Динамика травяного покрова как показатель изменения экологических условий среды при формировании насаждений березы повислой на залежах

ДИНАМИКА ТРАВЯНОГО ПОКРОВА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СРЕДЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ НАСАЖДЕНИЙ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ НА

ЗАЛЕЖАХ

Гульбе А.Я., Ермолова Л.С.

The herbaceous vegetation dynamics of young birch stands on abandoned agricultural fields is considered as an environment changes indicator.

Процесс формирования лесных сообществ в основном связывают с лесопользованием (рубки) или природными или техногенными катастрофами (пожары, заселение насыпей, эродированных или скарифицированных земель) и т.д. В последние десятилетия значительные масштабы приобрел процесс формирования таких сообществ на месте выведенных из -под хозяйственного использования пахотных земель. На начальном этапе демутационной сукцессии в лесной зоне России бывшие пахотные земли заселяются преимущественно мягколиственными древесными породами, в частности березой повислой. Молодняки на залежах быстрее проходят период начального формирования, характеризуются более интенсивным ростом и раньше достигают сомкнутости полога по сравнению с молодняками на вырубках [2, 5]. Анализ изменения состава видов травяного покрова с позиции представления об эколого-ценотических группах (ЭЦГ) [4] в возрастной динамике березовых молодняков позволяет выявить средообразующее воздействие березы повислой как вида-эдификатора на начальных этапах восстановления условно коренного типа растительности на брошенных залежах.

Исследования начальных стадий формирования лесных фитоценозов на заброшенных пашнях проводятся на базе Северной ЛОС Института лесоведения РАН (Ярославская область). Постоянные пробные площади были заложены в молодняках березы, сформировавшихся в сходных почвенных и геоморфологических условиях на близком друг от друга расстоянии. По типологии березовых лесов центральной части южной тайги они принадлежат к кислично-разнотравно-злаковой группе типов (кислично -черничной серии) [1]. Все исследуемые насаждения семенного происхождения, одновозрастные, со случайным размещением особей по площади. Это дает основания рассматривать их как возрастной ряд, и на их примере проследить трансформацию растительного покрова при формировании насаждений березы повислой на бывших пахотных землях. Таксационная характеристика исследуемых древостоев приводится в таблице 1. Рассматриваемые молодняки характеризуются быстрым смыканием крон (уже через 4-5 лет формируются сомкнутые древостои) и высокими темпами накопления надземной фитомассы. Так, за период с 3 до 7 лет отмечается увеличение этого показателя почти в 9.5 раз (с 2.13 до 20.01 т га-1 абс. сух. в-ва). Принадлежность видов травянистых растений к ЭЦГ определялась по Базе данных «Флора сосудистых растений

Центральной России» [6]. Исследовались только виды травяного покрова, поскольку в молодняках березы подлесок еще не сформировался, а довольно редкое появление кустарниковых видов носит случайный характер. В анализ не включены также виды мохового яруса, покрытие которого составляет десятые доли процента.

Таблица 1 - Таксационная характеристика молодняков березы повислой

№ пробной площади Возраст, лет Состав Средняя высота, м Средний диаметр, см Число стволов, тыс. экз. га -1

1 3 94Б5Ос1Ив,Олс, С,Е* 0.35 - 2162.67

2 9 71Б13Ив12Олс4Ос ед.С 2.39 1.17 150.0

3 12 100Бед.С,Е 4.62 1.9 66.2

4 15 100Бед. Олс,С 6.90 3.30 17.1

5 16 90Б100с ед.Ив, С - - -

Примечание - Пробные площади №№1-4 - молодняки на залежи, №

*

- состав определялся по числу стволиков.

2 5 - на вырубке;

Таблица 2 - Распределение видов травяного покрова по ЭЦГ в молодняках березы повислой

ЭЦГ Пробная площадь

1 2 3 4 5

От общего числа видов

Nm 9.1 6.7 8.3 6.4 20.7

Br - 13.3 - 23.4 44.8

Pn - - - 10.6 6.9

№ 3.0 20.0 16.7 10.6 3.4

Md 84.9 53.3 66.7 46.9 24.2

Wt 3.0 6.7 8.3 2.1 2.9

Число видов 33 15 12 47 29

От числа видов с обилием не менее $о1-$р и покрытием > 1%

Nm - - - 11.1 25.0

Br - - - 22.2 50.0

Pn - - - - 12.5

№ 10 50.0 - 11.1 12.5

Md 90 50.0 - 44.5 -

Wt - - - 11.1 -

Число видов 10 3 0 9 8

Примечание - Эколого-ценотические группы: Nm - неморальная (виды широколиственных лесов), Br - бореальная (виды еловых и елово-пихтовых лесов), N - нитрофильная (виды черноольховых лесов), Pn - боровая (виды сухих боров), Md - лугово-опушечная (виды лугов, опушек) и Wt - водно-болотная (прибрежно-водных и внутриводных местообитаний, низинных и верховых болот). Полужирным шрифтом выделены доминирующие группы, подчеркнуты - содоминирующие

Среди травянистых растений во всех насаждениях доминируют виды лугово-опушечной ЭЦГ, при незначительном участии характерных для лесных

сообществ исследуемого района бореальных видов и небольшой доле неморальных и нитрофильных (табл. 2).

Доля видов доминирующей лугово-опушечной группы составляет 45-85%. В пределах этой группы следует выделить виды, принадлежащие к сорной эколого-фитоценотической группе [3], такие как Chelidonium majus L., Cirsium arvense (L.) Scop., Equisetum arvense L., Galeopsis speciosa Mill., Galeopsis tetrahit L., Stellaria media (L.) Vill., Taraxacum officinale Wigg. Эти виды составляют в березняках от 3 до 18%. Наличие видов этой группы свидетельствует о прежнем антропогенном воздействии на исследуемые участки.

С увеличением возраста березовых молодняков происходит смыкание крон особей, препятствующее проникновению света под их полог, к тому же накапливается сравнительно мощная листовая подстилка, препятствующая развитию травяного покрова. Травяной покров изреживается, и снижается его видовое разнообразие. Так, в насаждении 3-х летнего возраста общее покрытие травянистых видов составляло 80-90%, а в 12-летнем березняке оно снизилось до 1%. Число травянистых видов в последнем меньше почти в 3 раза (на 64%). Это происходит за счет снижения доли видов лугово-опушечной ЭЦГ, для которых новые условия местообитания, прежде всего снижение освещенности, изменение температуры и увлажнения верхних слоев почвы, а также интенсивное накопление подстилки, становятся непригодными для произрастания. Одновременно происходит поселение видов бореальной и неморальной ЭЦГ. Так, в 15-летнем березняке виды бореальной группы составляют уже 23% от общего числа, а совместно с видами неморальной ЭЦГ их доля возрастает до 30%. В дальнейшем доля этих двух групп будет возрастать. Анализ принадлежности травянистых видов к ЭЦГ в березовых насаждениях III класса возраста кислично-разнотравно-вейниковой группы типов, на основе эталонных описаний Ю.Д. Абатурова, К.В. Зворыкиной и А.Ф. Ильюшенко [1], показал, что в составе травяного покрова большинство видов (42-53%) относится к бореальной ЭЦГ. В формировании травяного покрова виды, принадлежащие к неморальной и нитрофильной ЭЦГ, занимают менее значительные, но устойчивые позиции. На их долю приходится 15-19% и 6%, соответственно. Представительство же видов лугово-опушечной ЭЦГ остается еще на значительном уровне (до 30%).

Структура ЭЦГ, характерная для травяного покрова лесных фитоценозов, формирующихся на старопахотных землях, отличается от ее структуры в лесных сообществах, формирующихся на вырубках. Так, при сравнении структуры и соотношения ЭЦГ травянистых растений двух близких по возрасту березовых насаждений, сформировавшихся на залежи и на вырубке (пробные площади 4 и 5, соответственно), выявлены существенные различия (табл. 2). Для второго молодняка характерно существенное преобладание по общему числу видов бореальной ЭЦГ (45%) со значительной долей (21%) видов неморальной группы, тогда как в первом - еще велико участие видов лугово-опушечной группы, почти вдвое превышающей число видов этой группы на вырубке (47 и 24%, соответственно). Также следует отметить, что травяной

покров в молодняке на залежи отличается большим видовым разнообразием. Число видов в нем в 1.6 раза превосходит число видов в молодняке на вырубке. Это связано с тем, что, наряду с сохранением еще довольно большого числа видов лугово-опушечной ЭЦГ, на залежи в этом возрасте уже произошло поселение ряда видов бореальной, нитрофильной и неморальной групп.

Динамика состава и соотношения эколого-ценотических групп видов травянистых растений может служить индикатором средообразующей роли березы при формировании лесных сообществ на залежных землях. Особые условия березовых молодняков на залежах сохраняются длительное время. В течение первых 15 лет в травяном покрове таких молодняков по числу видов лугово-опушечная ЭЦГ остается преобладающей. Виды бореальной и неморальной групп, характерные для лесных фитоценозов, начинают поселяться уже на ранних этапах формирования древостоев, но еще не достигают значений, характерных для березняков III класса возраста и старше. Отмеченные особенности изменения травяного покрова можно объяснить спецификой условий среды на залежных землях, а также значительным эдификаторным влиянием березы повислой на первых этапах формирования лесного фитоценоза.

Литература

1. Абатуров Ю.Д., Зворыкина К.В., Ильюшенко А.Ф. Типы березовых лесов центральной части южной тайги.- М.: Наука, 1982. - 156 с.

2. Гульбе А.Я. Динамика фитомассы и годичной продукции молодняка березы на залежи в южнотаежной подзоне (Ярославская область) // Вестник Оренбургского гос. ун -та. Приложение «Биоразнообразие и биоресурсы». -2006. -№ 4. - С. 34-37.

3. Ильинская С.А., Матвеева А.А., Речан С.П., Орлова М.А., Казанцева Т.Н. Типы леса // Леса Западного Подмосковья. -М.: Наука, 1982. - С. 20-150.

4. Смирнова О.В., Ханина Л.Г., Смирнов В.Э. Эколого-ценотические группы в растительном покрове лесного пояса Восточной Европы // Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. Кн. 1 - М.: Наука, 2004. - С. 165-175.

5. Уткин А.И., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И., Ермолова Л.С. О наступлении лесной растительности на сельскохозяйственные земли в верхнем Поволжье // Лесоведение. -2002. -№ 5. - С. 44-52.

6. Ханина Л.Г., Заугольнова Л.Б., Смирнова О.В., Шовкун М.М., Глухова Е.М. База данных «Флора сосудистых растений Центральной России» [Электронный ресурс] / Объединенный центр вычислительной биологии и биоинформатики. - Электр. дан. -Пущино: ИМПБ РАН, 2001-2007. - Режим доступа: http://www.jcbi.ru/eco1/index.shtml, свободный.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 06-04-49397).