CC BY
108
68
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
УДК 581.55
Г.Г. Хамидуллина, А. Ф. Хусаинов, А.Ю. Кулагин
АНАЛИЗ ВИДОВОГО СОСТАВА СРЕДНЕВОЗРАСТНЫХ СОСНОВЫХ КУЛЬТУР БЕЛЕБЕЕВСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ (РЕСПУБЛИКА БАШКОРТОСТАН)
Системы защитных лесных насаждений являются объектом многофункционального воздействия на окружающую среду, стабилизируют экологическую обстановку, образуют устойчивые агролесоландшафты. Лесные насаждения обеспечивают блокирование очагов дефляции, изменяют ландшафт, на протяжении длительного времени способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур на смежных полях, защищая их от заноса мелкоземом. Защитные лесонасаждения в Республике Башкортостан создавались по генеральному плану 1949-1963 гг. и успешно выполняют свои противоэрозионные функции. Изучен видовой состав растительности средневозрастных сосновых насаждений Белебеевской возвышенности, которая включает 135 видов. Проведен анализ видового состава сосновых культур: по систематическому составу, жизненным формам, географической структуре, происхождению, экологическим группам по отношению к увлажнению, фитоценотическому и хозяйственному значению. Видовой состав средневозрастных сосновых культур лесостепной зоны характеризуется низким уровнем видового разнообразия, что связано с низким участием в составе растительности степных и лесостепных видов и относительно медленным проникновением неморальных и бореальных видов. Причинами снижения доли степных и лесостепных видов являются экспозиция склона, затенение древесным пологом, повышение влажности под пологом лесных культур сосны обыкновенной.
Ключевые слова: сосновые насаждения, Белебеевская возвышенность, анализ видового состава, лесостепная зона.
Естественные и искусственные леса являются важнейшими компонентами биосферы, мощными регуляторами биологического равновесия в природе, выполняют значительную роль в создании природных комплексов и экологических условий [1]. Системы защитных лесных насаждений являются объектом многофункционального воздействия на окружающую среду, которые стабилизируют экологическую и биологическую обстановку, образуют устойчивые агролесоландшафты. Лесные насаждения обеспечивают блокирование очагов дефляции, изменяют ландшафт, на протяжении длительного времени способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур на смежных полях, защищая их от заноса мелкоземом [2-4].
Большинство защитных лесонасаждений в Республике Башкортостан создавались согласно генеральному плану 1949-1963 гг. и успешно выполняют свои противоэрозионные функции [5]. При исследовании состояния древесных насаждений лесоводы традиционно ориентируются на древостой, а характеристика флористического состава лесного фитоценоза представлена учётом индикаторных видов. Анализ растительности лесных насаждений необходим для полной характеристики лесонасаждений. Видовой состав растительности лесных культур сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на Белебеевской возвышенности остается слабоизученным.
Белебеевская возвышенность в пределах административных границ Республики Башкортостан вытянута широкой (90 км) полосой на 300 км от пос. Бакалы на севере до верховий р. Ашкадар на юге [6]. Общая площадь около 1,2 млн га. Абсолютная высота 150-200 м на севере и 420-480 м на юго-востоке. Геологическая основа сложена структурами Татарского и Пермско-Башкирского свода [7]. Четвертичные отложения в основном приурочены к днищам и нижним частям склонов долин рек, где они представлены делювиальными суглинками, аллювиальными суглинками, песками и галечниками. Верхние части склонов долин и водоразделы имеют лишь маломощные слои элювиальных щебнистых глин и суглинков. На крутых склонах долин четвертичные отложения отсутствуют и здесь выходят верхнепермские породы [8].
По ботанико-географическому районированию территория Белебеевской возвышенности отнесена к Заволжско-Предуральской подпровинции Восточноевропейской степной провинции Евразиат-ской степной области [9]. Согласно ландшафтному районированию практически вся территория Бе-лебеевской возвышенности отнесена к лесостепной зоне, к округам северной типичной и южной лесостепи. Один из округов (Демско-Сыртовый) отнесен к степной зоне [10].
Климат Белебеевской возвышенности характеризуется как континентальный, теплый, незначительно засушливый и засушливый. Сумма активных температур - 2100-2300 °С, гидротермический
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2014. Вып. 1
коэффициент - 0,9-1,2. Среднегодовая температура воздуха 1,8-2,8 °С, среднегодовое количество осадков 482-678 мм. Средняя продолжительность безморозного периода 125 дней [11].
Речная сеть собственно Белебеевской возвышенности развита хорошо. Реки относятся к бассейну Волги и стекают в Белую и Каму. В пределах округа много мелких речек и ручьев, расчленяющих поверхность. Подземные воды приурочены к уфимским, казанским, татарским и четвертичным отложениям [7].
Наиболее распространенными почвами на территории возвышенности являются выщелоченные, карбонатные, типичные, оподзоленные и солонцеватые черноземы и темно-серые лесные. Для крутых склонов характерны маломощные эродированные почвы, а для пойм - слоистые, бурые зернистые, лугово-солончаковые и др. [11].
Территория Белебеевской возвышенности в связи с неоднородным рельефом и хозяйственной деятельностью человека отличается различной степенью облесенности в разных своих частях. К склонам северной экспозиции приурочены смешанные широколиственные леса с преобладанием липы, березовые леса, разнотравно-злаковые степи, а на крутых склонах - полынно-злаковые и злаковые степи. На склонах южной экспозиции господствуют дубовые леса, кустарниковые и злаково-полынные степи, переходящие на крутых склонах в каменистые степи. Естественная степная растительность подразделяется на два варианта: луговые степи и разнотравно-ковыльные [11]. Степные пространства в значительной степени окультурены, степень хозяйственного освоения степей составляет 45-60 %.
Материалы и методы исследований
Исследования проводились на 50-летних сосновых лесных культурах, произрастающих в средней части Белебеевской возвышенности (Буздякский и Туймазинский районы Республики Башкортостан). С целью инвентаризации флоры и растительности были выполнены геоботанические описания на 7 пробных площадях в лесных культурах (100 м2), составлен полный список сосудистых растений и осуществлен сбор более 200 листов гербарного материала. Обилие оценивалось по 7-бальной шкале Ж. Браун-Бланке [12]. Исследования выполнены в полевые сезоны 2012-2013 гг. Флористическое разнообразие анализировалось по общепринятым методикам [13-17]. Номенклатура видов приведена по сводке С.К. Черепанова [18].
Результаты и их обсуждение
Систематический состав. Как показывают результаты анализа, растительность средневозрастных сосновых насаждений отличается низким видовым разнообразием - 135 видов, относящихся к 106 родам и 46 семействам. Основными или ведущими семействами являются Asteraceae (22 вида), Rosaceae (14), Lamiaceae (9), Fabaceae (9), Роасеае, Ranunculaceae (по 6), Apiaceae, Boraginaceae, Scrophulariaceae (по 5). Средняя видовая и родовая насыщенность семейств составляет 2,9 и 2,3 соответственно, а видовая насыщенность рода равна 1,3.
Результаты анализа показали преобладание в растительности сосняков маловидовых семейств и родов. Так, одно-, двухвидовые семейства составляют более половины (76 %) всех семейств, а одно-, двухвидовые роды составляют более 93 % родов. Высокое число видов, в сравнительно небольшом количестве семейств, свойственно территориям с экстремальными условиями развития растительного покрова [14; 15]. В данном случае экстремальные условия формируются при сочетании низкого плодородия, сухости и сильной прогреваемости почвогрунтов, а также антропогенной нагрузки.
Спектр жизненных форм. При анализе жизненных форм была использована широко распространенная и универсальная система К. Раункиера [12; 19].
Анализ растительности средневозрастных сосновых насаждений показывает, что для ее состава характерно преобладание гемикриптофитов - 92 вида (68,1 %). Это свидетельствует о сохранении видов естественных растительных сообществ (степных и луговых). Значительна доля фанерофитов -21 вид (15,5 %). Высокое участие терофитов (12; 8,8 %) является показателем постоянного нарушения. Незначительное место во флоре занимают криптофиты-геофиты - 7 видов (5,2 %). Хамефиты представлены 3 видами (2,2 %).
Географическая структура. Анализ географической структуры растительности сосновых насаждений по составу долготных групп показал преобладание евразиатских видов (87 видов; 64,4 %).
Доля голарктических видов - 24 (17,7 %), европейских - 13 (9,6 %) и евросибирских - 11 видов (8,1 %). Высокая доля голарктических видов связана с усилением влияния человека и повышением доли рудеральных и сегетальных видов, имеющих все более обширные ареалы.
По отношению к широтному градиенту в растительности преобладают плюризональные виды (52; 38,5 %). Это связано с увеличением доли рудеральных видов с широким экологическим спектром. Высокая представленность лесостепных (50; 37 %) и степных (13; 9,6 %) видов указывает на их способность выдерживать ценотический и антропогенный пресс. Невысокое число видов неморальной флоры (20; 14,8 %) связано с почвенно-климатическими условиями, а также относительной отдаленностью источников диссеминации.
Происхождение видов. Анализ происхождения видов растительности средневозрастных сосновых насаждений на территории Белебеевской возвышенности показал, что в ее составе преобладают естественные виды местной флоры (лесостепной, степной и неморальной) (115 видов; 85,2 %). Адвентивные растения представлены двадцатью видами - 14,8 %. Большинство адвентивных видов являются сорно-полевыми и сорно-мусорными растениями, внедрившимися в данные местообитания из-за постоянных нарушений. Три адвентивных вида являются древесно-кустарниковыми растениями (Acer negundo, Berberis vulgaris, Malus domestica).
Экологический спектр. Из экологического спектра видов по отношению к фактору увлажнения составленного с использованием шкалы Л.Г. Раменского [17], видно, что в составе растительности средневозрастных сосняков преобладают мезофиты - 61 вид (45,2 %), растения умеренно увлажненных местообитаний. Другой массово представленной экологической группой являются ксероме-зофиты - 46 видов (34 %), которые имеют приспособления, позволяющие переносить непродолжительную засуху. Ксерофиты представлены 24 видами (17,7 %). Присутствие гигрофитов - 4 вида (2,9 %) связано с сохранением большого количества влаги в почве под пологом деревьев.
Фитоценотический спектр. Принадлежность вида к ценофлоре класса по системе Ж. Браун-Бланке является его наиболее общей характеристикой, выражающей экологию, фитоценологию и географию видов [12]. По этой причине построение фитосоциологического спектра, то есть определение соотношений представленности в растительности видов разных классов является ее важной характеристикой. При составлении фитосоциологического спектра растительности в ценофлору классов были включены диагностические виды, входящие в соответствующие синтаксоны.
Преобладающим классом естественной растительности является Festuco-Brometea, включающий 26 степных видов (19,2 %). Класс Molinio-Arrhenatheretea представлен 20 видами (14,8 %), что указывает на присутствие видов естественной луговой растительности. Лесные растения класса Querco-Fagetea и растения ксеротермных лесных опушек - класса Trifolio-Geranietea представлены соответственно 19 (14 %) и 7 (5,1 %) видами.
В синантропной флоре сосняков высока представленность видов однолетников класса Stel-larietea media - 14 видов (10,3 %).
Высокое обилие видов класса рудеральных сообществ Artemisietea vulgaris - 19 видов (14 %) связано с наличием хронически сериальных рудеральных многолетних сообществ.
Специфические для населенных пунктов, и в особенности для пастбищ, спортивных площадок, дорог, троп сообщества класса Plantaginetea majoris представлены 4 видами (2,9 %), устойчивыми к вытаптыванию и выпасу.
Высокий показатель классов синантропной растительности (Stellarietea media, Artemisietea vulgaris, Plantaginetea majoris и др.) указывает на сильное антропогенное воздействие на растительность. Идет активный процесс синантропизации и внедрения рудеральных и сегетальных видов.
Хозяйственная характеристика. В составе флоры средневозрастных сосновых насаждений на территории Белебеевской возвышенности насчитывается значительное количество хозяйственно-ценных растений. Во флоре сосновых насаждений нами были встречены медоносные (64 вида; 47,5 %), лекарственные (49; 36,3 %), пищевые (28; 20,7 %), сорные (26; 19,3 %), ядовитые (21; 15,5 %), кормовые (19; 14 %), декоративные (17; 12,6 %), источники древесины (7; 5,2 %).
Заключение
Видовой состав средневозрастных сосновых культур (50 лет) лесостепной зоны отличается низким уровнем видового разнообразия. Под пологом лесных культур сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) отмечается постоянное присутствие Tilia cordata, Acer platanoides, A. nigundo, Ulmus glabra,
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2014. Вып. 1
Betula pendula, Padus avium, Euonymus verrucosa, Lonicera tatarica, L. xylosteum, Frangula alnus, Rhamnus cathartica, Corylus avellana, Rubus idaeus, R. caesius; в травяном ярусе - Viola ambigua, Aegopodium podagraria, Dryopteris filix-mas, Fragaria vesсa, Geranium sylvaticum, виды рода Carex. Это связано с созданием лесных насаждений на территориях, выведенных из сельскохозяйственного использования, и, как следствие, низким участием степных и лесостепных видов, относительно медленным внедрением в состав растительности неморальных и бореальных видов. Причинами снижения доли степных и лесостепных видов в составе растительности лесных культур сосны обыкновенной на Белебеевской возвышенности являются затенение древесным пологом и повышение влажности.
Благодарности
Исследования выполнены при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологические ресурсы России» (2012-2013 гг.); грантов РФФИ №08-04-97017, №11-04-97025, грантов Академии наук Республики Башкортостан №40/30-П и №40/28 (2011-2013 гг.), гранта МОН РФ №5.4747.2011 (2012-2013 гг.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Карпов В.Г. О факторах, регулирующих взаимоотношения между древостоем и травостоем в насаждениях засушливой степи // Академику В.Н. Сукачеву к 75-летию со дня рождения. М.; Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1956. С. 263 - 274.
2. Виноградов В.Н. Перспективы развития агролесомелиоативной науки // Агролесомелиоративные насаждения, их экология и значение в лесоаграрном ландшафте: сб. науч. тр. Волгоград: Изд-во «Волгоградская правда», 1983. Вып. 2 (79). С. 3-16.
3. Павловский Е.С. Проблемы экологии полезащитных лесонасаждений на сельскохозяйственных землях //Агролесомелиоративные насаждения, их экология и значение в лесоаграрном ландшафте: сб. науч. тр. Волгоград: Изд-во «Волгоградская правда», 1983. Вып. 2 (79). С. 17-25.
4. Ситдиков Р.Г. Лесовыращивание на Южном Урале. Уфа: Гилем, 1997. 251 с.
5. Атлас Республики Башкортостан / И. М. Япаров. Уфа: Китап, 2005. 419 с.
6. Башкортостан: Краткая энциклопедия. Уфа: Науч. изд. «Башкирская энциклопедия», 1996. 672 с.
7. Гареев А.Р. Реки и озера Башкортостана. Уфа: Китап, 2001. 180 с.
8. Растительность европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. 426 с.
9. Кадильников И.П. Ландшафтное районирование / Атлас Башкирской АССР. М.: Главн. упр. геодезии и картографии при СМ СССР, 1976. С. 17.
10. Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 235 с.
