CC BY
42
DOI:10.37614/2307-5228.2020.12.1.004 УДК 910.4+574.4 (470.21)
ГОЛЬЦОВЫЕ ПУСТЫНИ ХИБИН ИЛИ «ЧТО ВЫ ИЗУЧАЕТЕ - ТАМ ЖЕ НИЧЕГО НЕТ!..» А. Д. Данилова, Н. Е. Королева
Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н. А. Аврорина КНЦ РАН, г. Кировск
Аннотация
Показано, что для гольцовых пустынь гор Мурманской области характерен относительно богатый видовой состав, разнообразие жизненных форм и растительных сообществ. На данный момент здесь выявлено 160 видов мохообразных, лишайников и сосудистых растений. Среди сосудистых растений больше всего видов в семействе мятликовые, на втором месте — вересковые, далее — астровые, ситниковые и ивовые, все остальные семейства представлены в гольцовых пустынях 1-2 видами. Для популяризации знаний о гольцовых пустынях был разработан экскурсионный маршрут «Гольцовые пустыни горы Вудъяврчорр» как продолжение маршрута «Тропа Географов». Ключевые слова:
гольцовые пустыни, растительность, популяризация науки, Хибинские горы.
GOLTZY DESERTS OF KHIBINY MOUNTAINS, OR «WHAT ARE YOU STUDYING WHERE THERE IS NOTHING?.. »
A. D. Danilova, N. E. Koroleva
Polar-Alpine Botanical Garden-Institute, Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, Kirovsk.
Abstract
Goltzy deserts are a vegetation zone in the circumpolar and boreal mountains, located between the nival (glacier, permanent snowfields) and tundra zones. Goltzy deserts represent a landscape equivalent of the polar desert zone. Due to extreme climate conditions, physical weathering prevails there, soil is primitive and shallow, open vegetation is formed by lichens, bryophytes and vascular plants. Until recently, there wasn't any data neither about vegetation, nor about soils or ecosystems of goltzy deserts in the European Arctic sector. That's why since 2016 we started studying the vegetation of the goltzy deserts of the Murmansk Region. A total of 160 species lichens, bryophytes and vascular plants have been found in Khibiny goltzy deserts so far. In the general list of vascular plants, the greatest number of species belong to the Poaceae family, in the second place are Ericaceae, further Asteraceae, Juncaceae and Salicaceae. The remaining families are represented by one or two species. In order to popularize the knowledge about goltzy deserts, we created a tour route «Goltzy Deserts of Wudyavrchorr Mountain», as a continuation of the route «Trail of Geographers».
Key words:
goltzy deserts, vegetation, popularization of science, KhibinyMts
Гольцовые пустыни — это пояс растительности в приполярных и бореальных горах, расположенный между нивальным и тундровым поясами. Основной район их распространения — горы Восточной Сибири. Из-за экстремальных условий в гольцовых пустынях преобладает физическое выветривание, слабо выражены почвы и формируется скудная несомкнутая растительность из лишайников мохообразных и высших растений [Куваев, 1985] (рис. 1).
Однако, чем же отличается пояс гольцовых пустынь от альпийского пояса и почему их нужно изучать? В отличие от альпийского, где
в горном рельефе преобладают острые пики, для гольцового типа ландшафта характерен плоский, либо слабо наклоненный рельеф вершин. Температура зимой значительно ниже, а снежный покров из-за сильных ветров распределен неравномерно, что дает ограниченное укрытие растениям на оголенных зимой вершинах. Для альпийского же типа ландшафта характерен обильный снежный покров, который защищает растения зимой. Из-за низких температур в гольцовых пустынях почвы скелетные, не выраженные. В альпийском поясе почвообразование идет более интенсивно, и почвы бога-
ты гумусом. Главное отличие гольцов от альпийского типа ландшафтов в том, что основное место в их растительных формациях занимают мхи и лишайники, на втором месте — кустарники и кустарнички. В альпийском поясе преобладают низкотравные альпийские луга [Волков, Волкова, 2009: 152-154].
Рис. 1. Гольцовые пустыни на плато горы Айкуайвенчорр
Гольцовые пустыни являются ландшафтным аналогом зоны полярных пустынь, которые расположены в так называемых «высоких» районах Арктики, на архипелаге Шпицберген, Земле Франца-Иосифа, Новой Земле и т. д. [Шумилова, 1962]. Таким образом, изучение гольцовых пустынь дает возможность познания закономерностей формирования и строения арктических экосистем, а также их динамики в условиях климатических изменений. К тому же, можно сказать, что это наименее изученный биом. Хорошо изучен пояс гольцовых пустынь в горах Восточной Сибири, Алтая, Забайкалья. Но до недавнего времени практически не было данных ни о растительности, ни о почвах, ни об экосистемах гольцовых пустынь в европейском секторе Арктики. При высоком уровне геоботанической изученности растительности, например, горных тундр Хибин, не было опубликовано ни одного геоботанического описания для гольцовых пустынь. Поэтому их исследование на Кольском полуострове и на Шпицбергене закрывает «белые пятна» в наших знаниях о природе Европейской Арктики.
