Новости
12.12.2017
Приглашаем калужан и гостей города посетить фот...

В Калуге в фойе ИКЦ (Инновационный-культурный центр) открыта фотовыставка «Заповедными тропами...

7.12.2017
Открытие выставки "Первозданная Россия&quo...

В Калужской областной филармонии прошло открытие фотовыставки "Первозданная Россия"...

5.12.2017
Калужане увидят около 100 работ лучших российск...

Выставка избранных фотографий Общероссийского фестиваля природы «Первозданная Россия» от...



 
В случае ЧС (браконьерство, лесной пожар, рубка леса и т. д.) - звоните! +7(920) 887-57-97, (484-43) 2-19-32

Результаты изучения зарастания бывших сельскохозяйственных угодий в заповеднике «Калужские засеки» и на других территориях. Исследования поддержаны РФФИ (проект № 12-04-01734)

Главная страница ›››  Новости ›››  Результаты изучения зарастания бывших сельскохозяйственных угодий в заповеднике «Калужские засеки» и на других территориях. Исследования поддержаны РФФИ (проект № 12-04-01734)
05 февраля, 2013

 

  Материалы взяты с сайта kozelskie-zaseki.narod.ru автор Максим Бобровский

 

 

 

Результаты изучения зарастания бывших сельскохозяйственных угодий в заповеднике «Калужские засеки» и на других территориях. Исследования поддержаны РФФИ (проект 12-04-01734)

 

В настоящее время во всем мире происходит прекращение использования сельскохозяйственных земель, превращение их в залежи. Только в России за ХХ век из сельскохозяйственного оборота было выведено около 70 млн. га угодий, их них около 2/3 – в ходе кризиса второй половины 1980 – 90-х гг. (Люри и др., 2010).

Изучению экосистем на залежных землях посвящено большое число работ, как в России, так и за рубежом. Однако значительная часть исследователей не учитывает ряда проблем теоретического и методического плана, возникающих при изучении сукцессий на залежах: (1) неравноценность стартовых условий сукцессий, (2) аллогенный характер большинства сукцессий на залежах (главной причиной которого служит широко распространенная практика выжигания травяной растительности), (3) значение окружения – состава сообществ, служащих источниками диаспор (в большинстве случаев окружение представляют значительно нарушенные сообщества с обедненным видовым составом).

Один из вариантов избежать указанных проблем – выбрать в качестве точки отсчета «идеальную восстановительную сукцессию», идущую без внешних вмешательств и при наличии источников зачатков наибольшего числа лесных видов.

Травяные палы и аллогенные сукцессии

Краткие результаты изучения растительности залежей на месте пашен в заповеднике «Калужские засеки» и на прилегающей территории Орловской области, проведенного при поддержке проекта РФФИ № 12-04-01734-а

Аллогенные сукцессии на фотографиях и космоснимках

Фотографии и космоснимки залежей в районе Козельских засек, испытавших действие травяных палов

«Идеальная сукцессия» - зарастающие залежи в заповеднике «Калужские засеки»

Описание внутрилесных залежей на Южном участке заповедника, выбранных как эталонный объект для изучения аутогенных сукцессий

Растительность на бывших пашнях

Краткие результаты изучения растительности залежей на месте пашен в заповеднике «Калужские засеки» и на прилегающей территории Орловской области, проведенного при поддержке проекта РФФИ № 12-04-01734-а

Расселение лесных растений на залежи

Краткие результаты изучения расселения лесных трав на залежи в заповеднике «Калужские засеки» и на прилегающей территории Орловской области, проведенного при поддержке проекта РФФИ № 12-04-01734-а

Проект РФФИ № 12-04-01734 «Динамика растительности при зарастании сельскохозяйственных угодий и ее роль в поддержании биоразнообразия лесов центра Европейской России»

Сведения о проекте РФФИ, посвященном изучению динамики растительности на залежах и расселения лесных видов растений. Краткие отчеты по проекту, публикации и другое.

 
 

 

 

 

 

 

 

Травяные палы - в настоящее время один из главных факторов, нарушающих естественное течение сукцессий в Европейской России

Аллогенные (экзогенные) сукцессии протекают при наличии тех или иных внешних для экосистемы воздействий. Такие воздействия прерывают потоки поколений в популяциях (всех или части) членов биоты. В результате они могут прерывать восстановительную сукцессию, полностью или частично возвращать экосистемы в «предшествующее» сукцессионное состояние, либо заметно изменять направление сукцессии.

Действие таких антропогенных факторов как низовые пожары малой или средней интенсивности (в том числе травяные палы), выборочные рубки, выпас скота нмогут принципиально менять состав экосистем и направление происходящих в них изменений.

Травяные палы и вызванные ими лесные пожары являются в настоящее время наиболее частым и широко распространенным фактором, прерывающим свободное развитие лесных сообществ. На территории Европейской России очень сложно найти залежь, хотя бы однократно не испытавшую действие пожара. Однако обычно залежи выгорают не один раз. Палы, препятствуя приживанию и успешному росту древесных растений, приводят к тому, что вместо деревьев преобладание получает бурьян. Такая же ситуация наблюдается и на большинстве залежей в окрестностях Козельских засек, в том числе заповедника «Калужские засеки».

Свежие гари вокруг заповедника "Калужские засеки"

У дороги от с. Ульяново на д. Ягодное Окрестности д. Шпилева

Окрестности д. Шпилева Окрестности д. Кирейково

  

 

Фотографии  залежей в районе Козельских засек, испытавших действие травяных палов

В одних случаях травяные палы задерживают течение сукцессии (однократные или единичные палы), в других случаях приводят к формированию разреженных древостоев или пустошей. В результате растительность залежей на месте заброшенных пашен может представлять собой очень разные варианты сообществ. Ниже приведено несколько примеров того, как выглядят экосистемы в ходе аллогенной сукцессии на фото и космоснимках. Во всех случаях продолжительность сукцессии сравнительно невелика, менее 30 лет.

Залежь с группами берез у д. Шпилева (Орловская обл.), рядом с "Калужскими засеками". Пашня заброшена около 1991 г. Многократные травяные палы

 

Пустошь на правом берегу руч. Черный, окрестности д. Кирейково, рядом с "Калужскими засеками". Пашня заброшена в начале 1990-х гг. Многократные травяные палы

 

Разреженные сосны на залежи у д. Сиголаева (Орловская обл.), рядом с "Калужскими засеками". Пашня заброшена около 1991 г. Периодические травяные палы

 

Залежь в окрестностях п. Труд (нежил.), рядом с "Калужскими засеками". Пашня заброшена около 1998 г. Несколько травяных палов

 

Залежь в окрестностях п. Труд (нежил.), рядом с "Калужскими засеками". Пашня заброшена около 1998 г. Несколько травяных палов

 

Залежь рядом с п. Труд (нежил.), у границы с "Калужскими засеками". Пашня заброшена около 1995 г. Единичные палы в конце 1990-х гг.

 

Залежь рядом с д. Волосово-Звягино, у границы с НП "Угра". Пашня заброшена после 2004 г. Единичные палы

 

Залежь рядом с д. Волосово-Звягино, у границы с НП "Угра". Пашня заброшена в начале 1990-х гг. Периодические палы минимум до 2005 г.

Центральная часть поляны горела чаще и дольше; возобновление лиственницы (из посадок начала 20 в.)

Краевая часть поляны (с востока, примыкает к НП "Угра"). После единичных палов в первые годы сукцессии - свободное развитие растительности

 

 

 

«Идеальная сукцессия» - зарастающие залежи в заповеднике «Калужские засеки» в ходе исследований, поддержанных проектом РФФИ 12-04-01734-а, выбраны как эталонный объект для изучения аутогенных сукцессий

 

Таким образом, сукцессии на залежах в "Калужских засеках" отвечают двум важнейшим требованиям к "идеальной сукцессии": отсутствие нарушений и максимально богатый состав лесной флоры на прилегающих участках старовозрастных дубрав.

Внутрилесные залежи на топографической карте

(часть схемы Южного участка заповедника)

 

 

Важно, что в окружении заповедника можно найти самые разные варианты аллогенных сукцессий на залежах, при этом во многих случаях залежи граничат со старовозрастными дубравами. Таким образом, мы можем оценить возможности расселения видов при разном течение сукцессии при сходны пулах зачатков.

