Сукцессия

 

На некоторых участках, в основном, на солнечных склонах, начинается восстановление клубники лесной .

 

На глинистых почвах после  прекращения систематических агротехнических  работ первым господствующим видом  часто становится иван-чай узколистный .

 

Скорость формирования разнотравья  зависит от совокупности факторов: типа почвы, окружающих покинутое поле природных комплексов, розы ветров, влияния человеческой деятельности. Постепенно состав растений становится более разнообразным .

 

Если к покинутому полю прилегает разнотравные луга, формирование разнотравья на покинутом поле идёт быстрее, если рядом находятся участки  леса, то, начинается более быстрое  восстановление леса. В окрестностях села Агинского, чаще всего это берёзовые, осиновые, лиственничные, реже - сосновые леса. Влияет также на особенности протекания сукцессии роза ветров, экспозиция склонов. В связи с тем, что многие сорняки и растения формирующегося разнотравья (клевер, иван-чай, бодяк) являются хорошими медоносами, то покинутые поля на разных стадиях сукцессии широко используется пчеловодами..

 

Многие покинутые поля, начиная с 4-5 года протекания вторичной  сукцессии, становятся хорошими пастбищами, сенокосами, местами сбора клубники.

 

Если площади покинутого поля составляют сотни гектаров без  лесных участков, то даже по истечении 7-12 лет на них не формируется разнотравье  и не идёт восстановление леса. На таких  полях в течение долгого времени  господствующими видами являются пырей  ползучий и вика мышиная . Такие поля становятся хорошими сенокосами .

 

3. Примеры сукцессией  экосистем

 

Пример стадии автотрофной  сукцессии -- лес вырастает на месте залежи

 

Сукцессия бывает автотрофной (например, сукцессия после лесного  пожара) и гетеротрофной (например, осушенное болото). На ранних стадиях  автотрофной сукцессионной последовательности соотношение P/R много больше единицы, так как обычно первичные сообщества обладают высокой продуктивностью, но структура экосистемы ещё не сформировалась полностью, и нет возможности утилизировать эту биомассу. Последовательно, с усложнением сообществ, с усложнением структуры экосистемы, расходы на дыхание (R) растут, так как появляется всё больше гетеротрофов, ответственных за перераспределение вещественно-энергетических потоков, соотношение P/R стремится к единице и фактически является таковым у терминального сообщества (экосистемы). Гетеротрофная сукцессия обладает обратными характеристиками: в ней соотношение P/R на ранних этапах много меньше единицы (так как существует много органического вещества и нет необходимости в его синтезе, его можно сразу использовать на построение сообщества) и постепенно увеличивается по мере продвижения по сукцессионным стадиям.

 

Пример стадии гетеротрофной  сукцессии -- заболоченный луг

 

На ранних этапах сукцессии  видовое разнообразие мало, но по мере развития разнообразие нарастает, изменяется видовой состав сообщества, начинают преобладать виды со сложными и продолжительными жизненными циклами, обычно появляются всё более крупные организмы, происходит развитие взаимовыгодных коопераций и симбиозов, усложняется трофическая  структура экосистемы. Обычно предполагается, что терминальная стадия сукцессии  обладает наибольшим видовым биоразнообразием. Это справедливо не всегда, но для климаксных сообществ тропических лесов это утверждение справедливо, а для сообществ умеренных широт пик разнообразия приходится на середину сукцессинного ряда или ближе к терминальной стадии. На ранних стадиях сообщества состоят из видов с относительно высокой скоростью размножения и роста, но низкой способностью к индивидуальному выживанию (r-стратеги). В терминальной стадии воздействие естественного отбора благоприятствует видам с низкой скоростью роста, но большей способностью к выживанию (k-стратеги).

 

 Заключение

 

Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, т.е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь Использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ. В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправленно: от автотрофов к гетеротрофам. В отличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входить в круговорот, поступившая энергия может быть использована только один раз. Как универсальное явление природы, односторонний приток энергии обусловлен действием законов термодинамики. Согласно первому из них, энергия может переходить из одной формы (энергии света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно. Согласно второму закону термодинамики не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части. Функционирование всех экосистем определяется постоянным притоком энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их существования и самовоспроизведения.

 

 Список литературы

 

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А. Акимова, В.В. Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2006.- 556 с

 

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для  студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В. Хаскин - М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с

 

3. Бродский А.К. Общая  экология: Учебник для студентов  вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.

 

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник  для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с.

 

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с.

 

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2007. - 624 с.

 

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2006. -238с.

 

8. Одум Ю. Экология. - М.: Наука,2006.

 

9. Чернова Н.М. Общая  экология: Учебник для студентов  педагогических вузов/ Н.М. Чернова,  А.М. Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с.

 

10. Экология: Учебник для  студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Ф.В. Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И. Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007.- 550 с.

 

МОНИТОРИНГ РАСТИТЕЛЬНОГО  ПОКРОВА РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ  ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

 

Территория Оренбургской области характеризуется интенсивным  воздействием сельскохозяйственного  производства на природные экосистемы. На долю сельскохозяйственных угодий приходится 88,6% от общей площади  области, а на пашню – 56,6% от площади  с.-х. угодий. В этой связи особенно остро стоит проблема сохранения биоразнообразия и рационального использования природных ресурсов. Одним из путей сохранения и рационального использования биологических ресурсов степи является восстановление почвенного и растительного покрова на низкопродуктивных участках агроценозов, с дальнейшим включением в сеть особо охраняемых природных территорий (ООПТ).

Территория района исследований примыкает к участку государственного заповедника «Оренбургский» «Буртинская степь». Почвенный покров представлен самым ксерофитным подвидом зональных степных почв – черноземами южными [6, 11]. Недостаточность атмосферного увлажнения, невысокая производительность и высокие темпы минерализации растительной массы отражаются на мощности гумусовых горизонтов (< 30-34 см), содержании (< 4,7%) и общих запасах гумуса (< 180 т/га), высоким расположением карбонатов, низкой обеспеченности биофильными элементами. По результатам агрохимических и почвенных обследований в пахотном горизонте (0-23…27 см) содержание нитратного азота составляет 1,25 мг, подвижного фосфора – 0,18-1,50 мг и обменного калия – 16,0-29,5 мг/100 г почвы. Все это говорит о невысоком плодородии почв [6, 9].

Распашка земель связана  с уничтожением дернины, выворачиванием на поверхность щебенчатого грунта иллювиального горизонта (с глубины 25-30 см) и перемешиванием этого слоя с верхними гумусными горизонтами. В связи с этим пахотный слой (0-25…27) см представляет собой мелкощебнистую массу (30-40% фракции щебня), перемешанную с гумусированным мелкоземом. Такие почвы легко прогреваются и, следовательно, наиболее подвержены быстрому иссушению [8].

Как правило, на таких почвах, даже при использовании минеральных  удобрений под посев сельскохозяйственных культур, получались низкие урожаи, поэтому  при разработке «Научно обоснованных систем земледелия» с нашей стороны  были предложения о выводе части  низкопродуктивных пахотных земель из севооборотов, с последующей их трансформацией в кормовые угодия – сенокосы, пастбища.

При этом предлагалась определенная технологическая схема, главным  элементом которой было залужение полей многолетними травами с обязательным компонентом из мятликовых и бобовых трав. Предлагаемая схема давала максимальный эффект, так как помогала избежать длительной бурьянистой стадии развития залежей. Эта технология с экономической точки зрения наиболее приемлема и дает возможность при минимальных затратах (стоимость семян и технологические операции по посеву) получить быстрый экономический эффект.

При естественной трансформации  залежей в кормовые угодья длительность сукцессионного процесса, по результатам многочисленных исследований [3, 4, 10, 12], в степной зоне растягивается на 30 и более лет, прежде чем залежь за счет естественного заселения степными видами превращается в кормовое угодье. При залужении многолетними травами (житняком, кострецом, люцерной, эспарцетом) этот период сокращается до 2-3 лет. Причем видовой состав травяного покрова может быть многовариантным в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий региона и подлежащих залужению полей. На более богатых плодородных почвенных разностях и в лучших гидрологических условиях для повышения продуктивности угодий целесообразнее использовать кроме традиционных трав (житняк, люцерна), эспарцет, донник белый, кострец безостый, овсяницу луговую, мятлики. Поливидовые смеси как показал опыт, более стабильны и продуктивны [1, 2, 5]. На бедных и более сухих почвах лучше применять чистый житняк, или, как вариант, двукомпонентную смесь из житняка и люцерны [10].

Как показал многолетний  опыт, создание кормовых угодий на выводных полях севооборотов обеспечивало получение, в зависимости от природно-климатической  зоны Оренбургской области, 9-16 ц/га сена, что почти в 2 раза выше, чем на естественных сенокосных угодьях. Залежи в бурьянистой стадии – это практически бросовые, абсолютно не используемые земли. Поэтому залужение выведенных в залежь земель является экономически целесообразным и выгодным мероприятием.

Кроме того, залежи являются источниками и резерваторами сорной растительности, опасными для близлежащих посевов культурных растений. Бурьянистая растительность залежей способна проникать в посевы через семена и плоды, перемещение которых происходит воздушным путем, через животных и птиц, водными потоками [7].

Ниже приводится список видов  сорных растений наиболее интенсивно проникающих в культурные посевы.

Виды семейств:

Астровые (Asteraceae): Осот полевой, бодяк полевой, молокан татарский, мелколепестник канадский, цикорий дикий, чертополох курчавый, чертополох крючковатый, латук компасный, козлобородник большой, ястребинка зонтичная и жестковолосистая, скерда кровельная и сибирская, мордовник шароголовый, крестовник Якова, циклахена дурнишниколистная, козелец малый, василек скабиозовидный.

Капустные (Brassicaceae): Ярутка полевая, икотник серо-зеленый, дескурения Софии, вайда ребристая, хориспора нежная, пастушья сумка, гулявник изменчивый, желтушник серый.

Гречишные (Polygonaceae): Горец вьюнковый, горец шероховатый, гречиха татарская.

Гвоздичные (Caryophyllaceae): Качим метельчатый, смолевка хлопушка, смолевка вильчатая, тысячеглав посевной, смолевка лежачая.

Сельдерейные (Apiaceae): Бутень клубненосный и Прескотта, синеголовники плоский, бедренец камнеломка.

Бурачниковые (Boraginaceae): Липучка ежовая, прямая, тонкая; ноннея коричневая, чернокорень лекарственный.

Норичниковые (Scrophulariaceae): Льнянка обыкновенная, коровяк фиолетовый, коровяк холмовой.

Маревые (Chenopodiaceae) и Амарантовые (Amarantaceae): Марь белая, щирица запрокинутая, солянка холмовая, лебеда лоснящаяся, рогач песчаный, кохия очетковидная и простертая, щирица жминдовая, щирица жминдовидная, марь красная, лебеда продолговатолистная, солянка чумная.

Яснотковые (Lamiaceae): Змееголовник тимьяноцветный, пикульник ладанниковый, котовник украинский, зопник клубненосный, будра плющевидная, зопник колючий.

Бобовые (Fabaceae): Донники белый и желтый, чина клубненосная, горошек мышиный, чилига степная, люцерна посевная и желтая, виды астрагала.

Мятликовые (Poaceae): Просо посевное, ячмень двурядный, пшеница мягкая, рожь посевная, щетинник зеленый и сизый, просо куриное, пырей ползучий, пырей восточный (житняк восточный), костер растопыренный, житняк гребенчатый, овсюг дикий, кострец безостый, костер ржаной, костер полевой.

Кроме вышеуказанных видов  в качестве засорителей посевов оказались представители целого ряда других семейств: пасленовые, розанные, повиликовые, вьюнковые, мальвовые, заразиховые, мареновые, первоцветные, лютиковые, коноплевые, резедовые, представленные в травостое малым количеством видов (1-3 видами).

Культурные виды растений (пшеница, рожь, просо, ячмень) характерны для маловозрастных залежей (2-3-х – 5-и). Дольше всех из культурных растений (до 15 лет) сохраняется подсолнечник однолетний, просо посевное (до 10 лет). На 10 летней залежи исчезают представители семейств мальвовые, пасленовые, часть мятликовых (род костер), астровых (полынь эстрагон), из амарантовых (щирица запрокинутая); пастушья сумка, из капустных – желтушник серый. Усиливается роль астровых (виды полыней), молочайных, ряда маревых (виды рода солянки).