ДИНАМИКА БИОПРОДУКТИВНОСТИ ЦЕЛИННЫХ ГЕОСИСТЕМ ТИПЧАКОВО-КОВЫЛЬНЫХ СТЕПЕЙ МАЛОЙ ИЗЛУЧИНЫ ДОНА
VIRGIN GEOSYSTEM DYNAMICS OF PRODUCTIVITY IN TIPCHAKOVO-KOVYLNYE STEPPES OF THE SMALL BEND OF DON RIVER
Н.О.Рябинина, А.В.Холоденко
N.O.Ryabinina, A.V.Kholodenko
Волгоградский государственный университет
(400062, г. Волгоград, пр. Университетский 100)
Volgograd State University
(400062, Volgograd, prospect Universitetsky, 100)
e-mail econecol@volsu.ru
В статье рассмотрены проблемы сохранения, рационального использования и восстановления геосистем степных регионов. В основе разработки программ ландшафтно-экологической оптимизации лежат исследования ландшафтной структуры, динамики и продуктивности геосистем территории. Авторами представлены результаты мониторинга динамики продуктивности геосистем сухих (типчаково-ковыльных) степей Малой излучины Дона.
This article deals with the problems of the rational management, protection and restoration of geosystems of the extensively developing desert and semi-desert regions. To solve the problems of landscape and ecological optimization it is necessary to research the structure of landscapes and analyse the dynamics and productivity of geosystems on these territories. Authors present results of monitoring of dynamics of productivity geosystems in dry steppes of the territory of the Small bend of Don River.
На современном этапе развития взаимоотношений человека и окружающей среды главными вопросами становятся негативные или нежелательные последствия антропогенной деятельности, причинами возникновения которых является нарушение структуры геосистем и их функциональных взаимосвязей. Синтетическая концепция в ландшафтоведении, рассматривающая природную среду как целостность иерархически соподчиненных геосистем, подчеркивает роль геосистем разного уровня организации как главных объектов оптимизации природопользования [1].
Основополагающим для решения проблем экологической оптимизации на различных уровнях от локального до глобального является детальное изучение и анализ структуры и функционирования геосистем территории, их иерархического соотношения, закономерностей их дифференциации и интеграции, динамики и эволюции. Универсальным для территориального экологического анализа является геосистемный, или ландшафтный подход, опирающийся на ландшафтную структуру территории, что обеспечивает привязку экологических проблем к конкретным территориальным подразделениям.
Любая геосистема как объект ландшафтно-экологического анализа и оценки обладает специфическим экологическим потенциалом, по-своему реагирует на антропогенные воздействия, обладает определенной степенью устойчивости к ним, является целостным территориальным носителем разнообразной экологической информации. Главной задачей эколого-ландшафтных исследований является изучение современного состояния ландшафтов как результата исторически сложившихся антропогенных изменений, наложившихся на природный экологический фон.
Комплексный анализ в рамках ландшафтно-экологических исследований играет важную роль в оценке порогов и механизмов устойчивости локальных и региональных геосистем, что позволяет обосновать пути их оптимизации, направленные на поддержание экологического равновесия.
Поскольку основным эколого-стабилизирующим фактором в функционировании геосистемы является растительный покров, играющий ведущую роль в регулировании структуры и динамики локальных и региональных геосистем, необходимо проводить систематические мониторинговые исследования естественных зональных биогеоценозов. «Ключевыми полигонами» для проведения этих исследований являются в первую очередь особо охраняемые природные территории, где исключено прямое антропогенное воздействие и есть возможность для наблюдения закономерностей функционирования и динамики географических систем. Необходимым условием получения качественных результатов является отбор «ключевых» участков в пределах типичных урочищ. При этом полученные данные отличаются высокой репрезентативностью, а возможность повторения наблюдений во времени дает возможность оценить основные тренды.
Основным районом исследования является территория Малой излучины Дона, охватывающая его высокое правобережье от станицы Сиротинской до долины р. Большой Голубой, находится в центре Волгоградской области. Её северо-восточная часть с 2001 г. входит в состав Донского природного парка (площадь 60000 га), который является одним из главных ядер сети ООПТ. Сочетание геолого-геоморфологических, гидрологических, климатических и др. факторов формируют уникальную ландшафтную структуру парка. Он отличается высокой репрезентативностью и сохранностью природных комплексов и может рассматриваться как ключевая ландшафтная и биологическая территория. Здесь встречаются практически все геосистемы и экосистемы, типичные для подзоны сухих (типчаково-ковыльных) степей. Донской природный парк занимает восточную наиболее приподнятую часть ландшафтной провинции Восточно-Донской пластово-ярусной гряды, входящих в состав подзоны сухих степей [2, 7]. На высоком правобережье Дона выделяются степные зональные эталонные ландшафты. Здесь на значительной площади сохранились целинные участки ковыльных и разнотравно-злаковых степей на каштановых почвах в пределах ландшафта Донских «Венцов», занимающего высокое верхнее ровное (абсолютная высота до 252 м) плато Восточно-Донской гряды с покровом песков и песчаников полтавской свиты, подстилаемых глинистыми отложениями, песчаниками палеогена и верхнего мела. В целинных травостоях преобладают ковыли – Лессинга, перистый, опушённолистный и др.; злаки - пыреи, тонконоги и пр.; разнотравье представлено шалфеем, люцерной серповидной, марьянником степным, подмаренником русским, гвоздиками Борбаша и Андржиевского, луком Регеля и др. Весной появляются ирис низкий, тюльпаны Шренка и Биберштейна, адонис волжский и др. эфемероиды. Встречаются кустарники миндаля низкого и спиреи.
Исследования ведутся авторами с 2002 г. с использованием методов полустационарных наблюдений на «ключевых» участках, заложенных в типичных урочищах плакорных типов местностей в пределах заповедного степного ядра и особо охраняемой зоны, охватывающей Подгорский меловой ландшафт и Донских «Венцов», закладки геоботанических трансект. Они включают наблюдения за изменением видового состава и структуры растительных сообществ, определение биопродуктивность наземной части фитомассы травянистых сообществ и зависимость продуктивности от режима природопользования (заповедное ядро, агроландшафты и т.д.) и природно-климатических особенностей территории (количество осадков и их распределение в течение вегетационного сезона) [4, 5, 6].
Основным объектом, проводимых исследований, были зональные геосистемы сухих степей на четырех «ключевых» точках. Три мониторинговые площадки («Целина 1», «Целина 2» и «Целина 3») располагаются в пределах плакорного типа местности ландшафта Донских «Венцов. Они представляют собой целинный ковыльник на легосуглинистых маломощных каштановых почвах. Различия между ними определяются режимами использования территории. Так, участок «Целина 1» расположен на пологом склоне на окраине плато «Венцы» и чаще других участков испытывал пирогенное воздействие при низовых палах. Участок «Целина 2» - периодически используется как сенокос, в 2006 г. сильно пострадал от пожара, а в 2009 г. местами выгорел, но уже после сезона сенокошения [3]. Третий мониторинговый участок был заложен в 2007 г., когда от сильного пожара 2006 г. серьезно пострадала значительная часть территории всего природного парка и ландшафт «Венцы», где расположены «ключевые» участки, в частности. Его отличительной чертой является максимальное соответствие режиму заповедного ядра природного парка: в его пределах не осуществляется сенокошение, и в силу своего расположения он надежно защищен противопожарной опашкой. Таким образом, «Целина 3» - это эталон целинного сухостепного ковыльника, что повышает его ценность в мониторинговых исследованиях. Еще один участок («Верхне-Филимоновский») был заложен на присетевом пологом склоне балки Верхне-Филимоновская. Его фитоценозы сформировались на каштановых легко и среднесуглинистых почвах и представляют собой разнотравно-злаково-ковыльные ассоциации. На этой территории ежегодно производится сенокошение.
В результате анализа данных, полученных в ходе проведения ландшафтно-экологического мониторинга, было выявлено следующее. Целинные типчаково-ковыльные фитоценозы, расположенные в плакорных условиях, показали хорошо выраженную реакцию на благоприятные изменения внешних эколого-географических факторов в условиях отсутствия антропогенного пресса. Однако, характер изменений в них различается и зависит от наличия или отсутствия внешних воздействий.
В фитоценозах «Целина 1» - «Целина 3» отмечались незначительные изменения видового состава, в основном за счет увеличения роли разнотравья (преимущественно представителей семейства бобовых - чина клубненосная, вика мышиная, люцерна румынская и др., и появление тонконогов и мятлика лугового) в структуре сообществ. Его присутствие варьирует от 10-20% (2002-2004 гг.) до 40-50% (2005, 2009, 2010 гг. ), причиной этого послужило увеличение увлажнения. Вторым аспектом явилось увеличение продуктивности наземной части фитомассы растительных сообществ целинной степи. Если в 2002 г. ее значения в среднем составляли около 14 ц/га на разных площадках, то уже в 2003-2004 гг. - устойчивые 19-23 ц/га и 30-37 ц/га соответственно. Динамика продуктивности в период 2004-2011 гг. (таблица 1) отличалась переменными тенденциями (рис. 1).
Таблица 1
Средняя продуктивность наземной части фитомассы на «ключевых» участках на период 2004-2011 гг.
|
«Ключевой» участок |
Среднегодовая биопродуктивность, ц/га |
||||||
|
2004 г. |
2005 г. |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2010 г. |
2011 г. |
|
|
Верхне-Филимоновский |
63,03 |
49,02 |
34,56 |
29,32 |
24,83 |
61,85 |
40,6 |
|
Целина 1 |
- |
26,15 |
27,63 |
11,56 |
24,17 |
16,45 |
15,37 |
|
Целина 2 |
- |
64,5 |
44,3 |
23,05 |
35,99 |
40,41 |
25,35 |
|
Целина 3 |
- |
- |
- |
17,19 |
26,32 |
29,74 |
19,01 |
Рисунок 1. Диаграмма биопродуктивности на «ключевых» участках
Специфические тенденции в динамике продуктивности исследуемых фитоценозов обусловлены тем, что целинные растительные ассоциации являются более устойчивыми и обладают полностью сформировавшейся структурой и, следовательно отличаются незначительными флуктуационными изменениями при хорошо выраженных трендах (рис. 2).
Рисунок 2. Тренды биопродуктивности «ключевых» участков
Так, для участков «Верхне-Филимоновский» и «Целина 2», функционирующих в режиме «периодического кошения», наблюдается постепенное снижение или отсутствие прироста биопродуктивности. В то время как два других участка демонстрируют ее увеличение, что во многом обусловлено отсутствием антропогенного воздействия, за исключением пирогенного фактора, который носит случайный характер. Приведенные факты подтверждают тесную взаимосвязь структуры и продуктивности растительных сообщества и воздействия внешних географических факторов. Также подтверждается оправданность режима заповедания, иногда в сочетании с традиционными приемами хозяйствования (нормированное воздействие сенокошения или выпаса) для эффективного сохранения травянистых сообществ сухих степей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: