Затенение и перехват света Cotoneaster lucidus Schlecht. в Калиновском лесном парке Екатеринбурга
Затенение и перехват света Cotoneaster lucidus Schlecht. в Калиновском лесном парке Екатеринбурга
Аннотация
Статья посвящена комплексному анализу способности к перехвату освещения Cotoneaster lucidus Schlecht. в лесопарковой зоне г. Екатеринбурга (Россия) на основе популяционных (возрастная и виталитетная структура) и организменных параметров (морфометрические показатели) на травянистый покров. Целью работы является анализ состояния фрагментов Cotoneaster lucidus Schlecht. в Калиновском лесном парке города Екатеринбурга и изучению перехвата освещения кроной кустов. Растения в местообитании представлены в виде геоксильного кустарника. В онтогенезе кизильника выявлены два периода – прегенеративный и генеративный и шесть онтогенетических состояний. Все фрагменты находятся в стадии заселения, исключительно в сосняках разнотравных при сомкнутости древесного полога 0,6-0,7. Основной путь внедрения кизильника блестящего в Калиновский лесной парк – искусственные посадки вдоль дорожек, возле оборудованных зон отдыха. Его распространению способствовало наличие съедобных, долгосохраняющихся плодов на побегах, которые явились кормовой базой многих видов птиц. Показатели освещения и его перехвата зависят от особенностей строения и размеров крон кустов, их возраста и онтогенетического состояния. Способность кизильника влиять на травянистый покров обусловлена сильным уменьшением интенсивности светового режима под пологом его кустов вследствие затенения кроной. Установленные особенности свидетельствует о высоком потенциале вида и успешной натурализации в исследуемом лесном парке.
1. Введение
Чужеродные инвазионные растения в некоторых случаях способны проявлять свойства сильных эдификаторов . Воздействия инвазионных видов растений могут реализовываться путём влияния на световой режим сообществ, круговорот питательных веществ, разные компоненты биоты. Многие исследователи утверждают, что чужеродные растения создают более густой полог листьев, чем аборигенные , , , . Считается, что затенение – это действующий механизм влияния инвазионных растений на аборигенные сообщества , , , но иногда более высокое затенение под кронами чужеродных растений не подтверждается , . Во флоре городов России чужеродные виды составляют в среднем 27% . Объектом исследования выбран кизильник блестящий (Cotoneaster lucidus Schlecht.) неслучайно, так как он является одним из самых распространённых в культуре, его можно встретить в озеленении практически повсеместно как в нашей стране, так и за её пределами . Данный вид используется как пластичный материал для создания художественных композиций в садах и парках, в пригородных лесах. Эти декоративные кустарники отличаются разнообразием габитуса, величиной, формой, характером ветвления, размещением листьев, обилием цветения и плодоношения, ярко выраженной осенней окраской листьев. В лесопарковой зоне г. Екатеринбурга Cotoneaster lucidus встречается как натурализовавшийся интродуцент в различных формах насаждений . Проявления Cotoneaster lucidus в отношении затеняющего воздействия на аборигенную флору во вторичном ареале в лесных парках г. Екатеринбурга мало изучены.
2. Методы и принципы исследования
Целью работы является анализ состояния фрагментов Cotoneaster lucidus Schlecht. в Калиновском лесном парке города Екатеринбурга и изучение перехвата освещения кроной кустов.
Согласно ботанико-географическому районированию Свердловской области, г. Екатеринбург расположен в южно-таежной бореально-лесной подзоне , его окружают лесные парки и городские леса. Исследование C. lucidus проведено в 2023 году в четырех фрагментах ценопопуляции (ФЦП) в Калиновском лесном парке Екатеринбурга. Данный парк расположен в северо-восточной части Екатеринбурга, около микрорайона Эльмаш (56°54′50.98″ N 60°40′14.23″ E) (рис.1). Относится к Шарташскому лесничеству. Площадь – 1099,7 га. Для лесного парка характерен неоднородный рельеф: в северной части заболоченные понижения чередуются с небольшими возвышенностями, а в южной части наблюдается сильная расчлененность рельефа, есть высокие холмы .
