Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть
На основі аналізу тривалих хронорядів фітоценотичного і картографічного моніторингу, здійснюваного на базі десятьох заповідно-степових ділянок України, встановлені стрімкі структурні зміни фітосистем, що обумовлені зміщеннями екотопічних характеристик місцезростань. Ці показники визначалися методо...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2017
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129447 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть / В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 11. — С. 94-102. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-129447 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1294472018-01-20T03:06:19Z Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть Ткаченко, В.С. Бойченко, С.Г. Екологія На основі аналізу тривалих хронорядів фітоценотичного і картографічного моніторингу, здійснюваного на базі десятьох заповідно-степових ділянок України, встановлені стрімкі структурні зміни фітосистем, що обумовлені зміщеннями екотопічних характеристик місцезростань. Ці показники визначалися методом синфітоіндикації і ординаційним аналізом степових біотопів. В основі майже всіх змін лежать едафічні фактори (режим зволоження грунту, карбонатність грунтів, їх трофність, вміст мінерального азоту та кислотність) та меншою мірою кліматичні (термічний режим, континентальність клімату, його гумідність та морозність), які мали певний вплив на трансформацію фітосистем і екотопів. З усіх екофакторів найвпливовішим у степовій зоні України є фактор вологозабезпечення, за участю якого формується шлейф змін в усіх сферах степових екосистем (гідрогенний динамізм, мезофітизація, олучнення травостоїв, промивний режим грунтів, проникнення на степ лігнозних екобіоморф та ін.). Серед кліматичних екофакторів помітним впливом на степи відзначаються зміни в сезонному ході температури, послаблення континентальності та зростання гумідності клімату. На основе анализа длительных хронорядов фитоценотического и картографического мониторинга, осуществляемого на базе десяти заповедно-степных участков Украины, установлены стремительные структурные изменения фитосистем, обусловленные смещениями экотопических характеристик местообитаний. Эти показатели определялись методом синфитоиндикации и ординационным анализом степных биотопов. В основе почти всех изменений лежат эдафические факторы (режим увлажнения почвы, карбонатность почв, их трофность, содержание минерального азота и кислотность) и в меньшей степени климатические (термический режим, континентальность климата, его гумидность и морозность), которые имели определенное влияние на трансформацию фитосистем и экотопов. Из всех экофакторов самым влиятельным в степной зоне Украины является фактор влагообеспеченности, при участии которого формируется шлейф изменений во всех сферах степных экосистем (гидрогенный динамизм, мезофитизация, олуговение травостоев, промывной режим почв, проникновение в степь лигнозных экобиоморф и др.). Среди климатических экофакторов заметным влиянием на степи отмечаются изменения в сезонном ходе температуры, ослабление континентальности и рост гумидности климата. On the basis of the analysis of long chronographs of the phytocenotic and cartographic monitoring carried out on the basis of ten reserve-steppe areas of Ukraine, rapid structural changes in phytosystems were established due to changes in ecotopic characteristics of habitats. These indicators were determined by the method of synphytoindication and ordinational analysis of steppe biotopes. Almost all changes are based on edaphic factors (soil moistening regime, soil carbonation, their trophicity, mineral nitrogen content, and acidity) and, to a less extent, on climatic ones (thermal regime, frostiness, continentality and humidity of climate), which had a definite influence on the transformation of phytosystems and ecotopes. Of all the ecofactors, the most influential in the steppe zone of Ukraine is the moisture supply factor, with the participation of which a plume of changes is formed in all spheres of steppe ecosystems (hydrogenic dynamism, mesophytization, herbification of grass, washing regime of soils, penetration of lignogenic ecobiomorphs, etc.). Among the climatic ecofactors, a noticeable effect on the steppe is rendered by changes in the seasonal temperature course, weakening of continentality, and growth of humid climate. 2017 Article Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть / В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 11. — С. 94-102. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.11.094 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129447 581.526.53:581.52:911.2(477); 551.583 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Екологія Екологія |
| spellingShingle |
Екологія Екологія Ткаченко, В.С. Бойченко, С.Г. Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть Доповіді НАН України |
| description |
На основі аналізу тривалих хронорядів фітоценотичного і картографічного моніторингу, здійснюваного на
базі десятьох заповідно-степових ділянок України, встановлені стрімкі структурні зміни фітосистем, що
