Местообитания и структура растительного покрова междуречья оби и иртыша в пределах среднетаежной подзоны (методические аспекты)
На правах рукописи
Самойленко Зоя Анатольевна
МЕСТООБИТАНИЯ И СТРУКТУРА РАСТИТЕЛЬНОГО
ПОКРОВА МЕЖДУРЕЧЬЯ ОБИ И ИРТЫША В ПРЕДЕЛАХ
СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ
(МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ)
03.00.05 – ботаника
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Томск – 2008
Работа выполнена на кафедре ботаники ГОУ ВПО «Сургутский государст венный университет»
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Шепелева Людмила Федоровна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Прокопьев Евгений Павлович кандидат биологических наук Прейс Юлия Ивановна
Ведущая организация: Центральный Сибирский ботанический сад СО РАН
Защита состоится 14 марта 2008 года в «» часов на заседании диссерта ционного совета Д 212.267.09 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.
Факс: (3822) 529853, 529601.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Томского го сударственного университета
Автореферат разослан «» февраля 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук В.П. Середина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Интенсификация нефтедобычи, все увеличи вающиеся темпы развития промышленности и инфраструктуры в среднета ежной части Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО) приводят к возрастанию прямого и косвенного влияния на растительность и природ ные ресурсы в целом. И все же большие пространства этой территории ос таются в естественном состоянии. Они отличаются сильной заболоченно стью и труднодоступностью. Поэтому для обоснования схем ресурсосбере гающего природопользования на эту территорию необходимо использовать дистанционные методы исследования, дополняющие единичные наземные наблюдения. В настоящее время стоит задача оценки состояния биологиче ских ресурсов путем полевого дешифрирования растительности на ключе вых участках по космическим снимкам и аэрофотоснимкам с последующей экстраполяцией на другие территории. В связи с этим возникают проблемы использования различных классификационных приемов, сложности с де шифрированием типов растительных сообществ, проблемы учета гетеро генности выделов при картографировании и др. Исследование пространст венной структуры растительного покрова, таким образом, представляет значительный теоретический и практический интерес.
Рациональное использование территории, природоохранные задачи, различные оценки биоразнообразия растительного мира и животного на селения должны базироваться на знании особенностей экологии место обитаний. Формирование растительного покрова – это всегда результат взаимодействия комплекса факторов, таких как геоморфологическое строение территории, ее рельеф, климат, почвенный покров. Развиваясь совместно с другими компонентами живой и неживой природы, расти тельность позволяет индицировать однородные в экологическом и гене тическом аспекте территории. Этим определяется необходимость приме нения для анализа, картографирования и хозяйственного использования растительного покрова эколого-генетического принципа.
Цель работы: исследование местообитаний и структуры раститель ного покрова среднетаежной части междуречья Оби и Иртыша для ис пользования ГИС-технологий в геоботаническом картографировании и решении прикладных задач.
Задачи исследования:
1. Изучить структуру растительного покрова среднетаежной части Обь Иртышского междуречья на нескольких ключевых участках, используя методы геоботанического профилирования и картографирования.
2. Провести экологическую оценку местообитаний растительных сообществ на исследуемой территории по факторам увлажнения и трофности. Создать классификацию местообитаний.
3. Изучить закономерности распределения типов местообитаний для выявления эколого-генетически целостных территориальных единиц растительности (далее ТЕР).
4. Выстроить иерархию территориальных единиц местообитаний – эко хор, в качестве основы для выделения фитоценохор различного ранга и отражения их на геоботанических картах разного масштаба.
5. Составить крупно- и среднемасштабные карты природных комплек сов, растительности, а также карты экологических и ресурсных функций растительности и ее биоразнообразия путем дешифрирова ния космических снимков.
Научная новизна исследования заключается в использовании мето да экологической оценки местообитаний для анализа пространственной структуры растительного покрова междуречья Оби и Иртыша в пределах среднетаежной подзоны.
На примере трех ключевых участков впервые применена методика вы деления ТЕР (фитоценохор) различного ранга и масштаба путем дешифри рования космоснимков для составления геоботанических, ресурсных и оце ночных карт, решения задач рационального природопользования и разработ ки мероприятий по сохранению биоразнообразия.
С использованием ГИС-технологий впервые созданы карты экологи ческой и ресурсной ценности выделов на территорию Кулуманского за казника, карта видовой насыщенности фитоценозов междуречья Большо го Салыма и Иртыша в качестве основы для разработки системы приро доохранных мероприятий. На некоторые ключевые участки обследован ных территорий построены карты типов местообитаний и активного бо гатства почв.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Использование метода экологической оценки местообитаний по зволяет дифференцировать растительный покров того или иного участка на гетерогенные, но в то же время целостные, экологически однотипные выделы, установить их естественную масштабность и иерархию, а также соотнести с геоморфологическим строением территории.
2. Сочетание различных типов, классов и подклассов местообитаний, сложность и их контрастность в пределах выделов позволяет представить растительный покров междуречья Оби и Иртыша подзоны средней тайги как систему ТЕР различного уровня и масштаба (микро-, мезо-, макрофитоцено хоры, сложные макрофитоценохоры), что следует использовать для карто графирования растительности и обоснования природопользования.
Практическая значимость. Результаты проведенных исследований могут быть использованы в разработке способов сохранения и повышения биоразнообразия территории, в планировании и оптимизации природо охранных мероприятий, а также в качестве основы для проведения эколо гического мониторинга состояния растительного покрова.
Исследования проведены в рамках заявленной темы научных работ кафедры ботаники Сургутского государственного университета «Изуче ние природных и урбанизированных экосистем Западной Сибири» (номер регистрации 0120.0504249).
Составленные карты растительности, а также оценочные карты ис пользованы при разработке рекомендаций для рационального использо вания территории Кулуманского заказника (Шепелева, Самойленко, 2007) при выполнении хоздоговорной работы: «Инвентаризация заказника ме стного значения «Кулуманский» (договор №30/5/7/10 от 22.06.2005, за казчик СибНИПИРП, г. Нижневартовск). Материалы исследований ис пользуются в курсах лекций «Экология растений», «Геоботаника», «Рас тительный мир ХМАО», «Аспекты биоразнообразия», читаемых на ка федре ботаники биологического факультета СурГУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 3-х международных (Томск, 2005;
Оренбург, 2006;
Санкт-Петербург, 2006) и 3-х окружных (Сургут, 2005;
2006;
2006б) научных конференци ях;
на семинарах кафедры ботаники Сургутского государственного уни верситета и на заседании Томского отделения РБО (2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 в журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения и шести глав, вы водов, списка литературы и приложения, содержит 8 таблиц и 23 рисунка.
Список литературы включает 240 библиографических источников, из них 9 на иностранных языках.
Благодарности. Автор глубоко признателен д.б.н., профессору Сур ГУ В. П. Старикову и директору СибНИПИРП И. А. Юсупову за помощь в организации исследований в Кулуманском заказнике. Особую благо дарность за помощь в работе автор выражает д.б.н., профессору А.И. Ше пелеву, д.ф-м.н., профессору Ю. М. Полищуку, к.б.н. В. Н. Тюрину, а также студентам и аспирантам биологического факультета СурГУ, при нимавшим участие в сборе и обработке полевых материалов. Глубокую благодарность автор выражает научному руководителю д.б.н., профессо ру Людмиле Федоровне Шепелевой за ценные замечания и неоценимую помощь в написании работы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 1. Исследование пространственной структуры расти тельного покрова В главе рассматриваются различные аспекты изучения пространствен ной структуры растительного покрова: проблемы классификации, принци пы картографирования, методы дешифрирования.
В качестве элементов структуры растительного покрова выступают так называемые топографические или территориальные единицы растительности (ТЕР), т.е. такие, которые занимают определенную площадь, имеют строго фиксированные границы и могут быть нанесены на карту соответствующего масштаба. Самой простейшей ТЕР является фитоценоз. Основными направ лениями в изучении ТЕР являются типизация и районирование. Эти подходы были разработаны В. Б. Сочавой (1968), а Е. П. Прокопьев реализовал их при изучении структуры растительности поймы Иртыша (1984, 1987).
Наиболее информативным методом, позволяющим отображать про странственную структуру растительности, служит картографирование, тре бующее, в соответствии с масштабом и целью создаваемой карты, особых подходов при классификации растительных сообществ. При построении средне- и мелкомасштабных карт растительности используются морфологи ческий (Kchler, 1964), динамический (Gaussen, 1954;
Clements, 1936, 1949) и регионально-типологический принципы классификации растительности (Со чава, 1961, 1964;
Ильина и др., 1977;
Белов, Соколова, 1998;
Экосистемы речных пойм…, 1997). На территории ХМАО имеется опыт применения флористического подхода для построения крупно- и среднемасштабных карт растительности поймы Оби (Тюрин, 2003;
Таран, 2004). Динамическая кон цепция положена в основу классификации растительности, разработанной на примере пойм рек Оби и Иртыша с целью построения универсальных геобо танических карт разных масштабов (Ильина, 1985;
Ильина, Петросян, 1986;
Электронный атлас ХМАО, 2005). Е. П. Прокопьевым (1980, 1988) для пой мы Иртыша была разработана эколого-морфологическая классификация, где в качестве дополнительных критериев учитывался характер местообитаний и экологический состав растительных сообществ.
Различны также принципы картографирования растительности. Для картографирования динамики растительности многие авторы предлагают использовать ландшафтный подход (Востокова, 1980;
Киреев и др., 1984;
Васильев, 1989). Особого внимания заслуживает эколого-генетический комплексный подход в изучении и отображении природных компонентов вместе с условиями их формирования, разработанный для пойм рек и ос нованный на учете связи современного состояния почвенно растительного покрова с поймообразованием в зависимости от характера русловых процессов (Шепелев, Шепелева, 1995).
В целом, для разных участков территории округа имеются карты расти тельности, построенные на доминантной, флористической или динамической основе. Они выполнены с использованием разных методических приемов и в разных масштабах. Исходя из необходимости учета экологической специфики территории, наиболее информативным представляется эколого морфологический принцип классификации растительности.
ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика района исследований Изучаемая территория относится к Обь-Иртышской провинции подзоны средней тайги лесной зоны (Растительный покров…, 1985). В соответствии со схемой болотного районирования (Болотные системы…, 2001), она входит в состав Салымо-Юганского среднетаежного округа верховых грядово-мочажинных и сосново-кустарничково-сфагновых болот.
В главе приводятся сведения о геоморфологическом строении терри тории Обь-Иртышского междуречья, особенностях климата, почв и рас тительного покрова. Показано, что растительность междуречья Оби и Иртыша в пределах подзоны средней тайги изучена недостаточно. В лучшей степени охарактеризована растительность широтного отрезка поймы Оби.
ГЛАВА 3. Материалы и методы исследований Работа основана на результатах полевых исследований, проведенных в 2004-2007 гг. на территории Нижневартовского, Нефтеюганского и Сур гутского районов ХМАО. Для исследования были выбраны три ключевых участка: Кулуманский заказник (166 км2), междуречье Большого Салыма и Иртыша (1296,2 км2), Тундринский пойменный массив (136,8 км2).
Изучение растительности включало в себя выполнение геоботаниче ских описаний с использованием стандартных геоботанических методов (Полевая геоботаника, 1959-1972, Программа…, 1974), а также сбор гер бария сосудистых растений и мхов.
В полевых условиях производилась привязка описаний растительно сти к элементам рельефа и топографической карте (масштаб 1:50000, 1:25000), координаты точек описаний фиксировались с использованием прибора “GPS-Навигатор” (Garmin). Выполнялись фотоснимки ландшаф тов, растительных сообществ, видов растений на изучаемой территории.
Всего за период изучения растительности было выполнено 257 геобо танических описаний растительных сообществ, собран гербарий в коли честве 627 листов сосудистых растений, 300 пакетов со мхами. На три исследованных участка составлены карты растительности, карты природ ных комплексов (экохор);
на территорию междуречья Большого Салыма и Иртыша – карты активного богатства почв и видовой насыщенности фитоценозов;
на территорию Кулуманского заказника и междуречье Большого Салыма и Иртыша – карты типов местообитаний;
на террито рию Кулуманского заказника – карта ресурсной ценности и карта эколо гических функций растительности.
Для классификации растительности был применен доминантно детерминантный подход. Производилась экологическая оценка местооби таний с использованием экологических шкал Л.Г. Раменского (1956). Для каждого фитоценоза были определены ступени по фактору увлажнения (У) и богатству почв и засолению (БЗ) методом определения средних условий (Самойлов, 1986;
Шепелева, 1986, 2005). Совместная ординация фитоцено зов по двум факторам позволила разделить местообитания в рамках шкалы богатства и засоления почв на классы, в пределах классов по фактору ув лажнения – на подклассы. Для выделения типов местообитаний использо валось также соотношение доминирующих экологических групп растений в составе фитоценозов. На основе классификации местообитаний строилась классификация растительных сообществ. Внутри типов выделялись ассо циации растительности по доминантному принципу.
Для целей создания геоботанических карт в полевых условиях выполня лось картирование, профилирование и дешифрирование растительности. При этом использовались топографические карты (М 1:25000, М 1:40000, М 1:50000, М 1:200000), геоморфологическая карта Западно-Сибирской рав нины М 1:1 500 000 (Геоморфология Западно-Сибирской равнины, 1972), цветные космоснимки (КС) Landsat 7, а также лесные карты (на небольшие ключевые участки), литературные источники.
Для создания и оформления тематических карт, сопряженных с ними баз данных и анализа картографического материала была использована программа ГИС MapInfo 6.5. Векторизация карт проводилась по цветным космическим снимкам Landsat 7. Формировались базы данных, включающие геоботаниче скую характеристику контура, информацию об экологической и ресурсной функции растительности, оценки степени антропогенной нарушенности, нали чие редких и охраняемых видов растений, тип почв.
ГЛАВА 4. Местообитания ключевых участков Экологическая оценка местообитаний фитоценозов проводилась на трех ключевых участках. В результате, для каждой обследованной терри тории были составлены ординационные схемы, позволяющие разделить местообитания на классы, подклассы и типы, а также выделить ассоциа ции растительности. Классификация местообитаний и соответствующие им ассоциации здесь рассмотрены на примере Кулуманского заказника, приведены на рисунке 1 и в таблице 1. Точками показано положение кон кретных фитоценозов в системе экологических шкал.
Экологическая оценка местообитаний поймы р. Оби в пределах Тунд ринского и Кулуманского участков показала сходные результаты. Все пой менные местообитания характеризуются низкой дифференциацией фито ценозов по фактору трофности и сосредоточены в классе мезоэутрофных (рис. 1), однако они лучше дифференцированы по фактору увлажнения. Об этом свидетельствует наличие 4 подклассов в классе мезоэутрофных ме стообитаний. Кроме того, в подклассе мезоэутрофных сырых местообита ний, выделяется несколько типов местообитаний. Это разделение просле живается как в Кулуманском заказнике, так и на территории Тундринского пойменного массива. Сходство наблюдается и в наборе растительных со обществ, относящихся к этим типам.
Шкала БЗ 4б ЭТ 14 4г 12 4а МЭТ 3 4в МТ МОТ Шкала У ОТ 65 70 75 80 85 90 95 100 105 Болотистые Влажные Сырые Болотные Прибрежно-водные Рис. 1. Типы местообитаний Кулуманского заказника (1-8).
Классы: ОТ- олиготрофные, МОТ- мезоолиготрофные, МТ - мезотроф ные, МЭТ - мезоэутрофные, ЭТ – эутрофные.
Общей закономерностью для водораздельных территорий можно обо значить высокую дифференциацию фитоценозов по степени трофности и отсутствие богатых мезоэутрофных и эутрофных сообществ.
Хорошо различаются между собой по этому фактору основные типы болотных биогеоценозов (олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные) (Бо лотные системы…, 2001). Кроме того, эти территории характеризуются небольшой дифференциацией по фактору увлажнения, поскольку все разнообразие растительных сообществ умещается в 6 подклассов место обитаний.
Таблица Классификация местообитаний и свойственные им ассоциации на территории Кулуманского заказника Класс П/класс Тип Ассоциации 1.Олиготрофные 1.Олиготроф 1.Олиготрофные Сосновые кустарничково ные сырые сырые гидромезо- сфагновые и кустарничково фильно- пушицево-сфагновые болота субгидрофильные 2.Мезоолиготрофн 2.Мезоолиго 2.Мезоолиготрофн Кедрово-березовые кустарнич ые трофные ые влажные эуме- ково-мелкотравно влажные зофильные зеленомошные леса, кедровые кустарничково-мелкотравно зеленомошные, березовые кус тарничково-хвощевые и осоко во-сфагновые леса 3.Мезотрофные 3.Мезотрофн 3.Мезотрофные Кедрово-березовые травяные ые влажные влажные эумезо- леса, березовые травяные леса, фильные осиновые хвощевые леса, оси новые спирейно-осоково разнотравные леса.
4.Мезоэутрофные 4.Мезоэутро 4а.Мезоэутрофные Осиновые злаково-разнотравные фные сырые сырые гидромезо- леса, фильно- ивняки разнотравные, ивняки субгидрофильные вейниковые, черемуховые за росли 4б. Мезоэутроф- Хвощево (Eq. arvense) ные сырые суб- полевицевые луга гидрофильные 4в. Мезоэутроф- Березово-ивово-спирейные ные сырые суб- дернистоосоковые, ивово гидрофильно- спирейные дернистоосоковые, аэрогидрофильные пурпурновейниковые заторфо ванные луга 4г. Мезоэутроф- Двукисточниково ные сырые гидро- пурпурновейниковые, разно мезофильно- травно-злаковые, вейниково субгидрофильные разнотравные, остроосоковые, и субгидрофиль- хвощевые (Eq. palustre) луга ные 5.Мезоэутроф- 5. Мезоэутрофные Осоково-пурпурновейниковые, ные болоти- болотистые аэро- осоково-хвощевые, дернисто стые гидрофильные осоково-тростянковые луга 6.Мезоэутроф- 6. Мезоэутрофные Белокрыльниково-осоковые, ные болот- болотные аэро- сабельниковые, белокрыльнико ные гидрофильные во-сабельниковые 7.Мезоэутроф- 7. Мезоэутрофные Сообщества водяной сосенки, ные прибреж- прибрежно-водные хвощевые (Eq. fluviatile) сооб но-водные гидрофильные щества 5.Эутрофные 8.Эутрофные 8. Эутрофные при- Сообщества камыша озерного прибрежно- брежно-водные стрелолисто-рдестовые, ежего водные аэрогидрофильно- ловниково-стрелолистные гидрофильные Таблица Типы местообитаний территории Обь-Иртышского междуречья в пределах среднетаежной подзоны Класс Подкласс Тип 1. Олиготрофные 1. Олиготрофные 1. Олиготрофные сырые эумезофильно сырые гидромезофильные (1а).
2. Олиготрофные сырые гидромезофильно субгидрофильные местообитания (1б, 1) 2.Мезоолиготроф- 2.Мезоолиготроф- 3. Мезоолиготрофные влажные эумезофиль ные ные влажные ные(2) 3.Мезоолиготроф- 4. Мезоолиготрофные сырые эумезофильно ные сырые гидромезофильные (3) 5. Мезоолиготрофные сырые гиромезофильные (4а).
4.Мезоолиготроф- 6. Мезоолиготрофные болотистые субгидро ные болотистые фильно-аэрогидрофильные (4б) 3. Мезотрофные 5. Мезотрофные 7. Мезотрофные влажные эумезофильные (3, 5) влажные 6. Мезотрофные 8. Мезотрофные сырые эумезофильно сырые гидромезофильные местообитания (6а) 9. Мезотрофные сырые эумезофильные место обитания (6б) 10. Мезотрофные сырые эумезофильно гидромезофильно-субгидрофильные местообита ния (6в) 11. Мезотрофные сырые субгидрофильно аэрогидрофильные местообитания (6г) 4.Мезоэутрофные 7. Мезоэутрофные 12. Мезоэутрофные влажные мезофильно влажные гидромезофильные (4) 8. Мезоэутрофные 13. Мезоэутрофные сырые субгидрофильные (5а, сырые 4б) 14. Мезоэутрофные сырые гидромезофильно субгидрофильные (5б, 4а, 4г) 15.Мезоэутрофные сырые субгидрофильно аэрогидрофильные (5в, 4в) 9.Мезоэутрофные 16. Мезоэутрофные болотистые субгидрофильно болотистые аэрогидрофильные (6) 17. Мезоэутрофные болотистые аэрогидрофиль ные (5) 10.Мезоэутрофные 18. Мезоэутрофные болотные аэрогидрофильно болотные гидрофильные (7) 19.Мезоэутрофные болотные аэрогидрофильные (6) 11.Мезоэутрофные 20. Мезоэутрофные прибрежно-водные гидро прибрежно-водные фильные (7,8) 5. Эутрофные 12. Эутрофные 21. Эутрофные прибрежно-водные аэрогидро прибрежно-водные фильно-гидрофильные (8) Геоботанические описания растительных сообществ свидетельству ют, что выделенные нами типы лесов соответствуют группам ассоциаций:
травяной, зеленомошной, сфагновой (Растительность…, 1985). Из них травяные и зеленомошные леса хорошо различимы по трофности, а сфаг новые – по трофности и увлажнению.
В целом для всей территории Обь-Иртышского междуречья в преде лах среднетаежной подзоны мы выделили 5 классов, 12 подклассов и тип местообитаний (табл. 2).
ГЛАВА 5. Структура природных комплексов (экохор) растительного покрова междуречья Оби и Иртыша в среднетаежной подзоне 5.1. Выделение природных комплексов долины Оби Для выделения однородных эколого–генетических территориальных выделов индексы типов местообитаний были нанесены на схему геобота нического профиля в соответствии с протяженностью фитоценозов. В пределах Тундринского пойменного массива мы выделили 4 однородных участка профиля (гривистая, пологогривистая, выровненная пойма, оста нец первой надпойменной террасы) с закономерным сочетанием опреде ленных типов местообитаний, площадью, занятой отдельными типами, присутствием индикаторных типов и сходным рельефом. Эти показатели свидетельствуют об экологической целостности данных образований. Их мож но рассматривать как природные комплексы, или территориальные единицы местообитаний – экохоры. Полученные генетически-однородные экохоры были отображены на карте масштаба 1:100000.
Тот же метод анализа растительности был применен для Кулуманского заказника, однако индексы местообитаний были нанесены не на профиль, а на топографическую карту. Это позволило создать карту типов местообитаний территории заказника. В результате, были выделены в пойме – останцы надпойменной террасы, древняя голоценовая пойма Оби, современная пологогривистая пойма Оби, наложенная пойма притеррасной протоки Наумкиной, меандровая пойма Соснинского Ёгана, а на территории 2-ой надпойменной террасы – леса склонов и основной поверхности, а также болотные комплексы.
По абсолютным высотам поверхности была выделена 3- надпойменная терраса. Растительный покров здесь был уничтожен пожарами и вырубками, и в настоящее время на этих участках развито березово-осиновое мелколесье. Выделенные генетически-однородные территориальные выделы (экохоры) отображены на карте масштаба 1:100000 (рис. 2).
На основе этой карты и карты местообитаний была составлена карта растительности Кулуманского заказника М 1:50000 (рис. 3).
Легенда Рис. 2. Экохоры Кулуманского заказника (М 1: 100 000).
1 – экохора меандровой поймы Соснинского Ёгана;
2 – водоемы;
3 – экохора 3-4 ой надпойменной террасы;
4 – экохора 2-ой надпойменной террасы;
5 – экохора наложенной поймы притеррасной протоки Наумкиной;
6 – экохора современной фуркационной поймы р. Оби;
7 – экохора древней голоценовой поймы р. Оби;
8 – экохора останца надпойменной террасы.
5.2. Выделение природных комплексов водораздельных террито рий Для междуречья Б. Салыма и Иртыша был построен геоморфологи ческий профиль поверхности, на котором также было отображено рас пределение типов местообитаний, что позволило выделить террасы, склоны и долины притоков Б. Салыма. Более подробно исследовали рас тительность на 2-х ключевых участках.
Легенда Рис. 3. Растительный покров (ранг мезофитоценохор) Кулуманского за казника (М 1:50 000) 1 – елово-кедрово-пихтовые леса;
2 – водоемы;
3 – олиготрофные и мезотрофные сосново-кустарничково-сфагновые болота;
4 – ивово-спирейные вейниково дернистоосоковые кочкарные болота;
5 – остроосоковые луга;
6 – ивняки двукис точниково-разнотравные;
7 – злаково-осоковые и разнотравно-злаковые полидо минантные луга;
8 – кедрово-березовые кустарниково-травяные леса;
9 – кедро вые кустарничково-мелкотравно-хвощевые леса;
10 – березово-ивово дернистоосоковые болота;
11 – осинники осоково-хвощевые;
12 – вейниково дернистоосоковые кочкарные болота;
13 – сочетание осиновых и ивовых лесов с двукисточниково-вейниковыми и разнотравно-осоковыми лугами;
14 – молодые березовые и осиновые редколесья, развитые на гарях и вырубках (15);
16 – бере зовые травяные леса;
17 – ивово-водноосоковые болота.
Для этого первоначально в результате детального их обследования и дешифрирования космоснимков были построены карты растительности.
Первый участок охватывает долину р. Пывъях с прилегающими к ней территориями 4 террасы. Левобережье р. Пывъях сильно заболочено, за высокой узкой прирусловой гривой, занятой березово-елово-пихтовыми кустарниково-разнотравными лесами, следуют обширные болотные про странства, представленные мезотрофными низинными кедрово-елово березовыми травяно-сфагновыми и гипновыми болотами. Здесь же рас положены и верховые олиготрофные болота, которые сосредоточены на несколько повышенных гривах среди низинных болот. Узкие вытянутые участки долины заняты мезоолиготрофными топями, по которым осуще ствляется сброс вод с олиготрофных массивов. Небольшие площади по периферии олиготрофных верховых болот занимают заболоченные елово березовые осоково-сфагновые леса. Правобережная часть долины занята елово-березовыми с примесью кедра и пихты зеленомошными и пихтово елово-березовыми травяными лесами. Экологическая оценка местообита ний фитоценозов показала преобладание в пойме р. Пывъях типов место обитаний, относящихся к подклассам сырых мезотрофных и олиготроф ных (табл.2), остальные типы представлены в меньшей степени. Выясни лось, что на долю (карта активного богатства местообитаний) мезотроф ных местообитаний приходится 47% площади участка, а доля олиготроф ных – составляет 30%. Т.е. поймы малых рек характеризуются экологиче ской контрастностью растительного покрова. Рельеф их также специфи чен, отличается вытянутыми вдоль русла элементами.
Второй ключевой участок (4 терраса) расположен в междуречье Большого и Малого Салыма, характеризуется преобладанием верховых болот и елово-березовых с примесью кедра кустарничково зеленомошных лесов. Этот участок сильно отличается от предыдущего не только рельефом и рисунком ландшафта, но и соотношением местообитаний – преобладают по площади мезоолиготрофные влажные и олиготрофные сырые местообитания, меньшую площадь занимают мезоолиготрофные сырые местообитания. На карте активного богатства почв показано преобладание мезоолиготрофных (58,4%) и олиготрофных местообитаний (32%), доля мезотрофных – невелика (9,7%). Т.е.
местообитания 4 террасы характеризуются по трофности большей бедностью и большей долей участия лесов в составе растительного покрова.
Для поверхности второй террасы характерно сочетание обширных олиготрофных и мезоолиготрофных болотных массивов, с небольшими по площади фрагментами мезоолиготрофных березово-еловых кустар ничково-зеленомошных и сфагновых лесов. Она хорошо дешифрируется по цвету, форме озер и болотных комплексов.
Таким образом, построенные нами карты позволили проследить за кономерности пространственного распределения местообитаний в зави симости от рельефа и абсолютных высот поверхности. Выделенные при родные комплексы второй, четвертой террас, а также долины рек являют ся экологически и генетически целостными, и данные структуры можно рассматривать в качестве территориальных единиц местообитаний – эко хор.
5.3. Территориальные единицы растительности Обь Иртышского междуречья Растительный покров изученной территории имеет сложное строение и может быть расчленен на территориальные выделы разного масштаба и иерархического уровня – ТЕР (фитоценохоры), соответствующие ланд шафтным выделам, или природным комплексам. Основой для выделения ТЕР выступают системообразующие факторы, связывающие различные экологически разнородные сообщества в единое целое. В качестве крите риев выделения ТЕР различного иерархического уровня и масштаба мож но выделить: сочетание в пространстве типов местообитаний, сложность и экологическую контрастность структуры растительного покрова того или иного эколого-генетического выдела, а также его размерность. Суще ственным критерием для дешифрирования эколого-генетических выделов по КС является рисунок ландшафта.
Проведенный экологический анализ растительного покрова и про странственное распределение экологических типов местообитаний на рассматриваемых участках междуречья Оби и Иртыша позволили нам выстроить систему иерархически подчиненных экохор в качестве основы для выделения фитоценохор различного ранга.
Е. П. Прокопьевым (1997), на основе геоморфологического анализа территории поймы Иртыша, предложена определенная иерархия террито риальных единиц растительности и масштабы их выявления. Поскольку установленные нами экохоры хорошо индицируются формами рельефа, то данная классификация ТЕР была применена и на изученных нами уча стках (табл. 3).
К микрофитоценохорам мы отнесли сочетания элементарных форм рельефа: гривы, ложбины, склоны грив. Эти ТЕР можно отображать в крупном масштабе (М 1:20 000 - 1:50 000). В этом масштабе построены карты растительности на ключевые участки междуречья Большого Салы ма и Иртыша.
Таблица Соответствие рангов ТЕР формам рельефа и масштабы картирования ТЕР Формы рельефа Ранги ТЕР Масштабы Пойменные территории Часть элементарной формы Фитоценоз 1:2 500–1:10 Элементарная форма Микрофитоценохора 1:10 000–1:25 Участки эколого–генетических зон и Мезофитоценохора 1:25 000–1:100 эколого–генетическая зона поймы Развитый пойменный массив Макрофитоценохора 1:100 000–1:200 Система развитых пойменных масси- Сложная макрофито- 1:300 000 -1 1 000 вов между устьями крупных прито- ценохора ков Оби Водораздельные территории Часть элементарной формы Фитоценоз 1:2 500–1:10 Элементарная форма Микрофитоценохора 1:10 000–1:50 Комплекс элементарных форм рель- Мезофитоценохора 1:50 000–1:100 ефа, развитый болотный массив, рельеф долин рек третьего порядка Склоны южной и юго-восточной Макрофитоценохора 1:100 000–1:200 экспозиции террас (2, 3, 4), основная поверхность террас (2, 3, 4), рельеф долин водотоков второго порядка Террасы (2, 3, 4) Сложная макрофито- 1:300 000 -1 1 000 ценохора Мезофитоценохоры характеризуются сочетанием определенных форм мезорельефа и характерным набором типов местообитаний. К этому рангу ТЕР относится растительность эколого-генетических зон (гриви стая, пологогривистая, выровненная) поймы Тундринского массива и Ку луманского заказника (древняя голоценовая пойма Оби, современная по логогривистая пойма Оби, наложенная пойма проток), а также раститель ный покров останцов надпойменных террас на этих территориях.
На водоразделах к мезофитоценохорам мы отнесли растительность комплекса грив и понижений, характерных для основной поверхности террас, растительность протяженных склонов южной экспозиции, при мыкающих к долинам рек, растительность развитых болотных массивов, а также растительный покров прирусловой части и болотного комплекса долин водотоков второго порядка. Растительному покрову долин рек третьего порядка мы также присвоили ранг мезофитоценохор. Поскольку долины таких рек узкие, слабо разработанные, соответственно отмечается небольшое разнообразие элементов рельефа и наборов местообитаний.
ТЕР ранга мезофитоценохор можно отображать в масштабе (1:50 000– 1:100 000).
Макрофитоценохоры состоят из сочетания нескольких мезофитоцено хор. На изученной территории нами были выделены 4 макрофитоценохоры:
растительность развитого пойменного массива в районе пос. Тундрино, склонов южной и юго-восточной экспозиции и основной поверхности 2-ой и 4-ой террас междуречья Большого Салыма и Иртыша и Кулуманского заказ ника, а также растительный покров долин водотоков второго порядка (Со снинского Ёгана, Вандраса, Пывъяха). По размеру это крупные единицы, которые характеризуются гетерогенностью и сложностью структуры. Их следует отображать в среднем масштабе (1:100 000–1:200 000).
Следующим рангом фитоценохор является сложная макрофитоцено хора. В этот ранг ТЕР мы отнесли растительность 2-ой и 4-ой террас ме ждуречья Большого Салыма и Иртыша и Кулуманского заказника, мас штаб отображения 1:300 000–1:1 000 000.
Таким образом, чтобы отобразить структуру растительного покрова той или иной территории можно использовать экохоры и соответствую щие им фитоценохоры разного ранга и масштаба.
ГЛАВА 6. Прикладные аспекты изучения структуры растительного покрова Эколого-генетический принцип построения геоботанических карт может использоваться при разработке различных хозяйственных проектов и прове дении экологической экспертизы, которая в первую очередь включает оцен ку состояния и функционирования растительного покрова.
Именно такая задача стояла перед нами при изучении растительного покрова Кулуманского заказника. Для этой цели на основе карт мезофи тоценохор были созданы карта ресурсной ценности и карта экологиче ской ценности выделов, раскрывающая экологический потенциал расти тельности (Шепелева, Самойленко, 2007).
Для построения карты ресурсной ценности использовались характе ристики растительного покрова. Были разработаны ресурсные оценки выделов: особо ценные, средней ценности, малоценные.
Карта экологической ценности выделов построена на основе ком плексных критериев. Учитывались следующие показатели: 1) существо вание на данной территории коренных эталонных растительных сооб ществ;
2) наличие редких растительных сообществ;
3) произрастание ох раняемых и редких видов растений;
4) наличие охраняемых и редких ви дов фауны;
5) видовое богатство растительных сообществ и фауны;
6) необходимость сохранения мест постоянного обитания млекопитающих и птиц и биотопов, используемых во время отдельных сезонов в период размножения, гнездования, линьки и миграции;
7) водоохранная и защит ная ценность растительных сообществ;
8) санитарно-гигиеническая, био ресурсная ценность растительных сообществ;
9) торфонакопительная ценность биоценозов. На основе перечисленных критериев были разрабо таны градации экологической ценности выделов: особо ценные, высокой экологической ценности, ценные, нарушенные (потенциально ценные).
Сравнение выделов территории заказника по ресурсным и экологиче ским оценкам показало, что в некоторых случаях малоценные в хозяйст венном отношении участки оказались важными в плане сохранения попу ляций промысловых животных и птиц. Данные представления послужи ли основой для разработки рекомендаций для охраны и дифференциро ванного рационального использования территории заказника.
На территорию междуречья Большого Салыма и Иртыша была по строена карта видовой насыщенности фитоценозов (-разнообразие), на основе карты макрофитоценохор (М 1:200 000). Для этого была разрабо тана система балльных оценок -разнообразия. Уровни видовой насы щенности фитоценозов и соответствующие диапазоны числа видов рас тений следующие: 1 – очень низкий (20 и менее);
2 – низкий (21–35);
3 – средний (35–45);
4 – высокий (46–70).
В целом карты, составленные на основе эколого-генетического прин ципа, могут использоваться для решения различных прикладных задач и служить основой для рационального использования территории, для обоснования экологической ценности выделов и прогнозирования уровня биоразнообразия.
ВЫВОДЫ 1. Местообитания среднетаежной части Обь-Иртышского междуречья, оцененные методом стандартных экологических шкал Л. Г. Раменского, относятся к 5 классам по трофности (олиготрофные, мезоолиготрофные, мезотрофные, мезоэутрофные, эутрофные), в пределах классов – к подклассам по увлажнению и к 21 типу – по сочетанию этих факторов.
Типы местообитаний соответствуют группам ассоциаций растительных сообществ.
2. Установлена приуроченность классов местообитаний к определенным морфолого-генетическим образованиям исследуемой территории. Пойма Оби характеризуется сочетанием относительно богатых мезоэутрофных и мезотрофных местообитаний, надпойменные террасы и водоразделы от личаются преобладанием олиготрофных и мезоолиготрофных местооби таний. Расчленение местообитаний на подклассы свидетельствует о большей значимости фактора увлажнения в дифференциации раститель ности пойм.
3. Пространственное распределение типов местообитаний, их приуро ченность к определенным элементам и высотным уровням рельефа, пре обладание конкретных и наличие индикаторных типов свидетельствует об экологической целостности морфолого-генетических комплексов (эко хор). Данные комплексы должны рассматриваться как основа для рацио нального использования и выделения территориальных единиц расти тельности.
4. Сложность, контрастность и масштабность морфолого-генетических выделов позволяет выстроить иерархию экохор (микро-, мезо-, макроэко хора, сложная макроэкохора) и соответствующих им территориальных единиц растительности (микро-, мезо-, макрофитоценохора и сложная макрофитоценохора).
5. Учет геоморфологического строения территории является основой для выделения разных рангов экохор и соответствующих им фитоценохор.
6. Растительность долин рек третьего порядка, в ранге мезофитоценохор, экологически достаточно однородна, характеризуется преобладанием мезотрофных сообществ (древесных болотнотравно-гипновых и сфагно вых болот в сочетании с березово-еловыми закустаренными и травяно зеленомошными лесами узких прирусловых грив).
7. Растительность долин рек второго порядка, в ранге макрофитоцено хор, более гетерогенна, представлена мезофитоценохорами (сочетанием олиготрофных, мезоолиготрофных и мезотрофных болот, с преобладани ем последних) и микрофитоценохорами (сочетанием мезотрофных травя ных и мезоолиготрофных, мелкотравно-зеленомошных и сфагновых ти пов лесов на высоких гривах и их склонах).
8. Растительность основных поверхностей террас, в ранге макрофитоце нохор, характеризуется довольно однородным сочетанием развитых мас сивов олиготрофных болот с мезоолиготрофными смешанными и темно хвойными кустарничково-зеленомошными и сфагновыми лесами. Расти тельность склонов террас отличается высокой экологической сложностью и контрастностью (ранг макрофитоценохор) и характеризуется развитием мезотрофных травяных, мезоолиготрофных зеленомошных и сфагновых типов лесов на склонах в сочетании с мезотрофными древесными боло тами на днищах эрозионных ложбин.
9. Растительный покров поймы Оби и ее притоков характеризуется вы сокой экологической гетерогенностью в прирусловых частях (резкогри вистая пойма), а также в местах пересечения вторичными водотоками более древних поверхностей. Особенностью широтного отрезка поймы Оби является наличие обширных пространств мезоэутрофных болоти стых осоковых и злаково-осоковых лугов (ранг микрофитоценохор). В связи с большой площадью выделов их можно отображать на карте в масштабе мезофитоценохор (1:100 000).
10. Преобладание гидроморфных сообществ в структуре территориаль ных единиц растительности всех рангов отражает экологические процес сы, обусловленные геолого-геоморфологическими, палео- и современны ми климатическими особенностями среды.
11. Разномасштабные территориальные единицы растительности могут ис пользоваться для построения ресурсных, оценочных карт, карт биоразнообра зия. Наиболее информативны в этом плане ранги мезо- и макрофитоценохор (геоботанические карты масштаба 1:50 000-1:200 000), поскольку данные мас штабы лучше всего отражают экологическую специфику растительности.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Самойленко З. А. Пространственная структура растительности поймы Оби в районе Тундрино / З. А. Самойленко, Л. Ф. Шепелева Л.Ф., В. Н.
Тюрин // Проблемы изучения растительного покрова Сибири: Мат-лы III Междунар. научн. конференции, посвященной 120-летию Гербария им.
П.Н. Крылова Томского государственного университета – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2005. – С. 97-98.
2. Самойленко З. А. Исследование флоры высших сосудистых растений Кулуманского заказника / З. А. Самойленко, Е. А. Тарусина. // Сборник научных трудов биологического фа-та СурГУ. Вып. 2. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2005. – С.82-95.
3. Самойленко З. А. Структура растительного покрова природных комплек сов Кулуманского заказника / З. А. Самойленко, Е. А. Тарусина // Герценов ские чтения: Мат-лы межвуз. конф. молодых ученых 11-13 апреля 2006 года.
Вып. 6. – СПб.: Издательство «ТЕССА», 2006. – С. 59-62.
4. Самойленко З.А. Оценка биотической составляющей территории Ку луманского заказника с точки зрения выявления ресурсной и экологиче ской ценности / З. А. Самойленко, Л. Ф. Шепелева, Е. А. Тарусина // Био разнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий: Мат-лы III Междунар. науч. конф. – Оренбург, 24-26 мая 2006 г. - Оренбург:
Принт-сервис, 2006. – С. 298-299.
5. Самойленко З. А. Картографирование растительного покрова Кулуман ского заказника // Мат-лы I (IX) Межд. конф. Молодых Ботаников в Санкт- Петербурге (21-26 мая 2006). – СПб. Изд-во ГЭТУ, 2006. – С. 97.
6. Самойленко З. А. Естественная растительность террас долины реки Оби / Е. А. Тарусина, З. А. Самойленко // Мат-лы I (IX) Межд. конф. Мо лодых Ботаников в Санкт- Петербурге (21-26 мая 2006). – СПб. Изд-во ГЭТУ, 2006. – С. 100.
7. Самойленко З. А. Естественная растительность долинного комплекса Оби по линии автодороги Сургут-Пыть-Ях / Е. А. Тарусина, З. А. Самой ленко // Биоресурсы и природопользование в Ханты-Мансийском авто номном округе: проблемы и решения: Мат-лы открытой окруж. конф. Сургут: Изд-во Сург. Ун-та, 2006. – С. 59-63.
8. Самойленко З. А. Структура и принципы оценки и природного ком плекса долины Оби (на примере территории Кулуманского заказника) / Л.
Ф. Шепелева, З. А. Самойленко, Е. А. Тарусина // Биоресурсы и природо пользование в Ханты-Мансийском автономном округе: проблемы и ре шения: Мат-лы открытой окруж. конф. - Сургут: Изд-во Сург. ун-та, 2006б. – С.161-163.
9. Самойленко З. А. Новые находки редких и охраняемых растений на территории Ханты-Мансийского автономного округа / Л.Ф. Шепелева, З.А. Самойленко, Е.А. Тарусина // Вестник Томского государственного университета. – Томск. – 2007. – № 301. – С. 277-279.
10. Самойленко З. А. Принципы картографирования и оценки природных комплексов долины Оби (на примере территорий Кулуманского заказни ка) / Л.Ф. Шепелева, З.А. Самойленко // Вестник ОГУ. – Оренбург. – 2007. – №4. – С. 144-150.