• Почвы в биосфере
    Почвы в биосфере
    Целью научной конференции является обсуждение современных проблем почвоведения и агрохимии, обобщение информации о роли почвы в биосфере. За 50-летнюю историю ИПА СО РАН выполнены значительные исследования по широкому спектру проблем, связанных с изучением специфики почвенного покрова Сибири, его трансформации и экологической значимости. На конференции предполагается обсудить некоторые итоги деятельности Института
    >>>
  • Книга А.А. Титляновой, А.Д. Самбуу
    Книга А.А. Титляновой, А.Д. Самбуу "Сукцессии в травяных экосистемах"
    В Издательстве Сибирского отделения РАН  в 2016 году издана книга А.А. Титляновой, А.Д. Самбуу «Сукцессии в травяных экосистемах». В монографии изучено пять видов сукцессий в травяных экосистемах: затопление прибрежных луговых и степных сообществ водами водохранилища, самозарастание отвалов угольных разрезов, изменение травяных экосистем под влиянием пастбищной нагрузки, восстановление фитоценозов после пожаров,
    >>>
  • Лесостепные рямы Западной Сибири
    Лесостепные рямы Западной Сибири
    Лесостепные рямы Западной Сибири представляют собой уникальный ландшафт, который вносит существенный вклад в фонд биологического разнообразия региона. Рямы играют важную роль в эмиссии метана, тем самым являясь еще одним звеном в сохранении равновесия газового состава атмосферы. В рамках проекта получена новая информация о динамикe продукционно-деструкционного процесса, начале торфообразования, а так же проведен
    >>>

Лесостепные рямы Западной Сибири

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Вишнякова Е.К.

Заболоченность территории лесостепи Западной Сибири составляет в среднем 9%, а в отдельных районах  достигает  24% (Валуцкий, 2011). Структура растительного покрова лесостепи очень сложна. Зональные типы растительности – луговые степи и остепненные луга (фото 1, 2, 3, 4) приурочены к повышенным элементам мезорельефа, на самом верху грив располагаются березовые колки (фото 5). Глубокие западины межгривных депрессий заняты тростниковыми и осоковыми травяными болотами (фото 6, 7) среди которых располагаются рямы (фото 8, 9, 10). Растительность низинного болота представлена в основном сильно обводненными осоковыми и тростниковыми сообществами, с доминированием Phragmites australis (фото 7), Carex appropinquata (фото 11), C. cespitosa (фото 12) и Calamagrostis neglecta (фото 13). По краям болота и вдоль ручейков формируются относительно густые заросли ивы с хорошо развитым травяным ярусом.

Луг между колками с Trommsdorffia maculata Остепненный луг возле Николаевского ряма  Остепненный луг с Iris sibirica
     
Iris sibirica  Березовый колок

  Carex cespitosa

     

  Carex appropinquata

 Маракинский рям  Николаевский рям, окраина
     
 Николаевский рям, центр Осоково-тростниковое займище у ряма Тростниковое болото займищного типа

 

Исследования торфяных отложений сфагнового ряма, расположенного на территории Барабинской низменности, показали, что переход болота в олиготрофную фазу в условиях северной лесостепи произошел в конце суббореального – начале субатлантического периодов и сопровождался похолоданием и повышением влажности климата. В настоящее время верховые болота лесостепной зоны в условиях переменного увлажнения, по‑видимому, имеют ограниченные ресурсы для прогрессивного роста, а также чувствительны к жестким антропогенным воздействиям и более мягким климатическим изменениям. Исследования и оценка экологического состояния лесостепных болот представляют большой научный и практический интерес. Особую значимость такие разработки могут иметь в связи с наметившимся в последнее время климатическим трендом в сторону аридизации.

Находясь на южной границе своего ареала, рямы не образуют значительных по площади болотных массивов, а представлены в ландшафте в виде отдельных небольших островков, и поэтому весьма уязвимы. Особенно это относится к объектам расположенным вблизи населенных пунктов и подверженных антропогенному влиянию (пожары, вырубки древостоя, разработки торфа, нарушение растительности от вытаптывания при сборе ягод, осушение займищных окраек, техногенное и бытовое загрязнение). Современное экологическое состояние данных экосистем вызывает большую тревогу. Анализ снимков данной территории, имеющихся в системе Google Earth, и рекогносцировочные работы на местности показали, что большая часть этих редких природных объектов, даже отнесенных к категории памятников природы, подвергалась влиянию пирогенного фактора. Площади рямов относительно невелики: от нескольких до сотен гектаров, а отдельные массивы достигают площади 800 – 1000 га. Общее число рямовых комплексов составляет всего лишь несколько десятков в пределах Новосибирской области. Поэтому приоритетным направлением, наряду с природоохранными мероприятиями, является постоянный комплексный мониторинг с целью прогнозирования природно-климатических изменений.

Большинство лесостепных рямов Западной Сибири в связи с частыми пожарами полностью или частично утратили сплошной моховой покров. В качестве примера можно привести Кузнецкий рям (фото 14, 15). Сфагновые мхи там сохранились лишь в виде отдельных кочек (фото 16). Следы регулярных пожаров хорошо видны на торфяном разрезе в Кожурлинском ряме (фото 17, 18). В настоящее время в хорошем состоянии находится рям «Николаевский» (фото 19). Цифрами на фотографии обозначены экосистемы: 1 – тростниковое болото или займище, (фото 20), 2 – сосново-кустарничково-сфагновое сообщество, собственно рям (фото 21), 3 – осоково-сфагновая мочажина с озером в центре (фото 22). Таких объектов, как Николаевский рям, в Барабинской лесостепи остаются единицы (Наумов и др., 2009). Защита и охрана их – важная и благородная задача. Видовое разнообразие, хорошо выраженные переходы от низинного тростникового болота к верховому и хорошая сохранность лесостепного болотного комплекса «Николаевский рям» – весомый аргумент для выделения его в качестве охраняемого памятника природы.

 Calamagrostis neglecta  Напочвенный покров Кузнецкого ряма Разреженный моховой покров, Sphagnum angustifolium 
 Кузнецкий рям, следы пожара на стволах сосен  Кожурлинский рям (автор фото Смоленцев Б.А.)  Торфяной разрез в Кожурлинском ряме (автор фото Смоленцев Б.А.)
 Тростниковое болото или займище, окаймляющее  Николаевский рям  Сосново-кустарничково-сфагновое сообщество, собственно рям  Осоково-сфагновая мочажина с озером

 

«Николаевский рям» (фото 23) относится к островному типу. По сравнению со своими северными собратьями, южный вариант верхового болота отличается значительным участием березы в формировании древесного яруса. В центральной части, наиболее возвышенной, растительный покров представлен сосново-кустарничково-сфагновым растительным сообществом. Мощность торфяной залежи достигает 4 м. Доминирует в древесном ярусе Pinus sylvestris, высотой от 3 до 7 м, часто встречается Betula pubescens (фото 24), изредка растет Pinus sibirica. В подросте много молодых деревьев Pinus sylvestris и Betula pubescens, высотой 0,5–3 м. Микрорельеф кочковатый. Кустарничковый ярус, высотой 50–70 см, развит достаточно хорошо и сформирован следующими видами: Ledum palustre – 40% (фото 25, 26), Chamaedaphne calyculata – 20% (фото 27), Vaccinium vitis-idaea – 10% (фото 28), Andromeda polifolia – 5% (фото 29), Oxycoccus palustris – 3% (фото 30), Oxycoccus microcarpus – 2% (фото 31). Из трав встречаются Rubus chamaemorus (фото 32) и Eriophorum vaginatum (фото 33).

 

Моховой покров хорошо сформирован и достигает почти 100% проективного покрытия. Лишь изредка под большими кустами просматривается поверхность торфа. В моховом ярусе представлены виды: Sphagnum fuscum – 55% (фото 34), S. capillifolium – 30% (фото 35), S. angustifolium – 9% (фото 36), S. magellanicum – 5% (фото 37) и Polytrichum strictum – 1% (фото 38). По периферии рям окаймляют тростниковые и осоковые сообщества. Между центральной частью и периферией выделяется переходная зона с характерным промежуточным набором видов, кочковатой поверхностью и повышенным увлажнением верхних слоев торфа. В центре ряма образовалось вторичное озеро, вокруг которого располагается мезотрофная вахтово-осоково-сфагновая мочажина (фото 39). В растительности мочажины доминируют такие осоки, как: Carex rostrata (фото 40), Carex lasiocarpa (фото 41), Carex limosa (фото 42), занимающие 40% проективного покрытия. В том числе встречаются пушица Eriophorum vaginatum (10%), из разнотравья – Menyanthes trifoliate (фото 43), Comarum palustre (фото 44, 45). Кустарничковый ярус мочажины сформирован такими видами как Oxycoccus palustris (35% проективного покрытия), также присутствует Chamaedaphne calyculata (8%).

Сфагновый покров лесостепных рямов, поврежденных пожарами обычно разрежен и имеет пятнистую структуру. Пожары приводят к необратимым нарушениям растительного покрова верховых сфагновых болот и всей экосистемы. Углистые прослойки в толще фускум-торфа (фото 18) указывают на повторяемость возгораний и глубину трансформации верхней части профиля. Обгоревшая и обуглившаяся кора деревьев (до высоты 1,5–2 м) – еще одно яркое свидетельство трагической судьбы реликтовых болотных экосистем лесостепной зоны, как это видно на рямах Маракинский (фото 8), Кузнецкий (фото 14), Убинский. Послепожарное возобновление мохового яруса сильно затруднено из-за неблагоприятных климатических условий лесостепи для сфагновых мхов. Отсутствие этого компонента экосистемы исключает практически полностью процесс накопления торфа в современных условиях.

Основные элементы растительного покрова урочища «Маракинское» включают вытянутую четко ориентированную в направлении с северо-востока на юго-запад гриву (фото 46), озеро округло-вытянутой формы и болотный массив, в центральной части которого расположен рям (фото 47). «Маракинский рям» – болото островного типа, имеет характерную для лесостепи комплексную структуру с хорошо выраженной приподнятой центральной частью и периферией. Центральная часть занята сосново-кустарничково-сфагновым сообществом. Разреженный древесный ярус состоит из Pinus sylvestris высотой до 12–15 м с примесью подроста Betula pubescens (фото 8). Мощность торфяной залежи в центральной части достигает 3,5 м. По периферии распространены тростниковые, осоковые и вейниковые сообщества, характерные для низинных эвтрофных болот лесостепной зоны.

«Кузнецкий рям» расположен среди вейниковых лугов, в понижении, окружен низинными тростниковыми болотами и представлен сосново-багульниково-брусничным растительным сообществом. Доминирует Pinus sylvestris и Betula pubescens, высота которых достигает 15-20 м (фото 14, 48).

«Бородинский рям» окружен низинными тростниковыми болотами и представлен сосново-березово-кустарничковым растительным сообществом. Мощность торфяной залежи 2 м. Доминирует Pinus sylvestris, высота которой достигает 20 м, диметр 10-12 см, и Betula pubescens высотой до 15 м.

Убинский выпуклый олиготрофный рям, расположеный в Барабинской низменности, окружен эвтрофным травяным займищем, был изучен довольно подробно исследователями О.Л. Лисс и Н.А. Березиной. Придонный древесно-осоковый торф на глубине 5,0 м имеет возраст 4350±70 лет (фото 49, 50) (Лисс и др., 1981). Возраст придонного осокового торфа (1,25-1,35 м) займища вблизи ст. Убинская исчисляется 2140±80 лет. Растительный покров «Большого Убинского ряма» представлен березово-кустарничковым фитоценозом (фото 51). Повсеместно присутствуют признаки частых пожаров. Сосна встречается очень редко и в основном по краю болота. В древесном ярусе представлены молодые деревья Betula pubescens, высота которых не превышает 3–4 м, диаметр 1–3 см. Много засохших деревьев, высотой до 5 м.

Полевые исследования верховых болот лесостепной зоны показали, что их растительный покров в значительной мере трансформирован в результате антропогенного пресса и частых пожаров. Это влияние проявилось со всей очевидностью на основных показателях продуктивности фитоценозов.

Зола, образовавшаяся в результате выгорания растительности, поступает в верхнюю часть профиля торфяной почвы. При этом поступление зольных элементов стимулирует рост кустарничков, увеличивается запас их фотосинтезирующей фитомассы в 1,7 раза, корней в 1,9 раза. Таким образом, в результате воздействия пирогенного фактора роль сфагновых мхов как основных торфообразователей сводится к минимуму, а низкорослые кустарнички, освободившись от конкурентов, получают некоторое преимущество в развитии. Возобновление деревьев (болотной сосны) затруднено из-за гибели подроста.

Общий запас мортмассы в сосново-кустарничково-сфагновом фитоценозе «Николаевского ряма» в лесостепи примерно в 2 раза ниже по сравнению с таежной зоной, а количество подстилки – более чем в 4 раза. Эти данные, на наш взгляд, свидетельствуют о высокой скорости минерализации в верхнем слое торфа. Полевые исследования и собранные геоботанические описания дают основания считать представленную ситуацию типичной для многих подобных болотных комплексов лесостепной зоны.

Николаевский рям Chamaedaphne calyculata  Vaccinium vitis-idaea
 Andromeda polifolia  Oxycoccus palustris  Oxycoccus microcarpus
 Eriophorum vaginatum  Sphagnum fuscum  Sphagnum capillifolium
Rubus chamaemorus Carex rostrata Carex lasiocarpa
Polytrichum strictum

Вахтово-осоково-сфагновая

мочажина у озера

Comarum palustre
Comarum palustre Кузнецкий рям Убинский рям

Betula pubescens

в древостое Николаевского ряма

Ledum palustre Ledum palustre

 

Еще более глубокая трансформация природной экосистемы имела место в случае «Большого Убинского ряма». Здесь в результате частых пожаров в центральной части массива сосна исчезла совсем. Отдельные обгоревшие деревья сохранились лишь по периферии болота. Образовавшаяся в результате пожаров фрагментарная структура сфагнового покрова не в состоянии обеспечить нормальный водный баланс. Уровень болотной воды находится близко к поверхности торфяной залежи. Молодые березки высотой 1,5–2 м со следами недавнего пожара не выдерживают постоянного избытка влаги. Встречается много сухих деревьев и кустарничков.

Другой аспект современного экологического состояния верховых сфагновых болот лесостепной зоны – оценка их роли в газообмене с атмосферой. Исследования, проведенные в таежной зоне, показали, что сосново-кустарничково-сфагновые болота в условиях сбалансированного водного режима не являются мощными источниками метана, а их углеродный баланс скорее положительный, чем отрицательный. Однако пожары, уничтожающие основной компонент экосистемы – сфагнум, могут привести к дальнейшему разрушению торфяников верхового типа, превратив их в активный источник углекислого газа и метана.

Условные обозначения: 1 – чернозем обыкновенный осолоделый; 2 – лугово-черноземные осолоделые и солонцеватые почвы; 3 – комплекс черноземно-луговых солонцеватых почв и солонцов глубоких; 4 – черноземно-луговые солончаковые почвы; 5 – пятнистости солонцов средних и мелких; 6 – комплексы луговых солончаковых почв с солонцами солончаковыми и солончаками луговыми; 7 – лугово-болотные солончаковые почвы; 8 – болотные низинные торфяно-глеевые почвы; 9 – болотные верховые мощные; 10 – солоди; 11 – ландшафтный профиль; 12 – каналы.

Подпись к рисунку
Подпись к рисунку

Характерные для лесостепного ландшафта тростниковые и осоковые займища являются мощными источниками атмосферного метана. Измерения эмиссии метана, выполненные диффузионным методом на низинном осоково-тростниковом болоте в 2006 году, показали, что с площади 66 га выделялось в атмосферу 110 кг СН4 в сутки, а количество растворенного в болотной воде газа составило 4752 кг на той же площади (Наумов и др., 2009).

Проблема экологического состояния верховых болот лесостепной зоны заслуживает самого пристального внимания из-за возросшей антропогенной нагрузки и климатических изменений. Переход этих объектов в верховую стадию и формирование большей части толщи торфяных отложений происходили, по-видимому, в более холодных и влажных климатических условиях. В современном же лесостепном ландшафте Барабинской низменности они сохранились в виде небольших островков с трансформированной растительностью и оказались изолированы от основного ареала верховых болот. Можно предположить, что в условиях наметившегося климатического тренда динамика экологического состояния редких реликтовых комплексов будет связана с изменениями видового состава растительных сообществ и трансформацией торфяной залежи. Поэтому, наряду с основными мероприятиями по охране памятников природы, необходим постоянный мониторинг рямов лесостепной зоны.

На верховых болотах лесостепи Западной Сибири получены данные о полной чистой надземной и подземной первичной продукции болотных фитоценозов, о скоростях разложения растительных остатков и дана оценка минерализации торфа. Прослежена динамика продукционно-деструкционного процесса в болотных экосистемах. Полученные количественные характеристики составляющих биотического круговорота  позволят рассчитать баланс основных макроэлементов  и сделать выводы о фактической и потенциальной роли ненарушенных болотных экосистем в региональном углеродном балансе. По данным радиоуглеродного анализа формирование торфяной толщи Николаевского ряма  было начато около 2,5 тысяч лет назад, в более холодный и влажный климатический период голоцена. Установлено, что динамика геохимических индикаторов условий осадконакопления в торфяной залежи (количественных соотношений микроэлементов B/Ga и Ce/Y) хорошо соответствует по времени изменениям климатических условий, произошедших в голоцене на территории современной лесостепи Западной Сибири.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант № 16-55-16007 НЦНИЛ_а.

Список литературы

  1. Валуцкий В.И. Растительность лесостепных рямов в Восточной Барабе // Turczaninowia. – 2011. – Т.14, №1. – С. 109-119.
  2. Наумов А.В., Косых Н.П., Паршина Е.К., Артымук С.Ю. Верховые болота лесостепной зоны, их состояние и мониторинг // Сибирский экологический журнал. – 2009. – №2. – С. 251-259.
  3. Лисс О.Л., Березина Н.А. Болота Западно-Сибирской равнины. – М., 1981.– 206 с.

© ФГБУН Институт почвоведения и агрохимии СО РАН. Все права защищены, 2015-2018