Влияние осветления в результате вырубки на напочвенный покров зеленомошных сосняков центрально возвышенной части Южного Урала

Автор: Мартыненко Василий Борисович

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

Рубрика: Экология растительных сообществ

Статья в выпуске: 1-6 т.14, 2012 года.

Бесплатный доступ

Показано влияние осветления в результате вырубки древостоя на флористический состав сообществ, формирующихся на месте бореальных сосновых лесов Южного Урала. Ко второму году на вырубке происходит резкое снижение покрытия мхов, а также типичных бореальных видов, некоторые виды полностью исчезают. При этом общее проективное покрытие травяного яруса на вырубке увеличивается за счет развития видов, характерных для светлых травяных гемибореальных лесов класса Brachypodio-Betuletea. Кроме того, на вырубке появляется ряд светолюбивых видов лугов и гемибореальных лесов, которые отсутствуют под пологом коренных сообществ.

Бореальные леса, вырубка, фактор осветления, сукцессия, южный урал

Короткий адрес: https://sciup.org/148200858

IDR: 148200858

Текст научной статьи Влияние осветления в результате вырубки на напочвенный покров зеленомошных сосняков центрально возвышенной части Южного Урала

Общеизвестно, что одним из важнейших факторов в ходе восстановительной сукцессии после вырубки древостоя в лесу, является свет. Н.Г. Улановой и А.А. Масловым в зоне хвойно-широколиственных лесов Московской области было показано, что именно свет играет основную роль в формировании мозаичности растений на вырубке [1].

Последние годы сотрудники лаборатории геоботаники и охраны растительности Института биологии УНЦ РАН активно изучают изменение флористического состава в ходе восстановительных сукцессий на вырубках центрально-возвышенной части Южного Урала. В этой статье мы рассмотрим влияние степени освещенности напочвенного покрова вырубки на изменение его флористического состава.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования являлась вырубка на месте бореальных сосняков, сообщества которых относятся к ассоциации Pleurospermo uralensis- Pinetum sylves tris Martynenko et al. 2003. Район относится к центрально-возвышенной части Южного Урала. Климат умеренно континентальный, с умеренно теплым летом и продолжительной холодной зимой, среднегодовая температура воздуха около + 0,5 °С, сумма положительных температур за период с температурой выше 10 °С – 1600 °С, среднегодовое количество осадков - 550-600 мм, продолжительность безморозного периода 90 дней [2].

В соответствии с геоботаническим районированием Республики Башкортостан (РБ) район исследования относится к Авзяно-Белорецкому прибель-скому центрально-возвышенному району сосновых, мелколиственных лесов и крупнотравных лугов Бе-лорецко-Субхангуловского центральновозвышенного округа южно-Уральской горной провинции [3].

В ходе геоботанического обследования вырубок была заложена трансекта из леса к краю вырубки,

через вырубку и вновь в лес. Трансекта закладывалась в средней части пологого склона в направлении с юга на север. Южная граница вырубки была выше по склону, а северная – ниже, при этом полоса вырубки шириной в 15-20 м вдоль ее южной границы основное дневное время остается в затенении от стены леса, а полоса леса у северной границы наоборот стала сильнее освещаться (рис. 1). Сплошная рубка леса была проведена два года назад в зимний период с сохранением напочвенного покрова.

Геоботанические описания выполнялись в соответствии с общепринятой методикой [4]. Размер площадок в лесу составлял 400м2, а на вырубке, из-за высокой мозаичности – 100 м2 и менее (в зависимости от однородности контура).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сообщества ассоциации Pleurospermo-Pinetum представляют основной тип сосново-березовых и сосново-лиственничных чернично-зеленомошных лесов Южного Урала, которые находятся на южной границе распространения бореальных лесов в регионе. Особенно широко они распространены по северным склонам горного массива Крака, где своеобразным языком заходят в зону светлохвойных и светлохвойно-мелколиственных гемибореальных травяных лесов класса Brachypodio pinnati-Betuletea pendulae Ermakov, Korolyuk et Lashchinsky 1991 [5, 6, 7].

Изменение светового режима в результате вырубки древостоя повлияло на флористический состав сообществ. Из сокращенной таблицы 1 можно видеть следующее.

При осветлении на вырубке уже ко второму году происходит резкое снижение покрытия мхов, а также типичных бореальных видов, таких как Vaccinium myrtillus и Vaccinium vitis-idaea . Некоторые виды полностью исчезают ( Linnaea borealis, Lycopodium annotinum, Platanthera bifolia ), особенно хорошо это заметно по плауну, высохшие побе-гикоторого постоянно встречались на вырубке.

Рис. 1 . Схема вырубки сосняка чернично-зеленомошного и расположения площадок, на которых выполнялись геоботанические описания

Таблица 1 . Изменение флористического состава сосняков зеленомошников центрально-возвышенной части Южного Урала в результате смены режима освещения

Номер описания	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Экспозиция склона	С	С	С	С	С	С	С	С	СВ	СВ	С	С	С
Крутизна склона, град.	5	5	10		10	5	5	5	3	5	5	3	3
Ярус (проект. покрытие, %)
древесный (t1)	40	40	45	0	0	0	0	0	0	0	0	40	45
древесный (t2)	0	5	10	0	0	0	0	0	0	0	0	1	5
древесный (t3)	15	1	5	5	1	1	0	3	3	3	5	1	5
кустарниковый (sl)	0	1	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0	1
травяной (hl)	50	40	45	60	60	65	50	75	70	70	85	50	50
моховой (ml)	80	90	90	50	15	10	15	10	10	15	5	20	70
Ср. высота древостоя, м	23	24	23	0	0	0	0	0	0	0	0	24	24
Макс. высота древостоя, м	25	26	25	0	0	0	0	0	0	0	0	26	26
Число видов в описании
Сосудистые	41	43	47	36	40	50	32	50	50	46	43	51	48
Мхи	8	13	4	3	4	6	5	9	5	8	9	8	7
	Лес			Вырубка								Лес
Pinus sylvestris -t1 Betula pubescens -t1 Pinus sylvestris -t2 Pinus sylvestris -t3 Picea obovata -t3 Betula pubescens -t2 Betula pubescens -t3 Betula pendula -t3 Виды, Pleurozium schreberi -ml Hylocomium splendens -ml	Древесн 3 3 3 + + . r r + + + 1 1 + + + 1 1 1 + + r . + снижающие св 4 4 3 2a 2b 2b			ый яр . . . r . . 1 1 е об 3 2a	ус ....... ....... ....... ......+ ......+ ....... + + + + r r 1 + + . + + 1 + лие на вырубке 2a 2a 2a 2a 2a 2b 1 1 + 1 + + + +							3 1 r r + + + . 2b +	3 . . r + 1 + . 4 1

Окончание табл.1
Номер описания	¹ 1 ² 1 3	4	5 п 6 и 7 и 8 п 9 и 10 п 11	12	13
Vaccinium myrtillus -hl	2b 2b 2a	2a	+ + + r r + r	1	2b
Vaccinium vitis-idaea -hl	1 1 2b	1	+ + + + + 1 +	+	1
Lycopodium annotinum -hl	2a 1 +	2a	. . + . r . .	+	2a
Ptilium crista-castrensis -ml	+ 1 1	+	+ . + . .. .	r	+
Pyrola minor -hl	+ + +	+	r + r . . . .	r	+
Linnaea borealis -hl	+ 1 1	.	+ . r . .. .	.	+
Antennaria dioica -hl	r . +	r	r ......	.	r
			Окончание табл. 1
Номер описания	¹ 1 ² 1 3	4	5 6 и 7 и 8 9 и 10 п 11	12	13п
Platanthera bifolia -hl	r r r	r	. ...r r .	.	r
Rhytidiadelphus triquetrus -ml	+ . +	.	.......	+	+
Goodyera repens -hl	+ + .	.	.......	.	+
Виды, повышающие свое обилие на вырубке
Calamagrostis arundinacea -hl	+ 1 +	2a	3 3 3 3 3 3 3	2a	1
Rubus saxatilis -hl	1 1 1	2a	2a 2a 1 2a 1 1 2b	2a	2a
Carex rhizina -hl	+ + +	+	1 1 2a 2b 1 1 2a	1	+
Molinia caerulea -hl	+ + +	+	r 1 r 1 1 1 2a	+	r
Viola canina -hl	+ + +	+	+ + + 1 1 1 1	+	r
Sanguisorba officinalis -hl	+ + +	+	+ 1 + 1 + + 1	1	+
Luzula pilosa -hl	+ r +	+	1 + 1 r r r .	+	r
Виды, характерные для вырубки и леса с осветленным пологом
Campanula glomerata -hl	. . r	.	r r . r r r r	r	.
Cirsium heterophyllum -hl	r . .	.	. + + 1 + . +	+	r
Chamaenerion angustifolium -hl	...	.	r + + + + + +	.	.
Trollius europaeus -hl	. . r	.	. r . + r r r	r	.
Veronica chamaedrys -hl	...	r	. r . r . r r	+	r
Salix caprea -t3	...	.	r r r r r r .	.	.
Moehringia lateriflora -hl	. . r	.	r r . r r . .	.	.
Pulmonaria mollis -hl	...	.	. . . r r r r	+	r
Digitalis grandiflora -hl	. . r	.	. . . + . r .	r	.
Aegopodium podagraria -hl	...	.	. . . r + + +	+	.
Vicia sepium -hl	...	.	. . . r + r .	r	.
Taraxacum officinale -hl	...	.	. r . r . r .	.	.
Pleurospermum uralense -hl	...	.	. . . r r r .	.	.
Viola collina -hl	...	.	. r . . . r .	.	.
Fragaria vesca -hl	...	.	. + .. ..+	.	.
Stachys officinalis -hl	...	.	. . . + . . r	+	r
Gentianopsis barbata -hl	...	.	. r . . r . .	.	.
Agrostis tenuis -hl	...	.	. + . . . r .	r	.
Cirsium setosum -hl	...	.	r r .....	.	.
Прочие виды, не меняющие свое обилие
Maianthemum bifolium -hl	+ + +	.	+ + + r r + +	+	+
Trientalis europaea -hl	+ + +	+	+ + + + r + +	+	+
Sorbus aucuparia -t3	1 + +	.	+ + r + + + +	+	1
Angelica sylvestris -hl	r r r	r	r r r + + + r	+	r
Anemonastrum biarmiense -hl	+ + +	r	r + r + + + +	+	+
Chamaecytisus ruthenicus -s1	r + +	+	r + r + + + r	+	+
Hieracium umbellatum -hl	+ + +	+	+ r + + + + +	+	+
Brachypodium pinnatum -hl	+ + +	+	+ + + r . . +	+	+
Solidago virgaurea -hl	+ + +	r	+ + + + r r +	+	+
Succisa pratensis -hl	+ r r	+	+ + + + + + +	+	+
Lupinaster pentaphyllus -hl	. r r	r	. . . + r r r	r	r
Trommsdorfia maculata -hl	r r r	.	. . r r r + .	r	r
Galium boreale -hl	r + +	+	r + . + + + +	+	r
Lathyrus vernus -hl	r r r	r	r r . + r + r	+	r
Geranium sylvaticum -hl	+ r r	r	r r + + + + +	+	r
Melampyrum pratense -hl	+ r r	r	r r . . r . .	r	r
Melica nutans -hl	. + .	+	r + + r r r +	+	+
Stellaria holostea -hl	. + .	r	+ + + + + + +	+	r
Cerastium pauciflorum -hl	. r r	+	r r r + + + +	+	.
Potentilla erecta -hl	+ + r	+	r 1 1 + + + +	+	+

При снижении обилия ряда видов общее проективное покрытие травяного яруса на вырубке не снижается, а увеличивается, что происходит за счет резкого увеличения обилия видов, характерных для светлых травяных гемибореальных лесов класса Brachypodio-Betuletea , особенно Calamagrostis arundinacea, Rubus saxatilis и Carex rhizina . Кроме того, на вырубке появляется ряд видов, которые отсутствуют под пологом коренного леса. Это в основном светолюбивые виды лугов и гемиборе-альных лесов.

На вырубленном участке у южной границы вырубки в полосе 15-20 м (описание 4) проективное покрытие двух верхних ярусов древостоя равно нулю, но данный участок основное время находится в тени от стены леса, поэтому изменения в травяно-моховом ярусе носят менее выраженный характер. При усилении ценотических позиций травяных видов гемибореальных лесов, виды бореального комплекса столь резко не снижают своего обилия и сохраняются в напочвенном покрове.

В лесном участке шириной 15-25 м вдоль северной границы (описание 12) в результате вырубки также произошло осветление за счет проникновения бокового освещения, поэтому на данном участке, как и на вырубке, происходит снижение цено-тических позиций бореальных видов и напочвенных мхов, и усиление позиций светолюбивых видов травяных гемибореальных лесов. Как видно из таблицы, флористический состав описания 13, которое было выполнено уже в 60 м от северной границы вырубки, практически идентичен таковому в описаниях 1-3.

Полученные результаты подтвердили ранее сформулированную нами гипотезу о том, что при вырубке бореальных лесов центрально-возвышенной части Южного Урала происходит гемибо-реализация напочвенного покрова, за счет того, что

светолюбивые травяные виды почти полностью вытесняют бореальные теневыносливые кустарнички, мелкотравье и напочвенные мхи.

Бореальные виды восстанавливают свои позиции очень медленно. После того как древесный полог смыкается и устанавливается оптимальный световой режим, проходит еще не один десяток лет пока флористический состав вторичных лесов станет идентичен коренным. Рядом с изученной вырубкой нам удалось описать березняк черничнозеленомошный, возраст которого составил 110 лет. В этом березняке флористический состав был идентичен коренному типу леса, но, тем не менее, проективное покрытие напочвенных мхов при этом оставалось еще низким (40 %).

Работы выполнены при поддержке РФФИ, гранты № 10-04-00534-а и № 11-04-10138-к.

Список литературы Влияние осветления в результате вырубки на напочвенный покров зеленомошных сосняков центрально возвышенной части Южного Урала

Уланова Н.Г., Маслов А.А. Многомерный анализ горизонтальной структуры растительности вырубки//Ботанический журнал, 1989, Т. 74. №9. С. 1316-1323.
Атлас Республики Башкортостан. Уфа, 2005. 419 с.
Жудова П.П. Геоботаническое районирование Башкирской АССР. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1966. 124 с.
Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности: Учебник. М.: Логос, 2000. 264 с.
Мартыненко В.Б., Соломещ А.И., Жирнова Т.В. Леса Башкирского государственного природного заповедника: синтаксономия и природоохранная значимость. Уфа: Гилем, 2003. 203 с.
Мартыненко В.Б., Широких П.С., Мулдашев А.А. Синтаксономия лесной растительности//Флора и растительность Южно-Уральского государственного природного заповедника/Кол. авторов. Под ред. Б.М. Миркина. Уфа: Гилем, 2008. C. 124-240.
Martynenko V.B., Mirkin B.M. & Muldashev A.A. Syntaxonomy of Southern Urals Forests as a Basis for the System of Their Protection//Russian Journal of Ecology, 2008, Vol. 39, № 7. P. 459-465.

Статья научная