ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМ ЛИСТВЕННИЦЫ КАЯНДЕРА (LARIX CAJANDERI MAYR) НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИ
Пугачев А.А., Тихменев Е.А. (ИБПС ДВО РАН, г. Магадан, РФ)
Comparative studies of various aspects of the larch ecosystems functioning were carried out in the Extreme North East of Asian. The date obtained contain important information, concerning store biomass and chemical elements circulation in the Larix cajanderi communities of different ecotopes. The stability of ecosystems under anthropogenic pressing is evaluated.
Лиственница Каяндера - основная лесообразующая порода Северо-Востока Азии. В условиях Северного Охотоморья запасы фитомассы в экосистемах Larix сajanderi варьируют от 34 до 277 т/га. В ее составе доминируют многолетние одревесневшие части и корни; запасы фотосинтезирующих органов не превышают 10 %. В континентальных районах запасы живой растительной массы изменяется от 47 до 116 т/га. Корневая система слагающей доминирующих видов растительности, как правило, не проникает глубже 20-30 см. В заболоченных местообитаниях корни располагаются на глубине 5-7 см в слое торфа без существенного соприкосновения с минеральной частью почв, в чем проявляется широко известная пластичность лиственницы, позволяющая ей занимать экологическую нишу, не пригодную для других древесных пород.
Рассматриваемые природные образования существенно различаются между собой по ежегодному приросту растительной массы (от 2,6 до 9,5 т/га), в составе которого доминируют фотосинтезирующие органы и корни; многолетние части имеют подчиненное значение: 5-22 %. Ухудшение экологических условий произрастания сопровождается уменьшением роли хвои (с 52 до 38 %) и увеличением участия корней в формировании органического вещества (с 33 до 46 %). Наиболее активно приростом растительной массы потребляется азот; затем следует калий; вторую группу образуют кальций и сера, далее - магний, марганец, фосфор, алюминий, железо, кремний и натрий. Возврат химических элементов с ежегодным опадом в рассматриваемых ландшафтах составляет до 170 кг/га. Преобладающая масса их поступает на поверхность почвы с опадом фотосинтезирующих органов (до 69%) и многолетних надземных частей (до 18%); с корнями возвращается не более 32% от суммы элементов питания заключенных в отмирающих частях растений. При этом основными элементами являются: азот, затем следуют кремний, кальций, магний, калий, фосфор и далее - алюминий, марганец, сера, железо, натрий.
Сочетание сравнительно высокой величины общего опада (до 9,5 т/га) и низкой его зольности (менее 1,0 %) обусловливают здесь очень широкое соотношение между ежегодно отмирающей массой растений и содержащимися в ней элементами-органогенами. Это обстоятельство, наряду с сильной заторможенностью процессов разложения, предопределяет неусредненность продуктов гумификации и образование слабо конденсированных гумусовых веществ. Для синтеза устойчивых органо-минеральных соединений и формирования почвенно-поглощающего комплекса с высокой емкостью поглощения обстановка является неблагоприятой. Взаимодействие ненасыщенных фульвокислот с минеральной частью почв приводит к разрушению почвенных алюмосиликатов, утрате кальция и магния, увеличению подвижности коллоидных соединений и кремнезема. По существу, закрепление элементов питания осуществляется лишь в нижнем слое лесной подстилки и торфянистых горизонтах. В этих условиях, основным моментом, ослабляющим вынос элементов-органогенов за пределы ландшафта, является накопление значительных запасов минеральных веществ в составе многолетних органов.
В ландшафтах с песчано-супесчаными и каменисто-мелкоземистыми почвами, подстилаемыми ,,сухой” многолетней мерзлотой, не служащей водоупором, мобилизованные при выветривании кальций, калий, магний , сера и марганец активно вовлекаются в биологический круговорот, вследствие чего его роль в процессах внутрипрофильной миграции невелика; ограниченная геохимическая подвижность Fe и Al способствует ожелезнению и алюминированию иллювиальной части почв.
В ландшафтах с суглинисто-глинистыми почвами, характеризующимися близким залеганием льдистой многолетней мерзлоты, низкая водопроницаемость глеево-тиксотропных горизонтов, преобладание восходящей миграции почвенных растворов и наличие криогенного массообмена препятствуют элювиально-иллювиальной дифференциации почв, обусловливая их гомогенизацию. При этом основная часть элементов, мобилизованных в процессе выветривания почвообразующих пород и разложении опада, вновь вовлекается в биологический круговорот. Однако последний характеризуется малыми емкостью и интенсивностью, в связи с чем его влияние на минеральную часть почвенного профиля ограничено.
Основным моментом, ослабляющим вынос элементов-органогенов за пределы ландшафтов лиственничных лесов и редколесий, является накопление значительных запасов зольных веществ в составе многолетних органов. Усвоенные в процессах жизнедеятельности растений элементы питания возвращаются на поверхность почвы и вновь вовлекаются в биологический круговорот. Благодаря этому, минеральное питание лиственницы в большей степени зависят от органогенных горизонтов, чем от нижележащей толщи почв.
Своеобразие природных условий региона определяет большое разнообразие механизмов нарушения ландшафтов лиственничных лесов и редколесий, в т.ч. криотурбацию, криосолифлюкцию, термокарст, термоэрозию и т.д.. Их устойчивость к антропогенным воздействиям определяется сочетанием 5 основных факторов: 1-механического состава почв, 2-наличия или отсутствия многолетней мерзлоты и ее льдистости, 3-сочетания биоклиматических условий, 4-запасов, структуры и продуктивности фитомассы, 5-генетических особенностей почв.
В обобщенном виде все многообразие ландшафтов Larix cayanderii Северо-Востока и приуроченных к ним почвенно-растительных комплексов по степени устойчивости к антропогенному прессу подразделяется нами на 4 основные группы.
Первая группа (наименее устойчивая) включает лиственничные редколесья водораздельных равнин и речных террас мерзлотных районов (таежные глеевые и глееватые торфянисто-перегнойные почвы), сложенные суглинисто-глинистыми отложениями, поймы рек в среднем и нижнем течении (пойменные дерново-глеевые почвы). Они характеризуются наличием густой сети морозобойных трещин, способствующих дренированию и аэрированию деятельного слоя почв, чередованию в профиле окислительных и восстановительных условий, оглеению надмерзлотных горизонтов. В период переувлажнения эти ландшафты легко нарушаются механическими воздействиями, в сухие – проходимы транспортом. В обоих случаях наблюдается нивелировка криогенного микрорельефа, уплотнение почвенного слоя, увеличение прогревания и влажности, более глубокое оттаивание и интенсивное оглеение минеральных горизонтов.
Вторая группа объединяет лиственничные ландшафты высоких частей пойм с кустарниково-луговой растительностью, лиственничные леса на террасах рек и водораздельных равнин (таежные торфянисто-перегнойные высокогумусовые почвы). Их устойчивость определяется наличием достаточно мощных органогенных горизонтов.
К третьей группе относятся горные ландшафты Larix cayanderii, с подлеском из кедрового стланика (подбуры таежные, подзолы иллювиально-гумусовые), почвы которых характеризуются свободным или частично затрудненным внутренним дренажем, господством в профиле окислительных условий, большой скважностью и водопроницаемостью, что определяет их устойчивость к механическим воздействиям. Однако Pinus pumila, богат восками и смолами, что обусловливает высокую пожароопасность рассматриваемых местообитаний. При пожарах обычно сгорает не только растительный покров, но и органогенные горизонты почв. Вследствие этого теряется большая часть азота, а зольные элементы удаляются за пределы ландшафта поверхностными водами. Одновременно развиваются процессы смыва и дефляции мелкозема, в результате чего на дневную поверхность выходят почвообразующие породы.
Четвертая группа включает лиственничные леса южной части региона на высоких частях пойм, речных террасах, пологих шлейфах склонов, водораздельных равнинах в межгорных понижениях, сложенных песчано-супесчаными и каменисто-мелкоземистыми отложениями различного генезиса. Их почвы (подзолы иллювиально-многогумусовые, пойменные мелкодерновые) относительно устойчивы к механическим воздействиям; растительный покров и подстилки легко уничтожаются пожарами. Учитывая выположенность рельефа, смыв золы и почвенного мелкозема атмосферными осадками и талыми водами выражен относительно слабо.
Следовательно, использование лиственничных лесов и редколесий Северо-Востока Азии должно быть ориентировано на возможно допустимое сбалансирование факторов природной среды и антропогенных воздействий с учетом их регламентации с природно-климатическими условиями конкретной местности.