Научная статья на тему 'Экологическая структура сосняков Барнаульского ленточного бора'

Экологическая структура сосняков Барнаульского ленточного бора Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
300
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВИД / СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ / ФЛОРА / СОСНОВЫЕ ЛЕСА / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА / ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / SPECIES / VASCULAR PLANTS / FLORA / PINE FORESTS / ECOLOGIC STRUCTURE / ECOLOGIC FACTORS

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Хрусталева Ирина Артуровна, Стрельникова Татьяна Олеговна

Исследована экологическая структура ценофлоры сосновых лесов Барнаульского ленточного бора. Анализ экологической структуры флоры сосняков проведен с использованием экологических шкал растений по двум факторам увлажнению и богатству-засоленности почв. Основу спектра трофоморф составляют виды, предпочитающие довольно богатые почвы. В ценофлоре северной части незначительно возрастает доля растений, приспособленных к жизни на небогатых почвах за счет лесных видов. В южной части увеличивается доля растений, обитающих на богатых почвах за счет степных видов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Хрусталева Ирина Артуровна, Стрельникова Татьяна Олеговна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Экологическая структура сосняков Барнаульского ленточного бора»

15

10

5

0

со си со со CD

Ьі Ьі о о

m со m m m m

о о <D о о o

с; сг X і—, c I

>s X S 8- 3 <D Cz s о 5 С

S 5 £ О d d >> u

о О о

8

X

і

і5

р. Уса

S

m

ф

З

s

CD

с;

□ Самцы □ Самки

р. Свияга

Рис. 5. Упитанность самцов и самок R. rudibunda Pall. р. Уса и р. Свияга

Таким образом, адаптивную ценность в условиях загрязненного водотока приобретают перестройки организма, связанные с их способностью повышать уровень метаболизма в соответствии с эволюцион-но определенными механизмами повышения жизнеспособности, их преадаптацией к неблагоприятным условиям. Увеличение массы внутренних органов позволяет особи выдерживать напряжённый энергетический баланс. Особи, способные выдерживать дополнительные энергетические затраты на детоксикацию проникающих в

организм слабых доз ядов, приобретают преимущества для выживания в условиях загрязненного водотока.

Библиографический список

1. Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции / С.С. Шварц. — М.: Наука, 1980. — 277 с.

2. Шварц С.С. Метод морфофизиоло-

гических индикаторов в экологии наземных позвоночных / С.С. Шварц,

В.С. Смирнов, Л.Н. Добринский. —

Свердловск, 1968. — 387 с.

3. Ковылина Н.В. Использование озерной лягушки (R. ridibunda Pall.) для оперативной индикации техногенного загрязнения водотоков: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Н.В. Ковылина. — Волгоград: ВГПУ, 1999. — 16 с.

4. Hughes G.M. The effects of zinc on the cardiac and ventilatory rhythms of rainbow trout (Salmo gairdneri, Richardson) and their responses to environmental hypoxia / G.M. Hughes, R.J. Abeney / / Watr Research, 1977. — V. 11. — № 12. — P. 1069-1077.

5. Aquatic toxicology and Hazard Assessment: 10th volume. Eds. Adams W., Chapman A., Landis W. — Philadelphia, 1988. — 597 p.

6. Флеров Б.А. Эколого-физиологичес-кие аспекты токсикологии пресноводных животных / Б.А. Флеров. — Л., 1989. — 144 с.

7. Мисюра А.Н. Некоторые вопросы экотоксикологии бесхвостых амфибий и рептилий в техногенных регионах / А.Н. Мисюра / / Вопросы герпетологии. — Киев, 1989. — С. 166-167.

УДК 581.9 (571.15) И.А. Хрусталева,

Т.О. Стрельникова

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СОСНЯКОВ БАРНАУЛЬСКОГО ЛЕНТОЧНОГО БОРА

Ключевые слова: вид, сосудистые гическая структура, экологические фак-

растения, флора, сосновые леса, эколо- торы.

Введение

На юге Западной Сибири в условиях степной зоны сосновые леса могут расти только в специфических условиях. Они сформировались на аллювиальных песках по ложбинам древнего стока и образуют так называемые ленточные боры. Полосы сосняков шириной 4-8 км тянутся с северо-востока на юго-запад. Северная лента носит название Бурлинская, южнее расположены Кулундинская и Касмалинская. Самая южная Барнаульская лента имеет протяженность около 400 км, пересекает лесостепную и степную природные зоны [1]. Однородный лесной массив такой протяженности позволяет оценить влияние зональных особенностей на состав и экологическую структуру флоры.

Материалы и методы

Объектом исследования является це-нофлора сосняков Барнаульской ленты. В соответствии с природно-климатическим зонированием территории выделено 3 участка: северный — в лесостепной зоне в окрестностях г. Барнаула; центральный — на границе степной и лесостепной зон в окрестностях с. Волчиха; южный — в степной зоне в окрестностях с. Углы.

Материалом послужили геоботаниче-ские описания, выполненные в сосновых лесах, которые согласно принятой схеме лесоустройства относятся к трем типам: сухой бор высоких всхолмлений; сухой бор пологих всхолмлений; свежий бор слабоволнистых равнин [2]. Отобраны описания, выполненные в сосняках в северной (45 описаний), центральной (50) и южной (50) частях Барнаульской ленты. На основании описаний выделена ценоф-лора сосняков. Анализ ее экологической структуры проведен с использованием экологических шкал растений по двум факторам — увлажнению и богатству-засоленности почв. Для выделения экологических групп использованы показатели оптимумов, рассчитанные для растений юга Сибири А.Ю. Королюком [3]. Названия гидроморф и трофоморф приняты в соответствии с классификацией В.П. Се-ледца [4]. Обработку полученного материала производили при помощи стандартного статистического пакета программы Microsoft Office Excel 2007 и электронной базы данных IBIS [5, 6].

Результаты

Ценофлора сосняков Барнаульского ленточного бора насчитывает 203 вида

высших сосудистых растений, в том числе в северной части — 160, центральной — 101, южной — 118 видов. По фактору увлажнения виды ценофлоры формируют 6 гидроморф: субксерофиты (живущие в условиях сухостепного увлажнения — им соответствуют 31-39-е ступени экологической шкалы); семиксерофиты (среднестепное увлажнение — 40-46-е ступени); субмезофиты (лугово-степное и влажностепное увлажнение — 47-52-е ступени); мезофиты (сухолуговое и свежелуговое увлажнение — 53-63-е ступени); перме-зофиты (влажнолуговое увлажнение — 6476-е ступени); семигигрофиты (сыролуговое увлажнение — 77-88-е ступени). По фактору богатства и засоленности почв выделены 3 трофоморфы: мезотрофные гликофиты (поселяющиеся на небогатых почвах, которым соответствуют 7-9-е ступени шкалы богатства-засоленности); се-миевтрофные гликофиты (довольно богатые почвы — 10-13-е ступени), евтрофные гликофиты (богатые почвы — 14-16-е ступени).

Основа экологической структуры це-нофлоры — это мезофитные семиевтроф-ные гликофиты (96 видов — 47,3%). В спектре гидроморф преобладают лесные мезофиты, составляющие около половины от общего количества видов. Такая особенность спектра характерна для ценоф-лоры в целом и для отдельных ее частей (табл. 1). На всем протяжении ленты встречаются 34 вида из этой группы: Solidago virgaurea, Pinus sylvestris, Betula pendula, Oxytropis campanulata, Fragaria vesca, Trifolium lupinaster, Pulsatilla flavescens, Scabiosa ochroleuca. Северная и южная части ленты расположены в разных природно-климатических зонах (лесостепной и степной) и различаются объемом экологических групп, экологический спектр центральной части носит переходный характер.

Ценофлора северной части самая богатая, комплекс мезофитных групп составляет 92%. Только здесь встречаются 44 вида мезофитов: Chimaphila umbellata,

Melica nutans, Melica nutans, Vicia unijuga, Lilium pilosiusculum, Polygala hybrida, Polygala hybrida, Pulmonaria dacica; 16 пермезофитов: Vaccinium vitis-idaea,

Pyrola rotundifolia, Ribes nigrum, Maianthemum bifolium, Pteridium

aquilinum, Cirsium heterophyllum, Vicia cracca, Padus avium. В составе ксерофит-ных групп северной части ленты нет ни одного специфичного вида, все они широ-

ко распространены и встречаются по повышенным сухим местам грив: Koeleria glauca, Festuca polesica, Gypsophila pani-culata, Scorzonera ensifolia, Artemisia mar-schalliana.

Доля мезофитных групп в экологическом спектре последовательно снижается с севера на юг (составляя, соответственно, 92, 80, 76%), а доля ксерофитных групп возрастает в центральной части ленты до 20%, а на юге — до 24%. Специфическими для южной части ленты являются виды ксерофитных групп, предпочитающие открытые песчаные участки и наиболее сухие вершины грив: Alyssum turkestanicum, Androsace maxima, Syrenia siliculosa, Cleistogenes squarrosa, Polygonum patulum, Eremogone saxatilis, Coris-permum sibiricum. Такой состав отражает специфику строения сосняков южной части ленты: разреженные древостои (сомкнутость крон не превышает 0,4), обширные открытые поляны, которые заселяются псаммофитными и степными (Spiraea hypericifolia, Adonis villosa, Pulsatilla turc-zaninovii) видами с прилегающих степных массивов.

Центральная часть имеет свои особенности — это наиболее широкая часть ленты с однообразным низкогривным рельефом, где формируются чистые сосняки. Для них характерны отсутствие кустарникового яруса и разреженный травянистый ярус. Ценофлора носит пограничный характер, происходит обеднение как ксе-рофильных, так и мезофильных элементов. В составе этой ценофлоры 52 вида, общие для всей ленты; 17 — общие для центральной и северной частей: Dracoce-phalum ruyschiana, Antennaria dioica, Po-lygonatum odoratum, Serratula wolffii, Pla-tanthera bifolia, Pyrola chlorantha, Orthilia secunda; 15 — общие для центральной и южной частей: Jurinea cyanoides, Linaria

genisfifolia, Euphorbia subcordafa, Allium lineare, Chenopodium album. Специфические виды отсутствуют.

Отмечены 15 видов в северной и южной частях ленты, которые не встречаются в составе сосновых лесов центральной части: Elisanfhe viscosa, Psammophiliella

muralis, Medicago falcafe, Cenfaurea sca-biosa, Elyfrigia repens. Это растения, обитающие по опушкам, полянам, проникающие под полог сосняков по дорогам и тропам.

Ядро ценофлоры (виды, встречающиеся в сосновых лесах на всем протяжении ленты) составляют 64 вида (31,5% от общего состава). Спектры гидроморф и трофоморф этого комплекса видов соответствуют спектрам центральной части ленты. Лицо растительного покрова Барнаульской ленты вместе с Pinus sylvesfris определяют Befula pendula, Solidago vir-gaurea, Equisefum hyemale, Fragaria vesca, Oxyfropis campanulafa, Rosa majalis, Caragana arborescens, Silene nu-fans, Trifolium lupinasfer, Gypsophila alfis-sima, Pulsafilla flavescens, Calamagrosfis epigeios, Hieracium filifolium, Kifagavia baicalensis, Koeleria glauca, Carex supi-na,Dianfhus versicolor, Arfemisia marschal-liana, Fesfuca polesica, Scorzonera ensifolia.

Спектр трофоморф не отличается разнообразием, основу составляют виды, предпочитающие довольно богатые почвы (табл. 2). В ценофлоре северной части несколько возрастает доля мезотрофных гликофитов за счет лесных видов: Sorbus sibirica, Vaccinium vifis-idaea, Pyrola ro-fundifolia, Carex ericeforum, Chimaphila umbellafa. В южной части увеличивается доля евтрофных гликофитов за счет степных видов.

Таблица 1

Спектр гидроморф сосновых лесов Барнаульской ленты

Гидроморфы Южная часть Центральная часть Северная часть Ценофлора в целом

кол-во видов % кол-во видов % кол-во видов % кол-во видов %

Субксерофиты 6 5 2 2 2 1 6 3

Семиксерофиты 22 19 18 18 12 7 26 13

Субмезофиты 32 27 21 21 20 13 36 18

Мезофиты 50 42 50 49 99 62 108 53

Пермезофиты 7 6 9 9 26 16 26 12

Семигигрофиты 1 1 1 1 1 1 1 1

Всего 118 100 101 100 160 100 203 100

Таблица 2

Спектр трофоморф сосновых лесов Барнаульской ленты

Трофоморфы Южная часть Центральная часть Северная часть Ценофлора в целом

кол-во видов % кол-во видов % кол-во видов % кол-во видов %

Мезотрофные гликофиты 2 2 2 2 7 4 7 3

Семиевтрофные гликофиты 88 74 85 84 137 86 164 81

Евтрофные гликофиты 28 24 14 14 16 10 32 16

Всего 118 100 101 100 160 100 203 100

Обсуждение

Вышеприведенные данные свидетельствуют о сложной экологической структуре ценофлоры и разнородности ее частей, что вполне закономерно, учитывая значительную протяженность этого лесного массива с северо-востока на юго-запад. Для того чтобы выяснить достоверность отличий экологических спектров выделенных частей ценофлоры сосняков мы использовали метод доверительных интервалов. При достоверном отличии статусов (положения ценофлоры на осях экологических факторов) двух выборок доверительные интервалы их средних не должны пересекаться. Средние показатели для факторов увлажнения и богатства-засоленности ценофлоры и ее отдельных частей представлены в таблице 3.