Рисунок 1 - Расположение Калиновского лесного парка на карте города Екатеринбурга
В Калиновском лесном парке было заложено 4 временные пробные площади (далее – ВПП) кизильника блестящего, произрастающего вдоль лесных дорог и тропинок (рис. 2). Каждую пробную площадь считали за фрагмент ценопопуляции кизильника (ФЦП).
Рисунок 2 - Расположение пробных площадей (ВПП) и контрольной точки на территории Калиновского лесопарка
3. Основные результаты
На временной пробной площади 1, расположенной вдоль лесной тропы рядом с открытым спортивным кортом растут следующие травянистые растения: Urtica dioica, Athyrium filix-femina, Alchemilla vulgaris, Galium boreale, Maianthemum bifolium, Vaccínium myrtíllus, Equisetum sylvaticum, Gymnocarpium dryopteris, Fragaria vesca, Calamagrostis arundinacea, Glechoma hederacea, Paris quadrifolia, Pyrola rotundifolia, Stellaria bungeana, Dryopteris carthusiana, Actaea spicata, Vaccinium vitis-idaea, Rubus saxatilis, Polygonatum odoratum, Solidago virgaurea, Poa pratensis.
В составе подлеска были зафиксированы: малина обыкновенная (Rubus idaeus) – 8, рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia) – 11, черемуха обыкновенная (Prunus padus) – 7 особей. Из древесных видов слагающий древостой произрастают: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) – 13 особей, береза повислая (Betula pendula) – 8 особей. Плотность особей кизильника блестящего на данной площадке составляет 750 особей на 1 гектар.
Жизненное состояние особей характеризуется как: здоровые – 64%; поврежденные или ослабленные – 23%; сильно поврежденные – 10%; отмирающие растения – 3%. Соотношение особей по онтогенетической структуре: прегенеративные – 67% и генеративные – 33%. Высота особей варьируется от 0,31 до 2,85 метров, средняя высота по фрагменту – 1,48 метров. Средние значения диаметров – 1,63 и 1,5 метров; радиуса кроны – 0,78 м; площади проекции – 3,58 м2 и объем кроны – 3,03 м3.
Средние показатели освещения для фрагмента установлены: над кроной кизильника блестящего – 301,33 люкс, в середине растения – 173,37 люкс, под пологом – 137,20. Первичный замер освещения на поляне (на контрольной точке) – 4270 люкс.
Временная пробная площадь 2 находится рядом с ВПП1. Травянистый покров очень разнообразен и представлен такими растениями как Urtica dioica, Poa pratensis, Maianthemum bifolium, Geum aleppicum, Aegopódium podagrária, Athyrium filix-femina, Alchemilla vulgaris, Pulmonaria mollis, Actaea spicata, Trifolium praténse, Galium boreale, Ranúnculus ácris, Vaccínium myrtíllus, Calamagrostis epigejos, Calamagrostis arundinacea, Vicia cracca, Agrimonia pilosa, Fragaria vesca, Lathyrus vernus, Geranium sylvaticum, Trifolium medium, Plantago major, Angelica sylvestris, Rubus saxatilis, Trollius europaeus, Succisa pratensis, Cirsium heterophyllum, Veronica chamaedrys, Betonica officinalis, Leucanthemum vulgare, Dryopteris carthusiana, Vaccinium vitis-idaea.
Подлесочные виды определены и подсчитаны - роза иглистая (Rosa acicularis) – 5, рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia) – 2, черемуха обыкновенная (Prunus padus) – 6, калина обыкновенная (Viburnum opulus) – 2 особи. Из древесных видов встречаются: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) – 26 особей, береза повислая (Betula pendula) – 20. Численность кизильника в этом местообитании самая минимальная 480 особей на 1 гектар, при этом жизненное состояние особей характеризуется как: здоровые – 37%; поврежденные или ослабленные – 20%; сильно поврежденные – 40%; отмирающие растения – 3%. Соотношение особей по онтогенетической структуре установлены как прегенеративные – 40% и генеративные – 60%. Высота растения колеблется от 0,32 до 3,15 метров, средняя высота кизильника в целом по местообитанию составляет 1,83. Средние значения диаметров выявлены 2,44 и 2,47 метров; радиуса кроны – 1,23 м; площади проекции – 6,5 м2 и объем кроны – 5,38 м3.
