CC BY
80ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЛЕСНЫХ ЦЕНОЗОВ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «НИЖНЯЯ КАМА»
В УСЛОВИЯХ РЕКРЕАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Ю.А. Лукьянова
Национальный парк "Нижняя Кама e-mail: [email protected]
Рекреация как экологический фактор, представляет научный интерес при управлении природными ресурсами особо охраняемых природных территорий.
В этой статье рассматривается аспект динамики растительного покрова лесных экосистем под влиянием рекреации в условиях функционального зонирования национального парка «Нижняя Кама». Результаты этого исследования показали, что с увеличением рекреационного воздействия происходит замещение типично лесных видов растений бореальной, боровой, неморальной эколого-ценотических группировок луговыми и рудеральными видами. В результате наблюдается ковергенция видового состава различных типов сообществ, что снижает типологическую, эстетическую и природоохранную ценность территории. Разделение территории ООПТ на функциональные зоны и соблюдение природоохранного режима способствует сохранению видового и типологического разнообразия.
Национальный парк “Нижняя Кама” (далее - НП), общей площадью 26601 га, создан в 1991 г. Т ерритория НП расположена в пределах Вятско-Камского равнинного региона темнохвойно-широколиственных лесов, долинных гигрофитных неморальных лесов и болот, а также Восточно-Закамского региона широколиственных лесов Высокого Заволжья (Бакин, 2000). Типологически природнообусловленными лесами в пределах НП являются хвойно-широколиственные (сосново-широколиственные, елово-широколиственные), хвойные (сосновые, сосново-еловые с пихтой), и в меньшей степени широколиственные леса. Территория НП представлена четырьмя кластерными участками, в том числе в правобережье реки Кама лесными массивами Большой Бор (6745 га), Малый Бор (1284 га), Танаевский лес (956 га) и Боровецкий лес (9539 га) в левобережье. Изначально, при создании НП, исходя из научной и просветительской значимости отдельных участков, с учетом различий в степени влияния антропогенных факторов и доступности для посетителей, вся территория была разделена на пять функциональных зон: заповедная зона (1836 га), особо охраняемая зона (12995 га), зона регулируемого туризма (5061 га), зона обслуживания посетителей (3978 га), зона хозяйственного назначения (2731 га). Контроль состояния фитоценозов в каждой функциональной зоне является объективным показателем соблюдения природоохранного режима и важным этапом оперативного управления природными ресурсами НП.
В основе исследований более 400 геоботанических описаний, выполненных автором в полевые сезоны 1999-2009 гг. в пределах лесных экосистем НП по стандартной методике (Полевая ботаника, 1972). Все описания были внесены в базу данных информационной системы “FloraBase”, разработанной и поддерживаемой на кафедре общей экологии Казанского (Приволжского) Федерального университета (Прохоров, 2006). С использованием этой информационной системы в группах типов лесов был выполнен анализ систематической структуры по семействам и родам сосудистых растений, анализ по эколого-ценотическим группам, анализ по типам жизненных форм, ареалогический анализ. Также, с использованием ”FloraBase”, был выполнен анализ в каждой формации применительно для каждой функциональной зоны. Спектры эколого-ценотических групп в составе всех изученных сообществ отразили различия по функциональным зонам, что связано с различным режимом охраны и функциональным назначением.
Для анализа закономерностей видовой структуры изучаемых сообществ относительно дифференцированного режима охраны и степени деградации была проведена их непрямая ординация. В качестве метода ординации использован метод главных координат (Gower, 1966), реализованный в пакете stats среды статистического программирования R (R Development Core Team, 2006). В качестве информации о сообществе использованы балльные оценки обилия видов, отмеченных в сообществе. В данной работе использован метод непрямой ординации (упорядочение объектов происходит вдоль направления изменения сходства между описаниями или связи между видами), который использует только данные об обилии видов в сообществах. Метод ординации также позволил визуализировать результаты анализа дополнительной информации о сообществах, выполненный в системе “FloraBase”. Таким образом, мы получили диаграммы распределения в ординационном пространстве площадок из различных функциональных зон, различного качественного состава (доминирующие и субдоминирующие группы видов) и типов лесных формаций обследованных участков.
На данном этапе говорить о полной сохранности природнообусловленных (коренных) типов леса в НП не приходится. Современные леса, которые до создания ООПТ находились в ведении Елабужского мехлесхоза, отличаются пестротой состава древостоя, обусловленной хозяйственной деятельностью человека в прошлом. Так, в Большом Бору большая роль принадлежит березнякам, возникшим на местах лесосек; многие участки сосновых лесов представлены молодыми лесонасаждениями; в лесном массиве Челнинского лесничества места былых лесосек заняты осинниками. В начале 1960-х годов
на территории современного НП началась эксплуатация месторождений нефти, в связи с чем лесные массивы были изрежены продолжительными рубками. Также были обнажены большие пространства песков, где была снята дернина природных травостоев. Результатом явилось разрастание популяций степной и сорно-рудеральных флор. Таким образом, на современном этапе мы имеем ряд производных типов леса с различными вариациями в напочвенном травяно-кустарничковом ярусе, обусловленных как прошлым, так и современным вмешательством человека (Памятники природы,1977). Обозначенные лесные массивы различаются площадными характеристиками, удаленностью от населенных пунктов, доступностью для посещаемости, а также различиями в функциональном предназначении. В связи с чем они различаются по степени оказываемого на них антропогенного воздействия.
Одним из постоянных факторов, имеющим масштабное воздействие и отрицательно влияющим на экосистемы НП, является рекреация. Этот момент обусловлен тем, что НП расположен в регионе Нижнего Прикамья с более чем миллионным населением, которое в большинстве случаев выбирает для отдыха леса и прибрежные зоны Нижнекамского водохранилища и реки Кама в пределах НП. Организованный отдых в НП сопряжен с более сильным рекреационным воздействием в пределах ограниченной территории (экотропы, экомаршруты, базы отдыха, санатории и детские оздоровительные лагеря и т.п.) с регламентированным видом пользования. Это связано с круглогодичным функционированием данных объектов. Нерегулируемая рекреация (однодневный отдых, туристические походы, сбор ягод, грибов и т.п.) оказывает меньшее отрицательное воздействие, поскольку носит сезонный характер, но охватывает гораздо большие территории. Довольно часто рекреационное использование НП сопряжено с нарушением природоохранного режима НП, что проявляется в виде многочисленных заездов автотранспорта в лес, в замусоривании территории, организации «диких» стоянок, в нарушении режима заповедной и особо охраняемой функциональных зон.
В обоих случаях рекреация обуславливает высокую степень деградации нижних ярусов сообществ, сильнейшее уплотнение верхних горизонтов почвы, и в итоге - смену условно коренных типов леса на производные с доминированием растений лесолуговой, луговой и рудеральной эколого-ценотических групп в травянистом ярусе. Таким образом, травяной покров выступает своеобразным индикатором лесорастительных условий: по его состоянию и структуре можно судить о силе воздействия рекреации на экосистему и о направленности динамики растительного покрова. Наиболее
достоверные результаты динамики растительного покрова в условиях рекреационного воздействия выявляются при анализе соотношения эколого-ценотических групп растений, что показательно для разных стадий рекреационной дигрессии (табл.1).
С использованием ’Т1огаВаБе” был выполнен анализ в каждой группе типов леса в соответствии с функциональным зонированием. Для анализа
Таблица 1. Средние оценочные показатели сообществ в разрезе формаций
Лесные формации
Пока- затели Сосняки Ельники Пихтарники Липняки Дубняки Березняки Осинники
1 297 20 6 21 11 44 13
2 411 113 44 136 181 218 126
3 73 52 32 50 50 57 48
4 64.50% 1.10% 0.10% 5.00% 1.60% 19.20% 6.20%
5 49.20% 22.00% 62.00% 47.40% 84.00% 58.70% 55.80%
6 17.90% 7.80% 9.10% 12.60% 28.00% 19.00% 9.60%
7 21 13 7 15 16 18 16
Рп** 3.7 6.2 6.8 2.9 2.3 5.5 -
Nm 8.5 22.1 50 22.8 9.4 12.8 23
В^т 6.3 14.2 20.5 11.8 4.4 7.8 13.5
Вг 5.6 13.3 4.6 6.6 - 6.4 6.4
В^ 8.5 13.3 11.4 12.5 11 11.5 11.1
Md 16.6 15.9 - 13.9 21 17.9 15.1
MdWt 6.8 6.8 - 2.2 8.3 6.9 2.4
Rd 21.4 7.1 4.6 16.9 24.3 15.6 8.7
Wt 2.4 1.8 2.3 2.2 2.2 - 2.4
Примечание: * - 1- количество геоботанических пробных площадок, заложенных в данной формации, 2 - количество видов выделенных в формации, 3 - количество семейств, выделенных в формации, 4 - доля лесов данной формации в лесном фонде национального парка, % , 5 - среднее значение проективного покрытия травостоя в пределах пробных площадок, %; 6 -среднее значение вытоптанности, %; 7 - количество выделенных эколого-ценотических групп(далее - ЭЦГ); ** - доля видов (%) соответствующей эколого-ценотической группы (Рп - боровая, Ыт - неморальная, ВгЫт .-бореально-неморальная, Вг - бореальная, BrMd - бореально-луговая, Md -луговая, MdWt - влажно-луговая, Rd - рудеральная, Wt - влажно-болотная).
структуры флоры были отобраны 11 ЭЦГ (выборка), которые являются показательными по ситуации в каждой функциональной зоне НП. Для примера представим сравнительную таблицу по соснякам (табл. 2).
Сосняки являются наиболее распространенными в НП и уязвимыми в плане рекреационного воздействия, так как признано, что при прочих равных условиях наибольшей популярностью у населения пользуются сосновые и березовые леса, особенно мшисто-ягодниковой (бруснично-мшистые, чернично-мшистые) и разнотравной групп типов, значительно меньше -пихтовые и осиновые насаждения. Сосняки НП представлены следующими типами: сосняк зеленомошный, сосняк зеленомошно-черничный, сосняк зеленомошно-брусничный, сосняк сложный, реже встречаются сосняк лишайниковый (остепненный) и сосняк кисличный. В зависимости от стадии рекреационной дигрессии, нами были выделены сосняки вейниковой, чернично-вейниковой, вейниково-орляковой, брусничной ассоциаций. Реже отмечены сосняки хвощево-снытевой, коротконожковой и ясменниковой ассоциаций. В результате воздействия рекреации естественно-сложившиеся растительные ассоциации претерпевают изменения. Так, на площадках испытывающих высокие рекреационные нагрузки отмечены вейниково-крапивно-кипрейная, вейниково-разнотравная, вейниково-фиалково-верониковая, ежово-разнотравная, землянично-злаково-разнотравная, землянично-мятликово-рудеральнотравная, землянично-черноголовковая, злаково-рудеральная, клеверо-разнотравная, подорожниково-разнотравная ассоциации.
Липняки в НП представлены осоково-снытевыми с пихтой и елью, липняками снытевыми с елью, а также сосново-липовыми неморальнотравными лесонасаждениями. В напочвенном покрове выделяются сныте-осоково-неморальнотравная, сныте-ясменниковая, осоково-копытеневая, осоково-сныте-копытеневая, чернично-неморальнотравная ассоциации; в местах рекреационного вмешательства выделены орляково-вейниково-перловниковая и рудерально-неморальная ассоциации. Согласно нашим данным, липняки являются одними из наименее посещаемыми участками НП (присутствуют в пределах заповедной, особо охраняемой зонах, в зоне регулируемого туризма и хозназначения). В связи с этим, в большинстве случаев прослеживается минимальная нарушенность живого напочвенного покрова в результате воздействия рекреации. Тем не менее, существует тенденция увеличения доли боровых, бореально-неморальных и рудеральных видов при увеличении рекреационных нагрузок.
Березняки являются производными типами леса и образовались на местах
Таблица 2. Структуры флоры по эколого-ценотическим группам (выборка) в сосновых лесах
Функци- ональная зона Сте- пень “сбоя” Боровая Бореальная Бореально- неморальная Неморальная Луговая Лесо-луговая Влажно-луговая Лугово-степная Суходольно- луговая Остепненно- луговая Рудеральная
Заповед- ная 0-10 5.9 10.1 8.9 15.4 21.3 12.4 1.2 3 0.6 0.6 13.6
10-20 6.1 9.2 11.5 16 19 13.7 1.5 2.3 0.8 1.5 13
20-40 4.4 - 6.6 - 25.3 13.2 6.6 2.2 - 3.3 34.1
40-60 3.5 - 5.2 - 26.1 12.2 7.8 1.7 0.8 2.6 34.8
Особо охраняя- емая 0-10 4.8 8.2 10.8 14.3 21.1 12.9 3.4 1.4 0.7 0.7 16.3
10-20 6.4 10.3 9. 6 15.4 21.1 11.5 4.5 2.6 0.6 1.3 12.2
20-40 4.3 7.2 7.7 10.6 19.6 8.9 7.2 2.1 0.4 3 22.5
40-60 4.1 7 7..9 10.3 19 8.7 7.4 2.1 0.4 2.9 23.1
60-80 4.1 7 7. 9 10.3 19 8.6 7.4 2 0.4 2.8 23.1
Регулиру- емого туризма 0-10 6.4 11.2 12.8 22.4 16 11.2 4.8 3.2 - - 8.8
10-20 6.4 9 9.6 14.1 17.9 14.1 3.9 1.9 0.6 - 16
20-40 4.5 6 7.5 15 21.1 12 1.5 3 0.8 1.5 18.8
40-60 4.6 7 6.7 9.2 17.6 9.5 8.1 2.5 0.4 2.8 21.5
80-100 4.5 6.9 6.9 9 17.3 9.3 8 2.4 0.3 3.2 21.8
Обслужи- вания посетите- лей 0-10 5.2 8 7 10.8 19.3 10.8 5.2 1.4 0.9 4.7 17.8
10-20 4.5 7.7 6.5 8.1 19.1 11 3.3 2.4 0.4 4.9 21.9
20-40 4.4 7.3 4.8 7.7 20.3 9.7 6.3 1.9 0.5 2.4 22.7
40-60 3.3 3.3 5 4.1 14.9 8.3 5.8 3.3 0.8 3.3 37.2
60-80 1.9 0.9 8.3 5.6 22.2 6.5 7.4 1.9 2.8 29.6
80-100 4.2 2.5 4.4 3.4 18.5 8.4 2.5 2.5 1.7 6.7 35.3
Хозназна- чения 0-10 7 16.5 12.2 15.7 13.9 11.3 5.2 1.7 0.9 0 7
10-20 6.3 12.7 15.2 26.6 10.1 17.7 2.5 1.3 - 1.3 3.8
рубок и лесных пожаров в сосновых ценозах. В пределах НП выделены березняки землянично-костяничной, землянично-злаковой, чернично-снытевой на месте елово-сосновых и сосновых лесов; а также березняки орляково-сныте-хвощовой, орляковой, сныте-звездчатко-ясменниковой, копытене-осоковой ассоциаций на месте сосново-широколиственных и широколиственных лесов. Березняки, расположенные в пределах заповедной и особо охраняемой зон, в зоне регулируемого туризма и хозназначения подвержены минимальному рекреационному влиянию. В тоже время, березняки расположенные в зоне
обслуживания посетителей, где расположено большинство рекреационных объектов (базы отдыха, детские оздоровительные лагеря), подвергаются максимальным рекреационным нагрузкам, степень вытоптанности достигает 100%. В связи с чем, наблюдается выпадение бореальных видов (с 16.0% до 4.9%), бореально-неморальных (с 26.0% до 11.5%), увеличение доли рудералов (с 6% до 15.4%) и луговых видов (с 10.0 % до 22.0 %).
Осинники НП также являются производными лесами, в нашем случае на месте елово-пихтовых, елово-пихтовых-широколиственных лесов. Выделены осинники хвощово-снытевой и орляково-сныте-копытеневой ассоциаций. Осинники наименее привлекательны в плане их использования для отдыха, и функционально они отнесены к заповедной, особо охраняемой зонам, где степень посещаемости людьми минимальна. Превалирующими являются неморальные, бореально-неморальные и луговые виды растений. Максимальная степень вытоптанности наблюдается на территориях, прилегающих к садоводческим обществам. С увеличением нагрузок резко снижается доля неморальных видов (с 57.6% до 16.7%), бореально-неморальных (с 24.2% до 13.9%), увеличивается доля лесо-луговых видов (с 6.1% до 19.4%) и рудеральных (с 2.6% до 11.1%).
Еловые формации представлены ельниками кисличниками, ельниками черничниками, в редких случаях - ельниками долгомошниками, а также ельниками с липой и ельниками с сосной. Отмечены ельники сныте-копытене-кисличной, чернично-снытевой, чернично-костянично-майниковой, осоково-хвощево-черничной, орляково-чернично-вейниковой и неморальноразнотравной ассоциаций. Функционально ельники расположены в заповедной зоне, в связи с чем рекреационные нагрузки минимизированы. Преобладающими являются виды неморальной, луговой, бореальной и бореально-неморальной ЭЦГ.
Пихтарники в НП достаточно редки (0.1%) и типологически отнесены к пихтарникам липовым неморальнотравным и к сосново-пихтовым кустарниково-кислично-зеленомошным лесам (Порфирьев, 1950). В большинстве своем они функционально отнесены в заповедную и особо охраняемую зону. Отчетливо выделяются в напочвенном покрове сныте-ясменниковая, сныте-неморальнотравная, неморально-осокововолосистая ассоциации. В растительном покрове преобладают виды неморальной (50%) и бореально-неморальной (20.5%) ЭЦГ.
Чистые дубняки в пределах НП представлены незначительно. Типологически в основе своей это дубняки неморальнотравные, местами с элементами остепнения (в ходе наших исследований не были изучены пойменные дубравы). Это разрозненные участки, испытывающие достаточно
высокие рекреационные и пастбищные нагрузки. В обоих случаях выделены участки как с минимальным рекреационным воздействием (вытоптанность менее 5-10%), так и участки с максимальной степенью вытоптанности (до 80% и более). Нами выделены сныте-орляковая, злаково-осоковоразнотравная, полынно-разнотравная, лугово-рудеральная и рудеральная ассоциации в напочвенном растительном покрове. Преобладающими являются виды растений рудеральной и луговой ЭЦГ. С увеличением степени рекреационных и пастбищных нагрузок снижается доля лесных видов, в тоже время увеличивается доля видов рудеральной ЭЦГ (32-47%).
Для иллюстрации корреляции видового состава растительного сообщества с уровнем рекреационного воздействия используем рис. 1.
Корреляция вытоптанности с ординационными осями значимая (наблюдаемый уровень значимости <0.001) - следовательно, видовой состав пробных площадок непосредственно зависит от степени вытоптанности.
На рис. 2 площадки обозначены в соответствии с функциональной зоной, в которой они были заложены. Их положение в ординационной плоскости демонстрирует, что наиболее нарушенные площадки, характеризующиеся примерно одинаковым видовым составом, соответствует участкам, заложенным в пределах зоны обслуживания посетителей. В то же время, наименее нарушенные участки приурочены к заповедной зоне и зоне познавательного туризма.
Условные обозначения: Площадки со степенью «сбоя»
А >42 %;
▼ 33-42 %;
Л 25-33 %;
□ 18-25%
V 12-18%
А 7-12%
* 3-7%
V о-з %
-0.2 0.0 0.2 0.4
ось 1
Рис. 1. График ординации геоботанических описаний в зависимости от степени вытоптанности пробной площади.