Высокие значения среднего квадратического отклонения (СКО) по фактору увлажнения свидетельствуют о присутствии во флоре видов с различающимися требованиями к оптимуму увлажнения. По фактору богатства-засоленности почв вариабельность незначительна (СКО 1,21,5). На всем протяжении ленты представлены дерново-подзолистые почвы, имеющие легкий механический состав,

Экологические статусы ценофлоры

содержание гумуса в этих почвах низкое и не превышает 3%.

Ординация северной, центральной и южной частей ценофлоры сосняков Барнаульской ленты на осях экологических факторов отражена на рисунке.

Размещение доверительных интервалов свидетельствует о том, что изученная це-нофлора экологически неоднородна. Положение на градиенте ее отдельных частей отражает зональные особенности. Северная часть ленты расположена в лесостепной зоне, в составе ее флоры много специфических (характерных только для нее) видов мезофитных групп; присутствие боровых видов с минимальными требованиями к богатству почв определяет ее положение на градиенте богатства-засоленности. Южная часть, находящаяся в степной зоне, в составе флоры также содержит специфические виды, однако уже ксерофитных групп. Сдвиг по градиенту в сторону более богатых почв отражает присутствие в составе флоры степных видов. Центральная часть ленты расположена на границе степной и лесостепной областей. По своей экологической структуре она близка к южной.

Таблица 3 сосновых лесов Барнаульской ленты

Экологический фактор Среднее значение СКО Выборка Доверительный интервал

Увлажнение, южная часть 52,5 8,2 118 52,5±1,5

Богатство-засоленность, южная часть 12,9 1,3 118 12,9±0,2

Увлажнение, центральная часть 54,4 7,8 101 54,4±1,5

Богатство-засоленность, центральная часть 12,5 1,2 101 12,5±0,2

Увлажнение, северная часть 57,5 7,3 160 57,5± 1,1

Богатство-засоленность, северная часть 12,1 1,4 160 12,1±0,2

Увлажнение ценофлора, в целом 55,4 8,2 203 55,4± 1,1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Богатство-засоленность ценофлора, в целом 12,4 1,5 203 12,4±0,2

13.2 j 13

0 12,3

1 12.6

в

I 12,4 :

F 12,2

I 12

о

“ 11=3 11.6

южная

часть

центральная

часть

50

52

54 56

Увлажнение

53

60

Рис. Ординация составных частей ценофлоры Барнаульского ленточного бора по факторам увлажнения и богатства-засоленности почв (прямоугольниками показаны доверительные интервалы для среднего 95%-ного уровня значимости)

Заключение

Экологическая структура ценофлоры сосняков Барнаульской ленты неоднородна по составу гидроморф, выражающих отношение видов к фактору увлажнения и довольно однообразна по составу тро-фоморф, отражающих распределение видов на градиенте богатства-засоленности почв.

Влияние зональных природно-климатических особенностей на состав и экологическую структуру ценофлоры сосновых лесов Барнаульской ленты выражается в наличии специфических видов для ее северной и южной частей и отсутствии таковых в центральной.

Специфику северной части определяют преобладание мезофитных гидроморф и наличие трофоморфы евтрофных гликофитов. Южная часть отличается присутствием субксерофитов и семиксерофитов в составе гидроморф и мезотрофных гликофитов в составе трофоморф.

Библиографический список

1. Алтайский край. Атлас. — М.: Барнаул: ГУГК, 1978. — Т. 1. — 222 с.

2. Парамонов Е.Г. Лесное хозяйство Алтая / Е.Г. Парамонов, И.Д. Менжулин, Я.Н. Ишутин. — Барнаул: ГИПП «Алтай», 1997. — С. 99-111.

3. Королюк А.Ю. Экологические опти-мумы растений юга Сибири / А.Ю. Ко-ролюк // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. — Барнаул; Кемерово, 2006. — С. 3-28.

4. Селедец В.П. Метод экологических шкал в ботанических исследованиях на Дальнем Востоке России / В.П. Селедец. — Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 2000. — 248 с.

5. Зверев А.А. Компьютерные информационные системы во флористических исследованиях / А.А. Зверев // Состояние и перспективы развития гербариев Сибири: тез. докл. — Томск, 1997. — С. 23-25.

6. Зверев А.А. Современное состояние

развития информационной ботанической системы IBIS / А.А. Зверев // Чтения памяти Ю.А. Львова: матер. II межреги-он. эколог. конф. — Томск, 1998. —

С. 44-45.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.