Gusev, A.P. Features of Plant Succession in Landscapes Disturbed by Anthropogenic Activity (by Example of Southeastern Belarus) / A.P. Gusev // Contemporary Problems of Ecology. – 2012. – Vol. 5. – No. 2. – pp. 174–178.
ISSN 1995-4255, Contemporary Problems of Ecology, 2012, Vol. 5, No. 2, pp. 174–178. © Pleiades Publishing, Ltd., 2012.
Original Russian Text © A.P. Gusev, 2012, published in SibirskiiEkologicheskiiZhurnal, 2012, No. 2, pp. 231–236.
Abstract. The features of the restorative successions in landscapes with different degree of anthropogenic disturbance are considered (southeastern Belarus). The comparative analysis for succession characteristics of weakly and strongly disturbed landscapes is conducted. It is established that restorative succession in a strongly disturbed landscape is characterized by a lower plant succession rate, significant delay at the nonforest stages (including pioneering stage), high degree of synanthropization, and significant level of plant adventization at all stages.
Keywords: vegetation, succession, stage, landscape, synanthropization, anthropogenic disturbance, Belarus.
A significant number of investigations are devoted to plant succession study, but the impact of the landscape environment on succession processes is poorly investigated. In an overwhelming number of works, the succession is considered as a local process beyond the landscape context. It can be assumed that the natural and anthropogenic landscape environment is an important factor which stipulates the common direction of the succession and its separate characteristics. The goal of our investigations is the study of succession processes in landscapes which are characterized by a different level of anthropogenic disturbance. The following tasks were solved: the study of regularities of restorative plant succession of natural and anthropogenic landscapes of southeastern Belarus; the study of landscape-ecological factors, which affect the way of restorative plant successions; the revelation of differences in restorative plant successions in weakly disturbed and strongly disturbed landscapes.
The succession processes were studied in 1998–2000 on the territory of southeastern Belarus. Field works of vegetation study were conducted using the standard method of geobotanic survey (sample area method). The size of sample areas varied from 25 (initial stages) to 400 m2 (forest stages). Vegetation characteristics were obtained on 327 key plots (each key plot is characterized by the descriptions of 2–5 sample areas; total number of sample areas is 1145), which have a different successional stage (pioneering stage—23%; wild grass—18.3%; meadow stage—15.9; early succession forest—30.6%; late succession forest stage— 11.4%). On each key plot, the determination of indices of anthropogenic impact was conducted; natural-landscape conditions were explored (soil type, the content of parent rocks, depth of ground water occurrence, the manifestation of modern geological processes).
As criteria of evaluation of successional processes, the following indices were used: Tab—the duration of abiogenic stage (time from the moment of strata formation to occurrence of pioneering groups); Tps— duration of pioneering state; Tns—total duration of nonforest state; Ttr—time of occurrence of trees (year from the beginning of the succession); TPC—total projective cover of vegetation, %; SW—species wealth (the number of species per 100 m2); NR—the size of natural restoration of wood species, units/ha; TP— the share of terophyta in the spectrum of life forms, % of total species abundance; PP—the share of phanerophyta in the spectrum of life forms, % of total species abundance; QF—the representation of species of the class Querco-Fagetea (mesotrophic and mesoxerotrophic largeleaved deciduous forests) of ecologic-floristic Braun-Blanquet classification, % of total species abundance; VP—the representation of species of Vaccinio-Piceetea (boreal coniferous forests) of ecologic-floristic Braun-Blanquet classification, % of total species abundance FOREST—the representation of forest species (species of all forest vegetation classes, % of total species number); SYN—synanthropization (the share of species of synanthropic classes Stellarietea, Artemisietea, Agropyretea, Plantaginetea of ecologic-floristic classification of Braun-Blanquet, % of total species abundance); AD1—the share of adventive species of total floristic species abundance, %; AD2—the share of adventive species in cover, %; AD3—the share of adventive species of trees of total abundance of tree species, %; AD4—the share of adventive tree species of total abundance of natural restoration, %.
In a strongly disturbed landscape, the duration of the pioneering stage is longer than in a weakly disturbed one; the total duration of the nonforest stage is longer by 1.8 times; the time of occurrence of trees on the succession gradient is in 2.3 times longer. For nonforest stages of restorative succession in a strongly disturbed landscape, the following features are quite typical: almost complete absence of forest species; reliably small total projective cover compared to a weakly disturbed landscape; reliably small species wealth (1.4 smaller than in a weakly disturbed one); weakly developed natural restoration of wood species (9.4 times lower abundance than in a weakly disturbed landscape); more significant terophyta share (by 1.8 times compared to a weakly disturbed one); and weak phanerophyta participation (less by 2.9 times). In addition, the nonforest stages of succession in a strongly disturbed landscape have a significant degree of vegetation adventization (it characterizes the permeability of the system for the invasion of alien species): depending on the index, it is 2–4 times higher than in a weakly disturbed landscape.
Significant differences between weakly and strongly disturbed landscapes can also be observed at the forest stages. In a strongly disturbed landscape, the representation of nemoral forest species is lower by 3.6 times, the representation of boreal forest species is lower by 3.8 times, and the representation of all forest species is lower by 3.4 times. There are also the following indicative features: the high level of synanthropization (8 times higher than in a weakly disturbed landscape); lower species wealth (by 1.2 times); lower amount of natural restoration of wood species (by 2.2 times); increased share of terophyta and decreased share of phanerophyta in the life form spectrum; increased level of adventization, especially for tree flora (more than 30%).
So, the restorative succession in the strongly disturbed landscape differs by a lower rate of vegetation changes, a significant delay at the nonforest stages (including the pioneering stage), and a high degree of synanthropization and vegetation adventization at all stages. The high level of vegetation adventization gives to the succession a weakly predictable character, since it breaks the normal course of successional changes; the formation of subclimax shrubs and forest communities repressing the further course of succession is possible.
Гусев, А.П. Особенности сукцессий растительности в ландшафтах, нарушенных деятельностью человека (на примере юго-востока Белоруссии) / А.П. Гусев // Сибирский экологический журнал. – 2012. - №2. – С. 231-236.
Рассматриваются особенности восстановительных сукцессий в ландшафтах, имеющих различный уровень антропогенной нарушенности (юго-восток Беларуси). Выполнен сравнительный анализ характеристик сукцессий в малонарушенных и сильнонарушенных ландшафтах. Установлено, что восстановительная сукцессия в сильнонарушенном ландшафте отличается более медленной скоростью смен растительности, существенной задержкой на нелесных стадиях (в том числе на пионерной стадии), высокой степенью синантропизации, значительным уровнем адвентизации растительности на всех стадиях.
Ключевые слова: растительность, сукцессия, стадия, ландшафт, синантропизация, антропогенная нарушенность, Беларусь
Изучению сукцессий растительности посвящено значительное количество разнообразных исследований, в то же время влиянию на сукцессионные процессы ландшафтного окружения уделяется сравнительно мало внимания. В подавляющем числе работ сукцессия рассматривается как локальный процесс, вне ландшафтного контекста. Можно предполагать, что природное и антропогенное ландшафтное окружение является важным фактором, обуславливающим как общую траекторию сукцессии, так и отдельные ее характеристики. Целью наших исследований являлось изучение сукцессионных процессов в ландшафтах, характеризующихся различным уровнем антропогенных нарушений. Решались следующие задачи: изучение закономерностей восстановительных сукцессий растительности природных и природно-антропогенных ландшафтах юго-востока Белоруссии; исследование ландшафтно-экологических факторов, влияющих на ход восстановительной сукцессии; выявление отличий восстановительных сукцессий в сильнонарушенных и малонарушенных ландшафтах.
Изучение сукцессионных процессов выполнялось в 1998-2009 гг. на территории юго-востока Беларуси. Полевые работы по изучению растительности проводились по общепринятой методике геоботанической съемки (метод пробных площадок) [2]. Размер пробных площадок от 25 (начальные стадии) до 400 (лесные стадии) м2. Получены характеристики растительности на 327 ключевых участках (каждый ключевой участок характеризуется описаниями на 2-5 пробных площадках; общее число пробных площадок - 1145), имеющих различных сукцессионный статус (пионерная стадия – 23,8%; бурьянная стадия – 18,3%; луговая стадия – 15,9%; стадия раннесукцессионного леса – 30,6%; стадия позднесукцессионного леса – 11,4%). На каждом ключевом участке выполнялось определение показателей антропогенного воздействия; выяснение природно-ландшафтных условий (тип почв, состав почвообразующих пород, глубина залегания грунтовых вод, проявления современных геологических процессов).
