WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ПАЦ ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА ВОЗОБНОВЛЕНИЕ КЕДРА СИБИРСКОГО (PINUS SIBIRICA DU TOUR) В АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ СООБЩЕСТВАХ СЕМИНСКОГО ХРЕБТА (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АЛТАЙ) 03.00.16 – экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Томск – 2009 2

Работа выполнена в лаборатории мониторинга лесных экосистем отделения экологических исследований Учреждения Российской академии наук Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН

Научный консультант: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Тимошок Елена Евгеньевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Гуреева Ирина Ивановна доктор биологических наук, старший научный сотрудник Седельникова Тамара Станиславовна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Красноярский государственный технологический университет».

Защита состоится «14» октября 2009 г. в 1000 час. на заседании диссертационного совета Д 212.267.10 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан « _ » сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Е.Ю. Просекина 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горные леса и особенно леса особозащитного комплекса, основу которых составляют подгольцово-субальпийские лиственнично-кедровые и кедровые леса, выполняют важные защитные, водоохранные и водорегулирующие функции, препятствуют развитию эрозионных процессов на горных склонах.

Анализ литературных источников показывает, что растительный покров многих хребтов Центрального Алтая (Семинский, Бащелакский, Ануйский, Чергинский, Иолго, Теректинский и др.) подвергся значительным антропогенным воздействиям (вырубка лесов, систематическая пастьба скота и др.), следствием чего явилось разрушение естественной растительности, изменение структуры и видового состава лесных сообществ (Куминова, 1960;

Чевалкова, 1988; Антропогенная трансформация…, 1992 и др.). Бессистемные антропогенные воздействия, и особенно интенсивный выпас, привели к тому, что не только высокогорные субальпийские и альпийские луга, но также и смежные с ними кедровые леса верхней части лесного пояса, в значительной степени изменились. Экологические особенности подроста кедра в Центральном Алтае, как в ненарушенных, так и в нарушенных сообществах кедровых лесов до настоящего времени не изучены.

Цель работы – изучить возобновление кедра сибирского в антропогенно нарушенных кедровых сообществах верхней части лесного пояса Семинского хребта. В связи с этим были поставлены задачи:

• изучить морфологию надземной и подземной частей подроста кедра сибирского;

• выявить особенности накопления биомассы молодыми особями кедра;

• установить возрастной состав и онтогенетическую структуру субценопопуляций подроста кедра;

• изучить плотность и пространственную структуру субценопопуляций подроста;

• выявить связь семеношения и возобновления;

• оценить возможности естественного возобновления кедра сибирского в нарушенных сообществах верхней части лесного пояса Семинского хребта.

Научная новизна работы. Впервые для Центрального Алтая, на примере антропогенно нарушенных кедровых лесов верхней части лесного пояса Семинского хребта, проведено углубленное изучение подроста кедра сибирского. Подробно изучены его морфологические особенности в условиях нарушенных сообществ на разных абсолютных высотах, дан анализ изменчивости высоты подроста, линейного прироста, диаметра стволика, длины корневой системы, сухого веса особи. Выявлены особенности ранних стадий онтогенеза особей кедра сибирского. Установлены пространственная и онтогенетическая структура, возрастной состав и плотность субценопопуляций подроста кедра в сообществах при разных видах антропогенных воздействий.

Показана связь урожая ореха и естественного возобновления кедра. Проведена оценка жизненности подроста и особенностей возобновления кедра в антропогенно нарушенных сообществах верхней части лесного пояса.

Практическая значимость. Полученные данные по изменчивости морфологических признаков молодых особей кедра, пространственного размещения подроста могут найти применение при оценке состояния возобновления в антропогенно нарушенных кедровых лесах на верхней границе леса. Данные сопряженного анализа динамики урожая ореха и возобновления кедра могут быть использованы для планирования лесовосстановительных работ при лесоустройстве.

Личное участие автора. Все виды работ по теме диссертации от сбора материала до анализа и обработки полученных результатов осуществлены автором или при его участии.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на международной конференции «Экология таежных лесов» (Сыктывкар, 1998); Первой региональной научно-практической молодежной конференции «Проблемы региональной экологии» (Томск, 2000);

международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы» (Томск, 2000); всероссийской молодежной научной конференции с участием стран СНГ «Антропогенная трансформация горных геосистем (Алтай и Саяны): история, состояние и проблемы» (Барнаул, 2001); международной молодежной конференции «Леса Евразии в III тысячелетии» (Москва, 2001); научно-практической конференции «Кедровые леса Западной Сибири: современное состояние, использование и восстановление» (Томск, 2003), а также на межлабораторных семинарах и научных сессиях Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в ведущих научных рецензируемых журналах, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав и выводов. Текст иллюстрирован 12 таблицами, 23 рисунками и фотографиями. Список литературы включает 199 источников, в том числе 7 работ на иностранных языках.

Благодарности. За неоценимую помощь в работе, обучение, ценные консультации автор искренне признательна своему учителю доктору биологических наук Е.Е. Тимошок. Автор выражает благодарность за постоянную поддержку д-ру биол. наук В.Н. Воробьеву, канд. с.-х. наук И.А. Беху, канд. биол. наук С.А. Кривец, а также сотрудникам группы динамики и устойчивости экосистем канд. биол. наук С.А. Николаевой, канд.

биол. наук Д.А. Савчуку, ст. науч. сотр. С.Н. Скороходову за обсуждение рукописи и ценные критические замечания. Глубокую благодарность выражаю членам семьи за помощь, понимание и поддержку.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИИ И БИОЛОГИИ КЕДРА СИБИРСКОГО Кедр сибирский (Pinus sibirica Du Tour), в связи с его высокой экологической пластичностью, распространен как в горных, так и на обширных равнинных территориях Сибири. Его современный ареал свидетельствует о морозоустойчивости и относительной влаголюбивости вида (Крылов, 1961;

Крылов и др., 1983). Из темнохвойных пород кедр наиболее светолюбив (Поварницын, 1944; Каппер, 1954; Кирсанов, 1970), что позволяет ему формировать верхнюю границу леса.

В горных районах Южной Сибири, в том числе и на многих хребтах Северо-Восточного и Центрального Алтая (Куминова, 1960), кедр сибирский является основной лесообразующей породой в составе лесов верхней части лесного пояса (1800-2400 м над уровнем моря в Центральном Алтае).

Особенности пространственного распределения кедра сибирского и возможность длительного самоподдержания его ценопопуляций определяются его экологической пластичностью, позволяющей адаптироваться к условиям различных местообитаний, в том числе и формировать верхнюю границу леса в достаточно увлажненных (семиаридных) районах Центрального Алтая. Здесь кедр встречается на верхней границе леса разных экологических типов:

термической, ветровой, эдафической (по Горчаковскому, Шиятову, 1985).

Распространение кедра в верхней части лесного пояса и на верхней границе леса в значительной степени связано с такой его биологической особенностью как зоохория. Основным распространителем семян кедра является тонкоклювая кедровка (Nucifraga caryocatactes macrorhynchus L.).

До настоящего времени большая часть сведений о численности подроста и его морфологических особенностях существует для Западно-Сибирской равнины и низко- и среднегорных кедровников Алтая и Саян (Поварницын, 1944; Галазий, 1954; Смирнов, 1956; Крылов, 1962; Поликарпов, Бабинцева, 1963; Поликарпов, Назимова, 1963; Таланцев, Куликов, Пряжников, 1964;

Крылов и др., 1967,1983; Куликов, 1971; Сабитов, 1977; Таланцев и др., 1978;

Таланцев, 1981; Парамонов, 1982; Романенко, Елисеева, 1982; Поликарпов, 1985; Беньков и др., 1998; Николаева, 2002).

О влиянии разных видов антропогенных воздействий (вырубки, гари, выпас) на возобновление хвойных лесов в горах Южной Сибири до настоящего времени существуют лишь самые общие представления (Поварницын, 1944;

Поликарпов, Назимова, 1963; Титов, 1968, 1971, 1973, 1977; Куделя, 1989;

Антропогенная трансформация…, 1992).

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования экологии подроста кедра сибирского проводились в южной части Семинского хребта на границе Обской и Катунской групп речных бассейнов Горного Алтая (Куминова, 1960).

Район исследований, высотные отметки которого колеблются в пределах 1570-2100 м над уровнем моря, характеризуется умеренным количеством тепла и влаги. Среднегодовая температура воздуха в верхней части лесного пояса Семинского хребта составляет -4,7°С. Средняя температура самого теплого летнего месяца – июля – колеблется от +9,2 до +12,1°С, годовое количество осадков – от 450 до 800 мм. Коэффициент увлажнения 0,5-2,2 (Севастьянов, 1988). В верхней части лесного пояса Семинского хребта в кедровых лесах высота снежного покрова в конце марта – начале апреля в среднем составляет 0,6-0,7 м. На участках, расположенных в непосредственной близости от верхнего предела произрастания деревьев, он неравномерен: на открытых участках – он почти отсутствует, а в группах деревьев кедра формируются сугробы высотой 1,5-3 м (Хуторной, 2000).

Под кедровниками верхней части лесного пояса (1710-2100 м над уровнем моря) развиты горно-лесные бурые почвы. Ниже 1600 м над уровнем моря бурые лесные почвы замещаются горно-лесными черноземовидными почвами, приуроченными к нижним частям склонов долин рек Туекта и Сема (Комплексные исследования…, 1999; Давыдов, 2003).

В верхней части лесного пояса Семинского хребта (1570-2100 м над уроавнем моря) распространены различные варианты кедровых разнотравных лесов, в травяном ярусе которых преобладают Geranium albiflorum Ledeb., Calamagrostis obtusata Trin., с невысоким обилием и высокой встречаемостью отмечены лесные виды Poa sibirica Roshev., Aconitum septentrionale Koelle, Bupleurum aureum Fish. Ex Hoffm., Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm., Trollius asiaticus L. и др. Такие леса абсолютно преобладают в районе Семинского перевала (Комплексные исследования…, 1999; Тимошок и др., 2001).

На пространственное распределение растительного покрова в данном районе значительное влияние оказывали и оказывают высокая антропогенная нагрузка: рубки леса, пожары, выпас скота. В районе исследований пастбищная дигрессия, как и во многих других районах Алтая, создает острые экологические проблемы (Паламарчук, 1954; Лащинский, 1958; Тимошок, Скороходов, Воробьев, 2001; Воробьев, Бех, 2003).

После распада СССР в начале 90-х годов XX в. резко сократилось поголовье животных и прекратился перегон скота из Монголии. Пастбищная нагрузка на сообщества верхней части лесного пояса Семинского хребта снизилась, но выпас скота оставался достаточно интенсивным (Пшеничная, 1997; Чевалкова, 1998; Скороходов, 1998), что создавало и создает для возобновления и сохранения лесных пород неблагоприятные условия.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объект изучения – подрост кедра сибирского в сообществах верхней части лесного пояса Семинского хребта. Стационарные исследования проводились в 1999-2002 годах на базовом высотном экологическом профиле на постоянных пробных площадях, заложенных сотрудниками Филиала Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН на склонах г. Сарлык (2507 м над уровнем моря) и г. Тияхту (1890 м над уровнем моря).

Основой для написания работы послужили данные, собранные на постоянных пробных площадях (ПП), на склонах разной экспозиции и крутизны площадью до 1 га. Характеристика пробных площадей дана в таблице 1.

Основой методического подхода к изучению морфологических особенностей надземной и подземной частей подроста кедра сибирского в верхней части лесного пояса послужили методические указания А.В. Побединского (1966).

Анализ надземной части был проведен на 350 модельных экземплярах кедра. Детальный морфологический анализ корневых систем подроста также проводился на модельных особях по методикам В.А. Колесникова (1955) и М.И. Калинина (1975).

Для анализа связи возобновления с семеношением были закартированы единично стоящие плодоносящие кедры, распределение кустарников и молодые особи кедра, у которых был определен абсолютный возраст. Для изучения связи семеношения и возобновления кедра репрохронологическим методом (Воробьев, 1979; Воробьев и др., 1990) была восстановлена динамика урожаев (Савчук, 1995).

Для изучения пространственной структуры субценопопуляций подроста кедра на всех пробных площадях (в подгольцовых редколесьях, кедровых лесах, на вырубке и гари) исследовали его размещение и влияние материнского полога и кустарникового яруса.

Для группировки подроста по биологическому возрасту нами была принята классификация онтогенетических (возрастных) состояний, разработанная Т.А. Работновым (1950) и дополненная А.А. Урановым (1975), с учетом работ А.М. Романовского (2001) по ели на южной границе распространения темнохвойных зоны широколиственных лесов в европейской части России и С.А. Николаевой (2002) по кедру, проводившиеся на территории Западно-Сибирской равнины.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»