Повторные геоботанические наблюдения на стационарном участке в южной части Волго-Ахтубинской поймы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

^{1Институт экологии Волжского бассейна - филиал Самарского федерального исследовательского центра РАН}

²Астраханский государственный университет

Повторные геоботанические наблюдения на стационарном участке в южной части Волго-Ахтубинской поймы

А.В. Чувашов¹, А.Н. Бармин², М.М. Иолин²,

Л.Ф. Николайчук¹, В.Б. Голуб¹

Проведено сравнение состава растительных сообществ в южной части Волго- Ахтубинской поймы на стационарном участке, который обследовался дважды: в 1973 г. и 2010 г. Установлено снижение пастбищной дигрессии растительности.

Ключевые слова: долина Нижней Волги, гидрологический режим, пастбищная дигрессия.

Chuvashov A.V., Barmin A.N., Iolin M.M., Nikolaychuk L.F., Golub V.B.

Repeated geobotani-cal observations on the stationary site in the southern part of the Volga-Akhtuba floodplain

The comparison of the composition of plant communities in the southern part of the Volga-Akhtuba floodplain at the stationary site was carried out. The site was examined twice, namely in 1973 and after 37 years in 2010. The decrease in pasture digression in pasture digression of vegetation was established.

Key words: Lower Volga valley, hydrological regime, pasture digression.

ВВЕДЕНИЕ

Недавно были рассмотрены результаты многолетних наблюдений за динамикой растительности на ключевых участках, заложенных в 1958-1959 гг. в Волго-Ахтубинской пойме геоботанической партией Всесоюзного аэрогеологического треста (ВАГТ). Анализ этих наблюдений охватывал три периода: 1973, 1981, 20092012 гг. [1, 2, 4]. Однако один из участков ВАГТ в урочище «Пастухова тоня», указанный на карте в упомянутой статье под № 10, не был рассмотрен. Он не посещался в 1981 г. В данной статье мы анализируем результаты сопоставления структуры растительных сообществ на этом участке за 2 года наблюдений: в 1973 г. и спустя 37 лет - в 2010 г.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Участок в урочище «Пастухова тоня» был заложен в 1958 г. в самой южной части Волго- Ахтубинской поймы вблизи отделения от основного русла Волги р. Бузан (рис. 1). Площадь участка - 64 га.

В 1958 г. на ключевом участке была проведена топографическая съемка, по результатам которой составлена карта масштаба 1:2000. На участке было заложено 26 учетных геоботани- ческих площадок. На топографической карте были отмечены места расположения пробных площадок, на которых делали геоботанические описания.

Геоботанические описания на участке проводили в 1958 г., 1959 г., 1961 г., 1972, 1973 г. (01.08-04.08) и 2010 г. (3.08). Описания 1958, 1959, 1961 гг. были не полные. Мы отказались от их рассмотрения. В 1972 г. было обследованы не все площадки описаний. Поэтому мы остановились на сопоставлении только двух лет учетов, а именно, 1973 г. и 2010 г.

Описания, сделанные во все годы исследований, аккумулированы в базе данных на основе программы TURBOVEG [6]. Всего при подготовке настоящей статьи мы сопоставляли 52 описания, сделанные за два указанных года.

Названия сосудистых растений даем по «Flora Europaea» [10]. Некоторые виды растений, которые плохо различали между собой, понимались в широком смысле (s.l.) или как сумма таксонов: Alisma lanceolatum + A. plantago- aquatica, Carex acutiformis + C. melanostachya, Eleocharis palustris + E. uniglumis, Euphorbia esula s.l. = E. esula ssp. esula + E.esula ssp. tom- masiniana, Rorippa palustris + R. brachycarpa, Scirpus maritimus s.l. = S. m. ssp. maritimus + Bolboschoenus glaucus, Scutellaria galericulata +S. hastifolia.

