Пространственная структура лесных и болотных биогеоценозов в зоне влияния Рыбинского водохранилища (на примере участка «Бор Тимонино», Дарвинский заповедник)
|
Аннотация
Введение 5
Материалы и методы 7
Глава 1. Физико-географическое описание территории 11
1.1 История создания, цели и задачи 11
1.2 Геология и геоморфология 11
1.3 Климат 12
1.4 Гидрологический режим 13
1.5 Почвы 13
1.6 Растительность и флора 14
1.6.1. Болотная растительность 15
1.6.2 Леса 16
1.6.3 Луга 17
1.7 Животный мир 17
1.8 Влияние Рыбинского водохранилища 18
Глава 2. Флора, растительность и почвы ключевых участков «Утешковское болото» и «болото Большой мох» 21
2.1. Ключевой участок «Утешковское болото» 21
2.1.1 Флора и растительность 21
2.1.2 Почвенный покров 23
2.2 Ключевой участок «болото Большой мох» 24
2.2.1 Флора и растительность 24
2.2.2 Почвы 25
Глава 3. Результаты и обсуждения. Геоботаническая и ландшафтная карты. Динамические процессы 27
3.1 Геоботаническая карта 27
3.1.1 Описание растительных сообществ ключевого участка 27
3.1.2 Сравнение растительных сообществ ключевого участка с участком «Большой мох» 34
3.2 Ландшафты 36
3.2.1 Описание ландшафтов ключевого участка 36
3.3 Динамические процессы в ландшафтах 38
3.3.1 Анализ растительных сообществ ключевого участка по шкалам Л.Г.Раменского 39
3.3.2 Описание выявленных процессов 40
Заключение и выводы 44
Список литературы: 46
Приложение 51
Введение 5
Материалы и методы 7
Глава 1. Физико-географическое описание территории 11
1.1 История создания, цели и задачи 11
1.2 Геология и геоморфология 11
1.3 Климат 12
1.4 Гидрологический режим 13
1.5 Почвы 13
1.6 Растительность и флора 14
1.6.1. Болотная растительность 15
1.6.2 Леса 16
1.6.3 Луга 17
1.7 Животный мир 17
1.8 Влияние Рыбинского водохранилища 18
Глава 2. Флора, растительность и почвы ключевых участков «Утешковское болото» и «болото Большой мох» 21
2.1. Ключевой участок «Утешковское болото» 21
2.1.1 Флора и растительность 21
2.1.2 Почвенный покров 23
2.2 Ключевой участок «болото Большой мох» 24
2.2.1 Флора и растительность 24
2.2.2 Почвы 25
Глава 3. Результаты и обсуждения. Геоботаническая и ландшафтная карты. Динамические процессы 27
3.1 Геоботаническая карта 27
3.1.1 Описание растительных сообществ ключевого участка 27
3.1.2 Сравнение растительных сообществ ключевого участка с участком «Большой мох» 34
3.2 Ландшафты 36
3.2.1 Описание ландшафтов ключевого участка 36
3.3 Динамические процессы в ландшафтах 38
3.3.1 Анализ растительных сообществ ключевого участка по шкалам Л.Г.Раменского 39
3.3.2 Описание выявленных процессов 40
Заключение и выводы 44
Список литературы: 46
Приложение 51
Цель работы - изучить характер взаимодействия лесных и болотных биогеоценозов, испытывающих влияние искусственного водоёма, на примере выбранного ключевого участка. Работа проводилась на территории Дарвинского государственного природного биосферного заповедника.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
• Изучение основных процессов, происходящих на данной территории, на основе литературных данных и выбор подходящего для проведения исследования ключевого участка
• Проведение геоботанических и ландшафтных полевых исследований с применением данных дистанционного зондирования
• Классификация выполненных геоботанических описаний, разработка легенды карты и картографирование растительности ключевого участка
• Составление карты динамических процессов в ландшафтах
• Выявление закономерностей формирования современного растительного покрова
• Проведение лабораторных исследований почвенных образцов
Болотообразование является характерным процессом для зоны тайги. Особый интерес представляют взаимоотношения болота и леса - процессы заболачивания суходолов и разболачивания территории, зарастание её лесом. Однако на изучаемом участке течение этих процессов осложняется влиянием огромного искусственного водоёма - Рыбинского водохранилища.
Дарвинский государственный природный биосферный заповедник занимает северо-западное побережье Рыбинского водохранилища и находится на территории Вологодской и Ярославской областей. Территория заповедника обладает высокими природоохранной и научной ценностями.
Как для любого искусственно созданного резервуара, для водохранилища характерны сильные многолетние и внутригодовые колебания уровня. В среднем, такие колебания составляют 3 -4 м, однако в отдельные годы могут достигать 5 м (Рыбинское ..., 1972; Кузнецов, Рыбникова, 2015). Поскольку территория заповедника - это плоский, слабо расчлененный полуостров, глубоко вдающийся в водохранилище, такие изменения уровня воды оказывают на неё существенное воздействие. Кроме того, в прибрежной зоне активно протекают различные процессы, такие как волновая и ветровая абразия, биогенная седиментация. Именно это и определяет облик ландшафтов побережья, где затопление или осушение широкой прибрежной полосы является главным фактором формирования специфических для территории фитоценозов, сформировавших зону временного затопления. Однако на этом влияние водохранилища на окружающую территорию не заканчивается. Изменение почвенно-грунтовых условий и микроклиматических показателей привело к появлению зоны подтопления, на границе с зоной временного затопления (ЗВЗ). Здесь происходит сложный комплекс процессов, которые должны проявляться, в том числе, и в зоне контакта лесных и болотных биогеоценозов, определять их состав и структуру.
Изменение прибрежно-водной растительности, растительности лугов, лесов под влиянием водохранилища изучали Кутова Т.Н (1953), Бобровский Р.В. (1953), Бельский П.С. (1949), Леонтьев А.М. (1956), Куражковский Л.Н. (1953). Подробное изучение болот заповедника было проведено в 1960-х годах В.П. Денисенковым (1969).
Таким образом, изучая состав и структуру растительных сообществ, произрастающих на границе с ЗВЗ, можно получить представление о влиянии искусственного затопления на болотные сообщества. По данному вопросу существует ограниченное число публикаций: в этом заключается новизна работы.
По результатам данной работы опубликована статья в журнале «Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г.Смидовича» (Галанина и др., 2021).
Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы и приложения.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
• Изучение основных процессов, происходящих на данной территории, на основе литературных данных и выбор подходящего для проведения исследования ключевого участка
• Проведение геоботанических и ландшафтных полевых исследований с применением данных дистанционного зондирования
• Классификация выполненных геоботанических описаний, разработка легенды карты и картографирование растительности ключевого участка
• Составление карты динамических процессов в ландшафтах
• Выявление закономерностей формирования современного растительного покрова
• Проведение лабораторных исследований почвенных образцов
Болотообразование является характерным процессом для зоны тайги. Особый интерес представляют взаимоотношения болота и леса - процессы заболачивания суходолов и разболачивания территории, зарастание её лесом. Однако на изучаемом участке течение этих процессов осложняется влиянием огромного искусственного водоёма - Рыбинского водохранилища.
Дарвинский государственный природный биосферный заповедник занимает северо-западное побережье Рыбинского водохранилища и находится на территории Вологодской и Ярославской областей. Территория заповедника обладает высокими природоохранной и научной ценностями.
Как для любого искусственно созданного резервуара, для водохранилища характерны сильные многолетние и внутригодовые колебания уровня. В среднем, такие колебания составляют 3 -4 м, однако в отдельные годы могут достигать 5 м (Рыбинское ..., 1972; Кузнецов, Рыбникова, 2015). Поскольку территория заповедника - это плоский, слабо расчлененный полуостров, глубоко вдающийся в водохранилище, такие изменения уровня воды оказывают на неё существенное воздействие. Кроме того, в прибрежной зоне активно протекают различные процессы, такие как волновая и ветровая абразия, биогенная седиментация. Именно это и определяет облик ландшафтов побережья, где затопление или осушение широкой прибрежной полосы является главным фактором формирования специфических для территории фитоценозов, сформировавших зону временного затопления. Однако на этом влияние водохранилища на окружающую территорию не заканчивается. Изменение почвенно-грунтовых условий и микроклиматических показателей привело к появлению зоны подтопления, на границе с зоной временного затопления (ЗВЗ). Здесь происходит сложный комплекс процессов, которые должны проявляться, в том числе, и в зоне контакта лесных и болотных биогеоценозов, определять их состав и структуру.
Изменение прибрежно-водной растительности, растительности лугов, лесов под влиянием водохранилища изучали Кутова Т.Н (1953), Бобровский Р.В. (1953), Бельский П.С. (1949), Леонтьев А.М. (1956), Куражковский Л.Н. (1953). Подробное изучение болот заповедника было проведено в 1960-х годах В.П. Денисенковым (1969).
Таким образом, изучая состав и структуру растительных сообществ, произрастающих на границе с ЗВЗ, можно получить представление о влиянии искусственного затопления на болотные сообщества. По данному вопросу существует ограниченное число публикаций: в этом заключается новизна работы.
По результатам данной работы опубликована статья в журнале «Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г.Смидовича» (Галанина и др., 2021).
Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы и приложения.
В результате работы был проведен анализ взаимодействия лесных и болотных биогеоценозов, испытывающих влияние искусственного водоёма, на примере ключевого участка «Утешковское болото» (ДГЗ, кордон Бор-Тимонино). Была составлена геоботаническая карта ключевого участка, на которой выделено 5 болотных, 11 лесных и 1 травяная ассоциация. Была составлена ландшафтная карта ключевого участка и карта динамических процессов в ландшафтах, на которой отражены 7 процессов. Было проведено сравнение с растительностью и ландшафтами болота «Большой мох», расположенного вблизи заповедного пос. Борок.
Была рассмотрена связь почвенного покрова с флорой и растительностью участка, взаимовлияние леса и болота. Были сделаны следующие выводы:
Во-первых, флора верховых болот Дарвинского заповедника характерна для южной тайги. В тоже время она чрезвычайно бедна, а сообщества, слагающие массив, - однообразны. Здесь преобладают пушицево-кустарничково-сфагновые сообщества с осоками, редкой низкой сосной или березой. На всей территории олиготрофных болот преобладают Sphagnum divinum и Sphagnum angustifolium. Флора минеральных гряд также бедна и однообразна. В основном, они покрыты сосновыми зеленомошнокустарничковыми лесами и елово-мелколиственными редкотравными сообществами. Такую экстремальную бедность можно объяснить как нахождением ключевого участка в самом сердце огромного верхового массива, так и бедным составом подстилающих пород.
Зона временного затопления на территории ключевого участка «Утешковское болото» представлена травяно-осоковыми группировками, переходящими в сплошные тростниковые или рогозовые заросли с широким участием гидрофитов. Заросли ивовых кустарников редки, они занимают крайние к лесу территории и представляют собой узкие полосы.
Во-вторых, на территории ключевого участка происходят процессы смены сообществ. Это восстановление Picea abies в мелколиственных ассоциациях, произрастающих на высоких грядах и существенное суходольное заболачивание минеральных островов и вдающихся в болото лесных гряд. Оно выражается в выпадении из древостоя крупных деревьев - сосен и берез. Границы суходола и болота здесь достаточно размыты, наблюдается внедрение в состав сообществ: сфагновых мхов (Sphagnum riparium, S. squarrosum), болотных кустарничков (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Oxycoccus palustris), осок (Carex globularis, C. lasiocarpa) и пушицы (Eriophorum vaginatum).
В-третьих, воздействие водохранилища связано, в первую очередь, с периодическим подъёмом грунтовых вод. Этот процесс оказывает наибольшее влияние на сообщества низких гряд с запада, востока и юга ключевого участка, контактирующих с заливами водохранилища или с ЗВЗ и формирует зону подтопления. Для этой зоны характерны сосняки кустарничково-сфагновые и березняки кустарничково-травяно- осоково-сфагновые. В таких сообществах увеличивается доля видов индикаторов затопления, не характерных для других участков заповедника: Carex globularis, Calamagrostis canescens, Scutellaria galericulata L., Carex acuta, Juniperus communis, Eriophorum vaginatum, Carex nigra, Carex vesicaria, Frangula alnus, Poa palustris, Lythrum salicaria, Juncus filiformis, Comarum palustre, Alisma plantago-aquatica. В такие сообщества активно внедряются виды, произрастающие в ЗВЗ: Potamogeton gramineus, Carex vesicaia^Carex rostrata, Ranunculus lingua, Callapalustris.
Степень воздействия водохранилища зависит от высоты и ширины гряд, от удаленности от ЗВЗ.
Сильные ветра, дующие в постоянном направлении со стороны водохранилища, также оказывают воздействие на растительные сообщества окраек ключевого участка. В них происходит выпадение и поломка деревьев, фаутные изменения стволов.
В-четвертых, другими наиболее выраженными процессами являются процессы заболачивания и торфообразования, активно происходящие на грядах, граничащих с болотным массивом, на минеральных островах. В растительности этот процесс проявляется во внедрении в состав сообщества видов олиготрофных болот: Vaccinium uliginosum, Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia, Oxycoccus palustris и сфагновых мхов: Sphagnum angustifolium, Sphagnum divinum, Sphagnum fallax.
Таким образом, при непосредственном контакте с водохранилищем происходит увеличение скорости заболачивания суши. В зоне подтопления формируются особые экотонные сообщества, характеризующиеся усилением процессов естественной динамики растительного покрова и развитием глеевого процесса в почвах.
Была рассмотрена связь почвенного покрова с флорой и растительностью участка, взаимовлияние леса и болота. Были сделаны следующие выводы:
Во-первых, флора верховых болот Дарвинского заповедника характерна для южной тайги. В тоже время она чрезвычайно бедна, а сообщества, слагающие массив, - однообразны. Здесь преобладают пушицево-кустарничково-сфагновые сообщества с осоками, редкой низкой сосной или березой. На всей территории олиготрофных болот преобладают Sphagnum divinum и Sphagnum angustifolium. Флора минеральных гряд также бедна и однообразна. В основном, они покрыты сосновыми зеленомошнокустарничковыми лесами и елово-мелколиственными редкотравными сообществами. Такую экстремальную бедность можно объяснить как нахождением ключевого участка в самом сердце огромного верхового массива, так и бедным составом подстилающих пород.
Зона временного затопления на территории ключевого участка «Утешковское болото» представлена травяно-осоковыми группировками, переходящими в сплошные тростниковые или рогозовые заросли с широким участием гидрофитов. Заросли ивовых кустарников редки, они занимают крайние к лесу территории и представляют собой узкие полосы.
Во-вторых, на территории ключевого участка происходят процессы смены сообществ. Это восстановление Picea abies в мелколиственных ассоциациях, произрастающих на высоких грядах и существенное суходольное заболачивание минеральных островов и вдающихся в болото лесных гряд. Оно выражается в выпадении из древостоя крупных деревьев - сосен и берез. Границы суходола и болота здесь достаточно размыты, наблюдается внедрение в состав сообществ: сфагновых мхов (Sphagnum riparium, S. squarrosum), болотных кустарничков (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Oxycoccus palustris), осок (Carex globularis, C. lasiocarpa) и пушицы (Eriophorum vaginatum).
В-третьих, воздействие водохранилища связано, в первую очередь, с периодическим подъёмом грунтовых вод. Этот процесс оказывает наибольшее влияние на сообщества низких гряд с запада, востока и юга ключевого участка, контактирующих с заливами водохранилища или с ЗВЗ и формирует зону подтопления. Для этой зоны характерны сосняки кустарничково-сфагновые и березняки кустарничково-травяно- осоково-сфагновые. В таких сообществах увеличивается доля видов индикаторов затопления, не характерных для других участков заповедника: Carex globularis, Calamagrostis canescens, Scutellaria galericulata L., Carex acuta, Juniperus communis, Eriophorum vaginatum, Carex nigra, Carex vesicaria, Frangula alnus, Poa palustris, Lythrum salicaria, Juncus filiformis, Comarum palustre, Alisma plantago-aquatica. В такие сообщества активно внедряются виды, произрастающие в ЗВЗ: Potamogeton gramineus, Carex vesicaia^Carex rostrata, Ranunculus lingua, Callapalustris.
Степень воздействия водохранилища зависит от высоты и ширины гряд, от удаленности от ЗВЗ.
Сильные ветра, дующие в постоянном направлении со стороны водохранилища, также оказывают воздействие на растительные сообщества окраек ключевого участка. В них происходит выпадение и поломка деревьев, фаутные изменения стволов.
В-четвертых, другими наиболее выраженными процессами являются процессы заболачивания и торфообразования, активно происходящие на грядах, граничащих с болотным массивом, на минеральных островах. В растительности этот процесс проявляется во внедрении в состав сообщества видов олиготрофных болот: Vaccinium uliginosum, Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia, Oxycoccus palustris и сфагновых мхов: Sphagnum angustifolium, Sphagnum divinum, Sphagnum fallax.
Таким образом, при непосредственном контакте с водохранилищем происходит увеличение скорости заболачивания суши. В зоне подтопления формируются особые экотонные сообщества, характеризующиеся усилением процессов естественной динамики растительного покрова и развитием глеевого процесса в почвах.
