МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ: СОХРАНЕНИЕ СТЕПНЫХ АБОРИГЕННЫХ ВИДОВ ФЛОРЫ ДОНБАССА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА
MODELLING OF PLANT COMMUNITIES: CONSERVATION OF NATIVE STEPPE SPECIES OF THE DONBASS FLORA AND DEGRADED GRASS COVER RESTORATION
Ю.В. Ибатулина
Yu.V. Ibatulina
Государственное учреждение «Донецкий ботанический сад»
(83059, Донецкая Народная Республика, г. Донецк, пр-т Ильича, 110)
Public Institution «Donetsk Botanical Garden»
(83059, Donetsk People's Republic, Donetsk, 110 Illicha Ave.)
e-mail: j.ibatulina@yandex.ru
Создание искусственных фитоценозов и установление режимов природопользования обеспечивают охрану, активное воспроизводство популяций аборигенных видов флоры Донбасса в экологически адаптированной среде, которая отвечает их потребностям, является максимально приближенной к природной. Представлены характеристики метода моделирования фитоценозов настоящей разнотравно-типчаково-ковыльной степи и искусственных степных растительных сообществ.
The formation of artificial phytocenoses and established nature resources' use regulations provide protection, active regeneration of populations of the native species of Donbass flora in the ecologically adapted environment, meeting requirements and closest to natural conditions. The characteristics of modelling method of natural phytocenoses of mixed grass-fescue-feather grass steppe as wel as man-made grass communities is presented.
Одной из основных задач ботанических садов является создание сети резерватов с целью сохранения генофонда видов аборигенной флоры. Моделирование фитоценозов, представляющих растительный покров Донбасса, обеспечивает сохранение биоразнообразия, охрану и активное воспроизводство популяций широко распространенных и раритетных растений; повышает устойчивость видов в культуре, поскольку позволяют более точно воссоздать среду, являющейся максимально приближенной к природной. Подход имеет значение при реинтродукции отдельных видов, ускоренном восстановлении нарушенного степного растительного покрова.
При формировании коллекций чаще всего учитывают геоботаническую принадлежность растений, но они не дают четкого представления о природных сообществах региона (проективное покрытие, биоморфологическая, экологическая структуры природных ценозов и т.д.), для которых эти виды характерны. Сотрудники ГУ «Донецкий ботанический сад» (ДБС) уже более полувека ведут в этом направлении исследования [2, 4, 5]. Разработаны и успешно испытаны несколько методов создания натурных моделей настоящих разнотравно-типчаково-ковыльных степей. Наиболее удачным является эдификаторно-биоморфологический поэтапный, при котором травостой смыкается на 4–5 год. Суть метода состоит в сборе материала в природных фитоценозах, в определенной последовательности введения в модели видов разных биоморфологических типов (в течение 4-х лет). Результатом стали фитоценозы экспериментальных участков и экспозиции «Степи Донбасса» [4]. Преимущество их создания заключается в том, что позволяет в короткое время возродить уничтоженную многовидовую травянистую растительность, минуя нежелательные стадии демутации.
Экспозиция и участки расположены на водорозделе балки Богодуховская. Почвы – обыкновенные черноземы на лессовидном карбонатном суглинке. Увлажнялись только атмосферными осадками. I-ый экспериментальный участок (0,04 га) заложен в 1968 г. пересадкой 360 дернин размером 30×30 см: сформировались две ассоциации: Festucetum (valesiacae) stiposum (lessingianae), Festucetum (valesiacae) bromopsiosum (ripariae) (флористическое богатство – 103 вида, видовая насыщенность на 1 м2 – 13-18, проективное покрытие – 75%). II-ой участок (0,07 га) основан в 1972 г. комбинированным способом: высадкой дернин, отдельных особей, подсевом семян: ассоциации: Festucetum (valesiacae) elytrigiosum (repentis), Festucetum (valesiacae) viciosum (tenuifoliae) (в составе 236 видов, проективное покрытие – 90% и 100%, видовая насыщенность на 1 м2 – 15–29 и 11–22). III-ий участок основан на базе питомника размножения степных видов (0,5 га), который с 2002 г. оставлен для самозарастания (формируется разнотравно-злаковый фитоценоз). Эталоном для экспозиции «Степи Донбасса» (8,5 га), которая создавалась с 1968 г. комбинированным способом, послужили природные фитоценозы некрасочной разнотравно-типчаково-ковыльной степи, надгигротического, гигротического, ксеротического вариантов красочной разнотравно-типчаково-ковыльной степи Донбасса. В экспозиции произрастает 394 вида, сформировались 16 ассоциаций. Искусственные растительные сообщества подобны природным фитоценозам зональной степи: 1) по составу и проективному покрытию эдификаторов, доминантов; 2) по максимально возможной флористической полночленности; 3) обилие видов сорной флоры не выше «sol-un»; 4) по вертикальному сложению травостоя; 5) по наличию видов степного разнотравья, среди которых существенное значение имеют растения, характеризующиеся широкой экологической амплитудой, что повышает устойчивость натурной модели: чем полней представлены все группы растений, тем она будет более защищенной от проникновения в нее сорных видов), ведущее место по количеству видов занимают семейства Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Rosaceae, Brassicaceae, Caryophyllaceae; 6) общему проективному покрытию; 7) по 7-кратной смене аспектов. В данных сообществах отмечено отражение реально существующих в природных ценозах связей между видами, что отображено в соблюдении соотношения их обилия, проективного покрытия, структуры популяций (осуществляются процессы вегетативного, семенного возобновления).
Сохранение видов в составе искусственных фитоценозов предусматривает соблюдение принципа длительного функционирования степных сообществ. Это включает установление режимов ресурсопользования, которые направлены на поддержание ксерофитности условий существования, например, отчуждение надземной фитомассы. Изменение условий существования может привести не только к выпадению раритетных видов, но и к смене типа растительности [3, 5]. При формировании моделей в некоторой степени были воспроизведены факторы, которые участвуют в развитии естественной степной растительности: стихийный выпас мелкого рогатого скота, периодическое скашивание, стихийные пожары и рекреационная нагрузка. Но, в настоящем положение популяций некоторых редких видов является не устойчивым из-за их низкой плотности, неполночленности возрастного состава. Это может быть связано с ухудшением условий существования в связи с интенсификацией процессов мезофитизации растительного покрова из-за слабой антропогенной нагрузки, особенно фитоценозов на II и III экспериментальных участках (растительные сообщества трансформируются в разнотравно-злаковые луговой степи). Ежегодное скашивание только замедляет скорость трансформации. Для усовершенствования способов поддержания эколого-фитоценотических условий, которые отвечают требованиям степных видов осуществляется изучение воздействия комбинаций антропогенных факторов на динамику популяций: на I-ом экспериментальном степном участке – ежегодный укос, дополнительная уборка сухих растительных остатков ранней весной, на II-ом – ежегодный укос, ранневесеннее выжигание (раз в 2 года), III-ий участок – режим содержания трех видов: начиная с 2003 г.: ежегодный укос с дополнительной уборкой весной сухих остатков; ежегодный пал в конце марта – начале апреля; режим невмешательства, подобный заповеданию. После проведения эксперимента с палам отмечено упрочнение положения некоторых видов (Paеonia tenuifolia L., Stipa capillata L., S. lessingiana Trin. & Rupr., S. grafiana Steven), что проявилось в усилении фитоценотической роли в результате улучшения условий существования.
При формировании фитоценозов настоящей разнотравно-типчаково-ковыльной степи экспозиции «Степи Донбасса» были привлечены и несколько видов характерных для петрофитной степи: Calophaca wolgarica (L.f.) DC., Genista scythica Pacz., Centaurea ruthenica Lam., C. tanaitica Klokov, Jurinea centauroides Klokov, Tulipa ophiophylla Klokov & Zoz, Allium lineare L., Stipa adoxa Klokov & Ossycznjuk, Stipa dasyphylla (Czern. ex Lindem.) Trautv., интродукционные популяции которых наименее устойчивы из-за малочисленности и сильной неполночленности возрастного состава. Состояние популяций этих видов связано со слабой конкурентоспособностью, несоответствием условий произрастания их требованиям: некоторые из этих видов в природных фитоценозах могут выполнять функцию доминантов, субдоминантов при условии разреженного травостоя (проективное покрытие 50–70%) в ценозах, формирующихся на специфическом субстрате (известняк, мела, граниты, песчаник). Растения в культуре должны находиться в эколого-фитоценотических условиях, приближенных к условиям их природного местообитания, иначе с момента их посадки начинается конкуренция с типичными степными видами и они постепенно вытесняются, поэтому возникает необходимость изменения эдафических условий интродукционного участка. Это повышает эффективность их сохранения, формирования популяций петрофитов способных к самоподдержанию. По такому принципу была создана экспозиция «Эдафические варианты степей Донбасса» (заложена в 2004 г.) [2].
Поэтапное создание сообществ переносом дернин и посевом семян целесообразно на небольших площадях: сохраняется видовое разнообразие в модели и природному сообществу-донору наносится минимальный ущерб. Но, применение таких методов ускоренного восстановления растительности на практике на больших территориях может столкнуться с затруднениями: требуются большие физические, материально-технические затраты, могут быть спровоцированы нарушения растительного покрова природного фитоценоза. При механизированной заготовке травосмеси, возникает проблема с внедрением в состав модели раритетных видов, популяции которых малочисленны с тенденцией к сокращению и такой способ заготовки может нанести им ущерб [1, 3]. Механизированный способ сбора семян не охватывает и низкорослые растения [1] (например, виды из рода Thymus L.). Это касается и луковичных, фазы цветения и плодоношения у них наступают до начала вегетации основной массы растений – механизированное скашивание в этом случае не перспективно. Сыпучий почвенный субстрат также делает механизированный сбор семян трудно реализуемым, особенно на слабозадернованных склонах. При этом необходимо учитывать, что для достижения репрезентативности искусственного сообщества, необходимо многократное посещение природных участков-доноров.
По сути, при использовании смеси семян, формируется основа степного сообщества, в первую очередь развиваются популяции эдификаторов, доминантов и субдоминантов – видов, которые активно размножаются семенным путем, имеют большую семенную продуктивность, высокую жизнеспособность семян. Использование посадочного материала все же дополняет травосмесь. Так, редкие, в частности луковичные и корневищные растения, у которых слабый генеративный потенциал компенсируются вегетативной активностью, их удобней переносить вегетативно, что позволяет не ограничиваться только использованием семенного материала: формируются локусы, служащие центрами распространения, сосредоточенных в них видов. Это можно распространить и на низкорослые растения в целом. По такому принципу была заложена в 2004 г. экспозиция «Кустарниковая степь» [2]. Посадочный материал высаживали дерновинами, единичными растениями и семенами, куртинами и диффузно. Впоследствии наблюдали формирование искусственного сообщества с проективным покрытием травостоя 80%, которое по флористическому составу и структуре приближалось к природному. Но, здесь также придерживалась поэтапности внедрения видов в 4 года. Предлагаем сократить формирование основы модели до 2-х лет и использовать при этом преимущественно травосмесь: в 1-ый год для создания злаковой основы с целью снизить обилие сорных видов, необходимость применения агротехнических работ – посев смеси семян плотнодерновинных злаков из родов Stipa L., Koeleria Pers., Festuca L., Agrophyron Gaertn. и др.; на 2-ой год – обогащение состава видами степного разнотравья в основном посевом семян, а также посадкой небольшого количества некоторых растений и очень ограниченным использованием дернины (для формирования отдельных «микрогрупп»), заготовленной в природе, которая охватывает и небольшой участок почвы с другими видами растений, в том числе эфемерами и эфемероидами.
В 2015 г. заложена основа для степного фитоценоза ксерофитного варианта зональной разнотравно-типчаково-ковыльной степи на черноземах (посев семян видов рода Stipa (весна), и рода Festuca (посев под зиму)): при одновременном посеве виды ковылей угнетаются быстро развивающимися особями овсяниц. Так как в засушливых условиях Донбасса не всегда образуется достаточное количество семян, предлагаем травосмеси вносить по предварительным посевам доминантов. В последствие осуществляли сбор семян видов, составляющих степное разнотравье и их посев в моделируемое сообщество. Среди внесенных в состав модели видов преобладают типичные степные эвксерофитные, мезоксерофитные виды, но присутствуют и факультативные петрофиты, способные произрастать не только на обнажениях кристаллических пород, но и на черноземных почвах. Рекомендуем также дополнительный подсев семян редких видов, а также посадку живых особей, образуя микрогруппы. Были исключены некоторые лугово-степные и луговые вегетативно подвижные виды, конкурентоспособность которых достаточно велика, чтобы повлиять на ожидаемый результат: Vicia tenuifolia L., Galatella dracunculoides (Lam.) Ness, Poa angustifolia L., Bromopsis inermis (Leyss.) Holub, виды из рода Elytrigia Desv.
Таким образом, методы создания искусственных фитоценозов настоящих степей обеспечивают условия для длительного сохранения и воспроизводства генофонда редких и широко распространенных степных видов, сохранение флористического и фитоценотического разнообразия в целом, способствует ускоренному восстановлению сильно нарушенного или уничтоженного степного растительного покрова.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: