Phytocoenotical positions of suboceanic heath and wet-meadow plants in boreal-forest zone of European Russia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2024. № 66. DOI: 10.17223/19988591/66/4

Phytocoenotical positions of suboceanic heath and wet-meadow plants in boreal-forest zone of European Russia

The study is aimed at revealing changes in phytocoenotical positions of oceanic and suboceanic vascular plant species in different subzones and longitudinal sectors of boreal-forest zone of European Russia in comparison with those in Atlantic and Central Europe. For this purpose, we use the set of 5844 releves made in 1996-2018 (see Fig. 1). We analyze changes in constancy and cover of the two heath-redwood (Calluna vulgaris and Empetrum nigrum s.str.) and 8 mesotrophic wet-meadow suboceanic species, alsoMolinia caerulea, referred to both species groups, and Nardus stricta, closely related to the latter in the observed plant cover. Species positions are checked in vegetation units distinguished by means of the dominant-determinant approach to vegetation (see Table 1). Geographical changes in species positions are traced following the combinations of these units in rows for analogous habitats in different subzones. The oceanic species either never reach the western borders of Russia (Erica tetralix, Narthecium ossifragum), or occur at the easternmost limits of their distribution along the Gulf of Finland shores (Juncus squarrosus, Myrica gale, Drosera intermedia) or in relict isolates of the Riss-Wurm (Corynephorus canescens, Sieglingia decumbens) or Atlantic (Festuca filiformis) ages. But Calluna vulgaris and Empetrum nigrum s.str., the suboceanic dominants of treeless Atlantic- and Central-European dwarfshrub heaths, are common under the canopy of Scots pine forest and/or on peatmoss hillocks and ridges in raised bogs of East Fennoscandia and the North-West of the Russian Plain. Calluna vulgaris prefers warm soils and fails to withstand their prolonged frost penetration. Hence it escapes from bogs but keeps on growing in pine forests in the NorthEast of European Russia. It also occurs in the Upper and Middle Volga areas, reaches the Middle Urals, and penetrates the West-Siberian hemiboreal subzone, with its relict findings also known from the Western Sayan Mts. On the contrary, Empetrum nigrum remains only in bogs in the middle- and southern-boreal subzones of the Dvina-Pechora area. But it reaches the Middle Urals as well and occurs in raised bogs of southern-boreal Western Siberia. The East-European low-sedge meadows with the dominance of Carex nigra originated as a result of integration of mesotrophic sedge-peatmoss mires and matgrass (Nardus stricta) grasslands in the montane belt of the east of Central Europe. Many species which constantly occur in such meadows (Agrostis canina, Carex echinata, Juncus conglomerates, Viola palustris, etc.) also reach the Urals and the Trans-Urals but do not penetrate further eastwards. Carex nigra, Potentilla erecta, and Succisa pratensis serve as exclusions as they also occur in Southern Siberia. In the North-West of Russia, Carex nigra grows not only in meadows but also in Scots pine bog forests. The other two species are typical for both meadows and small-leaved forests which replace the latter in the course of the succession both in European Russia and Western Siberia. The genesis of meadow community types is considered natural because these communities occur at the initial stages of secondary successions, driven by both natural and anthropogenic causes. The decrease in cover of the most of the studied species with an increase of Conrad continentality index, statistically testified by means of Spearman rank correlations rs, typically coincide with the lack of correlation between the cover of these species and the vegetation period warmth supply (see Table 2). As regards mineral nutrition and soil acidity requirements, the studied plants belong to acidophytes, oligotrophic or mesotrophic in cases of heath or wet-meadow plants, respectively. Molinia coerulea is typical for heaths and mires as well as meadows of different types, developed on both acidic soil (with Calluna vulgaris and Nardus stricta) and limestone, in Atlantic and Central Europe. It also occurs in beech, oak, birch-oak, and Scots pine forests on nutrient-poor acidic soil there. But the same species is restricted to aapamires and spring peatmoss pine forests, i. e. minerotrophic conditions, and avoids the oligotrophic ones in northern-boreal Fennoscandia. In the meantime, it grows and is often abundant in oligotrophic pine and birch forests at the initial stages of paludification but avoids the eutrophic conditions in the southern-boreal subzone of NorthWest Russia and the Cis- and Trans-Volga areas. In the Trans-Urals, the species occurs in meadows on rich soil again and even prefers the increased salinity conditions. These contrast changes in soil nutrition preferences in different parts of the Molinia coerulea area in Eastern Europe and Western Siberia influence the character of correlations when testifying the suboceanic character of species ranges. But they are not confirmed by any genetical differences (ITS) and should be explained in terms of species ecology. Dry-grassland records of Nardus stricta which mark its Middle-Pleistocene peri-glacial distribution are known for Eastern Europe. But the main Quaternary migration flows of warmth-demanding suboceanic plant species to the east correspond to the Riss-Wurm interglacial or the Atlantic thermal optimum of the Holocene in European Russia. The West-Siberian parts of areas of Calluna vulgaris, Carex nigra, Potentilla erecta, and Succisa pratensis originated due to the first flow mentioned, and that of Empetrum nigrum due to the second one. Calluna vulgaris also penetrated Karelia and the south of the Kanin Peninsula in the Atlantic period. But many Atlantic migrants from Europe could not achieve their far-off distribution in Siberia because of the preAtlantic Boreal thermal optimum there, preceding that in Europe. Populations of Molinia coerulea, asscociated with the eutrophic and oligotrophic soil, respectively, probably migrated in different areas and periods: the former in the Riss-Wurm interglacial of Siberia and then in the Atlanticum of the European North, and the latter only in the Atlanticum of the Russian Plain. The post-Atlantic species migration has played a minor role in the community flora formation. The paper contains 2 Tables, 1 Figure, and 80 References. The authors are grateful to Dr. S.Yu. Popov (M.V. Lomonosov Moscow State University), Dr. S.A. Kutenkov (Inst. Biology, Karelian Research Centre RAS), and D.Ye. Gimelbrant (Komarov Botanical Institute RAS) for their permissions to use the unpublished releves and to Dr. A.Yu. Korolyuk (Central Siberian Botanical Garden Sb RAS) and Dr. O.V. Sozinov (Yanka Kupala Grodno State University) for their help with finding the necessary published sources. The Authors declare no conflict of interest.

Download file
Counter downloads: 4

Keywords

suboceanic floristical element, pine forests, oceanic floristical element, meadows, history of flora and vegetation, heathlands, European Russia, climate oceanicity/continentality, boreal-forest zone, bogs

Authors

NameOrganizationE-mail
Kucherov Ilya B.V.L. Komarov Botanical Institute of Russian Academy of Sciencesatragene@mail.ru
Zverev Andrei A.Tomsk State University; Central Siberian Botanical Garden of Siberian Branch of Russian Academy of Sciencesibiss@rambler.ru
Всего: 2

References

Цвелев Н.Н. К систематике и филогении овсяниц (Festuca L.) флоры СССР // Ботанический журнал. 1972. Т. 57, № 2. С. 161-172.
Клеопов Ю.Д. Основные черты развития флоры широколиственных лесов европейской части СССР // Материалы по истории флоры и растительности СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. Вып. 1. C. 183-256.
Егорова Т.В. Осоки (Carex L.) России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: СПбГХФА; Сент-Луис: Миссурийский ботанический сад, 1999. 772 с.
Prentice I.C., Jolly D., BIOME 6000 participants. Mid-Holocene and glacial-maximum vegetation geography of the northern continents and Africa //j. Biogeogr. 2000. Vol. 27, № 3. РP. 507-519.
IPCN Chromosome Reports. 2023. URL: http://legacy.tropicos.org/Name/11900005?projectid=9 (дата обращения: 25.12.2023).
Зозулин Г.М. Исторические свиты растительности европейской части СССР // Ботанический журнал. 1973. Т. 58, № 8. С. 1081-1092.
Li J., Alexander J., Ward T., Del Tredici P., Nicholson R. Phylogenetic relationships of Empetraceae inferred from sequences of chloroplast gene matK and nuclear ribosomal DNA ITS region // Molecular phylogenetics and evolution. 2002. Vol. 25. РP. 306-315.
Grynia M. Łąki trzęślicowe Wielkopolski // Prace komisji nauk rolniczych i komisji nauk leśnych PTPN. 1962. T. 13, N 2. 127 s.
Сцепановiч I.M. Эколага-фларыстычны диягназ сштаксонаў прыроднай травянiстай раслiннасцi Беларусь Мiнск: Камтат, 2000. 140 с.
Сабардина Г.С. Луговая растительность Латвийской ССР. Рига: Изд-во АН Латвийской ССР, 1957. 304 с.
Кучеров И.Б. Изменчивость эколого-ценотической приуроченности Molinia caerulea (Poaceae) // Ботанический журнал. 2017. Т. 102, № 11. С. 1475-1503.
Григорьев И.Н., Соломещ А.И., Алимбекова Л.М., Онищенко Л.И. Влажные луга Республики Башкортостан: Синтаксономия и вопросы охраны. Уфа: Гилем, 2002. 157 с.
Королюк А.Ю., Тищенко М.П. Новая ассоциация низинных лугов Западной Сибири Cirsio cani - Calamagrostietum epigeii // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 3 (27). С. 84-100.
Бубнова С.В. Nardus L. - Белоус // Флора Сибири. Новосибирск: Наука, 1990. Т. 2: Poaceae (Gramineae). C. 219-220.
Благовещенский В.В. Растительность Приволжской возвышенности в связи с ее историей и рациональным использованием. Ульяновск: Изд-во Ульяновского университета, 2005. 715 с.
Ниценко А.А. Типология мелколиственных лесов европейской части СССР. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1972. 140 с.
Chytry M. (ed.). Vegetace Ceske republiky. 1. Travinna a kenckova vegetace. Praha: Academia, 2010. 527 s.
Разумовский С.М. Закономерности динамики биоценозов. М.: Наука, 1982. 232 с.
Цвелев Н.Н. Сем. Шикшевые - Empetraceae Lindl. // Сосудистые растения советского Дальнего Востока. Т. 5. СПб.: Наука, 1991. С. 166-170.
Баранова О.Г., Пузырев А.Н. Конспект флоры Удмуртской Республики (сосудистые растения). Москва; Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2012. 212 с.
Цвелев Н.Н. Сем. Empetraceae S.F.Gray - Шикшевые // Арктическая флора СССР. М.: Наука, 1980. Т. 8, ч. 1: Geraniaceae-Scrophulariaceae. С. 20-28.
Малышев Л.И. Семейство Ericaceae - Вересковые // Флора Сибири. Новосибирск: Наука; Сибирская издательская фирма РАН, 1997. Т. 11: Pyrolaceae - Lamiaceae (Labiatae). С. 14-29.
Науменко Н.И. Флора и растительность Южного Зауралья. Курган: Изд-во Курганского университета, 2008. 512 с.
Спрыгин И.И. Реликтовые растения Поволжья // Материалы по истории флоры и растительности СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1941. Вып. 1. С. 293-314.
Васюков В.М., Саксонов С.В. Конспект флоры Пензенской области. Тольятти: Анна, 2020. 220 с.
