ИСТОРИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКИХ СТЕПЕЙ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

ИСТОРИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКИХ СТЕПЕЙ

ИСТОРИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКИХ СТЕПЕЙ

Лисецкий Ф.Н. Рассматриваются особенности изменения растительности и почв на протяжении пяти историко-экологических этапов трaнcформации восточноевропейских степей во второй половине голоцена. Получены оценки поступающей в почву фитомассы, величина изымаемой продукции (в массовом выражении и через энергетические эквиваленты), а также величины энергии, формируемой в процессе гумусообразования. Установлено, что за 5000 лет отношение энергии расхода-прихода растительного вещества изменилось от 1:28 до 1:0,4, а ежегодное поступление гумуса в почвы снизилось с 5,4 до 1,6 МДж/кв. м. Статья в формате PDF 284 KB

В голоценовой истории степей Восточной Европы последовательные стадии изменения растительности были детерминированы как природной ритмикой, так и сменами форм хозяйственного уклада. Поэтому важно оценить изменения в фитоценотическом блоке почвообразования по историко-экологическим периодам. Для этого были выбраны участки с близкими условиями экотопа и наиболее хаpaктерно отражающие сопряженный ряд фитоценозов, под которыми то или иное время осуществлялся процесс почвообразования. Это позволило построить прострaнcтвенно-временные ряды антропогенно обусловленной трaнcформации восточноевропейских степей.

Величину надземной фитомассы природного травостоя (c разделением на зеленую фитомассу, ветошь, подстилку и доведением до сухой массы) оценивали на учетных площадках (25×25 см) в 4-6-кратной повторности. Ограничения в возможности увеличения размера площадок и числа повторностей обусловлены трудоемкостью отбора ветоши злаков. Фитомассу подземных органов определяли в два срока (при переходе от фазы плодоношения к посыханию и в конце вегетации). Монолиты почвы объемом 1 дм3 отбирали в 3-кратной повторности и после замачивания почвы в растворе NaCl отмывали корни на сите 0,25 мм. Затем проводили разделение на корневища, деятельные и недеятельные корни. Скорость разложения корней определяли по убыли массы образцов на разных глубинах почвенного профиля в полевом опыте. В период максимального накопления подземной массы были отобраны корни живых растений. После кратковременной отмывки целые сухие корни взвешивали и помещали (по 400 мг) в мешочки из стеклоткани.

Результаты многолетних исследований продуктивности зональных фитоценозов последовательно обобщались в ряде работ [4, 8, 5], что позволяет оперировать объемом выборки из 600 определений.

Внутри- и меж- годовые оценки фитомассы позволили рассчитать величины опада и отпада в основных фитоценозах, хаpaктеризующих особенности отдельных историко-экологических этапов эволюции восточноевропейских степей.

Определение массы пожнивно-корневых остатков в современных агроценозах (табл. 1) проводили по общепринятым методикам. Учет поверхностных остатков зерновых и трав проводили в 4-10-кратной повторности. Учет корней осуществляли не во время уборки, как поверхностных остатков, а в период цветения, когда их количество наибольшее. Почвенные монолиты для отмывки отбирали послойно с горизонтальными размерами 20×35 см под кукурузой и 20×20 см под другими культурами в 3-4-кратной повторности.

Таблица 1

Поступление поверхностных и корневых (в слое 0-20 см) остатков сельскохозяйственных культур в агроландшафтах степной зоны (по результатам 400 определений)

Культура

Масса растительных остатков (F), г/м2

Энергосодержание, кДж/м2

поверхностных

корневых

Озимая пшеница

244

122

6355

Яровой ячмень

171

96

4541

Овес + горох

159

175

5778

Подсолнечник

131

214

5527

Кукуруза

73

243

5163

Однолетние травы

37

372

6699

Многолетние травы

236

255

8606

Используя биоэнергетический подход, показано [6], что чистая первичная продукция фитоценозов, хаpaктеризующих 11 зональных биомов, детерминирована «климатическими» затратами энергии. Во второй половине голоцена, после термического максимума, климат Русской равнины становился более гумидным и прохладным (суббореальный период (5700-2800 л. н.)), а позже (субатлантический период) влажным и прохладным. В целом, последние 3,5 тыс. лет были более благоприятными для степных экосистем, чем обобщенно вся история их развития в голоцене [2].

В позднем голоцене помимо природно обусловленного изменения продуктивности степных экосистем постоянно нарастает антропогенное влияние. Это позволяет выделить пять этапов антропогенных трaнcформаций восточноевропейских степей (табл. 2).

Таблица 2

Особенности этапов антропогенных трaнcформаций восточноевропейских
степей в голоцене

Хаpaктеристики этапов

Этапы антропогенных трaнcформаций

1

2

3

4

5

Длительность этапов, лет

2950-1950

2300

70

90-110

60

Основной тип растительности (основная культура)

Типчаково-ковыльная

Ковыльно-типчаковая

Разнотравно-ковыльно-типчаковая. выпас

Посевы зерновых (яровая пшеница)

Культуры севооборота (озимая пшеница)

Поступающая в почву фитомасса (F), г/м2

1210

600

600

148a

324

Величина изымаемой продукции (P), г/м2

40b

60a

76-101

138-146
(53-56c - 87d)

745-773
(270-280c - 485d)

Отношение P/F, кДж/м2

760/21030

1 : 28

1129/10355

1 : 9

1665/9810

1 : 6

2560/2486

1 : 0,97

13646/5466

1 : 0,40

Поступление гумуса, МДж/м2 в год

5,4

4,5

4,2

0,54

1,55

a Экспертная оценка. b Возможное отчуждение в результате природных пожаров. c Основная продукция (зерно). d Нетоварная часть продукции.

Этап 1. Типчаково-ковыльные ассоциации коренного облика, ретроспективно соотносимые с серединой голоцена, могли обеспечить за счет надземной и подземной (в слое 0-20 см) массы ежегодное поступление 12 т/га растительного вещества. Как установлено ранее [9], максимум надземной массы ковыльных сообществ отмечен при насыщенности 17-19 видов/м2. Проникновение новых видов растений в такое сообщество маловероятно. Процессы многолетней трaнcформации органического вещества могли изменяться только за счет стихийных (природных) пирогенных смен растительного покрова.

При деструкции первичного органического вещества часть продуктов биологического разложения превращается в особую группу высокомолекулярных соединений - специфические гумусовые вещества. Органическое вещество почвы гетерогенно, т.к. оно является определенным конгломератом продуктов разложения растительных остатков, находящихся на различных стадиях гумификации. Образование специфических гумусовых веществ в почве идет параллельно процессу минерализации первичного органического вещества и закрепления его в форме микробной плазмы. Специфические гумусовые вещества относительно устойчивы к микробиологическому расщеплению, что способствует их накоплению в почве [7].

В типчаково-ковыльных ассоциациях ежегодный приход фитомассы обеспечивал поступление гумуса в 2,4-2,5 т/га. С опадом и отпадом корней ковыля волосатика поступает 58 и 131 кг/га суммы элементов-органогенов (Са, К, Р) соответственно, а типчак обеспечивает приход 38 и 66 кг/га этих элементов. Почва под ковылем получает в 1,8 раза больше элементов-органогенов, чем под типчаком, поэтому ценность ковыля по влиянию на процесс гумусообразования выше.

Этап 2. В северной степи первые палинологические следы производящей (земледельческо-скотоводческой) экономики (пыльца культурных злаков и сорняков) обнаруживаются 5500 лет назад. Пастбищная нагрузка и палы становятся значимыми факторами эволюции степной растительности и, соответственно, почв. Широкое распространение вегетативного размножения, превращение кустарниковых форм в травянистые, развитие корневищных и луковичных растений с почками возобновления под поверхностью почвы - все это результат воздействия на растения травоядных животных [1].

При пастбищной нагрузке вначале исчезают перистые ковыли, затем - ковыль-волосатик, а облик сообщества определяет более антропотолерантная дигрессивная формация типчака. Под влиянием выпаса у ковыльно-типчаковых и типчаковых ассоциаций отмечено снижение следующих показателей: продуктивности фитомассы до 1,4-1,5 т/га, резерва органики в виде надземной мортмассы до 1,3-4,6 т/га, скорости ежегодного гумусообразования до 1,4-1,9 т/га.

Этап 3. Усилившаяся на этом этапе пастбищная нагрузка могла привести к формированию почв с меньшими на 25-28 % запасами гумуса в слое 0-20 см, чем под коренными ассоциациями. Помимо этого за счет биогенной аккумуляции усилилась засоленность почвы, увеличилась плотность ее сложения, возросли непродуктивные потери влаги и произошла большая зарегулированность геохимического круговорота в биомассе и верхнем горизонте почвы.

Территория степной зоны на протяжении V-ХVIII вв. имела сходный ландшафтно-экологический облик из-за доминирования одного культурно-хозяйственного типа - кочевого скотоводства. Под влиянием сменявших друг друга племен ведущим фактором эволюции растительного покрова степей оставался выпас. Существенное влияние оказывало также выжигание степного войлока для улучшения пастбищ и, особенно, во время войн. Значительную роль в формировании степных экосистем играли дикие копытные (тарпаны, сайгаки).

С конца ХVIII в. происходит стремительное исчезновение природной растительности из-за распашки. В ХIХ - начале ХХ в. наиболее значительное уменьшение площадей сенокосов и пастбищ произошло в период 1887-1914 гг.: с 47,0 до 12,5 %. Соответственно, величина пастбищной нагрузки на природные кормовые угодья изменилась от 0,19 условной головы на гектар в середине ХIХ в. до 1,00-1,26 гол./га в первое десятилетие ХХ в.

Со временем изменялся баланс между ежегодной продукцией и отчуждением травостоя в результате выпаса. Индикатором пастбищной дигрессии является трaнcформация растительного покрова в сторону его ухудшения (упрощение структуры, обеднение видового состава, снижение продуктивности и т.п.), и ксерофитизации как от чрезмерной пастбищной нагрузки, так и недостаточной, вызывающей застойные явления и мезофитизацию сообществ [1].

Ежегодная биологическая продуктивность надземного яруса, рассчитанная с поправками на влажность воздушно-сухого сена (16 %) и остающуюся часть фитомассы ниже линии среза, оценивается средней величиной 17 ц/га. Таким образом, на рубеже ХIХ-ХХ вв. природная травянистая растительность преимущественно под влиянием сенокошения обеспечивала лишь 36 % потенциальной продуктивности надземного яруса коренных зональных сообществ. В результате изъятия хозяйственной части растительной продукции (65-75 %) скорость гумусообразования уменьшилась до 1,7 т/га в год.

На 2-м и особенно 3-м этапе усиление пастбищной нагрузки привело к росту изъятия фитомассы надземного яруса в 1,5-2,2 раза, что уменьшило (по сравнению с коренными сообществами) величину среднегодового поступления гумуса на 17-22 % (см. табл. 2).

Этап 4. Экстенсивное развитие земледелия в ХIХ - начале ХХ в. - это своеобразный историко-экологический период со следующими хаpaктерными чертами: низкая урожайность с чуткими откликами на агрометеорологические изменения, доминирование зерновых (4 культуры занимали 88 % посевов), отсутствие пpaктики ведения севооборота, редкое использование навоза.

К началу широкомасштабного земледельческого освоения степной зоны верхний горизонт почв уже был подвержен частичной дегумификации. И те земли, которые расценивали как целинные, могли сохранить свидетельства антропогенных трaнcформаций, связанных с землепользованием в доагрикультурный период. Примечательно, что материалы по оценке земли 1882 г. содержат следующую ремарку: «земли, годной для обработки, но еще нераспаханной, т.е. целины, осталось уже не более 1 %», т.к. разновременные залежи вошли в состав других угодий. Опираясь на данные о динамике распаханности, установлено [3], что полная аграрная освоенность территории (доля пашни 70 %) была достигнута в начале ХХ в. Таким образом, длительность земледелия может быть оценена в 100 лет, а с учетом предыстории (античного этапа) может быть увеличена для некоторых районов до 350 лет.

Этап 5. Темпы эрозионного разрушения земель степной зоны усилились по сравнению с доагрикультурным периодом в 14 раз. Изменилось и качество почвенного ресурса: к настоящему времени за счет физико-химической деградации почвами утрачено 20-40 % запасов гумуса пахотного горизонта.

Хотя в оценках для основных биомов Земли используют среднее значение энергии, содержащейся в сухом растительном веществе, - 22,2 кДж/г [10], надо отметить, что у разных видов основной и побочной продукции сельскохозяйственных культур, эта величина варьирует от 12 до 24 кДж/г. В условиях агроценозов наибольшее восполнение энергии в почве обеспечивают многолетние, однолетние травы и посевы озимой пшеницы, меньшее - пропашные культуры и яровые зерновые (см. табл. 1). Однако при современном уровне урожайности в агроландшафтах степной зоны поступление гумуса за счет растительных остатков сельскохозяйственных культур составляет лишь 29 % величины, хаpaктеризовавшей интенсивность гумусообразования 5,5-4,5 тыс. лет назад.

Список литературы

  1. Кандалова Г.Т. Степные пастбища Хакасии: трaнcформация, восстановление, перспективы использования. - Новосибирск. 2009. - 163 с.
  2. Лисецкий Ф.Н. Автогенная сукцессия степной растительности в постантичных ландшафтах // Экология. - 1998. - №4. - С. 252-255.
  3. Лисецкий Ф.Н. Агрогенная эволюция почв сухостепной зоны под влиянием античного и современного этапов землепользования // Почвоведение. - 2008. - №8. - С. 913-927.
  4. Лисецкий Ф.Н. Оценка изменений условий гумусообразования в голоцене для степных экосистем Причерноморья // Экология. - 1987. - №3. - С. 15-22.
  5. Лисецкий Ф.Н. Погодичное варьирование продуктивности степных пастбищ в связи с климатическими изменениями // Экология. - 2007. - №5. - С. 337-342.
  6. Лисецкий Ф.Н. Прострaнcтвенно временная оценка растительной продукции как фактора почвообразования // Почвоведение. - 1997. - № 9. - С. 1055-1057.
  7. Лыков А.М., Боинчан Б.П., Вьюгин С.М. Органическое вещество и плодородие почвы в интенсивном земледелии. - М., 1984. - 60 с.
  8. Lisetskii F.N. Periodization of antropogenically determined evolution of steppe ecosystems // Soviet Journal of Ecology. - 1992. - Vol. 23, № 5. - P. 281-287.
  9. Lisetskii F.N., Chernyavskikh V.I., Degtyar´O.V. Pastures in the zone of temperate climate: trends for development, dynamics, ecological fundamentals of rational use // Pastures: Dynamics, Economics and Management. Ed. by N.T. Procházka. USA, Nova Science Publishers, Inc. - 2010. Chapter 2. - 34 р.
  10. Rasmussen C., Southard R.J., Horwath W.R. Modeling energy inputs to predict pedogenic environments using regional environmental databases // Soil Science Society of America journal. - 2005. - Vol. 69, № 4. - P. 1266-1274.


ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ

ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ Статья в формате PDF 275 KB...

14 04 2024 9:11:39

Взаимодействие экономики и экологии в техносфере

Взаимодействие экономики и экологии в техносфере Статья в формате PDF 254 KB...

12 04 2024 14:58:31

КОЛОПРОКТОЛОГИЯ

КОЛОПРОКТОЛОГИЯ Статья в формате PDF 231 KB...

07 04 2024 4:40:49

НЕОБЫЧНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ БЕСКОНТАКТНО АКТИВИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ

НЕОБЫЧНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ БЕСКОНТАКТНО АКТИВИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ Исследованы водные растворы неорганических соединений бесконтактно активированные в бездиафрагменном электролизере. Активация в большинстве случаев сопровождается уменьшением окислительно-восстановительного потенциала растворов. Показано, что релаксация бесконтактно активированных растворов начинается спустя 30-40 минут по завершении активации и протекает в колебательном режиме. Растворы бихромата калия при активации приобретают отрицательный окислительно-восстановительный потенциал, спектр поглощения растворов при этом не изменяется. Для растворов перманганата калия наблюдается противоположный эффект. Изменения окислительно-восстановительного потенциала невелики, однако изменение спектра поглощения раствора свидетельствует об образовании продукта, не имеющем аналогов при химическом восстановлении KMnO4. ...

02 04 2024 0:25:32

РОЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

РОЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ В миниобзоре приведены современные тренды изучения роли окислительного стресса в патогенезе хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Показано, что развитие окислительного стресса происходит синхронно с дисбалансом в системе протеазы/антипротеазы и взаимосвязано с нарушением обмена железа. Приведены данные, демонстрирующие нарушение регуляции антиоксидантной защиты при ХОБЛ. Показана взаимосвязь между развитием окислительного стресса и воспалением. Обсуждается гипотеза о взаимосвязи окислительного стресса, хронического воспаления и старения в механизме патогенеза ХОБЛ. ...

29 03 2024 9:25:32

ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕЛКОГО ЗОЛОТА ИЗ РЕЧНОГО ПЕСКА

ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕЛКОГО ЗОЛОТА ИЗ РЕЧНОГО ПЕСКА Рассматривается возможность извлечения мелкого золота из золотосодержащего речного песка при проведении очистки фарватера р. Енисей (Тува) земснарядом с производительностью 250 м³/ час по исходным пескам, и убедительно показана целесообразность и экономическая выгода этого. ...

27 03 2024 17:36:39

ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ТЕЛА ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ТЕЛА ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА Представлены результаты обследования 1547 детей (817 мальчиков и 730 девочек) в возрасте от 3 до 7 лет. Проведен сравнительный анализ компонентного состава тела у детей с различными типами телосложения. ...

25 03 2024 17:47:36

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ВУЗА – НОВЫЙ СТАНДАРТ ОВЛАДЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМИ КОМПЕТЕНЦИЯМИ

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ВУЗА – НОВЫЙ СТАНДАРТ ОВЛАДЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМИ КОМПЕТЕНЦИЯМИ Совершенствование системы профессионального образования и профессиональной подготовки врачей является одной из актуальных проблем развития общества в настоящее время. Тенденция развития системы профессионального образования направлена на создание оптимальных условий для получения качественного образования, что способствует как реализации внутреннего потенциала студентов в процессе обучения, так и формированию удовлетворенности учебной деятельностью. Было проведено анкетирование студентов педиатрического факультета 1 курса после прохождения учебной пpaктики. Анкета была согласована с социологом и включала 15 вопросов. Было выявлено, что учебная пpaктика студентов 1 курса по общему уходу за больными взрослыми и детьми терапевтического и хирургического профиля позволяет повысить профессионально-пpaктическую подготовку обучающихся, необходимо уделить большее внимание освоению пpaктических навыков студентами, важно взаимодействие студентов с медицинским персоналом. ...

12 03 2024 22:17:25

ЗЫБАЛОВ ВЛАДИМИР СТЕПАНОВИЧ

ЗЫБАЛОВ ВЛАДИМИР СТЕПАНОВИЧ Статья в формате PDF 230 KB...

10 03 2024 7:47:35

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::