REDUCED STABILITY OF FOREST COMMUNITIES OF THE SOUTH URALS

Abstract


The territory of the South Urals is considered to be an ecotone, with forest ecosystems, including the ones in Orenburg Region, differing from those in the European Russia, Siberia, the Far East etc. In the absence of agriculture, meadow steppe vegetation remains the major background of the forest-steppe zone, alternating with deciduous forest areas. The region locates the borders of natural distribution of some tree and shrud species of forest phytocenoses. The territory is regularly exposed to air, soil, water and groundwater pollution. The ecological situation observed in Orenburg Region is extremely unfavorable due to high content of heavy metals in rocks and groundwater and acute technogenic load. Technogenic land pollution leads to an increased number of territories contaminated with industrial wastes, petroleum and petroleum products, heavy metals, pesticides and other toxic substances, which creates extreme and critical conditions for trees and shrubs and overall forest ecosystems. Forest plantations are weakened and stressed, with low resistance and little selfregulation capacity. Presently, Orenburg Region forests contain various leaf-and needle-eating insects (nun moths, pine moths, pine falsesawflies, lackey moths, buth-tip moths, oak red-barred tortix moths, yellow-grey spring moths (Monima pulverulenta), satin moths, great winter moths, poplar geomedrid moths, red tail moths, lesser swallow prominents). At the same time, such insects as gypsy moths, brown-tail moths, oak green moths, pine sawfly and star sawfly are reproducing on massive scale in the conditions of the South Urals part of Orenburg Region, which are unique because the area was exposed to intensive negative impact of industrial, mining and radiation pollution (effect from the nuclear explosion at Totsky facility), conversion of natural landscapes into agricultural landscapes, and the fact that the area lies on the borders between semi-desert and steppe, and steppe and forest steppe. Under such conditions, forests are characterized by mass outbreaks of insect pest reproduction.

Full Text

Южное Предуралье следует рассматривать как экотон. По Одуму: «Экотон представляет собой переход между двумя и более различными группировками, например, между лесом и степью. Это пограничная зона, или зона «напряжения», которая может иметь значительную линейную протяженность, но всегда бывает узкой от территорий самих соседних группировок» (Одум 1975). Экотоны можно рассматривать как неоднородные непрерывные структурные единицы растительности, которым присущи определенные свойства: в их пределах формируются типы местообитания со сложной мозаичной экологической структурой, смежные фитоценозы, где наблюдается высокое биоразнообразие видов с экологическими существенными особенностями, отсутствующими в стандартных лесных массивах. Лесные экосистемы Южного Предуралья, в том числе и Оренбургской области, сильно отличаются от таковых в европейской части РФ, в Сибири, на Дальнем востоке и пр. В период отсутствия агроценозов основной фон растительного покрова лесостепной зоны составляли сообщества луговой степи, чередующиеся с участками лиственных лесов. В настоящее время степь почти полностью превращена в пахотные угодья, тем более с 1954 по 1963 гг. на территории Оренбургской области было распахано 1,8 млн га целинных земель. Леса сильно пострадали от вырубок и представлены преимущественно порослевыми массивами и культурами. Лесистость области (на 01.01.2013 г.) составляет всего 4,6% (Климентьев и др. 2001). Э. Г. Коломыц предложил термин ландшафтного экотона: «Ландшафт-экотоном является» группировка «природно-территориальных комплексов как относительно однородных на данном иерархическом уровне географических образований, функционально взаимосвязанных и пространственно упорядоченных соответствующими геопотоками» (Коломыц 2005; 2007). Особое внимание было уделено трансконтинентальному бореальному экотону как целой системе зональных границ, отделяющих бореальный пояс от суббореального (Коломыц 2015). Наблюдается постепенное наступление песков на юг Оренбургской области, что в дальнейшем может привести к опустыниванию южную и центральную часть оренбургской области (Кононова и др. 2001; Кононов и др. 2014). Состояние проблемы устойчивости в лесной экологии рассматривалось Э. Г. Коломыцем, Г. С. Розенбергом, Л. С. Шарой (2009). Был проведен анализ причин нарушения устойчивости и дана оценка применимости математических моделей устойчивости к ландшафтно-экологическим системам. При оценке состояния и климатогенных изменений растительности необходимо учитывать систему экотонов - «переходов между сообществами растений на зональных границах бореальных лесов» в связи с более сильным воздействием климата на растительность и ответной реакцией последней. Так, в работе В. А. Усольцева и А. И. Колтуновой (2012) выделена иерархическая система пространственных экотонов, где зональный экотон леса и степи является самым крупным делением. По данным А. И. Климентьева и соавторов, «Распаханность плакорных угодий с зональными разновидностями почв в Оренбургской области составляет 85%. Сельскохозяйственные угодья занимают 88% площади, из них на долю пашни приходится 57%. На грани исчезновения находятся серые лесные почвы, черноземы обыкновенные среднегумусовые, практически исчезли черноземы выщелочные и типичные тучные» (Климентьев и др. 2001). Развитие комплексных очагов массового размножения многих листогрызущих филлофагов явилось следствием продолжения ослабления и усыхания с 1980 г. и по настоящее время. Причинами усыхания являются неблагоприятные климатические условия, например, засухи, очаги листо- и хвоегрызущих насекомых и болезни. По данным З. П. Бирюковой, засухи вызывают не только анатомо-физиологические и морфологические изменения древесных растений, но и изменения на экосистемном уровне. Так, «в насаждениях сосны через 1-2 года после засухи резко увеличивалось количество насекомых-фитофагов, причиной чего, вероятнее всего, явилось изменение химического состава тканей растений, служащих кормом насекомым, происшедшее под влиянием засухи. По окончании засухи у древесных растений восстанавливается синтез высокомолекулярных соединений. Состояние питающихся хвоей данных деревьев насекомых ухудшается, так как пищеварительной системе насекомых недоступны высокомолекулярные соединения. Снижается вес личинок, личинки заселяются паразитирующими насекомыми, и развившийся очаг фитофагов затухает» (Бирюкова 2015). Для ряда видов древесно-кустарниковых растений лесных фитоценозов по территории области проходят границы ареалов. Типичные европейские виды - дуб черешчатый, вяз гладкий, ива ушастая и остролистная, лещина обыкновенная, бересклет бородавчатый - имеют восточные и юго-восточные пределы распространения; южные - лиственница сибирская, сосна; северные - тамариск многоветвистый, джузгун безлистный, ломонос, ива каспийская, лох серебристый. С начала освоения края, т.