Оценка компонентов нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи

УДК

630*182.47:581.5

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-1-75-87

Аннотация

Изучены характеристики современного состояния нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи, длительное время подвергающихся рекреационному и техногенному воздействиям, а также степени и характера его изменения за 12-летний период, прошедший с момента последних исследований. Объекты расположены на мониторинговых пробных площадях, заложенных в разнотравных березняках V-VI классов возраста, II-IV классов бонитета, полнотой 0,6–0,9, произрастающих в зоне Красноярской лесостепи в направлении основного переноса промышленных выбросов г. Красноярск. Фитоценозы длительное время подвергались значительным техногенным и рекреационным нагрузкам. На каждом объекте было заложено по 30 учетных площадок размером 1 м² , где проведена оценка видового состава, горизонтальной и вертикальной структуры, проективного покрытия и встречаемости видов подлеска и живого напочвенного покрова. Для сравнительного анализа флористических списков применен коэффициент Серенсена–Чекановского. Степень видового разнообразия оценена с помощью индекса Шеннона, степень рекреационной трансформации – индекса синантропизации. Для учета запаса фитомассы живого напочвенного покрова на каждой пробной площади взяты укосы с 10 учетных площадок размером 20 × 25 см. Влияние рекреационных нагрузок изучали с применением оценочных шкал дигрессии, степень техногенной нагрузки – по содержанию токсичных ингредиентов в растениях живого напочвенного покрова. Установлено, что на момент исследований концентрации токсичных элементов в растениях не достигали избыточных значений, при которых происходит нарушение гомеостаза. Сделан вывод, что изменения в растительном покрове, отмеченные в 2017 г. по отношению к состоянию на 2005 г., в большей мере обусловлены рекреационной, нежели техногенной, нагрузкой, изменившейся в связи с внедрением на АО «РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод» новой технологии, позволившей снизить объемы токсичных промышленных выбросов. По итогам исследования определен видовой состав подлеска и живого напочвенного покрова, выявлены особенности его изменения за 12-летний период. На всех объектах отмечены снижение видового разнообразия и увеличение доли синантропных видов. Для каждого объекта определены общие запасы фитомассы живого напочвенного покрова и запасы фитомассы отдельных видов. Установлены закономерности изменения вклада различных видов в общий запас фитомассы в зависимости от изменения рекреационной нагрузки. На основе анализа изменения видового разнообразия, количественного соотношения эколого-ценотических групп, структуры и абсолютного значения запаса фитомассы установлены стадии рекреационной дигрессии напочвенного покрова.
Финансирование: Работа выполнена в рамках базовых проектов фундаментальных исследований Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН «Биоразнообразие коренных хвойных и производных лесных экосистем» (№ 0356-2016-0301), «Динамика лесов Сибири в меняющемся климате. Мониторинг жизненного состояния, продуктивности и ареалов основных лесообразующих видов древесных растений» (№ 0356-2018-0739).

Сведения об авторах

И.А. Гончарова^1,2, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: AAF-6890-2019, ORCID: 0000-0002-3495-9979
Л.Н. Скрипальщикова¹, канд. биол. наук, доц., ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAF-7714-2019, ORCID: 0000-0003-2294-497X
А.П. Барченков¹, канд. биол. наук, науч. сотр.; ORCID: 0000-0003-3964-480X
А.С. Шушпанов^1,3, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9468-2016, ORCID: 0000-0003-3833-5730
¹Институт леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН, Академгородок, 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; e-mail: iagoncharova007@mail.ru, lara@ksc.krasn.ru, alexbarchenkov@mail.ru, shushpanov.as@ksc.krasn.ru
²КГБУК «Красноярский краевой краеведческий музей», ул. Дубровинского, д. 84, г. Красноярск, Россия, 660049; e-mail: iagoncharova007@mail.ru
³Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнева, проп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037; e-mail: shushpanov.as@ksc.krasn.ru

Ключевые слова

Красноярская лесостепь, брезняки, травяно-кустарничковый ярус, видовой состав, антропогенные факторы, запас фитомассы

Для цитирования

Гончарова И.А., Скрипальщикова Л.Н., Барченков А.П., Шушпанов А.С. Оценка компонентов нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 75–87. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-75-87

Литература

1. Антипова Е.М. Сорная растительность северных лесостепей Средней Сибири // Вестн. КрасГАУ. 2008. № 2. С. 80–84. [Antipova E.M. Weed Vegetation of the Northern Forest Steppes of Central Siberia. Vestnik KrasGAU [The Bulletin of KrasGAU], 2008, no. 2, pp. 80–84].
2. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 552 с. [Anuchin N.P. Forest Inventory. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982. 552 p.].
3. Буторина Т.Н. Эколого-ценотический анализ кустарничково-травяного яруса лесных ассоциаций // Типы лесов Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 31–52. [Butorina T.N. Ecological and Cenotic Analysis of the Shrub-Grass Layer of Forest Communities. Forest Types of Siberia. Moscow, AN SSSR Publ., 1963, pp. 31–52].
4. Внедрение проекта «Экологически приемлемая технология Содерберга» АО «РУСАЛ Красноярск». Режим доступа: http://tehne.com/assets/i/upload/event/RUSALKrasnoiarsk.pdf (дата обращения: 02.04.19). [Implementation of the Project “Environmentally Sound Technology of Soderberg” JSC “RUSAL Krasnoyarsk”. Moscow, RUSAL, 2017. 11 p.].
5. Горчаковский П.Л. Антропогенные изменения растительности: мониторинг, оценка, прогнозирование // Экология. 1984. № 5. С. 3–16. [Gorchakovsky P.L. Anthropogenic Changes in Vegetation: Monitoring, Estimation, Prognostication. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 1984, no. 5, pp. 3–16].
6. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае в 2016 году». Красноярск: М-во природ. ресурсов и экологии Красноярского края, 2017. 301 с. [State Report on the State and Protection of the Environment in the Krasnoyarsk Krai in 2016. Krasnoyarsk, Ministry of Natural Resources and Environment, 2017. 301 p.].
7. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с. [Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace Elements in Soils and Plants. Moscow, Mir Publ., 1989. 439 p.].
8. Красная книга Красноярского края: Растения и грибы. Красноярск: Поликом, 2005. 368 с. [Red Book of the Krasnoyarsk Krai: Plants and Mushrooms. Krasnoyarsk, Polikom Publ., 2005. 368 p.].
9. Назимова Д.И., Дробушевская О.В., Данилина Д.М., Коновалова М.Е., Кофман Г.Б., Бугаева К.С. Биоразнообразие и динамика низкогорных лесов Саян: региональный и локальный уровни // Разнообразие и динамика лесных экосистем России: в 2 кн. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2012. Кн. 1. С. 131–172. [Nazimova D.I., Drobushevskaya O.V., Danilina D.M., Konovalova M.E., Kofman G.B., Bugayeva K.S. Biodiversity and Dynamics of Low-Mountain Sayan Forests: Regional and Local Levels. Diversity and Dynamics of Forest Ecosystems in Russia. In 2 books. Moscow, KMK Publ., 2012, book 1, pp. 131–172].
10. Программа и методика биогеоценологических исследований. М.: Наука, 1974. 403 с. [Program and Method of Biogeocenological Studies. Moscow, Nauka Publ., 1974. 403 p.].
11. Прокопьев Е.П., Рыбина Т.А. Опыт мониторинга синантропизации и антропогенной трансформации растительного покрова особо охраняемых природных территорий г. Томска // Вестн. Томск. гос. ун-та. Сер.: Биология. 2010. № 3(11). С. 109–118. [Prokopiev E.P., Rybina T.A. Experience of Monitoring Synanthropization and Anthropogenic Transformation of Vegetation of Specially Protected Areas in Tomsk. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology], 2010, no. 3(11), pp. 109–118].
12. Рысин Л.П., Рысин С.Л. Урболесоведение. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2012. 240 с. [Rysin L.P., Rysin S.L. Urban Forest Science. Moscow, KMK Publ., 2012. 240 p.].
13. Скрипальщикова Л.Н., Пономарева Т.В., Бажина Е.В., Барченков А.П., Белянин А.В. Техногенные нагрузки на березняки Красноярской лесостепи // Сиб. лесн. журн. 2017. № 6. С. 130–135. [Skripal’shchikova L.N., Ponomareva T.V., Bazhina E.V., Barchenkov A.P., Belyanin A.V. Technogenic Loads on Birch Stands in Krasnoyarsk Forest-Steppe. Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2017, no. 6, pp. 130–135]. DOI: 10.15372/SJFS20170611
14. Таран И.В. Рекреационные леса Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. 230 с. [Taran I.V. Recreational Forests of Western Siberia. Novosibirsk, Nauka Publ., 1985. 230 p.].
15. Усольцев В.А., Воробейчик Е.Л., Бергман И.Е. Биологическая продуктивность лесов Урала в условиях техногенного загрязнения: Исследование системы связей и закономерностей. Екатеринбург: УГЛТУ, 2012. 366 с. [Usoltsev V.A., Vorobeichik E.L., Bergman I.E. Biological Productivity of Ural Forests under Conditions of Air Pollutions: An Investigation of a System of Regularities. Yekaterinburg, USFEU Publ., 2012. 366 p.].
16. Brown J.H., Kallsz S.P., Wright W.R. Effects of Recreational Use on Forested Sites. Environmental Management, 1977, vol. 1, iss. 5, pp. 425–431. DOI: 10.1007/BF01866999
17. Chandrashekara U.M., Muraleedharan P.K., Sibichan V. Anthropogenic Pressure on Structure and Composition of a Shola Forest in Kerala, India. Journal of Mountain Science, 2006, vol. 3, iss. 1, pp. 58–70. DOI: 10.1007/s11629-006-0058-0
18. Chernen’kova T.V. Biodiversity of Forest Vegetation under Industrial Pollution. Russian Journal of Ecology, 2014, vol. 45, iss. 1, pp. 1–10. DOI: 10.1134/S1067413614010044
19. Dulamsuren C., Hauck M., Mühlenberg M. Vegetation at the Taiga Forest-Steppe Borderline in the Western Khentey Mountains, Northern Mongolia. Annales Botanici Fennici, 2005, vol. 42, no. 6, pp. 411–426.
20. Hytönen J., Issakainen J. Effect of Repeated Harvesting on Biomass Production and Sprouting of Betula pubescens. Biomass and Bioenergy, 2001, vol. 20, iss. 4, pp. 237–245. DOI: 10.1016/S0961-9534(00)00083-0
21. Osumi K. Reciprocal Distribution of Two Congeneric Trees, Betula platyphylla var. japonica and Betula maximowicziana, in a Landscape Dominated by Anthropogenic Disturbances in Northeastern Japan. Journal of Biogeography, 2005, vol. 32, iss. 12, pp. 2057–2068. DOI: 10.1111/j.1365-2699.2005.01368.x
22. Otoda T., Sakamoto K., Hirobe M., Undarmaa J., Yoshikawa K. Influences of Anthropogenic Disturbances on the Dynamics of White Birch (Betula platyphylla) Forests at the Southern Boundary of the Mongolian Forest-Steppe. Journal of Forest Research, 2013, vol. 18, iss. 1, pp. 82–92. DOI: 10.1007/s10310-011-0324-z
23. Vorobeichik E.L., Kozlov M.V. Impact of Point Polluters on Terrestrial Ecosystems: Methodology of Research, Experimental Design, and Typical Errors. Russian Journal of Ecology, 2012, vol. 43, iss. 2, pp. 89–96. DOI: 10.1134/S1067413612020166
23. Zvereva E.L., Toivonen E., Kozlov M.V. Changes in Species Richness of Vascular Plants under the Impact of Air Pollution: A Global Perspective. Global Ecology and Biogeography, 2008, vol. 17, iss. 3, pp. 305–319. DOI: 10.1111/j.1466-8238.2007.00366.x

Ссылка на английскую версию:

Understory Vegetation Cover Components Assessment in Anthropogenically Disturbed Birch Stands of Krasnoyarsk Forest-Steppe

UNDERSTORY VEGETATION COVER COMPONENTS ASSESSMENT IN ANTHROPOGENICALLY DISTURBED BIRCH STANDS OF KRASNOYARSK FOREST-STEPPE

I.A. Goncharova^1,2, Candidate of Biology, ResearcherID: AAF-6890-2019, ORCID: 0000-0002-3495-9979
L.N. Skripal’shchikova¹, Candidate of Biology, Assoc. Prof., Senior Research Scientist; ResearcherID: AAF-7714-2019, ORCID: 0000-0003-2294-497X
A.P. Barchenkov¹, Candidate of Biology, Research Scientist; ORCID: 0000-0003-3964-480X
A.S. Shushpanov^1,3, Candidate of Biology, Research Scientist; ResearcherID: P-9468-2016, ORCID: 0000-0003-3833-5730
¹Sukachev Institute of Forest SB RAS, Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation; e-mail: iagoncharova007@mail.ru, lara@ksc.krasn.ru, alexbarchenkov@mail.ru, shushpanov.as@ksc.krasn.ru
²Krasnoyarsk Museum of Regional Studies, Krasnoyarsk, ul. Dubrovinskogo, 84, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation; е-mail: iagoncharova007@mail.ru
³Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, prosp. im. gazety «Krasnoyarskiy rabochiy», 31, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation; е-mail: shushpanov.as@ksc.krasn.ru

The vegetation cover characteristics of anthropogenically disturbed birch stands of Krasnoyarsk forest-steppe are studied. The research purpose is to study the current state of under  story vegetation cover of the birch stands, which have been exposed to recreational and anthropogenic impacts for a long time, as well as to assess the degree and nature of its change over the 12-year period since the last research. The studies were carried out on the sample plots laid out in mixed herbs birch stands. Cenosises are characterized by V–VI age classes, II–IV quality classes, and 0.6–0.9 density of stocking. The birch stands are located in the main transfer of Krasnoyarsk industrial emissions. Phytocenoses were under significant anthropogenic and recreational impact for a long time. At each facility, 30 sites (1 m² each) were laid, where species composition, horizontal and vertical structure, projective cover and occurrence of undergrowth and forest live cover species were assessed. The comparative analysis of floristic lists was performed using the Sørensen-Czekanowski coefficient (K_sc). The degree of species diversity was estimated by using the Shannon index; the degree of recreational transformation – synanthropization index. Cuttings were taken from 10 sites (20 × 25 cm each) for recording the phytomass stock of forest live cover on each sample area. Plants were cut off at the litter level, sorted by species, dried and weighed. Rating scales of digression were used to study the recreation influence. The degree of anthropogenic impact was determined by the content of toxic ingredients in plants of living ground cover. It is found that the toxic elements concentration in plants does not reach excessive values at which homeostasis disturbance happens. It was concluded that the changes in vegetation cover observed in 2017 in relation to the state of 2005 are more due to recreational than anthropogenic impact; which changed due to the introduction of a new technology at the JSC “RUSAL Krasnoyarsk Aluminum Plant”, which made it possible to reduce toxic industrial emissions. According to the study results, the species composition of the undergrowth and forest live cover was determined, the features of its change over a 12-year period were revealed. It is noted that species diversity has decreased and the proportion of synanthropic species has increased across all plots. Total forest live cover phytomass and individual species phytomass are determined at each plot. The regularities of change in different species contribution to the total stock of phytomass, depending on recreational impact changes, were identified. The ground cover recreational digression stages are determined by analyzing the changes in species diversity, the quantitative ratio of ecological-cenotic groups, the structure and the absolute value of phytomass.
For citation: Goncharova I.A., Skripal’shchikova L.N., Barchenkov A.P., Shushpanov A.S. Understory Vegetation Cover Components Assessment in Anthropogenically Disturbed Birch Stands of Krasnoyarsk Forest-Steppe. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 75–87. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-75-87
Funding: The study was carried out within the framework of the basic research projects of the Sukachev Institute of Forest SB RAS “Biodiversity of Indigenous Coniferous and Derivative Forest Ecosystems” (No. 0356-2016-0301) and “Dynamics of Siberian Forests in a Changing Climate. Monitoring of the Living State, Productivity and Ranges of the Main Forest-Forming Species of Woody Plants” (No. 0356-2018-0739).

Keywords: Krasnoyarsk forest-steppe, birch stands, ground layer, species composition, anthropogenic factors, phytomass stock.

Поступила 02.04.19 / Received on April 2, 2019