Библиографическое описание:

Пережегина Ю. П. Экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах на границе контакта «лес-луг» (на примере лога Холодного, Природный парк «Самаровский чугас») // Молодой ученый. — 2015. — №7. — С. 1071-1074.

Ключевые слова: краевой эффект, экотоны, видовое богатство растений, активность почвенных ферментов.

 

В настоящее время проблема сохранения окружающей среды в целом и в том числе самовоспроизведения лесов концентрирует на себе внимание экологов не только нашей страны, но и всего мира. На территории города Ханты-Мансийска в последнее время происходит активное преобразование естественных ландшафтов и повышение хозяйственного освоения природных зон города и устойчивый рост эмиссии загрязнителей.

Поэтому нас заинтересовал вопрос о ценности краевого эффекта, как явления, которое, возможно, предшествует процессу естественного восстановления леса.

Цель исследования: экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах на границе контакта «лес-луг» на примере лога Холодного.

Гипотеза: верно ли, что в области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.

Объект исследования: экотон на границе лес-луг на территории лога Холодного.

Предмет исследования: растительность экотона, каталазная активность почвы.

В соответствии с целью решались следующие задачи:

1. Описать видовой состав лесных и луговых растительных сообществ лога Холодного.

2. Охарактеризовать комплексы доминирующих видов в растительных сообществах леса, луга и области их перехода.

3. Проанализировать тенденцию изменения экологических показателей растительных сообществ и ферментативной активности почв в области контакта леса и луга.

4. Определить связь видового богатства растительных сообществ с биологической активностью почвы.

Материалы и методы исследования

Исследование проводили с июля по октябрь 2014 года на модельном участке лога Холодный, расположенном на территории Природного парка «Самаровский Чугас».

Для выявления краевого эффекта в области контакта растительных сообществ леса и луга заложена трансекта, общая протяженность которой составила 50 м. Пробные площадки с размерами 3×10 м размещены были вдоль трансекты на разном удалении друг от друга (1.0–5.5 м) в соответствии со схемой, представленной на Рис. 1. Такое размещение пробных площадей на трансекте позволило нам при минимальном количестве геоботанических описаний охарактеризовать фоновые (типичные) растительные сообщества луга и леса, а также уловить их изменения в узкой области контакта.

При описании растительности считали, что пробные площадки 1,2 — характеризуют растительность луга, 4–6 — лесолугового экотона, а 8–9 — леса. Принадлежность пробных площадок 3 (луг или лесолуговой экотон) и 7 (лесолуговой экотон или лес) устанавливали при анализе результатов исследования.

Рис. 1. Схема размещения пробных площадей на модельной трансекте в логе Холодном (Природный парк «Самаровский Чугас»)

 

На каждой пробной площадке определяли состав и проективное покрытие растений (по шкале обилия-доминирования Браун-Бланке), проводили укосы растений с 0,25 м2, металлическим цилиндром с верхнего горизонта (0–10 см) отбирали пробы почвы. Отбор проб осуществлялся с помощью шурфа с глубины 5 см согласно ГОСТ 17.4.4.01–83 «Общие требования к отбору проб почвы»; ГОСТ 17.4.4.02–84 «Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» на участке лога Холодного. Активность почвенной каталазы определяли в воздушно-сухих образцах почвы газометрическим способом (реакция с H2O2) по методу Галстяна (Минеев, 2001).

Определение надземной фитомассы растений в сухом состоянии и её ферментативной активности выполнены в трех повторностях. Полученные результаты обработаны статистическими методами с помощью пакета Microsoft Office (Excel 2010).

Результаты исследования и их краткий анализ

В результате изучения растительности заложенной трансекты выявлено 47 видов растений, относящихся к 25 семействам. Видовой состав сосудистых растений представлен 45 видами (24 семейства), а мохообразных — 2 видами (1 семейство). Наибольшим видовым богатством отличаются сем. Бобовые (5 видов), Сложноцветные (5 видов) и Розовые (4 вида).

Общими для растительных сообществ леса, луга и лесолугового экотона были 11 видов: клевер луговой, незабудка дернистая, мятлик луговой, овсяница луговая, черноголовка обыкновенная, лютик ползучий, осока, лапчатка гусиная, таволга вязолистная, одуванчик лекарственный и хвощ лесной.

Растительность луга (участки 1–2) представлена 23 видами, из которых 7 видов (клевер ползучий, лисохвост луговой, подорожник большой, мать-и-мачеха обыкновенная, полынь обыкновенная, ястребинка зонтичная, хвощ полевой) отмечены нами только на лугу и не встречаются в лесолуговом экотоне или лесу.

