Научные публикации

Параметры устойчивости темнохвойно-кедровых лесов равнинной тайги Западной Сибири

Научные публикации
21.08.2012

О ростовых факторах формирования устойчивых к гнилям кедровников

Рассмотрены особенности поражения древесины сосны сибирской гнилевым болезнями в Тюменской области. Отмечены основные их грибы-возбудители. Проанализирована связь устойчивости древесины к гнили с ее плотностью. При рубках формировании кедровых насаждений предлагается соблюдать условия образования оптимальной по плотности и устойчивости к гнилям древесины.

Ключевые слова: кедр сибирский, плотность древесины, гнилевые болезни древесины, дереворазрушающие грибы, устойчивость.

27.06.2012

Получение целлюлозосодержащих продуктов из скорлупы кедровых орехов в условиях органосольвентного способа в среде уксусной кислоты

Приводятся данные по компонентному составу скорлупы кедровых орехов и по составу целлюлозосодержащих продуктов, получаемых при обработке в уксусной кислоте и растворе NaOH с добавками пероксида водорода и озона.
17.06.2012

Создание кедровых садов на генетико-селекционной основе

Излагаются основы и технология создания высокоурожайных прививочных орехопродуктивных плантаций: отбор плюсовых деревьев, состав клонов с учетом половой дифференциации, ритмике семеношения, синхронности цветения и пыления, их размещение и смешение. Приводятся данные об орехопродуктивности плантаций, созданных отселектированным материалом.
31.05.2012

Перспективы малотоннажной переработки кедровых орехов в продукты пищевого и технического назначения

В работе изложены основные перспективы использования кедрового ореха, как растительного сырья. Приведены характеристики кедрового масла, полученного экстракцией диэтиловым эфиром.

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2008 год
И.А. Бех, А.М. Данченко

Проблема устойчивости – одна из центральных проблем современной экологии, определяющая взаимоотношения человека с природой и присущая всем природным образованиям. Большинство исследователей едины в том, что местная растительность более устойчива, чем производная и интродуцированная [1, 2]. Многие авторы ограничиваются констатацией факта «наличия – отсутствия» или приводят два-три показателя устойчивости: устойчивый, малоустойчивый и неустойчивый [3, 4].


В лесоведении устойчивость часто связывают с продуктивностью насаждений [5–8], происхождением и современным состоянием [9, 10], сложностью строения и биоразнообразием [11, 12], напряжением конкурентных отношений, текущим приростом [13] и генетическим составом популяций [14, 15], выделяют зоны нарушенных и устойчивых экосистем.


Рассматривая межвидовые отношения и устойчивость древесных видов в смешанных одновозрастных насаждениях, К.К. Высоцкий [16] вводит показатель напряженности роста: отношение высоты дерева к площади поперечного сечения таксационного диаметра. Соотношение напряжений роста отдельных пород он называет коэффициентом конкурентных взаимоотношений, а устойчивость насаждения выражает как отношение суммы коэффициентов действительных конкурентных отношений к их максимальному значению, равному числу участвующих в составе насаждения древесных пород, уменьшенному на единицу.


Однако несмотря на простоту сравнения роста разных пород, применение указанного метода в темнохвойной тайге Западной Сибири невозможно из-за отсутствия смешанных одновозрастных древостоев. Участвующие в составе темнохвойных лесов древесные виды различаются по возрасту на один-два класса и более, что обусловлено особенностями восстановительно-возрастной динамики.


Устойчивость экосистем В.Д. Федоров [17] предлагает определять мерой отклонений, которые могут быть ликвидированы самой системой посредством механизма регуляции или упругости [18]. Широкое применение данного способа количественного выражения устойчивости невозможно из-за сложности определения отклонений возмущающих факторов, в большинстве случаев действующих комплексно и разнонаправленно. Однако В.С. Ивановым [19] получены достоверные показатели влияния нарушения напочвенного покрова на прирост сосны по диаметру. В качестве факторов возмущения использованы показатели уплотнения почвы и густоты тропиночной сети, в качестве отклика – прирост деревьев по диаметру.


Для оценки устойчивости лесных экосистем Е.М. Фильрозе предлагает использовать многолетние ряды приростов стволов деревьев по площади поперечного сечения [20]. Он исходит из положения, что комплексное влияние на экосистему факторов внешней среды интегрируется в виде прироста биомассы, а связь между биомассой и площадями сечения стволов, а следовательно и их приростами, близка к линейной. Устойчивость экосистем характеризуется уровнем флуктуации их параметров, в данном случае приростов, и определяет ся путем сравнения построенных на логарифмической шкале графиков динамики приростов по площади сечения стволов и их приростов по радиусам.