11. Кадильников И.П., Цветаев А.А., Смирнова Е.С., Хисматов М.Ф. Физико-географическое районирование Башкирской АССР. Уфа: Китап, 212 с.
12. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Адвентивизация растительности в призме идей современной экологии // Меж-вуз. сб. Уфа: Изд-во БГПУ, 1998. С. 17-25.
13. Определитель высших растений Башкирской АССР. М.: Наука, 1988. Т. 1. 316 с.; 1989. Т. 2. 375 с.
14. Толмачев Ф.И. Введение в географию растений. Л.: Изд. Ленингр. гос. ун-та, 1974. 244 с.
15. Ильминских Н.Г. Флорогенез в условиях урбанизированной среды: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. СПб., 1993. 36 с.
16. Туганаев В.В., Пузырев А.Н. Гемерофиты Вятско-Камского междуречья. Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1988. 128 с.
17. Наумова Л.Г., Хусаинов А.Ф. Научно-исследовательская деятельность студентов: изучение флоры населенных пунктов: учеб.-метод. пособие для бакалавров и магистров. Уфа: Изд-во БГПУ, 2010.116 с.
18. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья, 1995. 992 с.
19. Горышина Т.К. Экология растений. М.: Высш. шк., 1979. 364 с.
Поступила в редакцию 05.11.13
G.G. Khamidullina, A.F. Khusainov, A.Yu. Kulagin
THE ANALYSIS OF SPECIES STRUCTURE OF MIDDLE-AGES PINE CULTURES OF THE BELEBEEVSKY HILL (REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN)
The systems of the protective forest planting are object of multifunctional influence on environment. These ones harmonize ecological situation, form stable agricultural-forest landscapes. Forest plantings block sites of deflation, change a landscape, and during a long period of time promote increasing of the yield of crops on adjusted fields, protecting them from fine earth drift. Protective forest plantings were established in Bashkortostan republic according to the 19491963 master plan. These ones realize their erosion protective functions successfully. There was discovered the species structure of vegetation cover of middle-aged pine forestations of the Belebei elevation. It includes 135 species. The analysis of the species structure was carried out according to systematic composition, living forms, geographical structure, and origin, ecological groups in relation to moistening, phytocenotic and economic value. The species structure of middle aged pine cultures of forest-steppe zone is characterized by low level of species diversity. This situation is caused by losing participation of steppe and forest-steppe species and relatively slow infiltration of nonmoral and boreal species. The reasons of losing parts of steppe and forest-steppe species are exposition of a slope, shadowing by tree canopy and increasing of moistening under the shadow of forest cultures of the pine plantations.
Keywords: pine plantations, elevation of Belebey, species structure analysis, steppe-forest zone.
Хамидуллина Гульнара Гизаровна, аспирант E-mail: hamidullina85@mail.ru
Хусаинов Айрат Фагимович, кандидат биологических наук, доцент кафедры биоэкологи и биологического разнообразия E-mail: khusainovairat@mail.ru
ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы» 450000, Россия, г. Уфа, ул. Октябрьской Революции, 3а
Khamidullina G.G., postgraduate student E-mail: hamidullina85@mail.ru
Khusainov A.F.,
Candidate of Biology, Associate Professor of the Biological diversity department E-mail: khusainovairat@mail.ru
M. Akmullah Bashkir State Pedagogical University Oktyabrskoy Revolutsii st., 3a, Ufa, Russia, 450000
Кулагин Алексей Юрьевич,
доктор биологических наук, профессор,
зав. лабораторией лесоведения
ФГБУН Институт биологии Уфимского научного центра РАН 450054, Россия, г. Уфа, Проспект Октября, 69 E-mail: coolagin@list.ru
Kulagin A.Yu.,
Doctor of Biology, Professor,
the Head of the forestry laboratory
Institute of biology of Ufa Research Centre of the Russian Academy of Sciences Oktyabrya av., 69, Ufa, Russia, 450054 E-mail: coolagin@list.ru
