«Влияние выпаса на флору петрофитных степных опушек на южной границе природного парка «кандры-куль»»

Данная выпускная квалификационная работа (ВКР) посвящена изучению влияния выпаса крупного рогатого скота на растительные сообщества петрофитной степи, где рассматривается изменение видового состава и динамика растительного покрова на градиенте пастбищной нагрузки.

Целью выпускной квалификационной работы является выявление и анализ влияния выпаса крупного рогатого скота на петрофитные варианты степной растительности на южной границе природного парка «Кандры-куль» расположенного в западной части Республики Башкортостан (РБ) на территории Туймазинского района.

Исходя из цели, вытекают следующие задачи:

- выполнить полные геоботанические описания на участках заложенной трансекты;

- определить растения разных стадий пастбищной дегрессий, выявить богатство флоры;

- выполнить анализ флоры: систематический, по жизненным формам, по географической структуре, экологическому спектру увлажнения, в фитосоциологическом плане и по хозяйственному значению;

- выявить в составе флоры виды, занесенные в Красную книгу РБ

С целью изучения влияния выпаса крупного рогатого скота в 2018 году нами были обследованы петрофитные варианты степной растительности на южной границе природного парка «Кандры-куль» расположенного в западной части Республики Башкортостан (РБ) на территории Белебеевской возвышенности. Автором, совместно с к.б.н. Хусаиновым А.Ф. было выполнено 12 геоботанических описаний, собрано 150 листов гербарного материала. Работа выполнена на кафедре биоэкологии и биологического образования Естественно-географического факультета БГПУ им. М. Акмуллы.

Результаты исследований могут быть использованы для иллюстрации экологических закономерностей сукцессионных процессов при изучении предметов «Экология», «Биология» школьниками.

По теме выпускной квалификационной работы опубликована научная статья: Бадикова А.А., Хусаинова С.А., Ахмадуллин И.И., Хусаинов А.Ф. Изменение видового состава растительности петрофитных степей под влиянием выпаса на южной границе Природного парка «Кандры-куль» // V международная молодежная дистанционна конкурс-конференция «Современные аспекты изучения экологии растений» III тур / под. Ред. Н.В. Сухановой. - Уфа: Мир печати, 2017. -41-47 с.

ВКР состоит из введения, 3-х глав, заключения и выводов, списка используемой литературы и приложения. Общий объем 77 страниц, в том числе 7 страниц приложения. Список использованной литературы включает 119 источников.

В результате непродолжительной перегрузки наблюдается уменьшение продуктивности и кормовой ценности травостоя без изменения состава фитоценоза, при продолжительном многолетнем выпасе высокой интенсивности происходит сукцессионное изменение растительного сообщества пастбища (Горчаковский, 1999). Смена растительного покрова при чрезмерном выпасе происходит постепенно, и наблюдаются определенные стадии отклонения от первоначального состояния травостоя, названные стадиями пастбищной дегрессии. В условиях степной растительности отмечаются следующие основные стадии смены травостоя:

I - ковыльная. Характеризуется понижением высоты травостоя, разрушением подстилки и мохового покрова, снижением доли перистых ковылей, повышением - ковыля-тырсы.

II - типчаковая. В травяном покрове разрастается более устойчивый к выпасу типчак с примесью полыни.

III - полынковая. Выпадение ковылей приводит к усилению стравливания типчака, что вызывает заметное ослабление его корневой системы и сопровождается почти полной потерей способности к семенному возобновлению, что благоприятствует развитию полыней. Повышению доли полыней способствует и их более слабая поедаемость по сравнению с типчаком.

IV - однолетников (спорышевая). С усилением нагрузки повышается доля однолетников с небольшим участием растений предыдущих стадий. Некоторые авторы объединяют последние две стадии и выделяют 3 стадии пастбищной дегрессии (Растительные сообщества., 1984).

На травяной покров естественных пастбищ кроме

сельскохозяйственных животных оказывают влияние и естественные фитофаги, такие как копытные - сайгаки, тарпаны, газели, лошадь Пржевальского, яки (Мордкович и др., 1997; Schaller, Liu, 1996; Miller, Schaller, 1997; Уразаев и др., 2000); грызуны - сурки, суслики, хомячки, тушканчики, полевки (Мордкович и др., 1997; Трофимов и др., 2001; Миркин, Наумова, 1998); насекомык - саранчовые, кузнечики (Рубцов, 1932; Мордкович и др., 1997; Сергеев, 2001;). Особенно заметную роль саранчовые играют в районах с резко континентальным климатом (Стебаев, 1968; Локвуд и др., 1997; Сергеев, 1998).

Из биотических факторов на травяные растения наибольшее влияние оказывают фитофаги. Влияние фитофагов проявляется в отчуждении надземной части, то есть в выпасе, при котором нагрузка на растительный покров регулируются хищниками, паразитами и урожайностью (Работнов, 1992; Чибилев, 1992; 1998). В сельскохозяйственных экосистемах выпас

регулируется человеком, что часто приводит к повышению пастбищной нагрузки (Антонова, Нечаева, 1976; Дементьева, 1980; Дидух и др., 1981; Миркин, 1984; Dormaar et al., 1989; Ларин и др., 1990; Wilson, MacLeod, 1991; Чибилев, 1992; Gillen et al., 1998; Абрамова, Юнусбаев, 2001). Результатом дегрессии является обеднение видового состава травяной растительности, уплотнение почв и изменение химического состава почвы (Раменский и др., 1956; Миркин и др., 1996; Хазиахметов, 2000).

Т.А. Работнов (1974) выделил следующие формы непосредственного, и косвенного воздействия травоядных животных на растительность:

1) стравливание - поедание надземных органов травянистых растений;

2) вытаптывание - воздействие на растения и почву копытами;

3) откладывание экскрементов.

При стравливании скотом происходит потеря части генеративных и вегетативных органов травянистых растений и нарушение роста. Изменение условий произрастания приводит увеличению инсоляции поверхности почвы, увеличению прогревания почвы и обеспеченности светом низкорослых растений. Травоядные поедают растения выборочно и на разной высоте, не трогая ядовитых и колючих трав и кустарников. Крупнорогатый скот при скусывании злаков нарушают работу гормонов, что часто приводит к прекращению роста и смерти (Смелов, 1966).

Вытаптывание. Передвигаясь по пастбищу, животные соприкасаются копытами с поверхностью почвы и надземными органами растений.

Давление на почву и растения зависит как от размера копыт, так и от веса животных. Давление копыт коров достигает 5,1кг/см2, копыт овец на почву - 5,4 кг/см2, лошадей 2,6 кг/см2 (Klapp, 1971; Работнов, 1974; Быков, 1985; Юнусбаевым, 2001), при этом овцы на единицу пройденного пути оставляют в 2 раза больше следов, чем коровы или лошади.

При прямом воздействии животные травмируют копытами надземные органы, к чему большинство степных трав выработали особенную анатомию стебля, позволяющую выдерживать вытаптывание копытными. Вытаптывание может способствовать вегетативному размножению травяной растительности степей (Смелов. 1966; Работнов, 1974; Warren et al., 1986; Weigel et al., 1990; Мордкович и др., 1997).

Под действием копыт на почву уплотняется верхний слой, а иногда и деформируется вся поверхность, что зависит от влажности почвы, ее механического состава, степени задернения, положения в рельефе, интенсивности выпаса, длительности пастбищного нагрузки. С уплотнением почвы меняются ее водно-воздушные свойства, возрастает объемный вес почвы, снижается ее влагоёмкость, скорость проникновения воды, объем пор (Работнов, 1974; Горшкова и др., 1977; Смелов, 1966).

На степные растения отложение экскрементов оказывает разностороннее влияние, как непосредственное, так и косвенное. Вместе с экскрементами в почву поступает большое количество органического вещества, азота и зольных элементов. По данным С.П.Смелова (1966), одна корова на пастбище оставляет в течение двенадцати часовой пастьбы 24 кг кала и 15 кг мочи (160 г азота и около 40 г фосфора).

Кал и моча животных служат пищей как для трав, так и для почвенной макро-, микрофауны и микрофлоры, повышая их жизнедеятельность. Экскременты способствуют усреднению рН, повышению биогенности почв. Вместе с тем, благодаря экскрементам животных, увеличивается численность и обогащается видовой состав почвенных макро- и микроорганизмов (Смелов, 1966; Работнов, 1974).

На отгонных пастбищах, где скот в течение всего пастбищного сезона, а иногда и из года в год сосредотачивается на ночлег в одном и том же месте, степная растительность в результате интенсивного вытаптывания и отложения большого количества экскрементов полностью разрушается. Восстановление растительности на таких участках идет значительно медленнее.

2. Определены растения и проанализированы геоботанические описания. Из которых видно, что в ряду увеличения пастбищной нагрузки меняются синтетические характеристики степных сообществ - проективное покрытие (от 100 до 35%) и средняя высота травостоя (с 80 до 10 см), задернение (от 30 до 0%). Происходит уменьшение числа ценных кормовых растений.

3. Флора петрофитной степи включает 105 видов, относящихся к 78 родам, 29 семействам. Среднее число видов в 29 семействах составляет 3,6. Среднее число родов - 2,7, видов в родах - 1,3. В ряду увеличения

пастбищной нагрузки резко снижается видовое богатство с 50 до 8 видов на 100 м2.

4. Постадийный анализ жизненных форм показал, что в ряду увеличения пастбищной нагрузки меняются и соотношение биоморф. По мере усиления нагрузки наблюдается уменьшение доли гемикриптофитов (от 80% и 89,2% на первой и второй стадии до 62,5% на 4 стадии) и увеличение терофитов (от 4% на первой стадии и до 37,5% на 4 стадии). Из состава полностью выпадают древесные растения (деревья, кустарники, полукустарники) геофиты и хамефиты, не выдерживающие вытаптывание.

На участке №4 полностью исчезают плотнокустовые, надземностолоновые, ползучие, корнеотпрысковые, клубнеобразующие поликарпики.

5. Анализ географической структуры флоры по составу широтных групп показал преобладание плюризональных (54 вида - 51,4%) видов с широким экологическим спектром. Большое число лесостепной-степной (24 вида - 22,9%), лесостепной (9 видов - 8,3%), степной (8 видов - 7,9%), горностепной (4 вида - 3,8%), неморальной-лесостепной групп (3 вида - 2,9%) связано с приуроченностью данного типа степи к зональной растительности.

По составу долготных групп преобладают евроазиатские (85 видов - 81%) и плюрирегиональные виды (10 видов - 9,5%), что связано с интенсивным освоением территорий человеком.

6. Анализ экологических спектров видов по отношению к фактору увлажнения показал преобладание видов мезофитной группы: мезофиты (42 вида - 40%), ксеромезофиты (42 видов - 40%). В ходе дигрессивной смены растительности наблюдается увеличение доли ксерофитов (от 4% до 12,5% и 16,6%). В то же время из за уплотнения почв, наблюдается появление малолетних рудеральных мезогигрофитов.

7. В фитосоциологическом спектре виды классов естественной растительности, в общей сложности, составляют более половины флоры, это указывает на сохраняющуюся высокую роль зонального типа растительности в процессе антропогенного флорогенеза. В то же время, значительную роль играют и виды синантропных классов, порядков (от 16,1 до 55,5%). При продвижении вдоль градиента пастбищной нагрузки от слабосбитого состояния до сильносбитого полностью выпадают виды классов Trifolio- Geranietea sanguinei, Querco-Fagetea, а классы Festuco-Brometea, Molinio- Arrhenatheretea сохраняют свое представительство только за счет непоедаемых видов приспособленных к вытаптыванию. На смену приходит рудеральная растительность ксероморфного облика с доминированием видов порядков Onopordetalia acanthii, Artemisietalia vulgaris, а так же класса Polygono arenastri-Poёtea annuae.

8. В составе флоры залежей насчитывается значительное количество хозяйственно-ценных растений: 66 медоносных, 46 кормовых, 44

лекарственных, 22 декоративных, 20 красильных, 20 ядовитых, 13 пищевых, 8 эфироносных, по 7 сорных, перганосных,инсектецидных и тд.

9. В изученной флоре выявлено три вида, занесенные в «Красную книгу Республики Башкортостан» (Красная книга, 2011): Astragalus helmii Fisch., Stipa pennata L., Oxytropis hippolyti Boriss. Для данных видов одним из лимитирующих факторов является выпас скота, поэтому для их сохранения необходимо его ограничить.

По результатам анализа можно констатировать, что по мере усиления пастбищной нагрузки происходит существенная перестройка флористического богатства в сторону уменьшения числа ценных кормовых растений, прежде всего дерновинных злаков, снижается доля многолетних растений и повышается число однолетников. Из сообществ выпадают редкие виды растений часть которых включены в Красную книгу РБ. Одновременно происходит увеличение доли непоедаемых видов.

Для восстановления коренной степной растительности необходимо на первой и второй стадии прекращение или снижение выпаса, на третьей и четвертой - поверхностное и даже коренное улучшение с применением специальных методов восстановления степной растительности.

2. Определены растения и проанализированы геоботанические описания. Из которых видно, что в ряду увеличения пастбищной нагрузки меняются синтетические характеристики степных сообществ - проективное покрытие (от 100 до 35%) и средняя высота травостоя (с 80 до 10 см), задернение (от 30 до 0%). Происходит уменьшение числа ценных кормовых растений.

3. Флора петрофитной степи включает 105 видов, относящихся к 78 родам, 29 семействам. Среднее число видов в 29 семействах составляет 3,6. Среднее число родов - 2,7, видов в родах - 1,3. В ряду увеличения

пастбищной нагрузки резко снижается видовое богатство с 50 до 8 видов на 100 м2.

4. Постадийный анализ жизненных форм показал, что в ряду увеличения пастбищной нагрузки меняются и соотношение биоморф. По мере усиления нагрузки наблюдается уменьшение доли гемикриптофитов (от 80% и 89,2% на первой и второй стадии до 62,5% на 4 стадии) и увеличение терофитов (от 4% на первой стадии и до 37,5% на 4 стадии). Из состава полностью выпадают древесные растения (деревья, кустарники, полукустарники) геофиты и хамефиты, не выдерживающие вытаптывание.

На участке №4 полностью исчезают плотнокустовые, надземностолоновые, ползучие, корнеотпрысковые, клубнеобразующие поликарпики.

5. Анализ географической структуры флоры по составу широтных групп показал преобладание плюризональных (54 вида - 51,4%) видов с широким экологическим спектром. Большое число лесостепной-степной (24 вида - 22,9%), лесостепной (9 видов - 8,3%), степной (8 видов - 7,9%), горностепной (4 вида - 3,8%), неморальной-лесостепной групп (3 вида - 2,9%) связано с приуроченностью данного типа степи к зональной растительности.

По составу долготных групп преобладают евроазиатские (85 видов - 81%) и плюрирегиональные виды (10 видов - 9,5%), что связано с интенсивным освоением территорий человеком.

6. Анализ экологических спектров видов по отношению к фактору увлажнения показал преобладание видов мезофитной группы: мезофиты (42 вида - 40%), ксеромезофиты (42 видов - 40%). В ходе дигрессивной смены растительности наблюдается увеличение доли ксерофитов (от 4% до 12,5% и 16,6%). В то же время из за уплотнения почв, наблюдается появление малолетних рудеральных мезогигрофитов.

7. В фитосоциологическом спектре виды классов естественной растительности, в общей сложности, составляют более половины флоры, это указывает на сохраняющуюся высокую роль зонального типа растительности в процессе антропогенного флорогенеза. В то же время, значительную роль играют и виды синантропных классов, порядков (от 16,1 до 55,5%). При продвижении вдоль градиента пастбищной нагрузки от слабосбитого состояния до сильносбитого полностью выпадают виды классов Trifolio- Geranietea sanguinei, Querco-Fagetea, а классы Festuco-Brometea, Molinio- Arrhenatheretea сохраняют свое представительство только за счет непоедаемых видов приспособленных к вытаптыванию. На смену приходит рудеральная растительность ксероморфного облика с доминированием видов порядков Onopordetalia acanthii, Artemisietalia vulgaris, а так же класса Polygono arenastri-Poёtea annuae.

8. В составе флоры залежей насчитывается значительное количество хозяйственно-ценных растений: 66 медоносных, 46 кормовых, 44

лекарственных, 22 декоративных, 20 красильных, 20 ядовитых, 13 пищевых, 8 эфироносных, по 7 сорных, перганосных,инсектецидных и тд.

9. В изученной флоре выявлено три вида, занесенные в «Красную книгу Республики Башкортостан» (Красная книга, 2011): Astragalus helmii Fisch., Stipa pennata L., Oxytropis hippolyti Boriss. Для данных видов одним из лимитирующих факторов является выпас скота, поэтому для их сохранения необходимо его ограничить.

По результатам анализа можно констатировать, что по мере усиления пастбищной нагрузки происходит существенная перестройка флористического богатства в сторону уменьшения числа ценных кормовых растений, прежде всего дерновинных злаков, снижается доля многолетних растений и повышается число однолетников. Из сообществ выпадают редкие виды растений часть которых включены в Красную книгу РБ. Одновременно происходит увеличение доли непоедаемых видов.

Для восстановления коренной степной растительности необходимо на первой и второй стадии прекращение или снижение выпаса, на третьей и четвертой - поверхностное и даже коренное улучшение с применением специальных методов восстановления степной растительности.