Предмет данной статьи -- растительность гольцовых пустынь Хибинских и Ловозерских гор. Эти горы находятся в центральной части Мурманской области, их геологический возраст около 380 млн лет. На формирование со-
временного рельефа оказали влияние процессы оледенения в плейстоцене и последующие тектонические поднятия. Особенностью рельефа являются платообразные вершины, с крутыми склонами, осыпями, скалами.
В горах выделяют 4 растительных пояса: лесной пояс, расположенный на высоте от 100 до 450 м н. ур. м.; пояс березовых криволесий — до 600 м н. ур. м.; тундровый пояс — до 900 м н. ур. м.; пояс гольцовых пустынь — до 1200 м н. ур. м. [Куваев, 2006].
В результате статистического подсчета площадей растительных сообществ на карте растительности Хибин было выявлено, что 27 % площади приходится на березовые редколесья и криволесья, 20 % — на гольцовые пустыни, 19 % — на тундру, 13 % — сосновые леса, 8 % — мелколиственно-хвойные, 7 % — еловые леса, 1 % — водные объекты, 5 % — антропогенно преобразованные территории [Алексеенко и др., 2017: 88]. Пояса каменистых (гольцовых) пустынь и горных тундр вместе превышают по площади и березовые криволесья, и горные леса (рис. 2) [Алексеенко и др., 2017: 86].
Главные особенности природы гольцовых пустынь -- экстремальность экологических условий местообитаний растений -- низкие температуры, сильные ветра, неравномерное распределение снега, чрезмерное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения в вегетационный период, выветривание субстрата и др.
Важнейшей чертой растительного покрова является уменьшение количества растительных ярусов и сосредоточение жизни в приземном слое. В отличие от горно-тундрового пояса с сомкнутым растительным покровом для пояса гольцовых пустынь характерны несомкнутые растительные группировки при преобладании каменистых поверхностей, покрытых лишь накипными лишайниками [Куваев, 1985]. Растительные сообщества и группировки представлены многовидовыми сообществами-подушками размером от нескольких квадратных дециметров и даже сантиметров, реже до нескольких квадратных метров, в сочетании с покровом эпилитных корковых лишайников таких, как ИЫюсогроп дводгорЫсит.
Методы исследования растительности гольцовых пустынь -- геоботаническое описание и классификация растительности. Для понимания специфики структуры их биоразнообразия необходимо выявление состава жизненных форм и таксономического спектра сосудистых
растений. Для определения особенностей ние и сбор фитомассы, анализ структуры расти-их биогеоценозов проводится картографирова- тельного покрова, изучение почв.
Рис. 2. Результат метода неконтролируемой классификации снимка 18.07.2014 (20 кластеров, объединенных в 6 групп, с маской). Темно-серый цвет соответствует основному ареалу гольцовых пустынь в Хибинах. Рисунок из статьи [Алексеенко и др., 2017: 86]
За время изучения гольцовых пустынь с 2016 по 2019 гг. мы выполнили в Хибинских и Ловозерских горах 87 геоботанических описаний и в результате выяснили, что самыми частыми типами растительных сообществ и группировок являются группировки накипных лишайников на крупных, средних валунах и щебне, лишайниково-моховые сообщества-подушки с наиболее частыми видами лишайников Flavocetraria nivalis и Cetraria islandica, дерновины злаков, осок в сочетании с моховыми группировками, в сырых приснеговых местах с преобладанием Carex bigelowii, Juncus trifidus, Racomitrium lanuginosum и Andreaea rupestris.
Всего на данный момент в поясе гольцовых пустынь нами отмечено 160 видов растений и лишайников, из них 53 вида сосудистых растений, 45 видов мохообразных и 62 вида лишайников. Для выявления таксономического спектра сосудистых растений гольцовых пустынь Хибин и Ло-возерских гор провели анализ соотношения представителей разных семейств в флоре (рис. 3).
■ Astr ■ Eric
■ Роас ■ Juncac
■ Salic ■ Lami
■ Ranún ■ Bel ul
■ Palyg ■ Brass
■ Cyper ■ Carvop
■ Onagr ■ Lycop
■ Rosac ■ Equis
■ Empetr huper Saxifr Scroph
Рис. 3. Спектр состава семейств сосудистых растений гольцовых пустынь Хибинских гор. Сокращения названий семейств: Astr (Астровые), Eric (Вересковые), Poac (Мят-ликовые), Juncac (Ситниковые), Salic (Ивовые), Lami (Яснотковые), Ranun (Лютиковые), Betul (Березовые), Polyg (Гречишные), Brass (Капустные), Cyper (Осоковые) В общем списке сосудистых растений больше всего видов в семействе мятликовые (9 видов), на втором месте — вересковые (8 видов),
далее -- астровые, ситниковые и ивовые (4-5 видов), все остальные семейства представлены в гольцовых пустынях 1-2 (редко 3) видами.
По мнению советского ботаника А. И. Толмачёва [Толмачёв, 1986: 71-73], преобладание в спектре жизненных форм семейств астровых, мятликовых и осоковых свойственно флорам бореальной области. Для арктических же флор, помимо этих семейств, характерна большая доля представителей капустных и гвоздичных. Флора горных регионов отличается от флоры соответствующих природных зон, специфика горной флоры гольцовых пустынь гор Кольского полуострова связана с большей долей семейств вересковых и ивовых, что, в свою очередь, обусловлено большим участием кустарничков в сообществах на каменистых субстратах.
Говоря о составе растительных сообществ пояса гольцовых пустынь Хибинских гор, необходимо сказать и о воздействии экстремальных условий и адаптации растений к ним, а именно, как состав и облик растительности отвечает на воздействие экологических факторов, как растения приспосабливаются к экстремально низкой температуре, сильным ветрам, распределению снега, чрезмерному воздействию ультрафиолетового излучения в вегетационный пери-од,выветриванию субстрата и т. д.
Первый, самый важный фактор для распределения растений — это снег. Он эффективно задерживает отдачу тепла почвой. Под снежным покровом сохраняется температура, которая может быть значительно выше атмосферной, поэтому под его защитой формируется более сомкнутый растительный покров. Однако если снег долго не тает летом, происходит задержка вегетационного сезона, и в таких условиях выживают очень немногие виды, в основном это мохообразные и лишайники. Неравномерностью распределения снега объясняется и общая разреженность растительного покрова гольцовых пустынь, бесснежные условия зимы выдерживают немногие виды сосудистых растений, а преобладают накипные эпилитные лишайники и мхи.
Часто растения гольцовых пустынь, в частности Empвtгum hвгmоfгoditum, приобретают красноватый оттенок из-за наличия красных пигментов (антоцианов), которые снижают разрушающее воздействие на клетки ультрафиолета. Фотосинтез может происходить у арктических зимнезеленых растений и под сне-
гом, при этом концентрация антоцианов увеличивается со снижением толщины снежного покрова. Когда на экспонированных к ветрам местообитаниях в мае - начале июня тает снег, резко возрастает уровень солнечной радиации, а температура окружающего воздуха остается низкой, защитная роль антоцианов возрастает. Летом, в течение вегетационного периода, содержание антоциана в клетках снижается, но снова увеличивается с наступлением осенних заморозков.
Квинтэссенция адаптации растений к суровым условиям -- это их жизненная форма. В гольцовых пустынях для растений характерны подушко-видная форма, для которой свойственны короткие ветвящиеся побеги. Внутри подушки накапливаются отмершие части растений, которые формируют субстрат. Из-за процессов гумификации внутри подушки температура поднимается на несколько градусов выше, чем снаружи. Также для кустарничков гольцовых пустынь характерна распростертая или шпалерная жизненная форма, например, у Loisвlвuгiо ргоситЬвпв и Sоxifгоgо оррозШ^Но. Самые частые из сосудистых растений в гольцовых пустынях -- это злаки, осоки и ожики, имеющие жизненную форму густых дерновин или куртин. Они состоят в большей части из отмерших листьев и густо ветвящихся побегов. Внутри и возле дерновини куртин поселяются другие сосудистые растения, мохообразные и лишайники, и формируется многовидовое растительное сообщество.
В гольцовых пустынях, как и в целом в высокоарктических экосистемах, происходят процессы формообразования при снижении значения конкуренции как фактора эволюции и увеличения роли таких факторов, как отношения благоприятствования (использование микроклимата куртины, произрастание в защищенных микроместообитаниях) и приспособление к экстремальным условиям среды. В условиях Арктики предполагается пантопное формирование новых подвидо-вых единиц, когда изменениям подвергается не отдельные особи, а все популяции на всем ареале вида, причем изменчивость направляется внешней средой. В результате, таксон разделяется на два новых (подвида, расы): более южный равнинный или низкогорный, и более северный или высокогорный [Куваев, 2006: 486-493].
С целью популяризации знаний о гольцовых пустынях нами был разработан экскурсионный маршрут «Гольцовые пустыни горы Вудъяврчорр», как продолжение маршрута «Тропа Геогра-
фов» (рис. 4). Он состоит из трека с координатами, описания поясов и видов растений, встречающихся по его ходу. Его протяженность — 6,5 км, перепад высот — от 340 до 1068 м н. ур. м., он доступен для туристов среднего уровня подготовки. Продолжительность экскурсии -- от 4 до 7 ч в зависимости от физической подготовки участников. Маршрут пересекает все пояса растительности, его посещение возможно только с экскурсоводом, так как он проходит по заповедной территории Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н. А. Аврорина КНЦ РАН. Старт маршрута — около административного здания ПАБСИ. Далее дорога пересекает речку Вудъяврйок и проходит мимо основных достопримечательностей ботанического сада: памятная стела, построенная в честь 50-летия ПАБСИ, альпийская горка, мемориал на месте бывшего административного здания ботанического сада, питомник растений-интродуцентов. Далее тропа идет в гору, вдоль нее можно наблюдать растения горно-лесного пояса, затем
его сменяют березовые криволесья и, наконец, горно-тундровый пояс и пояс гольцовых пустынь.
Гольцовые пустыни в верхней части маршрута, на плато Вудьяврчорр представляют собой россыпи щебня и валунов от мелких до крупных размеров и лишайниково-моховые подушки с вкраплениями сосудистых растений. Наиболее часто из сосудистых встречаются такие виды, как ситник тройчатый (Juncus trifidus) и осока Бигелоу (Carex bigelowii), ивка полярная (Salix polaris). Из мохообразных — рако-митриум шерстистый (Racomitrium
lanuginosum), из лишайников — флавоцетра-рия снежная (Flavocetraria nivalis), цетрария исландская (Cetraria islandica) и флавоцетра-рия клобучковая (Flavocetraria cucullata), эпи-литные лишайники на крупных камнях и щебне. Здесь можно увидеть редкие виды, занесенные в Красную книгу Мурманской области [2014] и в списки видов, подлежащих биологическому надзору над их состоянием в природе (Cardamine bellidifolia, Cassiope tetragona, Saxifraga oppositifolia, Silene acaulis, Poa glauca).
Рис. 4. Трек маршрута «Гольцовые пустыни горы Вудъяврчорр». Основа — скриншот свободного программного обеспечения GoogleEarthPro
Рис. 5. Скальные сбросы цирка Ганешина по маршруту «Гольцовые пустыни горы Вудъяврчорр»
После экскурсии по гольцовым пустыням на плато туристы спускаются по тропе по левому отрогу цирка Ботанический, горы Вудъяврчорр. Во время спуска с левой стороны можно наблюдать скальные сбросы цирка Ганешина и два небольших озера (рис. 5). Крутая часть спуска заканчивается в лесном поясе. Далее путь идет по той же лесной тропе, что и до подъема, и приходит к административному зданию ПАБСИ, где марш-
рут «Гольцовые пустыни горы Вудъяврчорр» заканчивается. На всем маршруте необходимо соблюдать технику безопасности, контролировать расстояние между участниками, скорость и темп движения.
Гольцовые пустыни -- это важный элемент природы горных стран. Помимо рекреационных функций, они играют роль в процессе формообразования -- здесь происходит возникновение новых таксонов. Суровость их природных условий, а именно: низкие температуры и промерзание субстрата, перераспределение снега, увеличенное воздействие УФО солнца, почти полное отсутствие почвенного покрова -- влияют на формирование здесь современного растительного покрова. Гольцовые пустыни Хибин -- это форпост высокоарктической флоры и растительности в горах таежной зоны, где арктические виды и растительные сообщества находятся далеко за пределом своего распространения и подлежат охране как ценные объекты для изучения
Статья подготовлена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-34-90025). Литература
Алексеенко Н. А., Королева Н. Е., Волкова А. А. Изучение закономерностей распределения растительного покрова Хибинского горного массива с помощью картографического метода // Труды КНЦ РАН. Прикладная экология Севера. 2017. Вып. 7 (41). С. 81-89.
Волков И. В., Волкова И. И. Анализ распределения высокогорных ландшафтов умеренных и субтропических зон Евразии в системе высотной поясности. Томск, 2009. С. 161-167.
Красная книга Мурманской области. 2-е изд. Кемерово: Азия-принт, 2014. 584 с.
Куваев В. Б. Холодные гольцовые пустыни в приполярных горах Северного полушария. М.: Наука, 1985. 78 с.
Куваев В. Б. Флора субарктических гор Евразии и высотное распределение ее видов. М.: КМК, 2006. 577 с.
Толмачёв А. И. Методы сравнительной флористики и проблемы флорогенеза. Новосибирск: Наука, 1986. 197 с.
Шумилова Л. В. Ботаническая география Сибири. Томск, 1962. 437с.
