Оценка экологической валентности видов основных эколого-ценотических групп сообществ Каштакского бора - памятника природы Челябинской области

УДК 574

П. В. Левченко, И. А. Гетманец

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ВАЛЕНТНОСТИ ВИДОВ ОСНОВНЫХ ЭКОЛОГО-ЦЕНОТИЧЕСКИХ ГРУПП СООБЩЕСТВ КАШТАКСКОГО БОРА -ПАМЯТНИКА ПРИРОДЫ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация. Проведена фитоиндикация экотопов сообществ Каштакского бора по десяти факторам экологических шкал Д. Н. Цыганова. Рассчитаны индексы толерантности по климатическим и эдафическим факторам. По отношению к климатопическим факторам выявленные на территории памятника природы «Каштакский бор» виды демонстрируют большие пределы толерантности.

Ключевые слова: экологическая валентность видов, индекс толерантности, шкалы Д. Н. Цыганова, эколо-го-ценотическая группа.

Применение количественных методов оценки экологической валентности видов различных эколого-ценотической групп стало традиционным при анализе экологического разнообразия растительного покрова [1, 2]. Несомненный интерес с этих позиций представляют памятники природы как природные комплексы, обладающие эталонными сообществами и являющиеся хранителями биоразнообразия. При изучении последних важно знать пределы экологической валентности и фракции представителей, что дает возможность отслеживать динамические изменения и прогнозировать будущее сообществ.

Нами проведена фитоиндикация экотопов сообществ Каштакского бора по спискам видов, зарегистрированных в геоботанических описаниях, путем заложения стационарных площадей, размеры которых определены особенностью фитогенных полей древесных растений. Общий объем материала - 53 вида, относящихся к бореальной, бореально-неморальной, неморальной, плюризональной, суббореальной эколого-ценотическим группам. Анализ экологических свойств исследуемых видов проведен по десяти факторам экологических шкал Д. Н. Цыганова [1983].

Рассчитаны индексы толерантности по климатическим и эдафическим факторам [3]. Каждый из них по отношению к десяти факторам был отнесен к стеновалентным (СВ) (0,01-0,33), гемистеновалентным (ГСВ) (0,34-0,44), мезовалентным (МВ) (0,45-0,55), ге-миэвривалентным (ГЭВ) (0,56-0,66) или эвривалентным (ЭВ) (0,67-1,00).

По термоклиматической шкале (Tm) самой многочисленной группой является группа мезовалентных видов (36 %). Промежуточные фракции ГСВ и ГЭВ составляют 21 % и 28 % соответственно (рис. 1). Стеновалентными видами по отношению к этому фактору являются три вида: Neottianthe cucullata L. Schltr, Chimaphila umbellata L. W. P. C. Barton, Lathyrus tuberosus L.

ЭВ CB

Рис. 1. Термоклиматическая шкала

По шкале континентальности (Kn) климата полностью отсутствует группа ГСВ видов и резко преобладает группа ЭВ видов (70 %). Стеновалентными являются всего два вида: Primula macrocalyx Bunge, Alchemilla vulgaris L. Группа мезовалентных видов по отношению к континентальности климата составляет всего 7 % (рис. 2). Следовательно, в состав сообществ бора входят виды с широкими диапазонами толерантности к совокупному радиационному балансу и континентальности климата.

СВ мв

Рис. 2. Шкала континентальности климата

По омброклиматической шкалe аридности-гумидности (Om) наблюдается примерно равное распределение видов по фракциям валентности (рис. 3). Это говорит о том, что по отношению к увлажнению климата зарегистрированные виды могут произрастать в разной амплитуде этого фактора, на территориях с различными коэффициентами увлажнения.

Рис. 3. Шкала омброклиматической аридности-гумидности

Преобладание эвривалентных видов (49 %) над всеми остальными наблюдается в спектре криоклиматической шкалы (Cr). Это связано с тем, что в видовых списках преобладают бореальные виды, типичные для сообществ боров. Доля стеновалентных видов (Alchemilla vulgaris L., Lathyrus tuberosus L.) в этом случае крайне мала - 4 % (рис. 4).

СВ

Рис. 4. Криоклиматическая шкала

Таким образом, можно констатировать, что по отношению к климатопическим факторам выявленные на территории памятника природы «Каштакский бор» виды демонстрируют большие пределы толерантности.

Перейдем к рассмотрению эдафотопических факторов. Для шкалы увлажнения почв (Иф наблюдается преобладание стеновалентной (35 %) и гемистеновалентной (24 %) фракции. Напротив, фракция эвривалентных видов представлена всего одним видом: Calamagrostis epigeios Ь. Мезовалентная фракция составляет 26 % от общего спектра (рис. 5).

Рис. 5. Шкала увлажнения почвы

По шкале солевого режима почв (Тг) минимально представлены фракции эвривалентных (7 %) и гемиэвривалентных (9 %) видов. Напротив, фракция гемистеновалент-ных видов преобладает (40 %). Фракции мезовалентных и стеновалентных видов представлены в равной мере (22 %) (рис. 6).

Рис. 6. Шкала солевого режима почв

Фракция стеновалентных видов отсутствует по шкале богатства почв азотом (№), мезовалентные виды занимают всего 7 % спектра, тогда как эвривалентные 22 % (рис. 7).

Рис. 7. Шкала богатства почв азотом

Стеновалентную фракцию по отношению к кислотности почв (Rc) образуют только два вида: Chimaphila umbellata (L.) W. P. C. Barton, Arctium lappa L. Значительное преобладание эвривалентной фракции (55 %) свидетельствует о том, что в условиях бора произрастают растения, не слишком чувствительные к изменению рН почвы (рис. 8).

СВ 5%

5 %

Рис. 8. Шкала кислотности почв

По шкале переменности увлажнения (Ш) стеновалентная и гемистеновалентная фракции преобладают (24 % и 40 % соответственно). Это говорит о том, что этот фактор ограничивает распространение большинства видов (рис. 9).

Рис. 9. Шкала переменности увлажнения

В целом анализ использования видами эдафотопических факторов (трофности, кислотности почв и богатства почв азотом) позволяет заключить, что они проявляют потенциальные позиции, выраженные в охвате большого диапазона ступеней шкал. Напротив, по отношению к факторам увлажнения и переменности увлажнения почв преобладают стеновалентные фракции, виды которых занимают небольшой диапазон ступеней.

Для шкалы освещенности (Ьс) наблюдается преобладание эвривалентной фракции (61 %) и отсутствие стеновалентной (рис 10). Это свидетельствует о том, что виды могут занимать различные по освещенности микросайты экосистем бора.

ГС В

9%

Рис. 10. Шкала освещенности-затенения

Анализ распределения видов по фракциям с использованием диапазонных шкал Д. Н. Цыганова показал, что виды сообществ бора проявляют различные пределы толерантности к факторам среды. Дальнейшее изучение должно быть направлено на анализ фракций валентности видов различных эколого-ценотических групп, слагающих растительный покров памятника природы Челябинской области. Это будет способствовать выявлению экологических факторов, определяющих как оптимальное, так и критическое состояние ценопопуляций, путей сохранения биоразнообразия в эталонных сообществах.

Список литературы

1. Гетманец, И. А. Экологическое разнообразие и биоморфология рода Salix l. Южного Урала : дис. ... д-ра биол. наук : 03.02.08 / Гетманец И. А. - Омск, 2011. - 330 с.

2. Полянская, Т. А. Анализ экологической валентности видов растений бореальной эколого-ценотической группы / Т. А. Полянская // Актуальные проблемы геоботаники. III Всероссийская школа-конференция. - Петрозаводск : КарНЦ РАН, 2007. - Ч. II. - C. 128-131.

3. Жукова, Л. А. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений : моногр. / Л. А. Жукова, Ю. А. Дорогова, Н. В. Турмухаметова [и др.] ; под общ. ред. проф. Л. А. Жуковой. - Йошкар-Ола : Мар. гос. ун-т, 2010. - 368 с.

Левченко Павел Владимирович

магистр,

Челябинский государственный университет E-mail: leopacha@mail.ru

Гетманец Ирина Анатольевна

доктор биологических наук, заведующий кафедрой общей экологии, Челябинский государственный университет E-mail: ecol@csu.ru

УДК 574 Левченко, П. В.

Оценка экологической валентности видов основных эколого-ценотических групп сообществ Каштакского бора - памятника природы Челябинской области / П. В. Левченко, И. А. Гетманец // Вестник Пензенского государственного университета. - 2016. - № 1 (13). - C. 81-85.

Levchenko Pavel Vladimirovich

master degree student, Chelyabinsk State University

Getmanets Irina Anatol'evna

doctor of biological sciences,

head of sub-department of general ecology,

Chelyabinsk State University