обумовлені зміщеннями екотопічних характеристик місцезростань. Ці показники визначалися методом
синфітоіндикації і ординаційним аналізом степових біотопів. В основі майже всіх змін лежать едафічні
фактори (режим зволоження грунту, карбонатність грунтів, їх трофність, вміст мінерального азоту та
кислотність) та меншою мірою кліматичні (термічний режим, континентальність клімату, його гумідність та морозність), які мали певний вплив на трансформацію фітосистем і екотопів. З усіх екофакторів
найвпливовішим у степовій зоні України є фактор вологозабезпечення, за участю якого формується шлейф
змін в усіх сферах степових екосистем (гідрогенний динамізм, мезофітизація, олучнення травостоїв, промивний режим грунтів, проникнення на степ лігнозних екобіоморф та ін.). Серед кліматичних екофакторів
помітним впливом на степи відзначаються зміни в сезонному ході температури, послаблення континентальності та зростання гумідності клімату. |
| format |
Article |
| author |
Ткаченко, В.С. Бойченко, С.Г. |
| author_facet |
Ткаченко, В.С. Бойченко, С.Г. |
| author_sort |
Ткаченко, В.С. |
| title |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть |
| title_short |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть |
| title_full |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть |
| title_fullStr |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть |
| title_full_unstemmed |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть |
| title_sort |
екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині хх та на початку ххі століть |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Екологія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129447 |
| citation_txt |
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть / В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 11. — С. 94-102. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT tkačenkovs ekotopíčnítransformacíístepovihekosistempídvplivomklímatičnihzmínudrugíjpoloviníhhtanapočatkuhhístolítʹ AT bojčenkosg ekotopíčnítransformacíístepovihekosistempídvplivomklímatičnihzmínudrugíjpoloviníhhtanapočatkuhhístolítʹ |
| first_indexed |
2025-07-09T11:29:19Z |
| last_indexed |
2025-07-09T11:29:19Z |
| _version_ |
1837168655882780672 |
| fulltext |
94 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2017. № 11
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ЕКОЛОГІЯ
Аналіз просторово-часової динаміки структури степових екосистем у другій половині ХХ
і на початку ХХІ століть на основі картографічного моніторингу українських заповідних
степів показав досить чіткі тенденції у змінах ксероморфних, мезоморфних та лігнозних
складових фітосистем [1—3]. Ці зміни супроводжувалися певними зміщеннями екотопіч-
них характеристик місцезростань, що розглядається нами як певний етап процесу адаптив-
ної трансформації екотопів та структурної перебудови природних угруповань степу до су-
часних кліматичних умов.
Мета даного дослідження — висвітлити каузальний аспект багаторічних перебудов сте-
пових екосистем, опираючись на зв’язок рослинного покриву з екологічними характерис-
тиками місцезростань та адаптивний характер їх просторових змін у часі.
© В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко, 2017
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.11.094
УДК 581.526.53:581.52:911.2(477); 551.583
В.С. Ткаченко 1, С.Г. Бойченко 2
1 Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, Київ
2 Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ
E-mail: ecologia@bigmir.net
Екотопічні трансформації степових
екосистем під впливом кліматичних змін
у другій половині ХХ та на початку ХХІ століть
Представлено академіком НАН України В.І. Старостенком
На основі аналізу тривалих хронорядів фітоценотичного і картографічного моніторингу, здійснюваного на
базі десятьох заповідно-степових ділянок України, встановлені стрімкі структурні зміни фітосистем, що
обумовлені зміщеннями екотопічних характеристик місцезростань. Ці показники визначалися методом
синфітоіндикації і ординаційним аналізом степових біотопів. В основі майже всіх змін лежать едафічні
фактори (режим зволоження грунту, карбонатність грунтів, їх трофність, вміст мінерального азоту та
кислотність) та меншою мірою кліматичні (термічний режим, континентальність клімату, його гумід-
ність та морозність), які мали певний вплив на трансформацію фітосистем і екотопів. З усіх екофакторів
найвпливовішим у степовій зоні України є фактор вологозабезпечення, за участю якого формується шлейф
змін в усіх сферах степових екосистем (гідрогенний динамізм, мезофітизація, олучнення травостоїв, про-
мивний режим грунтів, проникнення на степ лігнозних екобіоморф та ін.). Серед кліматичних екофакторів
помітним впливом на степи відзначаються зміни в сезонному ході температури, послаблення континен-
тальності та зростання гумідності клімату.
Ключові слова: заповідні степи, фітоценотичний моніторинг, синфітоіндикація, зміни термічного і гумі д-
ного режиму, тенденції, адаптація.
95ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 11
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ...
Простежити характерні особливості динаміки екологічних режимів, які супрово-
джують перебудову степових фітосистем (сукцесії), можна, враховуючи тісний зв’язок рос-
линного покриву і його структури з екологічними характеристиками місцезростань та
адаптивний характер їх просторових змін. Визначення адаптивної спрямованості екото піч-
них змін планетарного і регіонального масштабу можуть бути використані для пізнання
шляхів самопристосування степової фітобіоти до нових умов [4]. У прикладному аспекті у
зв’язку з високим ступенем розораності українських степів (~85 % площі) з метою вико-
ристання потенціалу чорноземів механізми природної адаптації агроценозів можуть спо-
творюватися [5]. Правда, сучасні зміни клімату в степовій зоні України на даному етапі
адаптації мають певні позитивні ефекти щодо біопродуктивності і формування деяких ознак
педосфери та мікрокліматичних особливостей біотопів [6, 7].
Об’єктами досліджень були 10 заповідних степових ділянок, які репрезентують основ-
ні типологічні відміни степів України. Важливою особливістю організації фітоценотичного
моніторингу була широка зональна і регіональна репрезентативність українських степів,
оскільки полігони формують своєрідний природно-зональний макропрофіль від північних
(лучних) степів до пустельних злаково-полинових.
Докладні картометричні дані за період 1927—2012 рр. дають достовірні кількісні по-
каз ники просторових змін структури степових фітосистем на межі ХХ і ХХІ століть, а
кількатисячні масиви геоботанічних описів, зібраних на полігонах, після статистичного
опра цювання та фітоіндикаційної оцінки величини основних екофакторів були піддані
ана лізу ординаційних матриць для з’ясування екотопічних параметрів степових фітосис-
тем, досліджень їх екотопічної диференціації [1, 2, 4, 8, 9]. Для розуміння процесів і меха-
нізмів мінливості екотопічних факторів (едафічних і кліматичних) була застосована
удоскона лена в Інституті ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України методика комп’ютерної
синфітоін ди кації. Ідея полягає в тому, що за коливаннями структури фітоценозів у сукце-
сійному процесі і супроводжуючих їх змін екофакторів з різними діапазонами екотопіч-
них флуктуацій приховується тенденція перебудови степових фітосистем і в цілому всієї
природної обстановки, а загальною ритмікою флуктуацій у розвитку фітосистем модулю-
ється вектор природного процесу [9, 10]. Тільки після тривалих змін екотопічних параме-
трів і циклів структурних перебудов може бути виявлене наближення до гомеостазу цено-
комплексів, коли формую ться термодинамічно ефективніші структури, що включають
певну частку лігнозних еко біоморф (чагарників, дерев), які є своєрідним біомаркером
глибини змін довкілля [11].
Таким чином, отримуємо відносні і непрямі, але досить чіткі кількісні екологічні харак-
теристики конкретних степових біотопів, які дають можливість з’ясувати характер взаємо-
відношень фітоценозів щодо ординованих факторів, порівняти екотопи в різночасових і
різностадійних станах та розрахувати орієнтовні відносні числові показники. За допомогою
методу синфітоіндикації природних ценотичних поєднань рослин і ординаційним аналізом
степових біотопів (фітоценозів, асоціацій, формацій, фітоландшафтів) ми отримуємо цінну
екологічну інформацію про стан едафічних факторів (режим зволоження грунту — Hd, за-
гальний сольовий режим, або трофність грунту — Tr, вміст у грунті карбонатів — Ca, вміст в
них мінерального азоту — Nt, кислотність грунту — Rc) та кліматичних факторів (термічний
режим — Tm, континентальність — Kn, його гумідність — Om та кріорежим — Cr).
96 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2017. № 11
В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко
Едафічні фактори. Аналіз числових показників синфітоіндикації екофакторів одно-
значно свідчить про певні їх зміни (таблиця). Так, режим вологозабезпечення (Hd-фактор)
має значимі тенденції до збільшення вологості грунтів (рис. 1, а). Він виступає прямим і
опосередкованим фактором ініціації ряду змін у педосфері, оскільки інтенсифікуються про-
мивні процеси з вимиванням солей, активізацією діяльності азотфіксуючих бактерій, мезо-
фітизацією травостоїв, підвищенням їх біопродуктивності тощо. На сучасному етапі адап-
тації природних степових екосистем до умов глобального потепління головною екологіч-
ною особливістю є посилення гумідності клімату в певних регіонах. Саме степи досить
чутливо реагують на зміни Hd-фактора. Зокрема, вони здатні за найменшої можливості пе-
реходити в енергетично ефективніший режим функціонування, гомеостатично тяжіючи до
лісу. Екологічною особливістю степового біому є постійний або тимчасовий дефіцит вод-
ного ресурсу, екстремальність водозабезпечення обумовлює тривале чи постійне доміну-
вання ксероморфної складової в структурі степових фітоценозів. Втрата цієї специфіки
Hd-фактора означає глибоку зміну структури степу, до якої належить втрачання біомних
ознак степу, втручання інтрозональних фітоценокомпонентів, олучнення, формування і
Рис. 1. Віковий хід змін синфітоінди-
каційних показників едафічних фак-
торів заповідно-степових фітосис тем
за період 1927—2012 рр. (1 — пара-
метр синфітоіндикації, бали; 2 —
тренд): а — режим водозабезпечення
(Hd); б — карбонатність грунтів (Ca);
в — загальний сольовий режим, троф-
ність грунтів (Tr); г — вміст в ґрунтах
мінерального азоту (Nt); д — кислот-
ність грунтів (Rc)
97ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 11
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ...
подолання “сукцесійного колапсу” [2], виникнення мозаїчних автоклімаксових комплек-
сів тощо. Тривала дія цього фактору може призвести до формування на місці степів новіт-
ніх інваріантів рослинного покриву та зміщення природних зон. Саме цей фактор лиша-
ється визначальним у трансформації континентальних фітосистем за умов сучасних змін
клімату і в далекі епохи міжльодовикових палеоаналогів [12]. Статистичний аналіз ба-
га торічних даних всіх полігонів, свідчить про значний тренд у середньому +1,25 бала за
100 років (див. рис. 1, а, таблицю), тобто збільшення запасів продуктивної вологи від 80 до
120 мм в метровому шарі ґрунту.
Залежним від Hd-фактора є параметр вмісту карбонатних сполук у ґрунтах степової
смуги (Ca-фактор). Ґрунтознавці давно помітили тісний зв’язок вмісту карбонатів з якіс-
ними характеристиками чорноземів (зернистою структурою, сприятливими водно–по віт-
ря ними властивостями, родючістю), проте порівняно недавно була визначена типоморфна
роль їх у формуванні степового біому, яка вказує на те, що карбонатність ґрунтів є при-
таманною степовим екосистемам особливістю. Матеріали наших досліджень свідчать про
сучасний процес досить інтенсивної декарбонатизації чорноземів (див. рис. 1, б). На основі
статистичного аналізу синфітоіндикаційних даних з полігонів встановлено тенденцію до
декарбонатизації (зменшення карбонатності біотопів) –0,65 бала за 100 років, тобто пос-
лаблення типоморфного Ca-фактора, адитивно і деструктивно діючого на типові степові
фітоценоструктури.
Аналіз показників загального сольового режиму, або трофності грунтів (Tr), показав, що
майже на всіх полігонах за час спостережень характерною є тенденція фонового зниження
параметрів Tr-фактора. В цілому показник синфітоіндикації Tr-фактора на заповідних сте-
пах України становив 8,7 ± 1,1 бала, а тренд— –0,89 бала за 100 років. Винятком є полігон на
Потіївській ділянці Чорноморського біосферного заповідника, приморські засолені землі
якої виходять за межі степових біотопів, та Михайлівська цілина, де за часів пасовищного
використання степу відбувалося інтенсивне вилуговування солей, а протягом періоду спо-
стережень 1971—2011 рр. швидко і одночасно наростали показники Hd- і Tr-факторів, мож-
ливо, як процес своєрідної післяпасовищної “проградації” потужних чорноземів [2].
На противагу трофічності ґрунтів (Tr) екофактор багатства їх на доступні рослинам
сполуки азоту (Nt) в степах здатний самооптимізуватися разом з поліпшенням режиму
вологозабезпечення (Hd). Існує також підзональна залежність Nt-фактора, пов’язана зі
зростанням його параметрів у напрямку з півдня на північ. За період спостережень 1927—
2012 рр. показник Nt-фактора, отриманий на основі даних з полігонів, становив у середньо-
му 5,0 ± 0,3 бала, а тренд — +0,41 бала за 100 років (див. таблицю).
Характерною особливістю вікової динаміки Nt-фактора є ознаки самонасичення і на-
явність порогових значень вмісту в ґрунті азотних сполук за сучасних кліматичних умов.
Подолання цього порогу можливе за умови поліпшення вологозабезпечення, яка може по-
значити перехід степового біому до лісостепового інваріанта фітоценоструктур. З цими
умовами пов’язується оптимальна симбіотична здатність мікробіоценозів до азотфіксації в
чорноземах.
