Изменение горно-лесных экосистем Северного Кавказа вследствие вырубки леса Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО -КАВКАЗСКИМ РЕГИОН.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2010. № 4

УДК 504.7, 574.4, 631.4

ИЗМЕНЕНИЕ ГОРНО-ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

ВСЛЕДСТВИЕ ВЫРУБКИ ЛЕСА

© 2010 г. А.И. Поляков

Южный федеральный университет, ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов н/Д, 344006, decanat@bio. sfedu.ru

Southern Federal University, B. Sadovaya St., 105/42, Rostov-on-Don, 344006, decanat@bio. sfedu.ru

Выявлено коренное изменение природных лесных экосистем Адыгеи вследствие рубки леса. При этом возрастает доля травянистых растений, происходит изменение фауны, развиваются эрозионные процессы, изменяются экологические свойства почв.

Ключевые слова: лесные экосистемы, антропогенное воздействие, лесные вырубки, экологическое состояние, почвенный покров, ферментативная активность, биоразнообразие.

Revealed a fundamental change in natural forest ecosystems as a result of Adygea logging. This increases the proportion of herbaceous plants, there is a change of fauna, develop erosion processes, changing the environmental properties of soil.

Keywords: forest ecosystems, human impact, forest harvesting, environmental condition, soil cover, enzyme activity, biodiversity.

Леса - это не только источник древесины, но и мощный фактор перераспределения климатических элементов, играющих важную санитарную роль в биосфере, содействующий сохранению биоразнообразия. Лес выполняет ряд важнейших почвоохранных функций как в природе (почвообразование, участие в биологическом круговороте, ограничении солифлюкции, водорегулирующая, водоохранная функции, обеспечение устойчивости ландшафтов), так и в антропогене (противоэрозионная, противодефляционная, противо-овражная, накопление влаги, закрепление песков, обеспечение устойчивости агроландшафтов). Площадь лесов в мире постоянно сокращается. На юге России максимальная площадь лесных территорий сосредоточена в горах Северного Кавказа, которые в настоящее время подвергаются все более возрастающей антропогенной нагрузке, а зачастую и вовсе вырубаются.

Целью настоящего исследования было изучение экологических особенностей лесной вырубки на территории Адыгеи. Для определения устойчивости лесных почв Кавказа к вырубкам леса в летом 2009 г. были проведены экспедиционные исследования в районе пос. Никель Республики Адыгея. При получении аналитических данных использовали общепринятые в экологии и почвоведении методы [1].

Для определения влияния вырубки леса на лесные экосистемы низкогорий Адыгеи были проведены ком-

плексные исследования почв, флоры и растительности и фауны. Исследуемый участок представляет собой вырубку возрастом 5-10 лет в окрестностях пос. Никель. Координаты: 44°11'038" с.ш., 40°09'725" в.д. Высота над уровнем моря - 505 м. Уклон местности 8° на север. Место подготовлено под строительство базы отдыха. Микрорельеф образуют промоины естественного происхождения и колея транспорта. Для определения степени изменения растительного покрова на вырубке были проведены геоботанические исследования. Подрост растений высотой от 1 до 2,5 м. Его образуют граб восточный, липа, ива, ясень, клен, свидина, осот, козлятник, папоротник, пижма, гравилат, мелколепестник едкий, бодяк, бутень опьяняющий, повой заборный, ежевика, чистец лесной, журавельник, осока, земляника, вербейник, мать-и-мачеха. Растения покрывают 95 % площади поверхности, на которой встречаются отдельная галька.

Исследование флористического состава показало, что на вырубке формируется высокое разнообразие растений, значительно превышающее лесные экосистемы. Это происходит в ходе первичных этапов сукцессии за счет роста травянистых растений на освободившейся от деревьев территории. Наибольшей фитомассой на всех трех площадках обладают представители из семейства сложноцветных (табл. 1).

Надземная фитомасса растительности учетных площадок на вырубке

Таблица 1

Площадка № 1 Площадка № 2 Площадка № 3

Семейство Фитомасса, г/м2 Семейство Фитомасса, г/м2 Семейство Фитомасса, г/м2

Осоковые 113,6 Бобовые 82,8 Вьюнковые 5,6

Злаковые 44,8 Злаковые 61,6 Сложноцветные 299,6

Губоцветные 14,8 Розовые 90,0 Зонтичные 12,8

Зонтичные 3,6 Ситниковые 16,8 Маслиновые 49,6

Сложноцветные 533,6 Губоцветные 10,0 Осоковые 5,2

Розовые 83,2 Сложноцветные 560,4 Губоцветные 27,2

Бальзаминовые 4,8 Папоротники 4,4

Зонтичные 5,2

Маслиновые 9,2

Общий вес 798,4 840,4 400,0

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2010. № 4

Также важную роль на вырубке играют розовые, осоковые и бобовые семейства. Установлено, что фи-томасса вырубки (680 г/м2) превосходит таковую на пастбищном лугу долины р. Белой (680 г/м2) и значительно выше фитомассы высокогорного луга плато Лагонаки (112 г/м2). В ходе исследования количественного состава беспозвоночных было установлено, что среди герпентобионтов доминировали представители паукообразных, жесткокрылых, многоножек и др.

На территории вырубки был заложен разрез глубиной 45 см, что указывает на развитие эрозионных процессов на лишенной деревьев территории.

Описание разреза приведено ниже.

Ад (0-10 см) - темно-серый, влажный, суглинистый, структура комковато-зернистая, слегка уплотнен, обильно пронизан корнями травянистой растительности, отмечена отдельная галька, переход заметный.

АВ (10-24 см) - темно-серый с буроватым оттенком, влажный, суглинистый, уплотнен, ореховато-мелкопризматический. Корни травянистых растений проникают на глубину 17 см, а деревьев - еще глубже. В толще горизонта увеличивается количество каменистых включений размерами от 1 до 3 см. Переход в следующий горизонт языковатый.

ВС (24-45 см) - бурый с темно-серыми гумусовыми затеками, влажный, суглинистый, призматический, встречается около 20 % каменистых включений размером от 3 до 10 см. Книзу количество камней возрастает. Горизонт залегает на крупнообломочном рухляке элювия плотной породы.

В окружающих лесах мощность почвенной толщи превышает 70 см. Лесной покров эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную влагу, так как принимает на себя удары дождевых капель и позволяет впитываться в рыхлый слой почвы, покрытый опадом. Рубка и механизированная наземная трелевка на склонах повреждают значительную часть поверхности почвы, ухудшают ее агрофизические свойства и способствуют развитию эрозионных процессов.

Почва - серая лесная смытая на элювии плотных пород. Серые лесные почвы распространены в области предгорий и гор на высоте 350-750 м над уровнем моря [2]. Спецификой серых лесных почв юга России является их особое положение в системе почвенной зональности. На Русской равнине серые лесные почвы граничат с дерново-подзолистыми почвами в более холодных условиях и с черноземами в теплых. На Северном Кавказе серые лесные почвы контактируют с обширной зоной бурых лесных почв и с зоной лесостепи с различными подтипами слитых почв. Сформировались они в условиях расчлененного рельефа на склонах разной крутизны и экспозиции под широколиственными лесами. Травянистый покров представлен

Поступила в редакцию_

разнотравно-луговой растительностью. Почвы характеризуются кислой реакцией. Содержание гумуса в верхнем горизонте достигает 7-8 %. С глубиной его количество резко надает до 2 % в горизонте А2 и до 0,4 % в горизонте В. Емкость поглощения в верхнем горизонте около 22 мг-экв.; в горизонте А1 она падает примерно до 11 мг-экв. на 100 г почвы. Среди поглощенных катионов первое место по всему профилю принадлежит иону Са , причем в нижней части иллювиального горизонта кальций находится в максимуме, составляя 90 % суммы поглощенных катионов.

Исследования некоторых экологических параметров почв вырубки показали изменения физических, химических и биологических показателей по сравнению с контрольными значениями в окружающих вырубку лесах. Почва на вырубке заметно уплотнилась по сравнению с лесными аналогами, изменилась структура и сложение почвенных горизонтов. Происходит изменение содержания гумуса в почвенном профиле в сторону луговых почв вследствие развития интенсивного дернового процесса при участии мощного травянистого сообщества. При этом возрастает содержание гумуса в верхнем горизонте и, что отличает их от лесных почв, в средней части профиля. Значения такого важного критерия экологического состояния как активность каталазы [3] в целом снижается.

Таблица 2

Эколого-биологические свойства серой лесной почвы вырубки

Таким образом, на вырубке отмечено коренное изменение природных лесных экосистем с возрастанием доли травянистых, изменением фауны и почв.

Исследование выполнено в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракты № П169, П1298 и П322).

Литература

1. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д, 2003. 204 с.

2. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга России. Ростов н/Д, 2008. 276 с.

3. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. Ростов н/Д, 2004. 350 с.

_19 марта 2010 г.

Горизонт Температура, °С рн Содержание гумуса, % Активность каталазы, мл О2/г/мин

Ад 16,5 6,6 4,9 4,3

АВ 16,1 6,4 3,7 1,4

ВС 15,0 6,4 1,7 1,3