Экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах
ART 85420
Автор:
Ю.
П. Пережегина
Ю.
П. Пережегина Библиографическое описание статьи для цитирования:
Пережегина
Ю.
П. Экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
2096–2100. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85420.htm.
Аннотация. Познание закономерностей формирования структуры сообществ под влиянием природных и антропогенных факторов является одним из главных вопросов современной экологии и может служить теоретической базой для оценки состояния и прогноза изменений растительного покрова, а также планирования природоохранных мероприятий. В данной работе мы занимались определением наличия краевого (опушечный) эффекта в растительных сообществах на границе контакта «лес – луг», проявляющегося в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.
Текст статьи
Пережегина Юлия Петровна,учитель химии МБОУ СОШ №2 города ХантыМансийскаPerezheginaYuliaPetrovna1977@yandex.ru
Экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах
на границе контакта "леслуг" (на примере лога Холодного, Природный парк "Самаровский чугас")
Аннотация.Познание закономерностей формирования структуры сообществ под влиянием природных и антропогенных факторов является одним из главных вопросов современной экологии и может служить теоретической базой для оценки состояния и прогноза изменений растительного покрова, а также планирования природоохранных мероприятий.
В данной работе мы занимались определением наличия краевого (опушечный) эффекта в растительных сообществах на границе контакта «леслуг», проявляющегося в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.Ключвые слова: краевой эффект, экотоны, видовое богатство растений, активность почвенных ферментов.
В настоящее время проблема сохранения окружающей среды в целом и в том числе самовоспроизведения лесов концентрирует на себе внимание экологов не только нашей страны, но и всего мира. На территории города ХантыМансийскав последнее время происходит активное преобразование естественных ландшафтов и повышение хозяйственного освоения природных зон города и устойчивый рост эмиссии загрязнителей.Поэтому нас заинтересовал вопрос о ценности краевого эффекта, как явления, которое, возможно, предшествует процессу естественного восстановления леса. Цельисследования: экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах на границе контакта «леслуг» на примере лога Холодного.Гипотеза:верно ли, что в области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.Объект исследования:экотон на границе леслуг на территории лога Холодного.Предмет исследования:растительность экотона, каталазная активность почвы.В соответствии с цельюрешалисьследующие задачи:1.Описать видовой состав лесных и луговых растительных сообществ лога Холодного.2.Охарактеризовать комплексы доминирующих видов в растительных сообществах леса, луга и области их перехода.3.Проанализировать тенденцию изменения экологических показателей растительных сообществ и ферментативной активности почв в области контакта леса и луга.4.Определить связь видового богатства растительных сообществ с биологической активностью почвы.Материалы иметоды исследованияИсследование проводили с июля по октябрь 2014года на модельном участке лога Холодный, расположенном на территории Природного парка «Самаровский Чугас».Для выявления краевого эффекта в области контакта растительных сообществ леса и луга заложена трансекта, общая протяженность которой составила 50 м. Пробные площадки с размерами 3×10 м размещены были вдоль трансекты на разном удалении друг от друга (1.05.5 м) в соответствии со схемой, представленной на Рис. 1. Такое размещение пробных площадей на трансекте позволило нам при минимальном количестве геоботанических описаний охарактеризовать фоновые (типичные) растительные сообщества луга и леса, а также уловить их изменения в узкой области контакта.При описании растительности считали, чтопробные площадки 1,2 –характеризуют растительность луга, 46 –лесолугового экотона, а 89 –леса. Принадлежность пробных площадок 3 (луг или лесолуговой экотон) и 7 (лесолуговой экотон или лес) устанавливали при анализе результатов исследования.
Рис. 1. Схема размещения пробных площадей на модельной трансекте
в логе Холодном (Природный парк «Самаровский Чугас»).
На каждой пробной площадке определяли состав и проективное покрытие растений (по шкале обилиядоминирования БраунБланке), проводили укосы растений с 0,25 м2, металлическим цилиндром с верхнего горизонта (010 см) отбирали пробы почвы. Отбор проб осуществлялся с помощью шурфас глубины 5 смсогласно ГОСТ 17.4.4.0183 «Общие требования к отбору проб почвы»; ГОСТ 17.4.4.0284 «Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» на участке лога Холодного.Активность почвенной каталазы определяли в воздушносухих образцах почвы газометрическим способом (реакция с H2O2) по методу Галстяна (Минеев, 2001).Определение надземной фитомассы растений в сухом состоянии и её ферментативной активности выполнены в трех повторностях. Полученные результаты обработаны статистическими методами с помощью пакета Microsoft Office (Excel 2010). Результаты исследования и их краткий анализВ результате изучения растительности заложенной трансекты выявлено 47 видов растений, относящихся к 25 семействам. Видовой состав сосудистых растений представлен 45 видами (24 семейства), а мохообразных –2 видами (1 семейство). Наибольшим видовым богатством отличаются сем. Бобовые (5 видов), Сложноцветные (5 видов) и Розовые (4 вида).Общими для растительных сообществ леса, луга и лесолугового экотона были 11 видов: клевер луговой, незабудка дернистая, мятлик луговой, овсяница луговая, черноголовка обыкновенная, лютик ползучий, осока, лапчатка гусиная, таволга вязолистная, одуванчик лекарственный и хвощ лесной.Растительность луга (участки 12) представлена 23 видами, из которых 7 видов (клевер ползучий, лисохвост луговой, подорожник большой, матьимачеха обыкновенная, полынь обыкновенная, ястребинка зонтичная, хвощ полевой) отмечены нами только на лугу и не встречаются в лесолуговом экотоне или лесу.В составе растительности лесолугового экотона (участки 46) нами отмечено 33 5.5м3м2м1м1м2м3м5.5мЛУГЛЕС3м10м123456789вида. Из них только 7 видов приурочено к экотону и не встречаются на лугу и в лесу. К таким видам относятся брусника обыкновенная, черникаобыкновенная, звездчатка ланцетовидная, подмаренник северный, малина обыкновенная, ситник и осот полевой.Растительность леса (участки 89) представлена 27 видами, из которых 6 видов отмечены только в лесу и не встречаются на лугу и в лесолуговом экотоне.Это горошек лесной, грушанка малая, линнея северная, борец высокий, костяника и мох плевроциум Шребера.Оценка обилия видов по шкале БраунБланке показывает, что сообщества растений леса, луга и лесолугового экотона различаются по набору доминантов. В частности, в луговой растительности доминируют клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий. Видамидоминантами лесолугового экотона являются гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная. В лесу преобладают мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а также кислица обыкновенная и мятлик луговой.Как видно из Таблицы 1, экологические индикаторы краевого эффекта (ферментативная активность почвы, видовое богатство и биомасса растительных сообществ) изменяются не согласованно. Например, всплеск числа видов растений отмечается на участках 37, фитомассы –на участках 24, а активности каталазы –на участках 28. Всплеск значений всех трех индикаторов краевого эффекта происходит только на участках 34 и, понашему мнению, они являются истинным экотоном. При этом повышенный уровень видового богатства растений и каталазной активности почвы в лесу, указывает на распространение экотона до участка 7.Таблица 1. Экологические показатели сообществ растений и ферментативной активности почвы на изученной трансектеПоказательУчасток123456789Число видов растений161822252217242116Сухая фитомасса, г35.3138.2145.0431.8024.3814.149.736.325.22Каталазная активность, млО2/г/мин3.808.906.806.936.274.437.408.003.20
* жирным шрифтом выделены значения, указывающие на проявление краевого эффекта;** темносерым цветом выделена область распространения истинного экотона, светлосерым –вероятного экотона.Таким образом, лесолуговой экотон проявляется на участках 37 и распространяется от границы контакта леса и луга на 10.5 м как в сторону леса, так и в сторону луга.
Рисунок 2. График зависимости активности почвенной каталазы от числа видов растений в сообществах.В области экотона наблюдается увеличение активности почвенной каталазы (Рис. 2). Вероятной причиной этого может являться формирование благоприятных условий для почвенных организмов. Известно, что фермент каталаза поступает в почву с продуктами жизнедеятельности почвенных животных (Самедов П.С., Надиров Ф.Т, 1989). Повышенное видовое богатство растений в области экотона увеличивает кормовое разнообразие, что может привлекать почвенных животных и способствовать более интенсивному поступлению и накоплению каталазы в почве.Основные выводыНа основе полученных результатов мы можем сделать следующие выводы:1. Видовой состав растений представлен 47 видами. Наибольшее их число (33 вида) отмечено в лесолуговом экотоне, меньшее (27 видов) в растительном сообществе леса, а минимальное (23 вида) –в сообществе луга.2. Растительные сообщества луга, леса и зоны контакта «леслуг» характеризуются специфичным набором доминантов. В луговом фитоценозе доминирует клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий, в лесном –мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а в области контакта сообществ гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная.3. В области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов. Это указывает на развитие в этой области экотона, который распространяется на 10.5 м от границы контакта сообществ как в сторону леса, так и в сторону луга.4. Выявлена тесная прямая связь активности почвенной каталазы с видовым богатством растений, что может быть связано развитием в области экотона благоприятных условий для почвенных организмов, привлекаемых более высоким разнообразием корма.
Ссылки на источники1.Бабьева И.П., Агре Н.С. Практическое руководство по биологии почв.М.: Сельхозлит, 1971. 211 с.2.Зайков Г.И. Учение о растительных сообществах. Омск: Издво ОмГПУ, 1971. 154 с.3.Комиссарова Т.С. Полевые уроки по геоэкологии. СПб: Просвет, 1995. 168 с.4.Минеев В.Г. и др. Практикум по агрохимии: Учебн. пос. М.: Издво МГУ, 2001. 689 с.5.Нетрусов А.И., Захарчук Л.М. и др. Практикум по микробиологии: Учеб. пос. для студ. ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. с. 105107.
Экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах
на границе контакта "леслуг" (на примере лога Холодного, Природный парк "Самаровский чугас")
Аннотация.Познание закономерностей формирования структуры сообществ под влиянием природных и антропогенных факторов является одним из главных вопросов современной экологии и может служить теоретической базой для оценки состояния и прогноза изменений растительного покрова, а также планирования природоохранных мероприятий.
В данной работе мы занимались определением наличия краевого (опушечный) эффекта в растительных сообществах на границе контакта «леслуг», проявляющегося в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.Ключвые слова: краевой эффект, экотоны, видовое богатство растений, активность почвенных ферментов.
В настоящее время проблема сохранения окружающей среды в целом и в том числе самовоспроизведения лесов концентрирует на себе внимание экологов не только нашей страны, но и всего мира. На территории города ХантыМансийскав последнее время происходит активное преобразование естественных ландшафтов и повышение хозяйственного освоения природных зон города и устойчивый рост эмиссии загрязнителей.Поэтому нас заинтересовал вопрос о ценности краевого эффекта, как явления, которое, возможно, предшествует процессу естественного восстановления леса. Цельисследования: экологическая индикация краевого эффекта в растительных сообществах на границе контакта «леслуг» на примере лога Холодного.Гипотеза:верно ли, что в области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов.Объект исследования:экотон на границе леслуг на территории лога Холодного.Предмет исследования:растительность экотона, каталазная активность почвы.В соответствии с цельюрешалисьследующие задачи:1.Описать видовой состав лесных и луговых растительных сообществ лога Холодного.2.Охарактеризовать комплексы доминирующих видов в растительных сообществах леса, луга и области их перехода.3.Проанализировать тенденцию изменения экологических показателей растительных сообществ и ферментативной активности почв в области контакта леса и луга.4.Определить связь видового богатства растительных сообществ с биологической активностью почвы.Материалы иметоды исследованияИсследование проводили с июля по октябрь 2014года на модельном участке лога Холодный, расположенном на территории Природного парка «Самаровский Чугас».Для выявления краевого эффекта в области контакта растительных сообществ леса и луга заложена трансекта, общая протяженность которой составила 50 м. Пробные площадки с размерами 3×10 м размещены были вдоль трансекты на разном удалении друг от друга (1.05.5 м) в соответствии со схемой, представленной на Рис. 1. Такое размещение пробных площадей на трансекте позволило нам при минимальном количестве геоботанических описаний охарактеризовать фоновые (типичные) растительные сообщества луга и леса, а также уловить их изменения в узкой области контакта.При описании растительности считали, чтопробные площадки 1,2 –характеризуют растительность луга, 46 –лесолугового экотона, а 89 –леса. Принадлежность пробных площадок 3 (луг или лесолуговой экотон) и 7 (лесолуговой экотон или лес) устанавливали при анализе результатов исследования.
Рис. 1. Схема размещения пробных площадей на модельной трансекте
в логе Холодном (Природный парк «Самаровский Чугас»).
На каждой пробной площадке определяли состав и проективное покрытие растений (по шкале обилиядоминирования БраунБланке), проводили укосы растений с 0,25 м2, металлическим цилиндром с верхнего горизонта (010 см) отбирали пробы почвы. Отбор проб осуществлялся с помощью шурфас глубины 5 смсогласно ГОСТ 17.4.4.0183 «Общие требования к отбору проб почвы»; ГОСТ 17.4.4.0284 «Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» на участке лога Холодного.Активность почвенной каталазы определяли в воздушносухих образцах почвы газометрическим способом (реакция с H2O2) по методу Галстяна (Минеев, 2001).Определение надземной фитомассы растений в сухом состоянии и её ферментативной активности выполнены в трех повторностях. Полученные результаты обработаны статистическими методами с помощью пакета Microsoft Office (Excel 2010). Результаты исследования и их краткий анализВ результате изучения растительности заложенной трансекты выявлено 47 видов растений, относящихся к 25 семействам. Видовой состав сосудистых растений представлен 45 видами (24 семейства), а мохообразных –2 видами (1 семейство). Наибольшим видовым богатством отличаются сем. Бобовые (5 видов), Сложноцветные (5 видов) и Розовые (4 вида).Общими для растительных сообществ леса, луга и лесолугового экотона были 11 видов: клевер луговой, незабудка дернистая, мятлик луговой, овсяница луговая, черноголовка обыкновенная, лютик ползучий, осока, лапчатка гусиная, таволга вязолистная, одуванчик лекарственный и хвощ лесной.Растительность луга (участки 12) представлена 23 видами, из которых 7 видов (клевер ползучий, лисохвост луговой, подорожник большой, матьимачеха обыкновенная, полынь обыкновенная, ястребинка зонтичная, хвощ полевой) отмечены нами только на лугу и не встречаются в лесолуговом экотоне или лесу.В составе растительности лесолугового экотона (участки 46) нами отмечено 33 5.5м3м2м1м1м2м3м5.5мЛУГЛЕС3м10м123456789вида. Из них только 7 видов приурочено к экотону и не встречаются на лугу и в лесу. К таким видам относятся брусника обыкновенная, черникаобыкновенная, звездчатка ланцетовидная, подмаренник северный, малина обыкновенная, ситник и осот полевой.Растительность леса (участки 89) представлена 27 видами, из которых 6 видов отмечены только в лесу и не встречаются на лугу и в лесолуговом экотоне.Это горошек лесной, грушанка малая, линнея северная, борец высокий, костяника и мох плевроциум Шребера.Оценка обилия видов по шкале БраунБланке показывает, что сообщества растений леса, луга и лесолугового экотона различаются по набору доминантов. В частности, в луговой растительности доминируют клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий. Видамидоминантами лесолугового экотона являются гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная. В лесу преобладают мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а также кислица обыкновенная и мятлик луговой.Как видно из Таблицы 1, экологические индикаторы краевого эффекта (ферментативная активность почвы, видовое богатство и биомасса растительных сообществ) изменяются не согласованно. Например, всплеск числа видов растений отмечается на участках 37, фитомассы –на участках 24, а активности каталазы –на участках 28. Всплеск значений всех трех индикаторов краевого эффекта происходит только на участках 34 и, понашему мнению, они являются истинным экотоном. При этом повышенный уровень видового богатства растений и каталазной активности почвы в лесу, указывает на распространение экотона до участка 7.Таблица 1. Экологические показатели сообществ растений и ферментативной активности почвы на изученной трансектеПоказательУчасток123456789Число видов растений161822252217242116Сухая фитомасса, г35.3138.2145.0431.8024.3814.149.736.325.22Каталазная активность, млО2/г/мин3.808.906.806.936.274.437.408.003.20
* жирным шрифтом выделены значения, указывающие на проявление краевого эффекта;** темносерым цветом выделена область распространения истинного экотона, светлосерым –вероятного экотона.Таким образом, лесолуговой экотон проявляется на участках 37 и распространяется от границы контакта леса и луга на 10.5 м как в сторону леса, так и в сторону луга.
Рисунок 2. График зависимости активности почвенной каталазы от числа видов растений в сообществах.В области экотона наблюдается увеличение активности почвенной каталазы (Рис. 2). Вероятной причиной этого может являться формирование благоприятных условий для почвенных организмов. Известно, что фермент каталаза поступает в почву с продуктами жизнедеятельности почвенных животных (Самедов П.С., Надиров Ф.Т, 1989). Повышенное видовое богатство растений в области экотона увеличивает кормовое разнообразие, что может привлекать почвенных животных и способствовать более интенсивному поступлению и накоплению каталазы в почве.Основные выводыНа основе полученных результатов мы можем сделать следующие выводы:1. Видовой состав растений представлен 47 видами. Наибольшее их число (33 вида) отмечено в лесолуговом экотоне, меньшее (27 видов) в растительном сообществе леса, а минимальное (23 вида) –в сообществе луга.2. Растительные сообщества луга, леса и зоны контакта «леслуг» характеризуются специфичным набором доминантов. В луговом фитоценозе доминирует клевер ползучий, лапчатка гусиная и лютик ползучий, в лесном –мхи гилокомиум блестящий и плевроциум Шребера, а в области контакта сообществ гилокомиум блестящий, кислица обыкновенная, хвощ лесной и черника обыкновенная.3. В области контакта сообществ растений луга и леса развивается краевой (опушечный) эффект, проявляющийся в повышении видового богатства растений, более высокой их продуктивности и увеличении активности почвенных ферментов. Это указывает на развитие в этой области экотона, который распространяется на 10.5 м от границы контакта сообществ как в сторону леса, так и в сторону луга.4. Выявлена тесная прямая связь активности почвенной каталазы с видовым богатством растений, что может быть связано развитием в области экотона благоприятных условий для почвенных организмов, привлекаемых более высоким разнообразием корма.
Ссылки на источники1.Бабьева И.П., Агре Н.С. Практическое руководство по биологии почв.М.: Сельхозлит, 1971. 211 с.2.Зайков Г.И. Учение о растительных сообществах. Омск: Издво ОмГПУ, 1971. 154 с.3.Комиссарова Т.С. Полевые уроки по геоэкологии. СПб: Просвет, 1995. 168 с.4.Минеев В.Г. и др. Практикум по агрохимии: Учебн. пос. М.: Издво МГУ, 2001. 689 с.5.Нетрусов А.И., Захарчук Л.М. и др. Практикум по микробиологии: Учеб. пос. для студ. ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. с. 105107.