Опосередковано залежною від Hd-фактора є кислотність ґрунтів (Rc). Внаслідок майже
повсюдного насичення материнських порід чорноземів карбонатами в степах переважають
слабколужні та нейтральні ґрунти. В дозаповідний період ґрунти були трохи лужніші і
98 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2017. № 11
В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко
Основні показники змін едафічних і кліматичних екофакторів українських
заповідно-степових фітосистем у балах синфітоіндикації за період 1927—2012 рр.
та значення кліматичних параметрів за період 1900—2015 рр. для степової зони України
Екофактори
Середні значення
та відхилення за час
спостережень (±σ)
Тренд,
бали за 100 років
Едафічні фактори
Вологість ґрунту (Hd) 8,8 ± 0,8 +1,25
Карбонатність ґрунтів (Ca) 8,5 ± 0,7 –0,65
Загальний сольовий режим, трофність (Tr) 8,7 ± 1,1 –0,89
Вміст мінерального азоту в ґрунтах (Nt) 5,0 ± 0,3 +0,41
Кислотність ґрунтів (Rc) 8,8 ± 0,6 –0,67
Кліматичні фактори
Термічний режим (Tm) 8,8 ± 0,5 –0,49
Континентальність (Kn) 9,3 ± 0,6 –0,84
Гумідність (омброрежим – Om) 7,4 ± 1,1 +0,16
Морозність (кріорежим – Cr) 7,8 ± 0,3 –0,47
Кліматичні параметри *
Середньорічна температура, °С 8—10 0,5 ± 0,1
Температура для літніх місяців, °С 21—23 0,5 ... –1,5
Температура для зимових місяців, °С –1... –5 1,5±0,5
Кількість атмосферних опадів для літніх місяців, мм 105 ± 20 10±5 %
Індекс континентальності Горчинського 40,5 ± 2,5 –2,5 ± 0,3
Амплітуда сезонного ходу, °С 13,2 ± 0,8 –0,6 ± 0,2
* Значення трендів кліматичних параметрів нормовані на 100 років.
Рис. 2. Віковий хід змін
синфітоіндикаційних по-
казників кліматичних фак-
торів заповідно-степових
фітосистем за період 1927—
2012 рр. (1 — параметр
син фітоіндикації, бали;
2 — тренд): а — термічний
режим (Tm); б — конти-
нентальність клімату (Kn);
в — омброрежим, гумід-
ність клімату (Om); г —
кріорежим, морозність зим
(Cr)
99ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 11
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ...
тенденція до послаблення лужності триває під впливом змін довкілля, головним чином че-
рез збільшення кількості атмосферних опадів. За час спостережень кислотність ґрунтів (Rc)
становить 8,8 ± 0,6 і відзначається тенденція до її зниження на –0,67 бала за 100 років (див.
таблицю, рис. 1, д). Основним чинником цих змін вірогідно є декарбонатизація чорноземів,
а сучасне збільшення кислотності належить до несприятливих чинників [5]. Такі зміни Rc-
фактора в степах, імовірно, можуть позначати преадаптацію степових фітосистем до можли-
вого зміщення природних зон при поглибленні цих кліматичних змін [12].
Кліматичні фактори. В групі кліматичних факторів також відбулися певні зміни (див.
таблицю). Так, Tm-фактор за даними з полігонів вказує на тенденцію до зниження, і це на фо ні
потепління клімату (тренд –0,49 бала за 100 років) (рис. 2, а). Справа в тому, що цей показ-
ник визначався для літніх місяців, а степовій зоні України влітку в ХХ ст., за даними інстру-
ментальних метеоспостережень, була притаманна тенденція або незначного підвищення
температури, або, навіть, зниження до –0,9 ± 0,6 [13, 14], але в останні десятиліття склалася
тенденція до підвищення повторюваності аномально високих температур саме влітку [15].
У віковому аспекті тенденція збільшення показників позначилася на гумідності кліма-
ту (омброклімат (Om)) на +0,16 бала за 100 років. Цей фактор підкреслює таку важливу
особливість сучасних змін довкілля, як гумідне потепління. Так, за даними метеоспостере-
жень у південно-східних регіонах України в ХХ ст. зафіксовано збільшення річної кількості
атмосферних опадів на 10 ± 5 % [13, 14].
Дещо виразнішими були вікові зміни морозності клімату (кріорежим (Cr)), а саме має
місце тенденція до зменшення на –0,47 бала за 100 років. За метеоданими, характерне зна-
чне підвищення температури в зимові місяці і на початку весни на 1,0 ± 0,5 оС/100 років у
степовій зоні в ХХ ст. [11].
Континентальність клімату (або контрасторежим (Kn)), що характеризує залежність
амплітуди сезонного ходу від синуса широти, є відображенням кліматичного впливу на сте-
пові фітосистеми [7]. Степовий біом сформувався в умовах помірно континентального
клімату. Діапазон континентальності в українських степах охоплює різницю в 2,15 бала: від
континентального клімату “Михайлівської цілини” на Сумщині (мінімум 8,34 бала) до
вкрай континентального (10,49 бала) на Потіївській ділянці Чорноморського біосфер-
ного заповідника. Середні значення Kn-фактора становлять 9,3 ± 0,6 бала, а тенденції су-
часних змін характеризуються зниженням (послабленням) контрасторежиму на –0,84 бала
за 100 років (див. таблицю).
У роботі [15] встановлено, що протягом періоду 1900—2015 рр. відбулося зменшення
індексів континентальності Горчинського і амплітуди сезонного ходу температури в
південно-східних регіонах (див. таблицю), і в тому числі на території України (через істотне
потепління в холодний період року), але в останні десятиліття зафіксовано зростання їх
значень, що пов’язано зі збільшенням повторюваності аномально високих температур, осо-
бливо в липні—серпні.
В умовах гідрогенної трансформації степових фітосистем і ландшафтів деконтиненталі-
зація клімату діє адитивно з Hd-фактором, дестабілізуючи степові фітосистеми і сприяючи
їх гідроморфній трансформації, оскільки для степів властивий високий ступінь континен-
тальності. Спрямованість сучасних тенденцій у змінах Kn-фактора прямо і опосередковано
сприяє формуванню лучно-степових і лісостепових фітосистем і ландшафтів.
100 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2017. № 11
В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко
Відзначимо, що тенденції, встановлені на основі аналізу опосередкованих показників змін
кліматичних факторів, які визначалися методом синфітоіндикації і ординаційним аналізом
степових біотопів, збігаються з тенденціями, встановленими на основі аналізу метеоданих.
Таким чином, на підставі результатів аналізу тривалих хронорядів фітоценотичного і
картографічного моніторингу, здійснюваного на базі 10 заповідно-степових ділянок Украї-
ни протягом 1927—2012 рр., встановлено стрімкі структурні зміни фітосистем, які обумов-
лені помітними змінами екотопічних характеристик місцезростань. Екотопічні характерис-
тики визначалися методом синфітоіндикації і ординаційним аналізом степових біотопів.
З’ясувалося, що в основі майже всіх змін лежать едафічні фактори (режим зволоження
грунту, карбонатність грунтів, їх трофність, вміст мінерального азоту та кислотність), а клі-
матичні фактори (термічний режим, континентальність клімату, його гумідність та мороз-
ність) мали дещо слабший вплив на трансформацію фітосистем і екотопів. З усіх екофакто-
рів найвпливовішим у сучасних кліматичних умовах у степовій зоні України був фактор
вологозабезпечення, за участю якого формується цілий шлейф змін в усіх сферах степових
екосистем (гідрогенний динамізм, мезофітизація, олучнення травостоїв, промивний режим
грунтів, проникнення на степ лігнозних екобіоморф та ін.). Серед кліматичних екофакторів
помітним впливом на степи відзначаються зміни в сезонному ході температури, послаблен-
ня континентальності та зростання гумідності клімату. Встановлені тенденції для кожного
фактору певним чином пояснюють механізм впливу і особливості загроз існуванню степо-
вих фітосистем.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Ткаченко В.С., Бойченко С.Г. Структурний дрейф степових фітосистем України під впливом кліматич-
них змін та прогностичні сценарії для першої половини ХХІ ст. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2014. № 4.
С. 172—180. doi: https://doi.org/ 10.15407/dopovidi2014.04.172
2. Ткаченко В.С. Вплив кліматичних змін на степи України. Вісті Біосферного заповідника «Асканія-
Нова». 2011. 13. С. 5—21.
3. Boychenko S., Voloshchuk V., Movchan Ya., Serdjuchenko N., Tkachenko V., Tyshchenko O., Savchenko S.
Features of climate change on Ukraine: scenarios, consequences for nature and agroecosystems. Pro cee-
dings of the National Aviation University. 2016. № 4. P. 96—113. doi: https://doi.org/10.18372/2306-
1472.69.11061
4. Ткаченко В.С. Саморегуляція аренних фітосистем та питання їх потенціальної рослинності геродо-
тової гілеї. Вісті Біосферного заповідника “Асканія-Нова”. 2016. № 18. С.6—22.
5. Позняк С.П. Чорноземи України: географія, генеза і сучасний стан. Укр. геогр. журн. 2016. № 1.
С. 9—13. doi: https://doi.org/10.15407/ugz2016.01.009
6. Стефановська Т.Р. Оцінка вразливості до змін клімату сільського господарства України. Екологічна
безпека. 2010. № 1. С. 62—66.
7. Клімат України: Ліпінський В.М. , Дячук В.А., Бабіченко В.М., Бондаренко З.С., Рудішина С.Ф. (ред.).
Київ: Вид-во Раєвського, 2003. 344 с.
8. Ткаченко В.С., Лисенко Г.М. Фітоіндикація змін екологічних факторів, що супроводжують сукцесію
аренних фітоценокомплексів Нижньодніпров’я. Укр. ботан. журн. 1998. 55, № 3. С. 34—244.
9. Ткаченко В.С. Фітоценотичний моніторинг резерватних сукцесій в Українському степовому природ-
ному заповіднику. Київ: Фітосоціоцентр, 2004. 184 с.
10. Дідух Я.П., Плюта П.Г. Фітоіндикація екологічних факторів. Київ: Наук. думка, 1994. 280 с.
11. Buksha I.F. Assessment of Ukrainian Forests Vulnerability to Climate Change. Regional Aspects of Interac-
tions in Non-boreal Eastern Europe. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Science & Business Media,
2009. P. 143—156.
101ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 11
Екотопічні трансформації степових екосистем під впливом кліматичних змін у другій половині ХХ...
12. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю. Глобальное потепление и природные зоны. Метеорология и гидро-
логия. 1992. № 8. С. 91—97.
13. Бойченко С.Г. Напівемпіричні моделі та сценарії глобальних і регіональних коливань змін клімату.
Київ: Наук. думка, 2008. 310 с.
14. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Сценарії можливих змін клімату України в 21 ст. (під впливом глобаль-
ного антропогенного потепління). Клімат України. Київ: Вид-во Раєвського, 2003. С. 319—330.
15. Бойченко С.Г., Волощук В.М., Сердюченко Н.Н. Современные пространственно-временные вариации
индекса континентальности и амплитуды сезонного хода приземной температуры на территории Ук раи-
ны. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9. С. 67—75. doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.09.067
Надійшло до редакції 04.07.2017
REFERENCES
1. Tkachenko, V. S. & Boychenko, S. G. (2014). Structural drift of phitosystems steppe of Ukraine under
in fluen ce of climatic changes and scenarios for first half XXІ century. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 4,
pp. 172-180 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.04.172
2. Tkachenko, V. S. (2011). Influence of climate change on the steppes of Ukraine. News Biosphere Reserve
“Askania Nova”, 13, pp. 5-21 (in Ukrainian).
3. Boychenko, S., Voloshchuk, V., Movchan, Ya., Serdjuchenko, N., Tkachenko, V., Tyshchenko, O. & Sav-
chen ko, S. (2016). Features of climate change on Ukraine: scenarios, consequences for nature and agro-
ecosystems. Proceedings of the National Aviation University, No. 4, pp. 96-113. doi: https://doi.org/
10.18372/2306-1472.69.11061
4. Tkachenko, V. S. (2016). Self-regulation of pharyngeal arenas and the question of their potential vegetation
of hereditary branch. News Biosphere Reserve “Askania Nova”, No. 18, pp. 6-22 (in Ukrainian).
5. Poznyak, S. P. (2016). Chernozem Ukraine: Geography, Genesis and Contemporary State. Ukr. Geogr. J.,
No. 1, pp. 9-13 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15407/ugz2016.01.009
6. Stefanovska, T. R. (2010). Vulnerability of Ukraine agriculture to climate change. Ecological Safety, No. 1,
pp. 62-66.
7. Lipinskyi, V. M., Diachuk, V. A., Babichenko, V. M., Bondarenko, Z. S. & Rudishyna, S. F. (Eds.) (2003). The
Climate of Ukraine. Kyiv: Vyd-vo Raievskoho (in Ukrainian).
8. Tkachenko, V. S. & Lysenko, G. M. (1998). Phytindication of changes in environmental factors that accom-
pany the succession of pharyngeal fodder complexes in Lowerdniprovya. Ukr. Botan. J., 55, No. 3, pp. 34-244
(in Ukrainian).
9. Tkachenko, V. S. (2004). Phytocoenotic monitoring of the reserve successions in the Ukrainian Steppe
Na ture Reserve. Kyiv: Phytosociocenter (in Ukrainian).
10. Didukh, Ya. P. & Plyuta, P. G. (1994). Phytindication of environmental factors. Kyiv: Naukova Dumka
(in Ukrainian).
