Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019; : 69-90
Количественный анализ локальных ценофлор степной зоны Северного Казахстана
https://doi.org/10.17223/19988591/45/4Аннотация
Проведен количественный анализ локальных ценофлор трех основных типов растительности дренированных местообитаний на трансекте в широтном направлении через степную зону Северного Казахстана. Для оценки степени сходства / различия локальных ценофлор использовались показатели встречаемости и активности видов. Применены методики расчета коэффициента Серенсена–Чекановского, кластерного анализа и непрямой DCA-ординации. Полученные данные свидетельствуют о значительной обособленности степных локальных ценофлор от лесных и луговых. Последние две хорошо различаются с учетом активности видов, т.е. более не качественным видовым составом, а фитоценотической ролью конкретных видов. На долготном градиенте степные ценофлоры показывают наибольшие различия между собой. Вероятно, для лесных и луговых ценофлор разница макроклимата нивелируется локальными экологическими условиями.
Список литературы
1. Национальная стратегия сохранения биоразнообразия в России. М. : Министерство природных ресурсов РФ, 2002. 129 с.
2. Гродзинский М.Д. Основы ландшафтной экологии. Киев : Вища школа, 1993. 222 с.
3. Hector A., Joshi J., Lawler S.P., Spehn E.M., Wilby A. Conservation implications of the link between biodiversity and ecosystem functioning // Oecologia. 2001. Vol. 129, № 4. PP. 624-628. doi: 10.1007/s004420100759
4. Werger M.J.A., Staalduinen M. van Eurasian Steppes. Ecological problems and livelihoods in a changing world. Heidelberg : Springer, 2012. 565 p.
5. Dengler J., Janisova M., Török P., Wellstein C. Biodiversity of Palaearctic grasslands: a synthesis // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2014. Vol. 182. PP. 1-14. doi: 10.1016/j.agee.2013.12.015
6. Wesche K., Ambarlı D., Kamp J., Török P., Treiber J., Dengler J. The Palaearctic steppe biome: a new synthesis. Biodiversity and Conservation. 2016. Vol. 25, Iss. 12. PP. 2197– 2231. doi: 10.1007/s10531-016-1214-7.7
7. Roleček J., Čornej I.I., Tokarjuk A.I. Understanding the extreme species richness of semidry grasslands in east-central Europe: a comparative approach // Preslia. 2014. Vol. 86. PP. 13–34.
8. Тищенко М.П., Королюк А.Ю. Особенности лугов подтаежной подзоны ЗападноСибирской равнины в связи с их предыдущим хозяйственным использованием // Сибирский экологический журнал. 2015. № 3. С. 345-354. doi: 10.15372/SEJ20150302
9. Макунина Н.И. Растительность лесостепи Западно-Сибирской равнины и Алтае-Саянской горной области. Новосибирск : Гео, 2016. 184 с.
10. Lashchinskiy N.N., Korolyuk A.Yu., Makunina N.I., Anenkhonov O.A. Longitudinal changes in species composition of forests and grasslands across the North Asian forest steppe zone // Folia Geobotanica. 2017. Vol. 52, № 2. PP. 175-197. doi: 10.1007/s12224-016-9268-6
11. Юрцев Б.А., Камелин Р.В. Очерк системы основных понятий флористики // Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики : материалы II раб. совещ. по сравнительной флористике (Неринга, 1983 г.). Л. : Наука, 1987. С. 242-266.
12. Седельников В.П. Высокогорная растительность Алтае-Саянской горной области. Новосибирск : Наука, 1988. 223 с.
13. Исаченко Т.И., Рачковская Е.И. Основные зональные типы степей Северного Казахстана // Растительность степей Северного Казахстана : тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. М. ; Л., 1961. Вып. 13. С. 133–397.
14. Тищенко М.П. Синтаксономия остепненных лугов Северного Казахстана // Растительный мир Азиатской России. 2018. № 2 (30). С. 43-65. doi: 10.21782/RMAR1995-2449-2018-2(43-65)
15. Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л. : Наука, 1991. 146 с.
16. Борисова И.В., Исаченко Т.И., Рачковская Е.И. О лесостепи в Северном Казахстане // Ботанический журнал. 1957. Т. 42, № 5. С. 677–690.
17. Горшенин К.П. Почвы южной части Сибири. М. : Изд-во АН СССР, 1955. 592 с.
18. Qian H., Klinka K., Kayahara G.J. Longitudinal patterns of plant diversity in the North American boreal forest // Plant Ecology. 1998. Vol. 138, № 2. PP. 161–178.
19. Chytrý M., Danihelka J., Ermakov N., Hájek M., Hájková P., Kočí M., Kubešová S., LustykP., Otýpková Z., Popov D., Roleček J., Řezníčková M., Šmarda P., Valachovič M. Plant species richness in continental southern Siberia: effects of pH and climate in the context of the species pool hypothesis // Global Ecology and Biogeography. 2007. Vol. 16, № 5. PP. 668–678. doi: https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2007.00320.x
20. Coop J.D., Givnish T.J. Gradient analysis of reversed treelines and grasslands of the Valles Caldera, New Mexico // Journal of Vegetation Science. 2007. Vol. 18. PP. 43–54.
21. Illyes E., Chytrý M., Botta-Dukát Z., Jandt U., Škodová I., Janišová M., Willner W., Hájek O. Semi-dry grasslands along a climatic gradient across Central Europe: vegetation classifcation with validation // Journal of Vegetation Science. 2007. Vol. 18. PP. 835–846.
22. Зверев А.А. Информационные технологии в исследованиях растительного покрова. Томск : ТМЛ-Пресс, 2007. 304 с.
23. Sørensen T. A new method of establishing groups of equal amplitude in plant sociology based on similarity of species content and its application to analysis of the vegetation on Danish commons // Biologiske Skrifter. 1948. Vol. 5. PP. 1–34.
24. Малышев Л.И. Флористическое районирование на основе количественных признаков // Ботанический журнал. 1973. Т. 58, № 11. С. 1581-1602.
25. Dengler J. Zwischen Estland und Portugal-Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Phytodiversitätsmuster europäischer Trockenrasen // Tuexenia. 2005. Vol. 25. PP. 387–405.
26. Michl T., Dengler J., Huck S. Montane-subalpine tall-herb vegetation (Mulgedio-Aconitetea) in central Europe: large-scale synthesis and comparison with northern Europe // Phytocoenologia. 2010. Vol. 40, № 2-3. PP. 117-154. doi: 10.1127/0340-269X/2010/0040-0377
27. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontol. Electron. 2001. Vol. 4, № 1. PP. 1-9.
28. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб. : Мир и семья-95, 1995. 991 с.
29. Юрцев Б.А. Флора Сунтар-Хаята. Проблемы истории высокогорных ландшафтов Северо-Востока Сибири. Л. : Наука, 1968. 235 с.
30. Бей-Биенко Г.Я. Смена местообитания наземными организмами как биологический принцип // Журнал общей биологии. 1966. Т. 27, № 1. С. 3-11.
Tomsk State University Journal of Biology. 2019; : 69-90
Quantitative analysis of local coenofloras in the steppe zone of Northern Kazakhstan
https://doi.org/10.17223/19988591/45/4Abstract
The steppe biome became one of the most anthropogenically transformed biomes during the last two centuries. Nowadays, it is a landscape of small “islands” covered by natural vegetation and surrounded by vast areas of ploughed land. Conservation and restoration of natural steppe vegetation is one of the main tasks for conservation activity. It should be based on a good scientifc understanding of steppe landscape structure and geographical variability. The main aim of this research was to compare floristic composition of different vegetation types on well-drained habitats in the steppe zone of Northern Kazakhstan with quantitative methods. Our research was carried out in the steppe zone of Northern Kazakhstan. The four key sites were established along an almost 1000 km-long transect between 53°27' and 51°33' N and 61°51' and 76°41' E (See Fig. 1). At least 60 relevés were made for three main vegetation types, namely steppes, meadows, and forests at each site. Based upon these data, we compiled 12 species lists for three vegetation types in each of the key sites. These lists were compared using Sørensen-Chekanovsky similarity index (Sørensen, 1948) and species activeness measure, calculated as a square root of the product of species occurrence and abundance values (Malyshev, 1973). In addition, cluster analysis and DCA-ordination were accomplished using the PAST 2.14 program (Hammer, Harper, Ryan, 2001). In this research, we found out that zonal steppe flora is more diverse in terms of species composition in comparison to intrazonal forest and meadow floras (See Table 1). The characteristic species of the steppe flora which occur mainly or exclusively in steppes are true xerophytes. A small group of characteristic species of the forest flora consists of trees and shrubs. For the meadow flora, such species are widespread meadow plants together with few species tolerant to salinity. The largest proportion of similar species is typical of forest and meadow floras. In a certain sense, it is possible to speak about two floristic complexes, one of the zonal steppe flora and the other of the intrazonal forest and meadow flora. Our results show that the most pronounced differentiation between forest and meadow floras is demonstrated by a species activeness comparison. In other words, these floras mainly differ in community structure and dominant species (See Table 3). In course of our research, we revealed well-pronounced differentiation between steppe, forest and meadow coenofloras by cluster analysis and DCAordination (See Fig. 2-5). Differentiation was more pronounced if we took species activeness into account. We discovered that there are changes in species composition of all the local floras along a longitudinal gradient from the periphery to the center of the continent. These changes are more obvious for the local steppe floras than for the others. The main reason for these changes is that of diminishing habitat humidity. In case of intrazonal habitats, local humidity buffers regional climate changes and leads to a higher similarity between local forest and meadow floras. Many species are shifted to moister habitats in eastward direction. These shifts are also connected with higher climate aridity and continentality in the continent inner part. It is vitally important to create a net of landscape-level protected areas, more or less equally distributed along a longitudinal gradient for the effective steppe biome conservation and restoration. The paper contains 5 Figures, 3 Tables and 30 References.
References
1. Natsional'naya strategiya sokhraneniya bioraznoobraziya v Rossii. M. : Ministerstvo prirodnykh resursov RF, 2002. 129 s.
2. Grodzinskii M.D. Osnovy landshaftnoi ekologii. Kiev : Vishcha shkola, 1993. 222 s.
3. Hector A., Joshi J., Lawler S.P., Spehn E.M., Wilby A. Conservation implications of the link between biodiversity and ecosystem functioning // Oecologia. 2001. Vol. 129, № 4. PP. 624-628. doi: 10.1007/s004420100759
4. Werger M.J.A., Staalduinen M. van Eurasian Steppes. Ecological problems and livelihoods in a changing world. Heidelberg : Springer, 2012. 565 p.
5. Dengler J., Janisova M., Török P., Wellstein C. Biodiversity of Palaearctic grasslands: a synthesis // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2014. Vol. 182. PP. 1-14. doi: 10.1016/j.agee.2013.12.015
6. Wesche K., Ambarlı D., Kamp J., Török P., Treiber J., Dengler J. The Palaearctic steppe biome: a new synthesis. Biodiversity and Conservation. 2016. Vol. 25, Iss. 12. PP. 2197– 2231. doi: 10.1007/s10531-016-1214-7.7
7. Roleček J., Čornej I.I., Tokarjuk A.I. Understanding the extreme species richness of semidry grasslands in east-central Europe: a comparative approach // Preslia. 2014. Vol. 86. PP. 13–34.
8. Tishchenko M.P., Korolyuk A.Yu. Osobennosti lugov podtaezhnoi podzony ZapadnoSibirskoi ravniny v svyazi s ikh predydushchim khozyaistvennym ispol'zovaniem // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2015. № 3. S. 345-354. doi: 10.15372/SEJ20150302
9. Makunina N.I. Rastitel'nost' lesostepi Zapadno-Sibirskoi ravniny i Altae-Sayanskoi gornoi oblasti. Novosibirsk : Geo, 2016. 184 s.
10. Lashchinskiy N.N., Korolyuk A.Yu., Makunina N.I., Anenkhonov O.A. Longitudinal changes in species composition of forests and grasslands across the North Asian forest steppe zone // Folia Geobotanica. 2017. Vol. 52, № 2. PP. 175-197. doi: 10.1007/s12224-016-9268-6
11. Yurtsev B.A., Kamelin R.V. Ocherk sistemy osnovnykh ponyatii floristiki // Teoreticheskie i metodicheskie problemy sravnitel'noi floristiki : materialy II rab. soveshch. po sravnitel'noi floristike (Neringa, 1983 g.). L. : Nauka, 1987. S. 242-266.
12. Sedel'nikov V.P. Vysokogornaya rastitel'nost' Altae-Sayanskoi gornoi oblasti. Novosibirsk : Nauka, 1988. 223 s.
13. Isachenko T.I., Rachkovskaya E.I. Osnovnye zonal'nye tipy stepei Severnogo Kazakhstana // Rastitel'nost' stepei Severnogo Kazakhstana : tr. BIN AN SSSR. Ser. 3. Geobotanika. M. ; L., 1961. Vyp. 13. S. 133–397.
14. Tishchenko M.P. Sintaksonomiya ostepnennykh lugov Severnogo Kazakhstana // Rastitel'nyi mir Aziatskoi Rossii. 2018. № 2 (30). S. 43-65. doi: 10.21782/RMAR1995-2449-2018-2(43-65)
15. Lavrenko E.M., Karamysheva Z.V., Nikulina R.I. Stepi Evrazii. L. : Nauka, 1991. 146 s.
16. Borisova I.V., Isachenko T.I., Rachkovskaya E.I. O lesostepi v Severnom Kazakhstane // Botanicheskii zhurnal. 1957. T. 42, № 5. S. 677–690.
17. Gorshenin K.P. Pochvy yuzhnoi chasti Sibiri. M. : Izd-vo AN SSSR, 1955. 592 s.
18. Qian H., Klinka K., Kayahara G.J. Longitudinal patterns of plant diversity in the North American boreal forest // Plant Ecology. 1998. Vol. 138, № 2. PP. 161–178.
19. Chytrý M., Danihelka J., Ermakov N., Hájek M., Hájková P., Kočí M., Kubešová S., LustykP., Otýpková Z., Popov D., Roleček J., Řezníčková M., Šmarda P., Valachovič M. Plant species richness in continental southern Siberia: effects of pH and climate in the context of the species pool hypothesis // Global Ecology and Biogeography. 2007. Vol. 16, № 5. PP. 668–678. doi: https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2007.00320.x
20. Coop J.D., Givnish T.J. Gradient analysis of reversed treelines and grasslands of the Valles Caldera, New Mexico // Journal of Vegetation Science. 2007. Vol. 18. PP. 43–54.
21. Illyes E., Chytrý M., Botta-Dukát Z., Jandt U., Škodová I., Janišová M., Willner W., Hájek O. Semi-dry grasslands along a climatic gradient across Central Europe: vegetation classifcation with validation // Journal of Vegetation Science. 2007. Vol. 18. PP. 835–846.
22. Zverev A.A. Informatsionnye tekhnologii v issledovaniyakh rastitel'nogo pokrova. Tomsk : TML-Press, 2007. 304 s.
23. Sørensen T. A new method of establishing groups of equal amplitude in plant sociology based on similarity of species content and its application to analysis of the vegetation on Danish commons // Biologiske Skrifter. 1948. Vol. 5. PP. 1–34.
24. Malyshev L.I. Floristicheskoe raionirovanie na osnove kolichestvennykh priznakov // Botanicheskii zhurnal. 1973. T. 58, № 11. S. 1581-1602.
25. Dengler J. Zwischen Estland und Portugal-Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Phytodiversitätsmuster europäischer Trockenrasen // Tuexenia. 2005. Vol. 25. PP. 387–405.
26. Michl T., Dengler J., Huck S. Montane-subalpine tall-herb vegetation (Mulgedio-Aconitetea) in central Europe: large-scale synthesis and comparison with northern Europe // Phytocoenologia. 2010. Vol. 40, № 2-3. PP. 117-154. doi: 10.1127/0340-269X/2010/0040-0377
27. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontol. Electron. 2001. Vol. 4, № 1. PP. 1-9.
28. Cherepanov S.K. Sosudistye rasteniya Rossii i sopredel'nykh gosudarstv. SPb. : Mir i sem'ya-95, 1995. 991 s.
29. Yurtsev B.A. Flora Suntar-Khayata. Problemy istorii vysokogornykh landshaftov Severo-Vostoka Sibiri. L. : Nauka, 1968. 235 s.
30. Bei-Bienko G.Ya. Smena mestoobitaniya nazemnymi organizmami kak biologicheskii printsip // Zhurnal obshchei biologii. 1966. T. 27, № 1. S. 3-11.
