Особенности растительности и торфяной залежи болота на хребте Зигальга (Южный Урал) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 581.526.33

ОСОБЕННОСТИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ БОЛОТА НА ХРЕБТЕ ЗИГАЛЬГА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

© 2012 Т.Г. Ивченко1, В.П. Денисенков2

1 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН 2 Санкт-Петербургский государственный университет

Поступила 15.03.2012

В данной статье рассмотрен как современный растительный покров, так и палеосообщества болота, расположенного на хребте Зигальга (Южный Урал), на высоте 1000 м над ур. м.

Ключевые слова: горные болота, растительные сообщества, палеосообщества, Южный Урал.

Хребет Зигальга расположен на территории Челябинской области и республики Башкортостан. Административная граница делит хребет на 2 части: южную, длиной около 12 км, где расположены наиболее высокие вершины: Большой Шелом -1427,1 м, Средний Шелом - 1368,4 м, Малый Шелом - 1211,2 м, принадлежащую Южно-Уральскому заповеднику в Башкортостане, и северную более низкую и не имеющую природоохранного статуса. Общая длина хребта около 50 км. Он сложен из белых кварцитов Зигальгинской свиты, для пологих склонов горного плато характерны «каменные поля» и «каменные реки» курумов. Климатические условия данного района характеризуются резкими температурными контрастами. Климат у подножия континентальный, а на вершине субарктический. Абсолютный минимум температуры составляет минус 44 - 48 градусов. Количество осадков может достигать 1000 мм, 30 % из которых горизонтальные, за счет туманов, измороси, инея. Конденсационная атмосферная влага играет существенную роль в водном питании среднегорных южноуральских болот [2, 5]. 65 - 70 % осадков приходится на теплый период года. Средняя высота снежного покрова 60 - 75 см [1]. Почвы на большей территории хребта маломощные, лишь в нижней части склонов они более развиты. В почвенном покрове преобладают щебнистые неполноразвитые горно-лесные бурые, горные слабоподзолистые и дерново-подзолистые почвы, встречаются также перегнойно-торфяные и торфяные, выше границы леса сформировались горно-тундровые и горнолуговые (в том числе оподзоленные), горные примитивно-аккумулятивные [6]. Хорошо выражены три высотных пояса растительности - горнолесной, подгольцовый и гольцовый [3, 4]. Для горно-лесного пояса наиболее характерны пихтово-еловые и елово-пихтовые крупнотравные леса, обычно с большей или меньшей примесью березы, а иногда и липы (в виде подлеска). В их травяном ярусе преобладают компоненты высокотравья. Встречаются мезотрофные и олигомезотрофные сфагновые болота, в растительном покрове кото-

Ивченко Татьяна Георгиевна, к.б.н., доц., докторант, e-mail: [email protected]; Денисенков Виктор Петрович, к.г.н., доц. каф. биогеографии

рых представлен целый ряд редких для Южного Урала бореальных видов, находящихся на южном пределе распространения (Oxycoccus microcarpus, Vaccinium uliginosum, Empetrum hermaphroditum, Drosera rotundifolia, Rubus chamaemorus, Carex pauciflora, C. paupercula, Listera cordata и др).

Болото на хребте Зигальга залегает на высоте 1000 м над ур. м. Оно было исследовано нами в августе 2011 года, описан его современный растительный покров, взяты образцы торфяной залежи для ботанического анализа.

Впервые это горное болото изучали В.И. Маковский и Е.М. Фильрозе [5]. Мы рассматриваем данную работу как продолжение работ наших предшественников. При исследовании болотного массива использован космический снимок, который позволил определить сложную конфигурацию болота, а с помощью GPS-навигатора установить точные координаты геоботанических описаний и торфяных скважин. Бурение проводилось буром Гиллера, образцы отбирались через 25 см. Диаграммы ботанического состава торфов были построены с помощью программы Peat, любезно предоставленной С. А. Кутенковым (КНЦ РАН).

Болото расположено на наклонной террасе в ложбине, вытянутой вдоль склона в направлении с северо-востока на юго-запад. Общая протяженность его 5,5 км, в поперечнике от 0,5 до 1 км. Судя по снимку, Зигальгинское болото представляет собой болотную систему, северная часть которой достаточно обособлена и соединена с основной узким перешейком.

Большую часть болотного массива занимают березово-осоково-сфагновые сообщества, различные по богатству и обводненности местообитаний.

По краю массива сосредоточены березняки коч-карноосоковые (Betula pubescens - Carex juncella), которые довольно резко переходят в березняки бо-лотно-травяно-осоково-сфагновые, доя которых наряду с доминирующими осоками Carex rostrata, С. lasiocarpa и сфагновыми мхами Sphagnum angustí folium, S. russowii, обильны Sanguisorba officinale, Comarum palustre, Menyanthes trifoliata, Ligularia sibirica, Bistorta major (pH - 4,8 - 5,2, уровень болотных вод (УБВ) - -10 - -15 см, ниже уровня моховой дернины).

В растительный покров болота вклиниваются

ельники болотнотравно-осоковые, с разной степенью развития мохового покрова и представляющие собой переходную стадию от лесных сообществ к болотным. Собственно к болотным (мощность торфяной залежи 0,8 м) относятся сфагновые ельники паркового облика с разреженным пологом ели с преобладанием болотных осок (Carex rostrata, С. pauciflora), обилием Oxycoccus palustris и участием лесных видов (Luzula pilosa, Trientalis europaea, Vaccinium myrtillus). Характерны морошково-сфагновые ельники, встречающиеся в разных частях болота то более, то менее узкими полосами среди осоково-сфагновых сообществ. Местами на космоснимке они напоминают гряды, но на самом деле таковыми не являются.

Почти в центре болотного массива находится небольшой участок с формирующимся грядово-мочажинным комплексом, в котором кочки со Sphagnum fuscum местами выстраиваются в грядо-образные цепочки. Более распространены кочки со S. magellanicum у основания берез на фоне преобладающих осоково-сфагновых или осоково-пуши-цево-сфагновых фитоценозов.

Торфяная залежь обследованного болота неглубокая, в среднем около 1 метра (с колебаниями от 0,8 до 2.0 м). На основе некоторых из заложенных нами торфяных скважин попытаемся восстановить палеосообщества и динамику растительного покрова для отдельных участков Зигальгинского болота.

Наиболее интересна скважина № 6 с делением торфяной залежи на два резко различных слоя: верхний - 0 - 75 см и нижний - 75 - 125 см (рис. 1). Глубина торфяной залежи 1,25 метра, УБВ - -30 см ниже уровня моховой дернины, pH болотных вод -2,6, что подтверждает их крайнюю бедность. Современный растительный покров представлен оли-готрофным кустарничково-осоково-сфагновым сообществом. Древесный ярус не выражен, встречаются отдельные деревья Betula pubescens и Picea obovata, высотой (h) - 3 - 5 м, диаметром (d) - до 6 см. Отмечено несколько угнетенных сосенок. В травяно-кустарничковом ярусе (п/п - 40 - 50 %) обильны Vaccinium uliginosum (h - 10 см), Oxycoccus microcarpus, Rubus chamaemorus и Carex pauciflora. В моховом покрове (п/п - 100 %) доминирует Sphagnum fuscum, обильно встречаются S. magellanicum и S. angustí folium.

На основании анализа ботанического состава торфяной залежи выделены палеосообщества, сменявшие друг друга на протяжении около 6 - 6,5 тыс. лет. Болото сформировалось во второй половине теплого и влажного атлантического периода [7]. Господствующим сообществом этого времени были осоковые ельники (рис. 1, I). В древесном ярусе участвовали сосна и береза, но ель преобладала, а в травяном покрове доминировала Сагех rostrata, наряду с ней заметное участие принимали болотные и водно-болотные травы (Equisetum fluviatile, Menyanthes trifoliata, Phragmites australis). Полностью отсутствовали сфагновые мхи. Анало-

гом подобного сообщества могут быть современные березово-еловые топи.

Это сообщество сменилось следующим (рис. 1, II) также еще лесным и евтрофным, ему соответствует слой торфа на глубине 100-75 см. Это елово-пушицево-осоковая топь. Всего 3 вида маркируют это сообщество, которое носит явно экотонный характер, т.е. обозначает переход от еловых евтроф-ных топей к господству сфагновых сообществ. Свидетельствует об этом усиление роли пушицы (в 3 раза), судя по экологии, за счет появления олиго-трофной Eriophorum vaginatum и участие в покрове сфагнума {Sphagnum obtusum). Именно это экотон-ное сообщество оказалось границей самой резкой смены в растительном покрове, произошедшей при изменении климата на рубеже атлантического и суббореального периодов. В сменившемся сухом и холодном климате из растительного покрова исчезают топяные евтрофные виды (Equisetum fluviatile, Phragmites australis), и как следствие формируются сфагновые переходные фитоценозы. Так, палеосо-общество III, которое соответствует слою торфа 75 -50 см, несмотря на преобладание олиготрофных видов, соответствует явно мезотрофным условиям местообитания. Участие мезотрофных и евтрофных растительных остатков в данном торфяном слое составляет в сумме 20%. Впервые, но еще в малом количестве, появляются кустарнички. Это сообщество можно назвать пушицево-сфагновым с хвощем. Такие олиготрофные сообщества с участием минеротрофных видов встречаются часто в покрове современных болот, преимущественно аапа и горных, т.е. всюду там, где наряду с атмосферным питанием участвуют делювиальные или напорные воды. И наконец, уже с глубины 50 см растительность приобретает современный облик (рис. 1, IV). Судя по преобладающим остаткам это кустарнич-ково-пушицево-сфагновое сообщество. Полностью исчезли евтрофные и мезотрофные виды, эдифика-торная роль принадлежит Sphagnum fuscum. Обратим внимание на то, что в современном покрове участие пушицы на кочках данного участка ничтожно. Это говорит о том, что полной аналогии ботанического состава торфа и восстановленных на его основе палеосообществ проводить нельзя. Однако ход смен, закономерности динамического процесса маркируются с помощью такого анализа достаточно хорошо и достоверно.

Скважина № 7 была пробурена в мочажине коч-ковато-мочажинного комплекса в пушицево-сфагновом сообществе. Глубина торфяной залежи 1,2 метра, pH - 3,5, УБВ - -5 - -10 см ниже уровня моховой дернины. В травяно-кустарничковом ярусе (п/п - 50 %) доминирует Eriophorum vaginatum, обильны Carex lasiocarpa, Carex rostrata, Oxycoccus palustris. В моховом покрове (п/п - 100 %) доминируют Sphagnum angustifolium, S. balticum, встречаются Sphagnum fallax, S. russowii, Aulacomnium palustre.

Развитие мочажин, как и кочек, данного болот-

ного участка началось с заболоченного осокового ельника (рис. 2, I). Но гидрологические условия данного местообитания не способствовали возобновлению древесного яруса (слой торфа 115 - 75 см), который постепенно выпадает. На месте ельника формируется осоковые фитоценозы (рис. 2, II, III), в которых доминируют сначала Carex cespitosa и С. rostrata, затем Carex lasiocarpa и С. rostrata, встречаются гидрофильные травы. Общие изменения климата в голоцене, переход от атлантического к суббореальному периоду маркируется, как и в первой скважине, на глубине 75 см торфяной залежи. Исчезают наиболее требовательные виды (Carex cespitosa, Phragmites australis), резко увеличивается обилие пушицы, вероятно из-за появления Eriophorum vaginatum, происходит мезотрофизация условий местообитания. В этот период формируется переходное пушицево-осоковое сообщество

(IV), соответствующее слою торфа 75 - 50 см. Далее начинается постепенная олиготрофизация, которая выражается в закономерном уменьшении хвоща, вахты и доминирующих видов осок с одновременным увеличением пушицы, вероятнее Eriophorum vaginatum и сфагновых мхов, среди которых преобладает Sphagnum balticum (V). Появляется Pinns sylvestris. Это палеосообщество можно назвать мезотрофным осоково-пушицево-сфаг-новым. И только самый верхний 0 - 25 см слой торфа соответствует современной пушицево-сфаг-новой растительности (VI), доля сфагновых мхов составляет 55 %, тогда как в предыдущем слое она не достигала 10 %, появляются кустарнички. Заметим, что хотя сосна и диагностируется в верхнем слое торфяной залежи, на данном участке мы ее не отмечали.

Сравнивая две выше описанные торфяные сква-

Рис.1 Диаграмма ботанического состава торфов и палеосообщества олиготрофной части Зигальгинского болота. Скважина № 6. Палеосообщества: I - Picea obovata - Carex rostrata, II - Picea obovata - Eriophorum sp. - Carex rostrata, III - Equisetum sp. - Eriophorum sp. - Sphagnum fuscum, IV - Paludifruticoli - Eriophorum sp. - Sphagnum fuscum

Рис.2. Диаграмма ботанического состава торфов и палеосообщества мезотрофной мочажины Зигальгинского болота. Скважина № 7. Палеосообщества: I - Picea obovata - Carex cespitosa - Carex rostrata, II - Carex cespitosa -Carex rostrata, III - Carex lasiocarpa - Carex rostrata, IV - Eriophorum sp. - Carex rostrata, V - Carex rostrata -Eriophorum sp. - Sphagnum balticum, VI - Eriophorum sp. - Sphagnum angustifolium - S. balticum

жины можно видеть, что на кочках сплошной сфагновый покров, с преобладанием Sphagnum fuscum сформировался значительно раньше, чем в мочажинах, повышенная обводненность которых препятствовала развитию сфагновых мхов. Таким образом, комплексность растительного покрова данного болотного участка формировалась с субборе-ального периода голоцена. С этого времени растительность кочек и мочажин развивалась по-разному. На микроповышениях господствовал Sphagnum fuscum, в микропонижениях Eriophorum vaginatum. Доминирование сфагновых мхов в мочажинах произошло только в современный субатлантический период.

