CC BY
75
УДК 581.524.12/.3
МЕЖВОЗРАСТНАЯ КОНКУРЕНЦИЯ - ГЛАВНЫЙ ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СУКЦЕССИИ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЗЕМЛИ И ЕЁ ПРЕОДОЛЕНИЕ
Д.С. ДЗЫБОВ, доктор биологических наук, зав. отделом
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии
E-mail: sniish [email protected]
Резюме. В травяной растительности выявлен новый фактор-регулятор сукцессионного процесса, который назван межвоз-растной конкуренцией. Он обусловливает стадии восстановления исходной зональной растительности. В природной среде таких стадий невозможно избежать из-за чего вторичная восстановительная сукцессия продолжается более 100 лет. Новый метод позволяет блокировать сорные стадии и через 2...3 года формировать агростепь, сходную по основным признакам с естественными зональным степным ценозами. Метод агростепей создает предпосылки для успешного решения глобальной проблемы сохранения биоразнообразия и борьбы с опустыниванием Земли, он прост, доступен, экологически и экономически эффективен, проверен на больших площадях.
Ключевые слова: агростепь, межвозрастная конкуренция, биоразнообразие, доминант, сукцессия, флора, фитоценоз.
Межвозрастная конкуренция в любом типе растительности Земли - универсальный фактор, регулирующий сукцессионный процесс - последовательную смену стадий от начальных простых по составу и сложению фитоценозов до флористически богатых, структурно завершенных зональных (поясных) экосистем: степных, луговых, прерийных, саванных, лесных и др. Суть меж-возрастной конкуренции - непрерывное соперничество между разновозрастными растениями одного или разных видов - всходами, ювенильными, имматурными, виргинильными и взрослыми плодоносящими особями за жизненные ресурсы: влагу, элементы минерального питания, свет, пространство для реализации биологического потенциала [1...3].
Межвозрастная конкуренция выработана в наземных экосистемах в ходе эволюции органического мира и действует трансгранично более 500 млн лет - с момента выхода на сушу в силурийском периоде палеозоя первых примитивных зеленых растений (ринии и др.) и сложения ими простых по составу и структуре пионерных ценозов, постепенно усложнявшихся по богатству видов и достигших высокого уровня биоразнообразия в меловом периоде мезозоя, что было обусловлено появлением и последующим господством цветковых растений [4].
Без преодоления межвозрастной конкуренции в растительности невозможно практическое решение двух глобальных проблем человечества - сохранение биологического разнообразия органического мира и борьба с опустыниванием. Проблема заключается в том, что самовосстановление полностью уничтоженной зональной (в горах - поясной) растительности протекает в зависимости от флороценотической ситуации и экологических условий в течение десятков и более лет, в продолжение которых проходит череда промежуточных стадий - от сорно-бурьянистых и корневищных до субзональных, или квазиестественных. И это при условии, что хозяйственный режим ресурсопользования на восстанавливающейся территории и расположенного вблизи семенника-донора будут благоприятными и щадящими, чего, как правило, не происходит, так как «скот девать некуда». Отсюда
пустыни Евразии, Ближнего Востока, Америки, Африки (Сахара) и др., о биоразнообразии которых приходится рассуждать в прошедшем времени. К концу 90-х гг. ХХ века нетронутых человеком «диких» земель в мире оставалось 4806995х103 га, или 32 % площади суши. Сегодня процессы разрушения природной растительности под воздействием антропогенных факторов протекают еще более ускоренными темпами [4.8].
Цель наших исследований - изучить особенности сдерживающей роли межвозрастной конкуренции в сукцессии при экологической реставрации опустыненных земель и сохранения флористического разнообразия активными методами.
Условия, материалы и методы. В агро- и индустриальных ландшафтах мира всегда имеются все необходимые условия для проявления межвозрастной конкуренции: сотни миллионов гектаров эродированных (в классическом понимании - опустыненных) земель, нередко называемых «бросовыми» в условиях субарид-ности и аридности климата; деградированные, в том числе полностью опустыненные пастбища; техногенные территории (карьеры, терриконы вокруг шахт и рудников; брошенные населенные пункты; последствия вооруженных столкновений; свалки бытовых отходов; нефте- и газопроводы, другие коммуникации и др.
В России проблема сохранения биоразнообразия «дикой» растительности наиболее остра в степной и лесостепной зонах юга и юго-востока, где уже 7 тыс. лет назад существовали стадное скотоводство, отарное овцеводство и табунное коневодство. При этом концентрация больших поголовий животных на ограниченной площади приводила к замене зональной степи на вторичные пастбищные модификации низкой противоэрозионной значимости и кормового достоинства. Экологическая ситуация существенно ухудшалась в связи с распашкой 50.70 % территории в последние 200.250 лет, что привело к сокращению площади выпасных угодий и одновременно - к увеличению нагрузки животных на 1 га.