В составе растительности лесолугового экотона (участки 4–6) нами отмечено 33 вида. Из них только 7 видов приурочено к экотону и не встречаются на лугу и в лесу. К таким видам относятся брусника обыкновенная, черника обыкновенная, звездчатка ланцетовидная, подмаренник северный, малина обыкновенная, ситник и осот полевой.

Растительность леса (участки 8–9) представлена 27 видами, из которых 6 видов отмечены только в лесу и не встречаются на лугу и в лесолуговом экотоне. Это горошек лесной, грушанка малая, линнея северная, борец высокий, костяника и мох плевроциум Шребера.

Оценка обилия видов по шкале Браун-Бланке показывает, что сообщества растений леса, луга и лесолугового экотона различаются по набору доминантов. В частности, в луговой растительности доминируют клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий. Видами-доминантами лесолугового экотона являются гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная. В лесу преобладают мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а также кислица обыкновенная и мятлик луговой.

Как видно из Таблицы 1, экологические индикаторы краевого эффекта (ферментативная активность почвы, видовое богатство и биомасса растительных сообществ) изменяются не согласованно. Например, всплеск числа видов растений отмечается на участках 3–7, фитомассы — на участках 2–4, а активности каталазы — на участках 2–8. Всплеск значений всех трех индикаторов краевого эффекта происходит только на участках 3–4 и, по-нашему мнению, они являются истинным экотоном. При этом повышенный уровень видового богатства растений и каталазной активности почвы в лесу, указывает на распространение экотона до участка 7.

Таблица 1

Экологические показатели сообществ растений и ферментативной активности почвы на изученной трансекте.

Показатель

Участок

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Число видов растений

16

18

22

25

22

17

24

21

16

Сухая фитомасса, г

35.31

38.21

45.04

31.80

24.38

14.14

9.73

6.32

5.22

Каталазная активность, млО2/г/мин

3.80

8.90

6.80

6.93

6.27

4.43

7.40

8.00

3.20

* жирным шрифтом выделены значения, указывающие на проявление краевого эффекта;

** темно-серым цветом выделена область распространения истинного экотона, светло-серым — вероятного экотона.

 

Таким образом, лесолуговой экотон проявляется на участках 3–7 и распространяется от границы контакта леса и луга на 10.5 м как в сторону леса, так и в сторону луга.

Рис. 2. График зависимости активности почвенной каталазы от числа видов растений в сообществах

 

В области экотона наблюдается увеличение активности почвенной каталазы (Рис. 2). Вероятной причиной этого может являться формирование благоприятных условий для почвенных организмов. Известно, что фермент каталаза поступает в почву с продуктами жизнедеятельности почвенных животных (Самедов П. С., Надиров Ф.Т, 1989). Повышенное видовое богатство растений в области экотона увеличивает кормовое разнообразие, что может привлекать почвенных животных и способствовать более интенсивному поступлению и накоплению каталазы в почве.

Основные выводы

На основе полученных результатов мы можем сделать следующие выводы:

1.      Видовой состав растений представлен 47 видами. Наибольшее их число (33 вида) отмечено в лесолуговом экотоне, меньшее (27 видов) — в растительном сообществе леса, а минимальное (23 вида) — в сообществе луга.

2.      Растительные сообщества луга, леса и зоны контакта «лес-луг» характеризуются специфичным набором доминантов. В луговом фитоценозе доминирует клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий, в лесном — мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а в области контакта сообществ — гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная.

3.      В области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов. Это указывает на развитие в этой области экотона, который распространяется на 10.5 м от границы контакта сообществ как в сторону леса, так и в сторону луга.

4.      Выявлена тесная прямая связь активности почвенной каталазы с видовым богатством растений, что может быть связано развитием в области экотона благоприятных условий для почвенных организмов, привлекаемых более высоким разнообразием корма.

 

Литература:

 

1.      Бабьева И. П., Агре Н. С. Практическое руководство по биологии почв.М.: Сельхозлит, 1971. 211 с.

2.      Зайков Г. И. Учение о растительных сообществах. Омск: Изд-во ОмГПУ, 1971. 154 с.

3.      Комиссарова Т. С. Полевые уроки по геоэкологии. СПб: Просвет, 1995. 168 с.

4.      Минеев В. Г. и др. Практикум по агрохимии: Учебн. пос. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.

5.      Нетрусов А. И., Захарчук Л. М. и др. Практикум по микробиологии: Учеб. пос. для студ. ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. с. 105–107.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle