CC BY
66
ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ЛЕСОВ НА ВАСЮГАНСКОЙ РАВНИНЕ
Наталья Александровна Чернова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, кандидат биологических наук, научный сотрудник, тел. (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]
Нина Николаевна Пологова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, тел. (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]
Нина Владимировна Климова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, младший научный сотрудник, тел. (3822) 49-19-78, e-mail: klimnin@sibmail. com
Исследована структура растительных сообществ в лесоболотных экотонах. Заболачивание лесов представлено пространственно-временными рядами со специфичным набором физиономических и биогеоценотических показателей. Смены сообществ прослеживаются по соотношению лесных и болотных видов растений. Геохимический фон территории обусловливает большую продолжительность стадии заболоченных лесов.
Ключевые слова: лесоболотный экотон, заболачивание лесов, лесообразовательный процесс, болотообразовательный процесс.
PALUDIFICATION OF FORESTS ON THE VASUGAN PLAIN
Natalya A. Chernova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, Candidate of Biological Science, research scientist, phone (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]
Nina N. Pologova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, Candidate of Biological Science, senior research scientist, phone (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]
Nina V. Klimova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, junior research scientist, phone (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]
Structure of plant communities was studied in forest-bog ecotones. Forest paludification is spatial and temporal series with specific morphological and biocoenotic parameters. Plant community changes are detected by proportion between forest and bog plant species. Geochemical background of the area promotes more longevity of the stage of the swampy forests.
Key words: bog-forest ecotones; forest paludification, forest-forming processes; bog-forming processes.
На границе лес-болото формируются переходные полосы, характеризующиеся взаимопроникновением элементов смежных ландшафтов и разнонаправленными процессами лесо- и болотообразования. Степень выраженности этих двух процессов косвенно индицируется особенностями развития и продуктивности древесного яруса, соотношением экологических групп растительности и фитомассой гигро- и гидрофитных трав и мхов [1, 2].
Для выявления соотношения лесообразовательного и болотообразовательного процессов были исследованы автоморфные и заболоченные леса в зоне влияния водораздельных болот на склоновые суходольные ландшафты центральной части Васюганской равнины. При этом пространственная структура переходных полос (лесоболотных экотонов) рассматривается нами в качестве модели отдельных временных состояний сообществ, находящихся на разных стадиях гидроморфной трансформации местообитаний. В структуре экотона выделены: болото, болотная часть экотона с переувлажненными (торфянистыми) почвами, лесная часть экотона с периодически увлажняемыми почвами, собственно лесные экосистемы (автоморфная часть). В нашей работе мы оценивали пространственновременную динамику лесоболотных экотонов по изменению обилия лесных и болотных видов травянистых сосудистых растений и моховидных, а также по соотношению мелколиственных и светлохвойных пород в составе древостоя.
В автоморфной части лесоболотных экотонов произрастают разнотравно -осочковые и травяные березовые и осиновые леса, под пологом которых идет восстановление темнохвойных пород. В таких местообитаниях формируется более или менее развитый многовидовой подлесок (до 40 % покрытия), образованный обычными лесными видами - рябиной сибирской, караганой древовидной, шиповником иглистым и другими. Характерной особенностью напочвенного покрова является высокое видовое разнообразие травянистых растений, предпочитающих среднее не избыточное увлажнение, представленных обычными для лесных экосистем видами разнотравья, осок, злаков, крупно- и мелкотравья, а также формирование разреженного мохового покрова из лесных зеленых мхов.
Лесная часть экотона занята обычно осоково-вейниковыми и хвощово-вейниковыми сырыми березняками. В сильно разреженном подлеске кроме обычных лесных видов появляются влаголюбивые смородина черная, спирея иволистная и другие. В довольно густом многовидовом травяном покрове (проективное покрытие до 65%) основу составляет гигрофитный вейник тростниковидный с примесью мезофитных хвощей (лесного и лугового) и гидромезофитных и гигрофитных осок (седеющей, двусемянной, влагалищной и шароплодной). Рыхлый мозаичный моховой покров сформирован в основном влаголюбивыми зелеными мхами, такими как плагиомниум эллиптический,
климациум древовидный и каллиергон сердцевиднолистный, при незначительном участии сфагновых мхов.
В болотной части экотона в древесном ярусе содоминируют береза и сосна, формируя кустарничково-осоково-моховые растительные сообщества. Вследствие резко-переменного режима увлажнения в течение вегетационного периода и выраженного биогенного микрорельефа напочвенный покров в таких местообитаниях разрежен. Его характерной чертой является высокое обилие болотной осоки шароплодной (до 35 % покрытия) и постоянное присутствие хвоща лесного. Кустарничковый ярус также представлен смесью болотных и лесных видов (багульником, черникой и др.). В моховом покрове чередуются пятна мезофитных зеленых и влаголюбивых сфагновых мхов.
Реже, только на участках с выположенным микрорельефом, в болотной части экотона формируются хвощовые и хвощово-осоковые березняки с незначительной примесью сосны в древостое. Большее постоянство увлажнения и отсутствие резких перепадов поверхности обеспечивают условия для формирования более густого травяного покрова, проективное покрытие которого достигает 35-45% в хвощово-осоковых и 55-60% - в хвощовых березовых лесах.
Растительный покров верховых болот образован рослыми рямами, для которых характерен узкий набор экологических групп растений (гидромезофиты, гигрофиты, мезофиты). Основу напочвенного покрова формируют болотные виды: среди кустарничков преобладают багульник и хамедафне, а разреженный травяной ярус представлен влаголюбивыми осокой шароплодной и морошкой. Сплошной моховой покров образует сфагнум узколистный, но по повышениям микрорельефа, индицируя послепожарные сукцессионные смены рослых рямов, формируются довольно крупные пятна лесных зеленых мхов - плеврозиума и дикранума многоножкового.
Пространственно-временные смены сообществ в лесоболотном экотоне прослеживаются по соотношению лесных и болотных видов трав и мхов. Специфичной чертой заболачивания лесов исследуемой территории является распространение сосны с периферии болот в местообитания находящиеся на ранней стадии гидроморфной трансформации. По направлению от границы леса к границе болота снижается продуктивность древостоев в соответствии с нарастанием увлажнения. В частности, деревья в возрасте 195 лет в центре рослого ряма равны по диаметру (25 -27 см) деревьям 50-летнего возраста на его периферии (лесная часть экотона), характеризующимся максимальными годовыми приростами. Наблюдается асинхронность величины индексов прироста рослорямовых сосен и сосны на периферии ряма вследствие различного отклика их на атмосферное увлажнение. Так, отмечается отрицательная корреляция величины прироста рямовых сосен с суммой осадков (запасами влаги) к началу вегетационного периода и положительная - прироста сосны из лесной части экотона.
Основываясь на модели лесоболотного экотона, развитие болотного процесса на территории Васюганской равнины можно представить описанными
выше пространственно-временными рядами заболачивания: ландшафтными фациями, выстраиваемыми по нарастанию увлажнения, которые
характеризуются, специфичным набором физиономических и
биогеоценотических показателей. На начальных стадиях процесса
заболачивания в лесных фитоценозах происходят изменения исходных высокогумусных карбонатных почв. Накопление торфянисто-перегнойных подстилок на поверхности, но неглубокое выщелачивание карбонатов в глинистых почвах приводит к увеличению кислотности верхних горизонтов. Изменения в почвенном компоненте вызывают в свою очередь изменения в составе и соотношении видов в лесной экосистеме. Последующие стадии сопряжены с торфонакоплением, а затем и формированием собственно болотных ландшафтов.
Используя дистанционные методы анализа и данные по возрасту и скорости накопления торфа мы оценили модельную территорию по
соотношению ландшафтных фаций разных стадий заболачивания. В зоне перехода от обширных болотных массивов, занимающих центральные части междуречий, к приречной дренированной территории с плоским рельефом и небольшими перепадами высот заболачивание активизируется подтоплением болотными водами. Это обусловливает комплексный растительный покров -чередование контуров суходольных и заболоченных лесов, а также мелкозалежных рямов. Фон составляют лиственные леса с подростом кедра, ели и пихты, мелкими ареалами выделяются леса влажных и сырых гидротопов. Извилистые формы ареалов заболоченных лесов свидетельствует о заторфовывании слабо оформленных стоковых понижений. На плоской поверхности непосредственного контакта с болотом при наличии большего количества локальных депрессий возрастает доля заболоченных лесов, находящихся на стадии смен темнохвойно-кедровых древостоев сосновыми рослорямовыми. Меняется их конфигурация и размеры - от извилистых ленточных до округло-лопастных. Эти рямы автономного происхождения в нижней части залежи содержат древесно-осоково-сфагновые виды торфа, сменяющиеся выше верховыми пушицево-сфагновым и сфагновыми.
Сосна и кедр устойчиво занимают экологическую нишу влажных и сырых гидротопов. Здесь формируются близкие по напочвенному покрову к фитоценозам болотной части экотона смешанные кедрово-сосново-березовые осоково-сфагновые, кустарничково-сфагновые сообщества на перегнойноторфяных и торфяных почвах с мощностью торфа от 45 см до 90-100 см. Залежь сложена в основном древесно-осоковым и древесным видами торфа. Возраст придонного слоя залежи в заболоченных лесах модельной территории составляет 3000-3200 лет (таблица). Очень низкие значения средних многолетних величин прироста торфяной залежи, нехарактерные для древесных видов торфа [3], связаны с высоким богатством почв, обусловливающим длительный период накопления перегнойных подстилок на начальных этапах заболачивания высокогумусных карбонатных почв. Считается, что повышение трофности усиливает лесообразовательный и
ослабляет болотообразовательный процессы [2]. Кроме того, в заболоченных лесах в периоды сухих лет возможно и частичное выгорание торфа, что в итоге снижает значения интенсивности торфонакопления.
Таблица
Возраст и скорость накопления торфа в заболоченных лесах___________
Состав древостоя/ подроста Напочвенный покров Преобладающий вид торфа, мощность залежи, см Возраст придонного слоя, лет Интенсивность торфонакопления, мм в год
5С4Б1К / 7К2С1Б кустарничково- осоково- сфагновый древесно-осоковый, 90 3023±30 0.30
9С1Б / 5С4Б1К кустарничково- сфагновый древесно-осоковый, 60 3182±35 0.19
Таким образом, анализ изменений в структуре и составе компонентов лесоболотных экотонов позволяет проследить ослабление лесообразовательного процесса и развитие болотного. Значительные площади заболоченных лесов сложного состава с участием сосны и кедра свидетельствует о прогрессирующем процессе современного заболачивания исследованной территории. Большая продолжительность стадии заболоченных лесов определяется геохимическим фоном, который характеризуется
богатством местообитаний.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Горожанкина С.М. Опыт классификации биогеоценозов эколого-генетического ряда «лес - болото» // Гидроморфные лесо-болотные экосистемы. - Красноярск: ИЛиД, 1986. - С. 5-17.
2. Глебов Ф.З. Взаимоотношения леса и болота в таежной зоне. - Новосибирск: Наука, 1988. - 184 с.
3. Пологова Н.Н., Лапшина Е.Д. Накопление углерода в торфяных залежах Большого Васюганского болота // Большое Васюганское болото. Современное состояние и процессы развития. - Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2002. - С. 174-179.
© Н.А. Чернова, Н.Н. Пологова, Н.В. Климова, 2013
