Количественная оценка разнообразия древесных растений, культивируемых в защитных лесных насаждениях республики Калмыкия

ЦЕМБЕЛЕВ М.А.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА Р\ЗНООБРЛЗИЯ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ, КУЛЬТИВИРУЕМЫХ В ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

Растительное разнообразие территорий республики, расположенной на стыке двух зон растительности: степной и полупустынной - включает в себя более 900 видов, принадлежащих к 80 семействам. Наиболее богаты в видовом отношении 12-13 семейств, такие, как сложноцветные, злаки, бобовые, маревые, губоцветные и другие, на долю которых приходится 70 % всего состава флоры (1).

Специфические климатические условия Калмыкии: лето жаркое и очень сухое, зима малоснежная при среднем абсолютном минимуме до -28°С, годовая амплитуда абсолютных температур воздуха - 70-80 С, количество суммарной солнечной энергии - 115-120 ккал/см2, относительная влажность воздуха в июле - 20-50 %, годовое количество осадков - 210-420 мм и эволюция живой природы - обусловили естественный состав флоры, обедненной древесными растениями.

По исследованиям предыдущих лет, по балкам северной части Ергеней отмечалось произрастание таких древесных пород, как дуб черешчатый, осина, слива колючая, вяз листоватый, яблоня лесная, боярышник однопестичный, жестер слабительный, тамарикс Палласа, джузгун безлистный и др. (2).

Хозяйственное освоение территорий, отличающихся низкой лесистостью и бедным видовым составом древесной флоры, сопровождается нарушением хрупких трофических связей полупустынных и пустынных биогеоценозов и, как следствие, приводит к снижению биоразнообразия. В связи с этим приемлемым экологическим способом восстановления утраченных и ослабленных природных функций агроэкосистем является их лесомелиорация.

Лесные насаждения по республике распределены неравномерно, их удельный вес обусловлен лесорастительными условиями и эффективностью хозяйствования лесохозяйственных организаций. Лесистость территории (отношение покрытой лесом площади к общей площади) Калмыкии в среднем составляет 0,22 % (3).

Главным средством лесомелиорации выступают хозяйственно-ценные древесные растения, а интродукция растений как эколого-экспериментальная наука, занимающаяся введением в культуру как новых для региона, так и дикорастущих растений местной флоры, способствует формированию инфраструктуры, которой свойственны экологичность, экономичность, адаптивность и высокие социальные функции (4).

Опыт лесоразведения в калмыцкой степи имеет уже полуторавековую историю, и с самого начала закладки, лесные насаждения были предназначены для защиты сельскохозяйственных животных от воздействий погоды. За этот период в хозяйственную деятельность человека вовлечено немало растений-интродуцентов различного географического происхождения, естественно произрастающих за пределами региона (табл. 1).

Таблица 1

Ассортимент деревьев и кустарников, применяемый в лесоразведении Калмыкии

№ п.п. Русское название видов Латинское название видов Область естественного распространения

1 Сосна крымская Pinus pallasiana D. Don Крым, Зап. Закавказье, Кавказ, Вост. Балканы, Турция

2 Сосна обыкновенная Pinus sylvestris L. Евр. часть РФ, Сибирь, Европа

3 Вяз приземистый Ulmus pumila L. Вост. Казахстан, Вост. Сибирь, Забайкалье, Д. Восток, Монголия, Китай

4 Берест Ulmus carpinifolia Rupp. ex Suckow Южн. пол. Европы, Кавказ, Мал. Азия, Нижн. Поволжье

5 Дуб черешчатый форма ранораспускающаяся Quercus robur. L. f. praecox Czern. Евр. часть РФ, Прибалтика, Белоруссия, Украина, Сев Кавказ, Крым, Нижн. Поволжье

Дуб черешчатый форма позднораспускающаяся Quercus robur. L. f. tardiflora Czern. Евр. часть РФ, Прибалтика, Белоруссия, Украина, Сев Кавказ, Крым, Нижн. Поволжье

6 Робиния лжеакация Robinia pseudoacacia L. Сев. Америка

7 Гледичия обыкновенная Gleditsia triacanthos L. Сев. Америка

8 Тополь черный Populus nigra L. Евр. часть РФ, Сибирь, Казахстан, Кавказ, Ср. и Южн Европа, Мал. Азия, Сев. Африка

9 Тополь белый Populus alba L. Евр. часть РФ, южн. часть Зап. Сибири, Казахстан, Кавказ, Мал. и Ср. Азия, Ср. и Южн. Европа

10 Береза повислая Betula pendula Roth. Евр. часть РФ, Кавказ, Зап. Сибирь, Сев. Казахстан, Прибалтика, Белоруссия, Украина

И Ива белая Salix alba L. Евр. часть РФ, Кавказ, Зап. Сибирь, Сев. Казахстан, Белоруссия, Украина, Мал. Азия, Европа

12 Абрикос обыкновенный Armeniaca vulgaris Lam. Казахстан, Ср. Азия, Монголия, Китай

13 Орех грецкий Juglans regia L. Юж. Европа, Азия

14 Яблоня лесная Malus sylvestris (L.) Mill. Евр. часть РФ, Украина, Европа

15 Груша обыкновенная Pyrus communis L. Евр. часть РФ, Украина, Европа, Кавказ

16 Ясень ланцетный Fraxinus lanceolata Borkh. Сев. Америка

17 Клен платановидный Acer platanoides L. Евр. часть РФ, Украина, Европа, Кавказ

18 Клен ясенелистный Acer negundo L. Сев. Америка

19 Лох узколистный Elaeagnus angustifolia L. Нижнее Поволжье, Кавказ, Ср. Азия, Зап. Сибирь, Монголия

20 Смородина золотистая Ribes aureum Pursh. Сев. Америка

21 Скумпия кожевенная Cotinus coggygria Scop. Молдавия, Украина, Крым, Кавказ, Средиземноморье

22 Тамарикс ветвистый Tamarix ramosissima Ledeb. Евр. часть РФ, Казахстан, Китай

23 Джузгун безлистный Calligonum aphyllum Gurke Казахстан, Ср. Азия

24 Шиповник Rosa canina L. Евр. часть РФ, Ср. Азия, Зап. Европа, Турция, Иран, Сев. Африка

25 Слива колючая Prunus spinosa L. Евр. часть РФ, Кавказ, Сев. Казахстан, Украина, Мал. Азия, Европа

26 Лещина обыкновенная Corylus avellana L. Евр. часть РФ, Крым, Кавказ, Европа, Мал.Азия

27 Клен татарский Acer tataricum L. Евр. часть РФ, Украина, Кавказ, Юж. пол. Европы, Мал. Азия, Иран

28 Жимолость татарская Lonicera tatarica L. Юго-восг. часть РФ, Юж. Урал, Казахстан

29 Ива трехтычинковая Salix triandra L. Евр. часть РФ, Кавказ, Сибирь, Казахстан, Белоруссия Украина, Европа

30 Карагана древовидная Caragana arborescens Lam. Зап. Сибирь, Алтай, Казахстан, Монголия

31 Саксаул черный Haloxylon aphyllum (Minkw) Iljin Казахстан, Ср. Азия, Иран, Афганистан, Монголия, Зап. Китай

Работы по интродукции растений применительно к условиям республики не утратили актуальность и требуют системного научно-методологического подхода.

В то же время необходимо отметил., что интродукция растительных организмов не всегда оказывается успешной по различным причинам и некоторые таксономические единицы (виды, формы) оказываются хозяйственно непригодными. Теоретически успешным завершением интродукции принято считать «натурализацию», или «дичание», т.е. вхождение растений-интродуцентов в состав ценозов района внедрения, способность их к самовозобновлению и самоподдержанию численности в новых условиях.

Однако при отборе растений для интродукции следует учитывать возможность их нежелательной натурализации. Существует немало примеров, когда «иноземные» растения, внедряясь в сообщества, вытесняли местные виды и занимали их экологические ниши, разрушая при этом ценотические связи и баланс коренных биоценозов. Избежать негативных последствий необоснованного переноса растений-экзотов позволяет использование растений местной флоры.

Применительно же к условиям Калмыкии опыт и практика лесоразведения показали - фактов необоснованной интродукции и потенциально вредоносного воздействия растений-интродуцентов на естественные биоценозы не зафиксировано. Наоборот, практически все (за некоторым исключением) древесные растения, культивируемые в лесомелиоративных целях, можно охарактеризовать как растения-интродуценты не свойственные природной флоре республики. Эффективность применения интродуцентов неоспорима и доказана.

Ассортимент деревьев и кустарников, применяемый в лесоразведении Калмыкии, в количественном выражении составляет более 30 таксонов. Основными из них являются: вяз и др. ильмовые - 20 %, дуб -15%, тополь - 3 %, акация белая - 4 %, ясень — 2%. Кустарники составляют наибольшую долю (52 %) и имеют важнейшее мелиоративное значение. Для целей лесомелиорации широко применяются следующие кустарники: смородина -14 %, джузгун -11 %, лох - 7 %, гребенщик - 7 %.

Количество пород не отражает в полной мере характер представленности этих таксонов на исследуемой территории. К примеру, древесные растения могут быть представлены на двух рассматриваемых участках в различных объемных долях при одинаковом количестве видов. В этом случае оценка разнообразия культивируемых растений при общем одинаковом количестве пород будет качественно различаться.

