Печать
Категория: Материалы VIII Симпозиума (2018 год)
Просмотров: 77

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕСТАВРАЦИЯ КУСТАРНИКОВО-ПОЛУКУСТАРНИЧКОВО-ЭФЕМЕРОВЫХ ПАСТБИЩНЫХ СООБЩЕСТВ В КОНТЕКСТЕ КОНЦЕПЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НИШИ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕАЗИАТСКОЙ ПУСТЫНИ 

ECOLOGICAL RESTORATION OF SEMISHRUBS-DRAFT-SEMISHRUBS-EPHEMERAS PASTURE COMMUNITIES IN THE CONTEXT OF THE CONCEPT OF THE ECOLOGICAL NICHE IN THE CONDITIONS OF THE CENTRAL ASIAN DESERT 

Н.З. Шамсутдинов1, З.Ш. Шамсутдинов2

N.Z. Shamsutdinov1, Z.Sh. Shamsutdinov2

1ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова»

(Россия, 127550, Москва, ул. Б. Академическая, 41)

2ФГБНУ «Федеральный научный центр кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса»

(Россия, 141055, Московская обл., г. Лобня, Научный городок, корп. 1) 

1All-Russian Research Institute for Hydraulic Engineering and Land Reclamation

(Russia, Moscow, B. Academic Str., 44, build. 2)

2Federal Scientific Center for Crop Production and Agroecology

(Russia, Moscow Region, Lobnya, Nauchnyi Gorodok, korp. 1)

e-mail: 1Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 2Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Изложены результаты исследований по формированию многоярусных кустарниково-полукустарничково-эфемеровых пастбищных сообществ на основе использования зонально типичных для южных пустынь доминантных видов растений климаксовых фитоценозов в контексте концепции экологической ниши. Показаны экологические и экономические преимущества создания многоярусных пастбищных агрофитоценозов на месте деградированных земель в условиях среднеазиатской пустыни.

In this article the results of research about formation of multilevel semishrubs-draft-semishrubs-ephemeras pasture communities with the basis of use are explained of zonal typical dominant species of climax phytocenosis typical plants for the southern deserts in the concept of ecological niche. The ecological and economic preferences of multilevel pasture agrophytocenosis in place of degraded lands in the conditions of the Central Asian desert are shown. 

Концепция экологической ниши занимает центральное положение в современной экологии [3]. Понятие экологической ниши в известной мере объясняет, каким образом различные виды могут нормально функционировать и продуцировать, произрастая бок о бок и потребляя водно-минеральные ресурсы в пределах конкретного экотопа [4]. В контексте традиционной концепции экологической ниши сообщество можно представлять как обширное n-мерное гиперпространство, в пределах которого каждая видовая популяция эволюционирует в таком направлении, чтобы соответствовать своему положению в этом пространства [12]. Ниша вида определяется его положением и реакцией на факторы гиперпространства данного сообщества. В последние годы наряду с традиционной концепцией ниши появилась концепция нейтрализма, активно развиваемая S.P. Hubbell [11] и его сторонниками. Согласно этой концепции, виды сосуществуют благодаря сходству. Чтобы достичь стабильного сосуществования надо быть максимально похожими по демографическим характеристикам, иметь сходную удельную скорость популяционного роста и скорость заселения освободившегося участка. Ряд авторов попытались объединить в рамках одной модели представления о нейтралистических и нишевых механизмах функционирования видов в сообществе. В настоящее время экологи все чаще говорят о двух типах сообществ [1]. Сообщества первого типа организованы в соответствии с принципом расхождения видов по разным экологическим нишам. Их существование возможно только потому, что различаются их ниши. Сообщества второго типа организованы и способны сосуществовать весьма долго, если экологически идентичны, то есть в расчете на одну особь у разных видов сохраняется одна и та же вероятность размножаться, вымирать, заселять свободные пространства. Предполагается, что если виды долго живут в одном и том же месте, то они уже по определению достаточно близки экологически. Излагаемый в статье экспериментальный материал о создании многовидовых, многоярусных кустарниково-полукустарничково-травянистых пастбищных агрофитоценозов в аридных условиях Средней Азии укладывается в традиционную концепцию расхождения видов по разным экологическим нишам [8, 9]. Для формирования флористически и ценотически полночленных многовидовых пастбищных агроэкосистем использованы типичные для южных пустынь кормовые кустарники – саксаул черный, полукустарники – солянка малолистная (Aellenia subaphylla), полукустарнички – прутняк простертый (Kochia prostrata), солянка восточная (Salsola orientalis), камфоросма Лессинга (Camphorosma lessingii), полынь развесистая (Artemisia diffusa), ксерофильные многолетние травы – мятлик луковичный (Poa bulbosa) [2, 6, 7]. Формирование с помощью этих зонально типичных жизненных форм и доминантных видов кормовых растений на основе использования ярусного, сезонного, сукцессионного, функционального, флуктационного типов дифференциации экологических ниш обеспечило ускоренное восстановление биоразнообразия и утраченной кормовой производительности деградированных аридных пастбищных земель [2]. Осенне-зимние пастбищные агрофитоценозы, сформированные из растений с разными ритмикой развития, типом корневой системы, степенью устойчивости к засухе и жаре, более долговечны и продуктивны, нежели природные пастбищные экосистемы пустынь Среднеазиатского региона. Наряду с экологическими преимуществами многовидовые пастбищные агрофитоценозы намного разнообразнее по составу кормов, они лучше поедаются и полнее удовлетворяют физиологическую потребность животных в питательных веществах.

Между тем, теоретические аспекты конструирования многовидовых пастбищных агрофитоценозов оставались не разработанными. С развитием экологии в нашей стране и за рубежом стало возможным применение концепции экологических ниш для решения вопросов конструирования флористически и ценотически полночленных многовидовых пастбищных агрофитоценозов на месте деградированных природных кормовых угодий в аридных областях Среднеазиатского региона [2, 5, 10]. Для формирования такого типа пастбищного агрофитоценоза кустарниково-травянистых пастбищных сообществ использовались кустарник саксаул черный (Haloxylon aphyllum) 15%, полукустарник солянка малолистная (Aellenia subaphylla) 20%, полукустарнички полынь развесистая (Artemisia diffusa) 35%, солянка восточная (Salsola orientalis) 30%. Сформированный пастбищный агрофитоценоз характеризовался сложным строением, состоял из пяти синузий, различающихся как в надземной, так и в подземной сферах (рис. 1).

Рисунок 1. Вертикальный профиль осенне-зимней кустарниково-полукустарничково-травянистой пастбищной экосистемы в возрасте 7 лет: 1 – Haloxylon aphyllum, 2 – Halothamnus subaphylla, 3 – Salsola orientalis, 4 – Artemisia diffusa, 5 – Ephemeretum. Длина профиля – 4,5 м 

В возрасте 7 лет высота Haloxylon aphyllum, составлявшего первую синузию, достигала 400-450 см при диаметре кроны 320-350 см. Корневая система была мощной, проникала в почву до 12 м, в горизонтальном направлении распространялась в зависимости от механического состава слоев почвогрунта от 2,5 до 5 м. Корни саксаула черного, достигавшие слоев почвы капиллярного увлажнения грунтовыми водами (на глубине 10-12 м), распадались на большое количество мелких корней.

Высота Aellenia subaphylla, представлявшей вторую синузию, достигала 120-140 см. Корневая система была достаточно мощной, проникала в почвогрунтна глубину до 750 см. Третья синузия, представленная полукустарничком Salsola orientalis, в надземной сфере занимала в высоту 50-60 см, ширина куста – 40-45 см. Корневая система проникала на глубину 700 см, в горизонтальном направлении распространялась на 200 см.

Полукустарничек Artemisia diffusa составлял четвертую синузию. Высота ее особей – 35-40 см при диаметре кустов 40-45 см. Корневая система полыни развесистой проникала на глубину до 110 см, в горизонтальном направлении – на 150 см.

В пятой синузии господствовали травянистые растения. Здесь доминировал эфемероид Роа bulbosa, эфемеры кострец кровельный (Bromus tectorum), четыр (Malcolmia turkestanica). Их высота – 20-25 см. Корни мятлика луковичного и костреца кровельного – мочковатые, образовывали плотный дерн на поверхности почвы (0-5 см). Основная масса корней (до 85%) находилась в слое 0-15 см.

Пастбищный агрофитоценоз осенне-зимнего использования характеризовалась высокой и устойчивой кормовой продуктивностью (рис. 2).

Рисунок 2. Продуктивность осенне-зимней пастбищной кустарниково-полукустарничково-травянистой экосистемы: а – саксаул черный (Haloxylon aphyllum), б – солянка малолистная (Aellenia subaphylla), в – солянка восточная (Salsola orientalis), г – полынь развесистая (Artemisia diffusa) 

Уже через 3 года ее продуктивность была в 2 раза выше, чем естественных пустынных пастбищ. Рост кормовой производительности пастбищных агрофитоценозов на основе высева смеси зонально типичных для пустыни Карнабчуль кустарников (саксаул черный, солянка малолистная), полукустарничков (солянка восточная, полынь развесистая) с участием естественно произрастающего мятлика луковичного продолжался до 9-10 лет. Максимальная продуктивность осенне-зимнего пастбищного агрофитоценоза наблюдалась на 9-10-й годы жизни (2,2-2,6 т/га сухой массы). Доля участия кормовых растений в общей кормовой продукции пастбищного агрофитоценоза зависела от вида и жизненной формы растений, входящих в ее состав. Наибольший урожай давала Salsola orientalis, на долю которой в зависимости от возраста и метеорологических условий года приходилось 11,6-59,4% подножного корма. Значительным колебаниям была подвержена урожайность Aellenia subaphylla и Artemisia diffusa.

Если Aellenia subaphylla и Salsola orientalis способны быстро накапливать кормовую массу в первые годы жизни (2-4 год), то у Haloxylon aphyllum формирование урожая идет значительно медленнее. В зависимости от возраста и метеорологических условий, оказывающих влияние на рост и накопление кормовой массы, на долю Haloxylon aphyllum приходится от 3,6 до 28,1% урожая пастбищного агрофитоценоза.

Присутствие в осенне-зимнем пастбищном агрофитоценозе полукустарничков (Salsola orientalis, Artemisia halophila) и полукустарника (Aellenia subaphylla) делает эти пастбищные угодья превосходными для выпаса овец в осенне-зимний период. В свою очередь, Haloxylon aphyllum, будучи удовлетворительным кормом осенью и зимой, одновременно предохраняет овец от зимней стужи и сильных ветров.

Таким образом, современная концепция экологической ниши имеет важное значение для совершенствования теоретических основ и адаптивных методов конструирования флористически и ценотически полночленных пастбищных агрофитоценозов в аридных областях Средней Азии. Основываясь на концепцию экологической ниши и используя знания о принципах ярусного, сезонного, сукцессионного, функционального, флуктуационного типов дифференциации экологических ниш, разработаны методы ускоренной экологической реставрации нарушенных аридных пастбищных экосистем, обеспечивающие восстановление их утраченного зонально типичного биоразнообразия и повышение кормовой производительности. Этот подход был реализован посредством высева фитоценотически сбалансированных комбинаций семян зонально типичных доминантных видов — представителей природной флоры, экологически наиболее соответствующих физико-географическим особенностям аридных условий Среднеазиатского региона. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Гиляров А.И. В поисках универсальных закономерностей организации сообществ: прогресс на пути нейтрализма // Журнал общей биологии. 2010. 71(5). С. 386-401.
  2. Куркин К.А. Система конструирования луговых травосмесей // Бюлл. Моск. об-ва испытателей природы. Отд. биол. 1983. 8. 4. С. 3-14.
  3. Одум Ю. Экология. М.: Мир. 1986. Т. 1. 328 с.
  4. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир. 1981. 400 с.
  5. Раменский А.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое обследование земель. М.: Сельхозгиз. 1938. 620 с.
  6. Ресурсосберегающие способы улучшения и использования сенокосов и пастбищ поволжского района / А.А. Зотов, З.Ш. Шамсутдинов, В.М. Косолапов, И.В. Савченко, А.А. Кутузова, К.Н. Привалова, Д.М. Тебердиев, И.А. Трофимов, В.А. Кулаков, Н.З. Шамсутдинов, А.И. Дубенок, Н.Л. Цаган-Манджиев, Б.А. Гольдварг, Ю.Б. Каминов, В.А. Парамонов, И.Ф. Медведев, В.В. Гусев, М.Ш. Тагиров, Ф.С. Гибадуллина, О.Л. Шайтанов и др. Руководство. М., 2011.
  7. Шамсутдинов З.Ш., Убайдуллаев Ш.Р., Благоразумова М.В., Шамсутдинова Э.З., Насиев Б.Н. О дифференциации экологических ниш некоторых доминантных видов растений в фитогенном поле саксаула черного (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin) в пустыне Карнабчуль // Аридные экосистемы. 2013. Т. 19. № 4(57). С. 5-13.
  8. Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З. Биогеоценотические принципы и методы экологической реставрации пустынных пастбищных экосистем Средней Азии // Аридные экосистемы. 2012. Т. 18. № 3(52). С. 5-21.
  9. Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинова Э.З. О теории экологической ниши и ее значение для совершенствования научных основ технологии экологической реставрации деградированных пастбищных экосистем в аридных зонах России и Центральной Азии // Охрана био-ноосферы. Эниология. Нетрадиционное растениеводство. Экология и медицина: сб. материалов ХХII междунар. симпоз. С. 418-428.
  10. Шамсутдинов Н.З. Об использовании галофитов для реабилитации земель солеуглеводородного загрязнения и производства кормов // Сельскохозяйственная биология. 2004. № 6. С.78-91.
  11. Hubbell S.P. The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. Princeton and Oxford: Princeton Univ. Press. 2001. 392 р.
  12. Hutchinson G.E. Сoncludingn remarks. Cold Spring Harbor Symposia on quantitative Biology. 1957. 22. 415-427.