В качестве критериев оценки сукцессионных процессов использовались следующие показатели: Таб – длительность абиогенного этапа (время от момента формирования субстрата до появления пионерных группировок); Тпс – длительность пионерной стадии; Тнс – общая длительность нелесных стадий; Тдер – время появления деревьев (год с начала сукцессии); ОПП – общее проективное покрытие растительности (%); ВБ – видовое богатство (число видов на 100 м2); ЕВ – численность естественного возобновления древесных видов (шт./га); ТФ – доля терофитов в спектре жизненных форм (% от всех видов); ФФ – доля фанерофитов в спектре жизненных форм (% от всех видов); QF – представленность видов класса Querco-Fagetea эколого-флористической классификации Браун-Бланке (% от общего числа видов); VP - представленность видов класса Vaccinio-Piceetea (бореальные хвойные леса) эколого-флористической классификации Браун-Бланке (% от общего числа видов); ЛЕС – представленность лесных видов (виды всех лесных классов растительности, % от общего числа видов); СИН – синантропизация (доля видов синантропных классов Stellarietea, Artemisietea, Agropyretea, Plantaginetea эколого-флористической классификации Браун-Бланке, % от общего числа видов); АД1 – доля адвентивных видов от общего числа видов флоры (%); АД2 – доля адвентивных видов в покрытии (% ); АД3 – доля адвентивных видов деревьев от общего числа древесных видов (%); АД4 – доля адвентивных видов деревьев от общей численности естественного возобновления (%).
Ландшафты, имеющие различную степень антропогеннойнарушенности, отличаются особенностями в протекании сукцессионных процессов. Так, в сильнонарушенном ландшафте длительность пионерной стадии в 2,6 раза больше, чем в малонарушенном ландшафте; общая длительность нелесных стадий – больше в 1,8 раза; время появления деревьев на градиенте сукцессии – больше в 2,3 раза.
Для нелесных стадий восстановительной сукцессии в сильнонарушенном ландшафте характерны следующие особенности: почти полное отсутствие лесных видов; достоверно меньшее по сравнению с малонарушенным ландшафтом общее проективное покрытие; достоверно меньшее значение видового богатства (в 1,4 раза меньше, чем в малонарушенном ландшафте); слабо развитое естественное возобновление древесных видов (в 9,4 раза меньшая численность, чем в малонарушенном ландшафте); более значительная доля терофитов (в 1,8 раза по сравнению с малонарушенным ландшафтом) и слабое участие фанерофитов (меньше в 2,9 раза). Кроме того, нелесные стадии сукцессии в сильнонарушенном ландшафте имеют значительную степень адвентизации растительности (характеризует открытость экосистемы для вторжения чужеродных видов): в зависимости от показателя – в 2-4 раза выше, чем в малонарушенном ландшафте.
Существенные различия между малонарушенным и сильнонарушенным ландшафтами прослеживаются также на лесных стадиях. В сильнонарушенном ландшафте представленность видов неморальных лесов ниже в 3,6 раза; видов бореальных лесов – в 3,8 раза; всех лесных видов – в 3,4 раза. Характерны также: высокий уровень синантропизации (в 8 раз выше, чем в малонарушенном ландшафте); более низкое видовое богатство (в 1,2 раза); меньшая численность естественного возобновления древесных видов (в 2,2 раза); повышенная доля терофитов и пониженная фанерофитов в спектре жизненных форм; повышенный уровень адвентизации, особенно древесной флоры (более 30%).
Таким образом, восстановительная сукцессия в сильнонарушенном ландшафте отличается более медленной скоростью смен растительности, существенной задержкой на нелесных стадиях (в том числе на пионерной стадии), высокой степенью синантропизации и адвентизации растительности на всех стадиях. Высокий уровень адвентизации растительности придает сукцессии слабо предсказуемый характер, поскольку нарушается нормальный ход сукцессионных смен, возможно формирование субклимаксовых травяных, кустарниковых и лесных сообществ, ингибирующих дальнейший ход сукцессии.
