Эффект наследия: история землепользования как фактор современного состояния растительного покрова

Legacy effect: Land-Use History as Factor of the Contemporary State of Plant Cover

Эффект наследия (legacy effect) –  влияние на современную структуру и функционирование экосистем прошлых нарушений (т.е. современный экологический ответ на прошлое антропогенное воздействие). Предшествующие условия (история землепользования, пожары, инвазии чужеродных видов растений и животных и т.д.) накладывают отпечаток на современный растительный покров и являются важным фактором динамики ландшафтов. Изучение истории землепользования позволяет объяснять особенности современного состава и динамики лесных сообществ.

Цель наших ландшафтно-экологических исследований – выяснение связи между историей землепользования и современным состоянием растительного покрова юго-востока Беларуси. Основные задачи:

сравнительный анализ характеристик современных лесных и нелесных сообществ, различающихся историей землепользования;

выяснение особенностей лесных экосистем, сформировавшихся на месте бывшего агроландшафта.

The aim of our landscape-ecological studies was to find out the correlation between the land-use history and the modern state of plant cover in the southeastern part of Belarus. The following tasks were solved: comparative analysis of the characteristics of modern forest and nonforest communities varying by the history of land use; and revealing the specificities of forest ecosystems developed on the former arable lands.

Исследования проводились в ландшафтах юго-востока Беларуси, различающихся по природным условиям и антропогенной преобразованности.

The studies were carried out in landscapes of the southeastern part of Belarus varying in environmental conditions and level of anthropogenic transformation.

Для составления карт землепользования на двух временных срезах (начало XX и начало XXI века) использовались топографические карты масштаба 1:100000 (1923-1931 и 1985-1988 гг.), космоснимки Landsat (2005-2007 гг.) и материалы Google Earth (2006). Привязка и оцифровка растров выполнялись в Quantum GIS 1.6.0.

To draw up land use maps for two time series (early 20th and 21st centuries), we used the 1:100000 scale topographic maps (1923–1931 and 1985–1988), Landsat satellite image (2005–2007), and Google Earth materials (2006). Bitmap images were bound and digitized in Quantum GIS 1.6.0.

Для изучения влияния предшествующего землепользования на современное состояние растительного покрова было выделено четыре типа динамики землепользования:

сельскохозяйственные земли→ лесные экосистемы (А→Л);

лесные экосистемы→ лесные экосистемы (Л→Л);

сельскохозяйственные земли→ сельскохозяйственные земли (А→А);

лесные экосистемы→ сельскохозяйственные земли (Л→А).

Все ключевые участки, на которых выполнялась геоботаническая съемка, сгруппированы по этим четырем типам.

In order to study the influence of the former land use on the modern state of plant cover, I distinguished four types of dynamics of land use:

arable lands → forest ecosystems (A →F);

forest ecosystems → forest ecosystems (F →F);

arable lands → arable lands (A →A);

forest ecosystems → arable lands (L→F).

All key plots were grouped with respect to these four types.

Каковы же отличия лесных экосистем, сформировавшихся на бывших сельскохозяйственных землях, от длительно существующих  лесов?

В качестве критериев оценки состояния растительного покрова использовались следующие показатели:

ТФ – доля терофитов в спектре жизненных форм (% от всех видов);

QF – представленность видов класса Querco-Fagetea Br.-Bl. et Vlieger in Vlieger 1937 (мезофитные и мезоксерофитные широколиственные листопадные леса) эколого-флористической классификации Браун-Бланке (% от общего числа видов на ключевом участке);

ЛЕС – представленность лесных видов (виды всех лесных классов растительности, % от общего числа видов на ключевом участке);

СИН – синантропизация (доля видов синантропных, % от общего числа видов);

АД – доля адвентивных видов (% от общего числа видов).

The following parameters were used as criteria for assessing the state of vegetation cover:

TP –  the share of therophytes in the spectrum of life forms (% of all species in a key plot);

QF –  the occurrence of species of the class Querco_Fagetea Br.-Bl. And Vlieger in Vlieger 1937 (mesophytic and mesoxerophytic broadleaf deciduous forests) in accordance with the Braun-Blanquet classification (% of all species in a key plot);

FOREST – the occurrence of forest species (species of all forest classes of vegetation, (% of all species in a key plot);

SYN – synantropization (the share of species of the synanthropic classes (% of all species in a key plot);

ADV –  the share of adventitious species (% of all species in a key plot).

На рисунке показаны различия по доле терофитов (однолетних видов растений) в зависимости от типа динамики землепользования. Видно, что сообщества на месте бывших селькохозяйственных земель имеют существенно большие значение ТФ.

Аналогично: как лесные, так и нелесные сообщества на бывших сельскохозяйственных землях характеризуются повышенной долей синантропных растений.

И наоборот - для таких сообществ характерно пониженное участие лесных видов и особенно видов широколиственных лесов (т.е. климаксовых для данного региона экосистем).

Эффект наследия также выражается в значительной адвентизации растительности на бывших сельскохозяйственных землях.

В лесах, которые когда-то были полями, часто можно видеть доминирование чужеродных растений. На фото - сосновые леса с травяным покровом из адвентивной недотроги мелкоцветковой (Impatiens parviflora).

Кроме того, в таких лесах значительную роль играют чужеродные виды деревьев, которые могут даже преобладать в подросте. На рисунке показана встречаемость американских Acer negundo и Robinia pseudoacacia в лесах на территории района исследований.

Для позднесукцессионных и климаксовых деревьев наблюдается обратная тенденция. В лесах на месте бывших сельскохозяйственных угодий они встречаются крайне редко.

Таким образом, влияние предшествующего землепользования отражается в показателях как лесного, так и нелесного растительного покрова. Для лесных экосистем, образовавшихся на месте бывших пахотных, луговых и других нелесных земель, характерна  пониженная доля лесных видов и повышенная синантропных видов во флоре. В таких сообществах имеет место высокий уровень адвентизации. Позднесукцессионные виды деревьев (широколиственные) имеют более низкую встречаемость, а на значительной части ключевых участков вообще отсутствуют. Сукцессионный процесс задерживается на стадии раннесукцессионного леса.

The influence of the former land use is pronounced in indices for both forest and nonforest plant cover. Forest ecosystems developed on the former arable, meadow, and other nonforest lands are characterized by a decreased share of forest species and increased share of synanthropic species in flora. A high degree of adventization is typical of such communities. The late successional tree species (broadleaf’s) occur less frequently and are completely absent in a large area of key plots. The succession process is retarded at the early successional forest stage.

Более подробно результаты исследований экологического эффекта истории землепользования изложены в работах:

Гусев А.П.,Шпилевская Н.С. Динамика структуры ландшафтного покрова и современное состояние лесных экосистем // Геополитика и экогеодинамика регионов. – 2014. – т. 10. – Вып. 2. – С. 114-118.

Гусев А.П. История землепользования как фактор современного состояния растительного покрова (на примере юго-востока Белоруссии) // Сибирский экологический журнал. – 2014. – №2. – С. 225-230.

Gusev A.P. Land-Use History as a Factor of the Contemporary State of a Plant Cover: An Example from Southeastern Belarus // Contemporary Problem of Ecology. – 2014. – Vol. 7. – №2. – P. 182-186.

Дубрава грабово-снытевая