Численность всходов из почвенного банка семян сосновых лесов с разной давностью пожаров возле Карабашского медеплавильного комбината

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проверяли гипотезы, что в лесах, загрязненных тяжелыми металлами и нарушенных недавними пожарами, снижается численность всходов из почвенного банка семян (ПБС). Также предположили, что последствия загрязнения и пожаров для почвенного банка семян аддитивны. Оценили численность всходов из почвенного банка семян сосновых лесов, расположенных возле Карабашского медеплавильного комбината (загрязненных Cu, Zn, Pb, Cd), и из незагрязненных лесов Ильменского государственного заповедника. В обоих районах образцы лесной подстилки и гумусового горизонта отобрали в лесах, недавно подверженных низовым пожарам, и в лесах, не горевших длительное время. Образцы экспонировали с июня по сентябрь, проведя 7 туров учета проростков. Установлены некоторые особенности появления всходов на образцах лесной подстилки и гумусового горизонта, однако закономерности реакции ПБС на загрязнение и пожарные нарушения не зависели от почвенного горизонта. Число всходов на субстратах из загрязненных лесов было в 5–8 раз меньше, чем из фоновых лесов. Снижение численности всходов на загрязненных субстратах сопровождалось увеличением доли двудольных в общем числе всходов. Связь между численностью всходов и давностью пожаров не обнаружена. Аддитивность последствий загрязнения и пожаров также не установлена. Из двух типов нарушений – загрязнение и пожары – ведущее значение для ПБС имеет фактор загрязнения. Полученные результаты свидетельствуют о низкой восстановительной способности травяно-кустарничкового яруса загрязненных лесов.

Об авторах

Н. Б. Куянцева

Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН

Email: borisovna_k@mail.ru

Ильменский государственный заповедник

Россия, 456317 Миасс, Ильменский заповедник

Д. А. Молчанова

Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН; Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: borisovna_k@mail.ru

Ильменский государственный заповедник

Россия, 456317 Миасс, Ильменский заповедник; 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202

А. Г. Мумбер

Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН

Email: borisovna_k@mail.ru

Ильменский государственный заповедник

Россия, 456317 Миасс, Ильменский заповедник

Д. В. Веселкин

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: borisovna_k@mail.ru
Россия, 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202

Список литературы

  1. Bossuyt B., Honnay O. Can the seed bank be used for ecological restoration? An overview of seed bank characteristics in European communities // J. Veg. Sci. 2008. V. 19. P. 875–884. https://doi.org/10.3170/2008-8-18462
  2. Shiferaw W., Demissew S., Bekele T. Ecology of soil seed banks: Implications for conservation and restoration of natural vegetation: A review // Int. J. Biodivers. Conserv. 2018. V. 10. № 10. P. 380–393. https://doi.org/10.5897/IJBC2018.1226
  3. Anju M.V., Warrier R.R., Kunhikannan C. Significance of soil seed bank in forest vegetation – a review // Seeds. 2022. V. 1. № 3. P. 181–197. https://doi.org/10.3390/seeds1030016
  4. Decocq G., Valentin B., Toussaint B. et al. Soil seed bank composition and diversity in a managed temperate deciduous forest // Biodivers. Conserv. 2004. V. 13. P. 2485–2509. https://doi.org/10.1023/B:BIOC.0000048454.08438.c6
  5. Bordon N.G., Nogueira A., Leal Filho N., Higuchi N. Blowdown disturbance effect on the density, richness and species composition of the seed bank in Central Amazonia // Forest Ecol. Manag. 2019. V. 453. Art. 117633. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.117633
  6. Måren I.E., Vandvik V. Fire and regeneration: the role of seed banks in the dynamics of northern heathlands // J. Veg. Sci. 2009. V. 20. № 5. P. 871–888. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2009.01091.x
  7. Konsam B., Phartyal S.S., Todaria N.P. Impact of forest fire on soil seed bank composition in Himalayan Chir pine forest // J. Plant Ecol. 2020. V. 13. № 2. P. 177–184.https://doi.org/10.1093/jpe/rtz060
  8. Комарова Т.А., Терехина Н.В., Орехова Т.П. Покой жизнеспособных семян в почве и их прорастание после пожаров в широколиственно-кедровых лесах Южного Сихотэ-Алиня // Бот. журн. 2021. Т. 106. № 3. С. 255–271.
  9. Комарова Т.А., Терехина Н.В., Прохоренко Н.Б., Глушко С.Г. Лесовосстановительный процесс после низового пожара и сплошной рубки в лианово-разнокустарниковых широколиственно-темнохвойно-кедровых лесах Южного Сихотэ-Алиня // Бот. журн. 2023. Т. 108. № 2. С. 111–126.
  10. Ghasempour M., Erfanzadeh R., Török P. Fire effects on soil seed banks under different woody plant species in Mazandaran province, Iran // Ecol. Eng. 2022. V. 183. Art. 106762. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2022.106762
  11. Roshan S.A., Heydari M., Wait A. et al. Divergent successional trajectories of soil seed bank and post-fire vegetation in a semiarid oak forest: Implications for post-fire ecological restoration // Ecol. Eng. 2022. V. 82. Art. 106736. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2022.106736
  12. Shi Y.-F., Shi S.-H., Jiang Y.-S., Liu J. A global synthesis of fire effects on soil seed banks // Global Ecol. Conserv. 2022. V. 36. Art. e02132. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2022.e02132
  13. Воробейчик Е.Л. Естественное восстановление наземных экосистем после прекращения промышленного загрязнения. 1. Обзор современного состояния исследований // Экология. 2022. № 1. C. 3–41. doi: 10.31857/S0367059722010115 [Vorobeichik E.L. Natural recovery of terrestrial ecosystems after the cessation of industrial pollution: 1. A state-of-the-art review // Russ. J. of Ecol. 2022. V. 53. № 1. P. 1–39. doi: 10.1134/S1067413622010118]
  14. Коротеева Е.В., Веселкин Д.В., Куянцева Н.Б. и др. Накопление тяжелых металлов в разных органах березы повислой возле Карабашского медеплавильного комбината // Агрохимия. 2015. № 3. С. 88–96.
  15. Коротеева Е.В., Веселкин Д.В., Куянцева Н.Б., Чащина О.Е. Подход к зонированию нарушенных территорий на основе содержания тяжелых металлов в органах сосны обыкновенной (на примере региона Карабашского медеплавильного комбината) // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2015. № 3. С. 86–93.
  16. Kozlov M.V., Zvereva E.L., Zverev V.E. Impacts of point polluters on terrestrial biota. Dordrecht; Heidelberg; London; New-York: Springer, 2009. 466 р.
  17. Чащина О.Е., Куянцева Н.Б., Мумбер А.Г. и др. Живой напочвенный покров сосновых лесов под влиянием лесных пожаров в районе выбросов Карабашского медеплавильного комбината // Вестник ОГПУ. Электронный научный журнал [Электронный ресурс]. 2017. № 4 (24). С. 44–53.
  18. Chibilev A.A., Veselkin D.V., Kuyantseva N.B. et al. Dynamics of forest fires and climate in Ilmen nature reserve, 1948–2013 // Dokl. Earth Sci. 2016. V. 468. № 2. P. 619–622. https://doi.org/10.1134/S1028334X16060106
  19. Veselkin D., Kuyantseva N., Pustovalova L., Mumber A. Trends in forest fire occurrence in the Ilmensky nature reserve, Southern Urals, Russia, between 1948 and 2014 // Forests. 2022. V. 13. № 4. Art. 528. https://doi.org/10.3390/f13040528
  20. Дубинин А.Е., Залесов С.В. Горимость сосновых лесов Ильменского заповедника и послепожарные последствия в них // Вестник БГАУ. 2016. Т. 39, № 3. С. 101–107.
  21. Дубинин А.Е., Мумбер А.Г., Григорьев В.В. и др. Хронология лесных пожаров в Ильменском заповеднике // Лесной вестник. 2007. № 8. С. 7–11.
  22. Санников С.Н. Лесные пожары как фактор преобразования структуры, возобновления и эволюции биогеоценозов // Экология. 1981. № 6. С. 23–33.
