Экология /6. Экологический мониторинг

К.б.н. Никитина Н.Н., к.б.н. Сабаева Н.И., Каминов А.А.

Ишимский государственный педагогический институт им.П.П.Ершова, Россия

Состояние флористического состава берёзовых лесов под влиянием антропогенных факторов на юге Тюменской области

Изменение биологического разнообразия растительных сообществ одна из основных современных проблем экологии растений. Сообщества мелколиственных лесов являются неотъемлемой частью растительности юга Тюменской области, они формируют своеобразный тип ландшафта. Подавляющее большинство их в этой части области представлено березовыми лесами. Актуальность флористических исследований продиктована необходимостью иметь четкое представление о состоянии лесных фитоценозов, испытывающих большую антропогенную нагрузку. Важнейшим признаком любой флоры является ее видовой состав, учет которого дает представление об общей численности видов, об их распределении между родами и другими вышестоящими систематическими категориями. Богатство флоры зависит от количества слагающих её видов и свидетельствует о степени устойчивости экосистемы.[1] Целью нашего исследования является выявить динамику видового состава в разнообразии высших растений березовых лесов Приишимья в пределах юга Тюменской области, под антропогенным влиянием. Мониторинговые площадки растительного покрова были заложены в 2009 году в Казанском, Ишимском, Абатском, Викуловском районах. За период трёхлетнего наблюдения сделаны геоботанические описания, собран гербарий, составляющий более 1000 экз. Результаты исследований показали, что флора березовых лесов Приишимья насчитывает 337 видов, относящихся к 193 родам и 45 семействам. Высокие ранги родов Arthemisia, Potentilla, Viola раскрывают лесостепной характер флоры. Березовые и березово- осиновые леса в лесостепи Приишимья представляют собой коренные лесные сообщества и занимают значительные пространства, тем не менее, флористический состав их, его динамика изучены еще недостаточно. Уникальность этих лесов заключается в том, что только здесь Betula pendula является основным лесообразующим видом коренных сообществ. Бетулярный ценоэлемент включает в себя 36 видов и во флоре Приишимья имеет значительный вес, состав его разнообразен и достаточно разнороден по связям. В середине березовых колков встречается осина, редко сосна. В результате хозяйственной деятельности происходит дальнейшее осветление лесов, что усиливает миграцию лугово-сорных растений.

Хорологический анализ указывает на преобладание во флоре евроазиатских видов, при значительном участии голарктических, что вполне характерно для лесостепной зоны. Экологическая структура флоры определяется мезофитными видами, они слагают почти 90% флоры. Эколого-ценотическая структура определяется видами лесного флороценотипа при значительном участии лугового. Спектр жизненных форм характеризуется преобладанием травянистых корневищных поликарпиков, как главной жизненной формы в лесных сообществах. Березовые леса Приишимья имеют более или менее однородный состав, и изменение растительных формаций зависит от эдафических условий (увлажнения, микрорельефа). На склонах, где почвы обеднены за счет смыва, формируются разреженные древостои с низким травостоем из злаков. В нижней части склона, где происходит переотложение делювия и наблюдается более оптимальный гидрологический режим, травяной покров состоит из высокорослых трав. Практически все березовые леса в той или иной степени пройдены рубкой. Это один из основных влияющих антропогенных факторов. Бессистемная рубка, способствует осветлению березовых лесов, приводит к образованию менее ценных порослевых насаждений и уменьшению самосевных лесов. Разреживание древостоя в результате рубок вызывает изменения микроклиматических и, частично, почвенных условий, а, следовательно, и изменение взаимосвязи между деревьями. Эти изменения отражаются на дальнейшем их росте, характере прироста в высоту и толщину, развитие боковых ветвей и кроны в целом, форме стволов, формировании годичных слоев, а отсюда и качества древесины. Также усиливается приток солнечных лучей.[2] Сплошные рубки вызывают значительные изменения в лесорастительных условиях: в световом, тепловом, гидролитическом режимах, в связи, с чем могут сильно измениться напочвенные и почвенные условия и состав возникающих после рубки лесов (смена пород). Режим света, тепла и влажности резко меняется сразу же после рубки древостоя, а это, в свою очередь, вызывает перемены, идущие с разной скоростью, в подстилке, растительном покрове, жизнедеятельности микроорганизмов, почве и т. д. Происходят большой приток тепла к поверхности почвы и большая отдача его от нее, колебания температуры приземного слоя воздуха, большее попадание летних осадков на почву, меньшая относительная влажность воздуха, большее, чем в лесу, испарение влаги напочвенным покровом и с поверхности почвы. Также происходит изменение водного режима самой почвы, в том числе и ее переувлажнение. На вырубках меняется характер снегового покрова (его плотность и высота), снег раньше покрывает землю осенью и раньше стаивает весной, отложение его больше, чем в лесу. Это, разумеется, связано с рельефом местности, розой ветров, расстоянием от стен леса, характером самой вырубки – наличием или отсутствием подроста, невырубленных деревьев, порубочных остатков [3].

В напочвенном покрове теневыносливые растения (кислица, зеленые мхи и др.) сменяются светолюбивыми, особенно злаками. Новые экологические условия изменяют жизнедеятельность биоты, появляются организмы, более приспособленные к этим условиям. Древостой и другие растения, определявшие среду леса и являвшиеся до рубки эдификаторами, после рубки утрачивают это значение. Появляются новые растительные комплексы, новые показатели (индикаторы) среды и ее эдификаторы. Внутрилесосечные обсеменители, участки с предварительным возобновлением, зарослями кустарников, смягчая температурные колебания и ослабляя опасность задернения почвы, улучшают условия среды. Аналогичное значение имеют пни и валежник, которые часто предохраняют молодое поколение леса как от заморозков, так и от высоких температур. После сплошной рубки разлагается лесная подстилка, уменьшается запас органического вещества, азота и некоторых других элементов, изменяется кислотность почвы. На вырубках меняются состав и, особенно, численность животного мира. Изменение напочвенного покрова после рубки, как и возобновление березовых лесов, изучено не достаточно. В.Н. Габеев (1976) отмечает, что в разновозрастных и разреженных древостоях, где средообразующая роль березы в большинстве насаждений значительно снижена, травяной покров обладает вполне определенными экологическими особенностями и более всего характеризует условия местообитания. Но, вместе с тем, травяной покров, лишенный ограничивающего воздействия древесного полога после вырубки чутко реагирует на все изменения экологической среды, в результате чего образуется большое количество временных и неустойчивых вариантов ассоциаций. Эти ассоциации выражаются в изменении обилия тех или иных видов или смене эдификаторов. Тем не менее, обследование берёзовых лесов на названной территории показало, что более 30% березняков перестойные и нуждаются в рубках ухода. Еще одним важным антропогенным фактором в фитоценозах березовых лесах является выпас скота, который представляет реальную угрозу для флористического разнообразия и лесовосстановления. Сам факт вытаптывания имеет как отрицательные, так и положительные следствия для растительного покрова. К отрицательным факторам относятся: уничтожение подлеска и молодой поросли, уплотнение почвенного горизонта, гибель отдельных экземпляров растений, внедрение новых, часто нежелательных растений в лесные ценозы. Но есть и положительные моменты в проведении умеренного выпаса в березовых лесах. Это: появление новых экологических ниш для возникновения самосева, обогащение дерново-подзолистой почвы азотными органическими удобрениями, разрушение первого доминантного яруса. Проведенные исследования показали, что число видов на участках нарушенных пастьбой возрастает по сравнению с почти ненарушенными участками. Прежде всего, это связано с проникновением под полог леса сорных растений, таких как лопух, мятлик однолетний, ромашка непахучая, подорожник и многие другие. С другой стороны исчезают стержнекорневые и короткокорневищные многолетние травы. Даже если они сохраняются в травостое, то резко снижается их обилие. В то же время, возрастает обилие полусорных длиннокорневищных растений: пырея ползучего, мятлика лугового, осота, иногда бодяка щетинистого и крапивы. Увеличение этих видов происходит еще и в связи с тем, что при неумеренной пастьбе происходит уменьшение затенения и на осветленных участках появляются растения, которые ранее здесь не произрастали. Таким образом, антропогенные факторы вызывают динамические изменения во флористическом составе берёзовых лесов Приишимья, состояние основных абиотических факторов и, как следствие, нарушение устойчивости лесных экосистем.

Литература:

1. Встовская Т.Н., Коропачинский И.Ю. Определитель местных и экзотических древесных растений Сибири.- Новосибирск: Изд-во СОРАН, филиал «Гео», 2003. – 702с.

2. Габеев В.Н. Биологическая продуктивность лесов Приобья.- Новосибирск: Наука, Сиб. Отд-ние, 1976.- 172с.

3. Коропачинский И.Б. Древесные растения Сибири. – Новосибирск: Наука, Сиб.отд-ние,1983. – 384с.