CC BY
113
УДК 502.72:581.93+581.524.34(470.55)
МОНИТОРИНГ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ СИНАНТРОПНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ИЛЬМЕНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
© 2014 Е.В. Коротеева, Н.Б. Куянцева, О.Е. Чащина
Ильменский государственный заповедник им. В.И. Ленина УрО РАН
Поступила в редакцию 15.05.2014
Дана оценка многолетней динамики синантропной растительности дорожно-тропиночной сети в Ильменском заповеднике. Анализ распределения синантропных видов в ценофлорах элементов дорожно-тропиночной сети выявил возрастание индекса синантропизации в градиенте стресси-рующего фактора для всех типов лесов. Самыми устойчивыми к внедрению синантропных видов являются сосновые древостои.
Ключевые слова: заповедник, синантропизация, антропофиты, апофиты
Под воздействием антропогенной деятельности быстро и необратимо изменяется состав и структура растительного покрова. Создание сети природных резерватов не решает поставленной проблемы, так как даже на заповедных территориях невозможно полностью оградить фитоце-нозы от влияния человека [4, 8, 9, 11]. Ильменский государственный заповедник (ИГЗ) служит резерватом гено- и ценофонда растительного мира Южного Урала и эталоном фоновых растительных сообществ, которые можно использовать для сравнения в рамках экологического мониторинга с фитоценозами за его пределами, находящимися на разных стадиях антропогенной трансформации [1]. В современных условиях негативные воздействия на растительные сообщества заповедника связаны с производственной, хозяйственной и научной деятельностью, наличием на территории магистральных путей, которые применяются в противопожарных целях. Состав и структура растительности на дорогах и тропах зависят, прежде всего, от режима их использования. Они служат местом внедрения в естественную растительность «чуждых» видов (или антропофитов), при этом отдельные виды аборигенной флоры (апофиты), приспосабливаясь к условиям антропогенного влияния, меняют свои ценотические позиции, начиная доминировать в составе сложившихся новых группировок и сообществ, и вытесняют фоновые виды [3, 5, 7, 10]. Рассмотренные явления приводят к синан-тропизации растительного покрова заповедника,
Коротеева Елена Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник. Е-mail: [email protected]
Куянцева Надежда Борисовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Е-mail: borisovna@mineralogy. гы
Чащина Ольга Евгеньевна, кандидат биологических наук, ученый секретарь. Е-таП: [email protected]
вследствие чего возникает обеднение флоры, формируются производные сообщества на месте коренных, снижается устойчивость фитоцено-зов.
Цель работы: выявить изменения синан-тропной растительности магистральных путей Ильменского заповедника (на примере дорожно-тропиночной сети) за последние 30 лет.
Район исследования. Территория Ильменского заповедника на 90% покрыта лесами, которые относят к южноуральским предлесо-степным сосновым и лиственнично-сосновым лесам. Основными лесообразующими породами являются сосна и береза, занимающие 56% и 40% площади заповедника, соответственно. Площадь, занятая растительностью троп и дорог, составляет примерно 6,4% от всей заповедной территории [4].
Методика исследования. В 2013 г. описаны 3 постоянных пробных площади (ППП) в сосняке зеленомошном разнотравно-злаковом и березняке снытево-разнотравно-злаковом в 2-х типах дорог (для сравнения использованы ППП, заложенные в 1986 г. [6]). Грунтовая дорога включает колею (колея_ГД), обочину (обочи-на_ГД) и контроль, лесная дорога - колею (ко-лея_ДД), межколейное пространство (МКП_ЛД), обочину (обочина _ЛД), контроль. Выделенные элементы располагаются в градиенте уменьшения стрессирующей нагрузки. Для каждой структурой единицы дороги на 10 УП определены: видовая насыщенность, проективное покрытие видов, обилие (по Друде), доля участия синантропных видов. Оценка степени синантропизации фитоценозов [2] произведена на основе показателя доли участия синантроп-ных видов в их составе (индекс синантропиза-ции). Использована шкала оценки степени синантропизации растительных сообществ: I -
антропогенные воздействия незначительные, синантропных видов до 15%; II - воздействия значительные, синантропных видов от 16% до 60%; Ш - воздействия длительные и сильные, в составе сообществ преобладают синантропные виды - от 61% до 100%. Под ценофлорами (ЦФ) понимались группы видов, связанных ценотиче-ским и экологическим подобием экотопов [13, 14], и формирующих сообщества на отдельных элементах дорожно-тропиночной сети. Обработка геоботанических описаний проведена с помощью шкал Цыганова Д.Н. [12] по следующим факторам среды: Щ - влажность, Тг - богатство почвы, № - нитраты, Яо - кислотность, Ьо - освещенность.
Обсуждение результатов. Современная синантропная флора ИГЗ с 1986 г. [6] увеличилась на 45 видов, из которых апофиты - 28, ан-тропофиты - 17, индекс синантропизации вырос на 1,6 % (табл. 1).
Синантропная флора дорожно-тропиноч-ной сети заповедника включает 40 видов, из них 32 приходится на апофиты и 8 на антропофиты (табл. 2). Выявлено уменьшение числа синан-тропных видов в анализируемый период на 18%
в сосновых лесах и на 65% - в берёзовых. Установлено появление 9 новых видов на ППП в сосновых лесах (Agrimonia pilosa, Amona repens, Geum urbanum и др.) и одного (Elytrigia repens) -в берёзовых. При этом происходит исчезновение отдельных растений из состава сообществ дорог, например: в сосновом лесу - 12 видов (Glechoma hederacea, Plantago major, Leucanthemum vulgare и др.).
Таблица 1. Многолетняя динамика процесса синантропизации флоры ИГЗ
Признак Ильменский государственный заповедник
Горчаков- Козло-
ский и др., ва,
2005 1991
всего 953 841
всего синантропных видов 265 220
в том числе апофитов 144 116
в том числе антропофитов 121 104
индекс синантропизации % 27,8 26,2
индекс апофитизации % 54,3 40,0
Таблица 2. Синантропная флора дорожно-тропиночной сети ИГЗ
Вид Апо- Антро Сосновые Березовые
фит тро- леса леса
пофит 1986 2013 1986 2013
Achillea millefolium L. + + + +
Adenophora lilifolia (L.) A. DC. + +
Aegopodium podagraria L. + + + +
Agrimonia pilosa Ledeb. + + + +
Alopecurus pratensis L. + +
Amoria repens (L.) C. Presl + + + + +
Arctium lappa L. + +
Carum carvi L. + + +
Carex digitata L. + +
Chenopodium album L. + +
Deschampsia caespitosa (L.) Beauv. + + + +
Elytrigia repens (L.) Nevski + + +
Galeopsis bifida Boenn. + +
Geranium pratense L. + + + + +
Geranium pseudosibiricum J.Mayer + + +
Geum urbanum L. + + + + +
Glechoma hederacea L. + + +
Heracleum sibiricum L. + +
Leucanthemum vulgare Lam. + + +
Luzula pilosa (L.) Willd. + +
Oberna behen (L.) Ikonn. + +
Phleum pratense L. + + +
Pimpinella saxifraga L. + +
Plantago major L. + + +
Plantago media L. + +
Poa angustifolia L. + + + + +
Poa annua L. + + + + +
Продолжение таблицы 2
Polemonium caeruleum L. + +
Polygonum arenastrum Boreau + +
Pulmonaria mollis Wulf. ex Hornem. + +
Ranunculus acris L. + +
Senecio jacobaea L. + +
Stachys officinalis (L.) Trevis. + + + +
Stellaria graminea L. + +
Stellaria media (L.) Vill. + + +
Taraxacum officinale Wigg. + + + +
Urtica dioica L. + +
Veronica chamaedrys L. + + + +
Vicia cracca L. + + + + +
Viola canina L. + + + +
Всего видов 32 8 22 18 31 11
Оценка свойств местообитаний выступает важным элементом для сравнительного анализа фитоценозов при выделении ведущих комплексных градиентов и понимания направленности процессов смены фитоценозов. Охарактеризованы свойства экотопов в сосновых и берёзовых сообществах (на контроле). Сосняку разнотрав-но-зеленомошному соответствует: Щ - сухоле-солуговой / влажно-луговой тип увлажнения; Тг - небогатая / довольно богатая почва; № - очень богатая азотом почва / бедная азотом; Яо - кислая почва / слабокислая; Ьо - полуоткрытое пространство / светлые леса. В берёзовом лесу сны-тево-разнотравно-злаковом рассмотренные показатели принимают следующие значения: Щ -сухолесолуговой тип увлажнения; Тг -довольно богатая почва; № - бедная азотом почва; Яо -слабокислая почва; Ьо - полуоткрытое пространство / светлые леса. Таким образом, в березовых насаждениях формируются более благоприятные условия для произрастания видов тра-вяно-кустарничкого яруса в сравнении с сосновыми древостоями. Не установлено различий в
параметрах экотопов сосновых и берёзовых лесов в 1986 и 2013 гг., что позволяет выявленные отличия в видовом составе ЦФ синантропной растительности дорожно-тропиночной сети заповедника отнести к действию антропогенного фактора. При увеличении стрессирующей нагрузки наблюдается незначительное увеличение влажности, трофности, кислотности и азота, а также увеличение освещённости в сосновых и берёзовых лесах во всех типах магистральных путей. На грунтовых дорогах состояние почвог-рунтов ниже качеством, чем на лесных дорогах. Контрольные насаждения характеризуются более ксерофитными условиями, что возможно объясняется дренирующими свойствами растительного покрова, транспирирующего избыток воды из органо-минерального субстрата. Нарушение целостности травяно-кустарничкого яруса приводит к застойным явлениям в межколейном пространстве и колее, заболачиванию и подкис-лению, а увеличение нитратов объясняется загрязнением [4].
Таблица 3. Распределение синантропных видов по ЦФ (1986 г.)
Характеристика Контроль Обочина ГД Обочина ЛД МКП ЛД Колея ЛД
сосновые леса
число апофитов / % встречаемости 13 / 26 8 / 29,6 4 / 21,1 9 / 50 8 / 53,3
число антропофитов /% встречаемости 1 / 2 1 / 3,7 1 / 5,3 2 / 11,1 2 / 13,3
индекс синантропизации, % 28 33,3 26,3 61,1 66,7
степень синантропизации II II II III III
березовые леса
число апофитов / % встречаемости 12 / 24,5 11 / 35,5 21 / 55,3 8 / 44,4 2 / 66,7
число антропофитов /% встречаемости 0 / 0 1 / 3,2 3 / 7,9 5 / 27,8 1 / 33,3
индекс синантропизации, % 24,5 38,7 63,2 72,2 100
степень синантропизации II II III III III
Анализ распределения синантропных видов в ЦФ элементов дорожно-тропиночной сети выявил возрастание индекса синантропизации в градиенте стрессирующего фактора для всех типов леса (табл. 3). Наибольшее значение рассматриваемый показатель принимает в ЦФ ко-лея_ЛД. Согласно шкале оценки степени синан-тропизации наиболее длительные и сильные воздействия (балл Ш) выявлены в ЦФ березовых насаждений, которые относятся ко всем элементам лесных дорог. В сосновых древостоях такие нагрузки установлены только для внутренних элементов лесной дороги, для ЦФ контроль и
Выводы: можно сказать о снижении интенсивности использования длительное время существующих транспортных путей в заповеднике. Наиболее устойчивыми к внедрению си-нантропных видов являются сосновые древо-стои. Показано, что производные растительные сообщества на дорогах и тропах способны существовать только при продолжающихся антропогенных воздействиях, а участие синантропных растений на стадиях восстановительных сукцес-сий сохраняется даже после снятия нагрузок [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Горчаковский, П.Л. Антропогенные изменения растительности: мониторинг, оценка, прогнозирование // Экология. 1984. № 5. С. 3-16.
2. Горчаковский, П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности луговых фито-ценозов. Монография. - Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1999. 156 с.
3. Горчаковский, П.Л. Синантропизация растительного покрова в условиях заповедного режима / П.Л. Горчаковский, Е.В. Козлова // Экология. 1998. № 3. С. 171-177.
4. Горчаковский, П.Л. Фиторазнообразие Ильменского заповедника в системе охраны и мониторинга / П.Л. Горчаковский, Н.В. Золотарева,
обочина_ГД характерны только значительные воздействия (балл II).
