Моделювання змін раритетного фіторізноманіття лучних степів Південного Опілля під впливом антропогенних чинників

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделювання змін раритетного фіторізноманіття лучних степів Південного Опілля під впливом антропогенних чинників

Тривалий антропогенний тиск на природні оселища призвів до значної трансформації рослинного покриву внаслідок вимирання популяцій одних видів та проникнення інших. Осередки лучно-степової рослинності, які у природному стані характеризуються дуже високим рівнем фіторізноманіття, під впливом несприятливих чинників антропогенного характеру також втрачають багатство та своєрідність видового складу. Популяції видів, які найменш пристосовані до деградації оселища, повсюдно зникають із лучно-степових угруповань.

Досі дуже мало відомо про те, на яких етапах деградації оселищ вимирають популяції тих чи інших раритетних видів, а також про сам процес зниження фітосозологічної цінності лучних степів. Тому метою роботи є моделювання процесів скорочення рівня раритетного фіторізноманіття лучних степів внаслідок їх антропогенної деградації.

Моделювання дає змогу не тільки описувати властивості організації та функціонування біосистем, їх динамічні процеси при різних значеннях параметрів, але й прогнозувати характер змін цих біосистем при подальшому впливі різноманітних чинників [2, 7-12]. Такі дослідження повинні бути підставою для створення ефективної програми відновлення природного фіторізноманіття лучно- степових угруповань.Матеріали та методи

Пошук і дослідження популяцій раритетних видів рослин на лучних степах проводили впродовж 2009-2016 рр. на Південному Опіллі (Рогатинський, Галицький, Тисменицький та Тлумацький райони Івано-Франківської області, а також Монастириський, Підгаєцький та Бережанський райони Тернопільської області). Дослідженнями охопили 61 ділянку лучних степів, що відзначалися різними площею та ступенем пасовищної дигресії. З числа раритетних видів рослин обрали 30, які включені до Червоної книги України [4] чи міжнародних природоохоронних переліків (Червоний список Міжнародного Союзу Охорони Природи, Європейський Червоний список тварин і рослин, Додаток І Резолюції 6 Бернської Конвенції та Додаток IV Директиви Ради ЄС 92/43/ЕЕС) [1, 3, 4].

Назви видів подавали за Червоною книгою України [4] та зведенням С.Л. Мосякіна й М.М. Федорончука [13].

Площу лучно-степових ділянок визначали за допомогою інтернет-ресурсу Google Earth (https://www. google. com/earth/). Ступінь пасовищної дигресії травостою оцінювали за видовим складом рослинності та її висотою [5]. Виділяли три ступені дигресії: І - слабка дигресія травостою, ІІ - помірна дигресія, ІІІ - значна дигресія.

Статистичний аналіз проводили за класичними методами [6]. Кореляційний та регресійний аналізи проводили з використанням програми Statistica 7. Модель зміни раритетного фіторізноманіття лучних степів під впливом несприятливих чинників (модель 1) будували, використовуючи отримане рівняння регресії. Для цього у змінні х та у підставляли значення площі ділянки й ступеня дигресії травостою, в результаті чого отримували теоретичний прогноз щодо кількості раритетних видів в оселищі із певними характеристиками (змінна z). Для створення коригованої моделі 2, яка ґрунтується на фактичних даних щодо багатства раритетних видів, обчислювали середні значення кількості раритетних видів (вісь z) в оселищах, згрупованих у класи за подібністю параметрів площі та ступеня дигресії травостою. Окрім кількісного аналізу раритетного фіторізноманіття лучних степів провели також якісний аналіз. Визначали типовий видовий склад раритетної фракції флори ділянок, розподілених на класи за площею та ступенем дигресії травостою. Частоту трапляння виду в оселищах у межах кожного класу виражали у відсотках від загальної кількості ділянок цієї групи. До типового видового складу вид відносили у тому випадку, якщо частота трапляння його популяцій в оселищах певного класу становила не менше 25 %.

Результати досліджень та їх обговорення

Встановлено, що кількість раритетних видів у складі рослинного покриву лучного степу статистично достовірно залежить від його площі та ступеня пасовищної дигресії травостою (табл. 1).

Часто скорочення площі оселища та посилення пасовищної дигресії травостою відбуваються одночасно, при цьому вплив факторів накладається. Тому ми визначили часткові коефіцієнти кореляції між кількістю раритетних видів у складі оселища та двома дослідженими факторами. При усуненні впливу одного з факторів щільність зв'язку між кількістю видів та іншим фактором в обох випадках зростала, змінюючись зі значної на високу. Врахування впливу обох факторів дозволило встановити, що майже % змін багатства раритетної компоненти флори лучних степів відбувається під впливом зменшення площі оселищ та їх надмірного випасання.

Таблиця 1 Залежність кількості популяцій раритетних видів рослин від стану збереження лучного степу (n = 61)

Примітка: усі значення коефіцієнтів статистично достовірні на рівні ймовірності 0,05.

Щоб схематично відтворити процес зниження фітосозологічної цінності лучних степів під впливом зменшення їх площі та посилення пасовищної дигресії травостою, ми провели регресійний аналіз та отримали рівняння регресії:

де z - кількість раритетних видів рослин у складі оселища; x - площа лучно- степової ділянки; у - ступінь пасовищної дигресії травостою.

За допомогою рівняння регресії створено теоретичну модель 1, яка відображає процес зменшення кількості раритетних видів рослин у складі лучного степу під впливом двох антропогенних чинників (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Створена модель 1 відобразила процес зменшення кількості раритетних видів рослин у лучних степах Південного Опілля від 22 (площа оселищ 60 -70 га, І ступінь пасовищної дигресії) до 1 виду (площа менша за 1 га, ІІІ ступінь пасовищної дигресії). Проте, у зв'язку із апроксимацією значень, модель відображає плавне скорочення кількості видів, без стрибкоподібного зникнення популяцій при посиленні тиску несприятливих чинників.

Тому ми згрупували подібні за площею та ступенем дигресії травостою оселища у класи й обчислили середню кількість раритетних видів у кожній групі. Отримана коригована модель зменшення раритетного багатства лучних степів (модель 2) об'єктивніше відображає інтенсивність вимирання популяцій в оселищі на різних етапах його деградації (рис. 2).

Рис. 2. Коригована модель зменшення кількості раритетних видів рослин під впливом скорочення площі та посилення пасовищної дигресії травостою (модель 2).

Природний лучний степ, не трансформований людиною, характеризувався високим рівнем раритетного фіторізноманіття. Посилення пасовищної дигресії травостою спричиняє стрімке зменшення кількості раритетних видів рослин аж до рівня, при якому в оселищі залишаються лише найстійкіші до випасання види (рис. 2). Скорочення площі оселища від 70 га до 1 га спричинює таке ж вимирання видів. Якщо два негативні чинники діють на оселище одночасно, зменшується ймовірність виживання популяцій ще кількох видів. Тобто, модель 2 описує скорочення раритетного фіторізноманіття лучних степів від 22 видів до 2. Разом з тим, вона відображає сильніший вплив дигресії травостою та стрімкіше зменшення кількості видів на початковому та кінцевому етапах скорочення площі оселища, ніж це зображено у моделі 1.

При посиленні впливу несприятливих факторів популяції видів зникають із оселища не безладно. При посиленні пасовищної дигресії порядок вимирання популяцій підпорядкований здатності видів пристосовуватися до випасання. У випадку скорочення площі оселища виживання популяцій одних видів, а зникнення інших, імовірно, пояснюється індивідуальною для кожного виду (чи навіть популяції) чисельністю мінімально життєздатної популяції [14]. Оскільки щільність популяцій, здатність заселяти окремі ділянки оселища з різними еколого-ценотичними умовами, характер поширення насіння тощо для кожного виду строго специфічні, при втраті значної частини оселища чисельність популяцій часто виявляється меншою за критичну. У цьому випадку ймовірність вимирання популяції становить 99 % [15]. Оскільки ми досліджували лучні степи, які зазнавали антропогенного тиску протягом сотень років, раритетна складова флори кожного з них є тією сукупністю раритетних видів, популяції яких зуміли протистояти негативним факторам певної інтенсивності та вижити.

Встановлення порядку вимирання популяцій видів внаслідок впливу несприятливих чинників стає можливим при аналізі великої кількості лучних степів різного ступеня деградації. Ми проаналізували видовий склад раритетної фракції флори 61 ділянки з різними розміром (від 66 га до 0,5 га) і ступенем пасовищної дигресії травостою (І-ІІІ) та об'єднали їх у групи. Попри те, що видовий склад оселища значною мірою визначається географічним розміщенням, кліматичними й еколого-ценотичними умовами, доволі чітко простежувався типовий видовий склад ділянок кожної з груп (табл. 2).

Таблиця 2. Типовий склад раритетних видів рослин на лучних степах із різною площею та ступенем пасовищної дигресії травостою