В геоботанических описаниях обилие растений указывали в процентах проективного покрытия, которое при обработке материала было переведено в баллы: менее 1% - +; 1-5% - 1; 615% - 2; 16-25% - 3; 26-50% - 4; более 50% - 5. Площадь учетных площадок в 1973 г. не фиксировали в геоботанических описаниях, в 2010 г. она, в среднем, равнялась 10 м².

Рис. 1. Космический снимок района исследований (источник: Google Earth).

геоботанический растительный кластеризация

Выделение групп растительных сообществ (фитоценонов) осуществляли с помощью кластерного анализа на основе расчета коэффициента Съеренсена, примененного к количественным данным, и связывания кластеров методом «гибкой беты» (flexible beta), при Я = - 0,25. Расчеты проведены с помощью программы РС-ORD 5.0 в среде JUICE 7.0. [7]. Оптимальный уровень кластеризации был определен с помощью расчета показателя четкости классификации [5]. Эти расчеты реализуются в том же пакете программ JUICE 7.0.

В каждой выделенной группе (фитоценоне) устанавливали верные виды, которые мы считали диагностическими. Верность измеряли с помощью phi-коэффициента, расчет которого предложили чешские геоботаники [8, 9]. Всю процедуру расчетов phi-коэффициента и критерия Фишера реализовывали с помощью пакета программ JUICE 7.0. Диагностическими видами считали те, у которых величина phi-коэффициента достигала 0,25, высоко диагностическими - у которых этот коэффициент достигал 0,5.

Для расчета экологических ступеней по шкалам Л.Г. Раменского (увлажнения - У, богатства и засоленности почвы - БЗ, пастбищной дигрессии - ПД) применяли «метод пересечения большинства интервалов» [3]. Для выявления направления изменений растительности использовали DCA-ординацию геоботанических описаний с помощью встроенного в пакет программ JUICE модуля из программного пакета R [11].

При всех статистических оценках величины считали достоверными, если p-значение соответствующей статистики не превышало уровень значимости 0,05.

Гидрологические данные получены в органах гидрометеослужбы. За объем половодий мы условно принимали сток воды в створе Волгоградской ГЭС за второй квартал.

В 1973 г. в обследовании участка принимали участие Л.С. Родман и И.Н. Горяинова, работавшие на участке ранее - в 1958-1961 гг.

ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Факторы среды

Десятилетие, предшествующее учету 1973 г., отличалось меньшей водностью, чем такой же период перед учетом 2010 г. (табл. 1). В последний год учета было и более мощное половодье, чем в 1973 г., что привело и к более высокому уровню подъема воды (табл. 2). Но в целом гидрологические факторы за рассматриваемые годы и периоды не отличались большим различием.

Таблица 1 Объем водного стока в створе Волгоградской ГЭС в годы учетов на ключевых участках, км³

Среди климатических показателей следует обратить внимание на более высокие среднегодовые температуры в десятилетие, предшествующее учетам 2010 г. Самым значимым фактором, который изменился за 37 лет, - это снижение интенсивности сельскохозяйственного использования района поймы, в котором находится ключевой участок. Пастбищная нагрузка в этом районе поймы уменьшилась в 2010 г. в сравнение с 1973 г. в несколько раз. Уменьшилась также регулярность сенокошения.

Таблица 2

Максимальный уровень подъема воды по рейке водомерного поста в г. Астрахань, см

Таблица 3

Среднемноголетние метеорологические показатели по г. Астрахань

Растительные сообщества

Было установлено, что наибольшая четкость классификации достигается кластерным анализом при выделении 5-и групп растительных сообществ (фитоценонов) (табл. 4).

Фитоценон № 1. Занимает местообитания сухолугового увлажнения, на которых наиболее сильно выражена пастбищная нагрузка. Среди видов растений в этом фитоценоне высока представленность Dodartia orientalis, Carex praecox, Acroptilon repens. Число таких сообществ уменьшилось с пяти в 1973 г. до двух в 2010 г. Мы считаем, что причиной сокращения таких местообитаний стало суммарное действие двух факторов: 1) увеличения увлажненности местообитаний во время половодий, 2) уменьшение пастбищной нагрузки.

Фитоценон № 2. Занимает местообитания влажнолугового увлажнения с меньшей пастбищной нагрузкой, чем в первом фитоценоне. Чаще всего в этом фитоценоне встречались Althaea officinalis, Scutellaria galericulata + S. hastifolia. Комбинация видов, присутствующая в данном фитоценоне, отсутствовала в 1973 г., а в 2010 г. была представлена на 10 площадках. Следует обратить внимание, что в этом фито- ценоне высока представленность растений из группы разнотравья, которые плохо переносят регулярное сенокошение. Кроме Althaea officinalis, это Xanthium strumarium s.l., Cirsium arv- ense, Glycyrrhiza glabra, Rubia tatarica. В эту группу переместились площадки с растительными сообществами, которые в 1973 г. были представлены в первом и третьем фитоценонах.

Фитоценон № 3. Как и второй фитоценон, размещается на местообитаниях влажнолугового увлажнения. Чаще всего в этой группе встречаются Carex acutiformis + C. melanos- tachya, Asparagus officinalis, Lythrum virgatum, Glycyrrhiza echinata, Eleocharis palustris + E. uniglumis, Elymus repens. В 1973 г. эти сообщества были представлены на 18-и площадках, в 2010 г. - на 12-и. Это наилучшие сенокосные угодья в Волго-Ахтубинской пойме. Они содержат в сравнении с другими фитоценонами более значительное количество злаков и осок, которые здесь обычно входят в состав сена: Carex acutiformis + C. melanostachya, Elymus repens, Eleocharis palustris + E. uniglumis, Hier- ochloл repens, Scirpus maritimus s.l.

Фитоценон № 4. Занимает местоположения с болотно-луговым увлажнением. Это пониженные участки, на которых чаще всего встречаются Polygonum hydropiper и Stachys palustris. В 1973 г. и в 2010 г. были представлены на двух площадках. Но одно растительное сообщество, существовавшее здесь в 1973 г., перешло в предыдущий фитоценон. Его место в этой группе заняло сообщество из 5-й группы фитоценонов.

Фитоценон № 5. Он в 1973 г. занимал в плоское неглубокое понижение, покрытое водой. Это было местообитание прибрежноводной растительности с доминированием в сообществе Sagittaria sagittifolia и Butomus umbellatus. В 2010 г. это понижение было сухим. Растительное сообщество, которое здесь существовало в 1973 г., сменилось в 2010 г. растительной группировкой, относящейся к 4 фитоценону.

Таблица 4 Синоптическая таблица выделенных фитоценонов

Примечания: 1. Встречаемость видов приводится в %. 2. В синоптическую таблицу включены только виды, встречаемость которых хотя бы в одном из фитоценонов превышает 25%. 3. Значения встречаемости диагностических видов, имеющих значение phi > 0,25, закрашены светло-серым цветом, темно-серым - phi > 0,50. 4.

DCA-ординация. Для интерпретации результатов DCA- ординации мы определили коэффициенты корреляции между величинами проекций геоботанических описаний на первые две оси с показателями шкал Раменского (увлажнения, богатства-засоленности почвы, пастбищной дигрессии). Первая ось ординации имеет высокую положительную степень корреляции со ступенями увлажнения и, несколько меньшую, отрицательную, - с показателями пастбищной дигрессии (табл. 5). Поэтому ее можно интерпретировать как комплексную ось увлажнения - пастбищной дигрессии. Вдоль нее нарастает увлажнение вместе с уменьшением влияния выпаса скота. Вторая ось ординации имеет маленькие коэффициенты корреляции с рассматриваемыми показателями шкал Раменского, поэтому мы ее не рассматриваем.

Таблица 5 Коэффициенты корреляции, рассчитанные между значениями проекций координат геоботанических описаний на 1-ю ось DCA-ординации и показателями шкал Л.Г. Раменского

Примечание: звездочкой помечены недостоверные коэффициенты корреляции.

Произошло некоторое смещение средних значений проекций геоботанических описаний вдоль первой оси в сторону более увлажненных и менее деградированных в результате пастбищной дигрессии местообитаний (табл. 6). Но величина этого сдвига не достигла статистически достоверной величины. Следует обратить внимание на заметное уменьшение дисперсии проекций геоботанических на первую ось DCA- ординации. Т.е., диапазон варьирования флористического состава геоботанических описаний, вызванных факторами увлажнения и пастбищной дигрессии, уменьшился. Поскольку десятилетия, предшествующие учетам 1973 г. и 2010 г., немного различались по мощности половодий, но очень сильно - по пастбищной нагрузке, мы склонны считать, что более значительная часть изменения структуры расти-тельных сообществ обязана этому последнему фактору, а именно, уменьшению пастбищной эксплуатации этого района поймы.

Таблица 6

Средние значения проекций точек геоботанических описаний на ось 1 DCA- ординации (х_ср.) и величины дисперсий этих

Рис. 2. Диаграмма DCA-ординации геоботанических описаний учетных площадок: линии обводят внешние границы «облаков» описаний, сделанных в разные годы. Собственное значение осей, характеризующее долю общей информации: ось 1 = 0.30, ось 2 = 0.10

В целом, на рассмотренном участке, как и на других участках в южной части поймы [2], изменения между 1973 г. и 2010 г. свидетельствует больше о влиянии на растительный покров интенсивности сельскохозяйственной эксплуатации территории, чем гидрологического режима. В растительном покрове участка в урочище «Пастухова тоня» за 37 лет произошли, в основном, изменения, свидетельствующие о снижении пастбищной нагрузки и регулярности сенокошения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондарева В.В., Голуб В.Б. Оценка динамики растительности на ключевых участках в средней части Волго-Ахтубинской поймы // Изв. Самарского НЦ РАН. 2014. Т. 16, № 5(5) С. 1630-1635.

2. Бармин А.Н., Иолин М.М., Герасимова К.А., Чувашов А.В., Голуб В.Б. Оценка динамики растительности южной части Волго-Ахтубинской поймы // Изв. Самарского НЦ РАН. 2016. Т. 18, № 5 (2). C. 176-185.

3. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхоз- гиз, 1956. 471 с.

4. Чувашов А.В., Николайчук Л.Ф., Голуб В.Б.

5. Botta-Dukat Z., Chytrя M., Hajkova P. Hav- lova M. Vegetation of lowland wet meadows along a climatic continentality gradient in Central Europe // Preslia. 2005. Vol. 77. P. 89-111.

6. Hennekens S.M., Schaminйe J.H.J. TUR- BOVEG a comprehensive data base management system for vegetation data // Journal of Vegetation Science. 2001. Vol. 12. P. 589-591.

7. Tichя L. 2002. JUICE, software for vegetation classification // Journal of Vegetation Science. 2002. Vol. 13. P. 451-453.

8. Chytrя M., Tkhя L., Holt J., Botta-Dukat Z.

9. Tkhя L., Chytrя M. Statistical determination of diagnostic species for site groups of unequal size // Journal of Vegetation Science. 2006. Vol. 17. P. 809818.

10. Tutin T.G., Heywood V.H., Burges N.A., Valentine D.H., Walters S.M., Webb D.A. Flora Europaea on CD-ROM. Cambridge: Cambridge University Press. 2001.

11. Zelenя D., Tichя L. Linking JUICE and R: New developments in visualization of unconstrained ordination analysis // 18th Workshop of European Vegetation Survey in Rome. Roma: La Sapienza Univerzita Publ. House, 2009. P. 123.

Размещено на Allbest.ru