Распределение синантропных видов по ЦФ дорожно-тропиночной сети в 2013 г. (табл. 4) демонстрирует одинаковые с 1986 г. закономерности в изменении антропогенных нагрузок. Наибольший индекс синантропизации установлен для ЦФ колея_ЛД. При этом степень синан-тропизации, характеризующая силу антропогенного воздействия, за последние 30 лет для лесных дорог в березовых древостоях уменьшилась для обочины_ЛД, а в сосновых - для всех элементов лесной дороги (с Ш-х до П-х баллов).
Е.В. Коротеева, Е.Н. Подгаевская // Монография. -Екатеринбург: Изд-во «Гощицкий», 2005. 192 с.
5. Золотарева, Н.В. Синантропный элемент во флоре Ильменского заповедника (Южный Урал) // Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты. Мат-лы Между-нар. науч.-практ. конф. - Томск, 2005. С. 170-171.
6. Козлова, Е.В. Синантропизация растительного покрова заповедных территорий (на примере Ильменского заповедника): Автореф. дис...канд. биол. наук. - Екатеринбург, 1991. 25 с.
7. Куликов, П.В. Дополнения к флоре Ильменского государственного заповедника (Южный Урал) // Бюл. МОИП, 2003. Т. 108. Вып. 6. С. 68-69.
8. Марина, Л.В. Адвентивный элемент флоры Висим-ского заповедника // Проблемы изучения адвентивной флоры СССР. - М., 1989. С. 57-59.
9. Телегова, О.В. Закономерности синантропизации растительного покрова особо охраняемых природных территорий разного ранга): Автореф. дис.канд. биол. наук. - Екатеринбург, 2004. 25 с.
10. Третьякова, А.С. Синантропная фора Среднего Урала / А.С. Третьякова, В.А. Мухин // Монография. - Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 2001. 148 с.
11. Харитонова, О.В. Синантропизация растительного покрова заповедных территорий в градиенте высотной поясности: на примере Печоро-Илычского биосферного заповедника): Автореф. дис.канд. биол. наук. - Екатеринбург, 2008. 25 с.
Таблица 4. Распределение синантропных видов по ЦФ (2013 г.)
Характеристика Контроль Обочина ГД Обочина ЛД МКП ЛД Колея ЛД
сосновые леса
число апофитов/ % встречаемости 8 / 23,5 12 / 50 5 / 23,8 3 / 21,4 0 / 0
число антропофитов/% встречаемости 0 / 0 3 / 12,5 0 / 0 0 / 0 1 / 50
индекс синантропизации, % 23,5 62,5 23,8 21,4 50
степень синантропизации II III II II II
березовые леса
число апофитов/ % встречаемости 6 / 18,2 6 / 33,3 8 / 50 3 / 75
число антропофитов/% встречаемости 0 / 0 0 / 0 2 / 12,5 0 / 0
индекс синантропизации, % 18,2 - 33,3 62,5 75
степень синантропизации II - II III III
12. Цыганов, Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. - М.: Наука, 1983. 198 с.
13. Юрцев, Б.А. Флора как природная система // Бюл.
МОИП. 1982. Т. 87, вып. 4. С. 3-22. 14. Юрцев, Б.А. Мониторинг биоразнообразия на уровне локальных флор // Ботанический журнал. 1997. Т. 82, № 6. С. 60-70.
MONITORING THE COMPOSITION AND STRUCTURE OF SYNANTHROPIC VEGETATION AT ILMEN NATURE RESERVE
© 2014 E.V. Koroteeva, N.B. Kuyantseva, O.E. Chashchina Ilmen State Nature Reserve named after V.I. Lenin UrB RAS
Estimation of the long-term dynamics of synanthropic vegetation of road and path network in Ilmen Nature Reserve are given. Analysis of the distribution the synanthropic species in the coenofloras of road and path network elements revealed an increase of synantropization index in the stressing factor gradient, true for all types of forests. Pine forests are the most resistant to the introduction of synanthropic species.
Keywords: nature reserve, synantropization, anthrophyte, apophyte
Elena Koroteeva, Candidate of Biology, Research Fellow. E-mail: [email protected]
Nadezhda Kuyantseva, Candidate of Biology, Senior Research Fellow. E-mail: [email protected] Olga CHashchina, Candidate of Biology, Scientific Secretary. E-mail: [email protected]
