Потенциал самовосстановления геосистем и его оценка на основе фитоиндикации - Статья

ПОТЕНЦИАЛ САМОВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕОСИСТЕМ И ЕГО ОЦЕНКА НА ОСНОВЕ ФИТОИНДИКАЦИИСамовосстановление растительности обуславливает восстановление почвенного покрова, микроклимата, водного режима, т.е. других компонентов геосистемы, что обуславливает возможность оценки потенциала самовосстановления геосистем по признакам растительного покрова. геосистема самовосстановление сукцессионный деградация Решались следующие задачи: изучение закономерностей восстановительных сукцессий растительности в природных и природно-антропогенных геосистемах юго-востока Беларуси; исследование факторов, влияющих на ход восстановительной сукцессии; выявление отличий сукцессий в сильнонарушенных и малонарушенных геосистемах; определение диагностических признаков деградации потенциала самовосстановления. В качестве критериев оценки потенциала самовосстановления рассматривались показатели автогенных сукцессий растительности: длительность абиогенного этапа (время от момента формирования субстрата до появления пионерных группировок); длительность пионерной стадии, общая длительность нелесных стадий; длительность пионерной стадии; время появления деревьев (год с начала сукцессии) - показатель, характеризующий скорость формирования лесной экосистемы; общее проективное покрытие растительности (%); видовое богатство (число видов на 100 м2); численность естественного возобновления древесных видов (шт./га); доля терофитов в спектре жизненных форм (% от всех видов); доля фанерофитов в спектре жизненных форм (% от всех видов); представленность видов класса Querco-Fagetea (неморальные широколиственные леса) эколого-флористической классификации Браун-Бланке (% от общего числа видов); представленность лесных видов (виды всех лесных классов растительности, % от общего числа видов); синантропизация (доля видов синантропных классов Stellarietea media, Artemisietea vulgaris, Agropyretea repentis и т.д. эколого-флористической классификации Браун-Бланке, % от общего числа видов); запас фитомассы (т/га). Кроме того, использовались показатели адвентизации растительности (характеризуют степень открытости экосистемы для вторжения чужеродных видов; минимальная открытость, соответственно максимальная замкнутость, наблюдается в климаксовых геосистемах): АД1 - доля адвентивных видов от общего числа видов флоры (% от числа всех видов); характеризует степень адвентизации флоры; АД2 - доля адвентивных видов в покрытии (% от общего проективного покрытия); характеризует эколого-ценотическое значение адвентивных видов в растительном покрове; АД3 - доля адвентивных видов деревьев от общего числа древесных видов; АД4 - доля адвентивных видов деревьев от общей численности естественного возобновления; характеризует эколого-ценотическое значение адвентивных деревьев, их способность к самовоспроизводству. Так, в сильнонарушенных геосистемах время появления деревьев на градиенте сукцессии увеличивается в 2,1 раза; представленность лесных видов достоверно отличается уже на нелесных стадиях, где она ниже в 8 раз; уровень синантропизации достоверно выше в 1,5 раза, численность естественного возобновления древесных видов существенно ниже-в 9,4 раза, доля терофитов - в 1,9 раза, фанерофитов - в 3,6 раза.

1. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). М., 1994.

2. Зональные типы биомов России: Антропогенные нарушения и естественные процессы восстановления экологического потенциала ландшафтов / Под ред. К.М. Петрова. СПБ., 2003.

3. Braun-Blanquet J. Pflanzensociologie. Wien; New York, 1964.

4. Ellenberg H. Zeigerwerte der Gefasspflanzen Mitteleuropas. Gottingen, 1974.

5. Цыганов Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. М., 1983.

6. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа, 1998.

7. Смирнова О.В. // Лесоведение. 2004. №3. С. 15.

8. Волков С.Н. Землеустройство в условиях земельной реформы (экономика, экология, право). М., 1998.

9. Агроэкология / Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М., 2000.

Показатели сукцессии растительности в геосистемах, имеющих различную степень антропогенной нарушенности

Показатель Малонарушенные геосистемы Сильнонарушенные геосистемы

Нелесные стадии (n=21) Лесные стадии (n=28) Нелесные стадии (n=27) Лесные стадии (n=23)

Время появления деревьев, лет 2,6±0,2 5,4±0,5*

Средняя продолжительность пионерной стадии, лет 1,1±0,12 2,7±0,48*

Средняя продолжительность абиогенного этапа, лет 0,0±0,0 1,0±0,28*

Средняя продолжительность нелесных стадий, лет 7,35±0,53 15,2±0,91*

Представленность видов класса Querco-Fagetea, % 1,1±0,3 48,7±4,2 0,4±0,3 11,7±3,1*

Представленность лесных видов, % 3,2±0,7 72,8±2,2 0,4±0,3 15,5±3,2*

Синантропизация, % 47,7±3,9 0,7±0,4 70,5±4,8* 34,0±3,5*

Численность естественного возобновления древесных видов, шт./га 2330±370 4661±359 248±65* 1900±428*

Доля терофитов в спектре жизненных форм, % 20,2±4,7 1,1±0,4 38,9±4,9 10,9±1,5*

Доля фанерофитов в спектре жизненных форм, % 10,2±1,2 45,5±1,4 2,8±1,4 24,7±2,0*

АД1 7,4±1,2 0,2±0,1 24,4±2,1* 13,1±2,0*

АД2 7,9±1,4 0,03±0,02 27,8±4,0* 7,5±2,3*

АД3 0,0±0,0 0,6±0,6 58,4±6,8* 31,4±6,0*

АД4 0,0±0,0 0,1±0,1 69,2±9,1* 35,2±8,5*

Примечание. * достоверное отличие от малонарушенных геосистем (р<0,05).

Показатели сукцессии растительности на постоянных пробных площадках

Показатель Год от начала сукцессии

1 3 5 7

Представленность лесных видов, % 0* 0 0 4,2 0 5,0 3,1 15,8

Синантропизация, % 93,3 73,7 60,0 25,0 42,8 25,0 43,8 21,1

Видовое богатство, видов на 100 м2 9,8 14,0 10,5 17,5 13,4 15,9 14,4 16,5

Численность естественного возобновления древесных видов, шт./га 0 0 0 1530 20 4750 260 8550

Доля терофитов в спектре жизненных форм, % 80,0 57,9 13,3 0 7,7 0 18,7 0

Доля фанерофитов в спектре жизненных форм, % 0 0 0 20,8 7,7 25,0 12,5 26,3

АД1 20,0 10,5 20,0 4,2 19,2 5,0 25,0 5,3

АД2 29,3 16,9 5,4 0,6 7,6 4,0 10,1 3,6

АД3 0 0 0 0 100 0 100 0

АД4 0 0 0 0 100 0 100 0

Примечание. * - сильнонарушенная геосистема; ** - малонарушенная геосистема.

Таблица 3

Диагностические признаки деградации потенциала самовосстановления геосистем (локальный уровень)

Признаки деградации Причины Возможные последствия

Задержка сукцессии на нелесных стадиях Длительный абигенный этап (2-10 и более лет) Токсичность субстрата Высокий риск развития эрозионных процессов; высокий риск инвазий адвентивных видов; низкая биологическая продуктивность и биомасса; преобладание выноса биогенных веществ; торможение гумусонакопления и почвообразования

Длительная пионерная стадия (3-10 и более лет) Токсичность субстрата, экстремальная сухость субстрата, высокая каменистость субстрата

Отсутствие или низкая численность естественного возобновления раннесукцессионных деревьев Ингибирующие влияние рудеральной растительности на самосев деревьев; отсутствие источников семян

Низкое проективное покрытие травянистой растительности Токсичность, экстремальная сухость, высокая каменистость субстрата

Задержка сукцессии на стадиях раннесукцессионного леса Отсутствие или низкая численность естественного возобновления позднесукцессионных деревьев Отсутствие источников семян позднесукцессионных видов или угнетение их популяций Пониженный запас фитомассы и как следствие пониженные средообразующие и средозащитные функции (в том числе гидрологическая, почвообразовательная); несбалансированность процессов функционирования; высокая вероятность массового отмирания древостоя; пониженная устойчивость древостоя к вредителям и болезням

Высокая синантропизация травяной, кустарниковой и древесной растительности Высокая степень «открытости» экосистемы изза отсутствия ключевых видов; несформированность лесной фитосреды

Низкая представленность видов класса Querco-Fagetea Отсутствие источников семян; отсутствие фитосреды, создаваемой позднесукцессионными деревьями-эдификаторами

Адвентизация растительности Высокая степень адвентизации естественного возобновления деревьев и кустарников на нелесных стадиях Обилие источников семян адвентивных видов Непредсказуемый характер сукцессии; нарушение нормального протекания сукцессионных смен; формирование субклимаксовых травяных, кустарниковых и лесных сообществ, ингибирующих дальнейший ход сукцессии

Высокая степень адвентизации травяной, кустарниковой и древесной растительности на лесных стадиях Высокая «открытость» экосистемы изза отсутствия ключевых видов; наличие экотопов, благоприятных для инвазий

Наличие естественного возобновления адвентивных деревьев Отсутствие или угнетенное состояние популяций позднесукцессионных деревьев

Размещено на .ru