Содержание к диссертации
Введение
1. Физико-географические условия района исследований
1.1 Рельеф и гидрология 6
1.2 Климат 8
1.3 Почвы и растительность 11
2. Характеристика березовых лесов правобережья Оби
2.1 Генезис березовых лесов 14
2.2 Березовые леса Алтайского края 17
2.3 Почвы под березовыми лесами 19
2.4 Структура березовых лесов 20
2.5 Типы рубок, применяемых в березовых лесах 24
2.6 Влияние рубок на флористический состав 28
3. Объекты и методика исследования
3.1 Объекты исследования 32
3.2 Методика исследования 35
4. Результаты работы
4.1 Динамика флористического состава
4.1.1 Контроль 39
4.1.2 Выборочная рубка 15% 43
4.1.3 Выборочная вырубка 20% 49
4.1.4 Сплошная рубка 54
4.2 Динамика встречаемости видов растений 4.2.1 Контроль 6]
4.2.2 Выборочная рубка 15% 63
4.2.3 Выборочная рубка 20% 67
4.2.4 Сплошная рубка 71
4.3 Динамика численности растений 4.3.1 Контроль 77
4.3.2 Выборочная рубка 15% 80
4.3.3 Выборочная рубка 20% 82
4.3.4 Сплошная рубка 85
5. Эколого-ценотический анализ флоры березовых лесов после рубок различной интенсивности 90
6. Обоснование к созданию регионального заказника «Березовый лес»
6.1 Введение 95
6.2 Характеристика территории заказника 99
6.3 Флора 101
6.4 Проект положения о заказнике 107
Выводы 112
Список использованных источников
- Рельеф и гидрология
- Генезис березовых лесов
- Динамика флористического состава
- Обоснование к созданию регионального заказника «Березовый лес»
Введение к работе
Актуальность темы. Березовые леса в Сибири занимают третье место по площади после лиственницы и сосны. Они формируют лесостепь, активно обживаемую населением. Березняки широко используются населением для хозяйственных нужд и практически все они в той или иной степени испытывали рубки разной интенсивности. Рубка леса была и остается необходимым видом человеческой деятельности. К сожалению, чрезмерная интенсивность рубки, низкая технология и отсутствие контроля за лесодобывающими предприятиями приводит как к резкому уменьшению площади лесов в мире, так и разрушению окружающей среды (Бех, 1984; Замолодчиков и др., 2005; Лесной фонд России, 1995; Государственный доклад..., 2003). После совещания в Рио-де-Женейро в 1992 году главами 165 государств было признано, что только биоразнообразие во всех его аспектах помогает стабилизировать состояние окружающей среды и предотвращает ее разрушение (Коптюг, 1992; Яблоков, 1995). Во внимание стали принимать сохранение биоразнообразия, лесных экосистем и др. Это привело к резкому росту влияния экологических неправительственных организаций на природоохранную и лесную политику экономически развитых стран (Толмачев, 2000; Страхов, Миронов, 2001). В России только одно предприятие, Косихинский агролесхоз, проводящее рубки берез, имеет международный сертификат на лесную продукцию Совета по управлению лесами (Forest Stewardship Council -FSC). Одним из условий получения сертификата является сохранение биоразнообразия после лесопользования.
Актуальность флористических исследований в березовых лесах, подвергнутых рубкам разной интенсивности, продиктована необходимостью четкого представления о состоянии флоры, испытывающей большую антропогенную нагрузку в течение длительного времени. В исследуемом районе история поселений, а следовательно, рубок в березняках, насчитывает 240 - 250 лет. При освоении целины в 50-е годы были практически полностью распаханы ковыльные настоящие степи с доминированием Stipa capillata, ковыльные луговые степи с доминированием Stipa pennata и тонконоговые настоящие степи. Оставшиеся участки степей используются под пастбища и сенокосы. Таким образом, неконтролируемое природопользование приводит к потере уникальных природных сообществ.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является изучение влияния рубок различной интенсивности на флористический состав березовых лесов, контроль за сохранением биоразнообразия березовых лесов при осуществлении лесопользования. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
изучить степень влияния интенсивности рубки на флористический состав березняков Алтайского края;
провести анализ динамики флористического состава под влиянием рубок различной интенсивности;
выявить скорость демутационных процессов в березовых лесах;
на основе изученного материала подать рекомендации к применению рубок наиболее щадящей интенсивности в изученных типах леса;
выделить ценные во флористическом отношении участки березового леса;
в рамках сертификации FSC создать ботанический заказник на базе выделенных участков леса.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые на единых пробных площадях подробно изучены последствия рубок различной интенсивности на флористический состав березовых лесов. Прослежена динамика сукцессионных процессов, направленных на восстановление флористического состава после рубок. Во флоре березовых лесов правобережья Оби было выявлено 5 видов редких и исчезающих растений, внесенных в Красную книгу Алтайского края, из них 4 вида внесено в Красную книгу РФ.
Результаты данной работы могут быть использованы для разработки рекомендаций по лесовосстановлению в южной части Западной Сибири и определению интенсивности рубок в исследованных типах леса. Выделенные нами ценные во флористическом отношении березовые леса послужили основой создания ботанического заказника «Березовый лес». Полученные результаты могут быть использованы в учебных программах и проведении практик по ботанике и экологии высших учебных заведений.
Положения, выносимые на защиту.
1. Флористический состав березняков в значительной степени зависит от
интенсивности рубки.
2. Восстановление флористического состава происходит по зональному типу.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на I Международной конференции «Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае» (Барнаул, 25-26 апреля 2001 г.); III Международной научной конференции, посвященной 120-летию Гербария им. П.Н. Крылова ТГУ (Томск, 16-18 ноября 2005 г.), I Международной конференции «Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов» (Кемерово, 12-14 апреля 2006 г).
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе одна статья в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 138 страницах машинописного текста, работа проиллюстрирована 32 рисунками и включает 19 таблиц. Список литературы содержит 140 наименований.
Рельеф и гидрология
Бие-Чумышская возвышенность представляет собой приподнятую равнину, высота которой постепенно увеличивается от 280-300 м на севере до 350-400 м на юге. Поверхность ее характеризуется сильной эрозионной расчлененностью, что объясняется довольно значительной приподнятостью над базисом эрозии (уровень Оби 130 м). Рельеф исследуемой территории довольно разнообразен вследствие геоморфологических и биоклиматических особенностей отдельных ее частей (Кравцова, 1959).
Сеть балок и долин наиболее развита в северной, суженной части возвышенности, где расстояние между главными водоразделами и главным базисом эрозии относительно невелико (30-50 км). Водораздельные участки представляют в этой части отдельные узкие увалы, вытянутые на северо-восток между хорошо развитыми крупными балками и долинами, имеющими ширину до 1-3 км и глубину 60-80 м. Развитие эрозионной сети здесь шло поэтапно, о чем свидетельствует сложный ступенчатый профиль склонов. Наиболее типичны склоны крутизной 3-6, хотя в отдельных местах встречаются углы наклона до 12. Такие склоны, характеризующиеся небольшой длиной, представляют опасность для развития эрозионных процессов. Особенно эта опасность возрастает при вырубке лесов (Кравцова, 1959;Куминова, 1960).
Менее расчленены южная и юго-восточная части возвышенности, а также ее Причумышская полоса. Это объясняется более пологими склонами между водоразделами и главным базисом эрозии, находящимися на большем расстоянии друг от друга, чем в северной части возвышенности. Водоразделы здесь достаточно обширные и волнистые, мало измененные эрозией. Крутизна склонов та же, что и в северной части, но преобладают уклоны до 3. Новые эрозионные образования (овраги) почти не встречаются.
На крайнем юго-востоке, при приближении к Салаиру происходит увеличение абсолютных высот возвышенности до 400 м, что обеспечивает некоторое сходство с предгорьями (Атлас..., 1991).
Рельеф западной и юго-западной части Бие-Чумыщской возвышенности представляет собой древние высокие аллювиальные террасы р. Оби, генетически связанные с верхними террасами на склонах ложбин древнего стока левобережья. Это плоские, слабо наклоненные к Оби равнины. Вследствие слабого дренажа и сохранившихся заиленных западин и участков русел поверхность характеризуется наличием множества незначительных болот (Александрова, 1958). Равнинный характер этих земель нарушен лишь долинами рек, собирающих воды с возвышенности и несущих их к Оби. Значительные склоны (3-6) встречаются только на отдельных участках долин. Притоки у рек практически отсутствуют, что объясняет слабое расчленение равнин. Почвенный покров здесь однородный, лишь по западинам встречаются гидроморфные и лесные почвы. Несколько меньшей мощностью с более легким механическим составом отличаются почвы террас, вследствие относительной молодости территории.
В целом, хорошо дренированная территория Бие-Чумышской возвышенности обусловливает развитие относительно однородного почвенного покрова, представленного чередованием почвенных разновидностей по элементам рельефа (зональный тип почв на водоразделах; гидроморфные типы в долинах; по склонам эрозионных форм - лесные почвы или эродированные варианты зонального почвенного типа) (Природное..., 1958; Атлас..., 1991).
Реки, протекающие по территории района, носят типично равнинный характер, протекают в морфологически выраженных долинах, а плоские водораздельные пространства расчленены балками и оврагами, имеющими тенденцию дальнейшего быстрого роста (Сляднев, 1958). Днища долины и русла водотоков заполнены наносными песчаными и суглинистыми отложениями, значительно заилены.
Пойма реки Лосиха в основном сложена песками, суглинками и на всём протяжении достаточно заилена. Ширина поймы достигает 2-3 километров. Река образуется из двух слившихся рек: Большой и Малой Лосихи. Река является правым притоком первого порядка реки Оби. Поверхность её сильно изрезана старицами, запрудами и т.д. В питании реки принимают участие грунтовые воды, а также талые и дождевые воды. Этой реке свойственно весеннее половодье (Атлас..., 1991).
Генезис березовых лесов
Возникновение современных древесных растений родов пихт, елей, сосен, берез, тополей, ив, произошло в позднемеловое время, когда на территории Западно-Сибирской низменности появлялось и исчезало теплое море. В первой половине третичного времени (палеоген) древнее море исчезло (Крашенинников, 1937, 1939).
Во второй половине палеогена, в миоцене, на территории Западной Сибири существовали основные растительные зоны - лесная, лесостепная, степная. К концу миоцена в пределах лесной зоны получили широкое распространение три подзоны: хвойных, хвойно-лиственных и лиственных лесов. В лиственной подзоне преобладали березы, а в примеси широко участвовали дуб, вяз, липа, граб, бук, тополь, ива. Конец плиоцена ознаменовался большими поднятиями гор и трансгрессией моря на севере низменности. Произошло резкое похолодание климата, что привело к расширению таежных формаций и сокращению флоры широколиственных лесов. Затем наступил ледниковый период. В ледниковый период на Севере широко распространялась зона тундр, за ней простиралась обширная зона елово-листвениой тайги. Южнее зоны тайги шла зона плейстоценовых лесостепей с сосново-березовыми и лиственничными островами и долинными лесами (Крашенинников, 1937, 1939; Горчаковский, 1963, 1968), Р.В. Камелин (1998) считает, что бетулярный комплекс сформировался в плиоцене. Он сочетался в макрокомплексе с черневой тайгой и в условиях гор и зон их влияния, а в большей степени на равнинах севернее Алтайской горной страны.В последующий период (голоцен), по мере изменения климата в сторону потепления тундра заняла северные позиции. Южнее оформилась переходная зона- лесотундра, а за нею широко распространилась зона тайги. В ней в качестве постоянной примеси участвовали мелколиственные березовые и осиновые леса. По мере потепления климата зону тайги теснили более засухоустойчивые березовые леса, которые образовали отдельную зону, временами доходившую до Васюгана, т. е. до 59 градуса с. ш., а теперь «спустившиеся» к югу до 56 градуса с. ш. За ними широко раскинулись лесостепные пространства с березово-осиновыми лесками и сосновыми борами вдоль рек (Крашенинников, 1937, 1939; Горчаковский, 1963, 1968; Камелин,1998).
Ю,Д. Клеопов (1990) отметил условия, при которых шло формирование светолюбивой флоры. Она развивалась за границами оптимума лесопроизрастания там, где в силу неблагоприятных условий уже не могли образоваться плотно сомкнутые насаждения. Холод и сухость - вот два основных фактора, влиявшие в этом направлении. В приполярных странах и высоких регионах горных сооружений зародились в терциере светолюбивые формации: древесные, состоящие из таких пород, как береза, лиственница, и травянистые - из субарктических луговых видов. С дальнейшим понижением температуры бетулетальная флора устремилась к югу и на равнины, впитывая по пути некоторых, ставших светолюбивыми под влиянием холода, отщепенцев тургайских лесных формаций.
Так, на исходе плиоцена или в начале плейстоцена, из этой первой волны бореальной флоры образовалась на месте тенистых замкнутых широколиственных формаций зона светолюбивой субарктической растительности березняков, лиственничников и высокотравных лугов, она была отделена от края ледника поясом арктической растительности.
Представители бетулетального ценоэлемента (Клеопов, 1941; 1990) являются характерными видами сибирских березняков, светлохвоиных формаций и высокотравных лугов и относятся к южносибирскому типу геоэлемента. Зарождение этой фотофильной и вместе с тем достаточно влаголюбивой флоры происходило на высоких горных цепях внетропической Азии и отчасти Европы, возвышавшихся над монотонным широколиственником из тургайцев, а также в приполярных странах. Низкие температуры этих регионов способствовали выработке светолюбивого комплекса типа современных субальпийских поясов Евразии со светлыми березняками, лиственниками, луговинами и близкими к ним равнинных формаций Сибири.
Многие ученые считают березовые леса юга Западной Сибири вторичными по происхождению и далее сорными (Куминова, 1960; Леса..., 1969; Лесная энциклопедия..., 1985). А.В. Куминова (1960) писала по этому поводу: «Березовые леса, формирующиеся в результате вырубки сосновых и лиственничных лесов, распространены как в северных, так и в центральных районах Алтая».
Динамика флористического состава
Растительный покров на контрольной пробной площади отличается большей равномерностью, чем на участках с рубкой, незначительные различия в описаниях разных лет объясняются динамикой видов растений, имеющих небольшие показатели обилия. Экземпляры растений расположены диффузно, не образуя характерной пятнистости, присущей участкам, перенесшим антропогенную нагрузку. Достаточно типичным антропогенным воздействием, очевидно, являются низовые пожары. За шесть лет наблюдений отмечен низовой пожар средней интенсивности в 2005 году.
В контроле отмечено произрастание 73-80 видов растений. Изменение флористического состава по годам незначительно (табл. 4).
Единично на пробной площадке были отмечены флуктуирующие виды: Elytrigia repens, Polygonum aviculare, Lilium pilosiusculum, Dracocephalum nutans, Sonchus arvensis, Bunias orientalis. Численность этих видов чрезвычайно мала, и поэтому на учетных площадях они попадаются не регулярно.
Основные показатели встречаемости и численности доминантных видов Angelica sylveslris, Pteridium pinetorum, Rubus saxatilis не изменились. Незначительно изменились показатели некоторых второстепенных видов флуктуирующих в описаниях с небольшой встречаемостью 3-10% (Thalictrum minus, Th. simplex, Vicia unijuga). Снижение обилия отмечено у Agrimonia pilosa, Artemisia vulgaris, Bupleurum aureum, Polygonatum odoratum). Подобные флуктуации показывают, с одной стороны, естественный процесс изменения структуры фитоценоза под воздействием погодных факторов. Тем не менее, основные параметры растительного покрова, такие как проективное покрытие, число видов практически не изменились, а существующие изменения вполне входят в величины погрешности опыта.
На рис. 3 показан вертикальный профиль, из которого видно, что максимальная высота едва превышает 60 см, нижний подъярус составляют вегетативные побеги Aegopodiumpodagraria.
43 На пробной площади найдена популяция Cypripedium macranthon (растение Красной книги Алтайского края, 1998); Epipactis helleborine, Dactylorhyza incarnate - редкие растения для всего правобережья Оби, включенные в локальные Красные книги Алтайского края (Красная книга, Ребрихинского района, 2000; Красная книга Бийского района, 2001). Общее проективное покрытие остаётся постоянным в течение всего периода наблюдений и составляет 70 - 80%. Первый ярус среди травянистых растений выражен не ясно, выделяются отдельные экземпляры Crepis sibirica, Bupleurum aureum, Lilium pilosiusculum, Средняя высота первого яруса растительного покрова определяется обильными вайями Pteridium pinetorum (Гуреева, Пейдт, 2005) - в среднем 50-60 см, 20-25 см -костяничный ярус, остаётся постоянной все 5 лет наблюдений.
В 2001 году отмечена максимальная высота травостоя, отдельные растения Angelica sylvestris достигали 140 см (рис. 4).
Основные нарушения растительного покрова на площадке с выборочной рубкой 15% связаны с трелевкой срубленных деревьев и неизбежным повреждением верхних горизонтов почвы: в частичном или полном сдирании верхнего гумусового горизонта, образования борозд после волока и уплотнения почвы гусеничными и колесными тракторами. До рубки полнота составляла 0.7-0.8, - полнота после рубки составила 0,6-0,7 (рис. 5).
Согласно литературным данным, рубка леса, даже небольшой интенсивности, является достаточно мощным стрессирующим фактором для всего биогеоценоза в целом. Наиболее сильному воздействию подвергается фитоценоз (Шиманюк, 1955; Игнатьева, 1983; Кругляков, 2005).
Наибольшее количество видов растений было зарегистрировано в первый год после рубки - 52, в последующие годы количество видов незначительно сокращается и колеблется в пределах 45-49 видов в течение всего периода наблюдений (табл. 5).
Сразу после лесопользования на площади появились рудеральные сорняки, не типичные для участков с рубками - Thlaspi arvense, Cerastium arvense, Echium vulgare. Здесь, скорее всего, сказывается близость агрофитоценоза, который находится в пятидесяти метрах от участка.
Обоснование к созданию регионального заказника «Березовый лес»
Настоящее положение разработано на основании Федерального Закона «Об особо охраняемых природных территориях», Закона Алтайского края «Об особо охраняемых природных территориях в Алтайском крае» и приказа Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации от 16.01.1996 года « Об учреждении Примерных положений о государственных природных заказниках и памятниках природы»
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Ботанический заказник краевого значения «Березовый лес» включает территорию, имеющую особое значение; " для соранения уникальных природных комплексов; ? для сохранения естественных растительных сообществ березовых лесов; ? для охраны редких и исчезающих растений, включенных в Красную книгу РФ и Алтайского края.
Объявленная территория не изымается у пользователей;
Собственники, владельцы, пользователи земельных участков и природопользователи, находящиеся в границах природного заказника, обязаны соблюдать установленный в заказнике режим охраны и несут за его нарушение административную, уголовную и иную, установленную законом, ответственность.
Изменение границ, реорганизация и упразднение заказника осуществляется в порядке, соответствующем законодательству. Сохранение природных комплексов, включающих березовые леса правобережья Оби; Сохранение популяций редких и исчезающих растений (Cypripedium guttatum Sw. - башмачок пятнистый; Cypripedium macranthon Sw. - башмачок крупноцветковый; Dactylorhiza baltica (Kiinge) Orlova - пальчатокоренник балтийский; Orchis militaris L. - ятрышник шлемоносный; Stipa pennata L. -ковыль перистый; Anemone sylvestris L. - ветреница лесная; Pilosella asiatica (Naeg. et Peter) Schljacov - ястребиночка азиатская; Trollius asiaticus L. - купальница азиатская; Campanula altaica Ledeb. - колокольчик алтайский; Achillea setacea Waldst ex Kit - тысячелистник хрящеватый).
Режим особой охраны территории. На территории заказника полностью запрещается ? распашка земель; ? выпас овец; ? сжигание прошлогодней травы; ? изменение видового состава в результате интродукции новых растений; ? отвод земель под любые виды пользования; ? изыскательские работы и разработка любых полезных ископаемых; ? загрязнение и захламление территории, складирование и захоронение любых отходов; ? применение ядохимикатов, минеральных удобрений, химических средств защиты растений и стимуляторов роста; ? все виды земляных и строительных работ, а также любые виды хозяйственной и иной деятельности, разрушающей и изменяющей места обитания редких и нуждающихся в охране растений. ? любые другие виды хозяйственной деятельности, рекреационного и другого природопользования, препятствующие сохранению, восстановлению и воспроизводству природных комплексов и компонентов.