Во избежание односторонних подходов количественная оценка разнообразия деревьев и кустарников, применяемых в лесоразведении Калмыкии, осуществлена нами на уровне лесорастительного районирования по формуле Шеннона, которая была выведена из формулы термодинамической энтропии системы (5). В качестве меры представленности (меры состояния) той или другой породы послужило отношение площади, занимаемой породой, к общей лесопокрытой площади лесомелиоративного района:

ЩХ)=-^Р(Х()10ё2Р(Х;),

1=1

где:

Н (X) - индекс разнообразия видов (пород);

р (х.) - отношение площади 1-й древесной породы к лесопокрытой площади; п - число культивируемых видов.

С точки зрения теории информации (теории связи), индекс Н(Х) есть удельная информационная энтропия сообщения X, состоящего из п сигналов (материальных носителей). Она измеряется в битах на 1 сигнал (материальный носитель). Полная информационная энтропия сообщения (в битах) составит п Н(Х). Если вероятности сигналов р(х.) в ансамбле сообщения равны между собой, то удельная энтропия принимает максимальное значение.

Чем неравномернее представлены древесные породы на исследуемой территории, тем меньше, при прочих равных условиях, значение Н(Х). Разнообразие может быть равно нулю в том крайнем случае, когда вероятность состояния системы равна единице (т.е. в рассматриваемом районе лишь одна порода).

Лесомелиоративное районирование (разработано ВНИАЛМИ) как система территориального деления для цепей лесомелиорации опирается на природно-сельскохозяйственное районирование и особенности лесорастительных условий, а также климат, почвы, геоморфологию и гидрологию с учетом потребностей территорий в различных агролесомелиоративных мероприятиях (6) (Рис. 1.).

10 - Предкавказский степной; 16 - Волго-Донской сухо степной; 19 - Ергенинско-С арпинский полупустынный; 21 -

Черноземельско-Прикаспийский пустынный

Результаты проведенных расчетов показали: индекс разнообразия видов (Н(Х)) на калмыцкой части территории предкавказского степного лесомелиоративного района, где доля дубовых насаждений составляет 65 %, равен 2,21 бит. В Волго-Донском сухостепном районе, вследствие более низкого применяемого ассортимента пород, значение индекса, соответственно, снижается (Н(Х)= 1,91 бит).

Количественная оценка по Н(Х)-индексу территории Ергенинско-Сарпинского полупустынного лесомелиоративного района демонстрирует увеличение его значения до 2,93 бит. Повышение индекса объясняется использованием участков Ергенинской возвышенности с интразональными почвами, имеющих более лучшие лесорастительные условия, включением в выборку пойменных насаждений Цаган-Аманского лесничества и пескоукрепительных пород Черных Земель, а также большей представленностью этого района.

Вследствие того, что в лесонасаждениях этой зоны долевое участие одной породы (лох) составляет 83 %, индекс разнообразия видов в Черноземельско-Прикаспийском пустынном лесомелиоративном районе крайне низок - 0,79 бит.

440

48°

Рис. 1. Лесомелиоративное районирование

Высокие значения Н(Х)-индекеа могут быть также объяснены не только видовым богатством, но и равномерной представленностью древесных пород на занимаемой площади. Высокое значение индекса разнообразия (в пределах лесорастительной зоны или подзоны) свидетельствует о благополучном соотношении применяемых пород.

Таким образом, пространственная оценка видового разнообразия на основе природно-сельскохозяйственного районирования, лесорастительных условий, климата и почв позволяет осуществлять мониторинг растительных организмов на исследуемой территории и научно обосновать проведение комплекса мероприятий по сохранению и оптимизации существующей структуры естественных и искусственных фитоценозов.

1. Растительный мир Калмыкии / В. Д. Бананова [и др.]. -Элиста: Калм. книж. изд-во, 1977. -143 с.

2. Ташнинова Л.Н. Биоэкологические условия роста защитных лесонасаждений на юге Ергеней / Л.Н. Ташнинова, Е.Г. Химина, А.П. Богун. -Элиста: Джангар, 1998. -106 с.

3. Цембелев М.А. Интродукционная оптимизация и повышение уровня биологического разнообразия дендрофлоры агроландшафтов Калмыкии. -Вестник КИСЭПИ -2007. -№ 1. -С. 59-63.

4. Кулик К. Н. Эколого-экспериментальная интродукция хозяйственно ценных растений для агролесомелиорации / К. Н. Кулик, И. П. Свинцов, А. В. Семенютина - Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2004.-№3.-С. 19-23.

5. Одум Ю. Основы экологии. -М.: Мир, 1975. -740 с.

6. Энциклопедия агролесомелиорации / Под ред. Е.С. Павловского -Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. -675 с.