FLOODING REGIME OF THE OB RIVER DOWNY WILLOW SCRUBS (CARICI AQUATILIS-SALICETUM LAPPONUM TARAN 1993, ALNETEA GLUTINOSAE) FOR 1979-2016

Full Text

Введение. Эколого-флористическая ассоциация Carici aquatilis-Salicetum lapponum Taran 1993 объединяет сообщества ивы лопарской (Salix lapponum L.), распространенные в Западной Сибири в подзоне средней тайги. В классификации растительности по методу Браун-Бланке ассоциация входит в союз Salicion cinereae Th. Müller et Görs ex Passarge 1961, порядок Salicetalia auritae Doing 1962 и класс Alnetea glutinosae Br.-Bl. et Tx. ex Westhoff et al. 1943 (Таран 1993; Титов, Овечкина 2000; Тюрин, Титов 2001; Таран, Тюрин 2006; Таран и др. 2016). Среднетаежные лопарскоивняки в Западной Сибири слабо изучены. Лишь в одной из публикаций им дана развернутая характеристика (Таран и др. 2016). Все известные местонахождения ассоциации Carici aquatilis-Salicetum lapponum связаны с поймами Оби и ее таежных притоков, но подробных сведений об особенностях поемного режима этих ивняков в литературе до сих пор не имелось. Цель статьи - дать детальное геоботаническое описание обских лопарскоивняков на отрезке Сургут - Нижневартовск и охарактеризовать режим их затопления за 1979-2016 гг. Методы. Исследования проведены в Сургутском и Нижневартовском районах Ханты-Мансийского автономного округа. В природном отношении этот отрезок обской поймы располагается в подзоне средней тайги (Ильина и др. 1985). Болотные лопарскоивняки изучались в 0,5-1 км к востоку от дамбы водохранилища Сургутской ГРЭС и на приустьевом отрезке Ермаковского Егана, левого притока Оби, лугово-болотные - в 9 км к югу от Сургута на обширном болотистом безлесном массиве, Большом Соре, примыкающем с юга к останцу Каменный Мыс (рис. 1). Рис. 1. Асс. Carici aquatilis-Salicetum lapponum в пойме р. Оби на отрезке Сургут-Нижневартовск: 1 - Большой Сор; 2 - окрестности Сургутской ГРЭС; 3 - Ягмунъягунский ключевой полигон (Таран и др. 2016); 4 - низовья р. Ермаковский Еган Геоботанические описания (оп.) в окрестностях Сургута сделаны в 1998-2002 гг., в окрестностях Нижневартовска - в 2015 г. Стандартная площадь описаний - 100 м2. Проективное покрытие (ПП) видов определялось в процентах, для низких значений - в баллах: «r» - ПП не более 0,01%; «+» - более 0,01, но менее 0,3%. На трех учетных площадках (УП) авторами собраны мхи, которые определила О.Ю. Писаренко (Таран и др. 2005). На одной из УП образцы мохообразных собрали и определили бриологи из Ботанического института РАН (Чернядьева, Кузьмина 2002). Виды сосудистых растений и мохообразных приводятся по общепринятым у геоботаников источникам (Черепанов 1995; Ignatov et al. 2006; Konstantinova et al. 2009). Мощность торфяной залежи под болотными лопарскоивняками определялась шестом, который втыкался до упора в минеральный грунт. Для определения уровня грунтовых вод (УГВ) в лугово-болотных лопарскоивняках делались прикопки. Уровень затопления ивняков в период половодий выявлялся по косвенным признакам (высоте расположения в кронах ив принесенной половодьем ветоши, меткам ила на установленных в пойме столбах ЛЭП), а также прямыми наблюдениями на пике половодий на ранее изученных УП. Учетные площадки подсургутских лопарскоивняков располагаются неподалеку от створа гидропоста г. Сургута. Данные гидропоста о ежедневных уровнях воды в р. Оби использованы для общей оценки погодичной динамики затопления лопарскоивняков за 1979-2016 гг. Обеспеченность уровней затопления указывается по В. Ф. Усачеву с соавт. (1985). Результаты и обсуждение. Описания ивняков с доминированием ивы лопарской разделяются на три группы (табл. 1): болотные ценозы из поймы Ермаковского Егана (оп. 1-2) и окрестностей Сургутской ГРЭС (оп. 3-7), лугово-болотные ценозы Большого Сора (оп. 8-9). Таблица 1 Асс. Carici aquatilis-Salicetum lapponum в пойме р. Оби: субасс. C. a.-S. l. typicum, вар. typicum (1-2), субасс. C. a.-S. l. typicum, вар. Carex lasiocarpa (3-7), субасс. C. a.-S. l. juncetosum filiformis (8-9) Номер описания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Полевой номер 7.15 9.15 3.98 4.98 85.99 86.99 8.00 11.02 12.02 Год описания 2015 2015 1998 1998 1999 1999 2000 2002 2002 Дата, день.месяц 27.8 28.8 12.8 12.8 15.9 15.9 9.8 6.9 6.9 Площадь описания, м2 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ОПП подроста березы,% 0 0 + + + 5 0,5 0 0 Высота ивы средняя, м 1,7 1,5 1,5 1,3 1,5 1,5 1,4 1,9 2,0 ОПП ивы,% 30 30 20 25 30 20 30 70 70 ОПП травостоя,% 60 65 50 60 40 35 25 25 7 ОПП зеленых мхов,% 0,5 2 10 8 5 17 2 1 r ОПП сфагнов,% 0 r 20 12 15 43 48 0 0 Число видов сосудистых 7 9 14 14 11 15 12 28 24 Число видов мохообразных нд нд нд нд 12 13 21 >2 4 Толщина торфа, см 45 75 144 145 164 153 161 3 5 УГВ, см 27 2-3 8 8 2 5 0 55 60 Д.в. асс. Carici aquatilis-Salicetum lapponum B Salix lapponum 30 30 20 25 30 20 30 70 70 Carex aquatilis 30 15 5 2 3 10 5 5 . Д.в. вар. Carex lasiocarpa Carex lasiocarpa . . 5 10 0,3 3 3 . . Carex rostrata . . 20 5 2 2 2 . . Д.в. субасс. C.a.-S.l. juncetosum filiformis Juncus filiformis . . . . . . . 1 + Gentiana pneumonanthe . . . . . . . + . Д.в. Alnetea glutinosae Comarum palustre 40 60 15 20 35 20 15 2 1 Naumburgia thyrsiflora 5 3 10 4 1 0,5 2 + r Galium palustre r . 0,5 3 + + r + r Окончание таблицы 1 Номер описания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Equisetum fluviatile + + r . r r + . r B Betula pubescens . . + + + 5 0,5 . . Carex acuta . 3 . . . . . + 2 Carex vesicaria . . 5 . . . . + + Carex cinerea . . r + . + . . . Carex juncella . + . . . + . . . Прочие виды сосудистых Calamagrostis neglecta . . r 2 + . r r + Stellaria palustris . . r 3 + + . . r Calamagrostis purpurea . . 1 10 . + r . . Lysimachia vulgaris . . . . . . r 2 r Lythrum salicaria . 0,3 . . . . . 0,5 3 Veronica longifolia + . . . . . . 7 + Mentha arvensis . . . r . . . r + Thalictrum flavum . . . r . . . 1 . Ranunculus repens . . . . . . . 7 r Senecio tataricus . . . . . . . 2 r Caltha palustris . . . . . . . 0,7 r Lathyrus palustris . . . . . . . + r Ranunculus reptans . . . . . . . + r Rorippa amphibia . . . . . . . r r Мхи и печеночники напочвенного яруса Sphagnum fimbriatum . . . . 10 1 20 . . Sphagnum squarrosum . . . . 2 1 25 . . Sphagnum subsecundum . . . . 2 1 3 . . Sphagnum obtusum . . . . 1 1 + . . Aulacomnium palustre . . . . 3 1 + . . Calliergon cordifolium . . . . 1 1 + . . Calliergonella lindbergii . . . . + 1 1 . . Helodium blandowii . . . . 0,5 1 + . . Climacium dendroides . . . . + 1 + . . Pseudobryum cinclidioides . . . . + 1 + . . Polytrichum longisetum . . . . + . 1 . . Pohlia nutans . . . . . 1 + . . Plagiomnium ellipticum . . . . . . + . r Marchantia polymorpha . . . . . . . + r Riccia cf. fluitans f. terrestris . . . . . . . + r Примечание. Только в одном из описаний отмечены: сосудистые растения - Alisma plantago-aquatica 8(r); Calamagrostis epigeios 6(+); Cardamine pratensis 8(r); Carex cf. omskiana 2(+); Eleocharis palustris 9(r); Myosotis cespitosa 8(+); Oxycoccus palustris 6(r); Poa pratensis 9(r); Potentilla anserina 9(r); Ptarmica cartilaginea 8(0,5); Ranunculus lingua 8(+); Sium latifolium 8(r); Sparganium emersum 8(r); Stachys palustris 9(r); печеночник - Chiloscyphus polyanthos 7(+); мхи - Brachythecium salebrosum 5(+); Bryum pseudotriquetrum 7(+); Callicladium haldanianum 7(+); Calliergon stramineum 7(+); Drepanocladus aduncus 7(+); Drepanocladus polygamus 7(+); Isopterygiopsis pulchella 6(1); Leptodictyum riparium 9(1); Pohlia bulbifera 7(+); Pohlia sp. 5(+); Polytrichum commune 6(1); Sanionia uncinata 7(+). «Д. в.» - диагностические виды синтаксонов; «B» - кустарники и подрост березы. Авторы описаний: 1-4, 6, 7, 9 - В. Н. Тюрин; 5, 8 - Г. С. Таран. Виды мохообразных к оп. 7 определили И. В. Чернядьева и Е. Ю. Кузьмина (2002), к оп. 5, 6 и 9 - О. Ю. Писаренко (Таран и др. 2005). Охарактеризуем местообитания всех трех групп лопарскоивняков. Ширина поймы Ермаковского Егана на обследованном участке варьирует от 2 до 3 км. В растительном покрове преобладают осоково-сабельниковые (Comarum palustre) болота, занимающие центральную зону поймы. Внутрипойменные протоки окаймляются водяноосоковыми (Carex aquatilis) болотистыми лугами. Местами, на повышенных участках центральной зоны, лопарскоивняки образуют скопления мелкоконтурных ценозов (оп. 1). В притеррасной зоне поймы хорошо выражен пояс лопарскоивняков (оп. 2), отделяющий центральную (лугово-болотную) зону от лежащего выше пояса притеррасных осоково-пурпурновейниково-сфагновых березняков. В поясе притеррасных лопарскоивняков по обеим сторонам от оп. 2 располагаются два столба ЛЭП. Половодье 2015 г. оставило на них метки максимального уровня воды на высоте 272 и 307 см над поверхностью почвы. Несмотря на столь высокое затопление, лопарскоивняки Ермаковского Егана в 2015 г. после схода полых вод находились в очень хорошем состоянии. В 2015 г. высота половодья в створе гидропоста г. Нижневартовска составила 1061 см, что позволяет определить высоту поверхности почвы в лопарскоивняках, окружающих УП с оп. 2: 754-789 см над нулем Нижневартовского гидропоста. Лопарскоивняки, найденные к востоку от дамбы Сургутской ГРЭС (оп. 3-7), имеют вид широкой полосы, размещенной в притеррасной зоне обской поймы. Cо стороны Оби лопарскоивняки предваряются болотистыми осоковыми лугами и осоково-сабельниковыми болотами, со стороны надпойменной террасы, на чуть более высоких поверхностях, - торфяными болотами, залесенными березой. В 2007 г. на пике половодья в этих ивняках замерены уровни стояния воды и определена высота УП над нулем сургутского гидропоста: оп. 5 - 682-687 см (в среднем - 684), оп. 6 - 687-692 (среднее - 688), оп. 7 - 687-692 см (среднее - 690). Таким образом, поверхности УП 5-7 располагаются в диапазоне 682-692 см над нулем гидропоста. В 2015 г. половодье достигало отметки 829 см (обеспеченность затопления - 10%), следовательно, УП 5-7 покрывались водой на высоту 137-147 см. В 9 км к югу от Сургута на крупном переувлажненном участке поймы (Большом Соре) изучены два ценоза лугово-болотных лопарскоивняков (оп. 8-9). Они занимали невысокие гривы среди обширных пространств болотистых лугов и имели четко очерченные границы. Средняя высота ив составляла 1,9-2,0 м, половодная ветошь на кронах располагалась на высоте 165 (оп. 8) и 180 см (оп. 9). На нижней границе распространения ивы лопарской рядом с оп. 8 половодная ветошь также располагалась на высоте 180 см. Половодье 2002 г. было высоким (обеспеченность - 20%) и долгим. На пойме установились транзитные течения, при этом максимальные и субмаксимальные уровни удерживались в течение двух недель. За это время уровень затопления в створе сургутского гидропоста выровнялся по всей ширине поймы. Вычитая из максимального уровня половодья (784 см) высоту затопления лопарскоивняков (165 и 180 см), можно определить высоту поверхности УП относительно нуля гидропоста: 604 (оп. 8) и 619 см (оп. 9). В 2015 г. лугово-болотные лопарскоивняки на Большом Соре затоплялись на высоту 210-225 см над поверхностью почвы, общая продолжительность затопления составила 78-81 день. Как показало повторное обследование в 2016 г., такие высота и длительность затопления не ухудшили жизненного состояния этих ивняков. Знание высотного положения подсургутских лопарскоивняков над нулем сургутского гидропоста в сопоставлении с доступными нам данными о ежедневных уровнях воды в русле Оби за 1979-2016 гг. позволило нарисовать картину их погодичного затопления (табл. 2). В дни, когда выполнялись оп. 6 и 7 (табл. 1), высота воды в Оби была ниже поверхности УП на 483 и 451 см соответственно. При этом на обеих УП вода находилась у поверхности почвы (УГВ 5 и 0 см соответственно). Следовательно, после схода полых вод лопарскоивняки, расположенные у СурГРЭС, питаются грунтовыми водами, поступающими с надпойменной террасы. Таблица 2 Характеристика режима затопления лопарскоивняков на учетных площадках (УП) в окрестностях г. Сургута за 1979-2016 гг. Номер колонки 1 2 Субассоциация (вариант) typicum (var. Carex lasiocarpa) juncetosum filiformis Высота поверхности УП над нулем гидропоста, см 682-692 604-619 Интервал наблюдений за уровнями воды в Оби, годы 1979-2016 1979-2016 Год, по которому нет данных 1994 1994 Число лет с доступными авторам данными гидропоста 37 37 Число лет, когда УП затапливались* 19-22 32-35 Погодичная частота затопления,% 51-59 86-95 Максимальный срок затопления (2007 г.), дни 73-75 94-96 Средний срок затопления за 37 лет, дни 22-26 49-54 Средний срок затопления только за годы затоплений лопарскоивняков, дни 38-43 52-57 Максимальная высота затопления УП (1979 г.), см 182-192 255-270 Средняя высота максимального затопления за 37 лет, см 28-34 79-93 Средняя высота максимального затопления УП только за годы затоплений лопарскоивняков, см 48-57 84-98 Примечание. *Здесь и далее первое число характеризует режим затопления местообитаний ивняков на их верхней границе, второе - на нижней. Средние показатели по годам затоплений приведены к числу лет, когда затапливался хотя бы нижний уровень лопарскоивняков. Если в год затопления заливался только нижний уровень, показатели верхнего уровня приравнивались к нулю. В день, когда выполнялись оп. 8 и 9 (табл. 1), высота воды в Оби была ниже уровня поверхности УП на 304-319 см. При этом УГВ составлял 55-60 см, т.е. был выше уровня воды в русле Оби на 244-264 см. Можно предположить, что УГВ под лугово-болотными лопарскоивняками поддерживается благодаря водам, запасенным в озерах Большого Сора. Доступные нам сведения по ежедневным уровням воды в русле Оби в створе Нижневартовского гидропоста весьма фрагментарны. Наиболее полный ряд данных охватывает интервал за 1979-1993 гг. Чтобы корректно сравнить особенности затопления лопарскоивняков под Сургутом и в низовьях Ермаковского Егана, следует использовать показатели уровней только за этот период (табл. 3). Таблица 3 Сравнение характеристик затопления лопарскоивняков в пойме Оби у г. Сургута и в низовьях Ермаковского Егана за 15 лет (1979-1993 гг.) Номер колонки 1 2 3 Субассоциация (вариант) typicum (var. Carex lasiocarpa) typicum (var. typicum) juncetosum filiformis Число лет, когда лопарскоивняки затапливались* 9-10 12-13 13-14 Погодичная частота затопления,% 60-67 80-87 87-93 Максимальный срок затопления (1979 г.), дни 70-72 72-77 80-81 Средний срок затопления за 15 лет, дни 22-25 38-49 51-53 Средний срок затопления только за годы затоплений лопарскоивняков, дни 33-38 44-57 55-57 Максимальная высота затопления (1979 г.), см 182-192 281-316 255-270 Средняя высота максимального затопления за 15 лет, см 28-34 72-102 83-96 Средняя высота максимального затопления только за годы затоплений лопарскоивняков, см 42-50 84-117 89-103 Примечание. Местонахождение лопарскоивняков: 1 - г. Сургут, к востоку от СурГРЭС; 2 - низовья р. Ермаковский Еган; 3 - г. Сургут, Большой Сор. * См. примечание к табл. 2. Как видим (табл. 3), болотные лопарскоивняки низовьев Ермаковского Егана по частоте затопления и его максимальной продолжительности, а также по средней продолжительности затопления, определенной на 15-летнем интервале, занимают промежуточное положение между подсургутскими болотными (колонка 1) и лугово-болотными (колонка 3) лопарскоивняками. Средние погодичные высоты затопления лопарскоивняков Ермаковского Егана изменяются в более широком диапазоне, нежели на Большом Соре: на верхнем уровне они ниже (72 и 84 см), на нижнем - выше (102 и 117 см). При этом в лопарскоивняках Ермаковского Егана отмечаются более высокие максимальные и средние многолетние уровни затопления. Пойма Оби в Нижневартовском районе в 1,7 раза уже, чем в Сургутском (Васильев, Седых 1984). Это вызывает больший подъем волны половодья при прохождении ею Нижневартовского отрезка обской поймы. Заключение. В статье дана детальная синтаксономическая характеристика лопарскоивняков ассоциации Carici aquatilis-Salicetum lapponum Taran 1993, входящей в союз Salicion cinereae Th. Müller et Görs ex Passarge 1961, порядок Salicetalia auritae Doing 1962 и класс Alnetea glutinosae Br.-Bl. et Tx. ex Westhoff et al. 1943. Ассоциация разделяется на 2 субассоциации: Carici aquatilis-Salicetum lapponum typicum Taran 1993 (варианты typicum и Carex lasiocarpa) и Carici aquatilis-Salicetum lapponum juncetosum filiformis Taran, Tyurin et Dyachenko 2016. Впервые в Западной Сибири охарактеризован поемный режим ивняков с доминированием Salix lapponum. В ходе наших исследований выяснилось, что подсургутские болотные (притеррасные) лопарскоивняки, сформированные на торфяной залежи мощностью 144-164 см (субасс. typicum, var. Carex lasiocarpa), по сравнению с лугово-болотными аналогами занимают более высокое положение в рельефе. Их погодичная частота затопления за 37 лет (1979-2016 гг.) составила 51-59%, максимальная высота затопления в 2015 г. - 137-147 см над поверхностью почвы. С наступлением осенней межени в притеррасных лопарскоивняках даже в сентябре сохраняется высокий (0-10 см) уровень грунтовых вод за счет их постоянного подтока с надпойменной террасы. Подсургутские лугово-болотные лопарскоивняки (субасс. juncetosum filiformis) занимают более низкие участки; погодичная частота их затопления за 37 лет наблюдений составляет 86-95%. В годы сильных половодий они затапливаются на высоту 210-225 см над поверхностью почвы (2015 г.) и выше, что не приводит к их отмиранию. В сентябре уровень грунтовых вод под такими лопарскоивняками падает до 55-60 см (2002 г.) и ниже. Он поддерживается за счет вод, запасенных в соседних озерах. Болотные лопарскоивняки, изученные в низовьях р. Ермаковский Еган (субасс. typicum, var. typicum), по частоте и продолжительности затопления за все 15 лет (1979-1993) занимают промежуточное положение между болотными и лугово-болотными лопарскоивняками из окрестностей Сургута. Обеспеченность затоплений за 1979-1993 гг. составила 80-87%. На Ермаковском Егане отмечена наибольшая высота затопления лопарскоивняков. В 2015 г. она составила 272-307 см над поверхностью почвы. УГВ под лопарскоивняками Ермаковского Егана в сентябре на разных участках значительно варьирует (в 2015 г. - 2-27 см). Таким образом, он поддерживается как за счет подтока грунтовых вод с надпойменной террасы, так и за счет вод, запасенных в окружающих пойменных озерах.

About the authors

G. S. Taran

West-Siberian Division of Sukachev Institute of Forest, the Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Branch of Federal Research Centre Krasnoyarsk Scientific Centre Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Candidate of Biological Sciences (PhD), Senior Researcher

V. N. Tyurin

Surgut State University

Candidate of Biological Sciences (PhD), Associate Professor at the Department of Ecology

References

Supplementary files