Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

STABILITY INDICATORS OF THE JUNIPERUS COMMUNIS POPULATIONS IN FIR-TREE AND PINE TYPES OF THE WOOD ON THE EXAMPLE OF FOREST PLANTINGS OF THE VISIMSKY RESERVE AND VICINITIES OF SARAPUL IN THE REPUBLICS OF UDMURTIA

Kozhevnikov A.P. 1 Tishkina E.A. 2
1 FGBOU VPO "Ural State Forest Engineering University"
2 FGBUN "Botanical garden of the Urals Dpt. of the Russian Academy of Sciences"
Интенсивная эксплуатация лесных ресурсов способствует трансформации лесных экосистем, нарушению нормального семеношения и воспроизводству отдельных видов. Сплошной ареал можжевельника обыкновенного становится прерывистым. В сохранении генофонда редких видов существенную роль играют особо охраняемые природные территории – заповедники, ландшафтные заказники. В статье на примере двух объектов – лесных насаждений Висимского заповедника (ельники) и сосняков окрестностей г. Сарапул (Удмуртия) приводятся данные по оценке устойчивости ценопопуляций можжевельника обыкновенного и их фрагментов. Состояние и способность к самовосстановлению ценопопуляций индицируются определением их плотности и состава онтогенетических спектров. Предлагается сарапульским ценопопуляциям, находящимся в зоне активной рекреации, придать статус ландшафтных заказников.
Intensive operation of forest resources promotes transformation of forest ecosystems, violation of a normal seeds production and reproduction of separate types. The continuous area of a juniper ordinary becomes faltering. In preservation of a gene pool of rare species the essential role is played by especially protected natural territories – reserves, landscape wildlife areas. On the example of two objects – forest plantings of the Visimsky reserve (fir groves) and pine forests of vicinities Sarapul (Udmurtia) provided data according to stability of populations of a juniper ordinary and their fragments. The state and ability to self-restoration of populations are displayed by determination of their density and structure the ontogenetik of ranges. It is offered to the Sarapul population which are in a zone of an active recreation, to give the status of landscape wildlife areas.
ontogenetik range
stability indicators
population
juniper ordinary

Введение

Можжевельник обыкновенный (Junniperus communis L.) – единственный вид из семейства Кипарисовых (Cupressaceae L.), естественно произрастающий в северных широтах в виде локальных ценопопуляций преимущественно в подлеске сосновых и еловых типах леса. На Урале данный вид имеет дизъюнктивный ареал с пространственным разделением его поселений на несколько сотен километров. Природные и антропогенные изоляты можжевельника находятся под фитоценотической защитой сосновых, еловых насаждений или в экотонах.

Устойчивость лесных насаждений выражается в способности сохранять свойства, функции и долговечность входящих в их состав популяций видов. Под ценопопуляцией понимается популяция древесного вида в границах фитоценоза. Фрагментация лесных экосистем из-за интенсивной эксплуатации лесных ресурсов способствовала нарушению нормального семенного размножения вида и образованию локальных ценопопуляций (фрагментов) можжевельника обыкновенного [5]. Их состояние и способность к самовосстановлению можно оценить определением плотности ценопопуляции и состава онтогенетического спектра. Устойчивость ценопопуляций можжевельника и их фрагментов путем индикации онтогенетического спектра на Урале не изучена [6, 7].

Цель исследования – определение устойчивости ценопопуляций можжевельника обыкновенного и их фрагментов при помощи индикации онтогенетических спектров в сосновых и еловых типах леса с разным уровнем антропогенной нагрузки.

Материал и методы исследования

Объекты исследований – ценопопуляции можжевельника и их фрагменты – в еловых (Висимский государственный природный биосферный заповедник) и в сосновых насаждениях (окрестности г. Сарапул республики Удмуртия). По Б.П. Колесникову [8] ельники заповедника (Свердловская область) находятся в Средне-уральской низкогорной южнотаежной провинции. Сосняки на склонах вдоль реки Кама (Удмуртия) расположены в Урало-Западносибирской таежной провинции [2] .

При характеристике местообитаний можжевельника нами определены тип леса, класс бонитета древостоя, сомкнутость древесного полога и плотность ценопопуляции или фрагмента. Возрастная структура и индекс возрастности ценопопуляций (фрагментов) установлен по количеству особей различного возрастного состояния по методике Т.А. Работнова [9] и А.А. Уранова [10]. При оценке устойчивости ценопопуляций использованы индекс восстановления и индекс замещения [4]. Энергетический индекс эффективности растений в каждом онтогенетическом состоянии и средняя эффективность ценопопуляции (энергетическая нагрузка на среду) рассчитаны по Л.А. Животовскому [3]. Тип ценопопуляций определен по классификациям – Л.А. Животовского и О.В. Смирновой. Оценка урожайности ценопопуляций можжевельника проведена с учетом доли женских особей генеративного возраста. Жизненное состояние особей ценопопуляций можжевельника оценивалось визуально по пятибалльной шкале В.А. Алексеева [1]. По индексу жизненного состояния особей ценопопуляции установлены категории их состояния (КС) [1]. При статистической обработке полученных данных применены стандартные программы Microsoft Word и Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Наибольшая плотность (556-944 особи) ценопопуляции можжевельника установлена в сосновых типах леса (табл.1).

Во всех ценопопуляциях определены только две категории их жизненного состояния: КСI – ценопопуляции в ельнике хвощево-сфагновом со здоровыми особями с незначительным повреждением (10–20 %) и КСII – умеренно ослабленные ценопопуляции с повреждением 21–50 % в ельниках мелкотравно-вейниковом, мелкотравном, разнотравном, хвощево-мелкотравном и в сосняках разнотравном и брусничном. В сарапульских ценопопуляциях можжевельника доминируют женские особи (62–67 %). Исключением является фрагмент ценопопуляции 3 (ФЦП3) в сосняке брусничном – 47 %. В висимских ценопопуляциях преобладают мужские особи (69–86 %). Хорошая урожайность шишкоягод (4 балла) отмечена только в сарапульских ценопопуляциях.

Особи прегенеративного периода во всех ценопопуляциях можжевельника составляют (3–100 %) (рис.1). Генеративные особи определены в восьми ценопопуляциях (7–87 %), кроме двух ценопопуляций, находящихся в ельнике разнотравном (ЦП7, ЦП9). Постгенеративный период не установлен у особей висимских ценопопуляций в мелкотравно-вейниковом (ЦП5), в мелкотравном (ЦП6) и разнотравном (ЦП7, ЦП9) типах леса. Самыми молодыми являются висимские ценопопуляции (ЦП5, ЦП6, ЦП7, ЦП8, ЦП9, ЦП10) в еловых типах леса, где ювенильные особи составляют – 3–40 %, имматурные – 11–80 %, виргинильные – 3–63 %, молодые генеративные 3–20 % и сенильные – 7–13 % (рис.2). Особи зрелого и позднего генеративного состояния на данном объекте отсутствуют. В сарапульских ценопопуляциях и их фрагментах особи можжевельника распределены от ювенильного (3 %), имматурного (3–10 %), виргинильного (3–10 %) до молодого генеративного (17–47 %), средневозрастного генеративного (27–57 %), старого генеративного (7–27 %), субсенильного (3–10 %) и сенильного (3 %) онтогенетических состояний (рис. 3).

В возрастном спектре сарапульских ценопопуляций преобладают генеративные особи. По индексу восстановления (0,04–0,16) и индексу замещения (0,03–0,15) к самоподдержанию способны висимские ценопопуляции под пологом древостоя ели сибирской III– IV классов бонитета при сомкнутости древесного полога 0,7–0,8 (табл.2). Сарапульские ценопопуляции можжевельника, несмотря на высокую плотность (758 шт./га), имеют низкий уровень самовосстановления. Доля прегенеративных особей в сарапульских ценопопуляциях незначительна, поэтому индекс замещения имеет низкое значение (0,03–0,15).

1. Характеристика сарапульских и висимских ценопопуляций можжевельника обыкновенного

Номер ценопопуляции или фрагмента

Тип леса, растительное сообщество

Древостой

Ценопопуляции или фрагменты

 

Плотность, шт./га

Категория жизненного состояния

Соотношение мужских и женских особей на 1 га, %

Урожайность, баллл

 

состав

класс бонитета

сомкнутость древесного полога

 

жен.

муж.

 

Сарапульские ценопопуляции

 

1

Сосняк разнотравный

10С

II

0,7

667

КСII

67

33

4

 

2

Сосняк брусничный

10С

IV

0,3

944

КСII

65

35

4

 

3

Сосняк брусничный

10С

IV

0,3

867

КСII

47

53

4

 

4

Сосняк брусничный

10С

IV

0,3

556

КСII

62

38

4

 

Висимские ценопопуляции

 

5

Ельник мелкотравно-вейниковый

6Е4С

III

0,7

478

КСII

23

77

0

 

6

Ельник мелкотравный

9Е1Б

IV

0,9

333

КСII

31

69

0

 

7

Ельник разнотравный

10Е

III

0,7

489

КСII

27

73

0

 

8

Ельник хвощево-мелкотравный

10Е

IV

0,9

422

КСII

17

83

1

 

9

Ельник разнотравный

7Е3С

III

0,8

589

КСII

24

76

0

 

10

 

Ельник хвощево-сфагновый

6Е4С

IV

0,7

444

КСI

14

86

0

 

Рис.2. Онтогенетические спектры висимских ценопопуляций можжевельника обыкновенного

Индекс их энергетической эффективности имеет высокое значение 0,75–0,87, что соответствует большому давлению на энергетические ресурсы среды. В Висимском заповеднике энергетическое влияние ценопопуляций можжевельника на среду незначительно. Их индекс возрастности висимских ценопопуляций можжевельника указывает на инвазионный тип, исключение составляет ценопопуляция в ельнике хвощево-сфагновом (тип – нормальная, спектр – вегетативно-омоложенный).

Рис. 3. Онтогенетические спектры сарапульских ценопопуляций можжевельника обыкновенного в сосновых типах леса

Тип висимских ценопопуляций можжевельника классифицируется как молодой, так как большая часть их особей не достигла генеративного состояния (рис. 4), у сарапульских ценопопуляций определен зрелый тип.

Рис.4. Распределение сарапульских и висимских ценопопуляций по классификации «дельта-омега»

2. Индикаторы устойчивости сарапульских и висимских ценопопуляций можжевельника обыкновенного

Номер ценопопуляции или фрагмента

 

 

 

Тип леса

Индикаторы устойчивости ценопопуляций и их фрагментов

Индекс восстановления

Индекс замещения

Индекс эффективности

Индекс возрастности

Тип ценопопуляции и их фрагментов по Животовскому Л.А.

Тип и спектр ценопопуляции и их фрагментов по Смирновой О.В.

Сарапульские ценопопуляции

1

Сосняк разнотравный

0,16

0,15

0,75

0,38

зрелый

Нормальная, полночленный

2

Сосняк брусничный

0,04

0,03

0,87

0,51

зрелый

Нормальная, прерывистый

3

Сосняк брусничный

0,11

0,11

0,79

0,48

зрелый

Нормальная, прерывистый

4

Сосняк брусничный

0,04

0,03

0,84

0,50

зрелый

Нормальная, прерывистый

Висимские ценопопуляции

5

Ельник мелкотравно-вейниковый

14

14

0,37

0,11

молодой

Инвазионная

6

Ельник мелкотравный

4

4

0,30

0,09

молодой

Инвазионная

7

Ельник разнотравный

29

29

0,26

0,07

молодой

Инвазионная

8

Ельник хвощево-мелкотравный

27

9

0,25

0,13

молодой

Инвазионная

9

Ельник разнотравный

29

29

0,29

0,08

молодой

Инвазионная

10

 

Ельник хвощево-сфагновый

26

6,5

0,18

0,17

молодой

Нормальная, вегетативно-омоложенный

Полночленный возрастной спектр имеет всего одна сарапульская ценопопуляция (ЦП1) в сосняке разнотравном. Остальные сарапульские ценопопуляции можжевельника обыкновенного имеют прерывистый возрастной спектр.

Заключение

Ценопопуляции можжевельника обыкновенного в природном комплексе Висимского заповедника находятся на начальной стадии поселения без зрелых генеративных онтогенетических групп. В еловых типах леса можжевельнику потребуется длительное время для образования нормальных и полночленных фрагментов ценопопуляций. Сарапульские ценопопуляции оцениваются как зрелые, нормальные с прерывистым спектром, сокращающиеся и неустойчивые. Снижение и отсутствие численности прегенеративного периода связано с антропогенными факторами (ценопопуляции находятся в зоне активной рекреации). Это определяет необходимость принятия мер по их сохранению.

Исследованные индикаторы устойчивости ценопопуляций можжевельника обыкновенного являются составной частью комплексной оценки устойчивости ландшафтов. Наблюдение за процессами самоподдержания, самовосстановления и изменения возрастной структуры ценопопуляций и их фрагментов на территориях с заповедным режимом и с активной рекреацией позволяет предложить меры по сохранению их устойчивости.

Висимские ценопопуляции способствуют сохранению генофонда и дальнейшему расселению данного вида на Урале. Фитоценозам с локальными ценопопуляциями можжевельника из других местообитаний необходимо придать статус ландшафтных заказников.

Рецензенты:

Залесов С.В., д.с.-х.н., проректор по научной работе, заведующий кафедрой лесоводства, профессор Уральского государственного лесотехнического университета, г. Екатеринбург.

Соловьев В.М., д.б.н., профессор Уральского государственного лесотехнического университета, г. Екатеринбург.