Оценка влияния изменения гидрологического режима местности на состояние ценопопуляций редких охраняемых видов растений в окрестностях озера тептярги (Челябинская область)

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 2

УДК 574

Л.В. Снитько, В.В. Меркер

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА МЕСТНОСТИ НА СОСТОЯНИЕ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ РЕДКИХ ОХРАНЯЕМЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ В ОКРЕСТНОСТЯХ ОЗЕРА ТЕПТЯРГИ

Представлены результаты исследования влияния изменения гидрологического режима местообитания на природные ценопопуляции редких видов растений, внесенных в Красную книгу Челябинской области.

Ключевые слова: редкие виды, ценопопуляция, лимитирующий фактор.

В период 1999-2008 гг. на территории Челябинской области наблюдалось резкое изменение гидрологического режима местности, связанное с поднятием уровня поверхностных вод во всех природных зонах области: уровень озер повысился на величину около 2 м, вскрылись родники, поднялся уровень грунтовых вод [1]. Как следствие изменились экологические условия в различных типах прибрежных местообитаний. Изменение природных условий, приводящее к сокращению местообитаний видов, отчасти обусловливает «редкость» вида в пределах изучаемой флоры [2]. Поэтому целью наших исследований явилось изучение стратегии выживания редких видов растений в изменившихся экологических условиях. В данной статье затрагивается часть проблемы, касающаяся оценки влияния одного лимитирующего фактора среды на состояние природных ценопопуляций редких видов растений, внесенных в Красную книгу Челябинской области [3].

Материалы и методика исследований

Слабосоленое оз. Тептярги расположено в лесостепной зоне, в Аргаяш-ском районе Челябинской области, и имеет географические координаты 55°31'51" с.ш. и 61°10'39" в.д. Рекреационному воздействию в малой степени подвержены участки западного и восточного побережий. На восточном берегу оз. Тептярги расположено единственное известное в области местонахождение редкого папоротника Ophioglossum vulgatum L. (I категория) и встречается целый ряд других редких видов [3; 4]: Spiranthes amoena (Bieb.) Spreng., Centaurium pulchellum (Sw.) Druce, C. uliginosum (Waldst. et Kit.) G. Beck ex Ronn., Brachyactis ciliata (Ledeb.) Ledeb. В ходе проведения целевых мониторинговых работ в рамках ведения Красной книги Челябинской области [5], выполняемого по заказу Министерства по радиационной и экологической безопасности Челябинской области с 2007 г., поставлена задача выявления влияния на ценопопуляции редких охраняемых видов в окрестностях оз. Теп-тярги нового лимитирующего фактора (смена гидрологического режима) и разработки рекомендаций по сохранению данного местообитания.

Полевые работы проведены в различные периоды вегетационного сезона в 2007-2009 гг. В 2007 г. были обследованы растительные сообщества всего побережья в раннелетний период цветения орхидных, была подсчитана общая численность особей в ценопопуляциях редких охраняемых видов. Заложена флористическая площадка в местах локализации редких видов на югозападном побережье для определения плотности ценопопуляций (рис. 1, точка 1). В 2008-2009 гг. были проведены повторные геоботанические описания растительных сообществ, в которых была заложена первая флористическая площадка; обнаружены новые места локализации редких видов на юговосточном побережье и заложена новая флористическая площадка (рис. 1, точка 2). В 2009 г. проведено детальное обследование юго-восточного и восточного побережий в позднелетний период для выявления возможных местообитаний редких терофитов в сообществах сохранившихся низкотравных слабозасоленных лугов на песчаных почвах, отмечаемых ранее [3].

Рис. 1. Схема расположения флористических площадок мониторинга (1, 2) на подтопляемом побережье озера Тептярги. Пунктирная линия ограничивает затопленную часть берега озера

Геоботанические описания растительных сообществ выполнены на стандартных бланках по общепринятым геоботаническим методикам. Описания проведены с использованием визуальных видов учёта и балльных шкал обилия, с определением количественных характеристик. Для оценки численности видов нами применялась шкала О. Друде, у особо редких видов производился штучный учет. Плотность ценопопуляций измерялась на площадках: 15 м2 на юго-западном берегу в березняке подтопляемом (рис. 1, точка 1) и 5 м2 на юго-восточном берегу (рис. 1, точка 2).

Все указания о местонахождениях редких видов подтверждены гербар-ными сборами и фотоматериалами. Гербарные материалы хранятся в Гербарии Ботанического сада Челябинского государственного университета (CSUH). Точки обнаружения редких видов снабжены координатной (GPS) привязкой (http://igz.ilmenv.ac.ru/RED_BOOK/index/html).

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 2

Результаты и их обсуждение

Нашими исследованиями в 2007 г. было выявлено, что существует реальная угроза затопления уникального местообитания из-за изменения гидрологического режима озера Тептярги. Зона затопления на период обследования составляла около 500 м и доходила до пашни и засеваемых покосов с юго-восточного берега. Указанные в Красной книге Челябинской области лимитирующие факторы для большинства редких видов - выпас скота и рекреационное воздействие - на период исследования оказались неактуальными. Поиск песчаного засоленного луга, занятого низкотравным растительным сообществом с участием Centaurium pulchellum, C. uliginosum, дал отрицательные результаты. После поднятия воды на береговой линии от прежнего местообитания осталась только узкая прерывистая песчаная полоса длиной около 100 м. Дальше от уреза воды песчаное местообитание сменяется каменистой почвой и участками плотнодерновинных злаков. Местообитанием Ophioglossum vulgatum оказались подтопляемые березовые леса с разреженным травянистым покровом и мощным листовым опадом на юго-восточном и юго-западном берегах оз. Тептярги.

Таблица 1

Плотность ценопопуляций редких охраняемых видов на флористических площадках побережья оз. Тептярги

Названия видов Категория статуса Юго-западный берег Юго-восточный берег

Плотность (особей на 15 м2) Всего обнаружено особей в сообществе Плотность (особей на 5 м2) (2008 г.) Всего обнаружено особей в сообществе

2007 г. 2008 г.

Cypripedium calceolus III 7 гр. по 716 особей 8 гр. по 1316 особей 135 6 гр. по 4-5 особей 29

Corallorrhiza trifida III 10 9 21 17 34

Neottia nidus-avis III 1 18 18 11 26

Ophioglossu m vulgatum I 19 38 38 9 18

Проведено детальное обследование побережья на всём его протяжении в целях выявления сохранившихся подходящих типов местообитаний вне затоп-

ленной зоны. На данной территории, кроме уже известных, были обнаружены новые местонахождения еще четырёх высокостатусных «краснокнижных» видов - Corallorrhiza trifida Chatel. (III категория), Orchis militaris L. (II категория), Cypripedium calceolus L. (III категория), Neottia nidus-avis (L.) Rich. (III категория), а также редких для лесостепной зоны видов - Platanthera bifolia L., Polygonatum multiflorum (L.) All., Adonis vernalis L., Chimaphilla umbellata (L.) W. Barton, Orthilia secunda (L.) House. Ценопопуляции обнаруженнных видов сосредоточены преимущественно в подтопляемых березовых лесах южного, юго-западного и юго-восточного берегов озера.

Подтопляемые березовые леса с разреженным травяным покровом -новый тип местообитаний, созданный изменением гидрологического режима,

- оказались местом сосредоточения редких видов с высокой плотностью популяций: обнаружена значительная численность четырёх «краснокнижных» видов - Ophioglossum vulgatum, Corallorrhiza trifida, Cypripedium calceolus, Neottia nidus-avis (табл. 1).

Вид C. trifida произрастает на мощной подстилке из листового опада Betula pubescens, B. pendula в сообществе с доминированием Pyrola rotundifolia, Rubus saxatilis и синантропного вида Tussilago farfara. Травяной покров в исследуемых местообитаниях разрежен, площадь проективного покрытия составляет менее 40 %. Данные мониторинга 2007-2008 гг. свидетельствуют о наличии годичных флюктуаций численности некоторых редких видов: в сезоне 2007 г. был обнаружен только 1 экземпляр N. nidus-avis вегетирующий (югозападный берег) и 1 прошлогодний цветонос, в 2008 г. обнаружена большая ценопопуляция вида - 18 особей, все растения имели высокую жизненность. Другие редкие виды - C. calceolus, C. trifida, O. vulgatum - не обнаружили резких отклонений в состоянии ценопопуляций: численность в 2008 г. оказалась на прежнем уровне по сравнению с 2007 г., жизненность растений была высокая. Обнаружена значительная численность Platanthera bifolia, вида неморального комплекса. Возрастной спектр в целом был гомогенным в большинстве исследованных ценопопуляций. Результаты флористических исследований приведены в табл. 2.

Таблица 2

Флористический состав растительных сообществ подтопляемых березовых

лесов на юго-западном и юго-восточном побережьях оз. Тептярги

Названия видов * Категория редкости Юго- западный берег Юго- восточный берег

Adonis vernalis Прилож. 2 un un

Aegopodium podagraria - sp sp

Agrimonia pilosa - sp sp

Anemone sylvestris - sol

Angelica decurrens - sol un

Betula pendula - soc soc

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 2

Продолжение табл. 2

Названия видов * Категория редкости Юго- западный берег Юго- восточный берег

Betula pubescens - sol sol

Brachipodium pinnatum - sol sol

Calamagrostis arundinacea - sol sol

Carex caespitosa - sol sol

Chamerion angusti-folium - un un

Chimaphila umbellata - un -

Cypripedium calceolus III cop 1

Corallorrhiza trifida III sp sp

Crataegus sanguinea - un -

Cirsium incanum (C. arvense) - sol sol

Equisetum sp. - sol sol

Galium boreale - sol sol

Geranium sylvaticum - sol un

Glechoma hederacea - sol sol

Heracleum sibiricum - un sol

Filipendula ulmaria - sol sol

Frangula alnus - - un

Lysimachia vulgaris - un -

Malus baccata - un -

Neottia nidus-avis III sol sp

Ophioglossum vulgatum I sol sol

Orchis militaris II - un

Orthilia secunda - sol -

Padus avium - un sol

Paris quadrifolia - un un

Platanthera bifolia - cop 2 cop 1

Polygonatum multiflora - sol -

Polygonatum odoratum - un -

Populus tremula - sol un

Primula macrocalyx - sol sol

Окончание табл. 2

Pulmonaria mollis - sp sp

Pyrola rotundiofolia - sp cop 1

Polemonium coeruleum - - un

Ranunculus cassubicus - un sol

Ranunculus polyanthemos - sp sp

Ribes nigrum - un -

Rosa glabrifolia - sol un

Rubus saxatilis - sp sp

Salix caprea - sol sol

Sanguisorba officinalis - sol sol

Scrophularia nodosa - - un

Sorbus aucuparia - un -

Taraxacum sp. - sol sol

Trollius europaeus - sol sol

Tussilago farfara - cop 2 cop 2

Urtica dioica - sp cop 2

Viburnum opulus - un un

Viola mirabilis - - sol

Vicia sepium - sol un

Категория редкости дана для видов, внесенных в Красную книгу Челябинской области.

Анализ видового состава растительных сообществ с уникальными це-нопопуляциями редких растений показал, что в них присутствуют виды, имеющие разные пределы экологической толерантности, сообщества отличаются сложной экологической и ценотической структурой флоры. Основу их флористического комплекса составляют луговые, лесостепные и лесные виды, присутствует элемент темнохвойных лесов (Chimaphila umbellata, Galium boreale, Orthilia secunda, Pyrola rotundiofolia) и виды неморального комплекса (Platanthera bifolia, Polygonatum multiflora, Viola mirabilis). Доминантами в травяно-кустарничковом ярусе исследуемых сообществ являлись синантропные виды - Tussilago farfara, Urtica dioica, что свидетельствует о недавнем интенсивном воздействии антропогенного фактора, вероятно, выпаса скота. В доминирующий комплекс травяно-кустраничкового яруса входил редкий вид Cypripedium calceolus, а также Platanthera bifolia, Pyrola rotundifolia, Rubus saxatilis. Доминирование видов как неморального флористического комплекса (P. bifolia), так и видов, характерных для темнохвой-

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2009. Вып. 2

ных лесов rotundifolia), может свидетельствовать о неустойчивом состоянии растительного сообщества, о его переходном характере.

При мониторинге растительного покрова обследуемой территории выявлен ведущий фактор, вызывающий периодические изменения конкретных растительных сообществ - поднятие уровня воды и подтопление (затопление) местообитаний, который явился лимитирующим для части редких видов Centaurium pulchellum, C. uliginosum, Brachyactis ciliata. Довольно значительное затопление низкотравных слабосоленых лугов на песчаных почвах с разреженной растительностью привело, вероятно, к исчезновению редких гало-фитно-луговых видов, преимущественно терофитов, с побережья оз. Тептярги.

Данный фактор - увеличение увлажнения местообитаний - мог привести к увеличению жизненности и размеров ценопопуляций Cypripedium calceolus в лесном фитоценозе и к усиленной вегетации бесхлорофильных видов орхидных, развивающихся на микоризе в условиях повышенного увлажнения, таких как обнаруженные Corallorrhiza trifida, Neottia nidus-avis.

Фактор увлажнения не является определяющим для короткокорневищного травянистого папоротника Ophioglossum vulgatum, произрастающего как на сухих лугах и опушках, так и на окраинах болот. Определяющим экологическим фактором для данного вида с единственным выявленным местонахождением в Челябинской области является, вероятно, разреженность травяного покрова, присутствующая как на низкотравных песчаных засоленных лугах, так и в подтопляемых березовых лесах побережья.

Циклические изменения гидрологического уровня изменяют условия увлажнения и приводят к сукцессиям прибрежных растительных сообществ, хорошо заметным даже на протяжении кратковременных наблюдений.

Заключение

В результате работ, проведенных в 2007-2009 гг. в окрестностях оз. Тептярги Аргаяшского района Челябинской области, получены новые данные о местах произрастания 9 видов сосудистых растений, занесенных в региональную Красную книгу [3].

В созданном циклическим поднятием гидрологического уровня местообитании березняке подтопляемом, в котором произрастает целый ряд редких «краснокнижных» видов, выявлен естественный лимитирующий фактор -увлажнение, который способствовал увеличению плотности ценопопуляций одних редких видов (Ophioglossum vulgatum, Corallorrhiza trifida, Cypripedium calceolus, Neottia nidus-avis) и, вероятно, исчезновению вместе с местообитанием других видов (Centaurium pulchellum, C. uliginosum). Воздействие антропогенных факторов в настоящий момент (выпас скота, рекреация) не является определяющим для состояния ценопопуляций редких растений.

Необходимо продолжить изучение стратегии выживания видов в изменяющихся экологических факторах данных местообитаний. Для дальнейшего мониторинга необходимо проводить учет состояния и площадей ценопопуля-ций редких видов, используя данные заложенных флористических площадок.

В связи с этим разработка рекомендаций по сохранению уникальных растительных сообществ может сводиться к следующему: для ведения ботанического мониторинга необходимо придать данной территории статус ООПТ. Территория внесена в список рекомендуемых для создания новых ООПТ [6]. Создание ООПТ на берегу озера Тептярги позволит сохранить ценнейшие в научном отношении участки с их уникальными растительными сообществами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области в 2006 году / МинРЭБ. Челябинск, 2007. 213 с.

2. Снитько В.П., Снитько Л.В., Меркер В.В., Магазов О.А Красная книга Челябинской области. Проблемы. Итоги ведения // Вестн. Оренб. ун-та. 2009. №1. С. 120-125.

3. Красная книга Челябинской области: животные, растения, грибы / Министерство по радиационной и экологической безопасности Челябинской области; Ин-т экологии растений и животных УрО РАН; отв. ред. Н.С. Корытин. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2005. 450 с.

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

5. Постановление Правительства Челябинской области от 22 мая 2003 г. №63 «О

ведении Красной книги Челябинской области» (в ред. Постановлений

Правительства Челябинской области от 22.04.2004 N 35-п, от 10.11.2004 N 134-п, от 20.10.2005 N 192-п, от 24.05.2007 N 118-П)

6. Ведение Красной книги Челябинской области: отчет по НИР Н.С. Байтерякова, Р.Г. Байтеряков, Т.А. Головина. Миасс, 2007. Рукопись. 284 с.

Поступила в редакцию 10.11.09

L.V. Snitko, candidate of biology, senior staff scientist

V. V. Merker, candidate of biology, director of the botanic garden

Estimation of influence of the change in the hydrological regime of the habitat on the status of rare plant populations in the surroundings of the Teptyargy Lake

The paper presents the results of research into the influence of the hydrological regime of the habitat on the status of natural rare plant populations entered into the Red book (2005) of the Chelyabinsk region.

Снитько Лариса Вячеславовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Ильменского государственного заповедника ИГЗ УрО РАН

456300, Россия, г. Миасс, терр. Ильменский заповедник E-mail: snitkol@ilmeny. ac.ru

Меркер Вера Викторовна, кандидат биологических наук, директор Ботанического сада ГОУВПО «Челябинский государственный университет»

454001, Россия, г. Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129 E-mail: vmerker@rambler. ru