Пирогенная трансформация лесных геосистем и ее индикаторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 911.2+581.524.342+504.54

Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины

Пирогенная трансформация лесных геосистем и ее индикаторы

А.П. Гусев, А.С. Соколов

Лесные пожары - важный фактор динамики современных лесных ландшафтов. В значительной степени пирогенному воздействию подвергаются леса, находящиеся в условиях интенсивного антропогенного использования, прежде всего, рекреации.

В результате воздействия пирогенного фактора в процессе пожаров происходят существенные изменения во всех компонентах лесных геосистем, вследствие чего на их месте появляются производные пирогенные модификации. В результате выгорания опада и лесной подстилки происходит минерализация почвы, что с одной стороны способствует появлению массовых всходов древесных пород, а с другой - приводит к резкому повышению температуры и возрастанию сухости почв, а на склонах дюн - к развитию эрозии почв [1]; происходят существенные изменения в содержании элементов минерального питания в почве [2]. Повреждается и усыхает древостой, уничтожается естественное возобновление и подлесок, значительные изменения происходят в напочвенном покрове и составе микроорганизмов. Вместе с тем, интенсивные низовые пожары могут благоприятно влиять на состояние соснового возобновления, численность которого резко повышается [3, 4]. лесной пожар растительный покров

Целью нашей работы является изучение пирогенной трансформации лесных геосистем, обусловленной низовыми пожарами, и выявление элементов растительного покрова, которые наиболее отчетливо отражают происходящие изменения и могут выступать индикаторами нарушений.

Изучение пирогенной трансформации лесных геосистем выполнялось в пригородных лесах города Гомеля. Объекты исследований находились в Днепровско-Сожском ландшафтном районе Полесской провинции в пределах аллювиального террасированного плоско-волнистого ландшафта. Изучались фации ненарушенных лесов - сосняк мшистый и сосняк орляковый, а также их пирогенные модификации, находящиеся на начальной стадии восстановительных сукцессий (исследования проводились в год пожара). Применялся метод пробных площадей. Определялись плотность и видовой состав древостоя, подроста и подлеска, степень усыхания древостоя, проективное покрытие напочвенного покрова и отдельных видов. Синтаксономический анализ выполнялся по [5]. Изучение изменения экологических условий осуществлялось с помощью фитоиндикационных шкал Д.Н. Цыганова [6], Х. Элленберга [7] и Э. Ландольта [8].

Ненарушенные сообщества сосняка мшистого характеризуется развитым монодоминантным древесным ярусом. В подросте доминирует Quercus robur L. (91%), в подлеске - Frangula alnus Mill. и Sorbus aucuparia L. В напочвенном покрове преобладают зеленые мхи: Pleurozium schreberi (Willd.) Mitt. и Dicranum sp. Значительную долю в покрытии составляют Vaccinium myrtillis L., Vaccinium vitis-idaea L., Melampyrum silvaticum L. Также присутствуют в небольших количествах Festuca ovina L., Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. ex Vorosch.) Klask., Pteridium aquilinum (L.) Kuhn., Calluna vulgaris (L.) Hull.

Пирогенная модификация характеризуется снижением доли Quercus robur L. в составе естественного возобновления (до 35%) и значительной долей Betula pendula Roth. (21,8) и Populus tremula L. (40%). В подлеске преобладает Rubus idaeus L. (54%), доля Sorbus aucuparia L. 15%, Frangula alnus Mill. - 14%. В напочвенном покрове преобладают Chamaenerion angustifolium (L.) Scop., Conyza canadensis (L.) Cronqist и Calamagrostis epigeios (L.) Roth. Также встречаются Rumex acetosella L., Galeopsis ladanum L., Solidago virga-aurea L., Festuca ovina L. и Crepis tectorum L. Встречаемость и проективное покрытие других видов незначительно.

Дигрессионные изменения в сосняке орляковом сходны с рассмотренными изменениями сосняка мшистого. Для фоновой геосистемы характерно высокое разнообразие подроста и подлеска. В подлеске также доминируют Frangula alnus Mill. и Sorbus aucuparia L. В напочвенном покрове присутствуют типично лесные виды - Pteridium aquilinum (L.) Kuhn., Pyrola rotundifolia L., Vaccinium myrtillis L., V. vitis-idaea L., Trientalis europaea L., Convallaria majalis L., Oxalis acetosella L., Majanthemum bifolium (L.) Fr. Schmidt и др.

В пирогенной модификации естественное возобновление состоит из Betula pendula Roth (83%), Populus tremula L. (16%) и Quercus robur L. (1%), подлесок - из Frangula alnus Mill. (61%) и Rubus idaeus L. (39%). В напочвенном покрове преобладают синантропные виды - Conyza canadensis (L.) Cronqist, Calamagrostis epigeios (L.) Roth. и Galeopsis ladanum L.

Диагностировать уровень трансформации лесных геосистем могут также такие характеристики растительного сообщества, как биологический спектр жизненных форм, фитосоциологический спектр (соотношение диагностический видов классов растительности), а также онтогенетические спектры популяций доминирующих деревьев. Изменения основных показателей растительного покрова показаны в таблице 1. Так, после низового пожара наблюдается существенное снижение (в 3-7 раз) численности естественного возобновления древесных и кустарниковых видов, усыхание части древостоя (более 20%), подроста деревьев (более 50%). Изменяется спектр жизненных форм: в пирогенных модификациях снижается доля фанерофитов (в 2 раза) и хамефитов, обладающих наименее защищёнными от действия огня органами возобновления. В то же время, повышается доля гемикриптофитов (до 40 и более %) и терофитов (до 10-20%). Происходит трансформация фитосоциологического спектра: на смену диагностическим видам классов лесной растительности Vaccinio-Piceetea и Querco-Fagetea, доминировающим в ненарушенных сообществах (составляют более 50% от всех видов), в пирогенных модификациях внедряются виды классов синантропной растительности, в особенности виды класса гарей и вырубок - Epilobietea angustifolii (более 20% всех видов в флоре пирогенных модификаций). Существенно возрастает доля луговых видов (классы Molinio-Arrhenatheretea и Sedo-Scleranthetea). Следует также отметить изменения в популяциях деревьев-эдификаторов. Из состава древесного яруса и подроста полностью выпадают такие виды, как Carpinus betulus L. и Acer platanoides L., а онтогенетические спектры Quercus robur L., Betula pendula Roth. и Populus tremula L. меняются в сторону выпадения особей старших возрастных групп, практически все особи этих видов являются ювенильными.

Применение фитоиндикационных шкал для изучения экологических условий в фоновых и модифицированных геосистемах (таблица 2) показало, что последствиями пожаров в сосновых лесах являются достоверное уменьшение влажности, содержания гумуса и гранулированности, существенно возрастают кислотность, азотное богатство, солевое богатство, освещенности. Следствием разрушения лесной подстилки служит достоверное возрастание в пирогенных модификациях переменности увлажнения почв. Видно также, что амплитуда изменения экологических условий после пожара в сосняках мшистых выше, чем в сосняках орляковых. Так, сосняках орляковых не наблюдается достоверных изменений кислотности и солевого богатства почв.

Результаты исследований позволяют определить направление изменений характеристик различных компонентов трансформированных низовыми пожарами геосистем и индицировать их экологическое состояние.

Список литературы

1. Валетов В.В., Углянец А.В., Алексеев О.В. Лесовозобновление в сосновых лесах Лельчицкой водно-ледниковой равнины под влиянием пирогенного фактора // Лесоведение и лесоводство. Выпуск 64. Гомель, 2005. - С. 122-125.

2. Каткова Е.Н., Гордей Н.В. Исследование плодородия почвы на гарях сосняка мшистого // Трансграничное сотрудничество в области охраны окружающей среды: состояние и перспективы развития: Материалы межд. науч.-пр. конф. Гомель, 2006. - С. 313-316.

3. Санников С.Н. Лесные пожары как фактор преобразования биогеоценозов // Экология, №6, 1980. - С. 24-33.

4. Валетов В.В., Углянец А.В., Алексеев О.В. Естественное возобновление в сосняках, подвергшихся пирогенному воздействию//Веснік Мазырскага дзяржаўнага педагагічнага універсітэта, №1, 2005. - С. 36-41.

5. Matuszkiewicz W. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roњlinnych Polski. Warszawa, 2001.

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

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

8. Landolt E. Okologische Zeigerwerts zur Sweizer Flora//Veroff. Geobot. Inst. ETH. Zurich, H.64, 1977. S. 1-208.

Приложение

Таблица 1 Изменение основных показателей растительного покрова при пирогенном воздействии на лесные геосистемы

Примечание. См - сосняк мшистый; ПМСм - пирогенная модификация сосняка мшистого; Сор - сосняк орляковый; ПМСор - пирогенная модификация сосняка орлякового.

Таблица 2 Изменение экологических условий при пирогенном воздействии

Примечание. Среднее арифметическое значение балловой оценки по шкале и его ошибка.

Размещено на Allbest.ru