CC BY
128
УДК 574.522
СУКЦЕССИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
Елена Владимировна Миляева
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, e-mail: [email protected]
Евгения Константиновна Вишнякова
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории биогеоценологии, тел. (383)363-90-18, e-mail: [email protected]
Рассмотрены изменения растительного покрова на подтоплениях разного возраста в северной тайге Западной Сибири, как индикатора, показывающего уровень техногенного воздействия на геосистему.
Ключевые слова: подтопления, растительность, ареалы трансформации,
гидрологический режим.
VEGETATION SUCCESSION IN WETLAND ECOSYSTEMS HYDROLOGICAL REGIME CHANGE
Elena V Milyaeva
Siberian State Academy of Geodesy , 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plahotnogo St., candidate of geographical sciences, senior lecturer in ecology and nature, tel. (383)361-08-86, e-mail: [email protected]
Eugene K. Vishnjakova
Federal State Institution of Science Institute of Soil Science and Agricultural Chemistry of SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev avenue, 8/2, Ph.D., Associate Researcher, Laboratory biogeocenology, tel. (383)363-90-18, e-mail: [email protected]
The changes in vegetation on underflooding different ages in the northern taiga of Western Siberia , as an indicator showing the level of anthropogenic impact on geosystem.
Key words: flooding , vegetation and habitats of transformation, the hydrological regime.
В настоящее время одной из важнейших задач геоэкологии является анализ влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду на региональном и локальном уровнях. К числу недостаточно изученных вопросов относятся негативные последствия, вызываемые строительством линейных сооружений. Особый интерес вызывают техногенные модификации, образованные в результате изменения направления или нарушения поверхностного стока - формирование обширных зон подтопления и осушения территорий.
Согласно СНиП 2.06.15-85, явление подтопления относится к опасным геофизическим явлениям, которое характеризуется повышением уровня подземных вод и увлажнением грунтов зоны аэрации, приводящим к нарушению хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод, преобразованию почвогрунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных.
Растительность, является наиболее информативным признаком изменения геосистемы, поэтому эффективное изучение и оценка трансформации геосистем считается возможной на основе растительной индикации, заключающейся в определении уровня техногенного воздействия по изменению отдельных компонентов растительного покрова (фитоиндикаторов).
В работе выявлены закономерности трансформации растительного покрова при подтоплении. Степень трансформации растительности определялась методом сравнения фоновой (потенциальной) растительности природных геосистем с растительностью одноранговых геосистем, находящихся под воздействием подтоплений.
По трансекту проводилось детальное ландшафтное описание элементов рельефа, макро и микро понижений и повышений (гряды и мочажины), с морфологическими характеристиками растительного покрова. Границы подтоплений определялись по отмершим растениям. При движении по маршруту схематически зарисовывался рельеф, на него наносились границы участков подтопления, определялась степень обводнения. Координаты фиксировались с помощью GPS. Контрольные участки выбирались визуально на сходных элементах рельефа, со схожим строением подстилающих пород и растительностью в пределах одного болотного массива.
Исследования проводились в 2010 году. Для детального обследования выбрано 3 участка подтопления в северной тайге Западной Сибири разного возраста: два на территории Спорышевского месторождения вблизи г. Ноябрьск и один по дороге Ноябрьск-Сургут. На всех подтоплениях ареалы трансформации растительности расположены линейно относительно дорожного полотна (Миляева, 2013).
Участок подтопления № 1. Возраст около 5 лет. Участок представляет собой подтопленный склон заторфованной долины ручья. Визуально делится на
4 ареала: обводненную часть (15 % от общей площади), затопленную часть (5 %), подтопленную часть (пушициево-сфагновое сообщество (50 %)) и переходную - кустарничково-пушициево-сфагновое сообщество - (30 %). Дорога пересекает линии стока болотных вод под углом 30-450. Площадь подтопления составила 3,81 га.
В обводненной части подтопления на дне растет водный тип сфагнума и занимает 50 % проективного покрытия, и также дрепаноклад - 40 %.
На затопленной части все деревья погибли, уровень болотных вод (УБВ) -0 см. Травяной ярус представлен единично пушицей многоколосковой и
Шейхсцера. Встречается осока сероватая. Моховой ярус представляют сфагновые мхи нескольких видов - 60 % и дрепаноклад - 30 %.
Подтопленная часть представляет собой пушициево-сфагновое сообщество с УБВ-2 см. Деревья все погибли, но можно сказать, что древесный ярус состоял из сосны обыкновенной, березы повислой, лиственницы. Древесный ярус представлен подростом березы повислой численностью 200 шт/га и высотой 1 м. Кустарничковый ярус единично представлен ивой и багульником. В травяном ярусе с проективным покрытием доминируют пушица Шейхсцера, влагалищная, рыжеватая, многоколосковая, стройная и осока сероватая. По периферии в основном произрастает пушица, влагалищная. Моховой ярус состоит из дрепаноклада - 40 % и сфагнума sp. - 40 %, а также кукушкиного льна и плевроциум Шребера -10 %. Встречаются мочажинные виды мхов (сфагнум обманчивый, большой, узколистный и оттопыренный). На неутонувших кочках еще редко встречается сфагнум бурый и магеланский.
В переходном ареале трансформации растительности от нарушенного участка к контрольному (низкий рям) испытывает нагрузку от подтопленной части, вследствие чего имеет место повышение уровня болотных вод. Соотношение бугров и мочажин 70: 30, высота бугров 30 см, УБВ - 3 см в мочажине. Деревья засохли, но можно определить, что ранее это были сосны высотой 2 и 1 м численностью по 500 шт./га. Кустарничковый ярус состоит в основном из кассандры - 30 %, андромеды - 5 %. Травяной ярус представлен в основном морошкой - 30 %. Моховой ярус сложен из сфагнума бурого - 80 % на кочках и сфагнума балтийского - 5 % в мочажине.
Контрольный участок к подтоплению № 1 - низкий рям. Соотношение бугров и мочажин 80 : 20, высота бугров - 0,5 м. УБВ в межкочье составляет 10 см. Древесный ярус представлен сосной обыкновенной 1 %, высота 2 м, d-6 см, численность - 300 шт./га. Сухостой высотой 6 м, d-10, количество 400 шт./га.
Подрост представлен сосной обыкновенной с проективным покрытием 5 % и единично встречающимся сосной сибирской, численностью 2000 шт./га. Кустарничковый ярус в основном представлен багульником - 30 %, кассандрой
- 10 %, голубикой - 5 %, клюквой мелкоплодной - 10 % и андромедой - 5 %. Доминантом травяного яруса является морошка - 40 %. Много погибшей пушицы. Сфагнум бурый составляет 90 % проективного покрытия, в плохом состоянии (подсохшие верхушки), присутствуют гипновые мхи и кладония мрачная - 5 %.
Участок подтопления № 2. Возраст подтопления около 20 лет. Участок находится в краевой части крупно-бугристого торфяника на склоне песчаного останца, площадь равна 3,03 га. Дорога пересекает линии стока болотных вод под углом 90°.
Подтопление представляет собой затопленный рямовый комплекс и визуально делится на 3 части: сильного затопления, ряма и переходной части.
На участке сильного затопления УБВ - 2 см. Живых деревьев нет, сухостой представлен сосной высотой 3 м. Кустарничковый ярус выражен слабо и
представлен единичными особями андромеды и кассандры. В травяном ярусе господствуют пушицы (многоколосковая, Шейхсцера, рыжеватая и влагалищная). Среди сфагновых мхов доминирует сфагнум большой и сфагнум балтийский.
Рям испытывающий влияние подтопления имеет соотношение бугров и мочажин 70: 30. УБВ в межкочье 3-5 см. Древесный ярус почти весь выпал. Сейчас встречается единично и представлен сосной обыкновенной с численностью 200 шт/га, подрост 500 шт./га и проективным покрытием 1 %. Доминанты кустарничкового яруса это кассандра - 30 %, багульник - 20 %, клюква мелкоплодная - 10 %. Травяной ярус представлен в основном морошкой - 40 %. Моховой ярус состоит из сфагнума бурого - 90 % и сфагнума магеланского - 5 %.
В переходной части наблюдается постепенное восстановление древесного и кустарничкового яруса, УБВ-10-20 см. Мохово-лишайниковый ярус представлен теми же сфагновыми мхами, что и в ареале испытывающим непосредственное влияние подтопления.
Контрольный участок к подтоплению № 2 представляет собой низкий рям. Соотношение гряд и мочажин 90 : 10, высота кочек 30 см, УБВ в мочажине 0 см. Древесный ярус представлен сосной обыкновенной - 1 %, численность 200 шт./га, высотой 5 м, d -12 см. Подрост сосны обыкновенной - 5 % и сосны сибирской высотой 1 м составляет численность 1500 шт/га. Присутствует сухостой сосны обыкновенной численностью 500 шт/га и высотой 4 м. Доминантами кустарничкового яруса выступают кассандра - 60 %, багульник - 10 % и береза карликовая - 5 %. Травяной ярус в основном состоит из морошки - 60 %. Доминанты мохового яруса это сфагнум бурый - 90 % и сфагнум магеланский
- 5 %.
Участок подтопления № 3. Возраст подтопления около 40 лет. Участок находится в краевой части плоско-бугристого верхового болотного массива. Площадь - 7,06 га. Дорога пересекает линии стока болотных вод под углом 450.
Визуально делится на 3 ареала: сильно обводненную полосу вдоль дороги (10 %), переходную часть с погибшими деревьями (70 %) и периферийную (20 %).
В сильно обводненной части вода на поверхности. Древесный и кустарничковый ярус отсутствует, в травяном доминирует осока пузырчатая -40 %, пушица многоколосковая - 10 % и пушица стройная - 5 %, а также хвощ болотный - 10 %. Моховой ярус составляет 80 % проективного покрытия и представлен Drepanocladus sp. 60 % и Sphagnum sp. - 20 %.
В переходной части много пушицы многоколосковой - 60 % и пушицы рыжеватой - 5 %. УБВ - 3 см. Древесный ярус представлен единичными особями сосны обыкновенной, численностью 50 шт/га и березы повислой. Мохово-лишайниковый покров представлен в основном двумя видами водолюбивых сфагнумов, соответственно 80 и 20 % проективного покрытия. Численность сухостоя представленного лиственницей, березой повислой и сосной обыкновенной составляет 300 шт/га. В кустарничковом ярусе единично встречается береза карликовая и кассандра. Травяной ярус составляет около 40 % проективного покрытия и состоит из пушицы рыжеватой и многоколосковой.
Ярус Д составляют 2 вида Sphagnum sp., процентное соотношение соответственно 80 и 20 %.
Периферийная часть подтопления характеризуется большим количеством осоки. Уровень болотных вод составляет 5-10 см. Древесный ярус почти весь выпал. Кедр сибирский высох почти весь и встречается единично, лиственница и ель погибли полностью, проективное покрытие березы повислой составляет 5 %, сосна обыкновенная - 1 %. Подрост представлен слабо, береза повислая, сосна обыкновенная, сосна сибирская и лиственница, на каждый вид приходится по 1% проективного покрытия. Доминантами кустарничкового яруса является голубика - 5 %. и клюква мелкоплодная 5 %, травяного - осока шаровидная - 60 %. В мохово-лишайниковом ярусе доминантами выступают сфагнум бурый - 80 %, сфагнум Руссова - 5 %, плевроциум - 10 % и кукушкин лен - 5 %.
Древесный ярус на контрольном участке развит хорошо, проективное покрытие ель составляет 10 %, и ее высота 8 м, д - 16 см, береза повислая -
5 %, высота 10 м, д - 18 см, встречается лиственница и сосна сибирская единично. Общая численность древостоя 600 шт/га, УБВ-40 см. В подросте встречаются береза повислая, сосна сибирская, сосна обыкновенная и ель. Мощный кустарничковый ярус в основном представлен багульником 60 % и семейством Vaccinium (голубика 5 %, черника 10 %, брусника 5 %). Травяной ярус представлен осокой шаровидной - 5 %. Доминантами мохово-
лишайникового яруса являются плевроциум Шребера, сфагнум Руссова - 20 %, кладония звездчатая - 5 %.
Для анализа сукцессионного ряда была проанализирована растительность с подтоплений возрастом 5, 20 и 40 лет. Растительный покров каждой пары подтопленных и контрольных участков был разбит на сохранившиеся, появившиеся и выпавшие виды.
При подтоплении выпадают через 5, 20 лет кедр и сосна обыкновенная, из кустарничков на всех подтоплениях исчезает черника. Лишайники выпадают на подтоплениях разного возраста и спустя 40 лет их восстановление не наблюдается.
Через 5 лет после прокладки дороги на участке подтопления появляются водолюбивые осоки: топяная, пузырчатая, сероватая и пушицы:
многоколосковая, влагалищная, стройная, рыжеватая и Шейхсцера. Со временем эти виды увеличивают свое проективное покрытие. Рямовые сфагнове мхи постепенно замещаются на водолюбивые мочажинные. Так на 5летнем подтоплении еще присутствует сфагнум бурый а через 20 лет он замещается сфагнумом балтийским, а еще через 20 лет наблюдается появление вновь сфагнума бурого. Наблюдается восстановление.
Большой интерес вызывают сохранившиеся или вновь появившиеся виды, которые могут указать на стадию сукцессии. Необходимо сказать, что общими для всех подтоплений являются багульник, карликовая березка и голубика, которые уменьшают свое проективное покрытие при повышении уровня болотных вод, но полностью не исчезают и встречаются на повышенных участках.
В заключении можно сделать вывод, что спустя 40 лет подтопление испытывает нагрузку и не достигает терминальной стадии сукцессии. Необходимо прокладывать трубы, чтобы снизить нагрузку, тогда возможно начнется восстановление растительного покрова.
С линейным расположением ареалов трансформации растительности подтопления встречаются чаще всего, максимальное обводнение приходится на околодорожную часть, что приводит к разрушению дорожного полотна. Чтобы снизить нагрузку на геосистему необходимо устройство водопропускных сооружений.
© Е. В. Миляева, Е. К. Вишнякова, 2014