Алехин В.В. Растительность Курской губернии. Курск: Советская деревня, 1926. 122 с.
Силаева Т.Б. (ред.). Сосудистые растения Республики Мордовия (конспект флоры). Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2010. 352 с.
Буркова С.И., Кошкарева Н.Б., Лаптандер Р.И., Янгасова Н.М. Диалектологический словарь ненецкого языка. Екатеринбург: Баско, 2010. 352 с.
Сергиенко В.Г. Флора полуострова Канин. Л.: Наука, 1986. 147 c.
Бармич М.Я. Словарь языка канинских ненцев. С кратким грамматическим очерком канинского говора ненецкого языка. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2018. 464 с.
Шмидт В.М. Флора Архангельской области. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2005. 346 с.
Юрцев Б.А. Род Potentilla L. - Лапчатка // Арктическая флора СССР. Л.: Наука, 1984. Т. 9, вып. 1: Droseraceae-Rosaceae. С. 137-234.
Раменская М.Л. Анализ флоры Мурманской области и Карелии. Л.: Наука, 1983. 203 с.
Ниценко А.А. Об изучении экологической структуры растительного покрова // Ботанический журнал. 1969. Т. 54, № 7. С. 1002-1013.
Fremstad E. Vegetasjonstyper i Norge. 2. oppl. // NINA Temahefte. 1997. T. 12. S. 1-279.
Haapasaari M. The oligotrophic heath vegetation of northern Fennoscandia and its zonation // Acta Bot. Fenn. 1988. Vol. 135. PP. 1-219.
Heinken T., Zippel E. Die Sand-Kieferwalder (Dicrano-Pinion) in norddeutschen Tiefland: syntaxonomische, standortlische und geographische Gliederung // Tuexenia. 1999. Bd 19. S. 55-106.
Горчаковский П.Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала // Тр. Ин-та экологии растений и животных УФАН СССР. Свердловск, 1969. Вып. 66. С. 1-286.
Богдановская-Гиенэф И.Д. О происхождении флоры бореальных болот Евразии // Материалы по истории флоры и растительности СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1946. Вып. 2. C. 425-468.
Prasch-Danielsen L., 0vstedal D.O. Vegetation history of Molinia heaths in Tysv®r, Rogaland, western Norway // Nord. J. Bot. 1994. Vol. 14. PP. 557-568.
Watt A.S. Pattern and process in the plant community //j. Ecol. 1947. Vol. 35. PP. 1-22.
Gimingham C.H. Ecology of heathlands. London: Chapman & Hall, 1972. 266 p.
Gimingham C.H. Calluna and its associated species: some aspects of co-existence in communities // Vegetatio. 1978. Vol. 36, № 3. PP. 179-186.
Rodwell J.S. (ed.) British Plant Communities. Vol. 2. Mires and heaths. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1992. 628 p.
Leuschner C., Ellenberg H. Vegetation ecology of Central Europe. Cham: Springer, 2017. Vol. I: Ecology of Central European forests. 971 p. 10.1007/978-3-319-43042-3; Vol. П: Ecology of Central European non-forest vegetation: coastal to alpine, natural to manmade habitats. 1093 p. 10.1007/978-3-319-43048-5.
Юрцев Б.А. Гипоарктический ботанико-географический пояс и происхождение его флоры. М.; Л.: Наука, 1966. 94 с.
Камелин Р.В., Овеснов С.А., Шилова С.И. Неморальные элементы во флорах Урала и Сибири. Пермь: Изд-во Пермского университета, 1999. 83 с.
Камелин Р.В. География растений. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2018. 306 с.
Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A. Check-list of mosses of East Europe and North Asia // Arctoa: Бриологический журнал. 2006. Т. 15. С. 1-130.
The World Flora Online. 2024. URL: http://www.worldfloraonline.org (дата обращения: 13.02.2024).
Tuhkanen S. Climatic parameters and indices in plant geography // Acta Phytogeogr. Suec. 1980. Vol. 67. РP. 1-105.
Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977. 200 с.
Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья-95, 1995. 991 с.
Spearman C. The proof and measurement of association between two things // Am. J. Psychol. 1904. Vol. 15, № 1. РР. 72-101.
NASA prediction of worldwide energy resources. 2018. URL: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/(дата обращения: 15.11.2021).
Зверев А.А. Информационные технологии в исследованиях растительного покрова. Томск: ТМЛ-Пресс, 2007. 304 с.
Сукачев В.Н. Растительные сообщества (Введение в фитосоциологию). 4-е изд. Л.; М.: Книга, 1928. 232 с.
Исаченко Т.И., Лавренко Е.М. Ботанико-географическое районирование // Растительность европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. С. 10-22.
Шевченко Н.Е. Сообщества сосново-еловых лесов верхней части бассейна р. Печоры (Печоро-Илычский биосферный заповедник, Собинский участок) // Лесотехнический журнал. 2015. Т. 5, № 3. С. 142-152.
Морозова О.В., Заугольнова Л.Б., Исаева Л.В., Костина В.А. Классификация бореальных лесов севера Европейской России. I: Олиготрофные хвойные леса // Растительность России. 2008. № 13. С. 61-82.
Заугольнова Л.Б., Смирнова О.В., Браславская Т.Ю., Дегтева С.В., Проказина Т.С., Луговая Д.Л. Высокотравные таежные леса восточной части Европейской России // Растительность России. 2009. № 15. С. 3-26.
Морозова О.В., Коротков В.Н. Классификация лесной растительности Костомукшского заповедника // Заповедное дело. 1999. Т. 5. С. 56-78.
Галанина О.В., Андреева Е.Н., Кузьмина Е.О. Растительный покров охраняемой части Кудровского болота (Ленинградская область) // Ботанический журнал. 2001. Т. 86, № 11. С. 109-121.
Коротков К.О. Леса Валдая. М.: Наука, 1991. 160 с.
Шапошников Е.С., Коротков К.О., Минаева Т.Ю. К синтаксономии еловых лесов Центрально-Лесного заповедника. Ч. I: Неморальные и травяно-болотные ельники. М.: Деп. ВИНИТИ № 4083-В88, 1988. 72 с. (Рукопись.).
Корчагин А.А. Растительность северной половины Печорско-Ылычского заповедника // Тр. Печорско-Ылычского заповедника. 1940. Т. 2. С. 5-415.
Некрасова Т.П. Растительность альпийского и субальпийского поясов Чуна-тундры // Тр. Лапландского государственного заповедника. М., 1938. Т. 1. С. 7-176.
Самбук Ф.В. Печорские леса // Тр. Ботанического музея АН СССР. 1932. Т. 24. С. 63-245.
Благовещенский Г.А. Эволюция растительного покрова болотного массива "1007 км" у ст. Лоухи (Карелия) // Тр. БИН АН СССР. Серия 3: Геоботаника. 1936. Т. 3. С. 141-232.
Dahl E. The phytogeography of Northern Europe (British Isles, Fennoscandia and adjacent areas). Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1998. 297 p.
Кучеров И.Б. Ценотическое и экологическое разнообразие светлохвойных лесов средней и северной тайги Европейской России. СПб.: Марафон, 2019. 568 с.
Ellenberg H., Weber H.E., Düll R., Wirth W., Werner W., Paulißen D. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. 2 Aufl. // Scripta Geobotanica. 1992. Bd 18. S. 1-258.
Миняев Н.А. Разработка вопросов истории формирования и структуры современной флоры северо-запада европейской части СССР в связи с ее охраной. Л., 1985. 53 с. (Рукопись на кафедре ботаники СПбГУ.).
Миняев Н.А. История развития флоры северо-запада европейской части СССР с конца плейстоцена: автореф. дис.. д-ра биол. наук. Л.: Ленинградский государственный университет, 1966. 38 с.
Hulten E., Fries M. Atlas of North European vascular plants, north of the Tropic of Cancer: In 3 t. Konigstein: Koeltz Sci. Publ., 1986. 1172 p.
Шенников А.П. К ботанической географии лесного северо-востока европейской части СССР // Тр. БИН АН СССР. Серия 3: Геоботаника. 1941. Т. 4. С. 35-46.
Кучеров И.Б., Зверев А.А., Чиненко С.В. Ценотические позиции гипоаркто-бореальных видов растений и лишайников в сообществах тундры и тайги Европейской России // Разнообразие растительного мира. 2024. № 1. С. 4-45.
Кучеров И.Б., Зверев А.А., Чиненко С.В. Ценотические позиции гипоарктических видов растений в сообществах таежной зоны Европейской России // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2023. № 61. С. 45-87.
Кучеров И.Б., Зверев А.А. Ценотические позиции неморальных и бореонеморальных видов растений в сообществах таежной зоны // Turczaninowia. 2022. Т. 25, № 3. С. 129-152.
Кучеров И.Б., Зверев А.А. Ценотические позиции бореальных видов растений в сообществах широколиственно-лесной зоны // Turczaninowia. 2021. T. 24, № 3. С. 89110. 10.14258/turczaninowia. 24.3.8.
 Phytocoenotical positions of suboceanic heath and wet-meadow plants in boreal-forest zone of European Russia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2024. №  66. DOI: 10.17223/19988591/66/4

Phytocoenotical positions of suboceanic heath and wet-meadow plants in boreal-forest zone of European Russia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2024. № 66. DOI: 10.17223/19988591/66/4

Download full-text version
Counter downloads: 235