БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМ СТЕПНЫХ РЕГИОНОВ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

BIOLOGICAL PRODUCTIVITY OF GRASS ECOSYSTEMS OF STEPPE REGIONS IN KRASNOYARSK KRAI

С.С.Дубынина

S.S.Dubynina

Институт географии им. В.Б.Сочавы СО РАН
(664033. г. Иркутск, ул.Улан-Баторская, 1)
V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS
(664033 Irkusk, 1, Ulan-Batorskaya St.)
e-mail: Dubynina@irigs.irk.ru

В работе представлены результаты биологической продуктивности экосистем степных регионов Минусинской и Назаровской котловины юга Красноярского края. Установлен ход развития жизнедеятельности отдельных видов растений, образующих фитоценозы степного типа природной среды. Проведен сравнительный анализ экосистем степных и лесостепных регионов в аспекте изменений климата при общей энергетической базе соотношения тепла и влаги, а также при антропогенезе. Показана ведущая роль жизненных форм растительных сообществ в оценке экологического состояния экосистем южносибирских степей. Дана количественная характеристика динамики зеленой массы, мортмассы и жизненных форм растительных сообществ в многолетнем режиме функционирования.

Presented are the results derived from investigating biological productivity of ecosystems in the steppe regions of the Minusinskaya and Nazarovskaya depressions in southern Krasnoyarsk Krai. The study ascertained the life history of separate plant species forming part of the phytocenoses of the steppe type of natural environment. A comparative analysis is made of the ecosystems of the steppe and forest-steppe regions for climate changes, with a common energy basis of the heat/moisture ratio as well as for anthropogenesis. It is shown that the life-forms of plant communities play a crucial role in assessing the ecological state of the ecosystems of southern-Siberian steppes. A quantitative characterization is given to the dynamics of the green mass, mortmass and life-forms of plant communities in the long-term regime of functioning.

На основании результатов стационарных режимных наблюдений проведен сравнительный анализ экосистем южносибирских степей, для которых характерна своя система динамического равновесия запасов растительного вещества при общей энергетической базе соотношения тепла и влаги. Особенностью степей Красноярского края является их островной характер и наличие в их флоре большого числа высокогорных, горностепных и монгольских элементов, которые представляют экстразональные «вкрапления» [2].

В Койбальской степи Минусинской котловины характерно распределение растительности концентрическими поясами. Центральные, наиболее низкие части котловины, заняты сухими степями. Важнейшие факторы, влияющие на растительный покров: экспозиция склонов, характер подстилающей породы и щебнистость почв. Почвы представлены южными черноземами среднегумусными среднемощными солонцеватыми, растительность - мелкодерновинно-злаково-тырсовыми сообществами. Этим степям присущи дерновинные злаки (тырса, овсец пустынный, типчак бороздчатый, тонконог гребенчатый, змеевка оттопыренная), корневищная и рыхлодерновинная осока (стоповидная твердоватая). Проективное покрытие 60-70%, с высотой травостоя 25-40 см. Климат степного участка характеризуется как не достаточно влажный (350-400 мм в год) с теплым летом (средняя температура июля плюс 18-19оС) и умеренно холодной (средняя температура января минус 18-19оС) малоснежной зимой [5].

В Назаровской котловине преобладают фации низинной группы равнинного класса фаций островных лесостепей, а также равнинной и низинной групп степного класса фаций. Степи Назаровской котловины, в основном склоны южной экспозиции со слабо развитыми каменистыми почвами, непригодные для земледелия, поэтому сохранились до настоящего времени, с проективным покрытием 60-70%, с высотой травостоя 20-45 см. Термический режим впадины отличается большой временной изменчивостью. Средняя температура в январе минус 16-20оС, в июле плюс 17-18оС. В равнинной части котловины выпадает 350-550 мм осадков в год, в предгорной части – до 500-600 мм [4].

Изучение биологической продуктивности степных экосистем проводилось по величине надземной фитомассы сообщества в момент его максимального фенологического развития, которая измеряется в г/м2. Именно фитомасса характеризует многие особенности экосистемы, ее инерцию и динамические тенденции. Термин «фитомасса» нами используется как синоним массы растительного вещества - живых и мертвых органов надземной части травостоя. Учет надземной фитомассы проводился методом укосов [3]. На всех исследуемых стационарах придерживались единых методов укосов надземной массы. Растения разделяли на группы: злаки, осоки, бобовые, разнотравье и разбирали по видам, высушивали до абсолютно сухого веса.

Ввиду высокой степени освоенности 2-х котловин исследования проводились в экосистемах находящихся в условно естественном состоянии. Объектами детальных наблюдений послужили биогеоценозы элювиальных вершин, где преобладает атмосферное увлажнение. Во влажные и прохладные годы в течение всего вегетационного периода накопившаяся влага дает возможность создавать большую фитомассу. Высокий урожай зеленой массы наблюдали в 2004 и 2010 гг. в мелкодерновинно-злаково-тырсовом сообществе Койбальской степи (без учета группы полукустарничков). Засушливые условия 2005 г. снизили продуктивность зеленой массы и мортмассы. Отсутствие дождей в летние месяцы и избыточное тепло отрицательно сказывается на продукционном процессе. Снижается процесс фотоситеза, увеличивается непродуктивные затраты энергии на транспирацию, наблюдается увядание и частичное выгорание некоторых растений, образуется сухостой. В результате иссушения и участия весеннего пожара, изменился качественный и количественный состав мортмассы в 2002, 2005 гг. [6]. Состав жизненных форм или группы растений 2000-2010 гг. свидетельствует об их относительном разнообразии. Одной из характерных черт состава зеленой массы разнотравно-тырсовых степей является преобладание злаков до 81%, причем в большей степени крупнодерновинных, запасы которых колеблются от 32 (2003 г.) до 241 (2004 г.) г/м2. Масса осок колеблется от 1 до 40 г/м2. При этом в сообществах, развивающихся на черноземах без признаков солонцеватости, доминирует дерновинная форма (осока стоповидная), на черноземах солонцеватых – корневищная форма (осока твердоватая) [1].

Таким образом, многолетняя динамика растительного вещества, отражая ландшафтно-геофизические условия рассматриваемых территорий и находясь во взаимоотношении природных систем и общества, представляет один из важных функциональных показателей степных и лесостепных экосистем. Сопротивляемость и выносливость, по сути дела определяют общую устойчивость экосистемы или ее выживаемость. Поэтому для сохранения качества природной среды и ее устойчивого развития, необходимо преодолевать резкие антропогенные нагрузки, т.е. сохранение от пожаров биологический фонд растительных сообществ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Географические исследования Сибири: Т. 2. Ландшафтообразующие процессы / Отв. Ред. В.Б. Выркин, Е.Г. Нечаева. Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО», 2007. 315 с.
2. Е.М. Лавренко. О флорогенетических элементах и центрах развития флоры Евроазиатской степной области // Сов. Ботаника. М.; Л., 1942. № 1. С. 39-50.
3. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. М.: Мысль, 1987. 183 с.
4. Природа и хозяйство района первоочередного формирования КАТЭКа. Новосибирск: Наука, 1983. 259 с.
5. Природные режимы степей Минусинской котловины. Новосибирск: Наука, 1976. 236 с.
6. Тренды ландшафтно-геохимических процессов в геосистемах юга Сибири. Новосибирск: Наука, 2004. 184 с.