Закономерности высотно-поясной дифференциации летнего населения птиц Баргузинского заповедника

The research presents the results of investigating the ecological regularities of altitudinal-belt differentiation of the bird population in the Barguzin reserve. Studying the formation of bird fauna and population in the conditions of altitudinal zoning, as well as the factors influencing it, is one of the promising research areas in the Baikal region. The results of such work carried out in undisturbed reference areas can serve as a basis for assessing the size and direction of the natural structure variability of bird communities. The Barguzin State Natural Biosphere Reserve is located in the Northeast Baikal region. It is the oldest Nature Reserve in Russia, created in 1916. Located in undisturbed natural systems, this reserve reflects best global environmental changes.

We collected data during expeditions in the summer 2014 on the territory of the reserve within the western slope of the Barguzin Range. The studies were conducted at key sites of the reserve in 5 altitudes: riverside plain (460-520 m asl and higher), foothill (520-630 m asl and higher), forest (630-1200 m asl and higher), subalpine (1200-1400 m asl and higher) and alpine (1400-2800 m asl and higher) in the valleys of three rivers. Ornithological surveys were carried out in the first half of summer, which corresponds to the nesting population of birds. When carrying out the research, we used the method of route counting of birds without limitation of the counting strip width, followed by recalculation to the area in terms of the bird detection range by the interval method (Ravkin Yu.S., 1967). The total length of the routes was 221 km, including the permanent route along the Davsha river valley - 62 km, along the Ezovka river valley - 69 km and the Bolshaya river valley- 90 km. We analyzed the bird population in selected areas using indices of diversity, domination and sustainability of bird communities (Odum Y, 1986; Gashev SN, 2000). We revealed dominant and subdominant species of high altitude belts of the investigated areas. Species whose number was 10% of the total population density of all species of the high-altitude belt were considered dominant (Kuzyakin AP, 1962). In the nomenclature and when compiling lists of birds, we followed L.S Stepanyan (Stepanyan LS, 2003). The names of some species were taken from The List of Birds of the Russian Federation (Koblik EA. et al, 2006). The fauna of nesting bird species was analyzed by their belonging to the faunal groups (Shtegman BK, 1938). The distribution of birds according to the types of food and nesting was carried out taking into account the data presented in the ornithological reports “Birds of the Soviet Union” and “Birds of Siberia”. Using cluster analysis, we determined the similarity of the bird community of the high-altitude belts of the Barguzin Range.

As a result of the conducted research, we registered 85 species of birds from 9 orders on the territory of the Barguzin Reserve. The main part of the bird population of all high-altitude areas of the reserve is Passeriformes (69% of the total number of species), followed by Charadriiformes (7% of the nesting fauna of the reserve) and Falconiformes (6%). The average density of birds varies from 65 individuals/km² in the alpine belt (the key section of the Davsha River valley) to 242 individuals/km2 in the riverside-flat high-altitude area (the key section of the Bolshaya River) (See Tables 1 and 2). The species diversity of the avifauna of the Barguzin reserve reduces from the foot to the top of the mountains and it is confirmed by the abundance of birds, the parameters of the stability of communities and a complex of information-statistical indices (See Table 3). The overall sustainability of bird communities of the investigated key areas of the reserve takes high values. Bird communities are affected by abiotic and biotic environmental factors. The influence of the heat supply level is clearly traced. A rather low value of the overall stability of bird communities is characteristic of the riverside-flat and alpine high-altitude areas of the Davsha River. The lowest indicator of the overall stability of bird communities is characteristic of the Baikal terraces of the Bolshaya river valley (See Table 3). Probably, the factors that reduce the system stability in the research area can be the radiation balance and moisture conditions. The characteristic of the ecological and faunal structure indicated that the majority of bird species in the reserve belong to the Siberian fauna type (44%), in the trophic bird structure the most widely represented group is insectivorous bird species (45%), and tree nesting birds predominate in researched high-altitude areas during nesting process (35%). The maximum similarity of the avifauna within the Barguzin reserve is observed in the mountain-forest and sub-glacier-subalpine belts, which are distinguished by similar temperature conditions, vegetation composition and the most favorable moistening conditions for birds (See Fig. 1).

The paper contains 1 Figure, 3 Tables and 29 References.

Key words: Southern Siberia; altitudinal belt; bird population; species diversity.

Введение

Возрастание влияния деятельности человека на состояние окружающей среды повышает необходимость получения своевременной информации о текущих изменениях, происходящих в природных комплексах. Верхние пояса гор Южной Сибири - это удобный полигон для изучения процессов, происходящих в орнитокомплексах. Старейший в России, организованный в 1916 г., государственный природный биосферный заповедник «Баргузинский» расположен в Северо-Восточном Прибайкалье, на территории, относящейся к фоновому району оз. Байкал [1]. Заповедник привлекателен как эталон дикой природы в Южной Сибири, никогда не подвергавшейся воздействию человека. Располагаясь в ненарушенных природных системах, заповедник лучше всего отражает глобальные изменения среды и климата.

Баргузинский заповедник расположен на северо-восточном побережье оз. Байкал на западных склонах Баргузинского хребта. Современная территория заповедника общей площадью 366 тыс. га включает в себя строго охраняемое «ядро» (255 тыс. га) и выполняющий функции буферной зоны биосферный полигон (111 тыс. га). С запада заповедник ограничен берегом Байкала и прилегающей трехкилометровой акваторией озера, на юге примыкает к Забайкальскому национальному парку. Северная граница проходит в двух километрах южнее устья р. Шегнанда, а восточная - по главному гребню Баргузинского хребта.

Вследствие значительного перепада высот, расчлененности рельефа и влияния оз. Байкал в заповеднике хорошо выражены высотные пояса растительности, отнесенные Л.Н. Тюлиной к «влажному прибайкальскому типу» [2]. Побережье Байкала окаймлено нешироким поясом байкальских террас (460-600 м над у. м.), в котором преобладают лиственничные леса, встречаются участки кедрачей, сосняков, березняков, а местами - моховые болота и луга. Нижнюю и среднюю часть склонов хребта (600-1200 м над у.м.) занимают горно-таежные леса. Верхнюю границу леса (1200-1400 м над у.м.) образуют парковые березняки, пихтачи и ельники подгольцово-субальпийского высотно-поясного выдела с мощно развитым высокотравьем и кустарниковыми зарослями. Около 32% территории заповедника занимает высокогорный альпийско-гольцовый пояс (1250-2800 м над у. м.), покрытый высокогорными альпийскими лугами, зарослями кедрового стланика и ерниками (кустарниковыми березняками и ивняками). Значительные площади этого пояса занимают скалы и голые каменистые россыпи [1, 2].

К настоящему времени в Баргузинском заповеднике накоплен значительный материал, включающий многолетние ряды наблюдений за состоянием различных компонентов биоты и абиотических факторов [1, 3]. Орнито-фаунистические наблюдения в Северо-Восточном Прибайкалье проводили начиная с первой половины XX в., но в качестве компонента экосистем птиц стали целенаправленно изучать лишь в последнее время [1, 4-9].

Изучение формирования фауны и населения птиц в условиях высотной поясности, а также факторов, на это влияющих, - одно из перспективных направлений исследований на территории Байкальского региона. Результаты таких работ, проведенных на ненарушенных эталонных территориях, могут послужить основой для оценки размеров и направленности естественной вариабельности структуры орнитокомплексов [5].

Поэтому основная цель настоящей работы - проведение комплексного анализа авифауны Баргузинского хребта в пределах заповедной территории в свете эколого-фаунистических закономерностей ее формирования для использования при мониторинге и разработке мер сохранения биологического разнообразия.

Материалы и методики исследования

Орнитологические исследования проведены на территории Государственного природного биосферного заповедника «Баргузинский» (54°01'- 54°56' с. ш., 109°28'-110°22' в. д.), в период с 16 июня по 10 июля 2014 г. при двукратном проходе на постоянных учётных маршрутах, расположенных на вертикальных профилях в долинах трёх рек, от северо-восточного побережья оз. Байкал до высокогорий западного макросклона Баргузинского хребта (460-1820 м над у.м.).

В работе использованы сведения о пространственном распределении птиц на конкретных ключевых участках по высотно-поясным выделам: прибрежно-равнинный (460-520 м над у.м.), предгорный (520-630 м над у.м.), горно-лесной (630-1200 м над у.м.), подгольцово-субальпийский (1200-1400 м над у. м.) и гольцово-альпийский (1400-2800 м над у.м.) [4].

Орнитологические учёты проведены в первую половину лета, что соответствует гнездовому населению птиц. При выполнении исследований использован метод маршрутного учёта птиц без ограничения ширины учётной полосы, с последующим пересчётом на площадь по дальности обнаружения птиц интервальным методом [10]. Общая протяжённость маршрутов составляет 221 км, включая постоянный маршрут по долине р. Давша (КУ - Давша) - 62 км, по долине р. Езовка (КУ - Езовка) - 69 км и р. Большая (КУ - Большая) - 90 км.

Анализ населения птиц на выделенных участках выполнен с использованием индексов разнообразия, доминирования и устойчивости сообществ птиц [11, 12]. Для характеристики сообществ птиц обследованных территорий использована балльная шкала численности и доминирования видов. Доминантами по обилию считали виды птиц, доля которых в населении по суммарным показателям составляет 10% и более, фоновыми - обилие которых составляет более 1 особи/км² [13].

Таксономия и расположение видов птиц приведены по Л.С. Степаняну с некоторыми дополнениями и изменениями. Фауна гнездящихся видов птиц проанализирована по принадлежности их к фаунистическим группам

Распределение птиц по типам питания и гнездования осуществлено с учетом данных, представленных в орнитологических сводках [16, 17].

Статистические расчеты произведены с использованием программ ТАТА, «StatSoft STATISTICA v6.1» и учебных пособий по биометрии Г.Ф. Лакина (1990) [20] и С.Н. Гашева, Ф.Х. Бетляевой, М.Ю. Лупинос (2014) [18, 20].

Результаты исследования и обсуждение

Таксономическая и эколого-фаунистическая структуры авифауны. Результаты современных исследований показывают, что распределение гнездящихся птиц в пространстве в первую очередь определяется наличием и доступностью кормовых ресурсов и гнездопригодностью местообитаний. Они обусловлены такими параметрами видовой экологической ниши, как благоприятный субстрат, архитектурные особенности места обитания (топоархитектура), высотно-климатические условия [6, 21, 22]. С этих позиций необходимо рассмотреть следующие структурные особенности населения птиц высотных поясов Баргузинского хребта.

В результате проведенных исследований в 2014 г. на заповедной территории зарегистрировано 85 видов птиц, относящихся к 9 отрядам, что составляет 30% от орнитофауны центральной части Баргузинского хребта и 22% от орнитофауны бассейна оз. Байкал соответственно [4].

В таксономической структуре орнитокомплексов обследованных территорий наиболее разнообразен отряд Воробьинообразные Passeriformes, включающий 57 видов, что составляет 69% всей гнездовой авифауны. Это связано с тем, что типичные местообитания для представителей данного отряда - древесно-кустарниковая растительность, преобладающая на всей территории заповедника, за исключением гольцово-альпийского пояса [6]. Далее следуют представители отряда Ржанкообразные Charadriiformes, на долю которых приходится 7% гнездовой орнитофауны заповедника (6 видов), а также представители отрядов Соколообразные Falconiformes - 6% (5 видов) и Дятлообразные Piciformes - 5% (4 вида). За ними следуют фактически равнозначные по доле отряды птиц: Гусеобразные Anseriformes и Стрижеобразные Apodiformes - составляют 4% (по 3 вида) от общего числа зарегистрированных на территории заповедника видов птиц, Курообразные Galliformes и Кукушкообразные Cuculiformes - 2% (по 2 вида в каждом) и, наконец, отряд Голубеобразные Columbiformes - составляет 1% (большая горлица Streptopelia orientalis (Lath, 1890)).

При анализе фаунистических группировок птиц, обитающих на обследованных ключевых участках Баргузинского заповедника, выявлено преобладание в гнездовой период 2014 г. представителей сибирского типа фауны (44% от общего количества видов птиц). Примерно треть видов приходится на транспалеарктов (28%), сборную группу видов птиц с обширным ареалом и неясным центром происхождения, и только 10% - на представителей европейского типа фауны. Доля китайского (7%), тибетского (5%) и монгольского (4%) типов фауны незначительна. Только два вида птиц - горбоносый турпан Melanitta deglandi (Bonaparte, 1850) и сибирский вьюрок Leucosticte arctoa (Pallas, 1811) - относятся к представителям арктического типа фауны (2%). Представителей сибирского типа фауны в заповеднике значительно больше, чем видов, принадлежащих другим фаунистическим группам, что связано с расположением территории исследования в северной части региона. Обитание птиц монгольского, тибетского и арктического типов фауны объясняется преимущественно наличием небольших фрагментов открытых степных пространств, водоёмов на побережье Байкала и в гольцово-альпийском поясе. Птицы европейского типа фауны предпочитают леса с преобладанием лиственных пород деревьев, которые встречаются на территории Баргузинского хребта достаточно редко [6].

Соотношение доли видов разных фаунистических комплексов, составляющих ядро орнитофауны высотно-поясных выделов обследованных ключевых участков заповедника, сохраняется в общих чертах по всему высотному профилю. Наиболее значимы по доле сибирский фаунистический комплекс и транспалеаркты. Например, число видов сибирского типа фауны составляет абсолютное большинство в прибрежно-равнинном поясе долины р. Давша - 26 видов (52%) и снижается с высотой, составляя 8 видов (44%) в гольцово-альпийском поясе. Кроме представителей сибирского типа фауны и транспалеарктов, еще один фаунистический комплекс присутствует во всех высотных поясах обследованных ключевых участков - китайский (иглохвостный стриж Hirundapus caudacutus (Latham, 1801), седой дятел Picus canus Gmelin, 1788, зеленая пеночка Phylloscopus trochiloides (Sundevall, 1837)). Доля представителей этого типа фауны с высотой также возрастает. Европейский тип фауны (обыкновенный канюк Buteo buteo (L., 1758), крапивник Troglodytes troglodytes (L., 1758), обыкновенная горихвостка Phoenicurusphoenicurus (L., 1758) и др.) представлен в небольшом количестве в первых трех нижних высотных поясах и не встречен в подгольцовье и гольцах. С высотой доля европейского типа фауны также увеличивается. Арктические виды присутствуют только в гольцово-альпийском поясе.

В трофической структуре населения птиц Баргузинского заповедника в наибольшей степени представлена группа энтомофагов (45%). Вторую позицию занимают виды со смешанным типом питания (19%). Потребители позвоночных животных (зоофаги) представлены 16% от общего количества видов птиц, зарегистрированных на обследованной территории. Растительноядные (большая горлица S. orientalis, белокрылый клест Loxia leucoptera Gmelin, 1789) и всеядные (чайка-хохотунья Larus cachinnans Pallas, 1811, ворон Corvus corax L., 1758) виды птиц немногочисленны, доля их составляет 12 и 8% соответственно.

На гнездовании в пределах обследованных высотно-поясных участков Баргузинского хребта преобладают кроноствологнездные птицы (35%). Что неудивительно, так как на выбранных для орнитологических учётов маршрутах преобладает древесная и кустарниковая растительность. Меньше птиц, гнездящихся на земле (18%), у водоёмов (16%), в дуплах деревьев (13%), на кустарниках (11%) и в постройках человека (5%). Гнездовые паразиты (2%) представлены исключительно обыкновенной (Cuculus canorus L., 1758) и глухой (Cuculus saturatus Blyth, 1843) кукушками, условия обитания для которых благоприятны во всех высотно-поясных выделах заповедника.

Таблица 1 [Table 1]

Гнездовое население птиц ключевого участка бассейна р. Давши [Nesting bird population of the Davsha river basin]

Примечание. N - обилие особей/км², D - доля, %; «-» - в процессе учётов вид не зарегистрирован.

[None. N - abundance of individuals/km2, D - Percentage; “-” indicates that the species was not registered during counts].

Биологическое разнообразие и структурная организация сообществ птиц. Орнитофауна всех пяти высотных выделов Баргузинского хребта отличается исключительным набором видов. Наибольшее разнообразие птиц свойственно прибрежно-равнинным и предгорным участкам рек (табл. 1).

Максимальное количество видов отмечено на прибайкальских террасах КУ Давша - 50 видов, что составляет 59% от всей гнездовой фауны обследуемой территории. В предгорном выделе всех обследованных ключевых участков заповедника также достаточно стабильный и высокий показатель числа встреченных видов птиц (40, 34 и 37 соответственно), что в среднем составляет 44% всей авифауны данного высотного выдела. Это связано с экологическими условиями среды, оптимально пригодными для гнездования птиц (табл. 2).

С повышением высоты над уровнем моря число зарегистрированных на учётных маршрутах видов птиц в гнездовой период постепенно убывает. Так, например, на территории гольцово-альпийского пояса КУ Давша зарегистрировано 18 видов птиц, что составляет 21% от всей гнездовой орнитофауны заповедника (см. табл. 1). Проведенный корреляционный анализ подтверждает данную тенденцию, установлена значимая отрицательная связь между высотной поясностью гор и количеством видов птиц на ключевом участке р. Давша = -0,90; р< 0,05). Такая тенденция объясняется тем, что при поднятии в горы резко снижается уровень теплообеспеченности среды, происходит смена лесной и кустарниковой растительности на гольцово-альпийскую, уменьшается продолжительность бесснежного периода. Экологические условия среды на вершинах гор почти соответствуют условиям зональных арктических тундр или полярных пустынь [23]. Аналогичные тенденции снижения видового богатства птиц при увеличении поясности гор отмечаются многими исследователями для сообществ птиц Алтая [24], Дагестана [25...