В прибрежных зонах мира проживает около 60 % всего мирового населения, располагаются 2/3 крупных городов с населением более 1,6 млн жителей [1, с. 140]. При оценке геоэкологического состояния территорий используют такие показатели, как изменение видового состава и численности видов, сокращение площади коренных ассоциаций и проективного покрытия растительного покрова и др. [2, с. 78]. Почвенно-растительный покров отражает совместное влияние природных и антропогенных факторов на островные экосистемы. В заливе Петра Великого и севернее вдоль побережья расположены более 60 крупных, средних, малых островов: 1) южные острова Дальневосточного биосферного морского заповедника – остров Фуругельма, мыс Островок Фальшивый (почти остров); 2) юго-западные острова – Русский, Попова, Рейнеке, Рикорда; 3) острова северо-восточного сектора – Путятина, Скалы Крейсер, Петрова, Орехова, Второй и др. Интенсивное антропогенное влияние на геосистемы этих островов началось в конце XIX в. Динамика, состояние островов залива были отражены в предыдущих работах авторов [3, 4]. Ведущая роль в биоиндикации принадлежит растительному покрову, а также одним из широко применяемых направлений для оценки антропогенного влияния является использование лишайников [5, с. 125].
Цель нашей работы – изучить геоэкологическое состояние островов залива Петра Великого. Территория находится в наиболее густонаселенной и промышленно развитой части Приморского края, в результате чего на островах увеличилась доля антропогенно трансформированных местообитаний.
Материалы и методы исследования
В работе исследовались растительный, лишайниковый и почвенный покровы. Классификация почв дана по Л.Л. Шишову и др. [6, с. 109–112]. Оценивалась лесистость островов и антропогенно трансформированные территории в процентном соотношении. Были выделены типы почвенно-растительного покрова для 21 острова: мыс Островок Фальшивый, Фуругельма, Шкота, Герасимова, Путятина, Русский, Попова, Рейнеке, Сидорова, Орехова, Наумова, Лаврова, Скалы Крейсер Большой, Скалы Крейсер Малый, Петрова, Бычий, Скребцова, Второй, Энгельма, Папенбергена, Ахлестышева.
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящее время на островах распространены нижеперечисленные типы почвенно-растительного покрова.
Разреженные травяные сообщества: супралиторальные группировки на скалах и частично на маршевых почвах из Leymus mollis (Trin.) Pilg., Mertensia maritima (L.) S.F. Gray, Honkenya oblongifolia Torr. et Gray, Atriplex subcordata Kitag., Salsola komarovii Iljin, Rumex maritimus L., Carex gmelinii Hook. et Arn., C. kobomugi Ohwi; супралиторальные группировки на скалах и частично на примитивных почвах из Lathyrus japonicus Willd., Thermopsis lupinoides (L.) Link, Angelica gmelinii (DC.) M. Pimen., Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq., Ligusticum scoticum L; петрофитные группировки на примитивных почвах из Festuca kolesnikovii Tzvel., F. vorobievii Probat., Poa vorobievii Probat., Astragalus marinus Boriss., Oxytropis ruthenica Vass., Kitagawia littoralis (Worosch. et Gorovoi) M. Pimen.
Луговая растительность: приморские луга на луговых почвах Rosa rugosa Thunb., Thermopsis lupinoides (L.) Link, Angelica gmelinii (DC.) M. Pimen., Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.; влажные разнотравные луга на лугово-глеевых почвах Ranunculus sarmentosus Adams, Spergularia salina J. et C. Presl, Atriplex patens (Litv.) Iljin, Chenopodium glaucum L., Salicornia perennans Willd., Suaeda glauca (Bunge) Bunge; разнотравные луга на задернованных буроземах из Aster spathulifolius Maxim., Chrysanthemum coreanum (Lévl. et Vaniot) Worosch., Heteropappus saxomarinus Kom., H. villosus Kom., Lilium lancifolium Thunb.; петрофитные луга на примитивных почвах из Scrophularia grayana Maxim., Plantago camtschatica Link, Anaphalis sinica Hance, Artemisia littoricola Kitam.
Болота: разнотравные сообщества на низинных торфяниках и торфянисто-перегнойно-глеевых почвах Polygonum liaotungense Kitag., Glaux maritimа L., Potentilla anserina L., Plantago japonica Franch. et Savat., Hippuris tetraphylla L., Tripolium pannonicum (Jacq.) Dobrocz.; заболоченные осоково-разнотравные сообщества на лугово-болотных почвах из Carex glareosa Wahlenb., C. scabrifolia Steud., C. subspathacea Wormsk. ex Hornem., Puccinellia kurilensis (Takeda) Honda; влажные тростниково-разнотравные сообщества на лугово-болотных почвах из Phragmites japonicus Steud., Triglochin asiaticum L.
Озера, водоемы: прибрежно-водные и водные сообщества Sagittaria natans Pall., Potamogeton natans L., P. pectinatus L., P. perfoliatus L., P. pusillus L., Ruppia maritima L.
Кустарниковые сообщества: кустарниково-разнотравные сообщества на сильно скелетных темных буроземах; кустарниково-разнотравные сообщества на аллювиально-луговых почвах; кустарниково-разнотравные сообщества на примитивных почвах; кустарниково-разнотравные сообщества из Berberis amurensis Rupr. и Juniperus davurica Pall. на примитивных почвах; можжевельниковые сообщества на буроземах темных иллювиально-гумусовых; кустарниково-разнотравные сообщества на задернованных луговых почвах; кустарниково-разнотравные сообщества из Rhododendron mucronulatum Turcz., Lespedeza bicolor Turcz., Berberis amurensis Rupr. на неполноразвитых сильно скелетных буроземах; кустарниково-полукустарниково-разнотравно-лиановые сообщества из Lespedeza bicolor Turcz., Sorbaria sorbofolia (L.) A. Br., Rosa maximovicziana Regel, Rosa rugosa Thunb., Artemisia gmelinii Web. ex Stechm., Actinidia kolomikta (Maxim) Maxim., Vitis amurensis Rupr. на темных буроземах; полукустарниковые гмелинно-полынные сообщества на темных буроземах; гмелинно-полынно-леспедецевые сообщества на темных буроземах.
Широколиственные леса: высокосомкнутые полидоминантые широколиственные леса с лианами из Carpinus cordata Blume, Tilia amurensis Rupr., Fraxinus rhynchophylla Hance, Acer ginnala Maxim., A. mono Maxim., A. tegmentosum Maxim., A. pseudosiboldianum (Pax) Kom. на темных буроземах и типичных буроземах; высокосомкнутый дубовый лес Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb. с Carpinus cordata Blume, Phellodendron amurense Rupr., Kom. на неполноразвитых сильно скелетных буроземах; ольхово-черемухово-ивовые леса на задернованных глееватых буроземах; дубовый лес на буроземах типичных; низкорослый широколиственный лес на темных буроземах; разреженный широколиственный лес на типичных буроземах и темных буроземах [4].
Хвойные леса: тисовая ассоциация Taxus cuspidata Siebold et Zucc. ex Endl. на темных иллювиально-гумусовых буроземах; ельник Picea ajanensis Fisch. ex Carrière на эродированных оподзоленных буроземах.
Хвойно-широколиственные леса: тисово-широколиственный лес на оподзоленных буроземах; сосново-широколиственный лес из Pinus koraiensis Siebold & Zucc., Tilia amurensis Rupr., Betula platyphylla Sukaczev, B. dahurica Pall. на оподзоленных буроземах.
На участках скал, находящихся под непосредственным воздействием моря, развиваются приморские виды лишайников Hydropunctaria maura (Wahlenb. ex Ach.) C. Keller, Gueidan & Thüs, Athallia scopularis (Nyl.) Arup, Frödén & Søchting, Flavoplaca marina (Wedd.) Arup, Frödén & Søchting. На валунно-галечных пляжах преобладают Aspicilia cinerea (L.) Körb., Diplotomma alboatrum (Hoffm.) Flot., виды родов Xanthoparmelia, Ramalina conspersa. В лишайниковых сообществах на приморских скалах встречаются Physcia caesia (Hoffm.) Fürnr., P. dubia (Hoffm.) Lettau, Candelariella vitellina (Hoffm.) Müll. Arg., Ramalina subbreviuskula Asahina. На скалах, защищенных от воздействия открытого моря, развиваются очень богатые в видовом отношении сообщества лишайников. Здесь преобладают виды, которые часто встречаются в сообществах на коре деревьев Anaptychia isidiata Tomin, Myelochroa aurulenta (Tuck.) Elix & Hale, Heterodermia hypoleuca (Ach.) Trevis, Parmotrema perlatum (Huds.) M. Choisy, Flavoparmelia caperata (L.) Hale, Parmelia saxatilis (L.) Ach. В лесных сообществах на коре деревьев среди лишайников доминируют такие виды, как Myelochroa aurulenta, M. subaurulenta (Nyl.) Elix & Hale, Parmotrema perlatum, Anaptychia isidiata, Phaeophyscia hirtuosa (Kremp.) Essl., Heterodermia hypoleuca, Graphis rikuzensis (Vain.) M. Nakan., G. scripta (L.) Ach., Lepra multipuncta (Turner) Hafellner, P. pertusa (L.) Tuck., Opeltia flavorubescens (Huds.) S.Y. Kondr. & Hur. На островах, подвергающихся наибольшему антропогенному воздействию, наблюдается обеднение видового состава лишайников и преобладание среди них видов, устойчивых к антропогенному влиянию.
На рассматриваемых островах наряду с буроземами типичными и буроземами оподзоленными распространены буроземы темные с высоко и глубокогумусированным профилем, формирующиеся под высокосомкнутыми широколиственными лесами с густым травостоем [7]. Современное состояние почвенного покрова определяется экспозицией склонов, высотой и крутизной. При этом определяющим фактором является разнообразие растительности. К верхним частям водоразделов в виде прерывистых ареалов приурочены неполноразвитые маломощные буроземы с каменисто-щебнистым профилем. Северные и южные склоны средней крутизны, покрытые полидоминантными широколиственными лесами, заняты маломощными и сильно скелетными буроземами типичными. Под древостоями с густым травостоем развиты высоко и глубоко гумусированные буроземы темные. Ограниченные площади на выположенных склонах, в условиях замедленного водообмена формируются буроземы оподзоленные со следами оглеения в иллювиальной части профиля. На нижних частях восточных склонов с развитым кустарниково-полукустарниковым ярусом, под разреженным древостоем распространены буроземы темные иллювиально-гумусовые. При маломощном и сильно скелетном профиле они характеризуются глубокой гумусированностью [3].
Геоэкологические исследования по показателям лесистости и антропогенно измененным территориям выявили острова с наибольшей и наименьшей сохранностью островных экосистем. На островах Сидорова, Наумова и Петрова лесистость составляет больше 80 %, а антропогенно измененные территории – меньше 50 %. Лесистость островов Герасимова, Рикорда, Русский составляет больше 60 %, а антропогенно измененные территории – меньше 50 %, кроме острова Русский, у которого меньше 60 %. Все остальные острова с очень небольшим процентом лесистости менее 50 %. Из них наиболее антропогенно измененные острова Скребцова, Ахлестышева – больше 80 %, острова Энгельма – больше 60 %, остальные острова – меньше 50 %.
Рис. 1. Характеристика островов по антропогенной трансформации растительности
Рис. 2. Дендрограмма сходства островов залива Петра Великого по почвенно-растительному покрову: ОФ – мыс Островок Фальшивый; острова: Фур – Фуругельма; Ш – Шкота; Гер – Герасимова; Пут – Путятина; Рус – Русский; Поп – Попова; Рей – Рейнеке; Сид – Сидорова; Орех – Орехова; Н – Наумова; Л – Лаврова; СКК – Скалы Крейсер Большой; СкКМ – Скалы Крейсер Малый; Пет – Петрова; Б – Бычий; Скр – Скребцова; Вт – Второй; Э – Энгельма; Пап – Папенберген; А – Ахлестышева
По результатам кластерного анализа все острова объединились в три группы по сходству почвенно-растительного покрова (рис. 2). В первую группу вошли самые крупные острова, имеющие сходство на 89 % с островом Рейнеке, а также средние острова. Вторая группа включает небольшие острова, которые сходны на 68 % с островом Петрова. Третья группа объединила самые маленькие острова. Маленький остров Ахлестышева сходен с тремя группами на 25 %.
Основными факторами группировки островов являются различия в их площадях и количестве местообитаний. Первая группа включает крупные острова с наибольшим разнообразием почвенно-растительного покрова от супралиторальных группировок на скалах на примитивных почвах до высокосомкнутых полидоминантных широколиственных лесов на типичных или темных буроземах, где присутствуют болотные, озерные и антропогенно трансформированные сообщества. Характерная особенность этих островов – большое разнообразие форм рельефа. В первой группе наибольшее сходство имеют острова Путятина, Русский и Попова – это самые разнообразные по местообитаниям острова; большое сходство у островов Фуругельма, Шкота и Герасимова, которые имеют среднее количество местообитаний. В группе объединены южные, юго-западные и северо-восточные острова. Вторая группа включает острова средних размеров с разнообразными травяными, кустарниковыми и лесными сообществами на буроземах темных и буроземах темных иллювиально-гумусовых. Рельеф этих островов менее разнообразен. Во второй группе островов сходны острова Сидорова и Орехова; Наумова и Лаврова, которые объединяют юго-западные и северо-восточные острова. Третья группа включает малые (небольшие) острова, представляющие собой скальные выходы над поверхностью моря, с абразионно-отвесными берегами и выположенными вершинами, покрытыми труднопроходимыми травяно-кустарниковыми зарослями на буроземах слаборазвитых и буроземах темных иллювиально-гумусовых. Дальнейшее деление кластеров соответствует различию в количестве местообитаний. В третьей группе очень сходны острова Бычий, Скребцова и Второй; Энгельма и Папенбергена – это юго-западные и северо-восточные острова. Острова с наибольшим сходством почвенно-растительного покрова объединились. Например, мыс Островок Фальшивый несмотря на свои небольшие размеры вошел в одну группу с наиболее крупными островами, благодаря большому разнообразию типов почвенно-растительного покрова. Все острова имеют единое происхождение и незначительные различия почвенно-растительного покрова.
Заключение
Исследования показали, что очень небольшое число островов не подверглось сильному антропогенному изменению – Сидорова, Наумова и Петрова. Наиболее атропогенно измененными островами являются Скребцова, Ахлестышева и Энгельма. По количеству местообитаний и сходству почвенно-растительного покрова выделяются три группы островов. Основными факторами группировки островов являются различия в их площадях и количестве местообитаний. Первая группа включает крупные острова с наибольшим разнообразием почвенно-растительного покрова от супралиторальных группировок на скалах на примитивных почвах до высокосомкнутых полидоминантных широколиственных лесов на типичных или темных буроземах, присутствуют болотные, озерные и антропогенно трансформированные сообщества. Характерная особенность этих островов – большое разнообразие форм рельефа. В первой группе объединены крупные южные, юго-западные и северо-восточные острова. Вторая группа включает острова средних размеров юго-западные и северо-восточные острова. Третья группа включает малые (небольшие) острова, это юго-западные и северо-восточные острова. Острова имеют незначительные различия почвенно-растительного покрова, что обусловлено микроклиматическим влиянием и воздействием природных и антропогенных факторов.