Оценка пастбищной дигрессии луговых и степных сообществ с использованием экологических шкал Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 5(2) УДК 581.524.33

ОЦЕНКА ПАСТБИЩНОЙ ДИГРЕССИИ ЛУГОВЫХ И СТЕПНЫХ СООБЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ШКАЛ

© 2011 Р.Т. Мулл агул ob, А.Р. Абдуллина, A.B. Баянов

ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Уфа Поступила 05.07.2011

Выполнен анализ изменения флористического состава луговых и степных сообществ под влиянием выпаса с использованием экологических шкал гемеробиальности, урбанитета и пастбищной дигрессии.

Ключевые слова: пастбищная дигрессия, экологические шкапы, луговые и степные сообщества.

Усиливающееся воздействие человека на растительность вызывает формирование новых типов вторичных сообществ в ходе сукцессий -постепенных изменений фитоценозов, которые вызываются внутренними или внешними по отношению к фитоценозам причинами. В современной классификации сукцессий, изменения растительного покрова, вызываемые выпасом скота, или пастбищная дигрессия, относятся к аллогенным сукцессиям [7, 8]. При пастбищной дигрессии происходит снижение видового богатства, фитомассы, проективного покрытия, высоты травостоя и повышения уровня синантропизации сообществ [1].

В последние десятилетия интерес к использованию экологических шкал резко возрос [3, 6, 10, 13]. Однако редко шкалы применяются для анализа динамики растительности. В данной работе предпринята попытка выполнить такой анализ для выявления закономерностей пастбищной дигрессии на примере луговой и степной растительности Башкирского Предуралья и Зауралья.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В основу работы положено 137 полных геоботанических описаний сообществ луговой и степной растительности и их антропогенных производных, выполненных в полевые сезоны 2000-2009 гг. на территориях Башкирского Предуралья и Зауралья. Описания выполнены стандартными геоботаническими методами на площадках 100 м". Пастбищная дигрессия изучалась методом трансформации

пространственных рядов во временные [2]. Участие вида в растительном покрове оценивалось по шкале Браун-Бланке [11]. При составлении синоптических таблиц использована шкала постоянства: г - 0,1-5 %; + - 6-10 %; I - 11-20 %; II - 21-40 %; III - 41-60 %; IV - 61-80 %; V - 81-100 %. Изучение сукцессий в луговых сообществах под влиянием выпаса выполнено на примере гцучковых

Муллагулов Радмир Тимербаевич, канд. биол. наук, e-mail: mullagulovl985(S>mail.ru; Абдуллина Апьфия Раисовна, e-mail: geobotanika(a!rambler.rii; Баянов Артем Валерьевич, канд. биол. наук, e-mail: abayanov(a!bk.ru

лугов нормального (асс. Festuco pratensis-Deschampsietum caespitosae) и избыточного увлажнения (асс. Cerastio holosteoidis-Deschampsietum cespitosae). Изучение сукцессий в степях - на примере луговых степей Башкирского Зауралья (асс. Роо angustifoliae-Stipetum pinnatae).

Для всех установленных синтаксонов определена степень пастбищной дигрессии по 5-балльной шкале на основании флористического состава, видового богатства и данным экологических шкал. «I» - стадия слабого выпаса, «II» - стадия умеренного выпаса, «III» - стадия сильного выпаса, «IV» - стадия чрезмерного выпаса, «V» - стадия полного сбоя. Учитывая, что изученные гцучковые луга являются длительно используемыми пастбищами и нет возможности установить исходный тип сообществ на данной территории, синтаксоны были отнесены предварительно к трем заключительным стадиям дигрессии.

Использовались экологические шкалы пастбищной дигрессии [9], гемеробиальности [5, 12], урбанитета [5, 12] реализованные в интегрированной информационной системе IBIS

[4].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии гцучковых лугов нормального увлажнения представлены в синоптической таблице (табл. 1). Из таблицы 1 видно, что на градиенте пастбищной нагрузки происходит изменение флористического состава сообществ гцучковых лугов нормального увлажнения. Так, в группе доминирования происходит смена по ряду: дерновинный злак (Deschampsia cespitosa) - рыхлодерновинный злак (Роа pratensis) - однолетнее сорное разнотравье (Polygonum aviciliare).

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии гцучковых лугов избыточного увлажнения представлены в синоптической таблице (табл. 2).

Таблица 1. Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов нормального увлажнения

Синтаксон 1 2 3

Стадия дигрессии III IV V

Градация по шкале пастбищной дигрессии* 4.04 4.97 7.22

Градация по шкале: 3.23 3.57 4.20

гемеробиальности ** 5.47 5.82 6.34

урбанитета *** 2.25 2.42 3.05

2.89 3.13 3.71

Среднее число видов 41 20 9

Число описаний 37 10 6

Группа видов-доминантов

Deschampsia cespitosa v3-4 III

Alchemilla sp. V II

Festuca pratensis V V III

Роа pratensis V V2"4 II

Polygonum aviculare r II v2-3

Группа луговых видов (класс Molinio-Arrhenatheretea)

Phleum pratense V III I

Achillea millefolium V V

Elytrigia repens V IV

Vicia cracca IV II

Stellaria gramínea IV II

Trifolium pratense IV II

Carum carvi III IV

Leucanthemum migare IV I

Ranunculus polyanthemos IV I

Dactylis glomerata IV

Lathyrus pratensis III

Прим.: синтаксоны: 1 - Асс. Festuco pratensis-Deschainpsietum caespitosae, 2 - базальное сообщество Роа pratensis [Cyiiosurion], 3 - асс. Plaiitagiiii-Polygoiietuiii avicidaris.

