ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРАВЯНИСТОГО ЯРУСА ГОРОДСКИХ РЕКРЕАЦИОННЫХ ЛЕСОВ (НА ПРИМЕРЕ КАЛУГИ И ОБНИНСКА)
- Авторы: Евсеева А.А.1
-
Учреждения:
- Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского
- Выпуск: № 2 (2020)
- Страницы: 68-75
- Раздел: Статьи
- URL: https://vestnik.nvsu.ru/2311-1402/article/view/49722
- DOI: https://doi.org/10.36906/2311-4444/20-2/09
- ID: 49722
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Целью настоящего исследования является изучения разнообразия эколого-ценотической структуры травянистого яруса остаточных городских лесов на примере городов Калуги и Обнинска, в которых реализуются отличающиеся подходы к сохранению остаточных лесных сообществ на территории города. Обнинск практикует сохранение вошедших в городскую черту лесных зон в качестве рекреационных объектов, в Калуге же подобные лесные сообщества находятся в состоянии прерванной сукцессии и испытывали на себе лесотехнические мероприятия. Задачами исследования являются изучение эколого-ценотических и эколого-биологических спектров травянистого яруса лесных экосистем, а также выявление адвентивных и охраняемых видов растений. Исследование проходило в 2014-2015 гг. В изучаемых лесных сообществах было выбрано по 30 площадок, на которых велись геоботанические описания методом Браун-Бланке в разные периоды сезона вегетации (в июне и августе) для полного охвата флористического разнообразия. Всего за период наблюдений было сделано 240 флористических описаний. Городские леса Калуги оказались более подвержены негативным изменениям, протекающим в условиях рекреационного лесопользования. Травянистый ярус лесных рекреационных зон Калуги оказался более подверженным негативным изменениям, происходящим под воздействием антропогенной нагрузки, по сравнению с лесными рекреационными зонами Обнинска. Это выражается в долевом соотношении эколого-ценотических и эколого-биологических групп, наличии большего количества заносных видов в изучаемых сообществах Калуги, что свидетельствует о большей устойчивости к рекреационной нагрузке городских лесов Обнинска. Например, доля группы лесных местообитаний значительно выше в Обнинске, где лесные виды составляют более половины всех видов травяного яруса (54,2%). В Калужских лесах доля видов лесных местообитаний ниже (47,5%). Обнаруженная разница в устойчивости травянистого яруса лесов Обнинска предположительно объясняется стратегией их сохранения в городской черте в состоянии естественной сукцессии. Практическая значимость полученных результатов состоит в возможности их использования для определения степени негативных изменений в рекреационных лесах. Дальнейшие исследования могут быть направлены на организацию мониторинга городских лесов Калуги и Обнинска по состоянию травянистого яруса.
Полный текст
Введение Травянистый ярус является важной функциональной единицей лесной экосистемы. Он играет большую роль в формировании и возобновлении лесной экосистемы, обеспечивает стабильность и устойчивость лесной экосистемы. Нижние растительные ярусы естественных климаксовых лесов находятся в условиях равновесного состояния, при этом за счет устойчивых внутриценотических связей поддерживается стабильность видового состава и обеспечивается постоянное структурное разнообразие компонентов экосистемы [19]. Живой напочвенный покров - один из наиболее пластичных компонентов лесных экосистем, и вместе с тем он остается наименее устойчивым компонентом растительного сообщества под воздействием рекреации. Живой напочвенный покров, обусловленный средообразующим эдификатором, обеспечивает стабильность малого круговорота веществ и таким образом участвует в поддержании устойчивости экосистемы [2]. Именно виды живого напочвенного покрова в первую очередь реагируют на внешние воздействия и теряют свою целостность как лесного яруса. В свою очередь измененный травянистый ярус не может выполнять свои функции в полной мере и являться средой формирования будущего подроста, что угрожает дальнейшему разрушению экосистемы. Cохранение живого напочвенного покрова в остаточных рекреационных городских лесах, несущих высокую рекреационную нагрузку, остается малоизученным. Однако это направление исследований является важным, поскольку антропогенная нагрузка оказывает на эколого-ценотический спектр травянистых растений лесного сообщества существенное влияние [7; 12], что связано с изменениями, происходящими в городских рекреационных лесах под воздействием рекреации. Это уплотнение почвы вследствие вытаптывания, изменение ее гидрологического режима [16]. Рекреационные нагрузки влияют в первую очередь на нижний ярус фитоценоза, поэтому индикатором степени рекреационной дигрессии может служить изменение состава и состояния живого напочвенного покрова [10; 13]. Материалы и методы исследования Поскольку биологическое разнообразие видов как предмет охраны - одна из важнейших задач экологии в последние десятилетия [3], становится актуальным изучение не только биоразнообразия как многообразия видов растений той или иной экосистемы, но и многообразия образуемых этими видами эколого-ценотических групп. В данном исследовании сделан акцент на изучении разнообразия эколого-ценотических и эколого-биологических спектров травянистого яруса остаточных городских лесов на примере городов Калуги и Обнинска, в которых реализуются отличающиеся подходы к сохранению остаточных лесных сообществ на территории города. Обнинск практикует сохранение вошедших в городскую черту лесных зон в качестве рекреационных объектов, в Калуге подобные лесные сообщества находятся в состоянии прерванной сукцессии. Среди выбранных для исследования лесных массивов Калуги - памятник природы федерального значения - Калужский городской бор. Это крупный фитоценоз, являющийся уникальным участком южного варианта соснового леса, его остаточный лесной массив - «Комсомольская роща», имеющий статус памятника природы регионального значения; лесная часть памятника природы регионального значения «Парк усадьбы Яновских» с хвойно-широколиственными насаждениями; окраинный лесной массив около микрорайона «Ольговка», не имеющий охранного статуса [11]. Эколого-фитоценотический анализ видового состава травянисто-кустарничкового яруса был проведен в характерных для региона ассоциациях сосново-еловых лесов [15]. Исследование проходило в 2014-2015 гг. Все выбранные для исследований сообщества в Обнинске - остатки естественных лесных массивов. Выбранный для исследований в Обнинске естественный остаточный фитоценоз дача «Бугры», или «Кончаловский лес», имеет статус памятника природы регионального значения. Окраинный крупный массив «Белкинский лес» и находящийся в центральной части города «Гурьяновский лес» не имеют природоохранного статуса, в них представлены разнообразные хвойно-широколиственные ассоциации [11]. В изучаемых лесных сообществах было выбрано по 30 площадок, на которых велись геоботанические описания методом Браун-Бланке [22] в разные периоды сезона вегетации (в июне и августе) для полного охвата флористического разнообразия. Количество площадок в исследуемых объектах закладывалось пропорционально их площади. Так, в самом крупном объекте г. Калуги - Калужском городском бору - было заложено 19 пробных площадок, в Комсомольской роще - 4 площадки, в лесном массиве, окружающем мкрн. Ольговка - 5 площадок, в парке усадьбы Яновских - 2 площадки. В Обнинске в наибольшем по площади Белкинском лесу было выбрано 18 площадок, в Гурьяновском лесу - 7 площадок, в Кончаловском лесу - 5 площадок. Всего за период наблюдений было сделано 240 флористических описаний. Сбор и обработка гербарных образцов производились по общепризнанным методикам на кафедре ботаники, микробиологии и экологии Калужского государственного университета. Видовая принадлежность растений определялась по «Флоре средней полосы Европейской части России» [8], для определения видов пикульников использовалась работа Е.В. Масловой [9]. Эколого-ценотическая приуроченность видов определялась по «Калужской флоре» [15] и определителю Н.Н. Цвелева [20] Эколого-биологический анализ проводился по классификации жизненных форм Серебрякова [17] Наличие адвентивных видов для региона и степень их натурализации устанавливались по работам А.В. Крылова [5; 6]. Гербаризированные материалы хранятся в научном гербарии Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского (KLH). Результаты и их обсуждение В Калуге представители травянистого яруса лесных сообществ относятся к следующим группам: болотно-лесо-луговые, болотно-луговые, болотно-лесные, болотно-опушечно-лесные, болотно-опушечно-луговые, интородуценты, лесные, опушечно-болотно-луговые, опушечно-лесные, опушечно-луговые, опушечно-лугово-степные, опушечно-прибрежно-луговые, опушечно-степные, опушечные, прибрежно-луговые, сорно-лесные, сорно-луговые, сорно-опушечно-лесные, сорно-опушечно-луговые, сорно-прибрежно-луговые, сорно-прибрежно-опушечные, сорно-прибрежные, сорные. В Обнинске травянистый ярус городских лесов объединяет следующие группы: болотно-лесные, болотно-лесо-луговые, болотно-луговые, болотно-опушечно-лесные, лесные, луговые, опушечно-лесные, опушечно-луговые, опушечно-прибрежно-луговые, опушечные, прибрежно-луговые, прибрежно-сорные, сорно-лесные, сорно-луговые, сорно-опушечно-лесные, сорно-опушечно-луговые, сорно-прибрежно-луговые, сорно-прибрежно-опушечные, сорно-прибрежные, сорные. Для удобства сравнительного анализа спектров и их соотношений эколого-ценотические группы растений были укрупнены до групп лесных, луговых, опушечных, сорных и интродуцентов. Поскольку анализируемые растения обнаружены в лесных биотопах, при укрупнении эколого-ценотических групп растений в группу лесных видов были объединены все типы, которые имеют в составе названия указание на лесной биотоп произрастания. На рисунке 1 представлены соотношения эколого-ценотических спектров травянистых ярусов лесов Калуги и Обнинска. Доля группы лесных местообитаний значительно выше в Обнинске, где лесные виды составляют более половины всех видов травяного яруса (54,2%). В Калужских лесах доля видов лесных местообитаний ниже и составляет 47,5%. Опушечные виды, как правило, приурочены к лесным и смежным с ними экотопам. Их присутствие в лесных экосистемах не следует считать прямым признаком нарушенности. Это виды естественных местообитаний, сопряженных с лесными сообществами. В Обнинске доля опушечных видов также выше, чем в Калуге. Рис. 1. Эколого-ценотические спектры травянистого яруса фитоценозов Калуги и Обнинска Наличие значительного количества луговых видов свидетельствует об изменениях в экосистеме, произошедших под воздействием человека [14; 18]. В урбофитоценологии существует понятие феномена «олуговения лесов», который выражается в присутствии в городских лесах большого количества термофильных видов и видов более засушливых местообитаний, географически имеющих более южный, по сравнению с местоположением города, ареал. Это явление сопровождается снижением устойчивости лесного сообщества [21]. Доля сорных растений в исследуемых городах составляет примерно одинаковую величину, возможно, это связано с одинаковым уровнем рекреационной нагрузки на исследуемые лесные экосистемы. Как видно из рисунка, внедрение интродуцентов отмечается только в Калужских лесах. При сравнении спектров жизненных форм травянистого яруса городских лесов было выявлено, что в обоих городах доминируют многолетние травы (рис. 2). Рис. 2. Эколого-биологические спектры травянистого яруса фитоценозов Калуги и Обнинска Однолетние и двулетние растения являются менее устойчивыми к разного рода механическим воздействиям, в частности, к вытаптыванию. Однолетников и двулетников больше в Обнинских лесах, предположительно потому, что экосистемы данных лесных сообществ более устойчивые и их способность противостоять внешним воздействиям выше, при одинаковой рекреационной нагрузке, по сравнению с экосистемами лесов Калуги. Эколого-ценотический анализ показал различия в экосистемах исследуемых городов, обусловленные разницей в их способности противостоять изменениям. Городские леса Калуги более подвержены негативным процессам, протекающим в условиях рекреационного лесопользования. Далее был проведен анализ видов, различных в изучаемых городах. Для этого из перечней встреченных видов были исключены общие виды для исследуемых городов, а оставшиеся подверглись эколого-ценотическому и эколого-биологическому анализу. При сравнении эколого-ценотических спектров различающихся видов было обнаружено, что разница в доле лесных видов более выраженная (рис. 3). Среди растений, отмеченных в Обнинске, доля лесных составляет 49,1%, а в Калуге всего 15,2%. Это говорит о том, что при исключении общих лесных видов из списков, характеризующих флору сообществ обоих городов как лесную, среди оставшихся различных видов пропорция в Калуге сместилась и здесь отмечается большое число видов прочих местообитаний. В Обнинске в пропорции фитоценотических групп растений лесные виды сохранили доминирование в спектре. Доля опушечных видов в Калуге возросла. В Обнинске сохранилось меньшее долевое значение луговых видов. Доли остальных фитоценотических групп существенно не изменились. Рис. 3. Сравнение эколого-ценотических спектров травянистых растений, различных для лесов Калуги и Обнинска При исключении из списков видов лесных экосистем Калуги и Обнинска общих видов пропорции эколого-биологической структуры флоры существенно не изменились. Однако в Обнинске немного возросла роль двулетних, а также среди встреченных видов, характерных только для Обнинска, отсутствуют представители кустарничков, ушедшие в общий с Калужскими лесами список видов (рис. 4). Рис. 4. Сравнение эколого-биологических спектров травянистых растений, различных для лесов Калуги и Обнинска Присутствие и натурализация заносных видов может выступать критерием устойчивости экосистем. Внедрившиеся растения разрушают сложившиеся внутриценотические связи в растительном сообществе и заменяют его на чужеродные группировки [1]. В травянистом ярусе лесов г. Калуги выявлено 4 адвентивных вида, все растения натурализовались, степень натурализации N8-N9 (табл.). Таблица Адвентивные виды Калуги (+) и Обнинска (×) и степень их натурализации Наименование видов Степень натурализации видов Путь заноса N0-N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 Натурализовавшиеся растения Myosotis sylvatica - - - - - - + - *C Impatiens glandulifera - - - - - - - + C I. parviflora - - - - - - +× - **A Viola odorata - - - - - - + - C Solidago gigantea - - - - - - - × С Примечание: * - преднамеренно занесенные, C; ** - непреднамеренно занесенные, A. В Обнинских лесах обнаружено 2 адвентивных вида, также натурализовавшихся в местной флоре, степень их натурализации также N8-N9 [5]. Высокая степень натурализации обнаруженных в Калуге и Обнинске видов говорит об ослабленных городскими условиями внутриценотических связей данных экосистем. Вместе с тем в Калуге выявлено большее количество заносных видов. В Обнинске было обнаружено 4 краснокнижных вида (2% от всех краснокнижных видов региона) [4]: Daphne mezereum L. (сем. Thymelaeaceae), Lunaria rediviva L. (сем. Crucíferae), Sanicula europaea L. (сем. Apiaceae) и Lathyrus niger (L.) Bernh. (сем. Fabaceae). В Калужских городских лесах найдено 3 находящихся под охраной вида (1,5% от всех краснокнижных видов региона): Viola odorata L. (сем. Violaceae), Sanicula europaea L. (сем. Apiaceae) и Scabiosa ochroleuca L. (сем. Dipsacoideae), причем последний вид относится к луговым местообитаниям. Выводы Таким образом, травянистый ярус лесных рекреационных зон Калуги оказался более подверженным негативным изменениям, происходящим под воздействием антропогенной нагрузки, по сравнению с лесными рекреационными зонами Обнинска. Эколого-ценотическая структура растительных сообществ Калуги характеризуется значительной антропогенной трансформацией, при которой в растительные ассоциации активно внедряются луговые и синантропные виды, которые натурализуются и вытесняют из ценозов классические лесные виды. Это выражается в долевом соотношении эколого-ценотических и эколого-биологических групп, наличии большего количества заносных видов в изучаемых сообществах Калуги, что свидетельствует о большей устойчивости к рекреационной и прочей антропогенной нагрузке городских лесных экосистем Обнинска. Обнаруженная разница в устойчивости травянистого яруса предположительно объясняется стратегией сохранения лесов, вошедших в городскую черту Обнинска в состоянии естественной сукцессии.×
Об авторах
А. А. Евсеева
Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковскогоканд. биол. наук
Список литературы
- Акатов В. В., Акатова Т. В., Загурная Ю. С., Шадже А. Е. Инвазибельность растительных сообществ: прогноз на основе анализа ценотических параметров // Новые технологии. 2009. № 3. С. 112-119.
- Беляева Н. В., Пакконен Н. А. Структура живого напочвенного покрова после добровольно-выборочных и равномерно-постепенных рубок // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2010. № 26. С. 3-10.
- Коваленко И. Н. Эколого-ценотические стратегии и их разнообразие на примере травянисто-кустарничкового яруса лесных экосистем // Наука и Мир. 2015. Т. 3. № 5. С. 74-76.
- Красная книга Калужской области. Калуга: Золотая Аллея, 2006. 608 с.
- Крылов А. В., Решетникова Н. М. Адвентивный компонент флоры Калужской области: натурализация видов // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 8. С. 1126-1148.
- Крылов А.В., Решетникова Н.М. Адвентивный компонент флоры Калужской области: динамика распространения видов // Ботанический журнал. 2010. Т. 95. № 3. С. 350-367.
- Кузнецова А.А. Эколого-ценотические спектры травянистого яруса сосновых лесов: влияние рекреационной нагрузки // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. науч. тр. Международной научно-практической конференции: в 2 ч. М. 2015. С. 35-38.
- Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. 10-е изд. М., 2006. 600 с.
- Маслова Е. В. Дифференциация двух видов пикульника (Galeopsis bifida Boenn. и G. tetrahit L.) по морфологическим признакам и ДНК-маркерам // Генетика. 2008. Т. 44. № 3. С. 366-373.
- Никитченко Л.А., Миленин А.И. Мониторинг рекреационного воздействия на пригородные леса города Воронеж // Лесотехнический журнал. 2012. № 4 (8). С. 167-171.
- Особо охраняемые природные территории и памятники природы Калужской области. URL: https://clck.ru/NotEi. (Дата обращения: 11.03.2020).
- Петрачук А. А., Турсумбекова Г. Ш. Экологический анализ травяно-кустарничкового яруса подтайги заказника «Успенский» Тюменского района // Мир Инноваций. 2017. № 2. С. 63-68.
- Прилепова О.Ю., Шелухо В.П. Реакция лесного фитоцензоа как основа нормирования рекреационной нашрузки на пригородные леса // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2018. № 3(23). С. 13-24.
- Реуцкая В.В., Гапоненко А.В. Воздействие рекреационных нагрузок на лесные экосистемы Усманского бора // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 9(131). С. 82-86.
- Решетникова Н.М., Майоров С.Р., Скворцов А.К., Крылов А.В., Воронкина Н.В., Попченко М.И., Шмытов А.А. Калужская флора: аннотированный список сосудистых растений Калужской области. М., 2010. 548. c.
- Рысин Л. П. Методика оценки последствий рекреационного лесопользования // Лесной вестник. 2000. № 6. С. 56-59.
- Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. Жизненные формы покрытосеменных и хвойных растений. М., 1962. 378 с.
- Трещевская Э.И., Андрющенко П.Ф., Боев В.Е., Дюков А.Н., Панков Я.В. Роль сосны обыкновенной при лесной рекультивации нарушенных земель // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования: материалы науч. конф. Воронеж, 1993. С. 106-108.
- Уфимцев В.И., Стрельникова Т.О., Куприянов О.А. Структура живого напочвенного покрова в сосняках на участках рекультивации Кузбасса // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 44. С. 36-58.
- Цвелев Н.Н. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России (Ленинградская, Псковская и Новгородская области). СПб.: Издательство СПХФА, 2000. 781 с.
- Шадрин В.А., Федчук А.В. Состояние лесных экосистем под влиянием рекреации (на примере города Ижевска // Молодежный научный вестник. 2017. № 12(25). С. 33-39.
- Braun-Blanquet J. Pflanzensociologie. 3. Aufl. Wien, N.-Y. 1964.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)