Оценка пастбищной дигрессии луговых и степных сообществ с использованием экологических шкал

Автор: Муллагулов Радмир Тимербаевич, Абдуллина Альфия Раисовна, Баянов Артем Валерьевич

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 5-2 т.13, 2011 года.

Бесплатный доступ

Выполнен анализ изменения флористического состава луговых и степных сообществ под влиянием выпаса с использованием экологических шкал гемеробиальности, урбанитета и пастбищной дигрессии.

Пастбищная дигрессия, экологические шкалы, луговые и степные сообщества

Короткий адрес: https://sciup.org/148200385

IDR: 148200385

Текст научной статьи Оценка пастбищной дигрессии луговых и степных сообществ с использованием экологических шкал

Усиливающееся воздействие человека на растительность вызывает формирование новых типов вторичных сообществ в ходе сукцессий – постепенных изменений фитоценозов, которые вызываются внутренними или внешними по отношению к фитоценозам причинами. В современной классификации сукцессий, изменения растительного покрова, вызываемые выпасом скота, или пастбищная дигрессия, относятся к аллогенным сукцессиям [7, 8]. При пастбищной дигрессии происходит снижение видового богатства, фитомассы, проективного покрытия, высоты травостоя и повышения уровня синантропизации сообществ [1].

В последние десятилетия интерес к использованию экологических шкал резко возрос [3, 6, 10, 13]. Однако редко шкалы применяются для анализа динамики растительности. В данной работе предпринята попытка выполнить такой анализ для выявления закономерностей пастбищной дигрессии на примере луговой и степной растительности Башкирского Предуралья и Зауралья.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В основу работы положено 137 полных геоботанических описаний сообществ луговой и степной растительности и их антропогенных производных, выполненных в полевые сезоны 2000-2009 гг. на территориях Башкирского Предуралья и Зауралья. Описания выполнены стандартными геоботаническими методами на площадках 100 м2. Пастбищная дигрессия изучалась методом трансформации пространственных рядов во временные [2].

Участие вида в растительном покрове оценивалось по шкале Браун-Бланке [11]. При составлении синоптических таблиц использована шкала постоянства: r – 0,1-5 %; + – 6-10 %; I – 11-20 %; II – 21-40 %; III – 41-60 %; IV – 61-80 %; V – 81-100 %. Изучение сукцессий в луговых сообществах под влиянием выпаса выполнено на примере щучковых лугов нормального (асс. Festuco pratensis-Deschampsietum caespitosae) и избыточного увлажнения (асс. Cerastio holosteoidis-Deschampsietum cespitosae). Изучение сукцессий в степях – на примере луговых степей Башкирского Зауралья (асс. Poo angustifoliae-Stipetum pinnatae).

Для всех установленных синтаксонов определена степень пастбищной дигрессии по 5балльной шкале на основании флористического состава, видового богатства и данным экологических шкал. «I» – стадия слабого выпаса, «II» – стадия умеренного выпаса, «III» – стадия сильного выпаса, «IV» – стадия чрезмерного выпаса, «V» – стадия полного сбоя. Учитывая, что изученные щучковые луга являются длительно используемыми пастбищами и нет возможности установить исходный тип сообществ на данной территории, синтаксоны были отнесены предварительно к трем заключительным стадиям дигрессии.

Использовались экологические шкалы пастбищной дигрессии [9], гемеробиальности [5, 12], урбанитета [5, 12] реализованные в интегрированной информационной системе IBIS [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов нормального увлажнения представлены в синоптической таблице (табл. 1). Из таблицы 1 видно, что на градиенте пастбищной нагрузки происходит изменение флористического состава сообществ щучковых лугов нормального увлажнения. Так, в группе доминирования происходит смена по ряду: дерновинный злак ( Deschampsia cespitosa ) – рыхлодерновинный злак ( Poa pratensis ) – однолетнее сорное разнотравье ( Polygonum aviculare ).

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов избыточного увлажнения представлены в синоптической таблице (табл. 2).

Таблица 1 . Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов нормального увлажнения

Синтаксон	1	2	3
Стадия дигрессии	III	IV	V
Градация по шкале пастбищной дигрессии*	4,04	4,97	7,22
Градация по шкале: гемеробиальности **	3,23 5,47	3,57 5,82	4,20 6,34
урбанитета ***	2,25 2,89	2,42 3,13	3,05 3,71
Среднее число видов	41	20	9
Число описаний	37	10	6

Группа видов-доминантов

Deschampsia cespitosa	V 3-4	III .
Alchemilla sp.	V	II	.
Festuca pratensis	V	V	III
Poa pratensis	V	V 2-4	II
Polygonum aviculare	r	II	V 2-3
Группа луговых видов
(класс Molinio-Arrhenatheretea )
Phleum pratense	V	III	I
Achillea millefolium	V	V	.
Elytrigia repens	V	IV	.
Vicia cracca	IV	II	.
Stellaria graminea	IV	II	.
Trifolium pratense	IV	II	.
Carum carvi	III	IV	.
Leucanthemum vulgare	IV	I	.
Ranunculus polyanthemos	IV	I	.
Dactylis glomerata	IV	.	.
Lathyrus pratensis	III	.	.

Прим.: синтаксоны: 1 – Асс. Festuco pratensis-Deschampsietum caespitosae, 2 – базальное сообщество Poa pratensis [ Cynosurion ], 3 – асс. Plantagini-Polygonetum avicularis.

Здесь и в таблице 2: *– приведены данные по шкале Л.Г. Раменского; **– в числителе приведены данные по шкале В. Кюника, C. Клотца, в знаменателе – Н.Г. Ильминских; ***– в числителе приведены данные по шкале Д. Франка, C. Клотца, в знаменателе – Н.Г. Ильминских

Таблица 2. Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов избыточного увлажнения

Синтаксон	1	2	3
Стадия дигрессии	III	IV	V
Градация по шкале пастбищной дигрессии*	3,75	4,91	6,45
Градация по шкале: гемеробиальности	3,33 5,49	3,55 5,80	3,67 6,19
урбанитета	2,23 2,86	2,61 3,09	2,81 3,23
Среднее число видов	26	19	9
Число описаний	15	4	12

Группа видов-доминантов

Deschampsia cespitosa Potentilla anserina	V 3-5 V²	V .
Deschampsia cespitosa Potentilla anserina	V 3-5 V²	V⁴	V 3-5
Amoria repens	I	V 2-3	III
Группа видов влажных лугов
(порядок Molinietalia )
Ranunculus acris	IV	II	.
Persicaria amphibia	I	II	.
Filipendula ulmaria	III	.	.
Группа луговых видов
(класс Molinio-Arrhenatheretea )
Poa pratensis	IV	V	V
Phleum pratense	V	V	I
Elytrigia repens	III	V	I
Festuca pratensis	V	II	.
Achillea millefolium	IV	V	.

Прим.: синтаксоны: 1 – Ассоциация Cerastio holosteoidis-Deschampsietum cespitosae, 2 – Базальное сообщество Potentilla anserina-Deschampsia cespitosa [ Cynosurion ] , 3 – Ассоциация Potentilletum anserinae

В группе доминирования сообществ разных стадий пастбищной дигрессии щучковых лугов избыточного увлажения происходит смена по ряду: дерновинный злак ( Deschampsia cespitosa ) – многолетнее сорное разнотравье ( Potentilla anserina , Amoria repens ).

По шкале пастбищной дигрессии Л.Г. Раменского все три стадии пастбищной дигрессии для щучковых лугов нормального и избыточного увлажнения соответствуют 3-4, 5 и 6-7 ступеням, которые характеризуются слабым, умеренным и сильным влиянием выпаса. Согласно шкале на третьей стадии выпас угнетает разнотравье, которые практически выпадают к IV стадии и на последней стадии их место занимают сорные виды пастбищ, что хорошо иллюстрируется в таблицах.

Для щучковых лугов нормального увлажнения разница в градации фактора составляет 3,18, что свидетельствует о том, что при пастбищной нагрузке наблюдается экологическая разнородность сообществ (изменение физических и химических свойств почв, смена растительности).

Аналогичная разница для щучковых лугов избыточного увлажнения меньше и составляют 2,7.

Экологическая шкала гемеробиальности по Н.Г. Ильминских характеризует виды, относящиеся к трем последним стадиям пастбищной дигрессии лугов с разным увлажнением, как виды, активность которых возрастает при регулярном умеренном воздействии (III и IV стадии) и виды, предпочитающие экотопы с довольно сильным и регулярным антропогенным воздействием (V стадия), что соответствует 5 и 6 шкале. В данном случае видно, что на градиенте выпаса наблюдается небольшой разброс. Для щучковых лугов нормального увлажнения составляет 0,87, для избыточного увлажнения – 0,7. что говорит об экологической однородности.

По экологической шкале урбанитета, виды, встреченные в описаниях относятся к 3 и 4 шкалам, что соответствует видам, выдерживающие слабые нерегулярные антропогенные воздействия, в ходе которых выпадают доминанты (III стадия), и виды, положительно реагирующие на слабое регулярное антропогенное воздействие (VI и V стадии).

Таблица 3. Сокращенная таблица флористического состава синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии луговых ковыльных степей в Учалинском лесостепном районе

Стадия дигрессии	I	II	III	III	IV	V
Порядковый номер синтаксона	1	2	3	4	5	6
Градация по шкале пастбищной дигрессии*	3,12	3,29	3,38	3,91	6,91	7,28
Среднее число видов	75	55	30	45	15	10
Число описаний	8	13	17	5	5	7
	Группа видов-доминантов
Stipa pennata	V 1-4	V	IV	III	.	.
Stipa capillata	I	V 1-4	III	III	.	.
Festuca pseudovina	IV	V	V 1-3	V	II	I
Poa angustifolia	IV	I	III	V 2-4	II	I
Lepidium ruderale	.	+	.	.	V 2-4	III
Polygonum aviculare	.	.	.	.	V	V 2-4
Группа видов луговых степей (порядок Festucetalia valesiacae )
Potentilla argentea	III	V	IV	IV	II	III
Plantago urvillei	V	V	V	V	II	.
Thymus marschallianus	III	V	II	III	.	.
Fragaria viridis	V	V	IV	IV	.	.
Amoria montana	IV	IV	IV	V	.	.
Filipendula vulgaris	V	V	IV	III	.	.
Festuca valesiaca	III	IV	III	III	.	.
Veronica spicata	IV	IV	III	II	.	.

Группа рудеральных видов интесивно вытаптываемых мезофитных местообитаний (класс Plantaginetea majoris)

Taraxacum officinale	III	II	II	III .	II
Capsella bursa-pastoris	.	.	.	. IV	II
Lepidotheca suaveolens	.	.	.	. IV	IV
Amoria repens	.	+	I	..	III
Poa annua	.	.	.	..	III
Plantago major	.	.	.	..	III

Прим.: порядковый номер синтаксона. 1 - Ассоциация Poo angustifoliae-Stipetum pennatae, 2 - Базальное сообщество Stipa capillata [ Festucetalia valesiacae ], 3 - Базальное сообщество Festuca pseudovina [ Festucetalia valesiacae ] , 4-, Базальное сообщество Poa angustifolia [ Festucetalia valesiacae ] 5 - Базальное сообщество Lepidium ruderale [ Polygono-Artemisietea austriacae ] , 6 - Ассоциация Plantagini-Polygonetum avicularis .

*- приведены данные по шкале Л.Г. Раменского

Для данных синтаксонов так же амплитуда экологических условий незначительна – 0,82 и 0,37 соответственно.

Флористический состав синтаксонов разных стадий пастбищной дигрессии луговых ковыльных степей представлен в синоптической таблице (табл. 3).

Из таблицы 3 видно, что на градиенте пастбищной нагрузки происходит значительное изменение флористического состава. Так, в группе доминирования происходит смена по ряду: дерновинные злаки ( Stipa pennata, S.capillata, Festuca pseudovina ) – рыхлодерновинные злаки ( Poa angustifolia ) – на однолетнее сорное разнотравье ( Lepidium ruderale, Polygonum aviculare ). Изменяются баллы обилия доминантов в сторону увеличения.

По шкале пастбищной дигрессии Л.Г. Раменского все стадии пастбищной дигрессии для луговых ковыльных степей характеризуются 3-7 ступенями.

Таким образом, выполненный анализ позволил выстроить ряды пастбищной дигрессии степной и луговой растительности с использованием экологических шкал пастбищной дигрессии, гемеробиальности, урбанитета. Ряды сообществ разных стадий пастбищной дигрессии позволяют моделировать изменения, происходящие в растительности под влиянием выпаса и управлять этими нежелательными сукцессиями.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 11-04-97008-р_поволжье_а.

Список литературы Оценка пастбищной дигрессии луговых и степных сообществ с использованием экологических шкал

Абрамова Л.М., Юнусбаев У.Б. Опыт изучения синантропизации при пастбищной дигрессии степей Зауралья методом трансект//Экология. 2001. № 5. С. 412-415.
Александрова В.Д. Изучение смен растительного покрова//Полевая геоботаника. Т. 3. М.-Л.: Наука, 1964. С. 300-447.
Дiдух Я.П., Плюта П.Г. Фiтоiндикацiя екологiчних факторiв. Киiв, 1994. 280 с.
Зверев А.А. Программно-информационное обеспечение исследований растительного покрова: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Томск, 2007. 22 с.
Ильминских Н.Г. Флорогенез в условиях урбанизированной среды (на примере городов Вятско-Камского края): Автореф. дис. … д-ра биол. наук. СПб., 1993. 35 с.
Королюк А.Ю. Актуальные проблемы геоботаники//III Всерос. школа-конф: Лекции. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 410 с.
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности. Уфа, 1998. 413 с.
Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М.: Логос, 2002. 263 с.
Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956. 472 с.
Селедец В.П. Метод экологических шкал в ботанических исследованиях на Дальнем Востоке России. Владивосток, 2000. 248 с.
Braun-Blanquet J. Pflanzensoziologie. Grundzuge der Vegetationskunde. 3 Aufl. Wien-New York: Springer-Verlag, 1964. 865 S.
Frank D., Klotz S. Biologisch-ökologische Daten zur Flora der DDR. Halle, 1990. 167 p.
Ellenberg H., Weber H.E., Dull R. et al. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa//Scripta geobotanica. 1991. V. 18. 248 p.
Klotz S. Phytoökologishe Beiträge zur Charakterisierung und Gliederung urbaner ökosysteme, dargestelit am Beispiel der StäHalle und Halle-Neustadt. Diss. Mskr. Halle, 1984.
Kunick W. Veränderungen von Flora und Vegetation einer Großstadt dargestellt am Beispiel von Berlin (West). Dissertation Technische Universität Berlin. 1974.

Еще

Статья научная