ECOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PLANT COVER IN SAND PITS OF MOSCOW REGION

Abstract


Sand mining is used to extract sand through an open pit. After completion of mining activities sand pits usually undergo rehabilitation: firstly they are graded and then planted with trees and shrubs, but very often sand pits are abandoned to regenerate themselves. The sand pit becomes a source of dust and a hardly healed wound on the earth’s surface. In order to provide an adequate revegetation on such substrates, it is necessary to study ecological peculiarities of growing plants in a very specific environment characterized by high stiffness of slopes and high mobility of the substrate. The vegetation of the sand pits is expected to have a xerophytic habitus and will be similar to desert plants, but that is not the case. The zonal component affects the habitus of the vegetation. However all plants of sand pits have characteristics of psammophytes directly or indirectly. The flora and vegetation of Zvenigorodsky and Dzerzhinsky sand pits on the slopes of southern and northern exposures were studied during this work. It was found that the projective cover constitutes 20-30%. Species diversity is determined by the successions occurring spontaneously after a rough anthropogenic intervention, under the influence of such environmental factors as lighting, texture, moisture and richness of soil. Exactly 98 species of plants were discovered, diversity on the southern slopes was more than twice as higher than on the northern ones. Mesophytes dominated among the plants with a high occurrence, but a lot of xeromesophytes were found as well. The dominance of therophytes in sand pits was not confirmed: the predominance of hemicryptophytes as in the Middle zone of Russia is identified. We can only note the predominance of hemicryptophytes on the northern slopes, as well as the migratio of phanerophytes to the southern slopes. According to the classification of life forms by I. G. Serebryakov, sand slopes are dominated by herbaceous perennial polycarpics, among which long- and short rhizome plants and tap rooted plants are in majority. A significant proportion of tap rooted plants is due to their high degree of adaptation to strong light conditions and resistance to drought. Dominant ecological-coenotic group is that of meadow plants. One should note the lack of affinity of sand pits species diversity with neighboring plant communities (coefficient of P. Jaccard is equal to zero). There are weed and wetland species that migrate on slopes from the bottom of the sand pits. The rate of adventive species is low.

Песок, основные запасы которого приурочены к морено-ледниковым отло- жениям четвертичного периода, добывают открытым способом. После заверше- ния работ карьеры должны подвергаться рекультивации: механическому профи- лированию и последующей фитомелиорации, однако в большинстве случаев рас- тительность песчаных карьеров оставляют самовосстанавливаться [4]. Для более быстрой рекультивации и перспектив дальнейшего использования нарушенных земель (например, в рекреационных целях) важно изучить экологические особен- ности произрастания растительных сообществ в песчаных карьерах.Песчаные карьеры являются необычными местообитаниями с большой вы- раженностью крутизны склонов и высокой подвижностью субстрата (рис. 1). Их растительность тоже своеобразна и может сравниваться с растительностью пу-26Даббаг А., Жукова А.Д., Уланская Ю.В. Экологическая характеристика растительности...стынных областей. Подобную растительность, характерную для хорошо аэриро- ванных, мелкоземистых субстратов с хорошим промывным режимом [11; 9] на- зывают псаммофитной. Псаммофиты, таким образом, произрастают не только в пустынях [14; 15], но и на любых подвижных песчаных субстратах.Рис. 1. Растительность на склоне Дзержинского песчаного карьера (видны оползающие слои песка) (фото Ю.В. Уланской)Целью данного исследования было изучение экологических особенностей рас- тительности песчаных карьеров (на примере двух карьеров Подмосковья).Материалы для работы были собраны летом 2015 г. в ходе полевых исследова- ний на территории двух песчаных карьеров Московской области (Звенигород- ского и Дзержинского песчаных карьеров). Наблюдения проводились в каждом карьере на склонах северной и южной экспозиции для последующего сравнения. Для изучения видового разнообразия производились геоботанические описания по стандартной методике на площади 5 × 5 м. Дополнительно производился марш- рутный обход территории с составлением списка видов. Встречаемость видов определялась методом Л.Г. Раменского (50 бросков рамок Л.Г. Раменского в каж- дом фитоценозе). Для каждого вида растений устанавливались основные эколо- гические и биоморфологические характеристики. Для определения коэффици- ента сходства флоры песчаных карьеров с граничащими фитоценозами приме- нялся коэффициент Жаккара. Жизненные формы определены по системе К. Раункиера [16] и И.Г. Серебрякова [12]. Оценка экологических характеристик местообитаний проводилась с использованием экологических шкал Г. Элленбер- га (Ellenberg, по [10]). Эколого-ценотические группы определялись по М.В. Ка- заковой [7]. Названия растений приведены по определителю И.А. Губанова и др. [6].Растительный покров обоих песчаных карьеров разрежен, проективное по- крытие составило 20-30%, что в целом является типичным для песчаных ланд- шафтов. Число видов в данном случае определяется не плавным ходом развития ландшафта (в связи с произошедшим грубым техногенным вмешательством), а сукцессионными сменами под влиянием экологических факторов, таких как кру- тизна склонов, освещенность, влажность и богатство почвы.27Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2016, № 3Всего на обследованных участках карьеров было найдено 98 видов. Следует отметить, что на склонах южной экспозиции видовое разнообразие выше по срав- нению со склонами северной экспозиции более чем в два раза (рис. 2, 3). Это может объясняться более контрастными условиями местообитания, когда широ- кий диапазон экологических факторов (освещенности, влажности почвы и т.д.) позволяет поселиться на южном склоне большему числу видов растений.Число видов 706050403020100Звен (ЮЗ) Звен (СЗ) Дзерж (ЮВ) Дзерж (СЗ)МестообитаниеРис. 2. Видовое разнообразие растений песчаных карьеровУсловные обозначения: Звен - Звенигородский песчаный карьер;Дзерж - Дзержинский песчаный карьер; ЮЗ - склон юго-западной экспозиции; СЗ - склон северо-западной экпозиции; ЮВ - склон юго-восточной экспозицииНа склонах песчаных карьеров было обнаружено девять видов растений с вы- сокой встречаемостью (более 30%). Встречаемость остальных растений была на- много ниже (всего в результате исследования в пределы рамки Раменского по- пали 52 вида растений). Для южного склона Звенигородского карьера высокая встречаемость была отмечена, например, для золотарника канадского (Solidago virgaurea), полыни равнинной (Artemisia campestris), вейника наземного (Calamagrostis epigeios), а для Дзержинского карьера - для мятлика сплюснутого (Poa compressa). Общих видов растений с высокой встречаемостью для двух ка- рьеров не было обнаружено, однако стоит отметить, что для Звенигородского карьера характерны общие виды для северного и южного склонов (вейник на- земный и полынь равнинная).11%22%67% мезофит ксеромезофит гигромезофитРис. 3. Соотношение экологических групп растений по отношениюк влажности для растений с высокой встречаемостью на песчаных карьерах28Даббаг А., Жукова А.Д., Уланская Ю.В. Экологическая характеристика растительности...Среди растений с высокой встречаемостью подавляющее большинство - ме- зофиты, однако значительна доля ксеромезофитов, что полностью согласуется с данными для песчаных местообитаний. Псаммофиты по отношению к водному режиму почвы являются в основном ксерофитами [9; 2; 13], хотя в целом среди экобиоморф пустынных растений необходимо различать мезофитов, ксеромезо- фитов, мезоксерофитов, причем для псаммофитов наиболее характерными из перечисленных являются мезоксерофиты и ксеромезофиты [3]. По данным Х.Т. Гайрабекова и др. [5], доминируют гемиксерофиты (63%), тогда как склеро- фиты (23%), мезофиты (11%) и суккуленты (3%) встречаются гораздо реже. Е.В. Абакумов [1] отмечает, что по мере зарастания песчаного субстрата экобио- морфы могут меняться: с ксерофитного через ксерофитно-мезофитный к мезо- фитному типу. Согласно Н.Г. Коронатовой [8], при зарастании песчаных карьеров лугово-степные мезоксерофиты поселяются в верхних частях склонов, луговые и лесные мезофиты - в средних частях склонов, болотные мезогигрофиты и ги- грофиты - возле водоемов. Чем старше карьер, тем меньше в нем доля сорных видов.Гемикриптофиты являются типичной жизненной формой, преобладающей во всех фитоценозах Средней полосы России. В аридных зонах согласно К. Раунки- еру должны доминировать терофиты (табл. 1).Спектры жизненных форм по К. Раункиеру для разных климатических зонТаблица 1Область земного шараЧисло принятыхво внимание видовПроцент от общего числа исследованных видовPhChHGThПустынная область (Ливийская пу- стыня) (Raunkiaer, 1905)194122120542Нарат-Тюбинский хребет Предгор- ного Дагестана (Яровенко, 2007)40010351342Песчаные карьеры Подмосковья (собственные исследования)98112661110Костромская область (Raunkiaer, 1905)74512018Однако подобный расклад не подтверждается ни сравнением с другими пу- стынными областями по литературным данным, ни нашими наблюдениями (рис. 4).И на северных, и на южных склонах карьеров доминируют гемикриптофиты, что является типичным для растительности Средней полосы России. Можно от- метить преобладание гемикриптофитов на северных склонах (на которых ком- плекс экологических факторов более зонален) по сравнению с более жаркими и сухими южными склонами. При сравнении с пустынными областями можно от- метить низкую долю терофитов. Доля геофитов, напротив, низка по сравнению с умеренной зоной. Можно отметить, что фанерофиты тяготеют к южным скло- нам. Согласно литературным данным на песках в целом доли древесно-кустар- никовой растительности должны быть выше, однако в условиях Средней полосы России этого, конечно, не происходит.29Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2016, № 3Рис. 4. Спектр жизненных форм растений песчаных карьеров по К. Раункиеру на склонах северной и южной экспозицииКлассификация жизненных форм И.Г. Серебрякова, более проработанная и детальная по сравнению с классификацией К. Раункиера, позволяет провести подробный анализ влияния экологических факторов на растительное сообщество.В спектре жизненных форм по И.Г. Серебрякову (рис. 5) для обоих карьеров было отмечено преобладание травянистых многолетних поликарпиков, среди которых очевидными доминантами являются длиннокорневищные, стержнекор- невые и короткокорневищные растения. Необычна высокая доля стержнекорне- вых растений, что не характерно ни для лесных, ни для луговых, ни для пустын- ных фитоценозов. Длиннокорневищные и короткокорневищные растения тяго- теют к рыхлым субстратам и легким почвам, хотя последние и более пластичны к условиям произрастания. Присутствие стержнекорневых растений связано с их приспособленностью к высокой инсоляции местообитаний и устойчивостью к засухе.Рис. 5. Спектр жизненных форм растений песчаных карьеров по И.Г. Серебрякову на склонах северной и южной экспозицииУсловные обозначения: травянистые монокарпики: Ммн - многолетний; Мдв - двулетний; Мод - однолетний; травянистые поликарпики:СК - стержнекорневой; ДК - длиннокорневищный; КК - короткокорневищный; РД - рыхлодерновинный; ПОЛЗ - ползучий; КО - корнеотпрысковый;НС - надземностолонный; ПК - полукустарничек30Даббаг А., Жукова А.Д., Уланская Ю.В. Экологическая характеристика растительности...Среди представленных эколого-ценотических групп (рис. 6) преобладают лу- говые растения. Велика доля лесных видов, однако любопытно, что по видовому составу у этих видов нет общности с прилегающими фитоценозами (коэффици- ент Жаккара с прилегающими фитоценозами для обоих карьеров равен нулю). Присутствие сорных видов связано с нарушенностью местообитания в ходе до- бычи песка, а водно-болотные виды мигрируют на склоны с заболоченных ни- зинных участков.Рис. 6. Соотношение эколого-ценотических групп во флоре песчаных карьеровВо флоре песчаных карьеров в целом преобладают аборигенные виды (93,5%). Среди адвентивных можно перечислить такие типичные виды, как клен амери- канский (Acer negundo), недотрога мелкоцветковая (Impatiens parviflora), ложная акация (Robinia pseudoacacia), бузина красная (Sambucus racemosa) и др.Стоит отметить устойчивость растений, произрастающих на песчаных карье- рах, к засыпанию песком. Они могут быстро образовывать придаточные корни и вегетативные побеги, после засыпания песком быстро трогаются в рост, облада- ют разветвленной или глубоко проникающей корневой системой, устойчивы к засухе и механическим повреждениям, могут улучшать свойства почвы, удержи- вая ее или обогащая листовым опадом.

A Dabbag

Peoples’ Friendship University of Russia

Podolskoye shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

A D Zhukova

Peoples’ Friendship University of Russia

Podolskoye shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

Yu V Ulanskaya

Peoples’ Friendship University of Russia

Podolskoye shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

Views

Abstract - 81

PDF (Russian) - 102


Copyright (c) 2016 Даббаг А., Жукова А.Д., Уланская Ю.В.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.