Н.Е.Королева, Полярно-альпийский ботанический сад-институт КНЦ РАН,
г. Кировск 6, Мурманская обл., 184256.
Аннотация
Н.Е.Королева. Растительность антропогенно нарушенных местообитаний архипелага Шпицберген.
Рассматривается процесс восстановления растительного покрова на некоторых типах антропогенно нарушенных местообитаний в окрестностях пос. Баренцбург и Лонгиербюен (архипелаг Шпицберген).
Summary
The plant cover of disturbed anthropogenic habitats was studied in surroundings of Barentsburg and Longyearbyen settlements (nearby dwelling, farm, on roadsides, mining sites and coal extraction units). On new anthropogenic habitats processes of establishment of plants are similar with those in small-scale disturbances, which take place in zonal tundra communities, and set of species in anthropogenic habitats is presented in adjacent communities. Among pioneer species prevail rhizomatous grasses and herbs, apocarpic mosses, liverworts and lichens (some crustose lichens, lichens of Cladonia, Stereocaulon and Peltigera genera).
Введение
Экосистемы Арктики и Субарктики испытывают сильное антропогенное воздействие, связанное с все более нарастающей эксплуатацией природных ресурсов. К концу прошлого столетия был накоплен значительный объем сведений о динамике растительности в результате воздействия промышленного производства во всех подзонах и районах Крайнего Севера, причем наибольшее количество исследований было выполнено в районах лесотундры и субарктической тундры, в меньшей степени изучены последствия нарушений и восстановление растительности в Арктике. Подробный обзор таких публикаций содержится в коллективной монографии «Антропогенная динамика растительного покрова…» [2].
Изучение процессов восстановления растительного покрова Крайнего Севера после разного рода нарушений поможет понять, каким образом изменяется флора и растительность в результате антропогенного воздействия и даст возможность разработать программу восстановления нарушенных наземных экосистем Крайнего Севера.
Материалы и методы.
Целью этой статьи является рассмотрение восстановления растительности в двух районах архипелага Шпицберген – в окрестностях поселков Баренцбург и Лонгиербюен. Архипелаг Шпицберген относится к подзоне арктических тундр, за исключением острова Северо-Восточная Земля, который расположен уже в зоне полярных пустынь [1]. Согласно другим, более дробным, схемам территория архипелага на основании флористических и геоботанических различий подразделяется следующим образом: выделяется внутренняя зона фиордов (Inner Fjord Zone) - иногда она рассматривается как подзона следующей, средне-арктической тундровой зоны; средне-арктическая тундровая зона (Middle Arctic Tundra Zone); северо-арктическая тундровая зона (Northern Arctic Tundra Zone); полярно-пустынная зона (Arctic Polar Desert Zone) [8]. Поселки Баренцбург и Лонгиербюен находятся во внутренней зоне фиордов, ее особенностью является сомкнутый, преимущественно, мохово-кустарничковый растительный покров.
Обследованные нарушенные местообитания включали: насыпи и отсыпные валы вдоль дорог, трубопроводов, рудеральные местообитания около домов и фермы, отвалы разработок месторождений угля, тропы и заброшенные дороги. Размеры пробной площади для выполнения описания 10х10 м в сообществах на отвалах и в рудеральных сообществах, 0.5х1 м – на нарушенных местообитаниях вдоль линейных сооружений. Кроме того, при выполнении описания в него включались виды, отсутствующие на пробной площади, но произрастающие в пределах данного фитоценоза.
Методика выполнения описания – традиционная, с использованием шкалы покрытия-обилия Браун-Бланке [6]. Гербарные сборы мохообразных и лишайников были определены сотрудниками Полярно-альпийского ботанического сада Н.А.Константиновой, А.Ю. Лихачевым, О.А.Белкиной, Т.А Дудоревой, Г.П.Урбанавичюсом и И.В.Урбанавичене. Названия растений приводятся по следующим источникам: С.К. Черепанов [7] для сосудистых, М.С. Игнатов и О.М. Афонина [3] для листостебельных мхов, Н.А. Константинова и др. [5] для печеночников, R. Santesson [10] для лишайников.
Результаты и обсуждение
Анализ растительности проводился на основе системы методов флористической классификации, или системы Браун-Бланке, в основе которой лежат следующие положения [11]:
- видовой состав растительных сообществ в наибольшей степени отражает взаимоотношения растительности с окружающей средой, чем все остальные характеристики;
- некоторые из видов растений, составляющих сообщество, в наибольшей степени характеризуют эти взаимоотношения с окружающей средой, являются наиболее эффективными экологическими индикаторами, такие виды называются диагностическими видами (среди них выделяются характерные и дифференциальные);
- диагностические виды могут быть использованы для организации растительных сообществ в иерархическую систему классификации, основой которой будет ассоциация. Ассоциации объединяются в союзы, порядки и классы – единицы более высокого ранга.
Естественный растительный покров района исследований был описан в рамках семи союзов [9]. На побережье Ис-фиорда произрастают галофитные сообщества союза Puccinellion phryganodis Hadač 1946, характерными видами сообществ являются Stellaria humifusa, Puccinellia phryganodes, Carex subspathacea.
Минеротрофные арктические болота на приморских террасах и в долинах ручьев принадлежат к союзу Eriophorion scheuchzeri Hadač 1939. Союз характеризуют такие виды, как Eriophorum scheuchzeri, Dupontia pelligera, Bryum pallescens.
Сообщества союза Salicion polaris Du Rietz 1943 em. Hadač наиболее обычны на предгорных и приморских террасах, на пологих горных склонах. Характерными видами союза являются Luzula arctica, Gymnomitrion corallioides, Scapania obcordata, Cetrariella delisei, Psoroma hypnorum, Protopannaria pezizoides.
Сообщества союза Juncion trifidi Krajina 1933 были описаны в верхних частях горных склонов в скальных местообитаниях. Среди характерных видов – Flavocetraria nivalis, Cladonia uncialis, C. gracilis.
На гребнях предгорных террас, на каменистых, прогреваемых и хорошо дренированных участках горных склонов встречаются сообщества союза Caricion nardinae Nordh. 1935. Характерные виды союза – Dryas octopetala, Silene acaulis, Carex rupestris, Pedicularis dasyantha, Cassiope tetragona, Carex misandra.
На скальных клифах под птичьими колониями располагаются сообщества союзов Cerastio-Saxifragion cernuae Hartmann 1980 (характерные виды Oxyria digyna и Saxifraga cespitosa) и Cochleariopsion groenlandicae Hadač 1989 (характерный вид Cochlearia officinalis).
Наиболее значительное нарушение естественной растительности архипелага происходит в результате разработок угольных месторождений. В соответствии с законом об охране природы Шпицбергена, компании, разрабатывающие месторождения полезных ископаемых, должны заботиться о рекультивации территории. Но в том случае если рекультивация не проводится, то в течение первых 5-10 лет после окончания работ на техногенном субстрате возникают несомкнутые растительные группировки (проективное покрытие до 5 %) из граминоидов и травянистых многолетников Luzula confusa, Poa alpina, Cerastium alpinum, Draba alpina и мохообразных – Polytrichum spp., Leptobryum pyriforme. Преобладают синузии накипных напочвенных лишайников - Protopannaria pezizoides, Psoroma hypnorum, встречаются виды р. Cladonia, Stereocaulon и Peltigera. Группировки аналогичного состава произрастают и на насыпях вдоль дорог. Виды, преобладающие на новых техногенных субстратах, обычны и в окружающем мохово-кустарничковом растительном покрове, где встречаются с незначительным покрытием. Травяно-кустарничковый ярус окружающих отвалы естественных растительных сообществ, относящихся к союзу Salicion polaris, насчитывает до 10 видов, а мохово-лишайниковый – до 17 видов. Влияние угольной пыли на окружающие растительные сообщества проявляется в исчезновении мохово-лишайникового покрова, иногда на значительном расстоянии (свыше 100 м) от источника запыления.
На улицах поселков также формируются несомкнутые группировки, состав которых различен в зависимости от того, проводилась ли фиторекультивация территории. Так, в поселке Лонгиербюен, где рекультивационных работ не было, преобладают несомкнутые (до 5% покрытия пробной площади) группировки из Luzula confusa, Poa alpina, Saxifraga cespitosa, Cerastium alpinum, Papaver dahlianum, Trisetum spicatum.
На улицах Баренцбурга встречаются, в основном, сомкнутые либо со значительным общим проективным покрытием сообщества из злаков и травянистых многолетников Poa alpina, P.alpigena, Festuca rubra, Cerastium alpinum, Saxifraga cernua, Polygonum viviparum, Cochlearia officinalis. Здесь проводилась посадка дерновин злаков с целью рекультивации строительных площадок возле домов, что и привело к формированию более сомкнутого и многовидового покрова. Особый интерес представляют растительные сообщества рядом с животноводческой фермой в Баренцбурге. Это сомкнутая пышная растительность, состоящая, в основном, из Cochlearia officinalis, Saxifraga cernua, Polygonum viviparum, Chrysosplenium tetrandrum. По своему составу эти сообщества аналогичны растительности скальных полок под птичьими базарами.
Значительный ущерб растительному покрову тундры наносит проезд транспорта, особенно в весеннее-летний период. На более влажных колеях заброшенных дорог через 5-7 лет формируется несомкнутый покров из граминоидов Poa alpina, Phippsia algida, Trisetum spicatum, мхов Sanionia uncinata, Leptobryum pyriforme, Pohlia spp. с многочисленными «бульбочками», Calliergon sarmentosum, печеночников Gymnomitrion corallioides, Scapania obcordata. Сухие участки дороги через 5-7 лет заняты несомкнутыми растительными группировками из мака, крупок, камнеломок, ожики и некоторых злаков, которые покрывают не более 5% площади. В более влажных местообитаниях (на временных водотоках) преобладают Phippsia algida, Cochlearia officinalis, Koenigia islandica. Во влажных местообитаниях (в колеях) на заброшенных дорогах растительность восстанавливается быстрее, чем на более сухих участках, где процесс формирования сомкнутого покрова занимает десятки лет.
Тундровый растительный покров в значительной степени подвержен постоянным нарушениям из-за криогенных процессов в почвах, солифлюкции, процессов эрозии и т.д. Поэтому в спектре тундровых растительных сообществ всегда есть группировки из видов, адаптированных к специфическим экологическим условиям естественных нарушений - солифлюкционных и эрозионных пятен, сезонных и многолетних бугров пучения и полигонов. Прежде всего, это синузии апокарпных листостебельных и печеночных мхов, напочвенных лишайников, ожик и травянистых многолетников, которые легко возобновляются вегетативным путем, а также немногочисленные в Арктике виды терофитов (на Шпицбергене – лишь Koenigia islandica), которые за счет высокой семенной продуктивности активно возобновляются на подходящих свободных субстратах. Следует отметить, что в составе растительных группировок антропогенно нарушенных местообитаний на Шпицбергене встречаются лишь виды, присутствующие в естественных фитоценозах. В то же время в субарктических тундрах и в лесотундровых сообществах нарушенные местообитания (особенно связанные с поселениями человека) активно осваиваются пришельцами из более южных районов, и происходит «бореализация» естественной флоры [4].
Заключение
Процессы восстановления растительности после антропогенных нарушений растительного покрова на Шпицбергене схожи с естественными сукцессионными процессами. На отвалах разработок полезных ископаемых, на склонах дорог, вблизи домов формируются растительные группировки, аналогичные по видовому составу тем, которые существуют в естественном тундровом растительном покрове, но занимающие огромную площадь, иногда несравнимую с площадью сообществ и группировок естественных нарушений. Сроки восстановления сомкнутого растительного покрова на больших территориях также очень длительны, и без фиторекультивации воссоздание его не представляется возможным.
Список литературы.
1.Александрова В.Д. Принципы зонального деления растительности Арктики // Бот. журн. 1971. Т. 56. С. 3-21.
2.Антропогенная динамика растительного покрова Арктики и Субарктики: принципы и методы изучения. Под ред. Б.Н.Юрцева. // Труды Ботанического института им. В.Л.Комарова РАН. С-Петербург, 1995. Вып. 15. 183 с.
3.Игнатов М.С., Афонина О.М. Список мхов территории бывшего СССР // Arctoa. -1992. Т.1. С. 1-85.
4. Дорогостайская Е.В. Сорные растений Крайнего Севера СССР. Наука, Л. 1972. 171 с.
5.Константинова Н.А., Потемкин А.Д., Шляков Р.Н. Список печеночников и антоцеротовых территории бывшего СССР // Arctoa 1992. Т. 1. С. 87 - 127.
6.Сохранение и восстановление биоразнообразия. // Серия учебных пособий «Сохранение биоразнообразия» под ред. Н.С.Касимова. М., изд-во НУМЦ, 2002. С. 113.
7.Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. С-Петербург, «Мир и семья», 1995. 990 c.
8.Elvebakk A. Higher phytosociological syntaxa on Svalbard and their use in the subdivision of the Arctic // Nordic.J.Bot. 1985. V.5 P. 273-284.
9.Hadač E. Notes on Plant Communities of Spitsbergen // Folia geobotanica et phytotaxonomica 1989. V.24/2. P.131-169.
10.Santesson, R. The lichens and lichenicolous fungi of Sweden and Norway. Lund, 1993. 240 p.
11.Westhoff V., Maarel E., van der. The Braun-Blanquet approach // Handbook of vegetation Science, V. Ordination and classification of communities. The Hague, 1973. P. 617-626.