Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Биоценотическая роль роющей деятельности кабана в естественном возобновлении буковых лесов Карачаево-Черкессии

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата биологических наук, Семенов, Умар Аубекирович, Воронеж

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

на правах ру кописи

Биоценотическая роль роющей деятельности кабана в естественном возобновлении буковых лесов Карачаево-Черкессии.

11.00.11. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель - академик РАЕН доктор биологических наук, профессор Харченко Н.А.

Воронеж -1999

Оглавление

Введение..................................................................................5

I. Ландшафтно-климатическая характеристика Карачаево-Черкессии.................................................................................9

1.1. Географическое положение...................................................9

V

1.2. Геоморфология и рельеф......................................................10

1.3. Гидросеть........................................................................11

1.4. Климат............................................................................14

1.5. Почвы.............................................................................17

1.6. Фитоценозы экосистем КЧР..................................................20

1.7. Зооценозы экосистем КЧР.....................................................26

II. Обзор научных публикаций по теме исследований.....................35

2.1. Буковые леса Кавказа и их изученность.....................................35

2.2. Биология бука восточного и возобновительные процессы в букняках.................................................................................37

2.3. Влияние диких животных на естественное семенное возобновление бука........................................................................................38

2.4. Кабан в Кавказском регионе...................................................42

2.5. Систематическое положение кабана..........................................43

2.6. Местообитание....................................................................45

2.7. Питание.............................................................................46

2.8. Размножение, рост и развитие.................................................48

2.9. Причины гибели, враги, болезни..............................................49

III. Материалы и методика работ.................................................52

IV. Плодоношение бука и использование его семян животными........59

4.1. Плодоношение бука...............................................................59

4.2. Динамика и фенология опада...................................................67

4.3. Качественное и количественное состояние банка семян в почве........72

4.4. Использование опада животными.............................................77

V. Влияние урожайности на активность и характер посещения букня-ков кабанами...........................................................................84

5.1. Особенности популяции кавказского кабана...............................84

5.2. Активность посещения букняков кабанами.................................88

5.3. Динамика и объем кабаньих пороев в букняках...........................90

5.4. Характер и размещение пороев в букняках.................................94

VI. Роль роющей деятельности кабана в естественном возобновлении бука восточного.......................................................................97

6.1. Влияние роющей деятельности кабана на состояние банка семян

в почве.....................................................................................97

6.2. Качественная и количественная характеристика самосева бука восточного на порытых и непорытых кабанами площадях..................112

6.3. Влияние кабана на самосев бука..............................................117

6.4. Математическая регрессионная модель всхожести семян бука.......118

VII. Трофические связи кабана в условиях горных экосистем.........121

7.1. Оценка лесных угодий Карачаево-Черкессии для обитания

кабана...................................................................................121

7.2. Характеристика популяции кабана в Карачаево-Черкессии............124

7.3. Питание кабана в Карачаево-Черкессии....................................125

7.4. Характеристика основных типов пороев в условиях Карачаево-Черкессии ..............................................................................130

Выводы................................................................................132

Литература............................................................................137

Приложение..........................................................................149

Введение.

Диссертационная работа выполнена на кафедре защиты леса, экологии и лесного охотоведения Воронежской государственной лесотехнической академии в 1996-1999 г.г.

Актуальность темы. В динамичных горных условиях экологические связи растительных сообществ со средой и между организмами более сложные и менее устойчивые, чем в равнинных условиях и значительно труднее восстанавливаются. Поэтому леса, и в особенности горные, больше других нуждаются в сохранении оптимальных экологических условий, охране и рациональном использовании.

Важнейшим функциональным компонентом горных ландшафтов Кавказа являются буковые леса. Они имеют огромное почвозащитное и водоохранное значение. Это одна из немногих пород, которая хорошо скрепляет своими корнями почву на горных склонах. Произрастая в горных условиях, буковые леса положительно влияют на климатические условия, сдерживают снеготаяние, способствуют просачиванию воды в почву, противодействуют разрушительным потокам, сохраняя склоны от процессов эрозии, а буковые орешки являются одним из основных кормов для многих видов животных и имеют важное значение в их жизни.

Биоценотические отношения, сложившиеся в течение длительного эволюционного процесса, определяют животное население в зависимости от характера фитоценоза. В свою очередь жизнь отдельных видов растений и целых растительных сообществ в большой мере зависит от деятельности животных. Изучение функциональной роли и взаимовлияния между лесом и населяющими его животными представляет одну из существенных проблем экологии. Трофические связи, через характер кормодобывания и потребление пищи, повсюду имеют решающее значение во взаимоотношениях животных между собой, с растениями и другими компонентами биоценозов, а наличие определенного корма обуславливает возможность самого существования данного вида животных.

Среди диких копытных Кавказа кабан является одним из наиболее интересных объектов исследования и в первую очередь как наиболее влиятельный член местных биогеоценозов, обладающий широкой экологической пластичностью в выборе мест обитания и кормов. Роющая деятельность

кабана способствует изменению физических и химических свойств почв и оказывает существенное влияние на естественное возобновление некоторых древесных пород.

Цель и задачи исследований — изучение влияния роющей деятельности кабана, обусловленной характером кормодобывания, на естественное возобновление лесов Карачаево-Черкессии. Для детального изучения вопроса и достижения поставленной цели нам представлялось целесообразным решение следующих конкретных задач: 1) определение периодичности плодоношения букняков в Карачаево-Черкессии, качественная и количественная характеристика урожая; 2) динамика и фенология опада и степень использования урожая животными; 3) изучение особенностей популяции кабана в Карачаево-Черкессии; 4) влияние интенсивности плодоношения букняков на динамику и активность их посещений кабанами; 5) определение объема, характера и размещения кабаньих пороев при различном балле плодоношения букняков; 6) изучение влияния перерытости на сохранность семян в подстилке; 7) оценка динамики качественного и количественного состояния банка семян в почве на порытых и непорытых кабанами участках; 8) качественная и количественная характеристика самосева бука восточного на порытых и непорытых площадях; 9) определение роли перерытости почвы на появление и сохранность всходов; 10) выявление особенностей трофических связей кабана в условиях горных экосистем в пределах исследуемого региона.

Научная новизна. На основании анализа литературных источников установлено, что ни количество закопанных кабанами буковых семян, ни количество появившихся благодаря им всходов никем оценено не было. В результате проведенных нами работ впервые выявлен объем выбираемых буковых орешков кабанами во время кормления. Впервые прослеживается динамика качественного и количественного состояния банка семян в почве на порытых и непорытых кабанами площадях при различном балле плодоношения букняков, в период наиболее массового расхищения орешков животными с поверхности почвы. Впервые дана качественная и количественная характеристика самосева бука восточного на порытых и непорытых кабанами площадях.

Для букняков Карачаево-Черкессии определена цикличность пери-

одов плодоношения за 46-летний период. Дана характеристика особенностей популяции кабанов в пределах региона. Приведен список поедаемых кабанами растений с указанием поедаемых частей и периодом их поедания. Дана характеристика основным типам пороев, встречающихся в регионе.

Обоснованность результатов исследований. Наши выводы базируются на результатах анализа фактического материала, собранного за 1996-1999 г.г., на маршрутах по изучению образа жизни кабанов общей протяженностью 288 км (без учета повторностей). Учетом семян в почве было охвачено 106,6 га букового леса. В общей сложности за весь период исследований была заложена 451 проба (размером 1x1 м).

Полученные результаты обрабатывались с использованием стандартного пакета прикладных программ БТАТСКАРШСБ для персонального компьютера.

Практическая ценность. Результаты исследований могут служить основой для более глубокого изучения вопросов экологии, этологии, биологии и хозяйственного значения кабана в условиях горных экосистем, а также функциональной роли этого вида в естественном возобновлении некоторых древесно-кустарниковых пород.

Апробация работ, публикации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на внутривузовских научных семинарах, на Международных экологических чтениях памяти К.К.Сент-Ильера (Воронеж, 1998), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы охраны и рационального использования природных экосистем и биологических ресурсов» (Пенза, 1998), на Всероссийской научной конференции «Научное наследие П.П.Семенова-Тян-Шанского и его роль в развитии современной науки» (Липецк, 1997), на Всероссийской научно-технической конференции «Рациональное использование ресурсного потенциала в агропромышленном комплексе» (Воронеж, 1998). По материалам исследований опубликовано пять научных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, иллюстрирована 33 таблицами, включает 24 приложения (12 фотографий) и список использованной литературы из 168 источников, в том числе 20 иностранных.

Постоянное внимание и оказание помощи со стороны научного

руководителя, заслуженного лесовода России, академика РАЕН, доктора биологических наук, профессора Харченко H.A. сделало возможным завершение работы в установленные сроки. Большая помощь в сборе фактического материала и решении организационных вопросов была оказана сотрудниками Те-бердинского заповедника.

Всем лицам, оказавшим внимание и поддержку, автор выражает искреннюю признательность.

Глава I. Ландшафтно - климатическая характеристика Карачаево - Черкессии.

1.1. Географическое положение.

Карачаево - Черкесская республика ( далее по тексту - КЧР) входит в состав Российской Федерации и расположена на северо-западе Кавказа. Площадь республики - 14.3 тысяч квадратных километров.

Соседями Карачаево- Черкессии являются на севере Кочубеевский и Андроповский районы, на северо - востоке и востоке Предгорный район и города Кавказских Минеральных вод Ставропольского края, а также Кабардино - Балкарская республика, на юге - Грузия и Абхазия, на западе - Краснодарский край.

Поверхность здесь гористая - самая низкая точка лежит на высоте 400 метров над уровнем моря, а высшая западная вершина горы Эльбрус поднята на 5642 метра.

По лесорастительному районированию СССР, разработанному институтом леса Академии наук СССР, Карачаево - Черкессия относится к округу западной части Северного Кавказа Евроазиатской области лесов умеренного пояса.

По лесотипологическому районированию северного склона Большого Кавказа, территория республики относится к Северо -Западной и Западной провинциям Западного Кавказа. В этих провинциях выделяются лесорастительные округа:

- Бело - Лабинский,

- Уруп - Тебердинский,

- Западно - Приэльбрусский.

1.2. Геоморфология и рельеф.

Карачаево - Черкесская республика отличается сложностью и неоднородностью рельефа. В геоморфологическом отношении она делится на две резко отличающиеся друг от друга области:

- Предгорное плато,

- Высокогорные районы.

Предгорное плато охватывают широкое пространство от Сычевых гор на севере около г.Черкесска, до г.Карачаевска - на юге. В рельефе здесь выделяются три паралельных высоких гребня с крутыми южными и пологими северными склонами, вытянутыми с ' северо - запада на юго- восток. Глубокими долинами Кумы, Кубани и ее притоков они разделены на несколько массивов.

Самый южный и наиболее значительный по высоте предгорный гребень называется скалистым хребтом. Вершина его -гора Бермамыт достигает 2643 метров.

Второй гребень, называемый Пастбищным хребтом, тянется паралельно Скалистому, его высота 1200-1500 м на западе, вблизи г.Усть - Джегута.

Третья греда предгорий - Сычевы горы сравнительно невысокая ( 866 м) и мало заметна в рельефе.

Высокогорный район - юго-западная часть области. Здесь на границе с Грузинской республикой на протяжении 150 км проходит Главный или Водораздельный хребет Кавказа с остроконечными скалистыми пиками, покрытыми снегом и ледниками. Наибольшая вершина в этом районе - гора Домбай - Ульген (4046 м), соседние не превышают 4000 м.

Севернее, паралельно Водораздельному тянется Боковой хребет. В восточной, наиболее высокой части Бокового хребта,

находится высочайшая вершина Кавказа - двухглавый Эльбрус (5642 м). Вершина Главного Кавказского хребта почти сплошь покрыта ледниками. Отроги бокового хребта к северу постоянно снижаются, приобретая вид куполообразных вершин, и переходят в понижение высотой 1000-1200 м.

1.3. Гидросеть.

Главной водной артерией Карачаево-Черкессии является р.Кубань с притоками рек - Теберда, Аксаут, Маруха, Мара, Большой и Малый Зеленчук, Кяфар, Уруп и Большая Лаба. Общая протяженность р.Кубань составляет 177 км, площадь водосбора 162 квадратных километра. Общее количество рек и ручьев в республике более 420. Наибольшее значение имеют реки: Теберда - 59 км, Большой и Малый Зеленчук - 57 км, Абазинка - 32 км, Овечка - 35.2 км, Уллу- Кам - 36 км, Худее - 36 км, Даут - 43.6 км, Подкумок - 31.2 км, Уруп - 55 км, Большая Лаба - 81 км.

Большинство рек берут начало с ледников Главного Кавказского хребта, в пределах высокогорной части района и характеризуется бурным течением с порогами и водопадами. К северу, по мере выполаживания рельефа, течение рек приобретает более спокойный характер. Общая протяженность рек 4203.2 км.

Водотоки в пределах Карачаево-Черкессии характеризуются циклическим изменением расходов, связанных с сезонным таянием снегов и приурочены в основном к весенне-летнему периоду. Кроме того, имеют место дождевые паводки, которые в основном отмечаются в весенне - летний и осенний периоды. Из наиболее крупных искусственных водоемов в пределах района можно

отметить Кубанское водохранилище и водохранилище головного сооружения Большого Ставропольского канала.

Таблица 1.1

План лимитов потребления на 1999 г. для КЧР.

млн.м.куб/год

Наименован ие Лимит забора воды из природных водных объектов В том числе: подземные воды Водоотведен ие в поверхности ые водные объекты В том числе:

Сбрасываем ые в водные объекты без очистки недостаточно очищенные

Всего по

КЧР 84 10 70 14 57

Бассейн

р.Кубань 79 8.5 62 13 49

В Карачаево - Черкессии для хозяйственно - питьевого водообеспечения населения немаловажное значение имеют подземные воды, систематическое изучение которых было начато в 40-е годы и проводилось, в основном Северо - Кавказской комплексной экспедицией. Так, в 1979-1980 гг., Кавминводским ГГЭ была проведена предварительная разведка пресных подземных вод для водоснабжения пос.Архыз и туркомплекса "Лунная поляна".

В 1980-1982 гг. этой же ГГЭ были проведены детальные поиски пресных подземных вод в долине рек Теберда и Кубань для водоснабжения г.Карачаевска с определением запаса подземных вод.

Согласно гидрогеологической типизации переуглубленных речных долин ( Островский, Тимохин и др., 1982) в пределах республики выделяются три гидрогеологических района по распространению и условиям залегания четвертичных аллювиальных отложений речных долин: высокогорный, среднегорный и низкогорный.

В формировании переуглублений речных долин высокогорного гидрогеологического района основную роль играло ледниковое выпахивание, главным образом в период верхнеплейстоценовых оледенений в условиях активных неотектонических поднятий, осложненных гляцеоизостатическими движениями.

По химическому составу воды, в основном гидрокарбонатные, натриево-кальциевые или кальциево - натриевые. Минерализация воды в среднем составляет 0.12 -0.26 г/л. Вода мягкая, общая жесткость не превышает 2.43 мг/экв.

В пределах среднегорного гидрогеологического района формирование переуглублений происходило, гл