11. Buksha, I. F. (2009). Assessment of Ukrainian Forests Vulnerability to Climate Change. In Regional As-
pects of Interactions in Non-boreal Eastern Europe (pp. 143-156). Berlin, Heidelberg, New York: Springer
Science & Business Media.
12. Kobak, K. I. & Kondrasheva, N. Yu. (1992). Global warming and natural zones. Meteorologiya i gidro-
logiyay, No. 8, pp. 91-97 (in Russian).
13. Boychenko, S. G. (2008). Semi-empirical models and scenarios of global and regional changes of climate.
Kyiv: Naukova Dumka (in Ukrainian).
14. Voloshchuk, V. M. & Boychenko, S. G. (2003). Scenarios of possible changes of climate of Ukraine in 21
century (under influence of global anthropogenic warming). In The Climate of Ukraine (pp. 308-331). Kiev:
Vyd-vo Raievskoho (in Ukrainian).
15. Boychenko, S. G., Voloshchuk, V. M. & Serdiuchenko, N. N. (2017). Modern space-time variations of the
index of continentality and the amplitude of a seasonal course of the surfase air temperature on the territory
of Ukraine. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 9, pp. 67-75 (in Russian). doi: https://doi.org/10.15407/
dopovidi2017.09.067
Received 04.07.2017
102 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2017. № 11
В.С. Ткаченко, С.Г. Бойченко
В.С. Ткаченко 1, С.Г. Бойченко 2
1 Институт ботаники им. М.Г. Холодного НАН Украины, Киев
2 Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, Киев
E-mail: ecologia@bigmir.net
ЭКОТОПИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ
ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА
ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ХХ И В НАЧАЛЕ ХХI веков
На основе анализа длительных хронорядов фитоценотического и картографического мониторинга, осу-
ществляемого на базе десяти заповедно-степных участков Украины, установлены стремительные струк-
турные изменения фитосистем, обусловленные смещениями экотопических характеристик местооби-
таний. Эти показатели определялись методом синфитоиндикации и ординационным анализом степных
биотопов. В основе почти всех изменений лежат эдафические факторы (режим увлажнения почвы, кар-
бонатность почв, их трофность, содержание минерального азота и кислотность) и в меньшей степени кли-
матические (термический режим, континентальность климата, его гумидность и морозность), которые
имели определенное влияние на трансформацию фитосистем и экотопов. Из всех экофакторов самым
влиятельным в степной зоне Украины является фактор влагообеспеченности, при участии которого фор-
мируется шлейф изменений во всех сферах степных экосистем (гидрогенный динамизм, мезофитизация,
олуговение травостоев, промывной режим почв, проникновение в степь лигнозных экобиоморф и др.).
Среди климатических экофакторов заметным влиянием на степи отмечаются изменения в сезонном ходе
температуры, ослабление континентальности и рост гумидности климата.
Ключевые слова: заповедные степи, фитоценотический мониторинг, синфитоиндикация, изменения тер-
мического и гумидного режима, тенденции, адаптация.
V.S. Tkachenko 1, S.G. Boychenko 2
1 M.G. Kholodny Institute of Botany of the NAS of Ukraine, Kiev
2 S.I. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine, Kiev
E-mail: ecologia@bigmir.net
ECOTOPIC TRANSFORMATIONS OF STEPPE ECOSYSTEMS UNDER
THE INFLUENCE OF CLIMATE CHANGES IN THE SECOND HALF
OF THE XX CENTURY AND IN THE EARLY XXI century
On the basis of the analysis of long chronographs of the phytocenotic and cartographic monitoring carried out on
the basis of ten reserve-steppe areas of Ukraine, rapid structural changes in phytosystems were established due
to changes in ecotopic characteristics of habitats. These indicators were determined by the method of syn-
phytoindication and ordinational analysis of steppe biotopes. Almost all changes are based on edaphic factors
(soil moistening regime, soil carbonation, their trophicity, mineral nitrogen content, and acidity) and, to a less
extent, on climatic ones (thermal regime, frostiness, continentality and humidity of climate), which had a defi-
nite influence on the transformation of phytosystems and ecotopes. Of all the ecofactors, the most influential in
the steppe zone of Ukraine is the moisture supply factor, with the participation of which a plume of changes is
formed in all spheres of steppe ecosystems (hydrogenic dynamism, mesophytization, herbification of grass, wash-
ing regime of soils, penetration of lignogenic ecobiomorphs, etc.). Among the climatic ecofactors, a noticeable
effect on the steppe is rendered by changes in the seasonal temperature course, weakening of continentality, and
growth of humid climate.
Keywords: reserve-steppe areas, phytocenotic monitoring, synphytoindication, changes in the thermal and humid
regime, trends, adaptation.
|