Как модель для изучения организации экотонных экосистем лесостепной зоны среднего поволжья

Государственный природный заповедник «Приволжская лесостепь», Пенза, Россия

Одна из важных проблемы, связанных с устойчивостью экосистем, обусловлена процессами общей экотонизации биосферы под воздействием все возрастающих антропогенных факторов. В 1998 г. при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Проект № 98-04-49426) нами начаты работы, направленные на выявление пространственной связи и количественных соотношений различных ценотических и экологических групп в пограничных биоценозах. Исследования предполагают также анализ переменных динамического состояния биоты и ее компонентов (растительности и животного населения) в различных функциональных зонах экотонов на границах перехода «лес - степь».

Модельным объектом выбрана Островцовская лесостепь заповедника «Приволжская лесостепь», где получили развитие уникальные полночленные опушечные комплексы и экотонные экосистемы на разных стадиях развития. Начало изучению лесоопушечных комплексов этого участка положено в 1991 г геоботаниками Пензенского государственного педагогического университета А.А. Чистяковой (1993) и Л.А. Новиковой (1998). Проведенное ими обследование структуры растительности и популяционной структуры древесных видов позволило значительно дополнить и уточнить функциональные зоны, выделенные западными исследователями при описании лесных опушек, проследить стадии формирования лесоопушечного комплекса.

Исследования, предусмотренные в рамках проекта РФФИ, включают анализ пространственной организации растительности в функциональных зонах перехода от леса к степи, изучение резкости (постепенности) границ экотонов и степень их контрастности (различий между системами, разделенными границами), взаимоотношения между видами в зонах перехода.

Важным для понимания закономерностей формирования и динамики экосистем экотонов является также изучение пространственного взаимодействия видов растений и животных в зонах контакта. Для этого необходим анализ сопряженности видов растений между собой в зонах контакта и сопряженности и взаимоотношений между видами в сообществах животных, изменение этих характеристик при переходе от одной зоны к другой, анализ ориентации пространственных экологических ниш видов в экологическом пространстве факторов среды.

При исследовании структуры и динамики растительности выбран подход, широко используемый в настоящее время при изучении динамического состояния лесных фитоценозов и базирующийся на современных положениях, легших в основу новой парадигмы в лесной экологии (Скворцова и др., 1983; Смирнова и др.,1991; Коротков, 1991; Whitteker, 1977).

Для дальнейшего изучения процессов и механизмов формирования и развития экотонных экосистем выбран подход, предложенный А.Д. Армандом с соавторами («Экосистемы в критическом состоянии», 1989) и основанный на изучении пространственного размещения растений в районе ландшафтных границ. В качестве количественных характеристик используются: резкость - постепенность перехода сообществ через границу и его контрастность, т.е. величина различий между системами, разделенными границей и количественный показатель экологического взаимодействия видов, отражающий относительную величину площади, на которой виды сосуществуют, перекрываясь своими кронами. В качестве меры сходства принят коэффициент общности Жаккара (Леме, 1976).

Для изучения формирования структуры сообществ животного населения в условиях экотонов в качестве модельных выбраны 3 группы видов, реагирующих на разный масштаб гетерогенности пространства: птицы, мелкие млекопитающие, жужелицы и коллемболы.

В основу исследований положены два подхода: 1) на основе данных об относительной встречаемости видов в местообитаниях участки экотонов оцениваются по сходству-различию входящих в них комплексов животного населения (индекс Жаккара в модификации Наумова); 2) сравниваются виды животных по сходству их распределения по местообитаниям и по предпочитаемым местообитаниям (индекс общности Чекановского-Съеренсена (Песенко, 1982). На основе индексов сходства - различия строятся классификационные схемы пространственного распределения видов отдельно для каждого комплекса животных. Для определения степени эвритопности вида использован показатель ширины экологической ниши (Levins, 1968). Для анализа размещения видов в пространстве экологических факторов - методы прямой экологической ординации с применением экологических шкал Л.Г. Раменского (1956).

В 1998 г. в центре участка заложена п.п.п размером 30 га, охватывающая несколько лесоопушечных комплексов на разных стадиях развития и все функциональные зоны экотонов. К настоящему времени проведено описание и сплошное картирование древесно-кустарниковой растительности на 3-х профилях протяженностью каждый 500-600 м в 10-метровой полосе. Проведены учеты выбранных групп животного населения: птиц, мелких млекопитающих, жужелиц, коллембол.

ДОЛГОСРОЧНОЕ МНОГОФАКТОРНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НА ПРИМЕРЕ СТЕПНЫХ РАЙОНОВ

Курский государственный педагогический университет, Курск, Россия

Современное состояние степей Европейской части России заставляет нас задуматься о среднесрочных и длительных перспективах развития этих природных ландшафтов. При подобном анализе нами зачастую учитывается лишь несколько основных факторов, главным из которых, вне всякого сомнения, является деятельность человека. В этом отношении степи Курской области и всей Центрально-Черноземной зоны не являются исключением.

Практически полностью распаханные они уже довольно давно потеряли свое биогеографическое лицо, превратившись в специфические агроландшафты. Деятельность человека нанесла непоправимый урон биоразнообразию уникальных участков степной растительности в Курской области. Напомним хотя бы один общеизвестный факт: когда основатель Центрально-Черноземного биосферного заповедника Алехин в 30-х годах нашего столетия обратился в центральные органы с просьбой о заповедовании участка известного в народе под названием Стрелецкая степь, его площадь составляла более десяти тысяч гектаров. Узнав о том, что земли действительно будут изыматься из хозяйственного оборота, руководители местных крестьянских хозяйств отдали распоряжение о сплошной распашке целинных степных земель. Разумеется, что на этих участках еще достаточно долго (почти 15 лет) не производились никакие сельскохозяйственные работы, но для науки эти массивы были потеряны. Уничтожению подверглось 90% участка, на котором произрастало большое количество эндемиков, в том числе доледникового периода. Оставшиеся участки, общей площадью около 100 га не в состоянии обеспечить полного цикла воспроизводства не только животного, но и растительного мира.

Дальнейшая индустриализация агропромышленного комплекса Курской области привела к практически полному уничтожению участков степной растительности и к обеднению видового состава животных. В частности, многие курские орнитологи сходятся в том, что на территории области можно считать исчезнувшим стрепета (типичного обитателя степей европейской части России до XIX века), следы которого не встречаются уже почти двадцать лет. В последние годы произошло резкое снижение темпов сельскохозяйственного освоения территории области. Это связано с общим экономическим кризисом, который поразил нашу страну. Пожалуй, наиболее сильно этот кризис ударил именно по сельскому хозяйству, которое издавна в России считается самодостаточным и не получает средств необходимых для элементарного развития. Фактически на настоящий момент не подвергается распашке больше половины (58%) пахотных земель области, причем это на многих участках переходит уже в многолетний режим. Кроме того, в силу тех причин, практически прекратилось использование сельским хозяйством химикатов и удобрений.

Результатом стало постепенное одичание и опустыривание этих участков, что в дальнейшем, при сохранении минорной тенденции, может привести к остепнению больших площадей в Курской области. При этом, разумеется, не стоит говорить о быстром восстановлении дикого состояния степной растительности. Зарастание происходит в основном за счет растений - спутников человека, которые в силу многовекового сопротивления антропологической деятельности приобрели высокую конкурентоспособность по сравнению со своими дикими предшественниками. То же касается и фауны. Ее восстановление происходит за счет животных-вредителей сельского хозяйства (сусликов, слепышей и т.д.), связанных с ними хищных псовых и видов, акклиматизированных человеком к данной территории (например, кабанов и косуль, резкое размножение которых в последние годы стало проблемой для того же Центрально-Черноземного заповедника). Последние представляют собой большей частью население лесной зоны и в дальнейшем их судьба неопределенна.

В подтверждение последнего отметим еще один немаловажный фактор, который зачастую упускается аналитиками. Этот фактор – климатический. Еще Докучаев поставил вопрос о том, что происходит в природе Черноземного района – наступление степи на лес или леса на степь. Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать тенденцию климатического развития на несколько десятилетий вперед. В частности необходимо решить, является ли постепенное потепление климата относительно случайным, находимся ли мы в середине некоего климатического цикла или же потепление является глобальной константой.

Версию о случайности изменения годовой суммы температур и уменьшения количества осадков нам приходится отбросить практически сразу. Несмотря на рекорды температур последних лет (а регулярное наблюдение за рядом погодных факторов ведется уже почти 150 лет), нельзя говорить о том, что события последних лет являются резким исключением. В истории XX века можно наблюдать неоднократное колебание среднегодовых температур. Таким образом, косвенно подтверждается версия о цикличности происходящих изменений. Тем более что данная информация может быть подтверждена выводами палеогеографии. Так, например, специалисты утверждают, что подобные события происходили около X века нашей эры. Тогда многолетнее повышение температур привело в географическом плане к опустыниванию ряда территорий южной части современной России и Украины, а в культурном к так называемому великому переселению народов. Это дало повод Л.Н. Гумилеву сделать вывод о том, что климатические факторы играют значительную роль в этногенезе всей Европы вообще и степных районов Европы и Азии в частности (см. Л.Н. Гумилев «Русь и Великая Степь»).

В то же время нами установлено в ряде районов Курской области при археологических раскопках и разведочном шурфовании наличие слоя погребенного подзола, относящегося приблизительно к XIV-XV векам нашей эры. Это говорит о том, что после значительного потепления X века позднее на территории нынешних степей наступали хвойные леса, что возможно лишь при достаточно резком многолетнем похолодании. Следовательно, на основании этих данных мы делаем вывод о том, что на территории Европейской части России господствует некий природный климатический цикл. Результатом этого явления является плавное и постепенное смещение зоны степей с юга на север и обратно. В настоящее время мы снова находимся в оптимуме этого цикла, и наблюдаем опустынивание ряда участков приволжских степей и резкое уменьшение влажности почв в описываемой нами зоне.

Нельзя сбрасывать со счетов и деятельность человека, при чем не только региональную, связанную с распашкой или одичанием пахотных земель, сведением или насаживанием лесов, колебаниями численности диких и домашних животных, но и глобальную – климатотворческую. За последние 50 лет в воздухе земного шара значительно выросла концентрация двуокиси углерода (почти в два раза). В связи с этим значительно изменились глобальные климатообразующие факторы. Накопление CO₂ в атмосфере приводит к нарушению теплового равновесия и постепенному потеплению атмосферы. Так, за последние 10 лет общая температура поверхности планеты увеличилась на 0,8⁰С. Это также не может не вести к изменению условий существования степной растительности конкретно в нашей области. Кроме того, немаловажное значение имеет уменьшение толщины озонового слоя планеты, также имеющее, по мнению специалистов, антропологическое происхождение. В результате мы имеем увеличение интенсивности УФ-облучения, что также повиляет на характер растительности степной зоны.

Итак, в качестве факторов влияющих на развитие степной растительности в Курской области мы назовем следующие: циклическое климатическое потепление, глобальное антропологическое потепление, хозяйственная активность человека и связанная с ним репродукционная способность флоры и фауны. Суммируя вышесказанное можно сделать следующий прогноз развития степной растительности в Курской области – в ближайшие 10-15 лет произойдет резкое увеличение площади степной растительности и уменьшение влажности уже имеющихся участков. Заселение участков произойдет за счет постантропологической растительности и небольшого количества видов живых существ (в том числе среди насекомых и саранчой). В дальнейшем, вероятно, произойдет активизация сельскохозяйственной деятельности и перенесение ее центров в черноземные районы в связи с осушением юга России.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: