Влияние рекреации на экосистемы южных ельников

Национальный парк «Валдайский» располагается на границе двух растительных зон южной тайги и смешанных лесов. На территории парка насаждения с преобладанием ели занимают 28% лесных земель [13]. Режим национального парка гарантирует сохранность уникальных фитоценозов, но их поддержание требует постоянного контроля за лесными экосистемами в условиях рекреации. Для диагностики степени рекреационного влияния на лесные экосистемы используют ряд показателей, значимость которых варьирует по оценкам разных исследователей и в зависимости от типа экосистемы. На реакцию организмов влияет интенсивность и длительность рекреационного воздействия и эколого-биологические особенности видов [14]. Одним из способов оценки лесного массива является диагностика уровня деградации почвенно-растительного покрова. Растительность нижнего яруса испытывает негативное воздействие от механических повреждений, изменений физических параметров почвы, трансформации микрофлоры почвы.

Цель исследования: изучение структуры лесного фитоценоза и выявление наиболее значимых для диагностики рекреационного воздействия параметров.

дыхание почвы

Объект и методы. Исследования проводили в национальном парке «Валдайский» (центр отдыха «Северное сияние»). Парк расположен на юго-востоке Новгородской области в пределах центральной части Валдайской возвышенности – основного водораздела Русской равнины. Создан в 1990 г. и принят в Федерацию природных парков Европы. Протяженность парка с севера на юг – 104 км, с запада на восток – 45 км. Площадь парка – 158500 га. Климат умеренно-континентальный с умеренно-теплым летом и довольно продолжительной умеренно- холодной зимой. Средняя годовая температура воздуха составляет +3,2°С, средняя температура самого теплого месяца (июля) - +17,0°С, самого холодного (января) - –9,3°С, продолжительность безморозного периода – 128 дней. Климат в целом характеризуется избыточным увлажнением: годовая сумма осадков за 1925-2004 гг. составила примерно 709 мм [13].

С геоморфологической точки зрения территория парка относится к зоне краевых ледниковых образований, где проходила ледниковая аккумуляция. Рельеф представлен в основном тремя типами (моренным, зандровым и камовым) и характеризуется исключительной геоморфологической пестротой, чередованием холмов и гряд с западинами, ложбинами стока и небольшими равнинами [1]. Характерной особенностью территории парка является значительное число водных объектов (озер, рек, ручьев), площадь акватории составляет около 9% площади парка. В почвенном покрове парка преобладают дерново-слабоподзолистые почвы, для которых в данном регионе характерны относительная обогащенность первичными минералами и в зависимости от почвообразующих пород – остаточная карбонатность [7].

Большая часть территории парка покрыта лесами (85% территории парка). Если классифицировать лесные сообщества парка не по доминантам, а исходя из всего флористического состава, они образуют четыре основные группы: бореальные леса (сосновые, еловые и смешанные зеленомошные леса), незаболоченные флористически богатые, т.н. неморальные леса (богатые ельники, т.е. леса с участием неморальных видов в травяном покрове, дубравы, осинники, сероольшанники), заболоченные флористически богатые леса (заболоченные ельники и березняки, черноольшанники), флористически бедные заболоченные березняки и сосняки на сфагновых болотах [7, 9].

В настоящее время преобладающим антропогенным фактором в парке является рекреация. Ежегодно парк посещают более 60 тыс. человек. Единовременная рекреационная емкость составляет около 19 тыс. человек летом и 4 тыс. – зимой. Центр отдыха «Северное сияние» – небольшой пансионат на территории парка с единовременной рекреационной емкостью 115 человек зимой и 150 – летом; координаты – 58,01172° с.ш. и 33,34540° в.д., преобладают елово-сосновые зеленомошные леса.

Для описания ассоциаций на исследуемой территории выбирали наиболее типичные участки площадью 100 м2, с разным уровнем рекреационной нагрузки, расположенные на пойменной террасе в центре отдыха «Северное сияние». Всего выделено три площадки с различными стадиями рекреационной дигрессии, одна из которых контрольная. На площадках проводили геоботанические описания по стандартной методике [4]. Список видов покрытосеменных приведен по П.Ф. Маевскому [8]. Стадии рекреационной дигрессии определяли трансектным методом через процент вытоптанной поверхности напочвенного покрова [11]. Поток СО2, направленный из почвы в атмосферу, определяли методом закрытых камер [6], как сумму дыхания всех почвенных организмов. Он включал дыхание организмов разлагающих подстилку, но не включал поток СО2, поступающий от разложения древесного дебриса. Методика замеров рассмотрена в статье А.К. Юзбекова [15]. Измерения проводили в течение 3-х - 4-х минут на каждой точке с помощью анализатора закрытого типа LI-6200 (Li-Cor Inc., Lincoln, Небраска, США). Твердость почвы определяли с помощью стрелочного пенетрометра. Достоверность различий полученных результатов оценивали с использованием критерия Стъюдента при 5%-ном уровне значимости.

Таблица 1. Характеристика исследованных площадок

Были отобраны образцы двух верхних генетических горизонтов почв. Образцы субстратов проанализированы по ряду физикохимических показателей, расчеты приведены на усредненную пробу. Органическое вещество определяли по методу Тюрина, азот по Кьельдалю, влажность субстратов, рН водной суспензии, механический состав по стандартным методикам [2]. Количественный учет микромицетов, микроводорослей и бактерий почвы проводили методами прямого счета и выращивания на селективных средах: почвенная вытяжка для микроорганизмов, среда Чапека для микромицетов и минеральная среда №6 для водорослей и цианобактерий [10]. Просмотр образцов осуществляли в световом микроскопе Leica DMLS (Германия) и Биолам МБС-9 (Россия). Биомассу мохообразных на единице площади определяли весовым методом.

Результаты и их обсуждение. Обследованный лесной участок ельник-зеленомошник с примесью сосны, подростом из ели и нижним ярусом, состоящим из можжевельника, черемухи, кустарничков черники и брусники и травянистым ярусом, представленным неморальными видами. Зоны рекреации характеризуются отсутствием подроста, в зоне рекреации 2 произошла смена видового состава: луговые виды вытеснили неморальные [16]. Почвы относятся к стволу: постлитогенные почвы; отделу: слаборазвитые почвы, «псаммозем оподзоленный» с горизонтами О1-Се-Сff-C. Проведено исследование двух верхних горизонтов почвенного слоя на глубину 20 см, поскольку известно, что рекреационные изменения субстратов не затрагивают более глубокие горизонты [5]. На всех образцах отмечено подстилочное осветление в слое 0,5-1 см, следы миграции железа на глубину 2 см в горизонте Се. В зонах рекреации происходит снижение мощности верхних горизонтов, уменьшение органических частиц в подстилке, снижение показателей количества углерода и азота, уплотнение верхних горизонтов и связанное с этим снижение влагоемкости, повышение рН горизонта Се. При этом в валовом химическом составе почв в контрольных и опытных точках учета достоверных различий не обнаружено (табл. 2).

Таблица 2. Характеристики почвенных горизонтов

Изменения почвенных характеристик в зоне рекреации обусловлены, в первую очередь, интенсивным механическим воздействием и преобразованием состава и структуры комплекса почвенных микроорганизмов. Анализ видового состава микромицетов выявил незначительное снижение числа видов в зоне рекреации. Численность микроорганизмов и водорослей снижена, что может повлиять на общую биологическую активность верхних горизонтов (табл. 1) [3]. Выявлено статистически достоверное увеличение дыхания почвы в условиях рекреационного воздействия. Вероятно, увеличение эмиссии СО2 с поверхности почвы обусловлено изменением активности анаэробной микрофлоры почвы, связанной с увеличением затрат (потребность микробного комплекса в субстрате) на адаптацию [12].

Выводы: полученные данные свидетельствуют о том, что рекреация оказывает воздействие на все изученные параметры лесных экосистем национального парка. При этом существенные изменения претерпевают следующие параметры: механический состав, твердость и порозность почвы, эмиссия СО 2 с поверхности почвы, проективное покрытие всех ярусов, видовой состав растений, мохообразных и грибов, численность микроорганизмов.