Показатели освещения для фрагмента ценопопуляции 2: над кроной кизильника блестящего составляли 396,17 люкс, в середине растения – 179,03 люкс, под пологом – 132,80.
Третий фрагмент ценопопуляции кизильника расположен в низине рядом с главной лесной дорогой лесопарка, вблизи озера Калиновские разрезы. Живой напочвенный покров по разнообразию видов скуден, так как его вытесняет имматурные особи кизильника блестящего (рис.3). Травянистый покров включает в себя такие виды, как: Urtica dioica, Convallaria majalis, Stellaria media, Dryopteris carthusiana, Dryopteris filix-mas, Glechoma hederacea.
Рисунок 3 - Распространение кизильника блестящего в лесном парке
Виталитетность особей установлена как: здоровые – 53%; поврежденные или ослабленные – 40% и сильно поврежденные – 7%. Онтогенез состоит из прегенеративных – 77% и генеративных – 23% особей. Высота растений определена от 0,66 до 1,47 метров, средняя высота по фрагменту составляет 1,09, при этом значения диаметров установлены 0,95 и 0,84 метров; радиус кроны – 0,45 м; площади проекции– 0,74 м2и объема кроны – 0,29 м3.
Средние параметры освещения составляют для фрагмента 3: над кроной кизильника блестящего – 1808,83 люкс, в середине растения – 1077,40 люкс, под пологом – 700,93
Временная пробная площадь 4 размещена рядом с ВПП3, с одной стороны имеет выход к лесной асфальтированной дороге, со второй – к лесной тропинке. В травянистом покрове встречаются такие виды, как: Urtica dioica, Cannabis sativa, Agrimonia pilosa, Stellaria media, Plantago major, Taraxacum officinale, Poa pratensis, Fragaria vesca, Glechoma hederacea. Древесно-кустарниковый полог состоит из рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia) – 2 особи, малины обыкновенной (Rubus idaeus) – 10, сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) – 9, липы сердцевидной (Tilia cordata) – 3.
Плотность особей кизильника блестящего насчитывается 4100 особей на 1 гектар. Виталитетный спектр представлен из здоровых – 66%; поврежденных или ослабленных – 27% и сильно поврежденных – 7% растений. Возрастная структура состоит из прегенеративных (39%) и генеративных особей (61%). Значения по высоте варьируется от 0,66 до 2,26 и по местообитанию – 1,38 метров. Параметры диаметров составляют 1,37 и 1,19 метров; радиуса кроны – 0,64 м; площади проекции – 1,55 м2 и объема кроны – 0,83 м3.
Средние показатели освещения для фрагмента 4: над кроной кизильника блестящего установлены 376,66 люкс, в середине растения – 217,44 люкс, под пологом – 173,98.
4. Обсуждение
Cotoneaster lucidus Schlecht. – одно из древнейших растений, возникший в Юго-Восточной Азии, с многими примитивными признаками. Его интродукционный ареал простирается на всей территории Евразии и Европы. Кизильник активно внедрился во все лесные парки г. Екатеринбурга. Его распространению способствовало наличие съедобных, долгосохраняющихся плодов на побегах, которые явились кормовой базой многих видов птиц . Кизильник блестящий распространен в двенадцати из пятнадцати лесных парков г. Екатеринбурга на площади 396,8 га . В данном лесном парке он встречается в условиях некоторого затенения при сомкнутости крон древостоя от 0,6 до 0,7 исключительно в сосняках разнотравных. В исследуемом лесном парке численность особей кизильника колеблется от 480 до 12000 штук на гектаре (табл. 1).
ФЦП1, ФЦП3 и ФЦП4 по индексу виталитета относятся к здоровым (индекс >80%), а ФЦП2 – к слабо поврежденным, так как значение индекса попадает в диапазон 50-79%. Высота кизильника блестящего варьируется от 0,31 до 3,15 метров; самая большая амплитуда по показателю высоты растения наблюдается во втором фрагменте ценопопуляции.
Таблица 1 - Характерные особенности местообитаний фрагментов ценопопуляции кизильника блестящего в Калиновском лесном парке
Параметры | Номер фрагмента ценопопуляции | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | |||
Характеристика местообитания | Древостой | cостав | 6С4Б | 6С4Б | 10С | 7С3Лп |
cомкнутость древесного полога | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 0,6 | ||
Фрагменты ценопопуляции | Общая плотность, экз/га | 750 | 480 | 12000 | 4100 | |
Индекс виталитета, % | 84 | 67 | 84 | 88 | ||
Высота, м | 1,48±0,15 | 1,83±0,16 | 1,09±0,04 | 1,38±0,06 | ||
Площадь проекции кроны, м2 | 3,58±0,95 | 6,5±1,08 | 0,74±0,11 | 1,55±0,21 | ||
Объем кроны, м3 | 3,03±0,91 | 5,38±0,97 | 0,29±0,05 | 0,83±0,14 | ||
Площадь проекции кроны в данном лесном парке представлена от 0,74 до 6,5 м2, а объем кроны – от 0,29 до 5,38 м3. Наибольшая плотность особей на пробной площади отмечается в 3 фрагменте ценопопуляции. С увеличением сомкнутости древесного полога уменьшается плотность особей (r = 0,79, p <0,05) и снижается виталитетность растений (r = - 0,64, p <0,05). Численность кизильника зависит от возраста особей, чем старше особь, тем ниже его жизненное состояние (r = - 0,60, p <0,05). В онтогенетической структуре кизильника определено два периода: прегенеративный и генеративный. Доля прегенеративной фракции составляет: ювенильные особи – 4,2%, имматурные – 25,5% и виргинильные – 25,9%. Генеративная фракция представлена молодыми генеративными – 14%, зрелыми генеративными – 21,7%, старыми генеративными – 8,7% (рис. 4).
Рисунок 4 - Онтогенез Cotoneaster lucidus в Калиновском лесном парке
Согласно анализу средних величин, с ростом кустов C. lucidus (в процессе которого происходят переход особей в последующие онтогенетические состояния) увеличиваются как размерные параметры кроны, так и исходно падающее на них освещение. По-видимому, это связано с занимаемым кустами в зависимости от размера положением под пологом и с тем, что более высокие и развитые растения занимают более выгодное положение по отношению к доступному свету.
Рисунок 5 - Доля света, проникающего на высоту середины кизильника блестящего и на травянистый полог внизу растения в Калиновском лесопарке
5. Заключение
Кизильник активно внедрился практически во все лесные парки г. Екатеринбурга. Он встречается исключительно как подлесочный вид в составе определенного типа леса в качестве лесного микроландшафта, но чаще всего в сосняках разнотравных и ягодниковых . Посадки – основной путь проникновения кизильника блестящего в лесные парки, которые созданы вдоль дорожек, возле оборудованных зон отдыха. Его распространению способствовало наличие съедобных, долгосохраняющихся плодов на побегах, которые явились кормовой базой многих видов птиц .
По результатам проведенного анализа данных об освещении в разных частях крон кустов Cotoneaster lucidus различных онтогенетических состояний можно заключить, что параметры освещения и его перехвата в большой степени зависят от особенностей строения и размеров крон кустов, их возраста и онтогенетического состояния (особенно это касается параметра исходного освещения над кронами), с последним коррелируют параметры освещения в других частях крон. С возрастом (переходом в более поздние онтогенетические состояния) скоррелированность между параметрами освещения и его перехвата в разных частях кроны становится менее выраженной. Способность кизильника влиять на травянистый покров обусловлена сильным уменьшением интенсивности светового режима, под пологом его кустов вследствие затенения кроной.