Продуктивность Phragmites australis Trin. ex Steud в озерах Хакасской степи

В работе использовались поправочные коэффициенты, учитывающие особенности экологических групп водных и прибрежно-водных макрофитов [2, 5]. Для расчета чистой первичной продукции надземных органов (Р 1 , г/м²; кг/м²) по их максимальной надземной воздушно-сухой фитомассе (В вс , г) использовался коэффициент (К р ). Для высокотравных гелофитов он равен 1,2

Р 1 = К р В вс .

Далее рассчитывали общую продукция органического вещества от абсолютно сухого (Р 2 , г/м²):

Р2 =Корг·Р1, где Корг – поправочный коэффициент для расчета содержания органического вещества в общей продукции наземных органов (для гелофитов – 0,92).

Затем рассчитали продукцию углерода (С) на единицу площади (Р 3 , г/м²) и переводили продукцию макрофитов в энергетические единицы (Р 4 , ккал/м²):

Р 3 = (Р 2 .´46,4%) / 100%, Р 4 = Р 3 ·10 ккал/м².

Фотосинтетические параметры у листьев Ph. australis всех ярусов исследовали с помощью РАМ-флуориметра (JUNIOR-PAM, Walz, Германия) в режиме регистрации «быстрой световой кривой» фотосинтетического транспорта электронов [8]. Интенсивность светового потока была от 30 до 1500 мкмоль фото-H0B X M -2 X C - ¹, время световой экспозиции на заданном уровне интенсивности - 10 с. Параметры световой кривой – угол наклона (α), максимальную скорость транспорта электронов (ETR max ), насыщающую интенсивности света (I k ) определяли на основе регрессионного анализа, используя выражение

ETR = ETR max X tanh(a x l/ ETR max ).

Скорость электронного транспорта, регистрируемую РАМ в мкмолях электронов х м^-2 х с^-1, переводили в скорость фотосинтетической фиксации углекислого газа (г СО 2 х м^-2 х ч^-1), принимая квантовый расход ФС2 при выделении 1 молекулы О 2 равным 4, а стехиометрическое отношение СО 2 /О 2 при фотосинтезе – равным 1. Флуоресценцию регистрировали без отделения листа от растения, что позволяло снизить возможный устьичный контроль фотосинтеза [3]. В каждой изученной выборке Ph. australis анализировали по 4 растения.

Результаты и их обсуждение . Минерализованные озера Шира и Шунет находятся на территории северной части Республики Хакасия. Озеро Шира – место расположения курорта республиканского значения (входит в состав курортов Российской Федерации) и детского санатория. Юго-восточная часть озера Шира, включающая приозерные террасы и заболоченную долину, по которой протекает впадающая в озеро Шира река Сон, принадлежит государственному природному заповеднику «Хакасский» [7]. Слабосоленое озеро Шира расположено в неглубокой горной впадине, в 340 км от Красноярска, в 160 км от г. Абакана. Его окружает лесостепь с мягкими очертаниями дальних предгорий. Максимальная глубина озера – 21 м, длина озера – 9,35 км, ширина – 5,3 км, площадь зеркальной поверхности – 35,9 км², длина береговой линии – 24,5 км. Минерализация воды в озере Шира колеблется от 17,3 до 30 г/л в зависимости от глубины забора проб. Вода щелочная с рН 8,9–9,2. По составу озерная влага слабощелочная, сульфатно-хлоридная, натриево-калиевая, с повышенным содержанием магния. Содержание солей в воде на протяжении всего озера неодинаково, наиболее высокое в центральной части [10]. Пробы макрофитов отбирали на двух станциях: станция 1 (соленая часть озера) – в литорали озера, 1 км южнее курортной зоны и станция 2 – устье реки Сон (опресненная часть озера).

Озеро Шунет расположено в 10 км юго-западнее озера Шира и является грязевым источником лечебного сырья и местом отдыха туристов. Это небольшой водоем, имеющий длину 0,9 км, расположен в узкой горной впадине. Площадь водного зеркала составляет 0,46 км2, длина береговой линии – 2,9 км, максимальная глубина достигает 3,0 м. Вода озера отнесена к рассолам со слабощелочной реакцией (рН=8,4). Уровень минерализации воды оставляет 61,3 г/л. Оба озера характеризуются упрощенной трофической цепью (они безрыбные) и наличием придонного сероводородного слоя [7; 10].

В литорали соленых озер (глубиной от 0,5 до 1,5 м) было выявлено всего два вида высших водных растений, относящиеся к отделу Magnoliophyta: гидрофит – рдест гребенчатый Potamogeton pectinatus L., и гелофит – тростник южный, или обыкновенный Phragmites australis Trin. ex Steud. Эти два вида чаще всего образовывали разорванные чистые ассоциации, чередуясь между собой, или по периферии зарослей тростника южного отмечено небольшое вкрапление рдеста гребенчатого. В сублиторали озера Шунет обнаружен еще Juncus filiformis L.

Значения воздушно-сухой фитомассы тростника южного в течение трех лет значительно варьировали по станциям озера Шира и изменялись в пределах от 320,1 до 1497,6 г/м2, Наибольшая биомасса тростника зарегистрирована в 2010 на станции 1 озера Шира. Несколько ниже (различия недостоверны), были значения фитомассы на станции 2 (опресненная часть озера). В озере Шунет в 2010 году выявлена самая низкая фитомасса тростника (102,4 г/м2), в то же время в 2011 году воздушно-сухая фитомасса была достаточно высокой (табл.).

Величины максимальной скорости фотосинтетической фиксации СО 2 , угла наклона световой кривой и интенсивности насыщения у листьев Ph. australis на исследованных участках достоверно не различались (см. табл.). Средняя величина максимальной скорости фотосинтетической фиксации СО 2 составляла в 2011 году 1,32±0,01 г СО 2 х м^-2 х ч^-1, угла наклона световой кривой - 0,0021±0,0002, насыщающей интенсивности света -638±72 мкмоль фотонов х м^-2 х с^-1 Можно предположить, что в отсутствии достоверных различий параметров световой кривой фотосинтеза решающими для первичной продукции у Ph. australis могут стать морфологические и анатомические особенности листьев.

Из литературных источников известно, что сплошной одинаковый рост Phragmites и его большая высота делает тростниковые сообщества высокопродуктивные. Для некоторых экосистем пресноводных и со- лоноватоводных экосистем Северной Америки уровень надземной биомассы тростника изменяется в диапазоне 980–2642 г/м2 сухой массы в пресноводных болотистых экосистемах, 727–3663 г/м2 сухой массы в солоноватых местообитаниях [9]. Полученные нами результаты фитомассы тростника южного имеют более низкие показатели, чем сообщества в солоноватых экосистемах Северной Америки.

Продуктивные характеристики Ph. australis в озерах Шира и Шунет в 2009–2011 гг.

Примечание: н/д – нет данных, *- показано стандартное отклонение.

Чистая первичная продукция надземных органов, общая продукция органического вещества, продукции углерода и энергии имеют тот же характер распределения по годам и водоемам (см. табл.). Однако, если сравнить продуктивные характеристики тростника южного озер Шира и Шунет с литературными данными, то они более высоки, чем показатели по Ph. australis в слабо-соленном водно-болотном урочище Донгузлы (Южный Урал) [5].

Выводы . Таким образом, при относительно невысокой фитомассе 102,4–1497,6 г/м² сухого вещества, продукционные характеристики сообщества Ph. australis в соленых озерах Хакасской степи достигают высоких показателей за год (от 655,7 до 9889,4 ккал/м²) .