Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2020 номер 1

Своеобразие палеогеографической обстановки на юге Витимского плоскогорья Забайкалья привело к формированию ландшафтов с многочисленными буграми пучения и термокарстовыми понижениями. На потепление климата криолитозона среагировала сокращением ареала, повышением температуры и глубины сезонного протаивания мерзлоты. Выявлена дифференциация почвенного профиля в буграх пучения и термокарстовых понижениях, которая привела к изменению морфологических и физико-химических свойств, вызвавших, в свою очередь, отклик биоты.

В Байкальском регионе потепление в условиях континентальности климата сопровождается увеличением площадей лесных пожаров и опасностью невозврата постпирогенных экосистем в лесопокрытые. Исследование сосновых лесов на песчаных отложениях в юго-восточном Прибайкалье показало, что на территории, пройденной огнем, в зависимости от типа пожара и местных условий экосистемы развиваются в разных направлениях. После низового пожара сохраняется взрослый древостой и формируются устойчивые признаки пирогенеза в почве в виде обугленных поверхностных горизонтов. В этих условиях образуются редкотравно-мертвопокровные редины практически без признаков возобновления молодняка и кустарников. Влияние угля вызывает некоторое снижение кислотности почвы, повышение содержания обменного кальция, формирование гумуса гуматного состава и ненасыщенность основаниями. Почвы с углистыми горизонтами предлагается выделить на уровне подтипа: псаммоземы гумусовые, постпирогенные. После верхового пожара растительный и почвенный покров уничтожается полностью, экосистема начинает развитие с 0-момента. Возобновление леса в понижениях и на склонах теневых и подветренных экспозиций происходит активно как естественным путем, так и на фоне выполненных лесовосстановительных работ. Под молодым лесом за послепожарный период сформировалась почва отдела Слаборазвитые - псаммозем гумусовый. На склонах солярных, наветренных экспозиций, несмотря на проведенные мероприятия по восстановлению древостоя, образуются зоны дефляции, не покрытые лесом и без признаков почвообразования. Использование дистанционных методов позволило установить, что за пятнадцать лет послепожарного развития, несмотря на выполненные лесовозобновительные работы, площадь не покрытых лесом зон дефляции увеличилась по сравнению с допожарным в 11 раз. Рекомендуется в комплекс мероприятий по восстановлению лесных экосистем после пожаров включить проведение мероприятий по содействию возобновлению древостоя в виде разрыхления обугленной почвы на территориях, пройденных низовыми пожарами, а также неоднократное выполнение лесопосадочных работ на дефлируемых участках с учетом защищенности от ветра опушек леса.

В статье охарактеризовано фитоценотическое разнообразие псаммофитной травяной растительности, в сообществах которой происходит или потенциально возможно восстановление сосны в Южном Нечерноземье России, выявлены тренды формирования состава и структуры сообществ под влиянием ведущих экологических и ценотических факторов. Исследования проводились на территории Брянской, Калужской и Смоленской областей в 2010-2018 гг.; выполнено более 150 геоботанических описаний псаммофитных травяных сообществ. Данная растительность относится к классу Koelerio-Corynephoretea Klika 1931, который объединяет сухие травяные сообщества на песчаных почвах и каменистых обнажениях умеренной и бореальной зон Европы, островов Северной Атлантики и Гренландии. Выявлены различия в экологических режимах местообитаний псаммофитных сообществ. В большинстве случаев экологические амплитуды синтаксонов по трем ведущим эдафическим факторам (влажность, реакция и богатство минеральным азотом почвы) ощутимо различаются и формируют достаточно компактные экологические пространства: в пределах синтаксона балльные значения факторов варьируют обычно в узких пределах. Методом регрессионного анализа установлено, что видовое богатство псаммофитных сообществ проявляет зависимость на значимом статистическом уровне только от богатства минеральным азотом и влажности почвы. По результатам статистического анализа количество растений Pinus sylvestris любого возраста на площадках не зависит от видового богатства сообществ, общего проективного покрытия травостоя (без участия сосны), отдельно вычисленного проективного покрытия мхов и лишайников, а также от средних баллов значений экологических факторов по Х. Элленбергу в сообществах. Единственным фактором, от которого выявлена зависимость количества деревьев сосны на площадках, является удаленность от источника диаспор, определяющая возможность инвазии. Полученные данные по фитоценотическому и флористическому разнообразию псаммофитной травяной растительности будут включены в единую базу данных по Южному Нечерноземью России с целью выявления экологических и ботанико-географических особенностей растительных сообществ данного типа в этом регионе.

В континентальных условиях Северо-Чуйского центра оледенения (Центральный Алтай) исследованы первичные сукцессии растительности от поселения первых растений и формирования простых группировок до первичных растительных сообществ. Наблюдения проводили в течение 15 лет на молодых моренах долинных ледников Малый Актру (2200-2250 м над ур. м.) и Большой Левый Актру (2370-2500 м над ур. м.), в хронопоследовательностях от современных языков ледников до конечно-моренных валов середины XIX в. Выделены три стадии и четыре подстадии первичной сукцессии растительности, выявлены видовой состав сосудистых растений, мхов и напочвенных лишайников, доминирующие виды, охарактеризованы особенности первичной растительности. Получены представления о ходе сукцессий и их особенностях на разных абсолютных высотах в условиях верхней части лесного и подгольцового поясов. Установлено, что в ходе сукцессии за 150 лет в верхней части лесного пояса на молодых моренах формируется молодое лесное сообщество, в подгольцовом - соокупность микроценозов, подобных тундровым сообществам. В первичной сукцессии на моренах ледника Малый Актру участвуют 146 видов сосудистых растений, 44 вида мхов и 6 видов лишайников, на моренах ледника Большой Левый Актру - 128 видов сосудистых растений, 26 видов мхов и 8 видов лишайников.

На примере малонарушенных горно-таежных кедровников Идарского белогорья (Восточный Саян) всесторонне проанализирована структура флоры и фауны, представляющая собой эталон состояния и динамики таежных лесов влажной климатической фации Алтае-Саянской горной области. Изучены эколого-фитоценотические особенности, флористический и фаунистический состав позднесукцессионных кедровников. Выявлено преобладание зеленомошной группы типов леса. Древостои имеют сложную структуру с доминированием Pinus sibirica (Du Tour.), низкую продуктивность (доминируют IV-V классы бонитета), достаточно высокую полноту (от 0,5 до 1,0) и удовлетворительное возобновление. Флористический, эколого-ценотический анализ видов травяно-кустарничкового яруса, ценоэлементов подлеска и мохового покрова свидетельствует о доминировании таежной флоры с выраженным гумидным характером . Виды таежной эколого-ценотической группы (ЭЦГ) ( Vaccinium myrtillus , Carex iljinii , Calamagrostis obtusata , Gymnocarpium dryopteris , Phegopteris connectilis , Oxalis acetosella , Aegopodium alpestre , Trientalis europaea , Linnaea borealis , Maianthemum bifolium , Stellaria bungeana и др.), мохово-болотной ЭЦГ ( Ledum palustre , Vaccinium uliginosum , Carex globularis и др.) и борово-таежной ЭЦГ ( Vaccinium vitis-idaea , Pyrola rotundifolia , Lycopodium annotinum и др.) образуют травяно-кустарничковый ярус фоновых типов леса. В моховом ярусе доминируют зеленые мхи Hylocomium splendens , Pleurozium schreberi с примесью Ptilium crista-castrensis , Rhytidiadelphus triquetrus . В отдельных местообитаниях встречаются долгомошные ( Polytrichum commune , P. strictum , Dicranum scoparium , D. polysetum ) и сфагновые мхи. Повышенная роль высших споровых растений характеризует флору как хорошо сохранившую архаичные черты. Ценофлора кедровников составляет 224 вида и относится к Cyperaceae- типу. В структуре географических элементов флоры ведущая роль принадлежит палеарктическому, европейскому и сибирскому элементам при повышенной роли эндемиков. Ядро фауны составляют виды, типичные для таежного комплекса Сибири. Наиболее разнообразна орнитофауна, представленная 102 видами ( Tarsiger cyanurus , Parus montanus , Parus ater , Luscinia calliope , Sitta europaea , Loxia curvirostra , Coccothraustes coccothraustes , Tetrastes bonasia , Phylloscopus proregulus и др.).

Исследование горизонтального и вертикального распределения фитопланктона оз. Севан проведено в середине июля 2018 г. в период его максимального “цветения” цианопрокариотами. Летняя биомасса водорослей в пелагиали озера соответствовала величинам, характерным для мезотрофных вод. Развитие цианопрокариот в оз. Севан имело горизонтальную и вертикальную неоднородность и было связано с глубиной, морфометрией частей озера, распределением течений, прозрачностью, температурой и биомассой Cladocera. На участках, где наблюдалось “цветение” воды, отмечалось снижение удельного числа видов фитопланктона и прозрачности воды. Увеличению средней биомассы фитопланктона по сравнению с 2013-2017 гг. способствовали следующие факторы: 1) повышение температуры воды, 2) ослабление пресса зоопланктона в связи с исчезновением Daphnia magna, 3) увеличение фосфорной нагрузки за счет увеличения экскреции максимально представленными в составе зоопланктона D. longispina и Diaphanosoma lacustris.

Массовое повреждение пихтовых древостоев в результате комплексного биотического воздействия на территории Красноярского края к 2018 г. достигло площади 541,4 тыс. га; потенциальная площадь дальнейшего усыхания Abies sibirica Ledeb. составляет до 10 млн га. Установлена определяющая роль фитопатогенных грибов Armillaria mellea s. l. и Heterobasidion annosum s. l. при совместном воздействии с короедом Polygraphus proximus Blandford. Деревья, пораженные корневыми патогенами, являются центрами усыхания, от которых распространяется патологический отпад, в том числе за счет воздействия P. proximus и его фитопатогенных микоассоциантов. Среди сопутствующих возбудителей болезней по масштабам поражения выделяется гриб Neonectria fuckeliana (C. Booth) Castl. & Rossman, вызывающий смолотечение, симптоматически похожее на последствия атаки P. proximus. Фитопатогенность чистых культур доминирующих в регионе корневых патогенов Armillaria borealis Marxm. & Korhonen и Heterobasidion annosum (Fr.) Bref., а также стволового патогена N. fuckeliana подтверждена серией экспериментов in vitro. Перспективными природными агентами регуляции численности P. proximus являются высоковирулентные аборигенные штаммы Beauveria bassiana (Bals.-Criv.) Vuill., приводящие к максимальной гибели насекомых (до 100 %) в течение 7-11 суток и сохраняющие активность в температурном диапазоне (16-24) ± 1 °С.

С применением архитектурного подхода изучена структура особей Thymus petraeus. Установлено, что на юге Сибири вид встречается в однотипных местообитаниях: в настоящих, луговых, песчаных степях и их петрофитных вариантах по склонам и невысоким каменистым вершинам холмов и куэстовых гряд. По классификации И. Г. Серебрякова [1964] T. petraeus - полунеподвижный кустарничек с сохраняющейся на протяжении всей жизни системой главного корня и имеющий укореняющиеся ползучие побеги. В структуре особей T. petraeus выделены три архитектурные единицы, отличающиеся по положению составной скелетной оси в пространстве (ортотропно-плагиотропная, плагиотропная, ортотропная). Каждая архитектурная единица состоит из главной составной скелетной оси, составных скелетных осей 1-го порядка, разветвленных побегов формирования, побегов ветвления и эфемерных побегов. Показано, что структура особей может быть образована за счет повторения только двух архитектурных единиц. Установлено, что в настоящих степях и их петрофитных вариантах структура особей строится за счет повторения ортотропно-плагиотропной и плагиотропной архитектурных единиц; в песчаных степях - за счет повторения плагиотропной и ортотропной. Показаны особенности развития T. petraeus в конкретных эколого-ценотических условиях обитания. В связи с этим охарактеризованы три типа поливариантности: 1) морфологическая, которая основана на изменении структуры побегов (укороченные, удлиненные) и состава архитектурных единиц (отсутствие составных скелетных осей 1-го порядка или эфемерных побегов); 2) размерная, проявляющаяся в изменении длины и числа составных скелетных осей; 3) динамическая, связанная с колебанием длительности моноподиального нарастания побегов формирования (от 2 до 5 лет) и архитектурной единицы в целом (от 6 до 20 лет). Выявленные модификации архитектуры не приводят к смене жизненной формы кустарничка, а отражают механизмы его адаптации.

Представлены результаты исследования динамики элементов семенной продуктивности амфимикта Hierochloё repens (Host) Beauv. (2 n = 28) и факультативного апомикта Hierochloё odorata (L.) Beauv. (2 n = 42) (Poaceae). Растения выращивались при отсутствии конкуренции в одновидовых искусственных ценозах с низкой (5 растений/м²) и высокой (20 растений/м²) стартовой плотностью размещения. Установлено, что по классификации экологических стратегий растения относятся к К-видам, затраты на репродукцию составляли 1,8-5,8 % биомассы особи. Репродуктивная способность двухлетних ценозов зависела от стартовой плотности растений. В ценозах низкой плотности растения имели в 2,4-2,7 раза меньше генеративных побегов по сравнению с ценозами высокой плотности. Влияние особенностей видов (F₁) на обилие плодоношения изменялось с возрастом. У двухлетних ценозов доля влияния этого фактора на число генеративных побегов на единицу площади составляла 43,11 % (F₁=16,12 %), у трехлетних - 60,04 % (F₁ = 31,26 %), у четырехлетних - 29,19 % (F₁ = 7,24 %; F₀₅ = 4,49; F₀₁ = 8,53). Выяснена внутрипопуляционная корреляция показателей репродукции с размерными показателями особей, выраженными через массу и долю массы органов от биомассы особей. Реальная семенная продуктивность растений H. repens была выше в 2,2 раза у особей и в 1,4 раза в ценозах по сравнению с H. odorata . Нарушение репродуктивного баланса у H. odorata связано с полиплоидией и возможностью апомиксиса.

В работе рассматривается динамика вегетационных индексов и температуры подстилающей поверхности на разновозрастных послепожарных участках в лиственничниках мерзлотной зоны Сибири, обобщенные по материалам многолетней спутниковой съемки радиометра Terra/MODIS. Предварительно выполнялась классификация спутниковых изображений Landsat/ ETM, OLI с целью анализа степени пирогенной нарушенности выборки послепожарных участков. Зафиксировано превышение средней температуры подстилающей поверхности постпирогенных участков на 3,9-4,6 °C в зависимости от степени нарушенности подстилки, что составляет 15-30 % относительно среднестатистических фоновых значений. Величина отклонений (снижения) вегетационного индекса NDVI от фона в следующий после пожара год составила 22 %, для индекса NBR - 72 %. Восстановление индекса NDVI до фоновых значений наблюдалось в течение 7-10-летнего периода после пожара. Сроки восстановления аномалий температуры подстилающей поверхности и индекса NBR существенно выше - 15 лет и более. При этом в течение 15-20 лет после пожара фиксируемые аномалии температуры подстилающей поверхности остаются значимыми.