Возобновление пойменных лесов на гарях разных возрастов

Основным типом растительности Ханты-Мансийского округа является тайга, занимающая 87% территории округа, или 4,5% лесного фонда России. Это в основном хвойные деревья (сосна, ель, кедр, лиственница, пихта). Вместе с кустарниками, кустарничками, травами, мхами, лишайниками, животными, микроорганизмами, почвами и другими компонентами окружающей природной среды они формируют лесные сообщества, имеющие специфическую среду, способные к саморазвитию и самовоспроизводству. Понятие лес охватывает не только территорию, непосредственно занятую древесной растительностью, но также и открытые пространства: прогалины, вырубки, гари, болота, если они включены в лесной фонд.

Наиболее значительный ущерб окружающей среде и экономике автономного округа наносят лесные пожары. Основными источниками возникновения лесных пожаров являются человеческий фактор и грозовые разряды. Летом 2003 года (по данным Главного Управления по делам ГО и ЧС ХМАО) в границах территории, охваченной наблюдением Ханты-Мансийской базы авиаохраны лесов, зарегистрировано 846 пожаров. Общая площадь, пройденная огнем, 22 933 га, ущерб составил 3 511 193,173 тыс. рублей.

В 2004 году вблизи охранной зоны заповедника «Юганский» произошел пожар, который уничтожил пойменную растительность реки Большой Юган на площади около 5 га. Вопрос возобновления растительности на данной территории представился нам очень актуальным. Поэтому целью данной работы стало изучение изменения растительного сообщества после пожарищ.

Задачи:

- определение видового состава пойменной растительности реки Большой Юган в окрестностях стационара «Каменный» (до и после пожара);

- определение видов – пионеров, произрастающих на пожарище;

- изучение возобновления пойменных биоценозов (сравнение гарей разных возрастов).

Обзор литературы

Вся территория округа входит в лесную зону. Общая площадь земель гослесфонда на 1. 01. 1993 г. составляет 49,47 млн. га, покрытая лесом —27,43 млн. га. Лесистость лесных земель — 55,4%, а всей территории округа — 50,7%. Общий запас древесины в лесах — 3,6 млрд. м3. Средний запас — 116 м3 на 1 га. Леса округа составляют около 4,5% лесного фонда России и распределяются между 19 комплексными лесопромышленными хозяйствами. Таким образом, в округе сосредоточены огромные лесные ресурсы, обладающие значительным экономическим потенциалом для развития лесной промышленности и лесного хозяйства. Однако по характеру природных условий, экологической значимости лесного покрова, развитию путей транспорта, по наличию трудовых ресурсов и общим экономическим возможностям территория округа неоднородна. Поэтому для организации рационального и экологически обоснованного использования лесных ресурсов, определения перспективных возможностей развития всех отраслей лесного производства, для разработки местных систем ведения лесного хозяйства, отвечающих своеобразию природной среды и экономике того или иного района, необходимо располагать научно обоснованным районированием лесов округа .

Территория ХМАО входит в состав двух лесорастительных стран: Уральской горной и Западно-Сибирской равнинной.

Западно-Сибирская равнинная лесорастительная страна (ЗС).

Наиболее характерной особенностью Западно-Сибирской равнины является четко выраженная широтная зональность во всех природных компонентах, физико-географических процессах и явлениях. На равнине выделяется весь классический спектр широтных географических зон северного полушария Земли: от зоны арктических пустынь до степной зоны на юге. Так, например, сумма наиболее эффективных для вегетации температур на юге в 2—4 раза больше, чем на Крайнем Севере, а количество тепла, поглощаемого при нагревании почвы и приземных слоев воздуха, больше в 15-20 раз.

Поймы Оби и Иртыша в пределах ХМАО изучены довольно обстоятельно. Их своеобразие заключается прежде всего в огромных размерах, в исключительном по продолжительности и величине весенне-летнем паводке и в формировании чрезвычайно сложного по структуре и динамическим свойствам растительного покрова. Наиболее важная особенность пространственной структуры поймы — дифференциация пойменного растительного покрова по экологическим уровням. Экологические уровни выделяются в зависимости от продолжительности затопления и соотношения высот основных элементов рельефа. Участки каждого уровня имеют специфический набор растительных сообществ, сходных по экологическим и динамическим свойствам и составляющих определенные эколого-динамические ряды. В поймах Оби и Иртыша исследователи выделяют три -четыре экологических уровня .

Длительность заливания, сроки начала и конца половодья сильно отличаются на разных отрезках пойм Оби и Иртыша. В конечном итоге особенности режима половодья целиком определяют условия вегетации пойменной растительности, продолжительность прохождения ею отдельных фаз развития, влияют на ее продуктивность.

Другая, не менее важная особенность — это зональность пойменной растительности. Вообще пойма — интразональное явление, однако в особенностях фитоценотического состава, экологических и динамических свойствах ее растительного покрова достаточно четко проявляются зональные черты. Наиболее характерными показателями зональных типов пойменной растительности являются сообщества заключительных стадий пойменных серий. Это полностью сформировавшиеся относительно устойчивые (субклимаксовые) сообщества, приуроченные к высоким, редко заливаемым поверхностям притеррасных частей пойм, которые по фитоценотическому составу близки к зональным типам водораздельной растительности, но отличаются от последних присутствием более влаголюбивых луговых элементов.

Основные понятия и термины

Флора представляет собой совокупность всех произрастающих на территории видов растений. Понятие флоры не является аналогом понятия фитоценоз (сообщество), скорее это формальный список (перечень) видов той или иной местности .

Изучение особенностей флоры составляет предмет флористических исследований.

Без знания и инвентаризации флоры невозможно проводить геоботанические исследования. Таким образом, флористические исследования, флористика, является частью геоботанических исследований .

При геоботанических исследованиях основным объектом изучения является фитоценоз .

В отечественной геоботанической литературе наиболее широко используется определение, данное В. Л. Сукачевым: "Под фитоценозом (растительным сообществом) надлежит понимать всякую совокупность растений на данном участке территории, находящуюся в состоянии взаимозависимости и характеризующуюся как определенным составом и строением, так и определенным соотношением с окружающей средой» .

Таким образом, фитоценоз - это не случайное собрание видов растений, а закономерная совокупность видов, приспособившихся, в результате длительного подбора, к совместному существованию в определенных условия внешней среды .

Часто вместо термина "фитоценоз" употребляется термин "растительное сообщество". Иногда в качестве синонима термина "фитоценоз" некоторые исследователи используют термин "участок ассоциации"

Каждый фитоценоз характеризуется определённым набором признаков, из которых наиболее важное значение для разграничения одних фитоценозов от других имеют следующие: 1) видовой (флористический) состав; 2) количественные и качественные отношения между растениями, которые определяются разной степенью участия (обилием) различных видов и неодинаковой их значимостью в фитоценозе; 3) структура - вертикальное и горизонтальное расчленение фитоценоза; 4) характер местообитания - среда обитания фитоценоза. Совокупность всех фитоценозов определенной территории называют растительностью, или растительным покровом данной территории .

Материалы и методы исследования

Геоботанические исследования, являясь основной формой работы полевых ботаников, включают в себя комплексное изучение как самих растений, так и среды их обитания, которые оказывают взаимное влияние и, в определенной степени, "формируют друг друга". Связано это, в первую очередь, с тем, что произрастание как отдельных видов растений, так и сформированных ими фитоценозов, напрямую зависит от комплекса физико-географических факторов, в первую очередь - от особенностей рельефа, почв и почвообразующих пород данной территории. Особенно велика, при этом, роль рельефа, который, хотя и косвенно, влияет на растительность и, являясь мощным трансформатором тепла и влаги, оказывает исключительно большое влияние на специфику фитоценозов и их распространение. Для того чтобы разобраться в многообразии фитоценозов, слагающих растительный покров определённого региона, их систематизируют, используя классификацию соподчиненных единиц. Из классификационных единиц приходится иметь дело с ассоциацией (основной низшей таксономической единицей) и типом растительности (высшим таксоном).

Описания фитоценозов производилось на пробных площадях.

При исследовании пожарищ разных возрастов были заложены пробные площади размером 400 кв. м (20 х 20 метров). Пробные площади разбивались в наиболее типичных местах в пределах характеризуемых фитоценозов. Описание фитоценоза велось в определённой последовательности на специальных бланках .

Результаты

Первое описание было сделано в августе 2004 года, через три месяца после пожара

Описываемый биотоп находится в 600м. от стационара «Каменный» вверх по течению, левый берег реки Большой Юган, водоохранная зона реки. Была разбита пробная площадь 20 х 20 м. Ранее здесь была елово-пихтовая рябино-черемуховая шиповниково-майниковая ассоциация. Почвенный покров представлен песком и аллювиальными отложениями. Ранее здесь можно было выделить три яруса: I ельник пихтовый, высота 3—40 м, после пожара все деревья погибли. Второй ярус не был выражен, в подлеске произрастали черемуха и рябина, наземное покрытие – таежное мелкотравье. В августе на выжженной почве успешно проросли всходы бузины обыкновенной. От сохранившихся корней шла поросль шиповника иглистого, малины, рябины. Из травянистых растений встречались отдельные экземпляры линнеи северной, костяники, майника двулистного, седмичника европейского, паслена сладко-горького и грушанки мягкой. Подлесок (кустарниковый ярус), мохово-лишайниковый покров – весь выгорел. На поваленных деревьях росли грибы скутеллиния щитовидная

В этот же период было сделано описание восстанавливающегося леса после пожара , произошедшего восемнадцать лет назад (по данным сотрудников ГПЗ «Юганский»). Данный биотоп находится в водоохранной зоне, в 200м. от стационара «Каменный» вверх по течению, левый берег реки Большой Юган. Величина пробной площади №2: 20 х 20 м. До пожара это был темнохвойный пойменный лес. Сейчас - осино-березовая рябино-черемуховая шиповниково-разнотравно-вейниковая ассоциация. Первый ярус представлен березой и осиной, высота 5-7 м. Второй ярус не выражен. Подрост – ель, пихта, кедр, высота – 1,5-2 м. В подлеске произрастают рябина, черемуха, дерен, шиповник. Господствует шиповник. Из-за старых поваленных деревьев продвижение вглубь леса невозможно. Этим воспользовалась пара скоп, которая устроила свое гнездо на сушине и выводит птенцов уже на протяжении 7 лет.

В 2005 году было проведено повторное описание изученных биотопов. Результаты оказались следующими.

Все обгоревшие деревья первого яруса мертвы. В подросте бузина, рябина, шиповник. Из коренных пород ни одного растения не было обнаружено (ель, пихта, кедр). Вся поверхность почвы покрыта кипреем (Иван-чай) Куртинами встречалась поросль бузины красной (Sambucus racemosa), майника двулистного (Mianthemum bifolium), костяники (Rubus saxatilis), линнеи северной (Linnaea borealis). От уцелевших корней пошла поросль малины обыкновенной (Rubus idaeus), черемухи обыкновенной

(Padus racumosa), рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia). Мохово-лишайниковый покров отсутствовал.

На второй пробной площадке коренных изменений не произошло.

В августе 2006 года было продолжено изучение восстановительных процессов на гарях. Так, на площадке №1 подрост бузины достиг 2-3 м высоты и уже плодоносил. Кипрей в этом году был вегетирующим, ни на одном растении не было ни цветов, ни семян. Под сенью кипрея произрастали папоротники – страусник обыкновенный (Matteuccia struthiopteris), щитовник шартрский (Dryopteris carthusiana) . Плодоносила костяника (Rubus saxatilis), которая своими побегами оплетала поваленные деревья и перемежалась хвощом лесным (Equisetum sylvaticum) . Встречались одиночные экземпляры вороньего глаза четырехлистного (Paris quadrifolia) с плодами. Наблюдалось появление грибов сапротрофов, произрастающих на мертвой и сгоревшей древесине: грибы семейства пориевых

Poriaceae, и грибы порядка дрожалковые Tremellales – дрожалка оранжевая, пленчатая T. Mesenterica . Кроме этого на поваленных деревьях появились слизевики (Myxomycota) . Также был определен побег кислицы обыкновенной (Oxalis acetosella) . На обрывистом берегу произрастали каккалия копьелистная и подмаренник северный (Galium boreale) . Встречались экземпляры паслена сладко-горького (Solanum dulcamara). Мозаично прорастал печеночный мох маршанция обыкновенная .

На площадке №2 значительных изменений не произошло. Данный биотоп можно назвать осино-березовой рябино-черемухо-шиповниково-разнотравно-вейниковой ассоциацией . Нами были отмечены плодоносящие кусты дерна (Chamaepericlymenum). Первый ярус представлен 15-17 летними березами и осинами. В подросте ель, пихта и кедры, высота 1,5-2 м. В подлеске произрастают рябина, черемуха, дерен, шиповник. Господствует шиповник. Из травянистых растений – доминант – вейник наземный. На поваленных деревьях – слоевища пельтигеры собачьей .

Анализируя полученные результаты можно заключить, что восстановление леса на гарях в темнохвойных пойменных лесах проходит успешно, но с большим периодом возобновления коренных пород. На ранних фазах (2-20 лет) преобладает восстановительная динамика лиственных пород, формируются производные березово-осиновые насаждения, под пологом которых подрастают темнохвойные породы.

В августе 2007 года мы продолжили исследование. Все изучаемые площадки до середины июля были затоплены из-за высокого уровня воды в реке Большой Юган. Вода спала только к началу августа. Поэтому растения, которые цветут в июне только зацветали. На первой площадке были обнаружены следующие растения. Шиповник иглистый, хвощ лесной и полевой, страусник, вороний глаз, черемуха, костяника. Таволга вязолистная, подмаренник северный, ястребинка зонтичная, дерен, недоспелка копьелистная с берега распространились вглубь леса. Мышиный горошек опутывал все кустарники. Общее проективное покрытие Иван-чая уменьшилось с 90% до 30%. Майник двулистный произрастал куртинками. Бузина обыкновенная выросла до 2-3 метров. На поверхности почвы впервые были обнаружены всходы березы бородавчатой и осины и местами стали произрастать полынь обыкновенная, череда и смородина черная. Отсутствовали паслен сладко-горький, грушанка мягкая, горец штрихованный. На обгоревших деревьях росли грибы порядка дрожалковые Tremellales – дрожалка оранжевая, пленчатая T. Mesenterica

На площадке №2 существенных изменений не произошло. Были определены страусник, дерен, хвощ лесной, шиповник, смородина, таволга, черемуха, вейники, мышиный горошек, малина, рябина. Березы и осины уже достигали 6-8 м. По мутовкам подсчитали возраст молодых елей, который составил 13-15 лет. Учитывая, что лес сгорел на данной территории 21 год назад, можно предположить, что коренные породы деревьев пойменного леса начинают появляться только через 6-8 лет после пожара.

1. К пионерным растениям, произрастающим на гарях в первый год, относятся бузина обыкновенная, майник двулистный, Линнея северная, костяника обыкновенная, паслен горько-сладкий.

2. Во второй год после пожара доминирует Иван-чай узколистный (95% обилие).

3. На третий год после пожара произрастают уже 12 видов растений, но нет всходов деревьев лиственных и темнохвойных пород.

4. На четвертый год появляются всходы деревьев лиственных пород (осина, береза)

5. Возобновления пойменных биоценозов идет очень медленно. Коренные темнохвойные породы деревьев появляются только через 6-8 лет после пожара.