CC BY
44
УДК 581.524(477)
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОЮЗА LAMIO PURPUREAE-ACERION TATARICI
О 2012 Т.В. Фицайло
Институт ботаники им. Н.Г. Холодного Национальной академии наук Украины
Поступила 15.03.2012
На основе метода синфитоиндикации дана экологическая характеристика местообитаний кустарниковых сообществ союза Lamió purpureae-Acerion tatarici по влажности почвы, содержанию минерального азота и карбонатов в почве, кислотности, солевому режиму почвы, терморежиму, континентальности, морозности климата.
Ключевые слова: кустарниковые сообщества, фитоиндикация, Lamió purpureae-Acerion tatarici, Украина.
Мы исследовали кустарниковые сообщества с характерным участием Acer tataricum L., которые формируются на месте байрачных (дубовых) лесов. Acer tataricum имеет относительно узкую синэколо-гическую амплутуду в дубовых лесах, которая соответствует континентальному и субконтинентальному ксеротермическому климату южной части ареала Quercus robur L.[3], В этой полосе Acer tataricum образовывает ярус подлеска на большей части Восточной Европы. Дубовые леса и их производные с кленом татарским распространены в юго-восточной части Средней Европы, относятся к классу Quercetea pubescentis-petraea Jakucs (1960) 1961 порядка Quercetalia pubescentis-petraea Klika 1933 союза Aceri tatarici-Quercion Zólyomi 1957 [7]. В Украине распространены в лесостепной и частично в степной зонах. Соответственно, и кустарниковые группировки с участием Acer tataricum, которые сформировались рядом или на месте этих дубовых лесов, имеют аналогичное распространение.
Союз Lamió purpureae-Acerion tatarici Fitsailo 2007 - сообщества, которые формируются на месте байрачных лесов в разломах горных (в основному кристаллических) пород, где создаются условия повышенного увлажнения, происходит быстрый распад органики, освобождение минеральных форм азота, что благоприятствует поселению кустарников и даже деревьев. Основным типом почвы являются щебнистые черноземы с процессами выщелачивания. Территориально данные сообщества распространены на юге Лесостепи и севере степной зоны Украины. В кустарниковый ярус входят разнообразные виды: Rosa canina, Prunus stepposa, Rhamnus cathartica, Acer tataricum L., подрост Ulmus carpinifolia Rupp. ex G.Suchow, Lonicera xylosteum L., Viburnum lantana, Ligustrum vulgare, Sambucus nigra L., Acer negundo L., Euonymus verrucosa, E. europaea, Crataegus sp. В травянистом ярусе хотя и присутствует значительная часть степных видов, но наблюдается господство лесных мезофитов: Lamiumpurpureum
Фицайло Татьяна Васильевна, к.б.н., с.н.с. отдела геоботаники и экологии, e-mail: [email protected] L., Geum urbanum L., Galium aparine L., Chelidonium majus L., Viola hirta L. В союзе представлено пять ассоциаций: Lamió purpureae-Rhamnetum Fitsailo 2007, Potentillo sulfareae-Aceretum tatarici Fitsailo 2007, Acero tatarici-Cotinetum coggygriae Fitsailo 2007, Ligustro-Aceretum tatarici Fitsailo 2007, Pruno stepposae-Aceretum tatarici Fitsailo 2007.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились на протяжении 2004-2005 (частично 2001) гг. в южной части Лесостепи и на севера степной зоны Правобережья Украины (Кировоградская, Николаевская, Одесская области) маршрутным методом с использованием эколого-флористических критериев описания растительных сообществ. Вообще для анализа было использовано около 200 геоботанических описаний [4, 5]. Показатели экологических факторов определялись по методике разработанной в Институте ботаники НАН Украины [2, 6]. По методу синфитоиндикации для каждой ассоциации союза рассчитан показатели влажности почвы (Hcl). общего солевого режима почвы (SI), кислотности (Re) почвы, содержания минерального азота (Nt) и содержания карбонатов (Са) в почве, терморежима ( Тт). континентальности (Кп). морозности (криорежим) (Сг) микроклимата [2]. Для сравнения экологических амплитуд и выяснение связей между синтаксо-нами мы использовали ординащйний анализ и методику кластерного анализа.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для исследуемых фитоценозов рассчитаны значения восьми экологических факторов. Для каждого из синтаксонов рассчитаны минимальные, максимальные, средние значения и стандартное отклонение. Это дало возможность определить как экологические амплитуды показателей экологических факторов синтаксонов кустарниковой растительности (табл. 1.) их специфику (рис. 2), так и зависи-
1572
мость между изменением экологических факторов (рис. 1). Исследуемые сообщества более или менее четко отличаются между собой по большинству экологических показателей. Наибольшая вариабельность среди эдафических факторов принадлежит влажности, солевому режиму и содержанию карбонатов в почве, среди климатических факторов значительных колебаний не наблюдается (табл. 1).