С.П. Арефьеф, оценивая изменения годичных приростов сибирского кедра по диаметру методами дендрохронологии через показатели индекса стресса, приходит к неожиданному выводу, что кедровые леса более устойчивы на севере ареала в пределах крайне северной тайги. В качестве дополнительных аргументов он указывает на более широкое распространение и высокий возраст кедра на севере, а также меньшее повреждение кедровых лесов пожарами и энтомовредителями [21]. По мере продвижения к югу устойчивость кедровых лесов снижается. Низки значения этого показателя для деревьев кедра, находящихся во втором ярусе и под пологом других пород.


П.М. Ермоленко и Н.Ф. Овчинникова устойчивость темнохвойных лесов Западного Саяна предлагают оценивать по продолжительности восстановления основных функций насаждений, нарушенных внешними возмущениями [9]. Высокоустойчивые насаждения восстанавливаются без смены пород, устойчивые – через одно поколение лиственных пород, слабоустойчивые – через несколько лиственных поколений.


И.В. Семечкин для изучения устойчивости лесных экосистем рекомендует выделять объекты разной сложности, определять для каждого объекта устойчивые состояния, нормальные и предельные значения таксационных показателей; устанавливать критерии устойчивости или пределы допустимых нагрузок и возможность использования полученных материалов для управления и повышения устойчивости лесов [4]. По состоянию насаждений он выделяет пять групп устойчивости: высокую, нормальную, умеренную, слабую и группу, в которой устойчивость отсутствует.


Таким образом, оценки устойчивости видов лесообразователей и лесных экосистем весьма различны и окончательно не определены. Несмотря на многочисленные публикации и кажущуюся простоту проблема устойчивости остается чрезвычайно сложной и недостаточно изученной.


Можно согласиться с В.И. Василевичем [22], что пока рано давать понятию «устойчивость» количественную оценку; несомненно, прав С.А. Дыренков, указывая, что положения устойчивости следует обсуждать, заранее условившись о конкретных определениях используемых положений и понятий, о пространстве, времени и диапазонах их изменений [23].


Устойчивость древесных видов и формируемых ими фитоценозов перспективно изучать на лесных участках и в насаждениях, произрастающих в близких лесорастительных условиях. В качестве природных дестабилизирующих факторов следует учитывать лесные пожары, заболачивание, низкие и высокие температуры, засухи, ветер, снеголом, эрозию почв и инвазии вредителей леса; в качестве антропогенных возмущений – рубки, выпас скота, загрязнение окружающей среды и рекреационную деятельность.


Устойчивыми следует считать виды-лесообразователи и лесные экосистемы, которые обеспечивают высокую жизнестойкость и конкурентную способность сообществ, эдификаторную и доминантную или содоминантную роль видов, создают выраженные типы леса, в том числе за пределами свойственных им экотопов. Высокая устойчивость характерна для видов в центральной части ареала, отмечается в отдельных частях краевых зон и редких рефугиумах за их пределами, где условия экотопа обеспечивают потребности вида в абиотических факторах среды.


Здесь ясно выражены все признаки устойчивости, обеспечиваются полный цикл развития особей, биоразнообразие и высокая продуктивность насаждений, постоянство состава и прироста биомассы, стабильность демутационных и эндоэкогенетических процессов. Периодические флуктуации окружающей среды не вызывают заметных изменений структуры и продуктивности экосистем. После частичных нарушений фитоценозы быстро восстанавливают состояние, близкое к исходному. После рубок, повальных лесных пожаров и вспышек массового размножения энтомовредителей коренные сообщества восстанавливаются без смены или через кратковременную смену пород.


Неустойчивыми являются лесообразователи и создаваемые ими сообщества, которые под воздействием внешних возмущений теряют эдификаторное положение, ухудшают состояние, деградируют и разрушаются. Они обычно сосредоточены в краевых зонах ареалов, но встречаются и на других территориях, где занимают несвойственные им экотопы. Неустойчивыми в ряде случаев можно считать породы-экспреленты, которые обладают высоким восстановительным потенциалом, но слабыми конкурентными возможностями. Такие породы первыми поселяются на свободных участках, но уступают место другим видам, способным поселяться и развиваться под их пологом.


Пониженная устойчивость часто определяется экстремальными условиями экотопа и конкурентными отношениями видов. Под воздействием лимитирующих факторов среды и конкуренции ограниченные в экологических возможностях виды оттесняются на допустимые, но не лучшие для них местообитания, где максимально проявляются их биологические свойства и приспособительные реакции. Снижение устойчивости выражается через падение прироста, продуктивности, габитуальных параметров и в изменении жизненных форм растений.


По данным В.С. Гельтмана, дифференциация жизненных форм особенно часто наблюдается у видов, способных к вегетативному восстановлению [24]. В пределах средней и северной тайги Западной Сибири пихта представлена в виде стланика и обычных деревьев, а на южном пределе распространения темнохвойных пород кедр и ель формируют насаждения II и III класса бонитета и присутствуют в качестве подроста под пологом лишайниковых и брусничных сосняков, где никогда не выходят в господствующий ярус. Данное явление В.С. Гельтман объясняет различной фитоценотической устойчивостью видов в разных экотопах.


Существует большая группа лесных сообществ, занимающих промежуточное положение. Их устойчивость на определенной территории обусловлена естественными или искусственными препятствиями для проникновения и невозможностью существования в данном экотопе других видов. Сюда относятся субклимаксы Ф. Клементса [25, 26], импульсно-стабильные сообщества С.Н. Санникова [27] и квазикоренные фитоценозы Б.Н. Сочавы [28].


Значительное влияние на устойчивость лесных экосистем оказывают состав и обилие напочвенного покрова. Зеленые мхи и таежное мелкотравье стимулируют поселение и развитие темнохвойных пород, а разрастание злаков и осок создает механические и алелопатические препятствия для их восстановления. Интенсивность развития травостоя определяется составом, полнотой и расположением насаждений. Связь между сомкнутостью древесного полога и массой травянистой растительности близка к линейной.


Повышенное участие кедра в составе лесов крайне северной тайги объясняется не особенностями региональной устойчивости, а несовершенством аэротаксации, которая до 1985 г. преобладала при изучении северных территорий. С началом хозяйственного освоения севера и проведения наземного лесоустройства площадь кедровых лесов резко сократилась.


По материалам учета лесного фонда площадь кедровых лесов Тюменской области за период с 1983 по 1989 г. уменьшилась на 1488,6 тыс. га, а по Западной Сибири в целом – на 1368,6 тыс. га.


Высокий возраст северотаежных кедровников и их меньшая поврежденность пожарами и энтомовредителями – результат низкого хозяйственного освоения территории и суровых климатических условий, которые не способствуют массовому развитию вредителей леса и определяют низкие приросты деревьев по диаметру, а следовательно, пониженные показатели индексов стресса. Аналогично объясняются низкие значения индексов стресса деревьев, находящихся в подчиненных ярусах и испытывающих угнетение материнской и других пород.


В пределах равнинной тайги Западной Сибири все основные лесообразователи в свойственных им местообитаниях способны формировать продуктивные и достаточно устойчивые древостои. Плавные изменения климата и огромные размеры климатических зон обеспечивают благоприятные условия для миграции растительности, экологические ареалы древесных видов перекрываются на огромных территориях. Инкубация ареалов, пестрота почвенных и гидрологических условий способствуют разнообразию динамических процессов и многообразию растительного покрова.


Современное состояние и устойчивость таежных лесов в границах ареалов регулируется естественно-историческими причинами, экологической амплитудой и конкурентными возможностями лесообразователей, а также внешними, в том числе антропогенными, возмущениями. Распространение и устойчивость темнохвойно-кедровых сообществ лимитируется суммарной солнечной радиацией, продолжительностью вегетационного периода, температурой и влажностью воздуха, осадками, питательным и водно-воздушным режимом почв.


На севере региона основными лимитирующими факторами являются суммарная солнечная радиация и сумма положительных температур, в лесной зоне – богатство, влажность и аэрация почвы, а на границе с лесостепью – почвенная и воздушная влажность. Необходимо учитывать способность темнохвойных видов компенсировать недостаток одних экологических условий за счет других.


В целом устойчивость каждого древостоя и стабильность проходящих в нем процессов определяются рядом топографических, типологических и исторических причин и находятся в прямой связи с экологическими и биологическими возможностями, средообразующей и конкурентной способностью слагающих его видов. Количественные оценки устойчивости недостаточно разработаны, изобилуют допущениями и пока не находят широкого практического применения. Однако заинтересованность исследователей вселяет надежду на то, что проблема будет решена в ближайшие годы.


Литература


1. Матюк И.С. Устойчивость лесонасаждений. М.: Лесная промышленность, 1983. 138 с.

2. Куприянова Т.М. Обзор представлений об устойчивости физико-географических систем // Устойчивость геосистем. М.: Наука, 1983. С. 7–13.

3. Кисилева Н.М. Принципы оценки устойчивости лесных ландшафтов для целей природоохранительного картографирования // Лес и охрана природы. Тарту, 1983. С. 17–24.

4. Семечкин И.В., Соколов В.А., Зиганшин Р.А., Фарбер С.К., Данилин И.М. Проблемы изучения устойчивости леса // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Красноярск, 1999. С. 138–140.

5. Дюкарев В.Н., Розенберг В.А. Продуктивность и стабильность разновозрастных темнохвойных лесов Сихотэ-Алиня // Продуктивность и стабильность лесных экосистем. Красноярск: ИЛиД СО АН, 1982. С. 2–4.

6. Ватковский О.С. Оценка продуктивности и стабильности лесных насаждений // Стабильность и продуктивность лесных экосистем. Тарту, 1985. С. 17–18.

7. Карманова И.В. Взаимосвязь между организованностью, стабильностью и годичной продукцией // Стабильность и продуктивность лесных экосистем. Тарту, 1985. С. 58–60.

8. Уткин А.И., Рождественский С.Г. Продуктивная инвариантность – необходимое условие стабильности растительного покрова // Стабильность и продуктивность лесных экосистем. Тарту, 1985. С. 140–142.

9. Ермоленко П.М., Овчинникова Н.Ф. Устойчивость темнохвойных лесов Западного Саяна // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Красноярск, 1999. С. 57–58.

10. Данченко А.М., Бех И.А. Устойчивость темнохвойно-кедровых лесов к природным и антропогенным нарушениям среды // Экология и рациональное природопользование на рубеже веков: Итоги и перспективы. Томск, 2000. С. 78–80.

11. Бузыкин А.И., Гавриков В.И., Секретенко О.П., Хлебопрос Р.Г. Анализ структуры древесных ценозов. Новосибирск: Наука, 1985. 86 с.

12. Бех И.А., Савчук Д.А. Устойчивость и антропогенная динамика бореальных лесов Западной Сибири // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Красноярск, 1999. С. 34–35.

13. Кузьмичев В.В. Оценка антропогенного воздействия на лесные экосистемы // Лесоведение. 1985. № 6. С. 3–16.

14. Авров Ф.Д. Генетические основы устойчивости деревьев и насаждений // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Красноярск, 1999. С. 26.

15. Милютин Л.И. Генетико-эволюционные основы устойчивости лесных экосистем // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Красноярск, 1999. С. 114–116.

16. Высоцкий К.К. Закономерности строения смешанных древостоев. М.: Гослесбумиздат, 1962. 178 с.

17. Федоров В.Д. Устойчивость экологических систем и их измерение // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1974. № 3. С. 402–415.

18. Росновский И.Н. Устойчивость почв в экосистемах как система экологического нормирования. Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2001. 252 с.

19. Иванов В.С. Влияние рекреационных нагрузок на радиальный прирост сосны // Лесное хоз-во. 1983. № 8. С. 45–47.

20. Фильрозе Е.М. Оценка устойчивости экосистем // Бюл. пробл. Севера. Сыктывкар, 1981. Ч. 1. С. 85–101.

21. Арефьев С.П. Оценка устойчивости кедровых лесов Западно-Сибирской равнины // Экология. 1997. № 3. С. 175–183.

22. Василевич В.И. Очерки теоретической фитоценологии. Л.: Наука, 1983. 247 с.

23. Дыренков С.А. Пространственная и временная устойчивость естественного лесного покрова // Структура и продуктивность лесных экосистем. Тарту, 1985. С. 49–50.

24. Гельтман В.С. Роль экстремальных условий в фитоценотической устойчивости видов-лесообразователей // Всесоюзное совещание по вопросам адаптации древесных растений к экстремальным условиям среды. Петрозаводск, 1981. С. 25–26.

25. Clemends F.E. Plant succession and indicators. N.Y.: Harner press, 1973. 453 p.

26. Санников С.Н. Гипотеза импульсной пирогенной стабильностью сосновых лесов // Экология. 1985. № 2. С. 13–20.

27. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 319 с.

28. Бех И.А. Антропогенная динамика лесов Западной Сибири и ее регулирование // Контроль и реабилитация окружающей среды: II Международный симпозиум. Томск, 2000. С. 4–8.


Просмотров: 5258

Возврат к списку

 
Наверх