Динамика и современное состояние хвойно-широколиственных лесов Московской области

Краткое описание

Содержание
Введение...3

I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1. Геолого-геоморфологическое строение...9

1.2. Климат...15

1.3. Почвы...15

1.4. Ландшафты...16

И. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИС-Верея ПО РАСТИТЕЛЬНОМУ ПОКРОВУ НАРО-ФОМИНСКОГО РАЙОНА

П. 1. Цели создания ГИС— Верея, назначение...24

П.2. Исходные данные и обработка материалов...25

П.З. Структура ГИС-Верея...26

П.4. Слои ГИС-Верея...27

И.4. Реализация процедур запросов в ГИС-Верея...29

Ш.ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НАРО-ФОМИНСКОГО РАЙОНА

III. 1. Положение Наро-Фоминского района в ботанико-географическом

районировании...31

III.2. Принципы построения карт растительности Наро-Фоминского района Московской области...34

III. 3. Анализ карты растительности Наро-Фоминского района...39

IV. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РАЙОНА В СВЯЗИ С ЛАНДШАФТНОЙ СТРУКТУРОЙ ТЕРРИТОРИИ...

IV. 1 .Подходы к выделению ландшафтных комплексов лесных эпиассоциаций ...59

IV.2. Ландшафтные комплексы лесных эпиассоциаций...62

IV.3. Ценотическое разнообразие лесной растительности Верейского леспромхоза

в связи с ландшафтной структурой территории...78

IV.4. Ценотическое разнообразие и современное состояние лесной растительности Дороховского лесничества Верейского леспромхоза...91

V. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОХРАНЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В НАРО-ФОМИНСКОМ РАЙОНЕ

V. 1. Оценка текущего состояния растительности...97

V. 2. Охрана ботанических объектов в Наро-Фоминском районе...102

ВЫВОДЫ...107

Список литературы...109

Приложение 1...114

Приложение II...116

Приложение III (легенда карт растительности)...135
Введение

Введение

Актуальнось темы. Одной из наиболее актуальных задач биогеографии является изучение структуры и динамики растительного покрова на топологическом (ландшафтном) уровне. Оно необходимо для выявления экологического потенциала региона, для инвентаризации и оценки современного состояния растительного покрова и проведения необходимых мероприятий по его улучшению. Такой подход наиболее оправдан в столичном регионе, растительность которого в течение многих сотен лет подвергалась интенсивному антропогенному воздействию. Современный растительный покров Московской области представляет собой сложную пространственную мозаику фитоценозов, находящихся на разных стадиях сукцессионного процесса, образующих динамические ряды, или эпиассоциации (Сочава, 1972).

Картографический анализ растительного покрова Московской области основан на типологии и ландшафтной приуроченности сообществ. Экологическая интерпретация закономерностей географического распределения лесов ведется на ландшафтной основе с выявлением в пределах ландшафтов оптимальных условий для развития материнского ядра эпиассоциации (коренных сообществ) и структуры производных сообществ при трансформации условий под действием антропогенных факторов. В различных природных условиях антропогенные смены идут по-разному и для выделения стадий трансформации лесов необходимо знать приуроченность коренных лесов к структурным элементам ландшафтов.

Данная работа посвящена детальному изучению растительного покрова Наро-Фоминского района Московской области и картографическому анализу связей растительных сообществ с ландшафтной структурой территории на основе компьютерных технологий. Изучение растительности имеет большое значение в связи с вопросами организации рационального лесопользования и обеспечения охраны лесов.

Цели и задачи исследования. Цель исследования — изучение ландшафтно-экологических особенностей фитоценотического

разнообразия лесной растительности юго-западного Подмосковья и выявление закономерностей природной и антропогенной динамики растительного покрова региона.

В связи с этим в задачи работы входило:

1. провести инвентаризацию фитоценотического разнообразия и разномасштабное картографирование растительного покрова с анализом его ландшафтных связей на примере Наро-Фоминского района Московской области

2. создать ГИС - Верея для проведения картографического анализа ценотического разнообразия, структуры и динамики лесной

растительности;

: • ¦' if .

3. оценить современное состояние и динамику лесного покрова

территории, выявить состав основных эпиассоциаций и их ландшафтно-экологические связи на региональном (Наро-Фоминский район) и локальном (Верейский лесхоз, Дороховское лесничество) уровнях;

4. составить крупномасштабные карты растительности с отражением структуры и динамики растительного покрова ; Наро-Фоминского района (м. 1: 100 000),

Верейского леспромхоза (м. 1: 50 000) и Дороховского лесничества (м. 1: 25 000);

5. выявить связи между структурными элементами ландшафтов и растительностью на основе изучения закономерностей распределения эпиассоциаий в связи с морфологической структурой ландшафтов (на уровне ландшафтов и местностей);

6. провести оценку состояния лесных массивов в пределах ландшафтов, выявить и обосновать необходимость выделения охраняемых территорий в Наро-Фоминском районе Московской области.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования является разнообразие растительного покрова Наро-Фоминского района, его структуры и динамики в связи с ландшафтной структурой территории. В основу работы положены картографические опубликованные и фондовые материалы кафедры биогеографии географического факультета МГУ, лесной таксации и данные полевых исследований автора (2002-2003 гг.) в Наро-Фоминском районе Московской области. Эти материалы были обработаны с использованием компьютерных технологий. В процессе работы создана ГИС—Верея, с помощью которой проведен разносторонний анализ структуры и динамики растительности в различных ландшафтных условиях региона. При обработке материалов были использованы различные методы ботанико-географических, сравнительно-географических исследований, классификации растительности, картографирования и др. Исследование выполнено на основе компьютерных технологий.

В настоящее время на территории Московской области в связи с интенсивным лесопользованием осталось очень мало ненарушенных коренных лесных сообществ. Одна из первостепенных задач работы связана с выявлением особо ценных лесных массивов, нуждающихся в охране. Поэтому летом 2001-2003 гг. было проведено детальное обследование лесов на территории Наро-Фоминского района в составе ботанического отряда с участием сотрудников и студентов кафедры биогеографии (рис. 1а). В процессе работы были использованы традиционные методы полевых геоботанических исследований (геоботанические описания, профили, фитокатены), а также методы полевой крупномасштабной съемки территории при составлении карты растительности (маршрутные ходы). Места обследования на территории Верейского леспромхоза показаны на рисунке 16. Список геоботанических описаний и маршрутных ходов приводится в приложении 1. Работа

проводилась по заказу Совета по экологии администрации Наро-Фоминского района.

Рис. 1а. Исследуемая территория Наро-Фоминского района Московской области

Рис.16. Карта фактического материала:

Научная новизна работы. Впервые на основе оригинального исследования растительности юго-западной части Московской области проведено крупномасштабное картографирование фитоценотического разнообразия лесного покрова с созданием серии универсальных и аналитических карт. Проведена оценка текущего состояния лесного покрова Наро-Фоминского района с выделением условно-коренных и производных сообществ лесных эпиассоциаций с анализом их возрастной структуры (Дороховское лесничество). Выявлены особенности формирования пространственной структуры лесного покрова территории в различных ландшафтных условиях. Впервые для изученной территории выявлены комплексы лесных эпиассоциаций на уровне ландшафтов (Наро-Фоминский район) и местностей (Верейский лесхоз, Дороховское лесничество). В работе использованы приемы геоинформационного анализа временной и пространственной динамики растительного покрова. Проведена оценка репрезентативных лесных массивов для введения охранного режима.

Практическая значимость результатов. Результаты исследования могут быть использованы при решении широкого круга задач ботанической географии, связанных с выявлением экологического потенциала территории и устойчивости геосистем на региональном уровне с оценкой состояния окружающей среды; они могут быть востребованы в ландшафтных исследованиях, при проведении природоохранных мероприятий и в сохранении биоразнообразия.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 52 наименования печатных изданий и фондовых материалов, приложения в виде таблиц. Работа изложена на. Л-ллр. машинописного текста, содержит 5 таблиц и 40 рисунков, в том числе 12 карт. В приложение вынесены справочные таблицы ГИС и таблицы по ценотической структуре ландшафтов Наро-Фоминского района.

7

Благодарности. Автор работал в составе группы ботаников кафедры биогеографии по обследованию растительности Наро-Фоминского района. И.М. Микляева, Е.Г. Суслова постоянно оказывали необходимую помощь при обработке материалов, в работе использованы многие разработанные ими методические подходы к оценке состояния растительности и рекомендациям по их охране. Автор благодарен им за предоставленные материалы и оказанную помощь.

Автор благодарен сотрудникам Института геоэкологии РАН зав. лабораторией, д.г.н. А.С. Викторову, М.В. Архиповой и М.В. Сумерину за поддержку и помощь во время обработки материалов и разработке ГИС-Верея.

Автор выражает большую признательность Директору филиала Московского государственного социального университета в г. Наро-Фоминске Е.Ф. Шимориной, Главному лесничему Верейского леспромхоза П.А. Дмитриеву за предоставленные материалы по лесной таксации и оказанное содействие в проведении полевых исследований.

Автор выражает благодарность за консультации и научное руководство при написании работы проф. кафедры биогеографии, доктору географических наук Г.Н. Огуреевой.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ

МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1. Геолого-геоморфологическое строение

Согласно физико-географическому районированию Н.А. Солнцева (1961) Наро-Фоминский район находится на территории двух природно-географических районов - в юго-восточной части Клинско-Можайской вторичной моренной равнины и в восточной части Окско-Мокворецкой равнины (рис.2).

Рис. 2. Природно-географические районы Московской области (по Н. А. Солнцеву, при участии Е. Д. Смирновой, 1961). Природные районы:

I - Верхне-Волжская зандровая равнина; 2 - Дубнинско-Яхромская низина; 3 -Наклонная моренная равнина бассейнов рек Лоби и Ламы; 4 - Клинско-Можайская вторичная моренная равнина; 5 - Клинско-3а1 орская моренно-эрозионная возвышенность; 6 - Окско-Москворецкая равнина; 7 - Теплостанская возвышенность; 8 - Подольское Ополье; 9 - Подмосковная Мещера; 10 - Шатурско-Радовицкая Мещера;

II - Егорьевское моренное плато; 12 - Зарайское плато широколиственных лесов; 13 -Серебряно-Прудское лесостепное плато.

9

Большая часть территории Наро-Фоминского района лежит в пределах южного склона западной части Клинско-Дмитровской гряды и относится к Клинско-Можайскому району вторичной моренной равнины (4), которая сложена мощной толщей четвертичных отложений. Рельеф очень сложный, с господством форм ледниковой и водноледниковой аккумуляции -моренные холмы, камы, сильно разрушенные озы, древнеозерные котловины, ложбины стока талых ледниковых вод, небольшие зандровые поля.

Эта древняя моренная равнина, сложенная мощными толщами валунного и покровного суглинков, подстилается породами среднего карбона и верхней юры на глубине 35-85 м. Покровные суглинки залегают на морене почти сплошным и довольно мощным плащом. Лишь местами в депрессиях макрорельефа они прерываются небольшими зандровыми полями, заполненными водно-ледниковыми отложениями,

преимущественно песками и супесями, частично легкими суглинками обедненного минерального состава. Хорошо заметны следы воздействия ледника в виде отдельных моренных холмов и сети древних ложбин стока талых ледниковых вод, занесенных делювием или занятых болотами.

Территория Наро-Фоминского района занимает также довольно обширную северо-западную часть района Окско-Москворсцкой равнины (6), которая представляет сильно денудированную моренную поверхность, к настоящему времени хорошо расчлененную зрелыми формами эрозионной сети. Так, например, овраги и балки здесь почти всегда имеют длинные и пологие приовражные, прибалочные и придолинные склоны, что свидетельствует о длительном процессе их формирования. Чрезвычайно характерная черта Окско-Москворецкой равнины - почти полное отсутствие каких-либо положительных форм рельефа, которые возвышались бы над поверхностью моренной равнины. Другой важной ее чертой является наличие карстовых форм, которые, как правило, всегда приурочены к долинно-балочной сети, так как здесь известняки либо

10

выходят непосредственно на дневную поверхность, либо прикрыты маломощным чехлом рыхлых отложений. Колебания абсолютных высот поверхности значительны - от 150-180 м до 225 (Солнцев, 1961).

Основные черты геолого-геоморфологического строения этого района в целом обусловлены ледниковым литоморфогенезом, причем наибольшее влияние на формирование этих черт оказало последнее на этой территории московское оледенение с его активной рельефообразующей деятельностью в краевой зоне. Для района характерно развитие крупного и среднего холмисто-грядового рельефа с участками моренных и зандровых равнин, осложненного моренными западинами, ложбинами стока талых ледниковых вод. В послемосковское время рельеф был значительно переработан эрозионными и склоновыми процессами и в целом характеризуется как моренно-эрозионный. В пределах территории Наро-Фоминского района можно наметить несколько крупных орографических единиц. По северной окраине в широтном направлении протягивается самая возвышенная часть района от станции Кубинка к юго-западной границе Московской области. Эта возвышенность служит водоразделом между реками Москвой и Протвой и повышается с запада на восток, характеризуясь отметками свыше 200 метров над уровнем моря на востоке; к западу наблюдается некоторое понижение, так как возвышенность разделяется древним протоком из долины Москвы в верховья реки Нары. Другое возвышенное пространство располагается в южной части исследуемого района. Эта часть района представляет собой водораздел между верхней Протвой и рекой Лужей и характеризуется наличием моренных холмов очень крупных размеров. Самый малый по площади возвышенный участок образует водораздел между нижним течением реки Рути и рекой Протвой к югу от города Вереи.

Между указанными возвышенностями располагаются пониженные пространства, представляющие собой слабохолмистые моренные равнины. Правобережье реки Протвы, от истоков до впадения реки Песочни и

11

верховьев реки Береги, представляет собой пониженное пространство (высотой 170-200 метров) со слабо холмистым моренным рельефом. Точно такая же полоса протягивается вдоль реки Протвы от села Юдивки на восток до села Новоборисовка. Наконец, верхняя часть бассейна реки Исмы является очень выровненным, слабо заболоченным, в основном песчаным, пространством с отметками от 175 до 200 м (Дик , 1949).

Дочетвертичный фундамент Москворецко-Окской равнины, представленный известняками карбона, юрскими глинами и меловыми песками, сличается неровным моренно-останцовым рельефом с большим перепадом высот (до 70 м.). Общая мощность четвертичных отложений составляет 10-30 метров. Как правило, рельефообразующим горизонтом является московская морена. Широко развиты полигенетические покровные суглинки, водно-ледниковые на водораздельных поверхностях -на моренах, делювиально-солифлюкционные— на склонах и террасах речных долин (Спиридонов, 1972, 1974).

Важнейшая роль в формировании их толщи принадлежала аккумулятивной деятельности окского, днепровского и, особенно, московского ледника и их талых вод. Аккумулятивная деятельность ледников привела к возникновению комплексов моренных равнин. Формирование конечно-моренных краевых образований связано с аккумуляцией материала на выступах коренных пород. В северной части Москворецко-Окской равнины располагается возвышенный водораздел между бассейнами Нары и Пахры, представляющий собой слабохолмистую равнину, слегка наклоненную в сторону Нары и расчлененную ее левыми притоками на ряд невысоких гряд. Водораздел между реками Протвой и Нарой имеет в основном тот же характер. Склон его, обращенный к долине реки Протвы, более длинный и пологий, чем склон, обращенный на север к долине реки Нары. Таким образом, водораздел имеет несколько ассиметричное строение. Южный склон его расчленен мелкими притоками Протвы на ряд вытянутых возвышенностей, которые в свою очередь еще

12

более мелкими долинами и ложбинами делятся на отдельные холмы. Долины притоков Нары на северном склоне водораздела врезаны глубже. Кое-где сохранились остатки моренного рельефа в виде невысоких холмов, сложенных грубым несортированным материалом (Дик, 1949). Озерно-водноледниковые равнины сформировались на месте бывших ледниковых водоемов в условиях застойного и полузастойного режима вод. На междуречьях Москвы и Пахры по периферии области Московского оледенения развиты только долинные зандры в виде широких ложбин стока талых ледниковых вод в верховьях рек Протвы, Исмы, Нары, Пахры и Десны. В среднем и нижнем течении рек долинные зандры продолжаются в виде их третьей надпойменной террасы. Граница максимального распространения московского ледника в этих местах очерчена узкой полосой зандров, пересекающих водоразделы рек Пахры и Нары, Нары и Протвы, Протвы и Суходрева. Талые воды на юго-западе Московской области не могли формировать обширных зандровых равнин и стекали строго локализовано по существующим долинным понижениям (Спиридонов, 1978). Водноледниковые равнины возникли вследствие эрозионно-аккумулятивной деятельности талых вод при отступании московского ледника. Древнеаллювиально-водноледниковые, водноледниковые и аккумулятивные равнины - крупные ложбины стока талых ледниковых вод с врезанными в них современными долинами рек Пахры, Десны, Мочи.

Общепринято проводить геоморфологическую границу московского ледника через города Малоярославец, Боровск, восточнее Вереи, через станцию Дорохово и Старую Рузу. Эта граница фиксирует положение края московского ледника при его длительном стоянии. Здесь, в краевой части оледенения, шло отложение всех приносимых материалов, в результате чего и образовался холмисто-моренный рельеф с включенными в него древнеозерными котловинами. Верхняя (московская) морена имеет здесь значительную мощность. Непосредственно к этой границе примыкают

13

крупные зандровые равнины. Положение стратиграфической границы московского оледенения менее точно известно, особенно в западной части Калужской области. Она проводится через населенные пункты - Угодский завод, Красную Пахру, Подольск, юго-восточнее Бронниц (Спиридонов, 1972).

Между двумя указанными границами лежит сравнительно узкая полоса, отличительной особенностью которой является наличие тонкой московской морены, большей частью не оказывающей существенного влияния на рельеф (Васильева, 1961). К этой полосе относится южная часть исследуемой территории.

5

и

- 15

Рис.3. Фрагмент схемы геоморфологических районов и основных типов рельефа Московской области. И-Клинско-Дмитровская эрозионно-ледниковая гряда: 4— террасированная нижняя часть северого склона гряды; 5—сильно расчлененная эрозией верхняя часть северного склона гряды; 6-возвышенная холмисто-котловинная нижняя часть гряды; 7-возвышенные холмисто-моренные участки гряды с значительным эрозионным расчленением; 8-волнистая мореная равнина с отдельными холмами и сетью древних ложбин. III. Москворецко-Окская эрозионная равнина: 9-пологоувалистая эрозионная равнина с плоскими водоразделами.

14

1.2. Климат

Район Западного Подмосковья расположен в зоне умеренно-континентального климата, который характеризуется большой годовой изменчивостью радиационных условий, что обусловливает в годовом климатическом цикле наличие определенных, отчетливо выраженных сезонов или времен года (Алисов, 1948). Для района в целом характерно теплое лето, умеренно-холодная зима с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами. Зимний сезон продолжается фактически 4 месяца, летний-3, переходные периоды (весна и осень) короче 3 месяцев.

Годовой приход суммарной солнечной радиации составляет 89 ккал/ см2. Среднегодовые температуры воздуха для района положительные и в среднем составляют +3,3 С. В течение года среднемесячные температуры меняются довольно плавно, достигая своего максимума в июле +17,4 С и минимума в январе -10,6 С. В отдельные годы возможны резкие отклонения от средних показателей. Годовая амплитуда среднемесячных температур 27-28 С, что указывает на значительную континентальность климата района.

Количество осадков в районе определяется, главным образом, циклонической деятельностью атмосферы. Среднегодовое количество осадков 550-600 мм с колебаниями в отдельные годы от 390 до 850 мм. Основная часть осадков выпадает в теплый период года 394 мм, остальные в холодный 170 мм. Максимум осадков летом, минимум зимой. Мощность снежного покрова 35-40 см и более, продолжительность устойчивого снежного покрова порядка 140-145 дней. Средняя продолжительность безморозного периода 125 дней (Мячкова, Сорокина. 1991).

Ветровой режим области в течение года характеризуется преобладанием ветров западных, южных и юго-западных направлений.

Средняя «ила ветра составляет 2, 5 м/с (Атлас Московской области , 1976). 1.3. Почвы

15

Территория Наро-Фоминского района относится к Центральному почвенному району (Монин, 1947). В составе почвенного покрова преобладают дерново-среднеподзолистые суглинистые почвы на моренах и дерново-сильноподзолистые суглинистые на покровных суглинках (Почвенная карта Московской области, 1985). В этот основной фон почвенного покрова вкраплены небольшие пятна полуболотных и болотных почв. По берегам реки Протвы встречаются почвы песчаного и супесчаного механического состава, приуроченные к небольшим полосам флювиогляциальных и древнеаллювиальных отложений (Герасимова, 1976). Мощность покровных суглинков на коренных берегах реки Протвы колеблется от 2,5 до 3.0 м. Суглинки подстилаются либо мореной московской стадии оледенения, либо маломощными водно-ледниковыми песками, быстро сменяющимися с глубиной той же мореной. Мощность профиля подзолистых и дерново-подзолистых почв составляет здесь 2,0-2,2 м (Герасимова, 1977). Подзолистые почвы имеют рН водных растворов по всему почвенному профилю не поднимается выше 5 и в среднем колеблется в пределах от 5,3 - 5,4. Значительное распространение имеют дерново-подзолистые почвы, сформировавшиеся под сомкнутыми лесами с более или менее развитым травостоем (Глазовская, 1975).

Обычно по всему профилю почвообразующей породой служат легкие и средние суглинки. Однако встречаются и отчетливо двучленные почвы, где суглинистый плащ мощностью 1-1,5 м покрывает пески. С такими двучленными почвами связано распространение сложных ельников с дубом и липой. В таких местообитаниях водный режим благоприятен для успешного роста широколиственных пород, образующих второй ярус древостоя, а иногда входящих и в состав первого яруса (Рысин, 2000).

1.4. Ландшафты

На территории Наро-Фоминского района, согласно ландшафтной карте Московской области (Анненская и др., 1997), выделяется 11 ландшафтов,

16

относящихся к двум физико-географическим провинциям: Смоленской и Москворецко-Окской (рис. 4). Однако два ландшафта (Пахринский и Крестовский) заходят лишь своими краевыми частями, а основные их площади находятся за пределами исследуемого района, поэтому они были исключены из дальнейшего анализа материалов.

Рис. 4. Фрагмент ландшафтной карты Московской области (Анненская и др.. 1997). Ландшафты Смоленской физико-географической провинции: 46 - Верейско-Можайский моренно-водноледниковых равнин; 49 - Шаликовский моренных и озерно-водноледниковых равнин; 50 - Дороховский моренных равнин; 51 - Исма-Нарский древнеаллювиальных равнин. Ландшафты Москворецко-Окской физико-географической провинции: 52 - Верхненарский водноледниковых равнин, узкие ложбины стока талых ледниковых вод; 53 - Звенигородский водноледниковых равнин; 55 - Верхнепахринский моренных и водноледниковых равнин; 56 - Апрелевско-Кунцевский моренных, водноледниковых и озерно-водноледниковых равнин; 59 Пахринский аллювиальных равнин; 61 - Средненарский моренных, водноледниковых и озерно-водноледниковых равнин; 62 - Крестовский моренных равнин.

Смоленская физико-географическая провинция подзоны хвойно-широколиственных лесов занимает западную часть изучаемой территории. Она дренируется реками окского бассейна - верховьями реки Протвы, с притоками Нара (в нее впадают реки Истья, Таруса, Шатуха) и Исма. Исследуемая территория испытала влияние окского, днепровского и

17

Список литературы