Эколого-ценотическая характеристика лесов Прихопёрья

Дубовые леса в степной зоне играют важнейшие почвозащитные, водоохранные и мелиоративные функции. За последние 100 лет отмечается тенденция сокращения площадей дубрав и смены дуба как главной породы [3]. Основными факторами антропогенной трансформации пойменных лесов в Прихопёрье являются различные виды рубок, последствия работы гидроэлектростанции на Хопре около с. Большой Карай, рекреационная нагрузка, захламление территории. Осенью 2009 г. из-за сильнейшей засухи значительная территория дубрав была охвачена лесными пожарами. Природа реакций экосистем на воздействие различных антропогенных факторов одна и та же: изменение численности популяций, состава видов, их продуктивности и физиологического состояния [4].

Цель нашей работы – провести анализ структуры и состояния пойменных дубрав Среднего При-хопёрья, выбрать наиболее информативные показатели для оценки степени трансформации лесных экосистем, дать рекомендации по их использованию при проведении экологического мониторинга лесов в условиях степной зоны на фоне накопившихся за долгие годы антропогенных преобразований.

В ходе исследований, проводящихся с 1999 г, на западе Саратовской области в Балашовском, Романовском и Аркадакском лесничествах, обследованы насаждения на серии участков пойменных лесов Среднего Прихопёрья, которые были распределены по четырем уровням антропогенной трансформации [2]. Лесотаксационные показатели определялись по общепринятым методикам на 25 стандартных пробных площадях 50х50 м в центральной пойме с подробным геоботаническим описанием всех ярусов. Пробные площади распределены в наиболее распространенных типах леса, древостои часто имеют неравномерную сомкнутость, разновозрастные, сохранили следы многократных эпизодических санитарных рубок.

Уровни антропогенной трансформации пойменных дубрав с краткой характеристикой выделенных индикационных особенностей представлены в табл. 1: I уровень – мало нарушенные дубравы с слабо развитым подлеском; II уровень – средняя антропогенная трансформация, дуб повреждён, заменяется спутниками, лесная среда сохраняется; III уровень – сильная антропогенная трансформация, дигрессия эдификатора носит групповой характер; IV уровень – очень сильная антропогенная трансформация, дубовый древостой в значительной мере утрачен, фрагментарные подлесочные сообщества, древесные интродуценты.

Для предварительной диагностики степени нарушений мы использовали полноту насаждений и другие показатели. В результате изучения индекса жизненного состояния дуба [1] установлено, что он в среднем равен 60-80%, характеризует древостои как удовлетворительные и хорошие. Коэффициент сохранности дуба [2] варьирует от 15,8% до 75,1%. Минимальное значение его отмечено в лесных насаждениях пригородной зоны с сильным антропогенным влиянием (бессистемные рубки, рекреационное воздействие и др.). Высокие параметры коэффициента сохранности наблюдались в древостоях с преобладанием дуба и полнотой 0,7-0,8.

Установлено значительное варьирование кривой распределения деревьев в лесу по толщине от нормальной до двухвершинной или фрагментированной. Отмечена приуроченность аномалийных кривых к сильно нарушенным древостоям. Данный показатель имеет индикационное значение для оценки антропогенных преобразований пойменных дубрав.

Выявлено, что антропогенные факторы имеют аккумулятивное действие на экосистемы пойменных дубрав. Разнообразные виды хозяйственного использования древостоев и других лесных компонентов, прежде всего сплошные и выборочные приисковые рубки, пастьба скота, изменение гидрологического режима пойм из года в год ослабляли древостои дуба, снижали его биологическую устойчивость и упрощали структуру и биоценоти-ческие связи. Это стало причиной массового отми-

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 1

рания основного эдификатора пойменных лесов Прихопёрья. На этом фоне интенсивно развиваются популяции подлесочных второстепенных видов, происходит формирование яруса позднесукцесси- онных видов деревьев – липы и вяза. Лесные сообщества вступают в состояние диаспорического субклимакса [5].

Таблица 1. Показатели диагностики антропогенных преобразований пойменных дубрав среднего течения р. Хопёр

Примечания : Д – Quercus robur L., Вз – Ulmus laevis Pall. and U. glabra Huds., Лп – Tilia cordata Mill., Ос – Populus tremula L., Кля – Acer negundo L., Ясп – Fraxinus pennsylvanica March., Клт – Acer tataricum L.

В насаждениях с нарушенной полнотой, окнах мозаики, редколесьях сформировались вторичные кустарниковые сообщества. Преобладает Acer tataricum L., участие других видов (Frangula ainus Mill., Rhamnus cathartica L.) не превышает 12%. При изреживании древостоя нами выявлено изменение жизненной формы подлесочных культур – они принимают древовидную конфигурацию, достигают высоты 6-7 м. При этом наблюдался пере- ход фитоценотической роли подлеска в сторону увеличения виолентности – он начинает играть роль эдификатора в сообществах. Его сомкнутость достигает 0,8, за счет чего создается иллюзия леса. Подобные фитоценозы довольно характерны для лесов поймы Хопра. Мощность и состояние подлеска имеет индикационное значение в оценке степени антропогенной трансформации пойменных дубрав.

Таблица 2. Распространение древесных интродуцентов в пригородных лесах Прихопёрья

Примечания: Вз – Ulmus laevis Pall . (U. effusa Willd.), Д – Quercus robur L., Кт – Acer tataricum L., Лп – Tilia cordata Mill., Ос – Populus tremula L., Клт – Acer tataricum L. Онтогенетические состояния: j – ювенильные; im – имматурные; v – вирги-нильные; g – генеративные; s – сенильные (отмирающие).

Состав древостоев очень вариабелен по отношению к степени антропогенных изменений пойменных дубрав. Заметна тенденция уменьшения доли участия дуба с ростом антропогенных преобразований. Можно рекомендовать динамику состава древостоев как дополнительный маркер антропогенных изменений пойменных дубрав. Наряду со сменой дуба его спутниками при очень сильной трансформации в составе древостоев обнаружено замещение его древесными интродуцентами – Acer negundo L. и Fraxinus pennsylvanica March. Эти виды имеют широкое распространение в пойменных дубравах, особенно в антропогенно нарушенных зонах (табл. 2). Исследования показали, что древесные интродуценты в основном заселяют прогалины и вырубки прошлых лет, занимая здесь адвентивную экологическую нишу. Оба вида хорошо выносят затопление, отличаясь эврибионтностью.

Возможный фактор перестройки сукцессионной системы – переселение в район чуждых его флоре видов предсказывал С.М. Разумовский [5]. Эти адвентивные виды достаточно четко отделены от собственно флоры района и не входят в его ассоциации, но проявили себя настолько конкурентно мощными в условиях чуждого им района, что смогли внедриться в сложившуюся в этих условиях ценотическую систему и найти себе ценотические ниши. Вероятно, по С.М. Разумовскому, изменения ценотической системы в связи с многократным усыханием оказались такими существенными, что эти виды оказались теперь способными внедриться в расстроенные сообщества, невольно вытесняя виды, ставшие конкурентно слабее в новых условиях.

Распространение ясеня по парцеллам носит неравномерный характер, биогруппами. Совершенно отсутствует на условно ненарушенных монолитных участках, в дубово-ландышевой и дубово-липоволандышевой парцеллах, вероятно, из-за усиленного фитогенного поля и высокой сильватизации участков. Клен ясенелистный наиболее агрессивен на первых этапах вторжения, выражая это интенсивным спонтанным семенным размножением. Большинство ювенильных (проростки до 10 см высотой) и единичные сенильные отмирающие его особи, оставшиеся от предыдущих сукцессионных ступеней, распространены повсеместно. Присутствие остальных возрастных групп напрямую зависит от характера освещения парцелл.

Древесные интродуценты участвуют в разных ярусах леса в зависимости от степени нарушенно-сти древостоев дуба и расстояния от населённых пунктов и дорог. Плотность популяций и размеры этих видов имеют индикационное значение в оценке степени антропогенных преобразований пойменных дубрав. На отдельных участках леса эти виды образуют популяции с участием генеративных форм, что создаёт неблагоприятные условия для формирования подроста дуба.

Комплекс демутационных изменений не только существенно снижает экологическую ценность, но и создаёт угрозу стабильного существования антропогенно нарушенных дубовых лесов в условиях речных пойм степной зоны, понижая резистентность ценных древесных пород и рационального биоразнообразия. В связи с крайне неудовлетворительным возобновлением дуба и постоянными антропогенными нарушениями биоценозов есть основания говорить о реальной опасности смены древесных аборигенных видов кленом ясенелистным и ясенем пенсильванским. Они проявляют сильные конкурентные свойства по отношению к молодым деревьям дуба. Распространение древесных интро-дуцентов в дубовых лесах имеет непредсказуемые последствия в случае новой волны массового отмирания дуба.

Рекомендуется уничтожать заросли клена ясенелистного и ясеня пенсильванского путем проведения особого вида санитарных мероприятий возле дорог, на опушках леса, полянах и лесных насаждениях (выпиливать и обрабатывать пни арборици-дами). Наиболее остро в этом нуждаются дубовые насаждения 3-4 уровней антропогенной трансформации в рекреационной зоне г. Балашова.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации (МК-1316.2011.4)