е. с XVIII-XIX вв., а особенно с 30-50-х гг. прошлого века, насаждения области испытывают антропогенный стресс. Это и распаханные угодья (целина), и воздействие добычи, и переработки полезных ископаемых. Так, на территории области разведано свыше 180 месторождений различных руд, нефти, газа, минерального сырья. В недрах области найдено и добывается более 80 полезных ископаемых. Для области ведущими полезными ископаемыми являются: нефть, природный газ и конденсат, асфальтиты; бурые угли и горючие сланцы; каменные и калийно-магнезиальные соли, фосфориты; мел, гипс, строительные пески и песчано-гравийные смеси; руды цветных и черных металлов; рудное и россыпное золото; асбест, облицовочные и строительные камни, высококачественные известняки, доломиты; кварциты для металлургической промышленности; минеральные краски, бентонитовые, керамзитовые, керамические и кирпичные глины, цементное сырье, проявления редких земель (Климентьев и др. 2001). На данной территории систематически наблюдаются случаи загрязнения атмосферы, почвы, воды водоемов и подземных вод. Экологическая обстановка на территории Оренбургской области крайне неблагоприятная, что обусловлено повышенным содержанием тяжелых металлов в горных породах и грунтовых водах, высокой техногенной нагрузкой. В настоящее время сформировалась проблема техногенного загрязнения земель, в результате чего увеличиваются площади территорий, загрязненных отходами промышленных предприятий, нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами, пестицидами и другими токсичными веществами. Анализ загрязнения почв промышленных городов показал, что во всех городах области наиболее сильным загрязнителем является бензапирен. Территория области характеризуется повышенным радиационным фоном, что связано с неоднородным геологическим строением и рельефом, с фосфоритоносными отложениями, с обогащенными органическим веществом глинами, с нефтегазоносными структурами, с кислыми породами (гранитами, гнейсами). Радиационное загрязнение территории области формируют излучения естественно распределенных природных радиоактивных веществ в горных породах. Заметное влияние оказывают глобальные радиоактивные выпадения от испытательных взрывов ядерного оружия. На более равнинной части области преобладает осадочный комплекс горных пород, представленный глинисто-песчаными разновидностями. Анализ материалов радиационных исследований показывает, что в целом по области средние колебания значений плотности загрязнения от глобальных выпадений осадков цезием-137 - от 16 до 78 мКu/км2, стронцием-90 - от 14 до 56 мКu/км2, что не превышает уровень глобального фона. Повышенное содержание в почве цезия-137 до 0,1-0,2 мКu/км2 наблюдалось в отдельных пробах в районах проведения подземных ядерных взрывов (объекты «Сапфир», «Магистраль»). В эпицентре Тоцкого ядерного взрыва содержание европия-152 значительно превышает фоновые значения и составляет до 1,4 мКu/км2. Всего захоронено 29300 м3 малоактивного грунта суммарной активностью 700 Кu (Госдоклад 2013). Экологическая обстановка на территории Оренбургской области крайне неблагоприятная, что связано с повышенным содержанием тяжелых металлов в горных породах и грунтовых водах, с высокой техногенной нагрузкой. Как было отмечено А. Ю. Кулагиным, лесные насаждения промышленных центров и областей испытывают достаточно сильные техногенные и рекреационные нагрузки, приводящие к снижению биологической устойчивости к антропогенным и природным воздействиям (Кулагин 2015). Все это создает предпосылки для произрастания растений, в частности, деревьев и кустарников, на грани экологической катастрофы в зоне экологического бедствия, и для перманентного существования вредителей и болезней древесных растений. Это определяет формирование экстремальных и критических условий для произрастания деревьев и кустарников, для успешного существования лесных экосистем. Лесные насаждения в значительной степени ослаблены, находятся в стрессовом состоянии и характеризуются пониженной устойчивостью и способностью к саморегуляции. В настоящее время в лесах региона в фоновом режиме присутствуют различные листо- и хвоегрызущие филлофаги (шелкопряд-монашенка, сосновая совка, красноголовый пилильщик-ткач, кольчатый шелкопряд, лунка серебристая, боярышниковая листовёртка, весенняя желто-серая совка, ивовая волнянка, пяденица-обдирало, тополёвая пяденица, краснохвост, хохлатка берёзовая). Но в то же время непарный шелкопряд, златогузка, дубовая зеленая листовёртка, рыжий сосновый пилильщик и звёздчатый пилильщик-ткач в условиях Южного Предуралья демонстрируют вспышки массового размножения. Уникальность Южного Предуралья в границах Оренбургской области состоит в том, что территория существует в условиях негативного воздействия на природные комплексы со стороны промышленности, добычи природных ископаемых, радиации (последствия Тоцкого ядерного взрыва), перевода естественных ландшафтов в агроландшафты, а также в том, что данная территория находится на границах полупустыни и степи, степи и лесостепи. Лесные насаждения в этих условиях характеризуются высокой частотой вспышек массового размножения вредителей. Общая площадь земель Оренбургской области, на которых расположены леса, составляет 709,3 тыс. га, в том числе покрытая лесной растительностью - 563,8 тыс. га. Лесистость области составляет 4,6% (Обзор 2014). Оренбургская область отнесена к зоне сильной лесопатологической угрозы, в которой с учётом лесорастительного районирования выделены два лесозащитных района: лесостепной и степной. Лесостепной лесозащитный район включает в себя лесничества: Абдулинское, Асекеевское, Бугурусланское, Бузулукское, Пономаревское, Северное, Тюльганское. Степной лесозащитный район включает в себя лесничества: Адамовское, Акбулакское, Беляевское, Грачевское, Домбаровское, Кваркенское, Краснохолмское, Кувандыкское, Новосергиевское, Новотроицкое, Оренбургское, Орское, Первомайское, Саракташское, Соль-Илецкое, Сорочинское, Илекское, Саракташское, Ташлинское, Чернореченское, Шарлыкское. Несмотря на проведенные санитарно-оздоровительные мероприятия, в последнее время произошло увеличение общей площади насаждений с нарушенной и утраченной устойчивостью, в том числе значительно возросла площадь погибших насаждений. В 2011 г. пройдено сплошными санитарными рубками 454,8 га ослабленных погибших насаждений, площадь оставшихся на корню погибших насаждений на конец отчётного года составляет 10 326,8 га. По состоянию на 31.12.2014 г. лесонасаждения с нарушенной и утраченной устойчивостью занимали площадь 27 208,9 га, в т.ч. выявленные в 2014 г. - 3 817,7 га, из них погибшие - 1 595,2 га. Площадь погибших насаждений возросла на 0,4%, что связано с постоянным дефицитом влажности и засухами в вегетационные периоды последних лет. В 2014 г. при проведении лесопатологической таксации и лесопатологических обследований выявлены лесонасаждения с нарушенной и утраченной устойчивостью на площади 3 817,7 га, в т.ч. погибшие - 1 595,2 га (Обзор 2014). Площадь лесонасаждений с нарушенной и утраченной устойчивостью составляет 27 112,1 га, в т.ч. погибшие - 12 223,7 га (табл. 1). Наибольшие площади насаждений с нарушенной и утраченной устойчивостью расположены в степной зоне: Акбулакском, Домбаровском, Кваркенском, Оренбургском, Первомайском, Новосергиевском, Саракташском, Соль-Илецком лесничествах, где наиболее ярко проявляется влияние негативных факторов - пожаров, повреждений насекомыми, неблагоприятных погодных условий и почвенно-климатических факторов. В 2014 г. лесонасаждения погибли по различным причинам на площади 1 595,2 га, что составляет 0,4% от покрытой лесной растительностью площади. Основной причиной гибели лесов были пожары прошлых лет - 861,4 га (54%), от погодных условий и почвенно-климатических факторов погибло 542,4 га (34%), от болезней леса - 191,4 га (12%). Наибольшие площади погибших в 2014 г. насаждений выявлены в Акбулакском (405,1 га), Домбаровском (172,7 га), Оренбургском (129,8 га), Орском (203,7 га) лесничествах. Выявлено 4 806,9 га насаждений с наличием ослабления и усыхания от поражения болезнями, в том числе со слабой степенью (до 4%) - 17,5 га, средней степенью (4-10%) - 337,2 га, сильной степенью (11-40%) - 2 720,2 га, более 40% - 1 732 га. В основном площади ослабленных насаждений заражены трутовиками (ложный осиновый, ложный дубовый, настоящий), корневой губкой сосны, некрозно-раковыми заболеваниями, голландской болезнью ильмовых. Таблица 1 Распределение площади лесных фитоценозов Оренбургской области с нарушенной и утраченной устойчивостью на конец 2014 года Лесничества Площадь насаждений с наличием усыхания на конец года, га Площадь погибших насаждений, га всего в том числе по степени усыхания 4,1-10% 10,1-40% > 40% Абдулинское 1 091,5 86,4 569,6 435,5 47,6 Адамовское 847,8 26,6 120,8 700,4 653,5 Акбулакское 1 669,8 80,5 164,4 1 424,9 1 303,1 Асекеевское 334,5 128,7 57,5 48,3 35,9 Беляевское 941,5 14,1 156,4 771 582,3 Бугурусланское 211,6 76,4 83,1 52,1 50,2 Бузулукское 1 291,1 62,8 1 087,5 140,8 36,7 Грачёвское 224,8 19,6 187,3 17,9 14,4 Домбаровское 2 253,2 32 74,6 2 146,6 2 009,5 Илекское 732,8 118,6 432,3 181,9 139,9 Кваркенское 4 046,1 121,9 894,8 3 029,4 2 692,7 Краснохолмское 933,1 246,2 398,8 288,1 191,7 Кувандыкское 542,4 18,7 165,4 358,3 280,1 Новосергиевское 979,8 48,4 371,4 560 426,7 Оренбургское 2 651,2 74,9 1 361,6 1 214,7 807,6 Орское 1 838,7 12,7 714,1 1 111,9 873,4 Первомайское 994,2 198,3 171,4 624,5 562,6 Пономарёвское 469 103 176 190 132,9 Сакмарское 126,9 7 24 95,9 73 Саракташское 1 069,6 314,3 381,8 373,5 187,2 Северное 576,5 26,9 321,4 228,2 169,6 Соль-Илецкое 537,6 60,2 311,3 166,1 297,2 Сорочинское 1 080,8 77,1 715,2 288,5 198,3 Ташлинское 948,1 151,3 379 417,8 351,7 Окончание таблицы 1 Тюльганское 275 0 275 0 0 Чернореченское 273,6 38,4 107,6 127,6 71,2 Шарлыкское 170,9 26,2 96,9 47,8 34,7 Итого 27 112,1 2 171,2 9 799,2 15 041,7 12 223,7 Ослабление насаждений в результате повреждения насекомыми-вредителями по степени усыхания: со слабой степенью усыхания - 41,4%, с сильной степенью усыхания (повышенным текущим отпадом) - 58,6%, в т.ч. повреждение насаждений рыжим сосновым пилильщиком в Кваркенском лесничестве на площади 258 га, повреждение насаждений пилильщиком-ткачом звездчатым в лесничествах: Акбулакском - 106 га, Сорочинском - 19 га (Симоненкова 2013). Установлено, что очаги массового размножения сосновых пилильщиков отмечены повсеместно и в естественных насаждениях сосны обыкновенной, и в сосновых культурах разного возраста, где встречается корневая или сосновая губка, или древостои ослаблены воздействием абиотических и антропогенных факторов. Так, на долю ослабленных древостоев в очагах массового размножения сосновых пилильщиков приходится 16%, сильно ослабленных - 8,5%, усыхающих - 3% и свежего сухостоя - 0,5% (Кулагин и др. 2013). Было отмечено, что при ежегодном проведении химической или биологической борьбы в очагах массового размножения филлофагов, паразитов и хищников в лесных экосистемах практически не наблюдалось. Анализируя степень воздействия на насаждения почвенно-климатических факторов за последние пять лет, установлено, что происходит постепенное увеличение площади ослабленных насаждений. Сильное влияние на ухудшение санитарного состояния насаждений оказали засушливые вегетационные периоды 2010-2012 гг., последствия которых наиболее сильно проявлялись с 2012 г. и отмечаются до 2015 г. Ослабление древостоев на значительных площадях является следствием сильных засух и приводит к высокой выживаемости и увеличению массового размножения филлофагов в этих насаждениях.

About the authors

Victoria Anatolievna Simonenkova

Orenburg State Agrarian University

Orenburg
Candidate of Agricultural Sciences (PhD), Associate Professor at the Department of Forestry, Botany and Plant Physiology

Alexey Yurievich Kulagin

Ufa Institute of Biology of the Russian Academy of Sciences

Ufa
Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of Forestry Laboratory

References

  1. Бирюкова З. П. 2015. От азбуки жизни - к национальной идее // Журнал русской культуры «Москва» 1, 151-163.
  2. Госдоклад «О состоянии и об охране окружающей среды Оренбургской области в 2012 году». 2013. Оренбург // http://www.gosbook.ru/user/login?destination=node%2F75567 (Дата обращения 01.03.2015).
  3. Климентьев А. И., Чибилев А. А., Блохин Е. В., Грошев И. В. 2001. Красная книга почв Оренбургской области. Екатеринбург: РАН, УрО РАН.
  4. Коломыц Э. Г. 2005. Бореальный экотон и географическая зональность. Атлас-монография. Москва: Наука.
  5. Коломыц Э. Г., Сурова Н. А. 2007. Лесные экосистемы Самарской Луки в условиях предстоящего глобального потепления (структурно-функциональный анализ и прогноз) // Самарская Лука. Т. 16. № 3(21), 372-430.
  6. Коломыц Э. Г., Розенберг Г. С., Шарая Л. С. 2009. Методы ландшафтной экологии в прогнозных оценках биотической регуляции углеродного цикла при глобальном потеплении // Экология 6, 1-8.
  7. Коломыц Э. Г. 2015. Эволюционная экология бореальных лесов на Тихоокеанском мегаэкотоне Северной Евразии // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 24. № 3, 5-139.
  8. Кононова Н. Д., Зуенкова Г. Г., Кононов В. М. 2011. Почвенно-экологическая оценка лесорастительных условий почвогрунтов Южного Оренбуржья // Известия Оренбургского гос. аграр. ун-та 29. Т. 1, 16-18.
  9. Кононов В. М., Кононова Н. Д. 2014. Земледелие и экологизация на Южном Урале: поиски компромисса // Известия Оренбургского гос. аграр. ун-та 46(2), 17-21.
  10. Кулагин А. Ю., Симоненкова В. А. 2014. Экологические особенности основных филлофагов лиственных и хвойных лесообразователей Южного Предуралья // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 16. № 1, 127-133.
  11. Кулагин А. Ю., Тагирова О. В. 2015. Лесные насаждения Уфимского промышленного центра: современное состояние в условиях антропогенных воздействий. Уфа: Гилем.
  12. Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов Оренбургской области в 2013 и прогноз ситуации на 2014 год. 2014 / Чуваткин М. А. (ред.). Оренбург: ЦЗЛ Оренбургской области. 77 с.
  13. Одум Ю.1975. Основы экологии. Москва: Мир.
  14. Симоненкова В. А. 2013. Экология первичных вредителей насаждений Южного Урала. Оренбург: ОрГАУ.
  15. Усольцев В. А., Колтунова А. И. 2012. О биологической продуктивности и устойчивости сосны на экотоне «лес - степь» // Степи Северной Евразии: Материалы VI Международного симпозиума. Оренбург, 754-762.

Statistics

Views

Abstract - 0

Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies