Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

THE BIOMASS STRUCTURE ANALYSIS OF THE ALPINE TUNDRA OF THE TUVA

Sambyla Ch.N. 1
1 International Ubsunur Centre for Biosphere Research Republic of Tuva, SB RAS
При изучении структуры биомассы высокогорных тундр Тувы выявлено, что в ряду травянистые-кустарничковые-лишайниковые-кустарниковые тундры происходит постепенное увеличение запаса биомассы с 350,0 в овсяницевых сообществах (Festuca sphagnicola, F. kryloviana) до 1614,5 г/м2 в сообществах с доминированием кустарников (Betula rotundifolia, Rhododendron aureum, R. adamsii, Caragana jubata) В кустарничковых тундрах (Dryas oxyodonta, Empetrum nigrum) данные показатели составляют 521,0 г/м2. Лишайниковые тундры (Alectoria ochroleuca, A. nigricans, Cetraria islandica, Cladonia arbuscula, C. stellaris) занимают промежуточное положение запас их биомассы в среднем составляет 839,6 г/м2. В кустарниковых, кустарничковых и травяных тундрах соотношение биомассы высших растений и споровых растений составляет 1,3-4,1:1 (в среднем 1,8:1), лишайниковых – 1:5,8. В кустарниковых тундрах биомасса сосудистых растения в 4,1 раза превышает биомассу мхов и лишайников. В лишайниковых тундрах наблюдается обратное явление, биомасса споровых растений в 5,8 раза превышает биомассу сосудистых растений.
Studying the biomass structure of the alpine tundra of the Tuva we found there is the gradual increase of the biomass stock from 350,0 in the fescue communities (Festuca sphagnicola, F. kryloviana) to 1614,5 g/m2 in the communities with the dominance of schrubs (Betula rotundifolia, Rhododendron aureum, R.adamsii, Caragana jubata) among the grass – bush – lichen – shrub tundra. These figures are 521,0 g/m2 in the shrub tundra (Dryas oxyodonta, Empetrum nigrum). Lichen tundra (Alectoria ochroleuca, A. nigricans, Centraria islandica, Cladonia arbuscula, C. stellaris) occupy an intermediate position and the biomass stock is on overage 839,6 g/m2. The biomass ratio of higher plants and spore plant is 1,3-4,1:1 (1,8:1), lichen - 1:5,8 in the bush, shrub and herb tundra. The biomass of vascular plants is at 4,1 times higher than biomass of mosses and lichens in the shrub tundra. There is the opposite phenomenon in the lichen tundra - the biomass of the spore plants is at 5,8 times higher than biomass of vascular plants.
Tuva.
alpine tundra
biomass structure analysis

Тува расположена в центре Азии (49°-53° с.ш. и 88°-98°в.д.) и простирается с запада на восток более чем на 700 км и с севера на юг до 380—480 км [5]. На территории Тувы выделяют Тувинскую горную область, представляющую собой обособленную орографическую систему, включающую 18 хребтов и 9 котловин. Ее общая площадь составляет 168,6 тыс. км2, из них на горы приходится 82 % [1].

Климатические условия Тувы в большей степени определяются географическим положением в центре Азии на значительном удалении от морей и океанов и сложным рельефом. Среднее значение температуры в январе – минус 29,52°С (30,5°С), апреле, июле – + 2,78 и +13,7°С. В горах среднегодовая температура составляет - 5, - 6°. Сумма значений отрицательной температуры воздуха в году составляет около – 3100°С, сумма значений температуры выше 10°С ‑ 1515‑2504°С [6]. Распределение осадков неравномерное: среднегодовые суммы 200-400 мм, в горах ‑500-800 мм. С мая по сентябрь выпадает 69,5 % осадков, среднемесячная сумма осадков зимой ‑ 5,5-10,3 мм.

Высокогорные тундры занимают 55 % от площади высокогорий Тувы [10]. Большая часть территории активно используется в качестве отгонных пастбищ, характеризующихся высокой кормовой ценностью. Бессистемный выпас приводит к сокращению площадей естественных кормовых угодий, снижению ценотического и флористического разнообразия, следовательно, изменению состава и структуры биомассы.

Имеются сведения запасов фитомассы высокогорных тундр и кормовых угодий Тувы [11; 10; 3; 4; 9], но отдельные исследования по выявлению их биомассы не проводились.

Цель – выявить и проанализировать структуру надземной биомассы высокогорных тундр Тувы.

Материалы и методы исследований.

Исходным материалом послужили данные полученные в ходе изучение запаса надземной фитомассы высокогорных тундр в полевые сезоны 2002-2014 гг. Всего проанализировали 85 сообществ в различных частях Тувы (рис. 1). Геоботанические описания выполнялись по стандартной методике [7]. В каждом сообществе закладывались 5-10 учетных площадок размером от 0,25 м2 до 1 м2 [8].

Под фитомассой мы понимаем вес сухих живых (биомасса) и отмерших (опад), но сохранивших анатомическую структуру растений к моменту учета [2].

Рис. Карта-схема района исследования. Примечание: 1 ‑ массив Монгун-Тайга; 2 – хребет (хр.) Цаган-Шибэту; 3 ‑ хр. Западный Танну-Ола; 4 ‑ хр. Восточный Танну-Ола; 5 ‑ хр. Хорумнуг-Тайга; нагорье Сангилен: 6 – верховье р. Балыктыг-Хем. 7 – хр. Аршан Дабаны-Нуру; 8 ‑ хр. Улан-Тайга; хр. Академика Обручева. Овалом отмечены участки работ.

 

Результаты и их обсуждение. Показатели биомассы исследованных высокогорных тундр Тувы варьируют от 291,2 до 1914,5 г/м2 (таблица).

Таблица

Биомасса высокогорных тундр Тувы, в г/м2 (вес абсолютно сухой)

Тундры

Общая биомасса

Сосудистые растения

Споровые растения

Соотношение

Мхи

Лишайники

Кустарниковые тундры

1614,5±222,5

1297,7±293,0

80,4

138,7±43,6

8,6

178,3±50,6

11,0

4,1:1

Кустарничковые тундры

521,0±192,7

310,5±57,4

59,6

22,2±11,5

4,3

188,4±135,3

36,1

1,5:1

Травяные тундры

291,2±58,8

162,8±20,0

55,9

91,3±7,9

31,3

37,2±30,9

12,8

1,3:1

Лишайниковые тундры

839,6±30,3

122,6±58,4

14,6

24,5±12,9

2,9

692,5±92,1

82,5

1:5,8

Примечание. В числителе биомасса, в знаменателе ее доля в %, соотношение – отношение биомассы сосудистых растений к споровым (мхи и лишайники).

 

На значительное варьирование биомассы влияют различные факторы, в том числе, видовой состав, проективное покрытие, состав доминирующих и содоминирующих видов и т.д., которые нами обсуждались ранее [9].

Кустарниковые тундры занимают ведущее положение в структуре высокогорной растительности исследуемого региона (612,6 тыс. га). Их разнообразие представлено ерниковыми (Betula rotundifolia), рододендровыми (Rhododendron aureum и R. adamsii) и карагановыми ценозами (Caragana jubata) [10; 4; 9]. Они формируют выраженную высотную полосу в нижней части горно-тундрового пояса. Их биомасса варьирует от 1315,0 до 2383,3 г/м2 (в среднем 1614,5 г/м2). Наибольший ее показатель характерен для сообществ с доминированием Caragana jubata — 2383,3 г/м2, из них на долю караганы приходится до 95,5 %. У остальных сообществ биомасса не превышает 1450 г/м2. Биомасса мхов и лишайников — 97,7-610,1 г/м2 (210,6 г/м2). Несмотря на их высокое проективное покрытие (75-100 %), доля их участия в биомассе не превышает 45,0 %. Например, в ерниковых тундрах они составляют 22,9 %, рододендровых с Rhododendron aureum – 44,9 %, c R. adamsii – 18,1 % и в карагановых – 4,1 %. Соотношение сосудистых и споровых растений колеблется от 1,2:1 до 23,3:1.

В Туве кустарничковые тундры представлены дриадовыми (Dryas oxyodonta) и шикшевыми (Empetrum nigrum) сообществами. Они приурочены к щебнистым местообитаниям, формируются по выровненным вершинам гор, пологим склонам, северной и северо-западной экспозиции. В данных условиях наиболее часто встречаются дриадовые тундры (55,3 тыс. га), шикшевые ценозы распространены неравномерно и не занимают значительных площадей. Биомасса дриадовых тундрах составляет 328,3 г/м2, шикшевых — 713,6 г/м2, из них на долю доминантов приходится до 90,2 %. Участие споровых растений в дриадовых тундрах ‑ 22,9 %, шикшевых – 48,4 %. Соотношение сосудистых и споровых растений варьирует от 1,2:1 до 3,4:1 (1,5:1).

Травяные тундры широко представлены в структуре высокогорной растительности юга Тувы (302,8 тыс. га). Значительные ее площади заняты овсяницевыми тундрами (Festuca sphagnicola, F. kryloviana). Их места обитания связаны с пологими сухими и хорошо прогреваемыми склонами со сформированными почвами и выровненными водоразделами. Запасы биомассы овсяницевых тундр варьируют от 158,2 до 441,5 г/м2 (291,2 г/м2), в том числе на долю овсяницы приходится 88,6 %. Биомасса сосудистых растений составляет 111,2-414,9 г/м2 (162,8 г/м2), мхов и лишайников – 1,0-269,4 г/м2. Соотношение сосудистых и споровых растений равно 1,3:1.

Лишайниковые тундры (610,2 тыс. га) представлены алекториевыми (Alectoria ochroleuca, A. nigricans), кладониевыми (Cladonia arbuscula, C. stellaris) и цетрариевыми ценозами (Cetraria islandica). Они приурочены к подветренным и пологим склонам, выровненным вершинам хребтов. Их местообитания характеризуются в зимний период поверхностным промерзанием, в летний ‑ умеренной обводненностью. Биомасса лишайниковых тундр составляет 824,4-898,0 г/м2 (839,6 г/м2), на долю участия доминантов приходится 85,4 %. Соотношение сосудистых и споровых растений равно 1:5,8.

Таким образом, при изучении структуры биомассы высокогорных тундр Тувы выявлено, что в ряду травянистые-кустарничковые-лишайниковые-кустарниковые тундры происходит постепенное увеличение запаса биомассы с 350,0 до 1614,5 г/м2. В кустарничковых тундрах данные показатели составляют 521,0 г/м2. Лишайниковые тундры занимают промежуточное положение запас их биомассы в среднем составляет 839,6 г/м2. В кустарниковых тундрах биомасса сосудистых растения в 4,1 раза превышает биомассу мхов и лишайников. В лишайниковых тундрах наблюдается обратное явление, биомасса споровых растений в 5,8 раза превышает биомассу сосудистых растений.