  23. Wright C.S., Agee J.K. Fire and vegetation history in the eastern Cascade Mountains, Washington // Ecol Appl. 2004. V. 14. № 2. P. 443–459. https://doi.org/10.1890/02-5349
  24. Ковалева Н.М., Иванова Г.А. Восстановление живого напочвенного покрова на начальной стадии пирогенной сукцессии // Сиб. экол. журн. 2013. № 2. С. 203–213.
  25. Малышева Е.Ф., Малышева В.Ф., Щепин О.Н., Новожилов Ю.К. Влияние пожаров на состав и структуру сообществ эктомикоризных грибов в сосновых лесах Северо-Запада России: результаты метагеномного анализа // Микология и фитопатология. 2018. Т. 52. № 5. С. 328–348. https://doi.org/10.1134/S0026364818050057
  26. Komulainen M., Vieno M., Yarmishko V.T. et al. Seedling establishment from seeds and seed banks in forests under long-term pollution stress: a potential for vegetation recovery // Can. J. Bot. 1994. V. 72. № 2. P. 143–149. https://doi.org/10.1139/b94-019
  27. Huopalainen M., Tuittila E.-S., Vanha-Majamaa I. et al. Effects of long-term aerial pollution on soil seed banks in drained pine mires in Southern Finland // Water Air Soil Poll. 2001. V. 125. P. 69–79. https://doi.org/10.1023/A:1005276201740
  28. Huopalainen M., Tuittila E.-S., Vanha-Majamaa I. et al. The potential of soil seed banks for revegetation of bogs in SW Finland after long-term aerial pollution // Ann. Bot. Fenn. 2000. V. 37. P. 1–9.
  29. Salemaa M., Uotila T. Seed bank composition and seedling survivalin forest soil polluted with heavy metals // Basic Appl. Ecol. 2001. V. 2. № 3. P. 251–263. https://doi.org/10.1078/1439-1791-00055
  30. Wagner M., Heinrich W., Jetschke G. Seed bank assembly in an unmanaged ruderal grassland recovering from long-term exposure to industrial emissions // Acta Oecol. 2006. V. 30. № 3. P. 342–352. https://doi.org/10.1016/j.actao.2006.06.002
  31. Meerts P., Grommesch C. Soil seed banks in a heavy-metal polluted grassland at Prayon (Belgium) // Plant Ecol. 2001. V. 155. P. 35–45. https://doi.org/10.1023/A:1013234418314
  32. Beck H.E., Zimmermann N.E., McVicar T.R. et al. Present and future Köppen-Geiger climate classification maps at 1-km resolution // Sci. Data. 2018. V. 5. Art. 180214. https://doi.org/10.1038/sdata.2018.214
  33. Усольцев В.А., Воробейчик Е.Л., Бергман И.Е. Биологическая продуктивность лесов Урала в условиях техногенного загрязнения: Исследование системы связей и закономерностей. Екатеринбург: УГЛТУ, 2012. 366 с.
  34. Mikryukov V.S., Dulya O.V. Contamination-induced transformation of bacterial and fungal communities in spruce-fir and birch forest litter // App. Soil Ecol. 2017. V. 114. P. 111–122. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.03.003
  35. Mikryukov V.S., Dulya O.V., Vorobeichik E.L. Diversity and spatial structure of soil fungi and arbuscular mycorrhizal fungi in forest litter contaminated with copper smelter emissions // Water Air Soil Poll. 2015. V. 226. Art. 114. https://doi.org/10.1007/s11270-014-2244-y
  36. Veselkin D., Kuyantseva N., Mumber A. et al. δ15N in birch and pine leaves in the vicinity of a large copper smelter indicating a change in the conditions of their soil nutrition // Forests. 2022. V. 13. № 8. Art. 1299. https://doi.org/10.3390/f13081299
  37. Исакова Н.А. Видовое и синузиальное разно- образие листостебельных мхов восточного склона Ильменских гор / Отв. ред. Горчаковский П.Л. Миасс–Екатеринбург: ИГЗ УрО РАН, 2009. 128 с.
  38. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: УИФ “Наука”, 1994. 280 с.
  39. Plants of the World Online. URL: https://powo.science.kew.org (дата обращения – 26.11.2023).
  40. Thompson K., Grime J.P. Seasonal variation in the seed banks of herbaceous species in ten contrasting habitats // J. Ecol. 1979. V. 67. P. 893–921. https://doi.org/10.2307/2259220
  41. Ставрова Н.И., Калимова И.Б., Горшков В.В. и др. Долговременные послепожарные изменения характеристик почв в темнохвойных лесах Европейского Севера // Почвоведение. 2019. № 2. С. 246–256. https://doi.org/10.1134/S0032180X19020138
  42. Trubina M.R. Species richness and resilience of forest communities: combined effects of short-term disturbance and long-term pollution // Plant Ecol. 2009. V. 201. P. 339–350. https://doi.org/10.1007/s11258-008-9558-z
  43. Горшков В.В. Изменение видового разнообразия напочвенных лишайников под действием загрязнения в зависимости от давности пожара // Доклады РАН. 1994. Т. 334. № 5. С. 665–668.
  44. Менщиков С.Л., Барановский В.В., Кузьмина Н.А. Плотность подроста сосны обыкновенной после низовых пожаров в зоне аэротехногенного загрязнения // Экология. 2013. № 5. С. 330–333.
  45. Vorobeichik E.L., Korkina I.N. A bizarre layer cake: Why soil animals recolonizing polluted areas shape atypical humus forms // Science of the Total Environment. 2023. V. 904. Art. 166810. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166810
  46. Winterhalder K. Environmental degradation and rehabilitation of the landscape around Sudbury, a major mining and smelting area // Environ. Rev. 1996. V. 4. № 3. P. 185–224. https://doi.org/10.1139/a96-011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024