7.4.2. Лучні екосистеми

Луки — угруповання багаторічних мезофітних трав (як правило, злаків), що розвиваються протягом усього вегетаційного періоду. Основними ознаками луків уважають високе, але не надмірне зволоження без вираженої літньої засухи. Ці біоценози формуються у широких межах зволоження та його зміни. В основному поширені в зоні із помірним кліматом (південь бореальної, широколистяна та лісостепова зони), але по заплавах річок проникають як до зони тундри, так і в степову зону. Луки мають вторинне походження, виникли у результаті господарської діяльності людини на місці лісів. Однак є первинні луки у субальпійському та альпійському поясах, або там, де різка змінність зволоження, засолення і дерева рости не можуть.

Луки — такі динамічні системи, на які сильно впливають погодні та гідрологічні умови. Цей вплив знаходить відображення у флуктуаціях — таких часових змінах травостою, коли у різні роки розвиваються різні домінанти. Велику роль відіграє безпосередньо людина, тому Т. О. Работнов вважав

Рис. 7.6. Структура кореневої системи типових степових злаків: ковили Лессінга та костриці валіської

людину основним консортом (консументом), що визначає відчуження біомаси та енергії з лучної екосистеми.

Переважаючий тип біоморф лучних видів — гемікриптофіти-полікарпіки (85 %), але є однорічники та малорічники. Хоча у гемікриптофітів бруньки відновлення на поверхні, однак у багатьох рослин є підземні бруньки відновлення на кореневищах і коренях. Підземні органи у лучних видів найбільш довговічні, характеризуються великим різноманіттям. За будовою кореневої системи вони стрижневі, мичкуваті, цибулинні, бульбо-клубневі. У багатьох видів характерне вегетативне розмноження як надземних пагонів — короткі, довгі, столони, так і підземні (короткі, довгі кореневища, кореневі виводки), що пояснюється рихлим ґрунтом, доброю аерацією. Багато видів — мікотрофів, що мають мікоризу, у тому числі у злаків, що покращує мінеральне живлення.

Ґрунти можуть бути кислуватими, нейтральними, лужними, інколи засоленими. У ґрунтах переважає дерновий процес, формується дерновий горизонт, де концентрується коренева система. Великий вплив на урожайність луків мають хімічні властивості ґрунту. Зокрема, традиційними є показники Нітрогену, Флюоров та Калію, які вносяться у вигляді добрив. Доступність елементів живлення залежить від вологості, температурного режиму ґрунту, забезпечення їх киснем, рН.

Луки класифікують за місцем розташування (заплавні, позазаплавні), водним режимом (болотні, справжні, степові, пустищні) та трофністю ґрунтів (торфовищні, засолені). У лучних ценозах домінують злаковники (злакові, осокові, ситникові). За кількістю видів переважають родини Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Cyperaceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae, Apiaceae, Rosaceae, Caryophyllaceae, Lamiaceae. На відміну від степів, процеси видоутворення набагато слабкіші, але вони проявляються в окремих таксонах (Ranunculus, Pilosella). В основному, в лучних угрупованнях нараховується по 30— 40 видів трав.

Луки мають вищу продуктивність надземної біомаси, ніж степи, яка коливається від 0,1—0,9 т/га (пустищні), 2,0—3,0 (остепнені), 1,2—3,5 (справжні), 2,5—5,0 і навіть до 15,0 т/га (болотні). Зокрема дуже бідні карпатські луки з Nardus stricta, Festuca rubra, характеризуються біомасою 3 т/га. Підземна частина в лучних угрупованнях відносно надземної складової становить 1,0:2,3 — 5,0, тому в середньому показник загальної біомаси можна прийняти за 12 т/га. Підземні органи в окремих видів мають вагу від 2,7 (конюшина) до 10,0 т/га у злаків (тонконіг, райграс). Приріст лучних угруповань відносно високий, оскільки частина фітомаси поїдається консументами, хоча в кінцевому розрахунку фітомаса вирівнюється. У цілому сумарний приріст становить 150 % надземної біомаси (6 т/га), а підземної — оновлюється на 40 % (4,8 т/га) (Продуктивність …, 1978). Швидкість розкладу невеликого шару підстилки нижча, ніж у степах, і становить один рік.

Сезонна динаміка на луках сильно виражена й досить різноманітна, що впливає на зміну їх продуктивності. Крім того, значними є флуктуаційні зміни, які відбуваються в різні роки і відрізняються від сукцесій різною орієнтованістю та циклічністю. При цьому річна продуктивність луків змінюється в 1—5 разів.

Один із провідних екологічних факторів розвитку лучних екосистем — затоплення, яке на лучні види впливає по-різному. При нетривалому (до 17 діб) урожай біомаси збільшується, а при тривалому — зменшується, хоча конкретні види реагують по-різному. Погіршується ситуація, коли затоплення супроводжується застоєм води, у якій мало кисню. Затоплення сприяє наносу мулу, що може мати як негативне, так і позитивне значення. У таких умовах найкраще почуваються рослини з довгими кореневищами або кореневивідкові. Вплив мулу залежить і від його фізичних характеристик: піщані наноси рослини переносять краще, ніж глинисті, які при пересиханні твердіють і тріскаються, що веде до зрідження травостою та випадання окремих видів.

Під материковими луками формуються опідзолені ґрунти, для яких характерний дерновий процес. Уміст гумусу становить 1—4 %. Залежно від ступеня вони бувають сильноопідзоленими (сірі та світло-сірі) та слабкоопідзолені (темно-сірі та чорноземи опідзолені), що, на відміну від інших чорноземних ґрунтів, мають безкарбонатний профіль. Для заплавних лук характерні різні групи гідроморфних лучних і алювіальних ґрунтів. Перші мають глибину гумусного горизонту від 25 до 100 см, їх профіль має добре виражені гумусово-акумулятивні, гумусово-перехідні та оглеєні горизонти. Алювіальні ґрунти мають глибокий, добре гумусований профіль акумулятивного типу, який постійно нарощується. У верхньому горизонті вміст гумусу сягає від 1—3 до 8—12 %, ємність поглинання основ від 10 до 30 мг-екв/100 г ґрунту. Вони мають близьку до нейтральної реакцію. При помірній зволоженості органіка у таких ґрунтах швидко гуміфікується і мінералізується, а при надмірній зволоженості розкладається гірше (Тихоненко та ін., 2005).