Здесь и в таблице 2: *- приведены данные по шкале Л.Г. Раменского; **- в числителе приведены данные по шкале В. Кюника, С. Клотца, в знаменателе - Н.Г. Ильминских; ***- в числителе приведены данные по шкале Д. Франка, С. Клотца, в знаменателе - Н.Г. Ильминских

Таблица 2. Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов избыточного увлажнения

Синтаксон 1 2 3

Стадия дигрессии III IV V

Градация по шкале пастбищной дигрессии* 3.75 4.91 6.45

Градация по шкале: 3.33 3.55 3.67

гемеробиальности 5.49 5.80 6.19

урбанитета 2.23 2.61 2.81

2.86 3.09 3.23

Среднее число видов 26 19 9

Число описаний 15 4 12

Группа видов-доминантов

Ranunculus actis Persicaria amphibia Filipéndula ulmaria

Роа pratensis Phleum pratense Elytrigia repens Festuca pratensis Achillea millefolium

Deschampsia cespitosa v3-5 V

Potentilla anserina V2 V4 v3-5

Amoria repens I v2-3 III

Группа видов влажных лугов (порядок Мо1ийе1аИа) IV I

III

Группа луговых видов (класс \folinio- \rrhenatheretea)

IV

V

III V

IV

II II

V

V

V II

V

V I I

Прим.: синтаксоны: 1 - Ассоциация Cerastio holosteoidis-Deschampsietum cespitosae, 2 - Базальное сообщество Potentilla anserina-Deschampsia cespitosa [Cyiiosurion], 3 - Ассоциация Potentilletum anserinae

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 5(2)

В группе доминирования сообществ разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов избыточного увлажения происходит смена по ряду: дерновинный злак (Deschampsia cespitosa) -многолетнее сорное разнотравье (Potentiüa anserina, Amona repens).

По шкале пастбищной дигрессии Л.Г. Раменского все три стадии пастбищной дигрессии доя щучковых лугов нормального и избыточного увлажнения соответствуют 3-4, 5 и 6-7 ступеням, которые характеризуются слабым, умеренным и сильным влиянием выпаса. Согласно шкале на третьей стадии выпас угнетает разнотравье, которые практически выпадают к IV стадии и на последней стадии их место занимают сорные виды пастбищ, что хорошо иллюстрируется в таблицах.

Для щучковых лугов нормального увлажнения разница в градации фактора составляет 3,18, что свидетельствует о том, что при пастбищной нагрузке наблюдается экологическая

разнородность сообществ (изменение физических и химических свойств почв, смена растительности).

Аналогичная разница для щучковых лугов избыточного увлажнения меньше и составляют 2,7.

Экологическая шкала гемеробиальности по Н.Г. Ильминских характеризует виды, относящиеся к трем последним стадиям пастбищной дигрессии лугов с разным увлажнением, как виды, активность которых возрастает при регулярном умеренном воздействии (III и IV стадии) и виды, предпочитающие экотопы с довольно сильным и регулярным антропогенным воздействием (V стадия), что соответствует 5 и 6 шкале. В данном случае видно, что на градиенте выпаса наблюдается небольшой разброс. Для щучковых лугов нормального увлажнения составляет 0,87, доя избыточного увлажнения - 0,7. что говорит об экологической однородности.

По экологической шкале урбанитета, виды, встреченные в описаниях относятся к 3 и 4 шкалам, что соответствует видам, выдерживающие слабые нерегулярные антропогенные воздействия, в ходе которых выпадают доминанты (III стадия), и виды, положительно реагирующие на слабое регулярное антропогенное воздействие (VI и V стадии).

Таблица 3. Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии луговых ковыльных степей в Учалинском лесостепном районе

Стадия дигрессии I II III III IV V

Порядковый номер синтаксона 1 2 3 4 5 6

Градация по шкале 3,12 3,29 3,38 3,91 6,91 7,28

пастбищной дигрессии*

Среднее число видов 75 55 30 45 15 10

Число описаний 8 13 17 5 5 7

Группа видов-доминантов

Stipa pennata V V IV III

Stipa capillata I Vй III III

Festuca pseudovina IV V yl-3 V II I

Poa angustifolia IV I III V2"4 II I

Lepidium ruderale + V III

Polvgonum aviculare V V2"4

Группа видов луговых степей (порядок Festucetalia valesiacae)

Potentilla argentea III V IV IV II III

Plantago urvillei V V V V II

Thvmus marschallianus III V II III

Fragaria viridis V V IV IV

Antoría montana IV IV IV V

Filipéndula vulgaris V V IV III

Festuca valesiaca III IV III III

Verónica spicata IV IV III II

Группа рудеральных видов интесивно вытаптываемых мезофитных местообитаний (класс

Plantagin etеа таjoris)

Taraxacum officinale Capsella bursa-pastoris Lepidotheca sitaveolens Antoría repens Poa annua Plantago major

III

II

II

III

IV IV

II

II IV

III III III

Прим.: порядковый номер синтаксона. 1 - Ассоциация Poo angustifoliae-Stipetumpennatae, 2 - Базальное сообщество Stipa capillata [Festucetalia valesiacae], 3 - Базальное сообщество Festuca pseudovina [Festucetalia valesiacae], 4-, Базальное сообщество Poa angnstifolia [Festucetalia valesiacae] 5 - Базальное сообщество Lepidium ruderale [Polygono-Arteinisietea austriacae], 6 - Ассоциация Plantagini-Polygonetum avicularis.

*- приведены данные по шкале Л.Г. Раменского

Для данных синтаксонов так же амплитуда экологических условий незначительна - 0,82 и 0,37 соответственно.

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии луговых ковыльных степей представлен в синоптической таблице (табл.

3).

Из таблицы 3 видно, что на градиенте пастбищной нагрузки происходит значительное изменение флористического состава. Так, в группе доминирования происходит смена по ряду: дерновинные злаки (Stipa pennata, S.capillata, Festuca pseudovina) - рыхлодерновинные злаки (Poa angustifolia) - на однолетнее сорное разнотравье (Lepidium ruderale, Polygonum aviculare). Изменяются баллы обилия доминантов в сторону увеличения.

По шкале пастбищной дигрессии Л.Г. Раменского все стадии пастбищной дигрессии для луговых ковыльных степей характеризуются 3-7 ступенями.

Таким образом, выполненный анализ позволил выстроить ряды пастбищной дигрессии степной и луговой растительности с использованием экологических шкал пастбищной дигрессии, гемеробиальности, урбанитета. Ряды сообществ разных стадий пастбищной дигрессии позволяют моделировать изменения, происходящие в растительности под влиянием выпаса и управлять этими нежелательными сукцессиями.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 11-04-97008-р_поволжъе_а.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамова Л.М., Юнусбаев У.Б. Опыт изучения

синантроиизации при пастбищной дигрессии степей

Зауралья методом трансект // Экология. 2001. № 5. С. 412-415.

2. Александрова В.Д. Изучение смен растительного покрова // Полевая геоботаника. Т. 3. M.-JL: Наука, 1964. С. 300-447.

3. Дгдух Я.П., Плюта П.Г. Фшпндикащя еколопчних фактор1в. Kiiíb, 1994. 280 с.

4. Зверев A.A. Программно-информационное обеспечение исследований растительного покрова: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Томск, 2007. 22 с.

5. Ильминских Н.Г. Флорогенез в условиях урбанизированной среды (на примере городов Вятско-Камского края): Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. СПб., 1993. 35 с.

6. Коралюк А.Ю. Актуальные проблемы геоботаники // III

Всерос. школа-конф: Лекции. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 410 с.

7. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности. Уфа, 1998. 413 с.

8. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М.: Логос, 2002. 263 с.

9. Раменский Л.Г., Цаценкин H.A., Чижиков О.Н., Антипин H.A. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956. 472 с.

10. Селедец В.П. Метод экологических шкал в ботанических исследованиях на Дальнем Востоке России. Владивосток, 2000. 248 с.

11. Braun-Blanquet J. Pflanzensoziologie. Grundzuge der Vegetationskunde. 3 Aufl. Wien-New York: SpringerVerlag, 1964. 865 S.

12. Frank D., Klotz S. Biologisch-ökologische Daten zur Flora der DDR. Halle, 1990. 167 p.

13. Ellenberg H, Weber H.E., Dull R. et al. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa II Scripta geobotánica. 1991. V. 18. 248 p.

14. Klotz S. Phytoökologishe Beiträge zur Charakterisierung und Gliederung urbaner Ökosysteme, dargestellt am Beispiel der StäHalle und Halle-Neustadt. Diss. Mskr. Halle, 1984.

15. Kunick W. Veränderungen von Flora und Vegetation einer Großstadt dargestellt am Beispiel von Berlin (West). Dissertation Technische Universität Berlin. 1974.

ASSESSMENT PASTURE DIGRESSION OF MEADOW AND STEPPE COMMUNITIES

WITH ECOLOGICAL SCALES USING

© 2011 R.T. Mullagulov, A.R. Abdullina, A.V. Bayanov

Bashkir State University, Ufa

The analysis of changes in Holistic composition of meadow and steppe communities under the influence of grazing with the use of hemerobility, urbanitet and pasture digression, ecological scales was made.

Key words: pasture digression, ecological scale, meadow and steppe communities.

Mullagulov Radmir Timerbaevich, Candidate of Biology, e-mail: [email protected]; Abdullina Alfia Raisovna, e-mail: [email protected]; Bayanov Artem Valerievich, Candidate of Biology, e-mail: [email protected]