Так, по увлажнению почвы для сообщест союза характерны субмезофитные условия (суховатые лесо-луговые экотопы с умеренным увлажнением корнесодержащего слоя почвы осадками и талыми водами, Wnp=75-90 мм), и только для ассоциации Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae характерны мезофитные условия (свежие лесо-луговые экотопы с полным увлажнением корнесодержащего слоя почвы осадками и талыми водами, Wnp=100-145 мм).
По содержанию карбонатов в почве изучаемым кустарниковым ценозам характерны нейтральные экотопы с незначительным содержанием карбонатов в почве, исключением является ассоциация Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici (занимают учас-
тки с обагащенными карбонатами почвами на лессовой основе). Ординацийна матрица связи между влажностью почвы (Не/) и содержанием карбонатов (Са) (рис. 1) показывает обратно пропорциональную зависимость между этими факторами, представлено два экоклина: 1 - при снижении содержания карбонатов в почве и увеличением влажности почвы Acero-Cotinetum.
Potentillo-Aceretum; 2 - при равных показателях влажности почвы и незначительном градиенте увеличения содержания карбонатов впочве Lamió pur-purcac-Rhamnctum>Pruno-Accrctum>Ligustro-Aceretum.
Важным эдафическим фактором является показатель содержания минерального азота в почве (Nt). Согласно полученным данным (табл. 1а), экотопы занятые союзом Lamió purpureae-Acerion tatarici имеют относительно бедные на минеральный азот почвы (0,2-0,3%). Ценозы ассоциации Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae занимают экотопы с относительно хорошо обеспечеными минеральным азотом (0,3-0,4%) почвами.
Таблица 1. Статистические значения экологических показателей синтаксонов союза Lamió purpureae-Acerion tatarici
Ассоциации * Факторы
Rc S1 Nt Hd Tm К Ii Cr Ca
Acero tatarici-Cotinetum coggygriae
Max 8.87 7.86 7.62 11.20 9.90 9.79 9.54 8.92
Sr 8.43 7.27 6.05 10.11 9.50 9.13 8.80 7.98
Min 8.08 6.71 4.96 8.95 9.09 8.64 8.15 6.90
St 0.21 0.30 0.79 0.62 0.25 0.24 0.38 0.68
Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici
Max 9.05 8.65 6.73 10.20 9.29 9.24 8.73 9.47
Sr 8.63 7.68 5.69 9.66 9.00 8.81 8.18 8.65
Min 8.19 7.18 4.46 8.31 8.67 8.30 7.58 8.22
St 0.29 0.41 0.85 0.92 0.21 0.35 0.33 0.72
Lamio purpureae-Rhamnetum catharticae
Max 8.83 7.37 7.67 11.35 9.42 9.26 8.83 8.15
Sr 8.54 7.07 6.52 10.89 8.87 8.83 8.22 7.46
Min 8.26 6.81 5.73 10.53 8.39 8.36 7.84 6.86
St 0.17 0.20 0.54 0.23 0.29 0.28 0.37 0.52
Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici
Max 8.79 7.70 7.41 11.52 9.29 9.15 8.90 8.68
Sr 8.63 7.11 6.38 10.88 8.94 8.57 8.30 8.03
Min 8.37 6.77 5.28 10.63 8.30 7.90 7.17 7.22
St 0.13 0.25 0.57 0.64 0.43 0.39 0.55 0.36
Pruno stepposae-Aceretum tatarici
Max 8.77 7.51 7.50 11.47 9.53 9.88 9.18 8.42
Sr 8.35 7.25 6.47 10.83 9.05 9.06 8.39 7.85
Min 7.91 6.92 5.49 9.99 8.64 8.29 7.76 7.34
St 0.25 0.21 0.48 0.41 0.23 0.32 0.36 0.31
Примечание: *Мах - максимальные значения; Min - минимальные; Sr -средние; St - стандартное отклонение; Hd - влажность почвы, S1 - общий солевой режим почвы, Rc - кислотность почвы, Nt - содержание минераль-
1573
ного азота в почве; Са - содержание карбонатов в почве, Тт - терморежим, Кп - континентальность, Сг - морозность (криорежим) климата.
10 и
9
я
U
8 -7 -6
6 7 8 9 Hd 10 11 12
11 и 10
8 -I-1-1-1-1
8 9 10 Hd 11 12
8 и
7 -
и
Н
6
5 -
4
6 7 Nt 8 9 g -1 ............. 2 ------3 ------- 4 -------5
Рис. 1. Ординация ассоциаций союза Lamió pur-pureae-Acerion tatarici.: а - в координатах влажности почвы (Hd) и содержания карбонатов в почве (Са): б -в координатах содержания минерального азота в почве (Nt) и общего солевого режима почвы (7>); в - в координатах влажности почвы (Hd) и терморежима (Тт).
Условные обозначения: 1 - Acero tatarici-Cotinetum coggygriae; 2 - Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici; 3 - Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae; 4 - Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici; 5 - Pruno stepposae-Aceretum tatarici.
Общий солевой режим (Sí), который характеризуется запасом питательных веществ в доступной для растений форме, для исследуемых местообитаний кустарниковых сообществ колеблется в пределах 6,71-8,65 балла - семиэвтрофные условия (богатые на соли почвы, НСО'з - 4-16 мг/100 г почвы, следы SO"4, СГ). Распределение синтаксонов в зависимости от содержания минерального азота в
почве и общего солевого режима (рис. 16) имеет обратно пропорциональную зависимость и занимают центральное положение перекрывая экоареа-ЛЫ друг друга.
Кустарниковые сообщества встречаются на слабокислых почвах, кислотность которых имеет амплитуду от 7,91 до 9,05 балла (рН 5,5-6,5). Более высокие показатели (нейтральные условия) кислотности имеют почвы под ценозами ассоциации Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici (рН 6,5-7,1).
В отличие от эдафичних, климатические показатели отличаются невысокой вариабильнисть и не влияют на распределение сообществ исследуемого союза. Так, для изучаемых синтаксонов характерны субмезотермные (45 ккал-см"тод_1), гемиконтинен-тальные и субкриофитные условия местообитаний. Хотя интересные особенности распределения синтаксонов в зависимости от терморежима и влажностью почвы представлены на рис. 1в. Наблюдаются паралельно два экоклина: Acero tatarici-Cotinetum coggygriae>Lamio purpureae-Rhamnetum catharti-cae>Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici>Pruno step-posae-Aceretum tatarici, при незначительном понижении показателей терморежима и снижении влажности почвы: Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici (рис. 1в). Общая закономерность сходства-отличия по комплексу экологических факторов представлена на рис. 2. Синтаксоны разделились на два кластера, которые отобразили как ценотические особенности (Acero tatarici-Cotinetum coggygriae и Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici являются обособленными среди степной растительности кустарниковыми ценозами; Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae, Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici, Pruno stepposae-Aceretum tatarici - опушечные ценозы в непосредственном контакте с лесом) так и распределение ценозов по ведущим экологическим факторам (влажности почвы, солевому режиму, содержание карбонатов в почве).
Ward's method Euclidean distances
з.о-■-■-■-■-■-
2.5 2.0 5 1.5 ^ 1.0
0.5
0.0 ------
4 5 3 2 1
Рис. 2. Дендрограмма подобия-отличия по комплексу
1574
экологических факторов ассоциаций союза Lamió pur-pureae-Acerion tatarici.
Условные обозначения: 1 - Acero tatarici-Cotinetum coggygriae; 2 - Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici; 3 - Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae; 4 - Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici; 5 - Pruno stepposae-Aceretum tatarici.
Полученные результаты дают возможность сделать некоторые обобщения по экологической дифференциации синтаксонов союза Lamió purpureae-Acerion tatarici:
- Сообщества ассоциации Acero tatarici-Cotinetum coggygriae представляют собой комплекс гемиксерофитных, гелиофитных и неморальных мезофитных элементов. Чаще всего встречаются на южных и юго-западных склонах с выходами кристаллических обнажений, что характерно для экстремальных экологических условий местообитаний. Ценозы имеют узкую суммарную амплитуду экологических факторов, что соответсвует стенотопным показателям экологической валентности [1]. И незначительные изменения какого-либо фактора может привести к катострофическим последствиям для данного сообщества.
- Potentilla sulfareae-Aceretum tatarici - сообщества приурочены к лессовым склонам разной экспозиции, на смытых черноземных почвах. Занимают достаточно обособленное положение (четко отделены от опушки леса). Для данных ценозов характерны эвритопные показатели экологической валентности - сообщества способны занимать различные местообитания с чрезвычайно изменчивыми экологическими условиями.
- Комплекс опушечных кустарниковых сообществ (Lamió purpureae-Rhamnetum catharticae, Ligustro vulgaris-Aceretum tatarici, Pruno stepposae-
Aceretum tatarici) - сообщества имеют большое сходство с лесными ценозами, вплотную к которому находятся. Здесь наблюдается исключительное господство лесных видов с незначительным участием опушечных видов. Формируются в нижних частях склонов, между большими кусками гранитных пород. Опушечные кустарниковые сообщества имеют стабильные экологические условия местообитаний (мезотопная экологическая валентность).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. Кн. 1 / Центр по пробл. экологии и продуктивности лесов., [Отв. ред. О.В. Смирнова]. М.: Наука, 2004. 479 с.
2. Дгдух Я.П., Плюта П.Г. Фгтошдикащя еколопчних фактор1в. АН Укра1ни. 1н-т боташки ím. М.Г. Холодного.-Кшв: Наукова думка, 1994. - 280 с.
3. Шеляг-Сосонко Ю.Р. Шеи формацп дуба звичайно-го на територп Украши та ïx еволющя. К.: Наук, думка, 1974.240 с.
4. Фщайло Т.В. Lamió purpureae-Acerion tatarici - но-вий союз класу Rhamno-Prunetea Rivas Goday et Carb. 1961 // Bíchhk JIbBiBCbKoro ун-ту. Cepifl бюлопчна. 2007. Вип. 43. С. 115-125.
5. Фицайло ТВ. Кустарниковая растительность класса Rhamno-Prunetea Rivas Goday et Boija Carbbonll ex Tx. 1961 Украины // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века: Мат. всероссийской конференции (Петрозаводск, 22-27 сентября 2008 г.) Часть 5: Геоботаника. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. -С.325-327.
6. Didukh Ya. P. The ecological scalaes for the species of Ukranian flora and their use in synphytoindication. - Kyiv: Phytosociocentre, 2011. - 176 p.
7. Jakucs P. Nouveau classement cénologique des bois de chênes xérothermes (Quercetea pubescenti-petraeae cl. nova) de l'Europe //Acta Bot. Hung. 1960. VI/3-4. P. 267-303.
THE ECOLOGICAL CHARACTERISTICS OF ALLIANCE LAMIO PURPUREAE-ACERION TATARICI
© 2012 T.V. Fitsailo
N.G. Kholodny Institute of Botany of the National Academy of Sciences of Ukraine
This paper deals with an ecological evaluation of shrub communities habitats by the method of synphytoindication. Analysed communities belong to Lamio purpureae-Acerion tatarici alliances. Such ecological factors as soil humidity, acidity, mineral nitrogen and carbonates contents in soil, general mineral condition, termoregime, continentality and frosen regime are estimated.
Key words: shrub communities, phytoindication, Lamio purpureae-Acerion tatarici, Ukraine.
1575
Tetyana Fitsailo, Candidate of the biological sciences, senior scientific employee of geobotany and ecology department, email: [email protected].
1576
