Экология, 2020, № 4, стр. 251-264

Экспансия древесной растительности в экотоне лес–горная степь на Южном Урале в связи с изменениями климата и влажности местообитаний

И. К. Гайсин a*, П. А. Моисеев b**, И. И. Махмутова b, Н. Ф. Низаметдинов b, О. О. Моисеева b

a Башкирский государственный заповедник
453580 Республика Башкортостан, с. Старосубхангулово, ул. Карат, 2, Россия

b Институт экологии растений и животных УрО РАН
620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202, Россия

* E-mail: i.gaisin2012@yandex.ru
** E-mail: moiseev@ipae.uran.ru

Поступила в редакцию 20.09.2019
После доработки 10.01.2020
Принята к публикации 31.01.2020

Аннотация

Сравнение исторических топографических карт и современных космоснимков показало, что с 1986 г. по 2015 г. в южной части восточного макросклона Южного Урала площадь остепненных участков сократилась на 17.6% в результате зарастания их лесом. Анализ возрастной структуры древостоев в экотоне лес–горная степь выявил, что в 1915–1960-х годах здесь происходило интенсивное возобновление сосны и лиственницы, которое в конце XX в. привело к существенному увеличению сомкнутости древостоев и смещению границ лесных массивов вверх по склонам и логам. Интенсивное возобновление сосны отмечено в последние 35–40 лет на границе сомкнутых лесов и редколесий, а также в рединах. Выявленная повсеместная экспансия леса в горные степи происходила в этом районе на фоне увеличения температур и количества осадков в холодный период года. Интенсивность зарастания лесом отдельных участков определялась различиями в их влагообеспеченности, которые зависели от локальных микроклиматических и почвенно-грунтовых условий. Это подтверждают результаты наших исследований глубины и плотности снега, а также влажности и мощности почв, в ходе которых отмечено, что наиболее интенсивное облесение происходило на более многоснежных и увлажненных участках склонов.

Ключевые слова: экотон лес–горная степь, динамика древостоев, снежный покров, влажность почв, изменения климата, массив Крака, Южный Урал

DOI: 10.31857/S0367059720040071

Список литературы

  1. Замолодчиков Д.Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда // Успехи совр. биол. 2011. Т. 131. № 4. С. 382–392.

  2. Кокорин А.О., Смирнова Е.В., Замолодчиков Д.Г. Изменение климата. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2013. 220 с.

  3. Кукарских В.В. Влияние климатических факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinus sylvestrus L.) в лесостепных зонах Южного Урала: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 2009. 22 с.

  4. Allen C.D., Macalady A.K., Chenchouni H. et al. A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests // Forest Ecology and Management. 2010 V. 259. № 4. P. 660–684.

  5. Моисеев П.А., Ван дер Меер, Риглинг А., Шевченко И.Г. Влияние изменений климата на формирование поколений ели сибирской в подгольцовых древостоях Южного Урала // Экология. 2004. № 3. С. 1–9. [Moiseev P.A., Meer Van der, Rigling A., Shevchenko I.G. Effect of climatic changes on the formation of Siberian spruce generations in subglotsy tree stands of the Southern Urals // Rus. J. of Ecology. 2004. V. 35. № 3. P. 135–143.]

  6. Моисеев П.А., Гайсин И.К., Бубнов М.О., Моисеева О.О. Динамика древесной растительности на участках остепненных склонов Южного Крака в последние 80 лет // Экология. 2018. № 2. С. 157–162. [Moiseev P.A., Bubnov M.O., Moiseeva O.O., Gaisin I.K. Dynamics of tree vegetation in steppificated areas on the slopes of the Southern Kraka massif during the past 80 years // Rus. J. of Ecology. 2018. V. 49. № 2. P. 190–195.]

  7. Золотарева Н.В., Золотарев М.П. Феномен облесения степных участков на Среднем Урале и его вероятные причины // Экология. 2016. № 6. С. 414–425. [Zolotareva N.V., Zolotarev M.P. The phenomenon of forest invasion to steppe areas in the Middle Urals and its probable causes // Rus. J. Ecol. 2017. V. 48. № 1. P. 21–31.]

  8. Harsch M., Hulme P., McGlone M., Duncan R. Are treelines advancing? A global meta-analysis of treeline response to climate warming // Ecology Letters. 2009. V. 12. № 1. P. 1040–1049.

  9. Dulamsuren C., Hauck M., Leuschnerd C. Recent drought stress leads to growth reductions in Larix sibirica in the western Khentey, Mongolia // Global Change Biology. 2010. № 16. P. 3024–3035.

  10. Anenkhonov O., Korolyuk A., Sandanov D. et al. Soil-moisture conditions indicated by field-layer plants help identify vulnerable forests in the forest-steppe of semi-arid Southern Siberia // Ecological Indicators. 2015. V. 57. P. 196–207.

  11. Абакумова В.Ю., Малых О.Ф., Вахнина И.Л. Усыхание березовых лесов в Российской части бассейна реки Онон в конце 20–начале 21 века // География и природные ресурсы. 2017. № 1. С. 163–170.

  12. Liu H., Park Williams A., Allen C.D., et al. Rapid warming accelerates tree growth decline in semi-arid forests of Inner Asia // Global Change Biology. 2013. V. 19. № 8. P. 2500–2510.

  13. Моисеев П.А., Бубнов М.О., Дэви Н.М., Нагимов З.Я. Изменение структуры и фитомассы древостоев на верхнем пределе их произрастания на Южном Урале // Экология. 2016. № 3. С. 163–172. [Moiseev P.A., Bubnov M.O., Devi N.M., Z.Ya. Nagimov. Changes in the structure and phytomass of tree stands at the upper limit of their growth in the Southern Urals // Rus. J. Ecol. 2016. V. 47. № 3. P. 219–227.]

  14. Ямалов С.М., Баянов А.В. Синтаксономия степной растительности Южного Урала // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1. С.1420–1424.

  15. Князев М.С., Золотарёва Н.В., Подгаевская Е.Н. Реликтовые фрагменты лесостепи в Зауралье // Ботан. журн. 2012. Т. 97. № 10. С. 28–44.

  16. Жирнова Т.В., Ямалов С.М., Миркин Б.М. Степи Башкирского государственного природного заповедника: анализ вклада ведущих факторов и синтаксономия // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2007. Т. 112. Вып. 5. С. 36–45.

  17. Баландин С.В. Динамика степной растительности Уктусских гор (Средний Урал) // Ботан. журн. 2001. Т. 86. № 5. С. 103–110.

  18. Сизых А.П., Воронин В.И. Структурно-динамическая организация растительных сообществ, формирующихся в зоне контакта леса и азональных (экстразональных) степей, а также внутризональных лесостепей в бассейне оз. Байкал // Изв. Иркутского гос. ун-та. Серия “Биология. Экология”. 2011. Т. 4. № 3. С. 36–40.

  19. Волков Д.А. Дистанционный мониторинг многолетней динамики границы леса и горной степи в Башкирском заповеднике: методика и результаты // Уральский экологич. вестн. 2017. № 1. С. 24–28.

  20. Жирнова Т.В. Растительность горных степей Башкирского заповедника: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1987. 24 с.

  21. Ожиганов Д.Г. Геология хребта Урал-Тау и района перидотитового массива Южный Крака // Труды Баш. геол. упр. М.; Л.: Госгеолитиздат, 1941. 103 с.

  22. Крашенинников И.М. Анализ реликтовой флоры Южного Урала в связи с историей растительности и палеогеографией плейстоцена // Географические работы. М.: Изд-во геогр. литературы, 1954. С. 129–173.

  23. Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 235 с.

  24. Тишин Д.В. Дендроэкология (методика древесно-кольцевого анализа). Казань: Казанский ун-т, 2011. 33 с.

  25. Санников С.Н., Санникова Н.С. Экология естественного возобновления сосны под пологом леса. М.: Наука, 1985. 149 с.

  26. Капралов Д.С., Шиятов С.Г., Моисеев П.А., Фомин В.В. Изменения в составе, структуре и высотном положении мелколесий на верхнем пределе их произрастания в горах Северного Урала // Экология. 2006. № 6. С. 403–409. [Kapralov D.S., Shiyatov S.G., Moiseev P.A., Fomin V.V. Сhanges in the composition, structure, and altitudinal distribution of low forests at the upper limit of their growth in the Northern Ural mountains // Rus. J. Ecol. 2006. V. 37. № 6. P. 367–372.]

  27. Кучеров С.Е. Реконструкция летних осадков на Южном Урале за последние 375 лет на основе анализа радиального прироста лиственницы Сукачева // Экология. 2010. № 4. С. 248–256. [Kucherov S.E. Reconstruction summer precipitation of in the Southern Urals over the last 375 years based on analysis of radial increment in the Siberian larch // Rus. J. Ecol. 2010. V. 41. № 4. P. 284–292.]

  28. Sizykh A.P. Afforestation of Extrazonal Steppes in the Baikal Region // Open Access Library J. 2016. № 3. P. 1–4.

  29. Klinge M., Dulamsuren C., Erasmi S. et al. Climate effects on vegetation vitality at the treeline of boreal forests of Mongolia // Biogeosciences. 2018. V.15. № 5. P. 1319–1333.

  30. Zhang X., Manzanedo R.D., D’Orangeville L. et al. Snowmelt and early to midgrowing season water availability augment tree growth during rapid warming in southern Asian boreal forests // Global Change Biology. 2019. V. 25. P. 3462–3471.

  31. Guarin A., Taylor A.H. Drought triggered tree mortality in mixed conifer forests in Yosemite National Park, California, USA // Forest Ecology and Management. 2005. № 218. P. 229–244.

  32. Xu C., Liu H., Anenkhonov O.A. et al. Long-term forest resilience to climate change indicated by mortality, regeneration, and growth in semiarid southern Siberia // Global Change Biology. 2017. № 23. P. 2370–2382.

  33. Золотарева Н.В. Некоторые аспекты динамики экстразональных степей Южного Урала // Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы: Мат-лы всеросс. конф. СПб., 2011. Т. 2. С. 84–87.

  34. Казанцева Т.И., Бобровская Н.И., Пащенко А.И., Тищенко В.В. Динамика растительности 100-летней степной залежи каменной степи (Воронежская область) // Ботан. журн. 2008. Т. 93. № 4. С. 620–634.

  35. Сизых А.П., Воронин В.И. Почвенно-геоботаническое профилирование в изучении сообществ контакта “лес–экстразональная степь” и зональной лесостепи (Байкальский регион) // Экология. 2013. № 2. С. 83–89. [Sizykh A.P., Voronin V.I. Soil-geobotanical profiling in studies on communities of the forest-extrazonal steppe junction and zonal forest-steppe (the Baikal region) // Rus. J. of Ecology. 2013. V. 44. № 2. P. 93–99.]

  36. Sato H., Kobayashi H., Iwahana G., Ohta T. Endurance of larch forest ecosystems in eastern Siberia under warming trends // Ecology and Evolution. 2016. V. 6(16). P. 5690–5704.

  37. Санников С.Н. Возрастная биология сосны обыкновенной в Зауралье // Восстановительная и возрастная динамика лесов на Урале и в Зауралье // Тр. Ин-та экологии растений и животных УНЦ АН СССР. Свердловск, 1976. Вып. 101. С.124–165.

Дополнительные материалы отсутствуют.