FLORISTIC SPECTRUM OF THE GROUND COVER OF FOREST CROPS IN ARKHANGELSK OBLAST
FLORISTIC SPECTRUM OF THE GROUND COVER OF FOREST CROPS IN ARKHANGELSK OBLAST
Abstract
The ground cover of forest crops at the initial stages of stand formation is a unique forest biogeocoenosis with specific ecological conditions and floristic diversity.
The aim of the research is to study the floristic spectrum and ecological and coenotic structure of the ground cover of forest crops located on the territory of the Kargopolsk Forestry in the south-western part of Arkhangelsk Oblast.
According to the results of the study, taxonomic, biomorphological, geographical, ecological and coenotic analyses of forest crop coenoflora are given. There are 26 families, 38 genera and 43 species of plants. The most widely represented families are Rosaceae (12%), Asteraceae (9%), Equisetaceae (9%), Poaceae (7%). The flora is based on rhizomatous perennials (58.3%). The geographical structure is characterised by the predominance of zonal boreal elements. According to the ecological analysis of the vegetation, shade-tolerant plants (53.5%) are the most common. The ecological composition is represented mainly by species of the mesophyte group (74.4%). In terms of plant requirements to the content of mineral and organic nutrition elements in the soil, the groups of mesotrophs and mesooligotrophs dominate (90.7%). Plants growing on moderately acidic soils prevail (60.4%). The results of the analysis reflect the diversity of bioecological adaptations of plants to the conditions of cultural-phytocenoses of anthropogenic-natural origin.
1. Введение
Изучение растительности нижних ярусов культурфитоценозов имеет большое значение в исследовании динамики лесовозобновительного процесса. Анализ флоры растительного сообщества занимает ведущее место и составляет основу ее изучения, является необходимым звеном для оценки степени антропогенного воздействия , . При этом выявляются основные параметры, структура и закономерности формирования растительного сообщества, формулируются выводы о богатстве видов и их происхождении.
Цель исследования – изучение флористического состава и эколого-ценотической структуры напочвенного покрова лесных культур, расположенных на территории Каргопольского лесничества в юго-западной части Архангельской области.
Исследования экологической и эколого-ценотической структуры флоры лесных культур представляют большой интерес в силу уникальности подобного рода объектов, отличающихся своеобразными экологическими условиями, особенностями восстановительной сукцессии и биологическим разнообразием напочвенного покрова под влиянием антропогенного фактора.
2. Методы и принципы исследования
Основой для анализа послужил материал, собранный в полевых условиях (2023 г.) на участке лесных культур сосны и ели, созданных на территории Каргопольского лесничества Архангельской области (Двинско-Вычегодский таежный лесной район). Культуры заложены в 2001 г. в условиях временного переувлажнения почв на вейниково-таволговой вырубке 1994 г. из-под ельника черничного. Видовое разнообразие растительных сообществ изучали маршрутным методом по всей территории лесокультурной площади, охватывая всевозможные лесорастительные условия , , . Заложено 48 учетных площадок размером 1,0 м2. Биоморфологический, географический, экологический и эколого-ценотический анализ флоры проведен с использованием рекомендаций по общепринятым методикам , , , .
3. Основные результаты
На исследуемой территории отмечено 26 семейств, 38 родов и 43 вида растений живого напочвенного покрова. Распределение таксонов по классам представлено в таблице 1.
Таблица 1 - Систематическая структура ценофлоры лесных культур
Класс | Число видов | Число родов | Число семейств | |||
абс. | % | абс. | % | абс. | % | |
Отдел моховидные - bryophyta | ||||||
Листостебельные мхи – Bryopsida | 6 | 14,0 | 6 | 15,8 | 5 | 19,0 |
Политриховые мхи - Polytrichopsida | 1 | 2,3 | 1 | 2,6 | 1 | 4,0 |
Отдел папоротникообразные - polypodiophyta (pteridophyta) | ||||||
Папоротниковидные - Polypodiopsida | 3 | 7,0 | 3 | 7,9 | 2 | 8,0 |
Отдел хвощеобразные - equisetophyta | ||||||
Хвощевидные - Equisetopsida | 4 | 9,3 | 1 | 2,6 | 1 | 4,0 |
Отдел покрытосеменные - magnoliophyta (angiospermatophyta) | ||||||
Однодольные - Liliopsida | 6 | 14,0 | 6 | 15,8 | 3 | 11,0 |
Двудольные - Magnoliopsida | 23 | 53,5 | 21 | 55,3 | 14 | 54,0 |
Всего | 43 | 100,0 | 38 | 100,0 | 26 | 100,0 |
Спектр ведущих семейств является характерным для бореальных флор. Наиболее крупные 10 семейств (Rosaceae, 12%; Asteraceae, 9%; Equisetaceae, 9%; Poaceae, 7% и др.) включают в себя 27 видов и составляют 64% флоры исследуемой территории. Этот показатель определяет степень антропогенной трансформации флоры. Для сравнения, по данным В.М. Шмидта, для флоры Каргопольского района показатель антропогенной трансформации флоры составляет 56% . Показатели флористического богатства ценофлоры лесных культур отображены в таблице 2.
Таблица 2 - Флористическое богатство ценофлоры лесных культур
№ п/п | Наши данные | Данные В.М. Шмидта (2005) для флоры Каргопольского района | ||||||
Семейство | Число | Семейство | Число видов | |||||
видов | родов | абс. | % | |||||
абс. | % | абс. | % | |||||
1 | Rosaceae | 5 | 12 | 4 | 11 | Asteraceae | 56 | 9,9 |
2 | Asteracea | 4 | 9 | 4 | 11 | Poaceae | 51 | 9,0 |
3 | Equisetaceae | 4 | 9 | 1 | 3 | Cyperaceae | 49 | 8,7 |
4 | Poaceae | 3 | 7 | 3 | 8 | Rosaceae | 29 | 5,1 |
5 | Athyriaceae | 2 | 5 | 2 | 5 | Ranunculaceae | 28 | 5,0 |
6 | Ericaceaе | 2 | 5 | 1 | 3 | Scrophulariaceae | 25 | 4,4 |
7 | Fabaceae | 2 | 5 | 2 | 5 | Caryophyllaceae | 22 | 3,9 |
8 | Hylocomiaceae | 2 | 5 | 2 | 5 | Brassicaceae | 20 | 3,6 |
9 | Liliaceae | 2 | 5 | 2 | 5 | Fabaceae | 19 | 3,4 |
10 | Apiaceae | 1 | 2 | 1 | 3 | Orchidaceae | 18 | 3,2 |
Итого | - | 27 | 64,0 | - | - | - | 317 | 56,2 |
Жизненная форма – результат приспособления растения к условиям обитания, выражается в морфологических признаках. Анализ состава ценофлоры по признакам жизненных форм проведен в соответствии с классификацией И.Г. Серебрякова и может быть полезным при обсуждении вопросов формирования растительных сообществ и жизненных стратегий.
По результатам исследования ценофлоры лесных культур установили, что преобладают травянистые растения (54%), кустарники и кустарнички составляют по 7,0% в общем составе флоры. Большая часть травянистых растений на исследуемой территории относится к поликарпическим многолетникам (72%).
При характеристике жизненной формы также учитывался тип корневой системы. Корневищные виды составляют 58%, из них короткокорневищные – 22%, длиннокорневищные – 36%. Классификация жизненных форм по Г.И. Серебрякову используется как индикатор экологических условий. Преобладанию корневищных многолетников способствует рыхлая, незадерненная почва с хорошей аэрацией верхних горизонтов. Широкое распространение длиннокорневищных растений говорит о достаточном или даже избыточном увлажнении местообитаний .
При ботанико-географическом анализе флоры выделили географические элементы флоры, то есть группы видов, сходные по своему распространению и происхождению, в соответствии с методом биогеографических координат Б.А. Юрцева . Ареал распространения видов характеризуется широтной и долготной составляющей. Анализ проводится как по широтным и по долготным группам в отдельности, так и по двухмерным типам ареалов , . Ареал произрастаниясосудистых видов растений представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Ареал произрастания сосудистых видов растений
Ареал произрастания | Количество видов, шт. | Доля видов, % |
Бореальный циркумполярный | 15 | 41,6 |
Бореальный евроазиатский | 9 | 25,0 |
Бореальный евросибирский | 2 | 5,5 |
Бореальный европейский | 1 | 2,8 |
Бореальный еврозападносибирский | 1 | 2,8 |
Бореонеморальный евроазиатский | 1 | 2,8 |
Бореонеморальный евросибирский | 1 | 2,8 |
Бореонеморальный циркумполярный | 1 | 2,8 |
Гипоарктический циркумполярный | 1 | 2,8 |
Неморальный еврозападносибирский | 1 | 2,8 |
Плюризональный циркумполярный | 2 | 5,5 |
Циркумполярный | 1 | 2,8 |
Общий итог | 36 | 100,0 |
Таким образом, географическая структура ценофлоры лесных культур на данном возрастном этапе носит бореальный характер. Из широтных фракций преобладает бореальная группа (28 видов, 78%), незначительную долю составляет бореонеморальная (3 вида, 8%). Довольно велико присутствие циркумполярной долготной фракции (20 видов, 56%).
Экологический анализ исследуемой территории основан на выявлении сходных групп растений по отношению к факторам среды (увлажнение, кислотность и азотообеспеченность почвы и освещенность) и позволяет выявить растения-индикаторы, которые указывают на особенности природной среды и процессы, происходящие в ней. Распределение видов по отношению к факторам среды, представленное в таблице 4, отражает микроклиматические условия. Виды отличаются чувствительностью к влиянию факторов среды и потребностью в ресурсе.
Таблица 4 - Распределение видов растений по экологическим группам
Экологическая группа | Количество видов, шт. | Доля видов, % |
По отношению к освещенности | ||
Полутеневые | 23 | 53,5 |
Растения глубокой тени | 1 | 2,3 |
Преимущественно световые | 13 | 30,2 |
Растения теневой освещенности | 6 | 14,0 |
По отношению к почвенному увлажнению | ||
Гигрофит | 1 | 2,3 |
Мезогигрофит | 10 | 23,3 |
Мезофит | 32 | 74,4 |
По отношению к почвенному богатству | ||
Мезоолиготроф | 13 | 30,2 |
Мезоэутроф | 3 | 7,0 |
Мезотроф | 26 | 60,5 |
Олиготроф | 1 | 2,3 |
По отношению к почвенной кислотности | ||
Нейтрофильная | 10 | 23,3 |
Перацидофильная | 7 | 16,3 |
Субацидофильная | 26 | 60,4 |
Общий итог | 43 | 100,0 |
В исследуемой флоре преобладают теневыносливые растения (Rosa acicularis Lindl., Vaccinium myrtillus L. и др.; 53,5%). Следующую позицию занимают светолюбивые виды (Fragaria vesca L., Rubus idaeus L. и др.; 30,2%). В процессе роста и развития лесных культур происходит смена светового режима, что связано с увеличением высоты и полноты древесного полога. При этом происходит модификация растительного состава и большее распространение теневыносливых видов.
В экологическом спектре флоры четко прослеживается доминирование двух групп растений: мезофитов (Solidago virgaurea L., Rubus saxatilis L. и др.; 74,4%) и мезогигрофитов (Deschampsia cespitosa (L.) Beauv., Equisetum sylvaticum L. и др.; 23,3%). В целом преобладание мезофитов подчеркивает лесной характер изучаемой флоры.
В условиях временного переувлажнения почв в напочвенном покрове лесных культур создается исключительно благоприятная обстановка для роста мезотрофных видов (Chamerion angustifolium (L.) Holub., Filipendula ulmaria (L.) Maxim и др.; 60,5%), которые произрастают в основном на почвах со средним содержанием азота. Дополнительно можно отметить мезоолиготрофные виды, растения бедных азотом почв, отличающиеся широким распространением (Maianthemum bifolium (L.) F.W. Schmidt., Trientalis europaea L.; 30,2%).
Преобладает группа мезотрофов, которые произрастают в основном на почвах со средним содержанием азота, группа мезоолиготрофов – в основном на бедных почвах. На долю мезотрофов и мезоолиготрофов приходится 90,7% от видового состава. Остальные растения имеют небольшое распространение: доля олиготрофов (Vaccinium vitis-ideae L.) и мезоэутрофов (Geranium sylvaticum L. и др.) менее 10%. Это связано с тем, что в результате промывного водного режима и разрушающего действия кислот из верхних горизонтов почвы удаляются легкорастворимые соединения, в результате почва обедняется зольными элементами. Доля растений, предпочитающих кислые почвы (Calamagrostis epigeios (L.) Roth., Filipendula ulmaria (L.) Maxim и др.), составляет 60,4% от общего количества видов ценофлоры.
При анализе ценофлоры какой-либо местности стоит учитывать две тесно связанные между собой характеристики, а именно экологическую и ценотическую составляющую . Под эколого-ценотической группой понимаем совокупность видов растений, схожих по месту обитания и по отношению к экологическим факторам . Эколого-ценотические группы растений приведены по классификации О.В. Смирновой, Л.Г. Ханиной, В.Э. Смирнова .
В исследуемой флоре господствует бореальная внутрилесная группа (31%), образованная видами растений сомкнутых темнохвойных лесов. Промежуточное положение занимает неморальная внутрилесная группа (17%). Нитрофильная (ольшаниковая) опушечная группа, а также водно-болотная группа, объединяющая прибрежно-водные и внутриводные виды, занимают небольшую долю в ценозе (по 11%). Таким образом, по ценотической приуроченности абсолютное большинство видов являются лесными.
4. Заключение
В результате проведенных исследований определен семейственно-видовой состав ценофлоры лесных культур, а также приведена характеристика растений по отношению к основным факторам среды. Напочвенный покров лесных культур сформирован в основном видами, типичными для местообитаний с влажными и сырыми, бедными азотом почвами с повышенной кислотностью.
Таким образом, в фазе чащи лесных культур формируются структурные образования лесных теневыносливых многолетников, что позволяет сделать вывод о направленном восстановлении исходного нижнего яруса лесного фитоценоза.