Некоторые особенности биологического круговорота в растительных сообществах горно-тундрового пояса юго-западной части Хибин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.27, кандидат биологических наук Абысова, Ольга Николаевна

• Абысова, Ольга Николаевна
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Абысова, Ольга Николаевна

Введение.

Глава 1. Пестрота растительного покрова горно-тундрового пояса и факторы ее определяющие.

1.1 Неоднородность растительного покрова высокогорий.

12 Продуктивность и биологический круговорот тундровых биогеоценозов.

Глава 2. Неоднородность условий почвообразования в высокогорьях и определяющие ее факторы.

2 1 Климат.

2.2 Рельеф.

2 3 Почвообразующие породы.,.

2 4 Растительность.

Глава 3. Природные условия Хибинского горного массива.

3 1 Геологическое строение.

3.2 Рельеф.

3 3 Четвертичные отложения.

3 4 Климат.

3 5 Растительность.

3 6 Почвы.

Глава 4. Объекты и методы исследования.

Глава 5. Биологическая продуктивность и накопление минеральных элементов в растительных сообществах горно-тундрового пояса Хибин.

5 1 Флористический состав растительных сообществ.

5.1.1 Кустарничково-лишайниковая тундра.

5.1.2 Ерниковая тундра.

5.1.3 Сообщество тундровой луговины.

5.1.4 Влияние экспозиции склона на флористический состав сообществ и его временная динамика.

5 2 Структура и запасы фитомассы.

5.2.1 Запасы фитомассы.

5.2.2 Влияние экспозиции склона на запасы фитомассы и их временная динамика.

5.2.3 Сравнительная характеристика продуктивности растительных сообществ в высокогорьях Хибин и Западного Кавказа (Тебердинский заповедник).

5.2.сравнительная характеристика продуктивности растительных сообществ Хибин и Таймыра.

5.3 Биологический круговорот азота и зольных элементов в растительных сообществах горно-тундрового пояса.

5.3.1 Содержание азота и минеральных элементов в растительных сообществах.

5.3.2 Запасы азота и минеральных элементов.

5.3.3 Влияние экспозиции склона на запасы азота и минеральных элементов и их временная динамика.

5.3.4 Сравнительная характеристика некоторых особенностей биологического круговорота в высокогорьях Хибин и Западного Кавказа (Тебердинский заповедник).

5.3.5 Сравнительная характеристика некоторых особенностей биологического круговорота в высокогорьях Хибин и Западного Таймыра.

Глава 6. Биологический круговорот в горно-тундровом поясе и его роль в почвообразовании.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Некоторые особенности биологического круговорота в растительных сообществах горно-тундрового пояса юго-западной части Хибин»

В настоящее время представления о характере биологического круговорота в различных типах растительности Земли можно считать в основном сложившимися. Огромный накопленный фактический материал не исключает, однако, постановки новых вопросов в изучении биологического круговорота. В их числе одним из наиболее важных является, видимо, вопрос пространственной изменчивости особенностей биологического круговорота на уровне отдельных геохимически сопряженных ландшафтов. Его решение является также весьма важной составной частью исследования проблемы биологического разнообразия. Кроме того, по-прежнему остается задача пополнения сведений об особенностях биологического круговорота в различных растительных сообществах, в особенности это касается различных уникальных горных тундровых биогеоценозов.

Исследование растительного покрова горных территорий всегда представляло интерес не только в связи с труднодоступностью и, как следствие, малой изученностью данных объектов, но и по причине чрезвычайного разнообразия их растительного покрова (Александрова, 1958; Вихирева - Василькова, 1964; Чепурко, 1966, 1971; Манаков, 1972). Это разнообразие обусловлено высокой пространственной неоднородностью растительного покрова в горах и, в особенности, в высокогорной их части (Онипченко, Вертелина, Макаров, 1998). При этом существенная дифференциация растительного покрова проявляется не только между высотными поясами, но и пределах каждого из них. Последнее обстоятельство не всегда привлекает к себе внимание, и дифференциация растительного покрова внутри высотного пояса изучена в меньшей степени по сравнению с межпоясной дифференциацией.

Пестрота растительного покрова высокогорий связана со своеобразными природными условиями гор, их дифференциация, обусловленная характером рельефа, определяет специфику формирующегося здесь растительного покрова. Слагающие сообщества 3 существенно различаются по флористическому составу, запасам и структуре фитомассы, ее химическому составу. Эти особенности оказывают значительное влияние на почвообразование, приводя к формированию под каждым из растительных сообществ почв, свойства которых могут различаться. Поэтому строение растительного покрова высокогорий является одним из важных факторов дифференциации почвенного покрова. Изучение элементного состава растений является важной составляющей частью исследования круговорота зольных элементов и азота в системе почва-растительность.

Целью работы было изучение влияния неоднородности растительного покрова высокогорной части Хибин на почвообразование и строение почвенного покрова.

Задачи работы:

- Оценка флористического состава, запасов и структуры фитомассы основных растительных сообществ горно-тундрового пояса Хибин.

- Изучение элементного состава растений.

- Изучение влияния экспозиции склона на неоднородность растительного покрова.

- Изучение влияния неоднородности растительного покрова на характер почвообразования и дифференциацию почвенного покрова.

Заключение диссертации по теме «Почвоведение», Абысова, Ольга Николаевна

Выводы.

1. Растительный покров горно-тундрового пояса Хибин (ущелье Кукисвумчорр) характеризуется высокой пространственной неоднородностью и представлен главным образом сообществами кустарничково-лишайниковой и ерниковой тундр, которые составляют 90 % от общей территории. Сообщества тундровых луговин занимают до 10 % от ландшафтов.

2. В сообществе ерниковой тундры преобладающую долю фитомассы составляет карликовая березка, в сообществе кустарничково-лишайниковой тундры абсолютно доминируют лишайники, главную долю которых составляют Cetraria islandica (L.) Ach., Cladonia rangiferina (L.) Wed. Сообщество тундровой луговины представлено злаками, среди которых преобладает луговик извилистый.

3. В сообществах ерниковой и кустарничково-лишайниковой тундр преобладает надземная фитомасса от 50 % до 60 %, в то время как в сообществе тундровой луговины доминирует подземная фитомасса -более 70 %.

4. Накопление минеральных элементов в фитомассе растительного сообщества пропорционально ее запасам. В сообществе кустарниково-лишайниковой тундры основная масса минеральных элементов приходится на лишайники, в сообществе ерниковой - на кустарники, в сообществе тундровой луговины - на злаки.

5. Запасы минеральных элементов надземной части фитомассы максимальны в сообществе ерниковой тундры, минимальны в сообществе кустарничково-лишайниковой тундры. В подземной фитомассе запасы элементов максимальны - в сообществе тундровой луговины, минимальны - в сообществе кустарничково-лишайниковой тундры. Общие запасы элементов максимальны в сообществе тундровой луговины, причем большую долю вносит подземная фитомасса, минимальны - в сообществе кустарничково-лишайниковой тундры, сообщество ерниковой тундры занимает промежуточное положение.

6. Сообщество кустарничково-лишайниковой тундры характеризуется алюминиево-азотным типом биологического круговорота с преобладанием кальция, сообщество ерниковой тундры - кальциево-азотным с преобладанием кремния, калия и алюминия, сообщество тундровой луговины - кремниево-азотным типом биологического круговорота с преобладанием кальция и калия.

7. Под растительными сообществами формируются разные почвы: под ерниковым и кустарничково-лишайниковым сообществами -иллювиально-гумусовые подбуры, под сообществом тундровой луговины - дерновые иллювиально-ожелезненные.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Абысова, Ольга Николаевна, 2007 год

1. Александрова В.Д. Опыт определения надземной и подземной массы растительности в арктической тундре // Бот. журн., 1958, № 12, с. 1748-1761.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., Изд. МГУ, 1961, с. 489.

3. Афанасьев А.П. О составе глинистой фракции четвертичных отложений Кольского полуострова // Вопросы геоморфологии и геологии осадочного покрова Кольского полуострова, Апатиты, 1960, с. 196.

4. Афанасьев А.П. Фанерозойские коры выветривания Балтийского щита. Л.: Наука, 1977, с. 244.

5. Базилевич Н.И., Родин Л.Е., Розов Н.Н. Географические аспекты изучения биологической продуктивности // Материалы V съезда Географического общества Союза СССР, Л., «Наука», 1970.

6. Белов Н.П., Барановская А.В. Почвы Мурманской области. Л.: Наука, 1969, с. 148.

7. Биогеценозы альпийских пустошей. М., Наука, 1987, с. 75.

8. Бирюкова О.Н., Орлов Д.С., Демин А.В. Особенности гумусного состояния высокогорных почв Памира // Почвоведение, 1984, № 3, с. 44-53.

9. Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок // Почвоведение, 1990, №3, с. 118-127.

10. З.Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири. М.: Наука, 1980, с. 235.

11. Вихирева Василькова В.В., Гаврилюк В.А., Шамурин В.Ф. Надземная и подземная растительная масса некоторых кустарничковых сообществ Корякской земли // В сб.: Проблемы Севера, М.-Л.,1964, вып. № 8, с. 130-148.

12. Владыченский А.С. Некоторые особенности биологического круговорота в биогеоценозах альпийского пояса Западного Кавказа // Биологические науки, 1990, №1 (313), с. 120-130.

13. Владыченский А.С., Абысова О.Н. Продуктивность растительных сообществ горно-тундрового пояса юго-западной части Хибин (на примере хребта Кукисвумчорр и Поачвумчорр) // Вестник МГУ, сер. 17, 2004, №3, с. 11-18.

14. Владыченский А.С., Абысова О.Н. Элементный состав растительных сообществ горно-тундрового пояса юго-западной части Хибин.) // Вестник МГУ, сер. 17, 2006, № 4 , с. 10-17.

15. Владыченский А.С., Богомолова Е.Г., Абысова О.Н. Строение почвенного покрова высокогорий в горных системах суббореального и бореального поясов // Почвоведение, 2004, №12, с. 1519-1526.

16. Владыческий А.С., Богомолова Е.Г. Особенности почв горнотундрового пояса Хибин под различными растительными сообществами // Вестник МГУ, сер. 17, 2004, №3, с. 3-10.

17. Владыченский А.С., Бирюкова О.Н., Алексееноко А.К. Гумусное состояние горно-луговых альпийских почв Западного Кавказа // Биологические науки, 1989, №5, с. 95-100.

18. Владыченский А.С., Боровкова Е.М. Гумус горно-лесных почв Северно-Западного Кавказа // Вестник МГУ сер. Почвоведение, 1985, №3, с. 16-22.

19. Владыченский А.С., Телесенина В. М., Богомолова Е.Г., Подольская Т.В. Особенности почв трех горно-растительных поясов юго-западной части Хибин // Вестник МГУ, сер. 17, 2004, №1, с. 3-11.

20. Воробьева JI.A. Химический анализ почв: М.: Изд-во МГУ , 1998, с.272.

21. Дроздов А.В. Продуктивность зональных наземных растительных сообществ и показатели водно-теплового режима территории //Сб. «Общие теоритические проблемы биологической продуктивности», М., «Наука», 1960.

22. Григорьев А.А. Субарктика. M.-JL, 1946.

23. Гришина JI.A. Биологический круговорот и его роль в почвообразовании. М.: Изд-во МУ, 1974, с. 127.

24. Гришина JI.A., Васильевская В.Д., Самойлова Е.М. Типы биологического круговорота в некоторых природных зонах // В сб.: Почвы и продуктивность растительных сообществ, Изд-во МУ, 1976, вып. 3, с. 5-18.

25. Гришина JI.A., Самойлова Е.М. Учет биомассы и химический анализ растений. М., Изд. МГУ, 1971, с. 98.

26. Дадыкин В.П. Особенности поведения растений на холодных почвах. Изд-во АН СССР, 1952.

27. Добровольский В.В. География и палеография коры выветривания. М.: Изд-во МГПИ, 1969, с. 277.

28. Добровольский В.В. Минералогия и ландшафтно-геохимическая характеристика четвертичных отложений Кольского полуострова // Материалы к геохимии ландшафтов Кольского полуострова, М., 1972, с. 3-68.

29. Евдокимова Т.И. О продуктивности некоторых растений Карелии и их роль в процессах почвообразования // В сб.: « Почвы и продуктивность растительных сообществ», Изд-во МГУ, 1972, вып.1.

30. Классификация почв России. М., 2000, с. 235.

31. Кленов Б.М. К вопросу о природе органического вещества некоторых почв горного Алтая // В сб.: Доклады сибирских почвоведов к IX Международному конгрессу почвоведов, Новосибирск, 1968.

32. Ковда В.А., Евдокимова Т.И., Гришина J1.A., Самойлова Е.М., Васильевская В.Д. Биологическая продуктивность ландшафтов некоторых природных зон // В сб.: Почвы и продуктивность растительных сообществ, Изд-во МУ, 1974, вып. 2, с. 5-22.

33. Коровин А.И. Роль температуры в минеральном питании растенй. JL, Гидрометеоиздат, 1972.

34. Лаврова М.А. Четвертичные отложения //Геология СССР. М., 1960 Т.27.4.1, с. 509-548.

35. Лавренко Е.М., Прозоровский А.В. Растительность Европейской части СССР // В кн.: Почвы СССР, I, М. Л., 1939

36. Ливеровский Ю.А, Основные почвенно-географические понятия // В кн.: Почвенно-географические и ландшафтно-геохимические исследования, М.: Изд-во МГУ, 1960, с. 233.

37. Мамытова Б.А. Особенности гумусообразования и качественного состава органического вещества горных почв Тянь-Шаня. Автор. Канд. Дис. Баку, 1981.

38. Манаков К.Н. Элементы биологического круговорота в лесотундровых ландшафтах Кольского полуострова. Л., Наука, 1971, с. 213.

39. Манаков К.Н., Ушакова Г.И. Продуктивность и биологический круговорот в биогеоценозах Хибинских гор // В кн.: Почвенные исследования на Кольском полуострове, Апатиты, 1976, с. 42-59.

40. Манаков К.Н. Продуктивность и биологический круговорот в тундровых биогеоценозах. Л.,«Наука», 1972, с . 148.

41. Манаков К.Н., Никонов В.В. Закономерности биологического круговорота минеральных элементов и почвообразование в трехгорно-растительных поясах // В кн.: Почвообразование в биогеоценозах Хибинских гор. Апатиты, 1979, с. 65-94.

42. Онипченко В.Г. Структурно функциональная организация альпийских фитоценозов северо-западного Кавказа. М.: 1995, с. 383. Докторская диссертация.

43. Онипченко В.Г., Вертелина О.С., Макаров М.И. Пространственная гетерогенность высокогорных фитоценозов и свойства почвы // Почвоведение, 1998, №6, с. 689-695.49.0рфанитский Ю.А. Основы лесного почвоведения. М., Колос, 1982, с. 87.

44. Полынцева О.А., Иванова Е.Н. Комплексы пятнистой тундры Хибинского горного массива и их эволюия в связи с эволюцией почвенного и растительного покровов // Тр. Почв. Инст. Им. В.В. Докучаева АН СССР, 1936, вып. 13.

45. Полянская О.С. Об инверсии поясов растительности в Хибинских горах // Сов. Бот., 1936, №4, с. 4-17.

46. Попов А.И. Происхождение и развитие мощного ископаемого льда // Материалы к основным учениям о мерзлых зонах земной коры, М,-Л., 1955.

47. Поспелова Е.Б. Структура и пространственное распределение растительной массы в основных растительных сообществах стационара «Агапа» // В сб.: Почвы и продуктивность растительных сообществ, Изд-во МУ, 1974, вып. 2,.

48. Рахмалина А.Т., Друзин А.В., Знаменская JT.A. Зольный и биохимический состав основных доминантных растений восточноевропейской лесотундры // В кн.: Растительность лесотундры и пути ее освоения, Л., 1967.

49. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М,- Л., 1965, с. 254

50. Самойлова Е.М. Почвообразующие породы. М., Изд-во МУ, 1992, с. 175.

51. Свешникова В.М. Корневые системы растений Памира. «Тр. АН ТаджСССР», 1952, т.4.

52. Справочник по климату СССР. Гидрометеоиздат. Ленинград, 1966, вып. 2, Мурманская обл., ч. 3 ветер, с. 119.

53. Справочник по климату СССР. Гидрометеоиздат. Ленинград, 1965, вып. 2, Мурманская обл., ч. 2 температура воздуха и почвы, с. 143.

54. Стрелков С.А. Морфоструктура северо-восточной части Балтийского щита и закономерности их формирования // В кн: Палеграфия и морфоструктуры Кольского полуострова, Л.: Наука, 1973, с. 5-79.

55. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М., 1971.

56. Ушакова Г.И. Особенности формирования и трансформации подстилки в лесных биогеоценозах Хибин // Почвоведение, 1999, №12, с. 1463-1469.

57. Чепурко H.JI. Материалы по изучению круговорота минеральных веществ в кустарничковой тундре Хибинских гор // Вестник МГУ, сер. биол. и почвовед., 1966, №2, с. 59-66.

58. Чепурко H.JI. Структура и годовой баланс биомассы в лесах Хибинского массива // В сб.: « Почвы и продуктивность растительных сообществ», Изд-во МГУ, 1972, вып. 1.

59. Щелкунова Р.П. изучение растительных ресурсов Таймыра // Науч. тр. сиб. отд. ВАСХНИЛ, 1976, т.22.

60. Уиттекер Р.Х. Сообщества и экосистемы. М., 1980.

61. Яковлев Б.А. Климат Мурманской области. Мурманск, 1961.

62. Billings W.D., Bliss L. С. An alpine snow-bank environment and its effects on vegetation, plant development // Ecology, 1959, V. 40, No 3, p. 388-397.

63. Billings W.D., Mooney H.A. The ecology of arctic and alpine plants // Biological Review, 1968, No 43, p. 481-529.

64. Chujo H. Patterned grouds and vegetation in the alpine area of Mt. Ontake, Central Japan // J. Sci. Hiroshima Univ., 1985. Ser. 2B, Vol. 19, No 2, p. 171-236.

65. Douglas G.W., Bliss L. C. Alpine and high subaipine plant communities of the North Cascades Range, Washington and British Columbia // Ecological Monographs, 1977, No 47, p. 113-148.

66. Evans R. D., Fonda R. W. The influence of snow on subalpine meadow community pattern. North Cascades, Washington // Canadian Journal of Botany, 1990, No 68, p. 212-220.

67. Galen C., Stanton M.L. Consequences of emergence phenology for reproductive success in Ranunculus adoneus (Ranunculaceae) // American Journal of Botany, 1991, No 76, p. 497-508.

68. Inouye D.W., McGuire A.D. Effects of snowpack on timing and abundance of flowering in Delphinium nelsonii (Ranunculaceae) // American Journal of Botany, 1991. No 78. p. 997-1001.

69. Isard S.A. Factors influencing soil moisture and plant community distribution on Niwot Ridge, Front Range, Colorado, U.S.A. // Arctic and Alpine Research, 1986, No 18, p. 83-96.

70. Johnson P.L., Billings W.D. The alpine vegetation of the Beartooth Plateau in relation to cryopedogenetic processes and patterns // Ecological Monographs, 1962, No 32, p. 105-135.

71. Karrasch H. Microclimate studies in the alps // Arctic and Alpine Research, 1973, No 5, p. A55-A63.

72. Kubo G. Effects of snow-free period on the phenology of alpine plants inhabiting snow patches // Arctic and Alpine Research, 1991, V. 23, No 4, p. 436-443.

73. May D.E., Webber P. J., May T.A. Success of transplanted alpine plants on Niwot Ridge, Colorado // Univ. Colo. Inst. Arct. And Alp. Res. Occas. Pap., 1982, v. 37, p. 73-81.

74. Miller N., Albert P. Plant assotiations and edafic features of a high Arctic mesotopographic setting // Arctic and Alpine Research, 1984, Vol. 16, No l,p. 11-24.

75. Mullen R.B., Schmidt S.K., Jaeger III C.H. Nitrogen uptake During snowmelt by the snow buttercup, Ranunculus adoneus // Arctic and Alpine Research, 1998, Vol. 30, No 2, p. 121-125.

76. Retzer J.L. Alpine soils of the Rocky Mountains // Journal of Soil Science, 1956, V. 7, No 1, p. 22-32.

77. Rochow T.F. Growth, caloric content, and sugars in Caltha leptosepala in relation of alpine snowmelt // Bulletin of the Torrey Botanical Club, 1969, No 6, p. 689-698.

78. Scott D., Billings W.D. Effects of environmental factors on standing crop and productivity of an alpine tundra // Ecological Monographs, 1964, No 34, p. 243-270.

79. Stanton M.L., Rejmanek M, Galen C. Changes in vegetation and soil fertility along a predictable snowmelt gradient in the Mosquito Range, Colorado, U.S.A. // Arctic and Alpine Research. 1994. Vol. 26, p. 10351041.

80. Strand L.T. Comparison of different systems for classification of seven podzolized sandy in soils in Southern Norway. // Norw. J. Agr. Sci., 1995, №9, p. 127-141.

81. Strand L.T. Properities of some Norwegian Spodosols classified according to the definition of Soil Taxonome 1975 and 1992. // Acta Agric. Scand. Sect. B. Soil and Plant Sci. 1995, № 45, p. 96-103.

82. Sturges D.L. Response of Mountain Big Sagebrush to induced snow accumulation //J. of Applied Ecology.- 1989. Vol. 26, p. 1035-1041.

83. Stursa J., Jenik., Kubikova J., Rejmanek M., Sykova T. Snow cover of the Western Giant Mountains in the abnormal winter 1969/1970 and its ecological meaning // Opera Corcontica. 1973. No 10, p. 111-146.

84. Tieszen L.L C02 exchange in the Alaskan arctic tundra: seasonal changes in the rate of photosynthesis of four species // Photosynthetica. 1975. No 9, p. 376-390.

85. Vladychenskii A.S., Bogomolova E.G. and Abysova O.N. Soil cover Features in High-Mountain Belts of Subboreal and Boreal Zones // Eurasian Soil Science, Vol. 37, Number 12, Dec., 2004. p. 1352-1357.

86. Walker D.A., Halfpenny J.C., Walker M.D., Wessman C. A., Long-term studies of snow vegetation interactions // Bioscience.- 1993. Vol. 43, No 5, p. 287-301.

87. Williams R.J. Patterns of air temperature and accumulation of snow in subalpine heathlands and glasslands on the Bogong Hign Plains, Victoria // Australian J. of Ecology. 1987. - No 12, p. 153-165.