научная статья по теме ОРДИНАЦИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ГОР ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ Охрана окружающей среды. Экология человека

Текст научной статьи на тему «ОРДИНАЦИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ГОР ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ»

УДК 581.526.423

ОРДИНАЦИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ГОР ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ

© 2015 г. Н. Б. Ермаков

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН 630090 Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101 e-mail: brunnera@mail.ru Поступила в редакцию 01.11.2013 г.

Биоклиматическая модель высших единиц лесной растительности гор юга Средней Сибири создана на основе ординации 560 полных геоботанических описаний и корреляционного анализа значений главных осей с климатическими параметрами. Эколого-географические ряды сообществ, расположенных вдоль главных осей, демонстрируют особенности определяющего влияния факторов вертикальной климатической зональности и режима циклоничности-континентальности на специфику пространственной структуры лесного покрова в различных географических секторах горной системы.

Ключевые слова: бореальные леса, ординация, биоклимат, моделирование, Сибирь.

DOI: 10.7868/S036705971505008X

Выявление закономерностей формирования лесной растительности в связи с климатом является одним из наиболее актуальных научных направлений в современной геоботанике. Для территории Сибири в настоящее время создано значительное количество разнообразных портретных, картографических, описательных моделей, раскрывающих с разной степенью точности различные стороны сложного процесса формирования пространственной организации растительного покрова в связи с климатическими факторами (Box, 1981; Prentice et al., 1992; Monserud et al., 1993; Tchebakova et al., 1994; Nazimova, Polikar-pov, 1996; Чебакова и др., 2003; Чебакова, Парфенова, 2006; Назимова и др., 2006). При всем разнообразии существующих моделей их объединяет одна особенность — все они основаны на использовании индикационных возможностей доминирующих в бореальных лесах видов деревьев, маркирующих распространение категорий ранга формации и класса формации. В то же время индикационная роль большого числа видов растений, обитающих в бореальных лесах, остается вне поля зрения исследователей, хотя информативность этого признака очевидна, как очевидно и то, что использование экологических признаков ограниченного числа доминантов древесного яруса лесов (в Сибири их меньше десятка) приводит к значительному огрублению результатов моделирования и потере очень важных закономерностей.

Цель настоящего исследования — ординаци-онное моделирование связей бореальных лесов и климата в горах юга Средней Сибири (в Западном

Саяне и Танну-Ола) на основе полного видового состава (ценофлор), а также продемонстрировать возможность использования категорий лесной растительности, описанных эколого-флористическим методом.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Методическая особенность данного исследования — использование в качестве главного признака ординационного моделирования растительности индикационного потенциала всего видового состава сообществ. В связи с этим в качестве первичных данных для ординации были привлечены флористически полные геоботанические описания (включающие высшие растения, бриофиты и лишайники), а синтаксономи-ческая интерпретация результатов выполнена на основе метода Браун-Бланке (Westhoff, van der Maarel, 1973), поскольку он в наибольшей степени учитывает флористические особенности растительных сообществ. Всего было использовано 560 полных геоботанических описаний, ориентированных вдоль субдолготного (280-километрового) географического трансекта, пересекающего все основные геоморфологические (и топографические) подразделения рельефа горных систем юга Средней Сибири — Западный Саян и Тану-Ола (рис. 1), а также все биоклиматические фации — от ультрагумидной циклонической до недостаточно влажной континентальной (Назимова и др., 1987). Геоботанические описания выполняли по стандартной методике (Полевая геоботаника, 1964; Westhoff, van der Maarel, 1973)

339

2*

Рис. 1. Картосхема района исследований и расположение геоботанических описаний: 1 — высокогорный пояс, 2 — лесной пояс, 3 — лесостепной пояс, 4 — степной пояс, 5 — места локализации геоботанических описаний.

на площадках размером 100 м2. Для отражения "весового" участия видов в описаниях использована семибалльная шкала Браун-Бланке (r, +, 1, 2, 3, 4, 5). Из всех геоботанических описаний сформирована база данных на основе Turboveg (Hennekens, 1996).

Методический подход к определению биоклиматических подразделений растительности основан на трех этапах. На первом этапе была создана картографическая климатическая модель на территорию центральной части Алтае-Саянской горной области с использованием специальных возможностей ArcGis-9.0, а также цифровой модели рельефа, данных метеостанций (Справочник по климату СССР, 1967) и градиентов изменения показателей температуры и осадков, разработанных климатологами для гор южной Сибири (Поликарпов и др., 1986). Климатическая модель включает следующие тематические слои: годовую и среднемесячные температуры воздуха, разность температур между самым холодным (январь) и самым теплым (июль) месяцами, атмосферные осадки годовые, месячные, за теплый (апрель-октябрь) и холодный (ноябрь—март) периоды, континентальности (по Конраду). Пространственное разрешение климатической модели определено цифровой моделью рельефа и составляет 30 м. Метод построения данной модели описан Chytry et al. (2007).

На втором этапе проведена качественная ор-динация ценофлор лесной растительности на основе полной матрицы видовой состав х геоботанические описания с использованием метода DCA ординации, представленного в пакете DECORANA (Hill, 1979). Синтаксономическая интерпретация сгруппировавшихся на осях ординации

геоботанических описаний выполнена на основе системы Браун-Бланке, разработанной для Северной Азии (Ермаков, 2012; Ермаков, Лапшина, 2012; Ermakov et al., 2000; Krestov et al., 2009; Er-makov, Makhatkov, 2011).

На третьем этапе исследования проведено количественное определение биоклиматического содержания эколого-флористических подразделений лесной растительности, выявленных по результатам DCA ординации. Это было выполнено путем установления корреляционных отношений ведущих осей ординации и климатических показателей для каждого из 560 геоботанических описаний, полученных на основании расчетов по созданной климатической модели с использованием результатов множественной регрессии (коэффициенты корреляции) осей DCA и климатических параметров в пакете SPSS.

Номенклатура синтаксономических единиц приведена в соответствии с Кодексом фитосо-циологической номенклатуры (Weber et al., 2000), таксономические названия растений — по: Igna-tov, Afonina, 1992; Черепанов, 1995.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты ординации (рис. 2) продемонстрировали наличие 8 достаточно четко выраженных групп геоботанических описаний, представляющих ценофлоры лесной растительности разного ранга, ориентированные вдоль главных осей варьирования (Axis 1 и Axis 2). Анализ распределения геоботанических описаний вдоль третьей оси не выявил наличия целостных групп описаний, соответствующих фитоценотическим категориям и не дал достаточно четкого экологического объ-

ОРДИНАЦИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬ

яснения наблюдаемого варьирования флористического состава. При этом, поскольку коэффициент значимости оси 3 был существенно ниже, чем коэффициенты первых двух осей, она была исключена из рассмотрения.

По результатам проведенного синтаксономи-ческого анализа полного ряда описаний, используемого в исследовании, в качестве базовых категорий при рассмотрении результатов ординации были выбраны высшие классификационные единицы — класс, порядок, союз. Далее приводятся результаты анализа размещения единиц растительности на осях DCA ординации.

Проведенный эмпирический анализ эколого-географического содержания ценофлор единиц растительности, ориентированных вдоль главных осей, показал возможность интерпретации этих осей как комплексных градиентов макроэкологи-ческих факторов, а именно климатической вертикальной зональности и океаничности-континен-тальности климата.

Высотно-поясной градиент изменений цено-флор четко отразился на главной оси 1 (рис. 2). Вдоль нее сгруппировались геоботанические описания хорошо известных трех высших категорий лесной растительности Алтае-Саянской горной области. Первая категория — подтаежные светлохвойные травяные леса (значения 0—1.75), представленные в одной группе описаниями сообществ одновременно двух классов — Brachypodio-Betuletea Ermakov et al. 1991 и Rhytidio-Laricetea Korotkov et Ermakov 1999. Вторая категория — настоящие горно-таежные хвойные леса класса Vac-cinio-Piceetea Br.-Bl. in Br.-Bl. et al. 1939 (значения 1.8—5.0). Третья категория — мелколиственные и мелколиственно-темнохвойные субнеморальные черневые леса Abietetalia sibiricae Ermakov 2006 (класс Querco-Fagetea Br.-Bl. et Vlieger in Vlieger 1937), расположились с разной степенью перекрытия между лесами 1-й и 2-й групп (значения 1.7-2.9).

Вторая ось DCA ординации продемонстрировала последовательное замещение вдоль нее подразделений лесной растительности, которые могут быть в эколого-географическом плане интерпретированы как субдолготные или секторные, связанные с типичными для всех крупных горных систем эффектами "дождевого барьера" и "дождевой тени". На этой оси ценофлора лесов подтаежного типа разделилась на две категории: бере-зово-сосновые и березово-лиственничные мезо-фильные травяные леса класса Brachypodio-Betuletea, произрастающие на наветренном северном макросклоне Западного Саяна, играющего роль "дождевого барьера" (значения 2.1-4.2), и лиственничные мезо-ксерофильные травяные леса класса Rhytidio-Laricetea (значения 0-2.1), формирующиеся в условиях "дождевой тени"

ГОР ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ 341

Axis 1

Рис. 2. DCA ординация геоботанических описаний всех типов горной лесной растительности. I — сообщества субнеморальных черневых лесов порядка Abi-etetatia sibiricae: I.1 — осиновые высокотравные леса союза Filipendulo ulmariae-Populion tremulae; I.2 — мелколиственно-темнохвойные широкотравные леса союза Milio effusi-Abietion sibiricae; II — сообщества горно-таежных лесов класса Vaccinio-Piceetea: II.1 — тем-нохвойные (Abies sibirica, Pinus sibirica) горнотаежные ле

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком