Луг как экосистема

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВ

 

Луг как экосистема

 

Луга относятся к наземным экосистемам, где в растительном сообществе преобладают многолетние травы. Травянистый покров лугов всегда густой и обычно более или менее высокий. Растения, образующие луга, предъявляют определенные требования к почвенной влажности. Они не переносят как сильного иссушения почвы, так и длительного ее переувлажнения. Иными словами, луговые растения нуждаются в среднеувлажненной почве. Климатические условия области благоприятны для развития лугов, но лишь их незначительная часть возникла естественным путем.

Естественные по происхождению, первичные луга в области существуют там, где условия среды более благоприятны для развития многолетних трав, чем для древесных растений. Примером могут служить луга в долинах рек, где поселению деревьев и кустарников препятствуют ежегодные разливы и ледоход.

В нашей лесной зоне, в основном, луга сформировались на месте сведенных лесов и кустарниковых зарослей, осушенных болот и озер. Поэтому они вторичны по происхождению. Послелесные луга возникают на месте вырубок, когда человек препятствует естественному восстановлению деревьев. Обычно таким препятствием служат пастьба скота и заготовка сена. В этом случае уничтожаются появляющиеся время от времени молодые деревца, и лес сам по себе уже не может восстановиться. Травянистая растительность будет сохраняться до тех пор, пока продолжатся выпас скота и сенокошение. При ослаблении хозяйственной деятельности человека на месте лугов восстанавливаются лесные сообщества. В настоящее время луга в виде сенокосов и пастбищ занимают около 7,5% земельного фонда области.

Разнообразие луговой флоры достаточно большое. Из 990 местных видов области, на лугах встречается около 260. Среди них строго специфичных для лугов растений мало. Это объяснятся молодостью и сравнительной недолговечностью растительных луговых сообществ. В состав флоры лугов входят также лесные, болотные виды и полевые сорняки. Лесных видов на лугах немного, они не приспособлены к жизни на открытых освещенных пространствах. Болотные виды встречаются в составе низинных и пойменных лугов. Сорных видов больше на залежных лугах, которые возникают на месте заброшенных пашен.

По видовому составу луговые фитоценозы довольно разнообразны. Флористический состав их может варьировать от нескольких видов до нескольких десятков (на суходольных лугах может насчитываться более 50 видов растений) и зависит от ряда факторов: от условий произрастания, характера и интенсивности использования, возраста лугов, богатства и состава местной флоры.

По хозяйственной значимости луговые растения принято подразделять на четыре группы: злаки, осоки, бобовые, разнотравье.

Злаки составляют основу травостоя большинства лугов. Их преобладание в травостое лугов объясняется следующими экологическими особенностями этих видов:

– способностью к активному побегообразованию, образованию большой листовой поверхности и вследствие этого активному использованию световой энергии;

– экономному использованию элементов минерального питания, особенно азота;

– способностью к быстрому отрастанию после скашивания.

Среди луговых злаков преобладают многолетние растения, по их способности к кущению выделяют корневищные, рыхлокустовые и плотнокустовые злаки.

Господство в травостое злаков той или иной группы может служить индикатором почвенно-грунтовых условий – аэрации, механического состава, увлажнения.

Корневищные злаки нормально развиваются на рыхлой слабо задернованной почве. Они способны быстро захватывать территорию. К этой группе злаков относятся пырей ползучий, кострец безостый, двукисточник тростниковидный, полевица гигантская и др.

Рыхлокустовые злаки менее требовательны к аэрации почвы и могут произрастать на более плотных и влажных почвах. К этой группе злаков относится тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяница луговая, полевица тонкая, трясунка средняя.

Плотнокустовые злаки растут на сильно уплотненной, слабо аэрируемой почве, этому способствует то, что узел кущения у них находится над поверхностью почвы, а в корнях, стеблях, листьях есть межклетники (щучка дернистая, белоус торчащий, овсяница овечья). Обильное развитие таких злаков способствует сильному задернению почвы, ухудшению аэрации, заболачиванию и постепенному вырождению луга.

Бобовые в меньшей степени, чем злаки, характерны для луговых сообществ, так как эта группа более требовательна к условиям произрастания (не выносят переувлажнения, плохо растут на почвах бедных калием, фосфором, кальцием). Но роль бобовых в луговых сообществах важна – они обогащают почву азотом. Клубеньковые бактерии, поселяющиеся на их корнях бобовых, могут фиксировать 200-300 кг/га азота в год. Среди бобовых наиболее широко представлены клевер луговой, клевер средний, клевер ползучий, горошек мышиный и горошек заборный, чина луговая.

Осоковые также широко представлены на лугах области. Они менее требовательны к богатству почвы и могут расти на бедных и кислых почвах. Наибольшее распространение осоки имеют на влажных лугах (осока черная, осока лисья, осока мохнатая), но некоторые из них встречаются на суходольных лугах (осока ранняя, осока бледноватая, осока волосовидная).

Разнотравье – очень обширная и разнообразная по кормовым достоинствам группа. Она обеспечивает основной вклад в создание биоразнообразия луговых сообществ. Массовое развитие разнотравье получает на пастбищах, где преобладают виды, устойчивые к вытаптыванию и стравливанию. В местообитаниях, благоприятных для развития злаков, разнотравье является слабым конкурентом и встречается в виде примеси, куда входят растения разных систематических групп и жизненных форм.

Представители разнотравья – хорошие индикаторы условий обитания. Так, например, лабазник вязолистный свидетельствует о повышенном увлажнении почвы; обилие щавелька обыкновенного – о бедности почвы; хвоща полевого – о кислых почвах; подорожника большого – о плотной почве; крапивы – о плодородных и некислых почвах.

Луговые экосистемы отличаются сложностью растительного сообщества. Здесь выражена подземная и надземная часть, которые при взаимодействии создают своеобразные условия обитания.

Подземная часть луговых сообществ – это дернина. Она образована в основном корнями, корневищами в верхнем слое почвы толщиной до 20 см. В ней располагается 70-95% всей подземной массы луговых растений. В сравнении с этим в лесу подземная масса составляет лишь 20-25%. Дернина противостоит размыванию почвы водой, разбиванию почвы животными при выпасе, а также в ней скапливается определенный запас влаги.

Надземная часть луга – это травостой, в котором имеются ярусы. В отличие от лесных сообществ, ярусы на лугах имеют менее четкие границы и их называют горизонтами. В травостое лугов условно выделяют верхний, средний и нижний горизонты. Выраженность горизонтов зависит от экологических условий. На высокотравных лугах преобладает верхний горизонт, который представлен высокостебельными злаками и разнотравьем (кострец безостый, ежа сборная, двукисточник тростниковидный, таволга вязолистная). На средне- и низкотравных лугах основная масса побегов концентрируется в приземном слое, а выше постепенно снижается. Здесь преобладают мелкие злаки и разнотравье (полевица тонкая, трясунка средняя, душистый колосок, манжетки).

Вертикальное размещение надземных органов луговых растений может изменяться в течение сезона и в разные годы. Приходя на луг ранней весной, мы видим на его поверхности только сухую траву – сплошной желтовато-буроватый фон. Луг выходит из-под снега лишенным зелени. Почти у всех луговых растений надземная часть не зимует. Живыми сохраняются только подземные органы и укороченные побеги с зелеными листьями. В дальнейшем луг постепенно зеленеет. Весной зацветают некоторые виды: мать-и-мачеха, лютики, сурепка обыкновенная, купальница европейская, одуванчик, зубровка душистая, лисохвост луговой. В это время на лугах преобладают желтые краски, которые привлекают большинство насекомых-опылителей. Постепенно к массовому цветению переходят большинство видов злаков и разнотравья, имеющие различную окраску цветков: синие колокольчики, белые нивяники, розовые гвоздики, красные клевера. Луг становится разноцветным и благоухающим. Затем большинство видов приступает к плодоношению и разнообразие окрасок уменьшается. К концу периода вегетации за счет отмирания побегов луг снова приобретает буроватый тон.

Основная масса луговых растений – многолетники. Они в течение долгого времени удерживают свое определенное место на лугу, давая каждую весну новые надземные побеги от зимующих подземных органов. Некоторые из луговых растений, например, корневищные злаки, клевер белый, могут быстро распространяться в стороны, захватывая новую территорию. Многие же луговые травы остаются всю жизнь на одном и том же месте, никуда не передвигаясь.

Хотя почти все растения на лугу нормально цветут и плодоносят, всходов очень мало. Это объясняется тем, что появляющиеся всходы в массе погибают, не выдерживая конкуренции со взрослыми, более сильными растениями. Растения на лугах поддерживают свое существование в основном за счет вегетативного размножения. Это объясняет незначительную роль однолетников в луговых травостоях, так как они размножаются только семенами. Исключение составляет своеобразная группа однолетних полупаразитов – погремки, очанки, мытники, которые образуют на корнях присоски и питаются за счет корней других растений. Они приносят значительный вред, угнетая луговые растения и снижая урожайность луга.

Для животных на лугах формируются особые условия. Открытые пространства быстрее прогреваются солнцем по сравнению с лесными сообществами. Но на лугах температура воздуха, особенно, в полдень может становиться слишком высокой. Луга обычно хорошо продуваются ветрами. Это, особенно при высокой температуре, приводит к быстрому испарению воды и ее дефициту. Там где растительность низкая – мало укрытий. Но на лугах много кормов – вегетативная масса растений, нектар, семена и плоды. Условия на лугах меняются в течение года очень сильно.

В течение года условия на лугах очень сильно меняются, соответственно, происходят изменения и в животном мире. Активность животных зависит от доступности и обилия кормов, температурного режима и влажности.

В зимний период, когда луга покрываются снегом, они выглядят безжизненными. Большинство животных находится в состоянии покоя или переселяется в более благоприятные места. Среди луговых птиц только один вид – серая куропатка остается у нас зимовать, остальные улетают на юг. Мелкие млекопитающие живут под снегом. Зимой на лугах можно встретить зайцев. На них и на грызунов охотятся хищники (лисица, черный хорек и другие).

Весной луга освобождаются от снега быстрее по сравнению с другими экосистемами, и животные здесь начинают активную жизнь в более ранние сроки. Именно на луга прилетают первые птицы (грачи, жаворонки, чибисы). Весной на лугах останавливаются на отдых и кормежку журавли, гуси и многие другие перелетные птицы.

Самая активная жизнь на лугах протекает в летний период. В это время большинство животных размножается и их численность может резко возрастать. Кстати, у некоторых луговых насекомых может быть два, или даже три поколения, так как температуры здесь более высокие.

Осенью жизнь лугов постепенно замирает. Оживляют ее лишь перелетные птицы, которые вновь используют луга для остановок.

По отношению к лугам животных можно разделить на 2 группы. Одна – типичные луговые виды, которые в других условиях не живут. Среди птиц это жаворонок, перепел. Другая группа животных посещает луга лишь для кормежки и отдыха. Так из лесных птиц на луга часто прилетают дрозды, зяблики. Из птиц, которые живут в населенных пунктах, на лугах кормятся грачи, галки, ласточки и другие. В последние десятилетия на лугах стали часто кормиться и чайки. Такие временные обитатели могут иметь очень высокую численность.

На лугах может быстро изменяться видовой состав растений и животных и их обилие. Сообщества луговых экосистем чувствительны к влиянию экологических факторов. Из абиотических факторов важным является увлажнение, поэтому расположение луга вблизи водоемов определяет его своеобразие. Луга тесно связаны и с лесными экосистемами. Луга около лесов отличаются своим микроклиматом, то есть температурным режимом и влажностью. Здесь, обычно богаче видовой состав растений и животных, в том числе и за счет проникновения лесных видов.

Формирование луговых экосистем зависит от характера их антропогенного использования. Процветание лугов связано с рациональной хозяйственной деятельностью, например, с регулярным сенокошением или умеренным выпасом.

 

Вопросы и задания

 

? Почему площадь лугов в Вологодской области значительно меньше площади лесов?

 

? Сравните характерные черты экосистем лугов и лесов.

 

? Выделите наиболее важные экологические факторы, определяющие условия обитания растений и животных на лугах.

 

? Почему на лугах происходят резкие изменения в сообществах в течение года?