CC BY
119
Стадийность развития растительности залежей в ходе сукцессионного процесса
Н.В.Ледовский, к.с.-х.н., В.Ф.Абаимов, д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; И.Н. Ходячих, к.б.н., ГБОУ ВПО ОрГМУ
По Браун — Бланке в сукцессионном процессе растительность проходит ряд стадий, отличающихся друг от друга качественными флористическими композициями и количественным соотношением видов в различных по типу фитоценозах [1].
Качественные изменения в фитоценозах на его различных стадиях прежде всего связаны с изменениями физиономических признаков, в частности замены доминантов. Количественные изменения выражаются в совокупности видового состава, композиционного построения и соотношения роли видов в сложении фитоценозов.
Переход от одной стадии фитоценоза к другой идёт постепенно и на различных её отрезках неодинаков по времени, что связано с особенностями климатопа, характера и длительности использования конкретного участка пашни [2].
Считается, что стадия — это наименьшая, неделимая единица развития растительности в её сукцессионном процессе [1, 3].
Ряд возникающих в сукцессии растительности стадий геоботаники объединяют в серии — территориальные единицы растительности, характеризующиеся бета-разнообразием с неустойчивым, изменяющимся во времени и пространстве по композиционному флористическому построению и структуре фитоценозов. Серии в зависимости от условий климатопа могут иметь в своём составе различное количество стадий, и чем благоприятнее условия среды, тем их больше, что выражается на каждой стадии в увеличении видового многообразия фитоценозов, увеличении числа микрогруппировок (синузий) и возрастании продуктивности растительных сообществ. В связи с этим сукцессионные серии по комплексу композиционных признаков фитоценозов объединяют в фазы, самые крупные синтаксономические единицы в геоботанике — первоначальную, оптимальную и конечную, отражающие процессы начального формирования, расцвета сообщества и его затухание при переходе в климаксовую фазу. Концепция климакса заключается в признании возможности существования отдельных устойчивых и равновесных по отношению к определённой внешней среде растительных сообществ, сформировавшихся как за счёт автогенного, так и более сложного автогенно-аллогенного процессов смен растительности [3]. В то же время климаксовое состояние отдельных фитоценозов естественных, ненарушенных местообитаний не является абсолютно устойчивым, а представляет собой фазу медленного развития с тенденцией
стабилизации структуры фитоценоза [4]. Эта концепция целиком и полностью применима и к антропогенно нарушенным угодьям — залежам, где смена стадий растительности сообществ прослеживается достаточно легко, поскольку известен возраст исследуемого участка растительности и в целом история этого угодья.
Основной ячейкой трансформации энергии в любом растительном сообществе и в целом в экосистеме, включающих как отдельные особи, так и популяции на внутривидовом и видовом уровнях и связанных с ним трофически и топически, является консорция или мероценоз. А.А. Корчагин различает пять форм динамики консорции: сезонную, связанную с изменениями сезонных компонентов природных факторов; флуктуационную (изменения разногодичные численности видового состава доминантов, эдификаторов и др. и жизненного состояния консортов); сукцессионную (сукцессии самих растительных сообществ); онтогенетическую (связь развития в целом фитоценоза с онтогенетическим развитием центрального вида — автотрофа — консортом — детерминантом) и эволюционную (изменения, возникающие в процессе эволюции фитоценозов).
Исследований трансформации залежной растительности в научной литературе, касающихся вопросов стадийности растительности залежей в ходе сукцессионного процесса, практически нет, а отдельные работы не имеют системного характера [5—8]. Проведённые нами в 2006—2015 гг. исследования в этом направлении, на наш взгляд, представляют определённый научный интерес и имеют практическую значимость.
Материал и методы исследования — оценка растительности залежей с точки зрения стадийности её типов, возникающих в ходе сукцессионного процесса в условиях сухой степи Южного Урала.
В задачи исследования входило: выявление и оценка стадий залежной растительности на различного типа залежах; геоботаническая характеристика растительности залежей на различных стадиях сукцессионного процесса. В исследовании были использованы методические разработки отечественных и зарубежных учёных [1—3, 10].
Объектами исследования служили разновозрастные и после разных предшественников залежи сухостепной зоны Южного Урала (Оренбургская область).
Работу по оценке стадийности растительности залежей проводили на базе стационаров сельскохозяйственных предприятий в трёх крупных южных административных районах Оренбургской области, где доля залежных земель от общей площади сельхозугодий достигает 25—43%.
Результаты исследования. Формирующаяся на полях растительность после ухода пашни в залежь состоит из случайного набора растений по видовому составу, строению растительных группировок, связанных воедино условиями местообитания и определёнными взаимоотношениями как между растениями, так и условиями среды. Слагающие фитоценозы ценопопуляции различаются по жизненным формам, возрастному составу, фи-тоценотической роли. Фитоценозы нарушенных земель — это динамические системы, постоянно меняющиеся во времени и пространстве.
Наличие в районе исследования разновозрастных залежей, возникших большей частью стихийно, в силу экологических, экономических, социальных и других причин дало нам возможность провести объективную оценку стадийности развития растительности залежей в их сукцессии в зависимости от временного фактора и предшественника перед уходом поля в залежь.
За длительный период изучения растительности залежей и её динамики во времени и пространстве на разностях южного чернозёма и тёмно-каштановых почв юга Южного Урала было выявлено 125—130 видов сосудистых растений, относящихся к 93 ботаническим родам и 24 семействам с наибольшим числом видов в семействах Brassicaceae (11 видов), Asteraceae (38 видов), Poaceae (20 видов), Chenopodiaceae (10 видов); группа семейств: Lamiaceae, Fabaceae, Boraginaceae, Caryophyllaceae содержат по 5—8 видов; семейства Polygonaceae, Rubiaceae, Plantaginaceae с двумя — четырьмя видами. Значительная часть семейств (Primulaceae Resedaceae Geraniaceae Euphorbiaceae и др.) являются моновидовыми.
Большое количество видов в фитоценозах на ранних этапах сукцессий залежной растительности приводит к наличию в травостое также большого числа синузий — пространственно и экологически обособленных частей фитоценозов, отражающих внутрифитоценотическую ассоциированность видового состава, причинами которой могут быть экологические, биологические, морфологические и случайные факторы. При достаточно широком эколого-фитоценотическом диапазоне в фитоценозах, который, как правило, свойствен залежным угодьям сухой степи Южного Урала, сопряжённость видовая и ценотическая отражает в основном экологическую ассоциированность, распространяющуюся на видовой состав ценозов, почвенно-грунтовые условия и климатоп.
Классификация залежной растительности на уровне стадий, безусловно, носит субъективный характер, хотя по основным её критериям — флористической композиции и количественному соотношению видов в фитоценозах — достаточно чётко проявляются различия в количественном видовом составе сообществ, доминантах, субдоминантах, флористических группах, формирующихся в зави-
симости от изменений во времени, происходящих как в ценозах, так и в почве. В ходе процессов формирования фитоценозов происходит переработка экотопа в биотоп, при которой экотопические формы отбора сменяются биотопическими.
По А. П. Шенникову, в процессе демутации залежей в естественные угодья они проходят следующие стадии: сообщества группово-зарослевые, когда рост их компонентов носит характер куртин и латок, и сообщества диффузные с более или менее гомогенным распределением популяций видов в фитоценозах, эволюционирующих в климаксовое состояние [9].
При оценке стадийности фитоценозов залежной растительности в зависимости от возраста залежей нами выделены шесть основных стадий (фитоценозов) с достаточно чётко различимыми признаками (табл.).
На молодых (2-6-летних) залежах, вышедших из-под зерновых культур, основная часть видового состава принадлежит двум группам растительности — сегетальной и рудеральной, входившим в состав агроценозов, и частично — не более 1—2% видам культурной флоры. Доминантами сорной растительности оказываются высокорослые виды капустных — гулявники, капуста степная, деску-райния Софии и представители астровых — виды бодяка, молокан татарский.
На залежах после пропашных основными доминантными видами выступают подсолнечник однолетний, сохраняющий свою доминантную роль вплоть до 10—12-летнего возраста залежей, бодяки, молочаи. Субдоминантами молодых залежей оказываются виды полыней (горькая, полевая, обыкновенная), виды маревых и амарантовых, гвоздичных, сельдерейных, астровых (чертополохи, мелколепестник, молокан). К второ-третьестепенным видам этих залежей относятся мелкие капустные — виды рыжика, пастушьей сумки, хориспора, икотник, ярутка; виды липучек, гакелии, чина клубненосная, горец вьюнковый, гречишка птичья, льнянка обыкновенная, виды кохии, лапчатки — простёртая, вильчатая; про-ломники, овсюг дикий, костры, щетинники — зелёный и сизый. По видовой насыщенности этот тип залежей наиболее многочислен и содержит 100-120 видов.
Роль рудеральных видов (белена чёрная, живокость полевая, пикульник ладанниковый, паслён чёрный и др.) по их числу и фитоценотическим проявлениям в фитоценозах — незначительна. Они имеют очаговое распространение и приурочены, как правило, к обочинам полей, высокогумуси-рованным участкам почвы, возникшим на местах складирования кормов и соломы.
Группа вредных (липучки, гакелии, овсюги, чернокорень, лопух) и ядовитых (льнянка обыкновенная, молокан татарский, белена чёрная, молочай лозный и др.) растений на молодых
Классификация растительности залежей в зависимости от возраста
Стадии фитоценозов Показатель
количественное и качественное соотношение видов видовая насыщенность, шт/м2 ярус-ность, число доминанты обилие, (по Друде) встречаемость видов, % проективное покрытие, % жизненность доминантов, балл
2-3-летние 115-120, все четыре группы 35-40 не выражена крупно стебельные капустные, астровые, Сор2.з 35-42 95-100 3
5-6-летние 95-102, все четыре группы 38-45 3-4 крупностебельные капустные, астровые, молочайные, Сор2-3 38-46 85-95 3
10-12-летние 90-92, все четыре группы 48-52 3-4 полыни, молочайные, маревые, бодяки, Сор2 41-50 75-85 3
15-16-летние 68-76, все четыре группы 44-48 3-4 полыни, гвоздичные, молочайные, Сор1-2 42-53 70-73 3-2
20-25-летние 62-65, доминанты, субдоминанты, второстепенные 40-46 3 мятликовые, разнотравье, Сор2-3 44-56 65-70 3-2
Старших возрастов (30-летние и старше) 65-70, доминанты, субдоминанты, второстепенные 42-45 3 мятликовые, СоР2-З 47-60 63-70 3
залежах достаточно весома и в зависимости от предшественника залежи колеблется в пределах 10—12% общего видового состава растительности залежей.
Средневозрастные (10—15-летние) залежи по своим количественным и качественным характеристикам растительности существенно отличаются от молодых залежей, что чётко проявляется в сокращении видового состава фитоценозов до 68—70 видов, замены доминантов и субдоминантов на виды полыней, молочаев; выпадением из травостоя ценозов группы одно-двулетников, чётким проявлением ярусности и аспектов фитоценозов (весенне-раннелетнего — молочайного жёлто-зелёного; летнего — полынного серо-зелёного и осеннего — седого) за счёт массового развития в травостое залежей осенних видов солянок и кохий. Обилие доминантов на уровне Сор3-2. Субдоминанты — осоты, бодяки, молокан татарский, качим метельчатый, гулявники, житняки. Флора второстепенных компонентов этого типа залежей образована видами липучки, лапчатки, девясила, цикория дикого, козельца, синеголовников. С обилием Sp — Sol представлены виды желтушника, клоповника, икотника, рыжика.
На этом типе залежей впервые появляется древесная растительность, её кустарниковая жизненная форма из караганы кустарниковой, видов спиреи, вишни степной, ракитника русского, миндаля низкого, находящихся в виргинильной стадии онтогенеза. С обилием Sp —Sol и относительно равномерным распределением по площади полей распространяются виды ковыля — Лессинга, волосатик, опушённолистный, Залесского; пыреи, житняки, кострец безостый, виды костра (Bromus), мортуки, овсяницы, тонконоги.
В травостое средневозрастных залежей резко возрастает роль видов степного разнотравья за счёт семейств мареновых, гвоздичных, норичниковых, бурачниковых. Сомкнутость травостоя достигает 70-80%.
Старшевозрастная группа залежей резко отличается не только от молодых, но и от средневозрастных залежей как по видовому составу травостоя, так и по ценотическим группировкам. Доля степного разнотравья в структуре фитоценозов увеличилась до 55-68% от общей численности видов травостоя за счёт мятликовых — ковылей, мятликов, пыреев, видов овсеца, тонконога, мортуков, тимофеевки, овсяниц с обилием Sp —Сор1-2, а на отдельных участках, особенно после засушливых 2010—2012 гг., с обилием Сор2-3.
Бобовые в травостое залежей — это виды донника, астрагалы, солодки, копеечники, эспарцет, люцерны. Доминантами и субдоминантами становятся мятликовые.
В целом 20-летние и старших возрастов залежи, по видовому составу, видовой насыщенности приобретают черты естественных ненарушенных угодий региона, хотя ещё не в полной мере соответствуют их характеристикам из-за частичного доминирования полыней, молочая лозного, бодяков, расположенных куртинами, пространство между которыми занято степными и сохранившимися в травостое видами сорняков, типичных для предшествующих стадий сукцессий.
Годичная смена аспектов фитоценозов вполне различима: от весеннего — жёлто-зелёного, летнего — сизо-зелёного до осеннего — седого.
Этот тип залежей формирует значительное количество ценотических группировок, связанных с особенностями почвенного покрова и гидрологией почв.
Типичными группировками являются кострецово-пырейная, приуроченная к наиболее плодородным участкам почвы; житняково-разнотравная — на ровных участках возвышений рельефа; бурья-нистая — по окраинам полей; солонцово-солон-чаковая — на солонцовых пятнах. Показатель проективного покрытия находится на уровне 55—65%.
Вывод. Растительность в процессе демутации залежей в естественные угодья претерпевает существенные изменения, находящие выражение в количественных, качественных и фитоценотиче-ских характеристиках фитоценозов. Изменяется в сторону уменьшения видовой состав, происходит чёткая смена доминантов и субдоминантов на различных стадиях сукцессионного процесса, выпадают из травостоя из-за биотопического давления целые группы менее конкурентоспособных видов (одно-двулетники, виды культурной флоры,
представители сегетальных растений), со временем происходит интенсивная экспансия видов естественной флоры в состав растительности залежей.
Литература
1. Braun-Blanquet, J. Pflanzensociologie / J. Braun-Blanquet. — 3 Aufl. Wien, 1964.
2. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1981. 328 с.
3. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Толковый словарь современной фитоценологии. М.: Наука, 1983.
4. Александрова В.Д. Классификация растительности. Л.: Наука, 1969.
5. Работнов ТА. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ, 1978. 279 с.
6. Часовенная А.А. Основы агрофитоценологии. Л.: Изд-во ЛГУ, 1975.
7. Пилуэктов Е.В., Марков С.А. Бросовые земли — в дело // Земледелие. № 4. 1992.
8. Кутузова А.А., Тебердиев Д.М., Лебедев Д.Н. Как не допустить превращения залежи в бросовые земли // Земледелие. 2007. № 5. С. 2-3.
9. Шенников А.П. Введение в геоботанику. Л.: Изд. ЛГУ, 1964. 447 с.
10. Handbook of vegetation science. Pt.8. Vegetation dynamics / Ed. by R Krapp. Hagne: Dr. W. Sunk. B.V., 1974.
Устойчивость природных комплексов административно-территориального района Центрального Оренбуржья
Е.В. Гривко, к.п.н., К.Р. Тухтаназарова, магистрант, К.А. Дулова, магистрант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ
Наиболее серьёзным последствием углубления процессов освоения территорий и негативных последствий хозяйственной деятельности человека является утрата биологического и географического (ландшафтного) разнообразия, а также неповторимости (уникальности) природных объектов, их эстетической привлекательности [1].
В разных типах ландшафтов природных систем оптимальное соотношение площадей естественных и преобразованных элементов и природно-ресурсный потенциал существенно различаются. Для степных ландшафтов это соотношение составляет 40% преобразованных ландшафтов (селитебные земли, пашни, дороги и др.) на 60% естественных и экстенсивно используемых ландшафтов (особо охраняемые природные территории, леса, болота, луга) [2].
Сегодня в Оренбургской области выделены 534 природные территории, находящиеся под усиленной охраной, в которых частично сохранились участки естественных ландшафтов. Общая их площадь составляет 721,68 тыс. га, что соответствует 5,8% территории области. Если исключить входящие в состав охотничьи заказники, которые создают ложное представление о развитости и достаточности ООПТ, так как состояние многих заказников и организация их охраны не соответствуют статусу таких территорий, тогда общая площадь сети ООПТ будет составлять 144,68 тыс. га, или 1,2% от территории области [3].
Существующий индекс заповедности в области (площадь заповедников и национальных парков в процентах от площади области) — 0,64% — значительно ниже норматива (3%), установленного Указом Президента Российской Федерации от 02.10.92 № 1155 «Об особо охраняемых природных территориях Российской Федерации» [3].
В связи с этим целью работы была оценка устойчивости природно-ресурсного потенциала Центрального Оренбуржья.
Объект исследования состояние природных комплексов восьми административно-географических районов Центрального Оренбуржья.
Материал и методы исследования. Для достижения поставленной цели были проанализированы статистические данные инвестиционных паспортов Оренбургского, Александровского, Илекского, Октябрьского, Переволоцкого, Поно-марёвского, Сакмарского и Соль-Илецкого районов, относящихся к Центральному Оренбуржью. Произведены ранжирование земель по степени антропогенной нагрузки и расчёт экологической напряжённости (Д), экологического фонда (Рэф) и коэффициента естественной защищённости (Кез) исследуемых территорий по методике Б.И. Кочу-рова [2, 4, 5].
Для оценки экологической напряжённости (Н1) используют формулу:
H =
105 + 5S2 + 3S3 + S4 100
(1)
где ¿1, ¿2, ¿3, ¿4 — соответственно доли площади высшей АН, очень высокой АН, высокой АН