Качественное состояние растительного сообщества, характеризуемое доминирующей и субдоминирующей эколого-ценотической группой, представлено на рис. 3. Отчётливо прослеживается доминирование видов рудеральной, луговой и влажно-луговой эколого-ценотических групп в направлении усиления рекреационных нагрузок. В ненарушенных и менее нарушенных участках доминируют бореальные лесные, боровые лесные, бореально-неморальные, неморальные лесные виды.
На рис. 4 отчетливо прослеживается ковергенция видового состава разных типов сообществ с увеличением интенсивности рекреации. Таким образом, в области с максимальными рекреационными нагрузками (правая область графика) сконцентрированы участки, заложенные в сосняках, липняках, березняках и дубняках. Таким образом, становится очевиден тот факт, что рекреация стала мощным негативным фактором, влияющим на видовое и типологическое разнообразие природных сообществ НП.
Полученные результаты могут найти практическое применение в планировании туристско-экскурсионной деятельности, поскольку позволяют провести вторичное зонирование территории по степени рекреационной дигрессии. Это, в свою очередь, позволит корректировать поток организованных экскурсантов по территории НП; также способствует рациональному использованию леса при проектировании новых экологических маршрутов и экотроп. Также эти данные были приведены в обосновании необходимости разработки нового функционального зонирования территории НП.
"3-
о
см
о
Условные обозначения:
см
-О
8
о
о
Площадки, расположенные в зоне:
9
см
^ познавательного туризма О хозяйственного назначения □ Особо охраняемой О Заповедной
• Обслуживания посетителей
-0.2
0.0
0.2
0.4
Рис. 2. График ординации геоботанических описаний, обозначенных в соответствии с функциональной зоной, в которой площадки были заложены.
Условные обозначения:
ф Лесные бореально-неморальные ф Лесные бореальные О Лесные боровые О Лесные гигрофитные О Лесные неморальные О Лесо-луговые О Лугово-степные О Луговые
О Луговые влажных лугов # Рудеральные
Рис. 3. Диаграмма доминирующей (внешний круг) и субдоминирующей (внутренний круг) эколого-ценотических групп применительно к ординированным геоботаническим площадкам.
ЛА ;
А
Условные обозначения: ^ Сосняки (Елабужский ЛХУ), А Сосняки (Челнинский ЛХУ), ^ Ельники, ^ Пихтарники (Челнинский ЛХУ), И Березняки(Елабужский ЛХУ), И Березняки (Челнинский ЛХУ), ^7 Осинники (Елабужский ЛХУ), Осинники (Челнинский ЛХУ), Липняки (Елабужский ЛХУ), Липняки (Челнинский ЛХУ), Дубняки
Рис. 4. График ординации пробных площадок с обозначением лесной формации.
С целью рекультивации лесных участков в пределах рекреационных участков (базы отдыха, лагеря) и их более рационального использования необходимо разработать рекомендации, в обоснование необходимости которых будут положены результаты наших исследований. Рекомендации будут включены для обязательного исполнения в проекты освоения лесов для каждого объекта.
Список литературы
Бакин О.В., Рогова ТВ., Ситников А.П. Сосудистые растения Татарстана. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000. 496 с.
Памятники природы Татарии / под ред. В.А.Попова. Казань: Изд-во Казаснкого ун-та, 1977. 144 с.
Полевая геоботаника: Методика полевых исследований. М. 1972. Том 4.
Порфирьев В.С. Темнохвойно-широколиственные леса северо-востока Татарии // Учен. зап. Казан. пед. ин-та. 1950. Вып. 9. С. 47-120.
Прохоров В.Е. Редкие виды сосудистых растений флоры Республики Татарстан: экологоландшафтные особенности хорологии и динамики. Автореферат дисс... канд.биол.наук. Казань: Казанский ун-т, 2006. 30 с.
Gower J.C. (1966)Some distance properties of latent root and vector methods used in multivariate analysis. Biometrika, #53, pp. 325-328
R Development Core Team R, A language and environment for statistical computing [Электронный ресурс] / Vienna: R foundation for Statistical Computing, 2006. Режим доступа: URL http://www.R-project.org
