BIOMONITORING INDICATORS FOR OAK FORESTS AS AN ELEMENT OF DIAGNOSTICS OF KEY HABITATS (ON THE EXAMPLE OF NON-BLACK EARTH REGION OF RUSSIA)
BIOMONITORING INDICATORS FOR OAK FORESTS AS AN ELEMENT OF DIAGNOSTICS OF KEY HABITATS (ON THE EXAMPLE OF NON-BLACK EARTH REGION OF RUSSIA)
Abstract
Biomonitoring surveys in forest communities formed in protected areas of the Non-Black Earth Region of the Russian Federation continued the cycle of works on diagnostics of key habitats for the purposes of diagnostics of dynamic processes. The questions of qualitative and quantitative correlation of ecological and biological groups of species for oak forests of five protected areas of Navlinsky, Sevsky, Komarichsky, Pochepsky and Starodubsky districts were examined. In unique key habitats, the ratio of species groups of local floras fulfils an indicative role: determination of the presence of stress load, manifested in elements of recreational digression; identification of conservation (homeostasis) of biocenoses. Forests from the category of biologically valuable are marked. It was found that invasive and synanthropic species present in oak plantations indicate the speed and successional status of communities.
1. Введение
Потеря местообитаний как лесных, так и другого происхождения в условиях изменяющегося климатического потенциала выступает лимитирующим фактором для существования биоразнообразия (Бр). Получение качественных и количественных оценок состояния и распространения местообитаний – важная методическая, научная проблема, которая определит общую политику по реабилитации Бр, в том числе и на территориях с интенсивным природопользованием
. С 2005 года в российской практике начато развитие совокупного характеризующего понятия «ключевой биотоп», который обладает уникальными свойствами и выступает рефугиумом для жизнедеятельности, восстановления и динамических процессов биоразнообразия , . Для северо-западных регионов, а также для некоторых областей Дальнего Востока в России начата разработка индикаторных критериев ключевых местообитаний, которые позволили за прошедший 10-летний период включиться в международные программы, имеющие значительный эффект по трансграничным возможностям охраны биологического разнообразия . Также выявление и описание ключевых биотопов актуально и для формирования Изумрудной сети (The Emerald Network) . Для территории Нечерноземья РФ известны единичные работы подобного плана в национальном парке «Смоленское Поозерье», начатые московской школой ЦЭПЛ РАН, где описано практическое применение выделения Клб, в частности, используя явную корреляционную связь между флористическим составом фитоценозов и преобразованностью абиотических компонентов биотопов . Недостаток критериальной диагностики для исследования лесных сообществ по ключевым биотопам определяет актуальность темы исследования для Брянской области, богатой лесными сообществами и требующими повторных работ при лесном мониторинге . В условиях интенсивного природопользования в административном центре нечерноземной зоны проблему сохранения, одновременно с восстановлением и инвентаризацией лесного биоразнообразия в целом возможно решить путём реализации концепции ключевых биотопов, в том числе и лесах на охраняемых территориях , , .Цель исследования – проанализировать экологическое состояние лесных участков дубовых насаждений в памятниках природы (особо охраняемых природных территориях – От) Брянской области.
Термин «ключевые биотопы» мало распространён в России, так как для обоснования цельного плана в сохранении и биомониторинге лесов отечественные авторы использовали понятия биогеоценотической концепции В.Н. Сукачева. В лесном деле и лесной экологии концепция ключевых биотопов внедрена в начале 90-х годов скандинавскими лесопользователями, она рассматривалась как приём для изучения и сохранения биоразнообразия, как элемент оценки в ходе экомониторинга для установления сохранности лесных участков , , , . Выделение и характеристика ключевых биотопов достаточно информативна для описания биомониторинговых критериев особо ценных зональных лесов – термофильных дубрав.
2. Материалы, методы и методики исследований
При решении задач исследования и изучения термофильных дубрав, элементов дубовых лесов на охраняемых территориях регионального значения выбраны пять модельных объектов, включающих дубовые насаждения (ДН) разной степени сохранности, с различными площадями буферных зон. Также эти зональные для Брянской области сообщества развиваются как естественные насаждения (Почепский, Навлинский район), так и культурные насаждения (Комаричский, Севский, Стародубский район)
, . Все дубовые леса имеют разную степень антропогенной нарушенности, а также воспроизводства Quercus robur L. как основного компонента леса; при исследованиях была зарегистрирована разная скорость сукцессионных процессов и диагностированы их этапы. Модельные площадки заложены для изучения дубовых сообществ в разных по площади От: памятники природы – Дубрава Десятуха (ДуД, Стародубский район), 20 га, ландшафтный; Севская дубрава (СД, Севский район), 457 га, Владимирская дубрава (ВД, Комаричский район), 54 га, Рёвенские дубравы (РД, Навлинский район), 68 гп, Семецкая дубрава (СмД, Почепский район), 92 га. Все леса на охраняемых территориях различны по сукцессионному статусу; для сравнения использовались показатели дубовых лесов в памятнике природы Добрунские склоны (площадь – 10 га, Брянский район), носящие «островной» характер . Насаждения в ДуД также островные, с малой буферной зоной, недостаточной для воспроизводства и миграции диаспор растений извне, представлена частично темпоратной популяцией Quercus robur.При рассмотрении структуры насаждений, в том числе и чистых дубовых, проводился анализ на принадлежность к лесам высокой природоохранной ценности (ВПЦЛ), выполняющих значительные средообразующие функции и нуждающиеся в организации долгосрочных наблюдений
, .Характеристика лесов, относящихся к категориям классификации МСРЕЕ – Монреальского процесса (конференции) по защите лесов Европы, определялась по оригинальному документу
:В натурных условиях работа велась на трансектах методом пробных площадок (ПрП), закладываемых в числе пяти площадью в 100 м2. ПрП закладывались рандомно, что позволяло выявить весь спектр видов дубовых сообществ и изменения возрастного состава популяций
, .При обработке данных по локальным флорам дубовых насаждений выделяли спектры эколого-ботанических элементов (эколого-ценотических), включающие группы: кверцетальный (Qr) – дубравный, собственно неморальный, преобладающий в дубовых лесах; бетулярный (Ве) – элементы мелколиственных насаждений, берёзовых и осиновых, а также кленовых, ясеневых, липовых лесов; боровый элемент (В) – включает элементы сосновых насаждений, в том числе бореальные элементы; адвентивный элемент (Ag) – инвазивные элементы
. В ходе геоботанических описаний вели пересчёт особей видов-эдификаторов на 1 гектар, при подсчёте на модельных площадках.3. Результаты и обсуждение
Показательный мониторинг элементов растительного покрова позволил установить соотношение эколого-ботанических элементов флоры: бореального, бетулярного, борового, адвентивного элемента. Материалы по ОТ Брянского района приводились ранее
.В составе дубовых лесных сообществ (локальных флор) Брянского района как модельного объекта Ag – элемент представлен 9,1%, Qr – 68%, что доказывает среднюю антропогенную преобразованность местообитаний термофильных дубрав. Значительное присутствие Ве-элемента свидетельствует о различных сукцессионных рядах и сообществ полидоминантных дубовых насаждений, а также переходных стадий (рисунок 1).
Рисунок 1 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Добрунских склонов»
Примечание: условные обозначения эколого-биологических элементов соответствуют обозначениям в тексте
Рисунок 2 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Владимирская дубрава»
Рисунок 3 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Севская дубрава»
Рисунок 4 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Дубрава Десятуха»
Рисунок 5 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Рёвенские дубравы»
Для памятника природы Почепского района наличие Ве-элемента в числе 22% – характерная черта, которая обусловлена формированием естественных сообществ бореально-бетулярного комплекса, например, сосновых разнотравных лесов, липняков с вязом и ясенёвников, помимо дубовых насаждений (рисунок 6). ДН в составе растительного компонента СмД немногочисленны, однако их средообразующая роль значительна. Роль В-элемента возрастает до 3%.
Рисунок 6 - Соотношение ЭБФ в составе локальной флоры «Семецкая дубрава»
Особенности видового состава дубовых сообществ проанализированы методами многомерной статистики (рисунок 7).
Рисунок 7 - Дендрограмма сходства видового состава дубовых лесов на охраняемых территориях:
1 – Владимирские дубравы; 2 – Севская дубрава; 3 – Дубрава Десятуха; 4 – Рёвенские дубравы; 5 – Семецкая дубрава
Выявление наличия лесов из категории биологически ценных, в том числе и природоохранной ценности, показало наличие в растительном покрове лесов второй и третьей категории МСРЕЕ
.Один из индикаторных по общему состоянию признак – число инвазивных и синантропных видов, включая и мохообразные. Адвенты внедряются в сообщества как дубовых насаждений, так и производные дубовых лесов, что свидетельствует как о разнообразных процессах проникновения ксеноценных видов, так и явлениях антропогенного, часто рекреационного, воздействия
, . Число инвазивных видов зависит от площади, занятой охраняемой территорией, соответственно и распространения лесного биоценоза: так 10 и 12 ксеноценных видов, обнаруженных в модельных сообществах памятника природы Добрунские склоны (Брянский район), зарегистрированы на самой малой природной охраняемой территории; на остальных – большее число. Максимальное число адвентов – 16 видов. Некоторые из них формируют значительные по площади разрастания, в основном в буферной зоне. Синантропные виды мохообразных определяются для диагностики сукцессионного статуса сообществ, а также служат показателями антропогенной преобразованности субстратов для местообитаний. Их число изменяется от 20 до 23 видов (в производных дубовых насаждений). Число синантропов невелико, наиболее часто встречаются Funaria hygrometrica Hedw., Atrichum undulatum (Hedw.) P. Beauv., заселяющие нарушенные субстраты, а также местообитания, богатые зольными элементами после пожаров.Число видов Красной книги во всех дубовых насаждениях невелико – от 1 до 5; но дубовые леса формируют уникальные местообитания, в которых произрастают узкотолерантные виды, в частности, относящиеся и к региональному мониторинговому списку. Это такие охраняемые в регионе представители как: Lilium martagon L., Cephalanthera longifolia (L.) Fritsch и Cephalanthera rubra (L.) Rich., Cypripedium calceolus L., Anemone sylvestris L., Digitalis grandiflora Mill.; а также виды мониторингового списка – Anthericum ramosum L. Epipactis helleborine (L.) Crantz, Lathyrus niger (L.) Bernh., Laserpitium latifolium L.
4. Заключение
Анализ соотношения эколого-биологических групп в дубовых лесах на охраняемых территориях показал отсутствие существенных различий между анализируемыми локальными флорами. В общем спектре преобладают Qr-элемент, который характеризует наличие типично дубравных элементов и вследствие этого меньшей нарушенности структуры растительного покрова. Число видов Ag-элемента свидетельствует об изменении экоусловий ключевых биотопов и местообитаний, которые помогают увеличению численности особей и видов адвентивной фракции и заселению ими свободных экониш. Инвазия этих видов в биоценозах влечёт разрушение структурной организации, а затем как цепной реакции, смену видового состава, снижению биопродуктивности. Представленность Ag-элемента в лесных сообществах рекомендуется использовать как показатель для оценки экоустойчивости для лесных насаждений.
Соотношение и наличие боровой и бетулярной фракции в составе локальных флор показывает направление естественных смен сообществ, в частности, применительно к дубовым биоценозам, – формирование полидоминантных производных дубовых лесов.
Кластеризация локальных флор на охраняемых территориях показала своеобразие видового состава, формирующегося в различных по происхождению и по площади занимаемой территории лесными сообществами. Сходство видового состава дубовых насаждений Стародубского и Севского района объясняется их формированием в условиях ксерофильности, относительно малой площади и ограниченности заноса диаспор термофильных дубрав извне. В растительном покрове памятника природы Семецкая дубрава (Почепский район) присутствуют производные дубовых лесов со значительным присутствием борового элемента: эти признаки также выявляются при кластеризации.