинный), II – АдА₁ (аккумулятивно-гумусовый), III – АВ (переходный между аккумулятивно-гумусовым и иллювиальным), IV – А₀ (лесная подстилка), V – А₁ (аккумулятивно-гумусовый), VI – А₀А₁ (лесная подстилка с содержанием аккумулятивного гумуса)_, VII – В (иллювиальный горизонт).


Однонаправлено, с изменением экологического режима меняется соотношение экологических групп видов. На участке луг – опушечная зона наиболее заметно участие в формировании растительных сообществ светолюбивых растений, входящих в состав кустарниковой (47–61%) и разреженнолесной (27–37%) «свит». В лесных сообществах преобладают виды, приспособленные к обитанию в условиях затенения: представители светлолесной (26%), густосветлолесной (24–26%) и тенисто-лесной (3–5%) «свит». Виды растений последней «свиты» характерны только для лесных сообществ. От луга к березняку III класса возраста снижается доля видов, требовательных к общему богатству почв – эутрофов (с 18 до 3%) и эумезотрофов (с 42 до 15%). В елово-березовом лесу VI класса возраста отмечается максимальное участие (21%) растений-олигомезотрофов, которые отсутствуют в зонах луга и «предопушки». Почвы луговой, «предопушечной» и опушечной зон оказались несколько менее кислыми, поэтому доля видов-ацидофилов в растительных сообществах этой части профиля ниже (6–28%), чем в лесных сообществах (9–37%). Соотношение экологических групп, выделяемых по фактору влажности, как и режима увлажнения вдоль модельного профиля в целом, варьирует мало. Абсолютно преобладают мезофиты (67–82%).

Вдоль профиля луг – лесное сообщество меняются значения показателя общего проективного покрытия (ОПП) и видового богатства. От луга к «внутренней» опушке ОПП снижается с 95–98 до 20%, а в зоне березняка III класса возраста вновь возрастает до 90%. В елово-березовом лесу VI класса травяно-кустарничковый ярус обычно достаточно развит, его ОПП составляет 60–80%. Видовое богатство возрастает в направлении от луга к лесу (от 31 до 47 видов) за счет увеличения разнообразия жизненных форм. При этом наблюдается снижение средней видовой насыщенности с 12 до 9 видов на 0.1 м². Всего в пределах исследованного профиля зарегистрировано 82 вида травянистых растений, 3 – кустарничков, 10 – кустарников, 4 – деревьев, 7 видов мхов.

Вдоль рассматриваемого профиля происходят изменения параметров биомассы надземной части травяного и травяно-кустарничкового ярусов растительных сообществ. Данные укосов свидетельствуют, что общая биомасса вдоль профиля снижается в два и более (до пяти) раз (от 629 до 201 г/м²). В лесных сообществах значительно выше, чем на лугу и в опушечной зоне доля мертвого органического вещества.

Наиболее широкую экологическую амплитуду имели 3 вида трав отмеченных во всех зонах: Agrostis tenuis, Deschampsia cespitosa, Veronica chamaedrys. Некоторые виды (Stellaria graminea, Pimpinella saxifraga, Taraxacum officinale и др.) произрастали исключительно на лугу. «Предопушечная» зона небольшая по ширине и составляет 3 м. Возможно, этим обусловлено отсутствие здесь специфичных видов. В то же время переходный характер растительности этой зоны подчеркивают виды, зарегистрированные только здесь и на лугу (Festuca pratensis, Alchemilla conglobata, Leucanthemum vulgare и др.), а также в «предопушечной» полосе и на опушке леса (Euphrasia fennica, Luzula multiflora). В опушечной зоне присутствовали специфичные травянистые растения (Juncus filiformis, Carex nigra, Alchemilla acutiloba, Scirpus sylvaticus, Melampyrum pratense). В лесных сообществах светолюбивые виды уступают место опушечно-полянным (Fragaria vesca, Melampyrum sylvaticum, Solidago virgaurea), теневыносливым растениям, типичным для широколиственных и хвойно-широколиственных лесов (Ajuga reptans, Asarum europaeum, Melica nutans, Stellaria holostea), а также сообществ темнохвойной тайги (Equisetum sylvaticum, Luzula pilosa, Maianthemum bifolium, Oxalis acetosella, Trientalis europaea).

Изменение вдоль модельного профиля луг – лесное сообщество экологических условий, продуктивности нижних ярусов сообществ, качества опада обусловливают трансформацию почв. При зарастании луга лиственными деревьями происходит постепенное затухание дернового процесса и увеличение мощности горизонта лесной подстилки (А_о). На отрезке модельного профиля «наружная опушка» – елово-березовый лес происходит аккумуляция большей части элементов-биогенов в грубогумусовом слое (А₀, А₀А₁) почвы. Черты подзолообразовательного процесса не выражены даже в елово-березовом лесу VI класса возраста.


Выводы

1. На суходольных лугах таежной зоны Кировской области зарегистрировано 237 видов сосудистых растений из 138 родов из 36 семейств. К числу наиболее богатых видами семейств принадлежат Asteraceae, Fabaceae, Poaceae, Rosaceae, Scrophulariaceae, Lamiaceae, Caryophyllaceae, Apiaceae, Ranunculaceae, Cyperaceae, абсолютное большинство которых входит в десятку ведущих семейств флоры умеренной зоны Северного полушария.

2. Специфика ценофлор изученных лугов обусловлена природно-климатическими условиями и историей хозяйственного освоения региона. В сравнении с флористическими комплексами суходольных лугов юго-запада сопредельной территории Республики Коми в них доля бореальных видов уменьшается, а полизональных – увеличивается; в тоже время снижается участие растений голарктической фракции при одновременном увеличении роли видов европейской долготной группы. Большая часть растений, формирующих сообщества суходольных лугов таежной зоны Кировской области, относится к экологическим группам мезофитов и мезотрофов (мезоэутрофов). При абсолютном преобладании растений лугового фитоценотипа на лугах Кировской области отмечено значительное участие видов сорной ценотической группы, особенно в пределах подзоны южной тайги.

3. Видовой состав сообществ суходольных лугов таежной зоны Кировской области сильно варьирует. Значительное постоянство (II–V классы) в изученных фитоценозах имеют лишь 46 видов (19.4% от общего числа). К числу видов, типичных для сообществ всех изученных луговых формаций относятся Achillea millefolium, Galium mollugo, Lathyrus pratensis, Leucanthemum vulgare, Phleum pratense, Stellaria graminea, Taraxacum officinale, Vicia cracca.

4. В результате классификации собранного массива геоботанических описаний с позиций эколого-фитоценотического подхода для растительного покрова таежной зоны Кировской области в типе настоящих суходольных лугов выделена 21 ассоциация, включающая 9 субассоциаций и 21 вариант из 14 формаций, относящихся к 4 группам формаций и одному классу формаций. Впервые для исследованной территории выделены и охарактеризованы две формации суходольных лугов: Nardeta strictae, Festuceta regelianae и 20 ассоциаций. Наиболее широко распространены фитоценозы формаций Elytrigieta repentis, Festuceta pratensis, Phleeta pratensis, Agrostideta giganteae, Agrostideta tenuis, Anthoxantheta odorati, Deschampsieta cespitosae, Dactylideta glomeratae, Parvogramineto-Parvoherbeta.

5. Продуктивность травянистой надземной биомассы суходольных лугов таежной зоны Кировской области достаточно высокая – от 25 до 66 ц/га. Наиболее высокой урожайностью отличаются сообщества сеяных лугов (тимофеечники, ежовники). В травостоях лугов по биомассе преобладают злаки. Сено лучшего качества дают сообщества формаций Festuceta pratensis, Phleeta pratensis, Dactylideta glomeratae, Bromopsideta inermis, Festuceta regelianae, Agrostideta giganteae, Agrostideta tenuis, Elytrigieta repentis, Poeta angustifoliae, Festuceta rubrae.

6. При нерегулярном уходе, а также использовании сообществ травянистых растений для выпаса на лугах начинаются процессы смены доминантов, которые можно рассматривать как деструкционные сукцессии. Снятие режима сельскохозяйственного использования суходольных лугов инициирует демутационные сукцессии, завершающими этапами которой являются зональные лесные сообщества. На разных их стадиях происходит изменение видового состава и структуры растительных сообществ (ярусного строения, видового богатства и насыщенности, соотношения жизненных форм и экологических групп видов, общего проективного покрытия и биомассы надземной части, ценотической роли видов в нижних ярусах сообществ), а также строения и химического состава верхних (органогенных) горизонтов почв. Основные компоненты биогеоценоза – фитоценоз и почва приобретают строение, типичное для лесных экосистем, к моменту достижения древостоем возраста 30 лет. При этом изменения в почвах происходят медленнее, чем в растительных сообществах.


Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Маракулина С. Ю. Ценофлоры суходольных лугов средней и южной тайги Кировской области /С.Ю. Маракулина, С.В. Дегтева // Ботан. журн., 2008. Т. 93, № 6. С. 840–851.

В прочих изданиях:

2. Маракулина С.Ю. Сорно-полевые растения парциальной флоры суходольных лугов подзоны южной тайги Кировской области // Адвентивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья: состояние и перспективы: материалы докладов III международной научной конференции (Ижевск, 19–22 сентября 2006 г.). Ижевск, 2006. С. 67–68.

3. Маракулина С.Ю. Растительность суходольных лугов подзоны южной тайги Кировской области // Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты: материалы докладов Всероссийской научной школы (Киров, 28–30 ноября 2006 г.). Киров, 2006. С. 41–44.

4. Маракулина С.Ю. Парциальная флора материковых лугов подзоны южной тайги Кировской области и подзоны средней тайги Республики Коми // Экология в меняющемся мире: материалы докладов конференции молодых ученых (Екатеринбург, 24–28 апреля 2006). Екатеринбург, 2006. С. 150–152.

5. Маракулина С.Ю. Луговая растительность материковых лугов таежной зоны Кировской области // Актуальные проблемы геоботаники: материалы докладов III Всероссийской школы-конференции (Петрозаводск, 24–29 сентября 2007). Петрозаводск, 2007. С. 25–29.

6. Маракулина С.Ю. Ценофлоры материковых лугов таежной зоны Кировской области // Перспективы развития и проблемы современной ботаники: материалы докладов I (III) Всероссийской молодежной научно-практической конференции ботаников (Новосибирск, 17–21 октября 2007). Новосибирск, 2007. С. 111–114.

7. Маракулина С.Ю. Растительность и флора сообществ материковых лугов таежной зоны Кировской области // Экологическое образование и экологическая наука для устойчивого развития: материалы докладов V международной научно-практической конференции (Архангельск, 19–21 ноября 2007). Архангельск, 2007. С. 333–339.

8. Маракулина С.Ю. Сукцессии на суходольных лугах таежной зоны Кировской области // Молодежь и наука на севере. Актуальные проблемы биологии и экологии: материалы докладов I (XV) Всероссийской молодежной научной конференции (Сыктывкар, 14–18 апреля, 2008). Сыктывкар, 2008, С. 176–178.

9. Маракулина С.Ю. Изменение экологических условий, растительности и почв при восстановительных сукцессиях на суходольных лугах Кировской области /С.Ю. Маракулина, С.В. Дегтева // Теоретическая и прикладная экология, 2008. № 2. С. 64–73.

10. Маракулина С.Ю. Сеяные суходольные луга таежной зоны Кировской области // XVI Всероссийская молодежная научная конференция «Актуальные проблемы биологии и экологии»: материалы Всероссийской конференции (Сыктывкар, 6–10 апреля 2009). Сыктывкар, 2009. С. 124–126.


Подписано в печать 05.11.2009 г.

Формат 6084 ¹/₁₆.

Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,2.

Тираж 100 экз.

Заказ № 1284.


Издательство Вятского государственного гуманитарного университета,

610002, г. Киров, ул. Красноармейская, 26


Издательский центр Вятского государственного гуманитарного университета,

610002, г. Киров, ул. Ленина, 111, т. (8332) 673-674