Грунты и их влияние на распределение гидрофитов в водных экосистемах (на примере водоемов юга Обь-Иртышского междуречья)

Грунты и их влияние на распределение гидрофитов в водных экосистемах... УДК 58.02

Д.А. Дурникин

Грунты и их влияние на распределение гидрофитов в водных экосистемах

D.A. Durnikin

Soils and their Effect on the Distribution of Hydrophytes in Aquatic Ecosystems

Рассмотрена зависимость распределения водных и прибрежно-водных растений от разных типов грунтов в водоемах юга Обь-Иртышского междуречья. Ключевые слова: грунты, влияние, водные растения, прибрежно-водные растения, приспособления.

The dependence of the distribution of water and shallow-water plants on various types of soils in the southern waters of the Ob-Irtysh interfluve is considered.

Key words: soils, influence, water plants, coastal aquatic plants, accessories.

Изучение экологии гидрофитов имеет огромное теоретическое значение для развития общей экологии растений, а также создает основу для решения практических задач [1]. Важным компонентом абиотической среды водных экосистем являются грунты. Донные отложения оказывают существенное влияние на гидрохимический режим водоемов и их биопродуктивность, выступая в роли аккумуляторов минеральных элементов. Кроме того, грунты считаются эдафотопической средой, в которой размещаются подземные органы большинства многолетников и сохраняются некоторые другие их диаспоры в неблагоприятное время (турионы, семена и плоды) [2-5].

Равнинная часть юга Западной Сибири входит в состав Центральной лесостепной и степной области умеренного пояса и лежит в пределах трех поч-венно-биоклиматических зон: оподзоленных и выщелоченных черноземов, обыкновенных и южных черноземов, темно-каштановых и каштановых почв [6]. Общая и характерная особенность географического распространения почв этой территории - широтная зональность, проявляющаяся в закономерной смене почв вместе с изменением биоклиматических условий. Вторая их особенность - строгая приуроченность к определенным формам рельефа [7]. Материнские породы - желто-бурые глины и суглинки, богатые известью. На гривах местами появляются легкие суглинки и даже супеси. В северной части подзоны преобладают легкосуглинистые и супесчаные, бедные бесструктурные черноземы, в южной - суглинистые и глинистые комковатые черноземы. Формирование южных черноземов шло под разнотравно-типчаково-ковыльными формациями. Среди южных черноземов

преимущественно распространены пониженно-вскипающие и солонцеватые. Южные черноземы относятся к потенциально плодородным почвам. Однако в связи с засушливостью климата водный режим их неудовлетворительный.

По механическому составу южные черноземы на лёссовидных отложениях среднелегкосуглинистые, реже тяжелосуглинистые. Содержание физической глины в них колеблется от 30 до 50%, ила - около 20%. Существенных изменений механического состава по профилю почвы не отмечается [8]. В подзоне южных черноземов встречаются значительные площади солонцеватых почв. Как и солонцы, солончаки разбросаны небольшими пятнами, входя компонентом в комплексные степи. В южной части подзоны солончаки оттесняются солонцами, которые обычно входят в солонцеватые комплексы. Почвы засоленного ряда распадаются на солончаки, солонцы и солоди.

Солончаки обычно приурочены к самым низким местам: озерным и приболотным участкам, высохшим днищам озер, где встречаются в комплексе с другими почвами (солонцами луговыми, болотными) и в виде отдельных пятен. Грунтовые воды залегают в пределах 1-1,5 м и содержат соли от 0,5-1,0 до 20-30 г/л. Количество солей в грунтовых водах определяет их качественный состав [9]. Почвообразующими породами служат озерно-аллювиальные и аллювиальные отложения, преимущественно среднего и тяжелого механического состава, но иногда легкосуглинистого и даже песчаного. Солончаки почти всегда встречаются в комплексе с луговыми, лугово-болотными, менее засоленными почвами. При этом расположение луговых и лугово-болотных почв по отношению

к центру понижения согласуется с их солончаковато-стью и со степенью увлажнения. Характерной чертой луговых солончаков является присутствие в поверхностных горизонтах легкорастворимых солей от 1% и больше. По составу солей солончаки подразделяются на содовые, содово-хлоридные, хлоридно-сульфат-ные. Луговые солончаки очень часто, если не всегда, карбонатны. Количество гумуса в поверхностных горизонтах луговых солончаков колеблется от 1 до 10%, резко падает с глубиной, на глубине 10-20 см гумуса обычно меньше 1%. По данным Н.И. Базилевич и Б.А. Зимовец [9], количество гумуса в поверхностных слоях колеблется от 2 до 4%.

Разнообразие гидрологических режимов озер, солевого состава их водных масс, морфометрии водоемов, особенно строения берегов и состава подстилающих пород, - все эти факторы генезиса водоемов обусловливают и разнообразие их донных грунтов. Ведущими в формировании донных отложений яв ляются абразия берегов и аккумуляция органических и минеральных осадков [10]. Для каждой ландшафтной зоны и озерного ландшафта характерны свои доминантные типы озерных илов. Важной характеристикой донных отложений считается содержание в них органического вещества. В зависимости от суммарных величин органических веществ (ОВ) и качественно-количественных параметров составляющих его основных компонентов, все органосодержащие озерные донные отложения сгруппированы в три типа [11]. Первый тип - это органические илы (собственно сапропели (ОВ > 50%) (озера Хорьковское, Сыропятовское, Карасье, Теннис и др.), второй - обедненные сапропели (ОВ от 15 до 50%) (озера Кыштово, Сарбалык, Кабанье, Татарское, Индерь и др.) и третий тип - минеральные илы (ОВ < 15%) (озера Астродым, Большое и Малое Яровое, Рыбальское, Ажбулат, Кулундинское и др.).

Иловые отложения озер Барабинского ландшафта - типичные сапропели. Они содержат много органических веществ, но состоят преимущественно из остатков низших животных и растений.

В пределах территорий Убинско-Чулымского, Нижнеомского, восточных и южных окраин Барабинского, изредка в Прибаганском и Карасукско-Бурлинском ландшафтах в озерах распространены обедненные сапропели, содержащие от 15 до 50% органических веществ, их мощность редко превышает 1,6 м. В пределах Причановского, Сумы-Чебаклинского, Прибаганского и Карасукско-Бурлинского ландшафтов доминируют минеральные илы. Содержание органических веществ в них не превышает 15%.

В Таволжанском, Щербактинском, Прикулундинском, Кулундинском, Волчихинско-Ключевском озерных ландшафтах центральную часть всех озер занимают илы, состоящие главным образом из аллохтонного детрита с обязательной примесью песка. Консистенция

илов сметанообразная, реже - уплотненная, слоистая, часто с характерным запахом сероводорода, даже в летний период. Литораль озер, особенно в зоне ложбин древнего стока и с берегами, плохо поддающимися размыву, сложена кварцевыми песками. Прибрежные участки понижений перед песками могут быть заняты разбухшими почвами с остатками гидрофитов. На приустьевых территориях питающих рек встречаются заторфованные пески. В глубь от песчаной литорали следует илистый песок и песчаный серый ил, постепенно переходящие в отложения чистого ила. В илистом песке детрита обычно незначительно, его доминирующая основа - песок; в песчаном иле, наоборот, основа - детрит. Антропогенное вмешательство в гидрологический режим озер часто заканчивается перераспределением донных грунтов. Так, например, в результате зарегулирования уровня воды в оз. Песчаном усилился процесс абразии берегов и накопления глинистых илов, что обусловило заметное сокращение песчаных грунтов. При этом одновременно в озере на 0,5-0,6 м уменьшились максимальные глубины [12].

При выделении типов грунтов были использованы работы Б.Ф. Свириденко [2], О.Е. Токарь [13]. Для водоемов исследованной территории выделено три основных типа грунтов: 1) грубодетритный ил с примесями торфа, илистые частицы от 0,001 до 0,01 мм;

2) илы (черный органический, темно-серый органический, серый глинистый, фракция менее 0,001 мм);

3) песок (илистый песок, песчаный серый ил, частицы диаметром от 0,05 до 1,0 мм).

В дальнейшем при анализе отношения видов к грунтам выделено четыре эдафо-толерантные группы, связанные экологическим континуумом:

1. Псаммопелофилы. В эту группу объединены виды, произрастающие на бедных органическими веществами грунтах (тонкодетритный опесчанен-ный ил, песок);

2. Пелобионты. Группа объединяет виды типичных обитателей различных вариантов тонкодетрит-ных илов (черный органический, темно-серый органический, серый глинистый);

3. Детритопелофилы. Эта группа сложена видами, местообитания которых связаны с грубодетритны-ми илами, а также с торфянистыми илами);

4. Эвриэдафилы. Группа, включающая виды, встреченные на всех типах грунтов.

Остановимся подробнее на каждой из выделенных эдафо-толерантных групп. Рассматривая распределение видов в диапазоне грунтовых типов, можно отметить, что максимальное количество видов отмечено на различных вариантах тонкодетритных илов. Общая сумма видов - 165, при этом группа облигат-ных пелобионтов составляет 139 видов, или 84,2% (от общего количества видов в этой группе) (рис. 1), остальные виды, входящие в эту группу, представлены факультативными включениями других эдафо-то-

Грунты и их влияние на распределение гидрофитов в водных экосистемах...

лерантных групп. К облигатным пелобионтам относятся многие цветковые гидрофиты: Potamogeton alpinus, P. natans, N. major, P. perfoliatus, Hydrilla verticillata, Stratiotes aloides, Lemna minor, все представители семейств Nymphaeaeceae, Halorgaceae, Lentybulariaceae, рода Batrachium и др.

Некоторые представители группы отмечены в виде факультативного включения в группе детритопелофи-лов. Это все виды родов Sparganium, Lemna, Nuphar, Nymphaeae, Ceratophyllum, Alopecurus aequalis, Potamogeton pectinatus и др.

Пелобионты гидрофильного ядра представлены 54 видами (93,1% от общего числа гидрофильного ядра). Большинство видов (51) являются облигатны-ми и лишь три (Zannichellia palustris, Z. repens и Najas marina) - факультативные включения, они предпочитают опесчаненный ил и облигатно входят в группу псаммопелофилов (рис. 2).

Группа псаммопелофилов представлена 107 видами, из которых 23 вида облигатные и 84 - факультативные включения. Облигатными видами данной эда-фо-толерантной группы являются Ruppia drepanensis, R. maritime, Zannichellia pedunculata, Halerpestes sarmentosa, Cyperusfuscus, Carex bohemica и др., причем первые три вида факультативно не встречаются больше ни в каких других эдафо-толерантных груп-

пах. Факультативное включение представлено такими видами, как Typha laxmanii, Potamogeton perfoliatus, Juncus articulatus, J. bufonius, Sagittaria sagittifolia, Bolboschoenus maritimus и др. В гидрофильном ядре данная эдафо-толерантная группа представлена 27 ви дами, из которых 7 облигатных и 20 фа куль-тативных. К облигатным видам относятся Ruppia drepanensis, R. maritima Zannichellia pedunculata, Z. repens, Z. palustris, Althenia filiformis, Najas marina. Факультативно в группе псаммопелофилов встречаются Potamogeton lucens, P. pectinatus, P. vaginatus, Caulinia flexilis, C. minor и др.

Детритопелофильная группа сложена 56 видами, из которых 10 облигатные и 46 факультативные. Виды, об-лигатно приуроченные к этой эдафо-толерантной группе, представлены Equisetum fluviatile, Typha angustifolia, T. latifolia, Scheuchzeria palustris, Acorus calamus, Calla palustris, Caltha palustris, Callitrche hermaphroditica, Elatine alsinastrum, Menyanthes trifoliate. Факультативные виды - Sparganium erectum, S. emersum, Hydrocharis morsus-ranae, Scyrpus lacustris, Scolochloa festucacea и др. В гидрофильном ядре этой эдафо-толерантной группы облигатных видов нет, а факультативное включение (21 вид) представлено P. pectinatus, Stratiotes aloides, всеми представителями семейств Lentybulariaceae и Nymphaeaeceae, Nymphoides peltata и др.

46 10

Рис. 1. Приуроченность видов к эдафо-толерантным группам: 1 - пелобионты; 2 - псаммопелофилы; 3 - детритопелофилы

Облигатные Факультативный

51

20

21

60 -

50

40

30 -20 Ю О

Рис. 2. Приуроченность видов к эдафо-толерантным группам гидрофильного ядра: I - пелобионты; II - псаммопелофилы; III - детритопелофилы

Библиографический список

1. Белавская А.П. Основные проблемы изучения водной растительности СССР // Ботанический журнал. -1982. - Т. 67, №10.

2. Свириденко Б.Ф. Флора и растительность водоемов Северного Казахстана. - Омск, 2000.

3. Дурникин Д.А., Борзенко О.С. Влияние лимитирующих абиотических факторов на морфометрические показатели рогоза широколистного (Typhaceae) в водных экосистемах Змеи-ногорского района (Алтайский край) // Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах: мат. VII Все-рос. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2011. - Вып. 7.

4. Ромашева Е.А., Дурникин Д.А. Влияние глубины и грунтов на распределение представителей рода Potamogeton (Potamogetonaceae) в водных экосистемах (на примере водоемов Первомайского района Алтайского края // Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах: мат. VII Всерос. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2011. - Вып. 7.

5. Дюкина Г.Р. Эколого-ценотическая характеристика видов рода ТурИа L. Вятско-Камского края: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Ижевск, 2009.

6. Ковалёв Р.В., Панин П.С., Панфилов В.П, Селя-ков С.Н. Почвенно-мелиоративное районирование южной

равнинной части Обь-Иртышского междуречья // Почвы Кулундинской степи. - Новосибирск, 1967.

7. Бурлакова Л.М., Пудовкина Т. А. Почвы. Земельные ресурсы // Энциклопедия Алтайского края: в 2 т. - Барнаул, 1995. - Т. 1.

8. Базилевич Н.И. Геохимия почв содового засоления. -М., 1965.

9. Базилевич Н.И., Зимовец В.Г. Геохимия почв содового засоления. - М., 1959.

10. Новоселова З.И., Соловов В.П. Донные грунты озер равнинной территории // Водоемы Алтайского края: биологическая продуктивность и перспективы использования. - Новосибирск, 1999.

11. Савченко Н. В. Озера южных равнин Западной Сибири. - Новосибирск, 1997.

12. Новоселова З.И. Особенности гидрохимического режима // Водоемы Алтайского края: биологическая продуктивность и перспективы использования. - Новосибирск, 1999.

13. Токарь О.Е. Оценка экологического состояния р. Ишим по данным фитоиндикации // Вестник Омского гос. пед. ун-та. - Вып. 2006. [Электронный ресурс]. - URL: www.omsk.edu.