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 Доступ платный или 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