С другой стороны, практически в любом хозяйстве, включая фермерские, сохранились участки с флористически богатой степной или луговой растительностью. Например, в Ставропольском крае площадь таких земель превышает 1,6 млн га, в том числе более 30 тыс. га можно использовать в качестве семенников-доноров богатого банка семян и плодов. В большинстве хозяйств края площади таких степей варьируют от 5 (10) до 700 (1000) га. Таким образом, для реального решения проблемы воспроизводства биоразнообразия степной растительности и борьбы с опустыниванием на больших территориях, частично или полностью опустыненных, имеются вполне реальные предпосылки и побудительные природоохранные мотивы.
Объектами нашего исследования послужили флора и растительность антропогенно измененных ландшафтов центрального Предкавказья (Ставропольский и Краснодарский края, республики Карачаево-Черкесия и Калмыкия, Ростовская обл. и др.). При их проведении мы использовали стационарные, полустационарные, экспедиционные, экспериментальные и камеральные методы работы.
Результаты и обсуждение. Важнейшая черта самовосстановления полностью разрушенной растительности - неопределенная продолжительность, связанная с обязательным происхождением 7.. .10 промежуточных стадий (сорно-бурьянистые, корневищные, разнотравно-злаковые, субзональные и др.). Обойти их при естественном, стихийном характере сукцессии (succession) или демутации (reestablishment of vegeta-tionalcover) невозможно. Причина - конкуренция между разновозрастными особями первопоселенцев и поколением последующих фитомигрантов, заносимых ветром, водой, животными с соседних степных (луговых) целин, если таковые сохранились.
Классический пример течения процессов самовосстановления былой растительности - залежь (fallow) на месте возделывания сельхозкультур, предоставленная «сама себе» на долгие 10.15 (20) лет и более. Даже 50-летняя залежная растительность в условиях зоны сухой степи Ставропольского края (Ипатовский район) существенно отличается в худшую сторону от целинной степи (непаши), расположенной рядом по следующим параметрам: видовое разнообразие;
позиция целинных доминантов (ковыль перистый -Stipa pennata L., ковыль красивейший - Stipa pulcherrima
C. Koch, овсяница валлисская - Festuca valesiaca Gaudin, келерия стройная - Koeleria cristata (L.) Pers.) и сопутствующих им видов;
биопродуктивность, кормовые качества и др.; аспективность или красочность, по которой степь выигрывает во всех отношениях, в сравнении даже со старовозрастной залежью.
Выведенная из культурного земледелия пашня всегда содержит многие миллионы семян и плодов сорных растений, число которых в Ставропольском крае превышает 400 видов. Они, оказавшись в благоприятных условиях, сразу же захватывают оси экологических ниш в пахотном слое, быстро растут и развиваются, поставляя в почву с первого года жизни миллионы новых зачатков. Создается плотный травостой, на 100 % состоящий из многих десятков видов пашенных (сегетальных) сорных растений, известных как злостные, агрессивные и трудноискоренимые (рис.1).
Среди сорняков-первопоселенцев Ставрополья, порождающих в последующие годы межвозрастную конкуренцию, которая сдерживает вторичную восстановительную сукцессию, можно назвать амброзию
Рис. 1. Сорно-залежная растительность из моркови дикой - Daucus сэгМэ L., бодяка седого - С1гБ1ит псапит, щавеля пирамидального - Яитех thyгsifloгus Fiпgeгh., икотника серо-зеленого - ВеПегоа iпcaпa (I..) DC. и др. на 8 году самозарастания.
полыннолистную - Ambrosia artemisiifolia L., анизанту кровельную - Anisantha tectorum (L.) Nevski, бодяк седой -Cirsium incanum (S. G. Gmel.) Fisch.ex Brieb, веронику персидскую - Veronica persica L., веронику полевую -Veronica arvensis L., воробейник полевой - Lithospermum arvense L., вьюнок полевой - Convolvulus arvensis L., горец птичий - Polygonum aviculare L., дескураинию Софии - Descurainia sophii (L.) Webb ex Prantl; дурнишник калифорнийский - Xanthium californicum Greene, дымянку Шлейхера - Fumaria schleicheri Soy. Will., капусту полевую (сурепица) - Brassica campestris L., костер полевой -Bromus arvensis L., крестовник весенний - Senecio ver-nalis Waldst. etKit., куриное просо - Echinochloa crusgalli (L.) Beauv., латук компасный - Lactuca serriola L., марь белую - Chenopodium album L., осот полевой - Sonchus arvensis L., портулак огородный - Portulaca oleracea L., пастушью сумку - Capsella bursa-pastoris, хориспору нежную - Chorispora tenella (Pall.) DC., яснотку пурпурную -Lamium purpureum L. Их заросли обусловливают первый этап - стадию молодой залежи в возрасте 5.7 (10) лет, формирование которой зависит от уровня культуры земледелия в предыдущие годы, предшественников, почвенно-климатических условий агрозоны и др.
С 7...10-летнего возраста в залежи наряду с некоторыми первопоселенцами, начинают появляться новые виды: вайда красильная - Isatis tinctoria L., василек раскидистый - Centaurea diffusa Willd., горец отклоненный -Polygonum patulum Bieb., горошек мохнатый - Vicia villosa Roth., донник лекарственный - Melilotus officinalis (L.) Pall., дрема белая - Melandrium album (Mill.) Garcke, дурнишник игольчатый - Xanthium spinosum L., живокость метельчатая - Delphiniumpaniculatum Host., клевер пашенный - Trifolium arvense L., конопля сорная - Cannabis ruderalis Jahch. Janisch, костер бесплодный - Anisantha sterilis(L.) Nevski, кривоцвет восточный - Lycopsis orien-talis L., латук татарский - Lactuca tatarica (L.) C.A. Mey., тысячелистник благородный - Achillea nobilis L., цикорий обыкновенный - Cichorium inthybus L.
Характерная особенность развития сукцессии залежной растительности - отсутствие строгого набора определенных видов для каждой из стадий, в которых наряду с новыми внедренцами присутствуют и представители предыдущих этапов демутации.
Давно известно, что на хорошо сохранившихся целинных степях и лугах сорняков практически нет (встречаются единичные экземпляры на выбросах землероев или локально нарушенных участках типа бывших стоянок скота и овец или следовых полосах от колес машин в дождливую погоду). Такой факт навел автора на мысль о том, что подавление сорной флоры залежи возможно путем восстановления степной растительности, сходной по важнейшим признакам с зональной целиной. Этот совершенно новый подход получил название метода агростепей.
Он основан на одновременном внесении в почву семян десятков и сотен видов степных (луговых, прерий-ных и др.) растений в составе естественной модельной их смеси. При этом используется конкурентный потенциал растений целинных степей. В результате искусственно создается не имеющая места в природе соревновательная ситуация в зоне активного взаимодействия молодых растений - в верхнем слое 0.20 (30) см почвы. Семена сорной и степной флоры при этом оказываются в условиях равных возможностей - они начинают жизнь со стадии всходов. Тогда как в стихийных условиях, сорняки, первыми захватившие территорию, и более продвинутые в возрастном отношении, успешно противодействуют
последующим степным мигрантам в стадии всходов, отодвигая время восстановления целинного сообщества. Благодаря этому, метод агростепей решает проблему воспроизводства биоразнообразия и борьбы с опустыниванием земель ускоренными темпами - за 2.3 года, вместо 80.100 лет и более при самовосстановлении. С его использованием уже создано более 2000 га агростепей, самой старой из которых 32 года. Причем флористически богатые, самоподдерживающиеся агростепи (рис. 2), становясь с двулетнего возраста семенниками-донорами, позволяют осваивать эродированные земли в геометрической прогрессии. Повсеместное проявление в растительности межвозрастной конкуренции и реальное преодоление её придают этому методу свойство транс-граничности и создают предпосылки для его применения в любой точке планеты.
Основные этапы реализации метода агростепей и их биологическое содержание заключаются в следующем.
Подготовка почвы традиционными машинами и орудиями (вспашка на глубину 18.20 см или дискование в 2.3 следа, культивация) для высвобождения осей экониш от вегетирующих сорняков - потенциальных конкурентов всходам степных растений.
Комбайновая уборка сложной естественной смеси семян в целинной степи (или специально созданной семенной агростепи) при минимально низком срезе травостоя, проводимая дважды с интервалом 20.25 (30) дн. - каждый раз на новой делянке-семенника равными площадями, с объединением убранных партий в одну, готовую к высеву рано весной или в конце августа - начале сентября. Первый срок уборки приурочивается ко времени созревания семян у доминантов-злаков (овсяница валлисская, келерия стройная, виды перистых ковылей и др.).
Посев поверхностный разбрасывателями минеральных удобрений (РУМ-8, 1-РМГ-4 и др.) с нормой 45.50 кг/га воздушно-сухой массы смеси с последующим прикатыванием засеянного поля катками любого типа в два следа по диагонали участка для повышения контакта семян с почвой.
Подкашивание сорняков в первое лето по достижении ими 25.40 см высоты косилками с удалением фитомассы (пригодна на корм скоту), повторение операции по мере необходимости, но не более двух-трех раз за лето.
В возрасте двух лет воссозданная степь (агростепь) готова для заготовки зеленого корма или сена, уборки
Рис. 2. Флористически богатая агростепь в возрасте 29 лет из злаковых - овсяница валлисская - Festuca valesiaca, келерия стройная - Koeleria cristata, ковыль красивейший - Stipa pulcherrima, кострец береговой - Bromopsis riparia (Rehm.) Holub и др., бобовых - вика тонколистная - Vicia tenuifolia Roth, клевер горный - Amoria montana (L.) Sojak и разнотравья - лабазник обыкновенный - Filipendula vulgaris Moench, чабрец Маршалла - Thymus marschallianus Willd. и других целинно-степных растений.
посевной смеси семян для освоения новых опустыненных территорий, нормированного выпаса животных. Затраты на реализацию такой технологии при посеве под покров овса, могара и других кормовых однолетников окупаются в первый год, в случае посева без покрова -на второе лето жизни. При правильном использовании (без перегрузок) агростепи, как и дикорастущие степи и луга, не стареют и не требуют перезалужения, а в их фитоценозах сохраняются редкие виды флоры.
Выводы. Неопределенно долгая продолжительность восстановительной сукцессии в растительности вызвана освоением опустыненных земель семенами и плодами сорной флоры при отсутствии в экотопе зачатков степных (луговых) растений. Промежуточные сорно-бурьянистые стадии можно преодолеть путем полного уничтожения живых сорняков с последующим посевом флористически богатой степной смеси семян. Поставленная цель при этом достигается на второй-третий год жизни агростепи с ускорением восстановительного процесса, по сравнению с самовосстановлением в природе, в 40-50 раз.
Литература.
1. Дзыбов Д.С. О самозарастании и его ускорении // Растения и промышленная среда: сб. научн. тр. - Свердловск, 1979. -
C. 60-67.
2. Дзыбов Д.С. О роли межвозрастной конкуренции при интродукции травянистых фитоценозов методом пересадки дерна //Итоги интродукции растений. - Ростов-на-Дону, 1986. - С. 89-93.
3. Дзыбов Д.С. Управление вторичной восстановительной сукцессией в травяных экосистемах// Эволюционно-экологические аспекты интродукции растений на современном этапе (вопросы теории и практики). - Краснодар, 2007. - С. 148-163.
4. Короновский Н.В., Хаин В.Е., Ясаманов Н.А. Историческая геология. - М., Академия, 2008. - 464 с.
5. Kevin A.O. Shifting the blame onto nomands//Panscope. - 1992. - № 32. - Р. 6-7.
6. Poth. Man ecosystem intractionsin the beginning civilisacton//Ann. Bot. - 1992. - № 50. - Р. 97-98.
7. Haeggstrom C.A. Angar angsfloran och hotel mot den // Met. Soc. Fanna et flora fenn. - 1991. - № 3. - Р. 114-121.
8. Wohlmeyer H. Managament of ephemeral in the Western United States // Pric. of the XIII Intern.// Grassland Congress. - Leipzig. 1977. - № 1. - Р. 621-624.
9. Дзыбов Д.С. Агростепи. - Ставрополь. - 2010. - 256 с.
THE COMPETITION BETWEEN THE AGES - IS THE MAIN FACTOR THAT REGULATES THE RESTORATION SUCCESSION IN VEGETATION OF THE EARTH AND ITS OVERCOMING
D.S. Dzybov
Summary. In the herbaceous vegetation identified a new factor controller suktses-dispersion process. It is named mezhvozrastnoy competition. It is caused by Vaeth-stage recovery in the zonal vegetation. In the natural initial conditions, these stages can not be avoided and overcome. For this reason, reducing secondary succession can last over 100 years old. The new method allows you to block Agrosteppe weed stage and in 2-3 years to build a new steppe-Agrosteppe, similar to the basic characteristics of wild steppe zone. The method is successfully Agrosteppe can solve the problem of global biodiversity and the fight against Desertification of the Earth at an exponential rate, it is simple, accessible, environmentally and economically very efficient.
Key words: Agrosteppe, mezhvozrastnaya competition, biodiversity, dominant, succession, flora, phytocenosis
