Характеристика экологических условий поймы нижней части р. Ашит на основе фитоиндикационных шкал

С огласно Д.Н. Цыганову [8], фитоиндикация – это раздел экологии растений, включающий и аутэкологию, и синэкологию, имеющий задачей в прикладных целях конкретизировать связь определенных ботанических объектов с определенными качественными и количественными параметрами состояния окружающей природной среды, включая как косную, так и биологическую её части.

Выделяются следующие преимущества при использовании растений в качестве биоиндикаторов:

• 1.    по растительному покрову можно давать интегральную оценку факторам окружающей среды, которые характеризуются значительными изменениями в пространстве и во времени и поэтому не могут определяться единичными измерениями;

• 2.    количественные изменения факторов среды зависят от технического оснащения и, соответственно, являются более затратными, чем простые наблюдения за растительным покровом;

• 3.    растения-индикаторы незаменимы при исследованиях динамики экосистем в случае отсутствия полевых наблюдений в течение длительного времени.

При фитоиндикации традиционно используются экологические шкалы - балловые таблицы характеристик экологии видов, на основе которых проводится оценка условий среды [3, 4]. Наиболее известными и часто используемыми при обработке геоботанических данных для территории европейской части России являются отечественные экологические шкалы Л.Г. Раменского [6] и Д.Н. Цыганова [8] и европейские шкалы Г. Эл-ленберга [9] и Е. Ландольта [10].

Д.Н. Цыганов [8] предложил следующие методы фитоиндикации режимов прямодействующих факторов:

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Сбор полевого материала в ходе обследования проводился по стандартной методике маршрутных геоботанических описаний [7] с составлением флористических списков. Размер стандартной учетной площадки составляет 100 м2, площадь выявления фитоценоза [2].

Экологическая оценка местообитания с помощью шкал Цыганова проводится следующим образом. В полевых условиях делается геоботаническое описания фитоценоза или серия описаний. Для каждого вида растений по каждому фактору среды свойственен диапазон условий, в котором оно может существовать, так называемые амплитуды толерантности видов [8]. По пересечению диапазонов можно выявить условия для участка, для которого проводилось описание или описания.

Анализ проводился по восьми параметрам:

• •    Термоклиматичность

• •    Континентальность

• •    Криоклиматичность

• •    Влажность почвы

• •    Кислотность почвы

• •    Азотообеспеченность

• •    Солевое богатство

• •    Освещенность

  Ашит - левый приток Илети (бассейн Волги). Река протекает по территории Татарстана (Арский, Атнинский, Высокогорский районы) и Марий Эл (Волжский район). Длина реки - 82,8 км, площадь водосборного бассейна насчитывает 1087 км², площадь поймы около 75 км². Питание снеговое и дождевое. На большем своем протяжении пойма реки частично заболочена (в течение всего года или только в весенне-раннелетний период). Русло реки очень извилистое, иногда разделенное на сеть рукавов. Из-за вырубок лесов — бассейн реки Ашит почти полностью находится в полях, что делает весеннее половодье быстрым и мощным. Ашит имеет 23 притока [5], 9 из которых внесены в Государственный водный реестр [1].

Описываемая часть поймы имеет площадь около 20 км2, от д. Потаниха (N 56°207904, E 49°178452) до впадения в р. Илеть (N 56°199352, E 48°957481).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Термоклиматический режим характеризует поступление тепла, выраженное через величины радиационного баланса. Шкала этого фактора насчитывает 17 ступеней и изменяется от арктических условий (0-10 ккал/см2*год), характеризуемых видами растений полярной термоморфы, до экваториальных (80 ккал/см2*год). Рассчитанный средний балл термоклиматического режима по всем площадкам составил 8,3 (суббореаль-ный/неморальный режим). По этому фактору ми- нимальное значение равно 7,5 балла (суббореальный (30-40 ккал/см2*год) режим), соответствует участкам с наклоном северной экспозиции, максимальное - 9,0 балла (неморальный (40-50 ккал/см2*год) режим) - участки, обращенные на юг. Диапазон изменения термоклиматичности на исследованных площадках составляет 3 ступени. 87% участков относятся к бореонеморальной группе.

Континентальность климата является совокупностью свойств климата, определяемых влиянием на него больших площадей суши. Обычно континентальность климата рассматривается как функция годовой амплитуды температуры воздуха. Индикаторами для определения типа континентальности в шкалах Цыганова служат экологические группы климаконтрастоморф. Показатель континентальности климата состоит из 15 ступеней, от экстраокеанического до ультракон -тинентального типа. Среднее значение континентальности климата для рассчитываемой выборки составляет 9,1 балла (материковый тип). Фактор изменяется от субматерикового типа (7,0 балла), до материкового/субконтинентального типа (10,0 балла) в пределах 4 классов.

Криоклиматический показатель определяется по группам растений, относящихся к различным криоморфам - объединениям видов с одинаковыми амплитудами выносливости к суровости зимнего периода, выраженному через изотерму самого холодного месяца. Весь диапазон этого фактора разделен на 15 ступеней: 1-я гипертерм-ная группа указывает на условия очень суровых зим (средняя температура самого холодного месяца ниже -32°С), 2-я термофильная группа - на условия невыраженных зим (средняя температура самого холодного месяца выше +16°С). Показатель криоклиматичности на рассматриваемых площадках в среднем равен 8,1 балла (условия умеренных зим/мягких зим). Криоклиматический показатель на площадках изменяется от условий умеренных зим (средняя температура самого холодного месяца от -8 до -16°С) (7,5 баллов), до условий мягких зим (средняя температура самого холодного месяца от 0 до -8°С) (9,0 баллов); фактор изменяется в пределах 3 классов.

Увлажнение почвы отражает водный режим почвы, т.е. совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве. Это наиболее дробная шкала, она разделена на 23 ступени, от пустынных условий до водных. Усреднен -ный показатель почвенного увлажнения в рассматриваемых экотопах равен 12,2 балла (сухоле-солуговой/влажно-лесолуговой тип). Наиболее засушливый тип (Лугово-степной/сухолесолуговой, 10,0 баллов) зафиксирован на песчаной гриве между старицей реки и руслом, максимальное увлажнение (влажно-лесолуговой/сыро-лесолуговой, 14,0 баллов) и приурочены, как правило к понижениям и подно- жиям склонов. Почвенное увлажнение изменяется в диапазоне 5 классов.

Кислотность почв обусловлена наличием ионов водорода в почвенном растворе, а также обменных ионов водорода в почвенном поглощающем комплексе. Ацидоморфы - экологические группы растений по отношению к кислотному режиму почв, являются индикаторами определенных типов кислотности почв. Первая гиперацидофильная группа растений указывает на очень кислые почвы (pH=3,5), растения алкалифильной группы произрастают на щелочных почвах (pH>8,0). Всего в шкале кислотности почв 13 ступеней. На изученных площадках кислотность почвы имеет среднее значение 8,4 балла, что соответствует условиям слабокислых почв/нейтральных почв. Характер кислотности колеблется от кислых почв (pH=4,5-5,5) (5 баллов - грива между старицей реки и руслом), до нейтральных почв/слабощелочных почв (10 баллов). Кислотный режим почв на исследованных участках изменяется в диапазоне 6 классов. Наиболее многочисленны участки с кислотностью почвы близкой к нейтральной, 49% всех исследованных.

Азотообеспеченность почвы отражает содержание доступного для растений азота в почве. Шкала этого фактора разделена на 11 ступеней в зависимости от наличия различных нитроморф, от безазотных почв, на которых произрастают анитрофильные растения, до избыточно богатых азотом почв, характеризующихся наличием нит-рофильных видов. Минимальное содержание азота - 5 баллов (бедные азотом почвы) отмечено в двух точках и связано с истощением в результате хозяйственной деятельности. Наиболее богатые азотом почвы (8 баллов) (условия достаточно обеспеченных азотом почв). Среднее значение азотообеспеченности по всем площадкам соответствует условиям бедных азотом почв/достаточно обеспеченных азотом почв (6,5 баллов). На них приходится более 80%, из чего можно судить о выравненности распределения доступного азота в пойме.

Солевой режим почв характеризует содержание в ней минеральных солей, играющих важную роль в питании растений. По наличию в составе растительных сообществ различных групп тро-фоморф выделяется 19 ступеней в шкале этого фактора. Весь диапазон солевого богатства почв расположен между особо бедными почвами с гликоолиготрофными видами и злостными солончаками с галоолиготрофными видами растений. По усредненным оценкам солевое богатство почв в целом может быть отнесено к условиям довольно богатых почв (7,4 балла). Минимальное содержание минеральных солей 6,0 баллов (условия небогатых почв/довольно богатых почв), наиболее богатые солями почвы 8,0 баллов (условия довольно богатых почв/богатых почв). Диапазон колебания фактора солевого режима почв составляет 3 классов.

Шкала освещенности-затенения служит для определения светового режима в растительных сообществах. Она содержит 9 ступеней в зависимости от состава экологических групп растений по отношению к свету - гелиоморф. Наименьшая ступень соответствует максимальной освещенности в условиях открытых пространств , наибольшая - максимальной затененности особо тенистых лесов. Световой режим в среднем оценивается как характерный для открытых про-странств/полуоткрытых пространств (2,6 балла). Наибольшая освещенность 2,0 балла (условия открытых пространств/полуоткрытых пространств), наибольшее затенение 3,0 балла (условия полуоткрытых пространств). Ширина диапазона изменения освещенности равна 2 классам.

При анализе типов растительности и факторов среды было выделено 4 основных группы биотопов:

• •    лугово-степная/сухолесолуговая с кислыми (pH=4,5-5,5), бедными азотом песчаными почвами, с разреженной лугово-степной (и небольшим числом боровых видов) растительностью и обилием напочвенных лишайников;

• •    сухолесолуговая со слабокислыми (pH=5,5-6,5), бедными/достаточно обеспеченными азотом суглинистыми почвами зерноватой структуры, со средней густоты невысокой луговой растительностью, отличающейся высоким числомвидов;

• •    влажно-лесолуговая с достаточно обеспеченными азотом нейтральной/слабощелочной кислотности суглинистыми почвами зерноватой структуры, с густой, средней высоты луговой растительностью, которая содержит, как малое (от 7), так и большое число видов (до 60) на разных площадках;

• •    влажно-лесолуговая/сыро-лесолуговая с достаточно обеспеченными азотом слабокислы-ми/нейтральными почвами, характеризуется густой высокой бедной видовым составом растительностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Показатели термоклиматичности, континентальности и криоклиматичности поймы имеют небольшой спектр разнообразий и характеризуются типичными для Предкамья условиями - бо-реонеморальный, материковый режим со средней температурой самого холодного месяца от -8 до -16°С. Световой режим оценивается, как характерный для открытых/полуоткрытых пространств.

Азотообеспеченность и солевое богатство показывают достаточно высокую степень вырав-ненности, а их диапазон близок к оптимальному для мезофитной растительности. Влажность и кислотность почв, напротив, показывают большое разнообразие. Они связаны со структурой и со- ставом почв, и в первую очередь оказывают влияние на разнообразие типов растительности, от которой зависит фаунистический состав.