Скважина № 5 была пробурена нами в мезо-трофном березово-осоково-сфагновом сообществе рядом с окраиной болотного массива. Глубина торфяной залежи 1,0 м, pH - 4,5 - 4,6, УБВ - -10 см ниже уровня моховой дернины. В древесном пологе преобладает Betula pubescens над Picea obovata (п/п - 20 %, h - 4 - 6 м, d - до 7 см). В травяно-кустарничковом ярусе (п/п - 60 %) доминируют осоки Carex /asiocarpa, Carex rostrata, характерно значительное участие болотного разнотравья. В

моховом покрове (п/п - 100 %) господствуют Sphagnum angustifolium, S. russowii и S. fallax встречается Aulacomnium pahistre.

Развитие болотного участка начиналось также с еловых топей (рис. 3, I). Далее явной динамики, которая хорошо просматривалась в предыдущих скважинах, не наблюдается, что свидетельствует о специфичном развитии таких сообществ в горных условиях. Данные фитоценозы постоянно подпи-тываются водами с прилегающих территорий, за счет сильного уклона поверхности существует про-точность и как следствие уменьшение застойных явлений. Маркируется только граница суббореала (между II и III). В суббореальном периоде увеличиваются доли Carex /asiocarpa и Eriophorum sp. Сфагновые мхи диагностируются только в самом верхнем слое торфяной залежи (25 - 0 см).

Сравнение современных и прошлых растительных сообществ показывает, что смены шли в направлении дифференциации растительного покрова, усложнения структуры, связанной как с изменением климата и гидрологических условий, так и с постепенным обеднением минерализации болотных вод.

Рис.3. Диаграмма ботанического состава торфов и палеосообщества мезотрофной окраины Зигальгинского болота. Скважина № 5. Палеосообщества: I Picea obovata - Carex cespitosa - Equisetum sp., II Picea obovata - Carex cespitosa - Carex rostrata, III - Pimis sylvestris - Carex ¡asiocarpa - Carex rostrata, IV - Carex ¡asiocarpa - Carex rostrata - Sphagnum fallax

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агроклиматические ресурсы Челябинской области. JL: Гидрометеоиздат, 1977. 151 с.

2. Генкель A.A., Осташева Е.И. Висячие болота окрестностей горы Яман-тау на Южном Урале // Изв. Пермск. биол. н.-и. ин-та, 1933" Т.8. Вып. 6 - 8. С. 233 - 251

3. Колесников Б.П. Очерк растительности Челябинской области в связи с ее геоботаническим районированием // Тр. Ильменск. гос. заповед. им. В.И. Ленина. Свердловск: УФАН СССР, 1961. Вып. 8. С. 105-129.

4. Куликов П.В. Конспект флоры Челябинской области (сосудистые растения). Екатеринбург-Миасс, 2005. 537 с.

5. Маковский В.И., Фильрозе Е.М. К изучению болот и заболоченных лесов горной части Южного Урала // Тр. Инта экологии раст. и животных УНЦ АН СССР. Свердловск,

1975. Вып. 93. С. 81-93.

6. Мукатанов А.Х. Ландшафты и почвы Башкортостана. Уфа: БНЦУРОРАН, 1992. 118с.

7. Пановой Н.К. История горных лесов центральной части Южного Урала в голоцене // Лесоведение, 1982. № 1. С. 26 - 34.

PECULIARITY OF THE VEGETATION AND PEAT DEPOSIT OF THE MIRE ON THE RIDGE ZIGALGA (SOUTH URAL)

© 2012 T.G. Ivchenko1, V.P. Denisenkov2

1 Komarov Botanical Institute of RAS 2 Saint-Petersburg State University

The paper deals with the actual vegetation cover and paleocommunities of the mire situated on the ridge Zigalga (South Ural) on 1000 m above sea level.

Key words: mountain mires, plant communities, paleocommunities, South Ural.

Ivchenko Tatyana Georgievna, candidate of biology, associated professor, candidate for doctor's degree, e-mail: [email protected]; Denisenkov Victor Petrovich, candidate of geography, associated professor of the Biogeography Department