Существенно, что продолжительность сукцессий на сельскохозяйственных землях, выведенных из оборота в результате кризиса 1980–90-х годов, соответствует периодичности ротаций различных видов угодий при традиционном природопользовании: возрасту расчистки залежи при переложной системе земледелия, обороту рубки в дровяных лесах, сроку передела угодий (выгонов, сенокосов, участков дровяного леса) между членами крестьянской общины. Таким образом, изучение состава фитоценозов, сформированных на залежах при различных вариантах сукцессий, позволяет оценить состав пула региональной флоры, который поддерживался такого рода хозяйством, а также подойти к оценке вклада земледелия в разрывы ареалов видов растений и изменение состава региональной флоры, решению вопроса обратимости нарушений и возможности полноты восстановления видового состава лесной экосистемы после сильных нарушений.

 

Краткие результаты изучения растительности залежей на месте пашен, проведенного при поддержке проекта РФФИ 12-04-01734-а

На основе анализа 75 геоботанических описаний, собранных на территории заповедника «Калужские засеки» и прилегающей к заповеднику территории Орловской области, дана характеристика видового состава и структуры растительных сообществ, сформированных за 25–30 лет аутогенной восстановительной сукцессии на залежах, возникших на месте заброшенных пашен.

Исследованные растительные сообщества на территории заповедника в основном можно отнести к березнякам неморальнотравным и разнотравным (лугово-опушечным по: Бобровский, Ханина, 2000; Ханина и др., 2001). Всего на залежах встречено более 150 видов сосудистых растений, 11 видов мхов. Видовая насыщенность сосудистых растений на 100 м2 в березняке неморальнотравном составляет от 25 до 46 видов (в среднем 39 видов), в березняке разнотравном от 34 до 56 видов (в среднем 45 видов). В березняке разнотравном на залежи в Орловской области средняя флористическая насыщенность на 100 м2 составляет 54 вида сосудистых растений.

В древесном ярусе абсолютное доминирование имеют пионерные виды деревьев: березы бородавчатая (Betula pendula) и пушистая (B. pubescens), ива козья (Salix caprea). В настоящее время плотность деревьев в ярусе древостоя на залежах достигает 1300–2240 шт./га. Из них основную часть составляет березы (рис. 1). Плотность древостоя при различии в его возрасте на разных залежах (около 25 и 30 лет) отличается незначительно, поскольку наиболее интенсивное самоизреживание берез и ив произошло в возрасте до 25 лет.

Рис. 1. Численность разных видов деревьев в составе древостоя на залежах на территории заповедника «Калужские засеки» (участки 1–5) и прилегающей к заповеднику территории Орловской области (участок 6). Растительность сформирована в результате аутогенных сукцессий на заброшенных пашнях продолжительностью около 30 лет (участки 1–4) и 25 лет (участки 5–6)

Кустарниковый ярус в березняках хорошо развит и разнообразен по составу; его составляют виды подлеска и подроста деревьев. В подлеске присутствуют лещина обыкновенная (Corylus avellana), бересклеты бородавчатый (Euonymus verrucosa) и европейский (E. europaea), крушина ломкая (Frangula alnus), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), жимолость лесная (Lonicera xylosteum). В составе подроста преобладают широколиственные деревья: ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior), клены остролистный (Acer platanoides) и полевой (A. campestre), дуб черешчатый (Quercus robur), вяз шершавый (Ulmus glabra), липа сердцелистная (Tilia cordata) (рис. 2). Численность древесных пород в подросте на залежах в заповеднике «Калужские засеки», время восстановления растительности которых около 30 лет, составляет 980–19600 шт./га. Участки 1 и 2 представляются нам наиболее репрезентативными для характеристики данной фазы сукцессии: здесь достоверно отсутствовали вмешательства в ход сукцессии. В отношении участков 3 и 4 такой уверенности нет, поскольку: (а) мы не наблюдали их ежегодно, (б) залежи граничат с поймой реки, пограничной с сельскохозяйственными угодьями вне заповедника (у д. Сиголаево) – вначале зарастания по пойме мог «приходить» травяной пал.

Большинство деревьев в подросте представлено виргинильными особями первой подгруппы. На двух залежах, где время зарастания меньше, подрост представлен в основном имматурными особями, численность которых в несколько раз больше – до 84500 шт./га. На всех залежах в составе подроста доминантами выступают ясень и клен остролистный. Заселение залежи особями широколиственных деревьев происходило, в основном, в интервале 10–15 лет от начала зарастания. Между 25 и 30 годами сукцессии происходило интенсивное самоизреживание подроста (уменьшение численности в четыре и более раза), переход большинства выживших особей из имматурного в виргинильное онтогенетическое состояние.

Рис. 2. Численность разных видов деревьев в составе подроста на залежах на территории заповедника «Калужские засеки» (участки 1–5) и прилегающей к заповеднику территории Орловской области (участок 6). Растительность сформирована в результате аутогенных сукцессий на заброшенных пашнях продолжительностью около 30 лет (участки 1–4) и 25 лет (участки 5–6)

Состав травяного яруса на залежах неоднороден. В описаниях на заброшенных пашнях в заповеднике «Калужские засеки» ближе к границе залежь-лес ярус образован преимущественно неморальными видами с примесью лугово-опушечных (рис. 3). Здесь обильны зеленчук желтый (Galeobdolon luteum), копытень европейский (Asarum europaeum), медуница неясная (Pulmonaria obscura), звездчатка жестколистная (Stellaria holostea), щитовник игольчатый (Dryopteris carthusiana). Общее проективное покрытие в среднем составляет 54%. При удалении от границы широколиственного леса к центру поляны вдоль трансекты участие лугово-опушечных видов растений заметно возрастает. Здесь господствуют злаки: щучка дернистая (Deschampsia cespitosa), мятлик обыкновенный (Poa trivialis), ежа сборная (Dactylis glomerata). Общее проективное покрытие в среднем составляет 71%. В ярусе С в березняке на залежи присутствуют виды пяти эколого-ценотических групп: лугово-опушечной, боровой, бореальной, нитрофильной, неморальной. Вклад видов неморальной и лугово-опушечной групп сильно меняется от границы леса к центру поляны: происходит уменьшение доли видов неморальной ЭЦГ и увеличение доли лугово-опушечных видов (рис. 3)

Рис. 3. Примеры эколого-ценотических спектров видов травяно-кустарничкового яруса на пробных площадях (ПП), расположенных на трансектах. 1-1, 2-2, 4-2 – номер участка (залежи)-номер трансекты. Пробные площади (ПП) удаляются от стены леса от 1 к 3 (4). Эколого-ценотические группы видов (ЭЦГ): Md – лугово-опушечная, Pn – боровая, Br – бореальная, Nt – нитрофильная, Nm – неморальная (ЭЦГ даны по Смирнова и др., 2004)

В условиях наличия зачатков всех древесных и лесных травянистых видов растений аутогенная сукцессия сравнительно быстро идет в направлении формирования полидоминантного широколиственного леса. При этом состав древесных видов в подросте полностью соответствует составу древесной синузии полидоминантного старовозрастного широколиственного леса. Травяно-кустарничковый ярус вмещает как значительную часть флоры теневых лесов, так и виды открытых-полуоткрытых местообитаний (лугово-опушечных), число и обилие которых увеличивается к центральной части поляны. Состав неморальных видов в травяном ярусе на исследованной стадии сукцессии на залежи обеднен относительно соседних дубрав; лесные виды трав доминируют в ярусе С на расстоянии до 50-80 м от стены широколиственного леса.

 

 

   

Краткие результаты изучения расселения лесных растений на залежи, проведенного при поддержке проекта РФФИ12-04-01734-а

Анализ видового состава травяного покрова в березняках на разном расстоянии от границы широколиственного леса дал возможность оценить миграционные возможности более 30 видов лесных трав (табл.). Все исследованные залежи соседствовали со старовозрастными дубравами, наиболее богатыми широколиственными лесами заповедника, описанными ранее (Бобровский, Ханина, 2000; Бобровский, 2004).

Среди лесных растений первенство в освоении залежей принадлежит зоохорным (Ajuga reptans, Ranunculus cassubicus) и анемохорным (Pyrola rotundifolia, Dryopteris filix-mas, Athyrium filix-femina) видам; для них же отмечено масимальное от стены леса расстояние встреч, 100–120 м. Stellaria holostea является факультативным мирмекохором, может распространяться и другими способами; в изученных сообществах мы предполагаем ее преимущественно анемохорное расселение. Среди видов, встречающихся на максимальном удалении от стены леса со значительным участием, следует отметить Pyrola rotundifolia (рис. 1А, 2) и Stellaria holostea (рис. 1А), а для некоторых залежей – также Galium odoratum. К 25–30 годам восстановительной сукцессии эти виды уменьшают свое обилие у стены леса по мере увеличения обилия мирмекохорных трав, часто продолжая доминировать на расстоянии до 120 м от края леса. Значительное участие этих видов в ярусе С связано с их большой вегетативной подвижностью после заноса семязачатков; преобладает размещение в виде крупных пятен. Взрослые особи этих видов могут разрастаться вширь на расстояние до нескольких метров за сезон.

Рис. 1. Расселение лесных летневегетирующих трав в березняках, сформированных на залежах на месте пашен: А – видов  анемохоров, Б – видов- мирмекохоров. По оси Х указано расстояние от примыкающего к залежи широколиственного леса. Соответствие общего проективного покрытия видов по шкале Браун-Бланке обилию вида на рисунке: «r» – балл 1, «+» – 2, «1» – 3, «2» – 4, «3» – 5, «4» – 6 (заповедник «Калужские засеки» и прилегающая территория Орловской области)

К видам с высокой встречаемостью и средним обилием относятся мирмекохоры Pulmonaria obscura, Lamium maculatum, Galeobdolon luteum, Asarum europaeum (рис. 2), Ajuga reptans. Они заселяют залежь почти сплошным фронтом и суммарно доминируют в напочвенном покрове на расстоянии до 40–70 м от широколиственного леса (рис. 1Б, , 2, табл.). Ключевую роль в расселении этих видов имеет разнос их семязачатков муравьями. Способность к вегетативному размножению дает им возможность захватывать и удерживать территорию, уже занятую другими травами. Наконец, все эти виды имеют сравнительно широкие амплитуды толерантности по отношению к освещенности и увлажнению почвы.

Рис. 2. Распространение некоторых лесных трав на залежах (по площадкам на трансектах)

Среди видов с высокой константностью, но низким обилием нужно отметить Ranunculus cassubicus, Dryopteris carthusiana, Dryopteris filix-mas. Спорадически встречаются Campanula trachelium, С. latifolia, Paris quadrifolia, Polygonatum multiflorum (рис. 2), Festuca altissima и др. На залежи в Орловской области, на значительном расстоянии (до 80 м) от стены леса встречены виды бореальной эколого-ценотической группы: Orthilia secunda, Lycopodium annotinum, Calamagrostis arundinacea (табл.).

Результаты наших исследований залежей в заповеднике «Калужские засеки» показали, что за 30 лет восстановительной сукцессии эфемероиды (Allium ursinum, Corydalis solida, Anemone ranunculoides, Ficaria verna) расселились на расстояние до 40 м от широколиственного леса (рис. 3, табл.), при этом все перечисленные виды встречаются со средней или высокой константностью. Для встреч особей C. marshalliana максимальное расстояние составило 20 м; на залежах вид встречается спорадически.

Рис. 3. Расселение эфемероидов в березняках, сформированных на залежах на месте пашен (заповедник «Калужские засеки» и прилегающая территория Орловской области). Обозначения на рис. 1

Таким образом, успешность расселения лесных видов трав на залежь определяется, в первую очередь, способом расселения вида (в частности, способностью к анемохории и мирмекохории) и его способностью к вегетативному размножению. Учитывая преимущественно зоогенный характер расселения, можно говорить о характере и дальности расселения видов за некоторый срок времени, но сложно рассчитать скорости миграции видов. Мы пока не знаем, насколько успешно будет происходить разнос зачатков на следующем этапе сукцессии в изменяющейся экологической обстановке.

 

Проект РФФИ № 12-04-01734-а

Тема проекта: Динамика растительности при зарастании сельскохозяйственных угодий и ее роль в поддержании биоразнообразия лесов центра Европейской России

Руководитель: Бобровский Максим Викторович

Организация: Федеральное бюджетное учреждение науки Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук