Сукцессия и особенности распространения растительных ассоциаций в полосе отвода железных дорог

Полный текст

Полоса отвода железных дорог является своеобразным антропогенным ландшафтом, в котором изменяются основные характеристики флоры, почвенно-растительного покрова, а также геоморфологические характеристики, приводящие к изменению различных процессов (эрозионных, денудационных и др.). В настоящий момент полоса отвода достаточно полно изучена во флористическом отношении [1–13], проведены геоморфологические изыскания [14–15], однако с геоботанической точки зрения полоса отвода остается мало изученной территорией.

Растительность полосы отвода железных дорог отличается значительной степенью горизонтальной неоднородности. Наиболее детальное определение горизонтальной неоднородности было сформулировано академиком В.Н. Сукачёвым [16], разделявшим ее на два типа: первый тип – это неоднородность в пределах низших единиц растительности, второй – это пестрая мозаика небольших участков сообществ или их фрагментов. Они относятся к различным ассоциациям, встречаются при быстро меняющихся и при этом закономерно повторяющихся условиях существования. Дальнейшим развитием учения о неоднородности растительности стало учение о мозаичности растительного покрова, которое выражается в наличии растительных группировок, различающихся по одному или нескольким признакам, таким как состав, соотношение и обилие видов, а также сложение, динамика и другие.

Исходя из причин, вызывающих мозаичность, выделяют – экологическую, обусловленную неоднородностью среды обитания; фитогенную мозаичность – развивающаяся под влиянием самой растительности; антропогенную мозаичность, возникающую под влиянием антропогенного фактора, а также зоогенная мозаика, возникшая под воздействием биогенных экологических факторов.

Полоса отвода рассматривалась нами с точки зрения антропогенной мозаичности, в виде постройки полотна и зоны отчуждения, стохастического заселения ее пионерными сообществами, с постепенным преобладанием фитогенных факторов, оказывающих влияние на сложение растительного покрова в последующее время. Однако, высокая степень гемеробии не позволяет пренебречь антропогенным фактором в развитии и сложении растительности полосы отвода.

Для более наглядного описания растительности применялся метод экологических профилей. Прилегающие фитоценозы рассматривались на уровне мезокомбинаций в понимании С.А. Грибовой и Т.И. Исаченко [17], которые считают мезокомбинациями закономерно повторяющееся чередование однородных сообществ или микрокомбинаций, связанное преимущественно с формами мезорельефа. Составные части мезокомбинаций могут быть как близки по своей экологии, так и значительно отстоять друг от друга, и иметь свой ряд развития. При этом отдельные компоненты мезокомбинаций все же взаимодействуют друг с другом на уровне обмена видами и создания фитоклимата.

Методика и материалы исследований. Геоботанические исследования проводились по методике, предложенной Ю.Н. Нешатаевым [18] и включали в себя геоботанические описания пробных площадей, выделение различных участков растительности, меняющихся в зависимости от физико-географических условий. Составлялись бланки геоботанических описаний, на основании анализа бланков формировали списки видов, зарегистрированных на ключевых участках, определялась ярусность, обилие по шестибальной шкале. Далее проводился эколого-флористический и фтоценотический анализ видов, с целью выявления принадлежности растений к тем или иным экологическим типам, а также выявление фитоценотической роли видов. После этого составлялась первичная сортировка описаний, которая в дальнейшем ранжировалась по определенным факторам среды (рельеф, богатство почвы, увлажненность, засоленность), определялись основные таксономические единицы от формаций до ассоциаций. Затем составлялся чистовой вариант списка и сводной таблицы растительных ассоциаций, с указанием видов растений и их обилия. Сделано графическое изображение экологических и сукцессионных связей выделенных ассоциаций. Завершением являлось составление списка ассоциаций, сводной таблицы и схем экологических и сукцессионных связей.

Также растительность изучалась методом экологических профилей. Они закладывались на территориях с различными орографическими характеристиками и различными условиями увлажнения, температурного режима и другими показателями.

Всего сделано 102 геоботанических описания растительных сообществ на пробных площадках размером 100 м², 12 геоморфологических описаний ключевых участков, собрано 850 гербарных листов. В материалы исследования вошли результаты изучения экологических условий 25 овражных систем в пределах полосы отвода железных дорог.

Исследования сукцессий растительных ассоциаций полосы отвода железных дорог проводилось в Волжском и Кинельском районах Самарской области. С помощью экологического профилирования были выявлены особенности распространения выделенных ассоциаций в пространстве, а вычисление геоморфологических характеристик местности и определение эродированности почв, позволило установить зависимость между ее величиной и произрастающими в данных условиях растительными ассоциациями.

Результаты исследований и их обсуждение. В ходе исследований было выделено 16 растительных ассоциаций. Определено, что при движении к полотну железной дороги происходит постепенный переход от естественного фитоценоза к рудеральному типу растительности. Исходя из полученных в ходе исследований данных, мы констатируем, что в условиях повышенной антропогенной нагрузки значительное распространение получают пырейники, а также ассоциации, где субдоминантом выступает Elytrigia repens L. По мере уменьшения антропогенной нагрузки растительный фон рудеральных сообществ сменятся ассоциациями, в сложении которых принимают участие луговые виды с участием пырея. Выявленная закономерность говорит о роли Elytrigia repens L. как фитоиндикатора нарушенных местообитаний. С уменьшением антропогенной нагрузки рудеральные растительные сообщества заменяются на луговые и древесно-кустарниковые фитоценозы. К последним относятся древостои с преобладанием Acer negundo L. и Ulmus pumila L.

Установление сукцессионных (временных) связей на основании сравнительного изучения сообществ, составляющих экологические и фитоценотические пространственные ряды, играет огромную роль в изучении природных смен растительного покрова. Этот метод ценен и удобен тем, что дает возможность в течение одного сезона подобрать серии фитоценозов, которые рассматриваются как стадии разного возраста, относящиеся к одному и тому же сукцессионному ряду, и, таким образом, наметить этап за этапом весь ход вторичной сукцессии.

Анализ фитоценотических рядов в течение 2008–2016 гг. показал, что продолжительность сукцессии от вторичного антропогенно-нарушенного состояния до разнотравно-злаково-пырейной ассоциации длится около трех лет. Следующая смена фитоценозов до лугово-злаково-разнотравной ассоциации длится 7–10 лет. Окончательное формирование древесно-кустарниковой растительности происходит в течение 10 лет. В случае с активным кленом американским сукцессия ускоряется. На основании этих данных составлена схема сукцессии растительности в пределах полосы отвода в зависимости от антропогенной нагрузки (рис. 1).

 

Рисунок 1 – Сукцессия растительных ассоциаций в условиях полосы отвода железных дорог

 

Из 16 растительных ассоциаций на всем протяжении исследованных участков в непосредственной близости от полотна произрастает ассоциация Elytrigieta-poosum heteroherbosum, которая создает своего рода переходную полосу от сорного типа растительности к естественному фитоценозу, характерному тому или иному участку. Также стоит отметить распространение данной ассоциации по осыпающимся склонам оврагов и грунтовым дорогам, пересекающим полотно, что указывает на ее приуроченность к наиболее нарушенным местам обитания (рис. 2).

 

Рисунок 2 – Карта-схема эколого-геоморфологического и геоботанического зонирования исследованных участков полосы отвода Куйбышевской железной дороги

 

По результатам исследования составлена схема эколого-фитоценотической зависимости растительных сообществ. Так, на наиболее богатых и увлажненных почвах произрастает Phragmiteta-calamagrosum heteriherbosum, по мере снижения увлажнения и богатства почвы начинают преобладать ассоциации, где доминантами и субдоминантами выступает Elytrigia repens L. В условиях недостаточного увлажнения распространение получают Salvieta-leonuruosum heteroherbosum, Festuceta-achileosum heteroherbosum и Festuceta+elytrigiosum-achileosum heteroherbosum.

Подводя итог проведенным исследованиям можно сделать вывод о том, что почвы в пределах полосы отвода различаются по степени проявления водной эрозии – в непосредственной близости от полотна распространены сильносмытые почвы, при удалении степень развития водной эрозии уменьшается. В целом, для полосы отвода Куйбышевской железной дороги характерны высокие показатели крутизны и ширины склонов, а также расчлененности территории. Преобладает средняя (0,6–2,2 км²) пораженность почв овражной эрозией. Почвы полосы отвода являются эрозионноопасными, а также исходя из больших значений крутизны склонов (от 7–15°) – смытыми. Растительный покров полосы отвода представлен 16 растительными ассоциациями мозаичного характера. Основной фон составляют пырейники. Ведущую роль в сложении играют длиннокорневищные виды, способные к образованию сплошных задернованных участков, что приводит к уменьшению проявления водной эрозии.

Об авторах

Николай Александрович Никитин

Самарский государственный социально-педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikitin@pgsga.ru

аспирант кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия, 443090, Самара, ул. Антонова-Овсеенко, д. 26

Вера Валентиновна Соловьева

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: solversam@mail.ru

доктор биологических наук, профессор кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия, 443090, Самара, ул. Антонова-Овсеенко, д. 26

Список литературы

Дополнительные файлы