Средообразующая функция почвенно-растительного покрова сосновых лесов Кольского полуострова в условиях аэротехногенного загрязнения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены результаты изучения средообразующей функции почвенно-растительного покрова фоновых средневозрастных сосновых лесов Кольского полуострова и при разном уровне аэротехногенного загрязнения окружающей среды выбросами медно-никелевого комбината “Североникель” (Мурманская обл.). На постоянных пробных площадях, расположенных по градиенту аэротехногенного загрязнения, проведен учет общего запаса надземной биомассы напочвенного покрова, растительного опада и лесной подстилки и охарактеризовано соотношение запасов биомассы травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов. Установлено, что по мере приближения к источнику загрязнения уменьшаются запасы биомассы всех компонентов напочвенного покрова сосновых лесов; из состава растительных сообществ выпадают мохообразные – наиболее чувствительные к стрессовому фактору виды; изменяется видовой состав лишайников, что приводит к снижению запасов их надземной биомассы; сокращается доля мохово-лишайникового яруса в общем запасе биомассы вплоть до полного исчезновения в импактной зоне; возрастают внутриценотическая гетерогенность и контрастность в распределении запасов биомассы всех компонентов напочвенного покрова, что может быть обусловлено высокой степенью неоднородности уровня загрязнения верхнего органогенного горизонта подзола тяжелыми металлами. В результате происходит значительная потеря средообразующей функции напочвенного покрова, который выравнивает гидротермический режим местообитаний в сосновых лесах. Воздействие аэротехногенного загрязнения сказывается на процессах разложения растительных остатков, что приводит к возрастанию запасов растительного опада и лесной подстилки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Лянгузова

Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ilyanguzova@binran.ru
Россия, ул. Профессора Попова, 2, Санкт-Петербург, 197022

Список литературы

  1. [ Akhmetova ] Ахметова Г.В. 2022. Пространственная неоднородность химического состава лесных подстилок сосновых насаждений средней тайги Восточной Фенноскандии. – Лесоведение. 3: 250-261. h ttps://doi.org/10.31857/S0024114822030020
  2. [ Artemkina et al .] Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. 2018. Микромозаика растительности и вариабельность химического состава L-горизонтов подстилки северотаежных ельников кустарничково-зеленомошных. – Лесоведение. 2: 97–106.
  3. [ Bakhmet et al .] Бахмет О.Н., Медведева М.В., Мошкина Е.В., Ткаченко Ю.Н., Мамай А.В., Новиков С.Г., Мошников С.А., Тимофеева В.В., Карпечко А.Ю. 2022. Пространственная вариабельность свойств подзолов в зависимости от растительных микрогруппировок в сосняке брусничном. – Лесоведение. 1: 47–60. h ttps://doi.org/10.31857/S002411482105003X
  4. Basova E . V ., Lukina N . V ., Kuznetsova A . I ., Gornov A . V ., Shevchenko N . E ., Tikhonova E . V ., Geraskina A . P ., Braslavskaya T . Yu ., Tebenkova D . N ., Lugovaya D . L . 2023. Quality of tree litter as an informative indicator of functional classification of forests. – Forest Science Issues. 6(3). Article 133. h ttps://doi.org/10.31509/2658-607x-202363-133
  5. [Bazilevich, Titlyanova] Базилевич Н . И ., Титлянова А . А . 2008. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск . 381 с .
  6. Berg B., McClaugherty C. 2020. Plant Litter. 4th ed. Switzerland, Cham: Springer. 332 p.
  7. [Bergm an, Vorobeichik] Бергман И . Е ., Воробейчик Е . Л . 2017. Влияние выбросов медеплавильного завода на формирование запаса и разложение крупных древесных остатков в елово-пихтовых лесах. – Лесоведение. 1: 24–38.
  8. [ Bondarenko et al .] Бондаренко М.С., Лянгузова И.В., Горшков В.В., Баккал И.Ю. 2018. Изменение фитомассы нижних ярусов северотаежных сосновых лесов при экспериментальном загрязнении почв тяжелыми металлами. – Растит. ресурсы. 1: 59–74.
  9. [Classification…] Классификация и диагностика почв России. 2004. Смоленск. 342 с.
  10. [ Demianov ] Демьянов В.А. 1982. Влияние Larix gmelinii (Pinaceae) на строение растительного покрова на верхней границе древесной растительности. – Бот. журн. 62(4): 500–507.
  11. Dulya O.V., Bergman I.E., Kukarskih V.V. et al. 2019. Pollution induced slowdown of coarse woody debris decomposition differs between two coniferous tree species. – Forest Ecology and Management. 448: 312–320.
  12. [Dynamics…] Динамика лесных сообществ Северо-Запада России. 2009. СПб. 276 с.
  13. Ginocchio R ., Carvallo G ., Toro I . et al . 2004. Micro-spatial variation of soil metal pollution and plant recruitment near a copper smelter in central Chile. – Environ. Pollut. 127: 343–352.
  14. [Gorshkov et al.] Горшков В . В ., Ставрова Н . И ., Баккал И . Ю . 2005. Динамика восстановления лесной подстилки в бореальных сосновых лесах после пожаров. – Лесоведение. 3: 37–45.
  15. [ Gorshkov et al .] Горшков В.В., Баккал И.Ю., Лянгузова И.В., Баркан В.Ш. 2013. Прогноз восстановления напочвенного покрова в сосновом лесу с давностью пожара 65 лет при искусственном загрязнении полиметаллической пылью. – Живые и биокосные системы. 3. h ttp :// www . jbks . ru / archive / issue -3/ article -14
  16. [ Ipatov ] Ипатов В.С. 2007. Фитогенные поля одиночных деревьев некоторых пород в одном экотопе. – Бот. журн. 92(8): 1186–1192.
  17. [ Ipatov et al .] Ипатов В.С., Журавлева Е.Н., Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю. 2009. Фитогенное поле Picea abies , P . obovata ( Pinaceae ) . – Бот. журн. 94 (4): 558–568.
  18. [ Ivanova , Lukina ] Иванова Е.А., Лукина Н.В. 2017. Варьирование массы и фракционного состава древесного опада в сосняках кустарничково-лишайниковых при аэротехногенном загрязнении. – Лесоведение. 5: 47–58. h ttps://doi.org/10.7868/S0024114817050059
  19. [Ivanova et al.] Иванова Е.А., Лукина Н.В., Данилова М.А., Артемкина Н.А., Смирнов В.Э., Ершов В.В., Исаева Л.Г. 2019. Влияние аэротехногенного загрязнения на скорость разложения растительных остатков в сосновых лесах на северном пределе распространения. – Лесоведение. 6: 533–546. h ttps :// doi . org /10.1134/ S 0024114819060044
  20. [ Ivanova et al .] Иванова Е.А., Данилова М.А., Смирнов В.Э., Ершов В.В. 2023. Сравнительная оценка скорости разложения растительного опада в еловых и сосновых лесах на северном пределе распространения. – Вопросы лесной науки. 6 (3): 1–30. Статья № 132. h ttps :// doi . org /10.31509/2658-607 x -202363-132
  21. [Karpachevsky] Карпачевский Л.О. 1981. Лес и лесные почвы. М. 264 с.
  22. [Karpachevsky] Карпачевский Л.О. 1983. Подстилка – особый биогоризонт лесного биогеоценоза. – В кн.: Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М. С. 88–89.
  23. [ Karpachevsky et al .] Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Ташнинова Л.Н., Руденко Р.Н. 2007. Почвенный покров и парцеллярная структура лесного биогеоценоза. – Лесоведение. 6: 107–113.
  24. Kashulina G . M . 2017. Extreme pollution of soils by emission of the copper-nickel industrial complex in the Kola peninsula. – Eurasian Soil Science. 50 (7): 837–849. h ttps://doi.org/10.1134/S1064229317070031
  25. Kashulina G.M. 2018. Monitoring of soil contamination by heavy metals in the impact zone of copper-nickel smelter on the Kola peninsula. – Eurasian Soil Science. 51 (4): 467–478. h ttps://doi.org/10.1134/S1064229318040063
  26. Kashulina G.M. 2022. Multi-medium environmental monitoring in the impact zone of the Copper-Nickel industrial complex in the Kola peninsula. – Eurasian Soil Science. 55 (5): 573–586. h ttps://doi.org/
  27. [Koptsik et al.] Копцик Г . Н ., Копцик С . В ., Смирнова a И . Е ., Кудрявцева А . Д ., Турбабина К . А . 2016. Реакция лесных экосистем на сокращение атмосферных промышленных выбросов в Кольской Субарктики. – Журнал общей биологии. 77(2): 145–163.
  28. Koptsik G . N ., Koptsik S . V ., Smirnova I . E ., Sinichkina M . A . 2021. Remediation of technogenic barren soils in the Kola Subarctic: current state and long-term dynamics. – Eurasian Soil Science. 54 (4): 619–630. h ttps://doi.org/ 10.1134/S1064229321040098
  29. Krishna M.P. 2017. Litter decomposition in forest ecosystems: a review. – Energy, Ecology and Environment . 2(4): 236–249.
  30. [ Kryshen ] Крышень А.М. 2000. Фитогенное поле: теория и проявление в природе. – Изв. РАН. Сер. Биологическая. 4: 437–443.
  31. [ Lebedeva et al .] Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю., Ипатов В.С. 2005. Влияние древесного полога на виды напочвенного покрова в ельнике чернично-зеленомошном. – Бот. журн. 90 (3): 400–410.
  32. [ Lebedeva et al .] Лебедева В.Х., Ипатов В.С., Тиходеева М.Ю. 2015. Неоднородность пространственной структуры живого напочвенного покрова в лесных сообществах. – Вестник СПбГУ. Сер. 3. Биология. 2: 32–46.
  33. [ Lebedeva et al .] Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю., Ипатов В.С. 2006. Оценка влияния деревьев на виды травяно-кустарничкового и мохового ярусов в сосняке чернично-зеленомошном. – Бот. журн. 91 (2): 176–192.
  34. [ Lebedeva et al .] Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю., Ипатов В.С. 2016. О неоднородности растительного покрова лугов и лесов. – Бот. журн. 101(4): 358–376.
  35. [ Lugovaya et al .] Луговая Д.Л., Смирнова О.В., Запрудина М.В. и др. 2013. Микромозаичная организация и фитомасса напочвенного покрова в основных типах темнохвойных лесов Печоро-Илычского заповедника. – Экология. 1: 3–10.
  36. [ Lukina et al .] Лукина Н.В., Ершов В.В., Горбачева Т.В. и др. 2018. Оценка состава почвенных вод северотаежных хвойных лесов фоновых территорий индустриально развитого региона. – Почвоведение. 3: 284–296.
  37. Lukina N.V., Geraskina A. P., Gornov A.V., Shevchenko N.E., Kuprin A.V., Chernov T.I., Chumachenko S.I., Shanin V.N., Kuznetsova A.I., Tebenkova D.N., Gornova M.V. 2021. Biodiversity and climat-regulating functions of forests: current issues and research prospects. – Forest Science Issues. 4 (1): 1–59. h ttps://doi.org/10.31509/2658-607x-202141k-60
  38. Lyanguzova I.V., Belyaeva A.I. 2022. Mosaic Pattern of Soil and Vegetation Cover Stocks in Pine Forests under Conditions of Aerotechnogenic Pollution. – Russian Journal of Ecology. 53 (2): 68–82. h ttps:// doi.org/10.1134/S1067413622020060
  39. [ Lyanguzova et al .] Лянгузова И. В., Горшков В. В., Баккал И. Ю., Бондаренко М. С. 2015. Воздействие почвенного загрязнения тяжёлыми металлами на напочвенный покров сосняка лишайниково-зеленомошного в условиях полевого эксперимента – Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 3 (27): 74–86.
  40. [ Lyanguzova , Primak ] Лянгузова И.В., Примак П.А. 2019. Пространственное распределение запасов напочвенного покрова и лесной подстилки в средневозрастных сосновых лесах Кольского полуострова. – Растит. ресурсы. 4: 473–489.
  41. [ Lyanguzova et al .] Лянгузова И.В., Примак П.А., Волкова Е.Н., Салихова Ф.С. 2020. Прост ранственное распределение запасов напочвенного покрова и лесной подстилки в фоновых и дефолиирующих сосновых лесах Кольского полуострова. – Растит. ресурсы. 56(4): 335–350. h ttps :// doi . org /10.31857/S0033994620040068
  42. [ Lyanguzova et al .] Лянгузова И.В., Примак П.А., Салихова Ф.С., Волкова Е.Н., Беляева А.И. 2021. Воздействие загрязнения почв тяжелыми металлами на пространственное распределение биомассы напочвенного покрова и запаса лесной подстилки в сосновых лесах Кольского полуострова. – Растит. ресурсы. 57(4): 340–358. h ttps://doi.org/10.31857/S0033994621040087
  43. [ Lyanguzova et al .] Лянгузова И.В., Беляева А.И., Катаева М.Н., Волкова Е.Н. 2023. Запасы потенциально токсичных элементов в напочвенном покрове сосновых лесов северной тайги при аэротехногенном загрязнении. – Бот. журн. 108 (11): 1001–1014.
  44. Lyanguzova I., Yarmishko V., Gorshkov V., Stavrova N., Bakkal I. 2018. Impact of heavy metals on forest eco systems of the European North of Russia. – In: Heavy Metals. London. P. 91.
  45. [Methods…] Методы изучения лесных экосистем . 2002. СПб . 240 с .
  46. Munn R.E. 1973. Global Environmental Monitoring System (GEMS). – SCOPE. Report 3. Toronto: ICSU-SCOPE. 130 p.
  47. [Nadporozhskaya et al.] Надпорожская М . А ., Зубкова Е . В ., Фролов П . В ., Быховец С . С ., Чертов О . Г . 2018. Соподчиненность почвенных условий и растительных сообществ в сосняках как следствие действия комплекса факторов. – Вестник ТвГУ. Серия. Биология и экология. 2: 122–138.
  48. [ Nagimov et al .] Нагимов З.Я., Артемьева И.Н., Шевелина И.В., Нагимов В.З. 2022. Видовой состав и запасы живого напочвенного покрова в сосняках лишайниковых ХМАО – ЮГРЫ. – Леса России и хозяйство в них. 1: 48–56.
  49. [ Nikonov et al .] Никонов В.В., Лукина Н.В., Смирнова Е.В., Исаева Л.Г. 2002. Влияние Picea obovata и Pinus sylvestris на первичную продуктивность нижних ярусов хвойных лесов Кольского полуострова. – Бот. журн. 87(8): 107–119.
  50. [ Odintsov et al .] Одинцов П.Е., Караванова Е.И., Степанов А.А. 2018. Трансформация водорастворимых органических веществ подстилок подзолов фоновых и техногенных территорий Кольского полуострова. – Почвоведение. 8: 1022–1032. h ttps :// doi . org /10.1134/ S 0032180 X 18080099
  51. [ Orlova et al .] Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О. и др. 2011. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв. – Лесоведение. 6: 39–48.
  52. [ Orlova et al .] Орлова М.А., Лукина Н.В., Смирнов В.Э., Артемкина Н.А. 2016. Влияние ели на кислотность и содержание элементов питания в почвах северотаежных ельников кустарничково-зеленомошных. – Почвоведение. 11: 1355–1367.
  53. [ Pereverzev ] Переверзев В.Н. 2011. Почвообразование в лесной зоне Кольского полуострова. – Вестн. КНЦ РАН. 2: 74–82.
  54. [ Rozenberg ] Розенберг Г.С. 2022. Инженеры экосистем: “ старые песни о главном ” или концепция, которую у нас практически не заметили (Обзор проблемы). – Журнал общей биологии. 83 (3): 220–234. h ttps://doi.org/10.31857/S0044459622030071
  55. [ Semenyuk et al .] Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г., Бенедиктова А.И., Кузнецова Я.Д. 2020. Оценка внутрибиогеоценозной изменчивости лесных подстилок и травяно-кустарничковой растительности в еловых насаждениях. – Почвоведение. 1: 31–43. h ttps :// doi . org /10.31857/ S 0032180 X 2001013 X
  56. [ Smirnova et al .] Смирнова О.В., Алейников А.А., Семиколенных А.А. и др. 2011. Пространственная неоднородность почвенно-растительного покрова темнохвойных лесов в Печоро-Илычском заповеднике. – Лесоведение. 6: 67–78.
  57. [ Telesnina et al.] Телеснина В.М., Семенюк О.В., Богатырев Л.Г., Бенедиктова А.И. 2018. Особенности напочвенного покрова и лесных подстилок в искусственных липовых насаждениях в зависимости от характера ухода. – Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 2: 3–11.
  58. [ Trefilova et al .] Трефилова О.В., Беланов И.П., Уфимцев В.И., Ефимов Д.Ю. 2021. Эффекты фитогенного поля сосны в различных климатических условиях. – Лесоведение. 2: 156–172. h ttps://doi.org/10.31857/S0024114821020091
  59. [Trubina et al.] Трубина М.Р., Воробейчик Е.Л., Хантемирова Е.В., Бергман И.Е., Кайгородова С.Ю. 2014. Динамика лесной растительности после снижения промышленных выбросов: быстрое восстановление или продолжение деградации? – Доклады Академии наук. 458 (6): 721–725. h ttps://doi.org/10.7868/S0869565214300252
  60. [ Uranov ] Уранов А.А. 1965. Фитогенное поле. – Проблемы современной ботаники. 1: 251–254.
  61. [Vorobeychik, Kaigorodova] Воробейчик Е.Л., Кайгородова С.Ю. 2017. Многолетняя динамика содержания тяжелых металлов в верхних горизонтах почв в районе воздействия медеплавильного завода в период сокращения объемов его выбросов. – Экология. 8: 1009–1024. h ttps://doi.org/10.7868/S0032180X17080135
  62. [Vorobeichik, Pishchulin] Воробейчик Е.Л., Пищулин П.Г. 2009. Влияние отдельных деревьев на рН и содержание тяжелых металлов в лесной подстилке в условиях промышленного загрязнения. – Почвоведение. 8: 927–937.
  63. [Vorobeichik, Pishchulin] Воробейчик Е.Л., Пищулин П.Г. 2011. Влияние деревьев на скорость деструкции целлюлозы в почвах в условиях промышленного загрязнения. – Почвоведение. 5: 597–610.
  64. [Vorobeichik, Pishchulin] Воробейчик Е.Л., Пищулин П.Г. 2016. Промышленное загрязнение снижает роль деревьев в формировании структуры полей концентраций тяжелых металлов в лесной подстилке. – Экология. 5: 323–334.
  65. [ Vorobeichik , Pozolotina ] Воробейчик Е.Л., Позолотина В.Н. 2003. Микромасштабное пространственное варьирование фитотоксичности лесной подстилки. – Экология. 6: 420–427.
  66. [Vorobeichik et al.] Воробейчик Е.Л., Трубина М.Р., Хантемирова Е.В., Бергман И.Е. 2014. Многолетняя динамика лесной растительности в период сокращения выбросов медеплавильного завода. – Экология. 6: 448–458. h ttps://doi.org/10.7868/S0367059714060158
  67. Watmough S.A., Dickinson N.M. 1995. Dispersal and mobility of heavy metals in relation to tree survival in an aerially contaminated woodland soil. – Environ. Pollut. 90: 135–142.
  68. [Zhuravleva et al.] Журавлева Е . Н ., Ипатов В . С ., Лебедева В . Х ., Тиходеева М . Ю . 2012. Изменение растительности на лугах п од влиянием сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L .). – Вест. СПбГУ . Сер . 3. 2: 3–12.
  69. Zvereva E.L., Kozlov M.V. 2004. Facilitative effects of topcanopy plants on four dwarf shrub species in habitats severely disturbed by pollution. – J. Ecol. 92 (2): 288– 296.
  70. Zvereva E.L., Kozlov M.V. 2007. Facilitation of bilberry by mountain birch in habitat severely disturbed by pollution: Importance of sheltering. – Environ. Exp. Bot. 60(2): 170–176.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Напочвенный покров исследуемых сосновых лесов в фоновом районе ( а ), буферной ( b ) и импактной ( c ) зонах.

Скачать (714KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Индекс техногенной нагрузки в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (65KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Запас надземной биомассы лишайников в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (55KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Запас надземной биомассы кустарничков в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (63KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Запас растительного опада в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (78KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Запас лесной подстилки в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (77KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Соотношение запасов надземной биомассы мохово-лишайникового (МЛЯ) и травяно-кустарничкового (ТКЯ) ярусов в исследуемых сосновых лесах.

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024