Кривобоков Л. В




Дата канвертавання20.04.2016
Памер65.46 Kb.
Влияние низового пожара на состав и структуру горно-таежного лиственничника в Западном Забайкалье (Восточная Сибирь, Россия).
Кривобоков Л.В.1,2, Мухортова Л.В.1, Харпухаева Т.М.2.
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск, leo_kr@mail.ru

2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ.
Лиственничные насаждения, преобладающие в лесном покрове Северного Забайкалья, отличаются повышенной горимостью. Обычно пожары рассматриваются как негативный фактор, ведущий к изменениям баланса углерода и других элементов в экосистеме, неблагоприятным трансформациям экотопа (эрозия почв, изменения в гидрологическом режиме и др.). С другой стороны, пожары являются причиной естественной смены поколений древостоя в лесах и поддержания биоразнообразия в экосистемах. Дискуссионным остается вопрос следует ли на заповедных территориях осуществлять строгую охрану лесов от пожаров, либо нет, считая грозовые пожары естественным природным фактором. Целью наших исследований было изучить изменения состава и структуры растительности лиственничников криолитозоны после низового пожара на территории Джергинского заповедника. Объектами исследования являлись 4-летняя гарь и контроль.
Климат региона резко континентальный. Горный рельеф способствует дифференциации местных мезоклиматов. Средняя годовая температур воздуха колеблется в пределах -2,6°С – -5,3°С. Среднегодовое количество осадков изменяется от 300 мм до 1000 мм. Снежный покров в котловинах 10-20 см, на вершинах хребтов может достигать 100 см. Почвы района исследований характеризуются как длительно сезонно-мерзлотные и вечно мерзлые.
В урочище Укшаки на высоте 972 над у. м. были заложены 2 пробные площади, представляющие собой лиственничник бруснично-зеленомошный 100-120-летнего возраста (контроль) и 4-летнюю гарь осиново-кипрейно-разнотравную. Экологические условия (геоморфологическое положение, почва, микроклиматические показатели) до пожара были схожими. Описание структуры и состава фитоценозов выполнялось согласно [3]. Для анализа эколого-ценотических изменений в сообществе использовались поясно-зональные группы [2], экологические группы видов по увлажнению [4], биоморфологические группы [5]. Активность видов рассчитывалась по формуле [1].
Изменения в строении послепожарного сообщества оказались значительны. Сомкнутость древостоя сократилась в 8 раз. Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса снизилось с 60 % до 40 %. С 40 % до 10 % уменьшилось проективное покрытие мохово-лишайникового покрова. С 5 % до 25 % увеличилось покрытие подлеска, за счет обильного подроста осины.
Возобновление древесных пород на гари коренным образом отличается от такового в контроле. В лиственничнике кустарничково-зеленомошном наблюдается возобновление лиственницы и кедра (6000 и 4500 шт/га). На гари активно возобновляются лиственница, береза и осина. Доминирует и, вероятно, примет основное участие в формировании послепожарного поколения древостоя, осина, так как она начала активно возобновляться на следующий год после пожара. Об этом свидетельствует количество ее подроста высотой более 50 см – 16000 шт/га.
Сходство видового состава травяно-кустарничковых ярусов определяли по коэффициенту Т. Съеренсена. Значение коэффициента 0.68, при этом в контроле зарегистрировано 33 вида, а на гари 35, то есть, различия видового состава весьма существенны (на гари исчезают 10 видов, характерных для коренного лиственничника, и появляются 12 новых видов).
Соотношение поясно-зональных групп травяно-кустарничкового яруса меняется заметно (Рис. 1). На гари уменьшается доля темнохвойных видов (исчезли Carex iljinii V. Krecz., Goodyera repens R. Br., Poa sibirica Roshev.), увеличивается доля светлохвойных (появляются Carex lanceolata Boott, Aquilegia sibirica Lam., Silene repens Patrin, Moehringia lateriflora (L.) Fenzl). Аналогично меняется активность видов, уменьшилось обилие темнохвойных видов за счет элиминации Ledum palustre L. и произошло разрастание светолюбивых мезофильных трав.

Рис. 1. Изменения в составе и активности поясно-зональных групп видов травяно-кустарничкового яруса.


Заметно изменилась активность биоморфологических групп (Рис. 2). Доминировать стали длиннокорневищные травы. После уничтожения напочвенных ярусов, а также подстилки, действовавших как теплоизолятор и затруднявших внедрение в сообщество новых видов, произошло разрастание пирофитных эксплерентов Chamaenerion angustifolium (L.) Holub и Lathyrus humilis (Ser.) Sprengel. С 50 % до 30 % снизилась доля древесных форм травяно-кустарничкового яруса. Возросло разнообразие биоморфологических групп.

Рис. 2. Изменения в составе и активности биоморфологических групп видов травяно-кустарничкового яруса.


Особенно наглядно изменения в экологическом режиме экотопа показывает соотношение экологических групп видов (Рис. 3). Участие влаголюбивых видов на гари сократилось более чем в 2 раза. С 9 % до 24 % увеличилась доля сухоустойчивых видов. Преобладание на гари получили мезофиты.

Рис. 3. Изменения в составе и активности экологических (по увлажнению) групп видов травяно-кустарничкового яруса.


Следствием пирогенного воздействия явились значительные изменения фитомассы напочвенных ярусов. Мощность мохово-лишайникового покрова на гари уменьшается с 4-5 см (контроль) до 0,5-1 см. Запасы фитомассы напочвенного покрова снижаются почти в три раза (Рис. 4). Изменяется ее фракционный состав, так как выгорают кустарнички, мхи и лишайники, которые до пожара составляли около 95 % всей фитомассы.

Рис. 4. Изменения запаса и фракционного состава живого напочвенного покрова.


Пожар на исследованном участке вызвал коренные изменения в составе и структуре фитоценоза. В результате изменились гидротермические режимы приземного слоя воздуха и верхних горизонтов почв. Полог древостоя и нижних ярусов, мохово-лишайниковый покров, действовали как теплоизолятор, препятствуя оттаиванию почвы на большую глубину. В контрольном участке мерзлый горизонт начинался сразу под подстилкой. На гари почва протаяла в среднем на 70 см. Вследствие прогревания значительно увеличилось испарение влаги из почвенных горизонтов. Уничтожение древостоя и напочвенного покрова устранило затенение поверхности почвы и существенно ослабило корневую конкуренцию. Огневая минерализация подстилки и напочвенного покрова способствовала обогащению верхних горизонтов почвы элементами минерального питания. Все это отразилось на составе и активности видов постпирогенного сообщества, соответственно на направлении восстановительной сукцессии.
Известно, что в условиях криолитозоны постпирогенная демутация лесных сообществ может идти по трем направлениям: без смены пород, со сменой пород и с заменой лесной растительности на кустарниковую или болотную. На данном этапе наблюдений можно констатировать, что восстановление древостоя идет со сменой пород, причем производной породой выступает осина. В Забайкалье осина играет большую роль в лесовосстановительных сукцессиях в темнохвойной тайге. Осина более теплолюбивая порода, поэтому она, вероятно, получает конкурентное преимущество перед березой на южных, теплых склонах при уничтожении огнем коренной лесной растительности, деградации мерзлоты в верхних почвенных горизонтах и обогащении почвы элементами минерального питания.
В районе исследований на южных склонах сопок нами обнаружены участки смешанных лесов со значительным участием осины в древостое, возрастом 50-70 лет. Напочвенный покрове этих участков слагают в основном таежные мезофильные травы, а мохово-лишайниковый покров не превышает 15 %. Эти участки, которые образовались, вероятно, также после пожаров, являются источником обсеменения для последующих гарей.
Постпирогенная смена лиственничников бруснично-зеленомошных на травяные осинники на южных склонах в горно-таежном поясе Западного Забайкалья, на южной границе криолитозоны, вероятно, является региональной особенностью динамики лесной растительности.
Периодические пожары являются фактором, способствующим самоподдерживанию ценопопуляций осины в некоторых специфических условиях в зоне широкого распространения лиственничных кустарничково-зеленомошных лесов на мерзлотных почвах. Наблюдения динамики лесных сообществ в районе исследований позволяют утверждать, что, после естественного отмирания послепожарного поколения осины ее место занимает лиственница и осинник трансформируется в исходный лиственничник кустарничково-зеленомошный.
Растительный покров, а именно его флористический состав, спектр эколого-ценотических, биоморфологических и экологических групп, строение сообщества, фитомасса отдельных компонентов экосистем могут служить хорошими косвенными индикаторами изменений всего комплекса экологических условий местообитаний в лиственничных лесах криолитозоны после пожаров, а также ясно указывать направление сукцессии.
Авторы выражают благодарность сотрудникам Джергинского заповедника за помощь в полевых исследованиях. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-04-01128.
Литература

1. Малышев Л.И. Флористическое районирование на основе количественных признаков // Ботанический журнал. 1973. Т. 58. № 11. С. 1581-1588.

2. Малышев Л.И., Пешкова Г.А. Особенности и генезис флоры Сибири (Предбайкалье и Забайкалье). Новосибирск: Наука. 1984. 264 с.

3. Методы изучения лесных сообществ. СПб.: НИИХимии СПбГУ. 2002. 240 с.



4. Пыхалова Т.Д., Бойков Т.Г., Аненхонов О.А. Флора хребта Улан-Бургасы (Восточное Прибайкалье). Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 2007. 126 с.

5. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений: жизненные формы покрытосеменных и хвойных. М. 1962. 378 с.


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка