<<
>>

Индикация природных процессов

В основе индикации природных процессов лежит изучение смен растительных сообществ, ПОД которыми понимают происходящее ВО времени на конкретной территории с!Э-

мещение одних растительных сообществ другими.

Любая смена происходит в результате того или иного изменения условий существования. Механизм смен различается в зависимости от причин, вызывающих изменение условий. Если такой причиной оказывается жизнедеятельность самого сообщества, такие смены называют сукцессионными сменами или сукцессиями. Если условия изменились в результате воздействия факторов, внешних по отношению к данному сообществу, говорят об экзогенных сменах.

Следует отличать экзогенные смены от экзогенных нарушений. К экзогенному нарушению относится действие внешнего фактора в течение короткого времени, приводящее к изменению сообщества с последующим его восстановлением в результате сукцессион- ной смены. К типичным экзогенным нарушениям относятся вырубки леса, пожары.

Сукцессии делятся на экогенетические и демутационные. Экогенетической сукцессией называют смену сообществ в результате необратимого изменения ими своего местообитания. Это изменение приводит к тому, что местообитание со временем становится более пригодным уже не для данного, а для другого сообщества, которое и занимает его, вытесняя предыдущее сообщество. К демутационной сукцессии относят восстановление измененного сообщества в результате сравнительно быстрой последовательной смены нескольких сообществ, образующих стадии этой сукцессии. Сущность демутационной сукцессии состоит в постепенном восстановлении ценотической среды сообщества, разрушенной внешним воздействием.

Существенные различия имеют экогенетические сукцессии, протекающие на сухих субстратах, средних по увлажнению и переувлажненных, называемые соответственно ксерарх- ными, мезархными и гидрархными сменами. В зависимости от механического состава исходного субстрата ксерархные смены делят на литосерии (на сухих каменистых субстратах), псаммосерии (на сухих песках), ксерогеосерии (на сухом мелкоземе).

Мезархные смены включают элювиальные, делювиальные, аллювиальные мезосерии (на элювиальных, делювиальных и аллювиальных отложениях) и гигролитосерии (на влажных каменистых субстратах). К гидрархным сменам относятся эвтрофная, мезотрофная, олиготрофная гидросерии (соответственно на богатых, средних и бедных минеральными питательными веществами субстратах) и галосерии (в аридных областях в условиях выпотного водного режима). В лесной зоне продолжительность гидрархных и ксерархных смен составляет около 1000, мезархных - 200-300, а демутационных - 100-200 лет (Разумовский, 1981).

Среди экзогенных смен и нарушений различают антропогенные (в результате вырубки лесов, воздействия огня, осушения, орошения, создания водохранилищ, применения удобрений, выпаса скота, создания рекреаций, техногенных воздействий), зоогенные, климатогенные и эдафогенные смены (Работнов, 1978).

На вырубках в хвойных лесах восстановление коренной растительности протекает в течение 150-200 лет и включает следующие стадии демутации: травяную, преобладание мелколиственных деревьев или сосны, внедрение ели, еловый лес.

С участием человека значительно возросло значение в динамике растительных сообществ воздействие огня. Различают три типа лесных пожаров: 1. Низовые. Огонь захватывает большие площади, уничтожая или сильно повреждая растения нижних ярусов (лишайники, мхи, кустарнички, травы, подрост), выгорает валеж и подстилка, повреждаются неглубоко расположенные корни растений; 2. Верховые пожары. Огнем захватываются деревья, происходит уничтожение подроста, кустарников, трав, кустарничков, мхов, лишайников, вале- жа, подстилки, что ведет к полной или частичной гибели древостоя; 3. Подземные или торфяные, связанные с возгоранием торфа на торфяных болотах.

Осушение ведет к резкому улучшению роста древесных растений и покрытию лесом безлесных болот. Общее направление изменений растительности - мезофитизация и эвт- рофизация. В лесной зоне при осушении болот береза быстро образует достаточно сомкнутые насаждения.

Под пологом березы поселяются хвойные.

Неправильное орошение сопровождается заболачиванием или засолением в связи с подъемом уровня грунтовых вод. В степных, полупустынных и пустынных фитоценозах улучшение обеспечения растений водой приводит к мезофитизации растительности, ее олуго- вению.

Образование водохранилищ вызывает следующие изменения: 1) превращение в прошлом сухопутных местообитаний в водоемы; 2) периодическое заливание водой территорий, находившихся ранее вне действия полых вод; 3) увеличение длительности заливания части пойменных земель; 4) подтопление значительных территорий, прилежащих к водохранилищу в результате постепенного подъема уровня грунтовых вод; 5) прекращение и сокращение длительности заливания поймы, расположенной ниже плотины.

32

Таблица 7

Изменения по стадиям рекреационной дигрессии некоторых типов сосняков Самарской области

              (по: Шелоухова, 1994)

Группы типов Леса

Стадии дигрессии

1

II

III

IV

V

1

2

3

4

5

6

Лишайниковые сосняки, подроста и подлеска нет

Cladonia mitis, C. uncalis, C.rangifer; проективное покрытие лишайников - 80%, мхов - 1 %

Видовой состав лишайников тот же, их проективное покрытие — 60%

Проективное покрытие лишайников снижается до 30-40%, мхов увеличивается до 3—5%

Редкопокровно-ли- шайниковый сосняк; лишайники сохраняются около стволов, их проективное покрытие — 20%. Среди мхов преобладают виды родов Pohlia, Polytrichum

Беспокровный сосняк - до 5%. Процесс демутации (восстановления) занимает 20—30 лет. Устойчивых производных типов леса нет

Мшисто

лишайниковые

сосняки

Лишайники родов Cladonia, Cetraria (60—70%); мхи родов Dicranum, Pleurozium (10—20%), осоки, злаки родов Calamagrostis, Koeleria

Доминирование лишайников рода С/асУол/'а (50%)

Проективное покрытие лишайников - 20—30%; преобладают трубчатые и бокальчатые формы. Среди мхов доминируют виды рода РоШа

Проективное покрытие лишайников снижается до 10—20%, преобладают Cladonia pixidata, С. toliacea; появляются щавель, Agrostis tenuis

Редкопокровнозлаковый сосняк, проективное покрытие лишайников до 5%, мхов - 10%, в травяном ярусе преобладает РезГиса о^та

Продолжение табл. 7

1

2

3

4

5

6

Зеленомошные сосняки, сомкнутость крон - 0,5, густой подрост

Доминирование Pleurozium schreberi (90%), в травяном ярусе преобладают брусника, черника, Pyrola rotundifolia

Проективное покрытие мхов - 40—60%

Проективное покрытие мхов - 30-50%, в травяном ярусе преобладают Agrostis tenuis, Anthoxantum odoratum, Rumex

Редкопокровно-зеле- номошный сосняк, в травяном ярусе Роа annua, Festuca ovina

Злаковый сосняк с преобладанием Festuca ovina, Taraxacum officinale, Plantago major

Зеленомошно-

брусничные

сосняки

Зеленомошно-бруснич-

но-мертвопокровные

Т равяно-брусничные, бруснично-травяно- зеленомошные

Бруснично-травяные

сосняки

Травяные сосняки с преобладанием ксерофитов Festuca ovina

Деградирующие, с элементами луговой и сорной растительности

Зеленомошно-

черничные

сосняки

Зеленомошно-чернично-

мертвопокровные

Травяно-черничные,

чернично-травяно-зе-

леномошные

Чернично-травяные

сосняки

Травяные сосняки с преобладанием луговых злаков

Деградирующие сосняки с Plantago major

При близком залегании грунтовых вод подтопление вызывает заболачивание и засоление земель, а при более глубоком - улучшение водообеспеченности растений. В пойме, расположенной ниже плотины, в связи с уменьшением длительности или прекращением заливания полыми водами, происходит осуходоливание растительности, осолонцевание и засоление почв, падение продуктивности лугов.

При внесении удобрений на луга и в лесные угодья повышается их продуктивность и изменяется структура травостоя. На сенокосах при внесении удобрений увеличивается высота растений и происходит более равномерное распределение массы растений по вертикали. На луговых пастбищах при частом стравливании под влиянием удобрений у низовых злаков значительно возрастает число побегов на единицу площади. На лугах, где выражен моховой покров, мхи постепенно исчезают, что связано с увеличением их затенения. Под влиянием фосфора и калия увеличивается участие в травостое бобовых. Наиболее отчетливая реакция на внесение азота наблюдается у злаков в связи с интенсивным развитием придаточных корней в верхнем горизонте почвы.

Климат на большей части суши земного шара испытывает практически непрерывные изменения, способствующие климатогенным сменам растительности. Подобные смены хорошо изучены благодаря широкому использованию споро-пыльцевого анализа, изучения ископаемых макроостатков и отпечатков растений, условий торфонакопления, применению радиоуглеродного метода. Было установлено, что последнее Валдайское оледенение в Европе и ледниковый период в целом окончились около 11 тыс. лет назад. В конце ледникового периода по периферии отступающего ледника растительность на большей части территории Европейской части России была представлена комплексом тундровых, лесных и степных ценозов. В это время степи особенно далеко продвинулись в северном направлении. В дальнейшем потепления в климате сменялись похолоданиями. 10300-10500 лет тому назад климат стал более теплым и менее континентальным, 10000-9500 лет назад наступило похолодание (бореальный период). Затем наступил атлантический период, климат значительно потеплел, границы лесной и тундровой зоны сдвинулись на 200-400 км к северу, в Европе значительное распространение получили широколиственные леса. Суб- бореальный период, начавшийся около 4500-5000 лет назад отличался более холодным климатом, что обусловило надвигание тундры на лес. В следующий субатлантический период, начавшийся 2500 лет назад, произошло некоторое потепление, наибольшее значение имели темнохвойные леса. Однако около 1000 лет назад площадь еловых лесов сократилась и стали преобладать березовые, сосновые леса, травяная растительность, вероятно, в результате увеличения интенсивности воздействия человека.

Хорошим индикатором изменений климата в последние 200-500 лет является изучение годичных колец на спилах долгоживущих древесных растений. В благоприятные по гидротермическим условиям годы ширина годичных колец увеличивается, а в годы засух - резко уменьшается. По дендрометрическим изменениям годичного прироста древесины у большого числа хвойных деревьев, главным образом секвойи, были получены кривые изменения осадков в США за последние 2000 лет.

К ценным индикаторным признакам изменений климата в последние десятки лет относится также анализ многолетних фенологических наблюдений. В частности, смещение фенологических дат большого числа растений с каждым новым десятилетием ближе к началу года свидетельствует о потеплении климата в северном полушарии, начавшемся с середины прошлого века.

Эдафогенные смены вызваны изменениями эдафических условий (особенностей почво-грунтов). Они могут происходить в течение длительного времени на значительных территориях, или на протяжении относительно короткого периода на небольшой территории. Длительные (вековые) смены связаны с процессами, изменяющими форму поверхности (горообразование, тектонические движения, формирование гидрографической сети, понижение базиса эрозии); многие исследователи называют их геоморфогенными. Локальные эдафогенные смены могут быть вызваны повышением и понижением уровня грунтовых вод, засолением и рассолением почв, оползнями, обвалами и т.д.). С.М. Разумовский (1981) выделяет в особую группу преобразований климатогенные и эдафогенные смены, связанные с возникновением новых, ранее не существовавших единиц растительного покрова под действием меняющихся абиотических факторов.

Лучшим методом изучения большинства пространственно-временных смен растительности является их изучение и прослеживание на одном и том же участке, что во многих случаях невозможно в связи с большой длительностью смен и незначительной продолжительностью периода их исследования. В связи с тем, что ведущий фактор, способствует

18-2529              35

сменам растительности, как правило, на значительной неоднородной территории, его действие на разных участках этой территории может существенно различаться и проявляться не одновременно. На них чаще наблюдаются разные стадии смены, образующие пространственные эколого-генетические ряды сообществ, которые наиболее полно отражают направленность связанных с ними природных процессов. В целях индикации вначале выделяют и описывают на ключевых участках, профилях пространственные ряды сообществ по ведущему природному фактору (увлажнению, характеру субстрата и т.д.). Затем проводят их анализ, устанавливают экогенетические ряды сообществ и оценивают индикационные связи выявленных рядов с экологическими факторами, особенностями и направленностью их действия. При этом различают три основных типа индикации природных процессов: прогнозную, стадийно-синхронную и ретроиндикационную.

Под прогнозной индикацией чаще понимают пространственно-временную индикацию

  • предсказание наступления процесса на определенной территории до его начала. В качестве индикатора используют совокупность всех физиономичных компонентов ландшафта, включая растительность, анализируя литературные источники, данные полевых исследований, ландшафтные и топографические карты, материалы аэрофото- и космофотосъемки. Примером прогнозной индикации является прогноз изменения природных условий под влиянием проектируемого крупного водохранилища, тектонических движений и т.д.

К стадийно-синхронной индикации относится индикация процесса в ходе его развития, с определением стадий процесса, их постранственного распределения. Индикатором в данном случае выступают эколого-генетические ряды, экогенетические и демутационные сукцессии растительности. В качестве примеров стадийно-синхронной индикации можно указать изменение растительности и природных условий при подъеме уровня грунтовых вод, засолении почв, зарастании песков и т.д.

Ретроиндикация - это индикация уже закончившегося процесса по его следам. Примером такой индикации служит выяснение путей формирования климаксовых растительных сообществ - заключительных стадий экогенетических эндогенных смен, наиболее стабильных в неизменных физико-географических условиях.

<< | >>
Источник: Каплин В.Г.. Биоиндикация состояния экосистем. Учеб. пособие для студентов биол. специальностей ун-тов и с.-х. вузов/ Самарская ГСХА. - Самара. - 143 с.. 2001

Еще по теме Индикация природных процессов:

  1. Введение
  2. Глава 1. ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ И РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА КАК ИНДИКАТОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
  3. Индикация природных процессов
  4. Глава 2. ЛАНДШАФТНАЯ ИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
  5. Дешифрирование аэрокосмических снимков
  6. Ландшафтная индикация динамики природной среды и антропогенных изменений экологических УСЛОВИЙ
  7. Глава 10. БИОИНДИКАЦИЯ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ
  8. ЛАНДШАФТНО-ИНДИКАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ АЭРОФОТОСНИМКОВ
  9. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ИНДИКАЦИОННОМ ДЕШИФРИРОВАНИИ КОСМИЧЕСКИХ ФОТОСНИМКОВ
  10. ЭКЗОМОРФОГЕННЫЙ АНАЛИЗ
  11. Индикационная роль пространственной локализацииэкзогенных форм рельефа
  12. Инженерная оценка разломов земной коры
  13. Дешифрирование экзодинамических условий
  14. РАЗДЕЛ «ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ»
  15. Методы оценки интенсивности техногенных нагрузок на окружающую среду
  16. 1.3. Биологические методы слежения за состоянием поверхностных вод.