Введение к работе
Актуальность темы. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на І9Б6-2000 гг. важнейшей задачей в на пей стране являются вопросы охраны, воспроизводства и рационально го использования растительного мира; сохранение лесных богатств п природных свойств лесов на основе поддержания их надлежащего экологического состояния.
В решении этой проблемы важное значение имеют островные сосновые леса на территории Тургайской впадини (Северный Казахстан). Эти леса, простирающиеся с севера на юг в виде прерывистой леятн около 600 км - от лесостепи до северной гракшш полупустыни, относятся к 1-ой группа. Они выполняют многоцелевые функций: водоохранные, почвозащитные, санитарно-гигиенические, эстетические и рекреационные. Между тем, в доле рационального использования сосновых лесой, наряду с другими вопросами, немаловажное значение имеет выяснение закономерностей их развития, особенностей фитоце-нотяческой структуры и генезис. Для решения этой задачи необходимы детальные геоботакическле исследования с выделением единиц районирования. Однако, для сосновых лесов Тургайской впадины до последнего времени оставались слабо изученными биологические особенности основного эдификатора - сосны обыкновенной. Не изучалась флора и специфика фитоценотической структури этих лесов в географическом аспекте. Далеко недостаточно разработана типологическая классификация сосняков территории региона.
Актуальность исследования сосновых.лесов Тургайской впадины в этом плане следует из того, что леса данной формации являются наиболее важной частью растительных ресурсов региона и изучение их необходимо дач решения как общетеоретических проблей геоботаники, экологии и ботанической географии, так и практических задач
современного лесохозяйственного производства.
Цель и задачи исследование. Цель исследований - научное обоснование эколого-биогвоценологических закономерностей попудяцион-ной изменчивости и динамики прироста сосны ( K-mis syivestris) в связи с влиянием факторов среды; в выявлении видового богатства и особенностей формирования флоры; в установлении и характеристике фгтоценотическаго состава сосновых лесов и их типологической классификации; в поиске путей рационального использования и охраны сосновых лесов Тургайской впадины.
Основные поставленные задачи следущие:
выявить закономерности географического распространения видов и особенности флорогенеза сосновых лесов региона;
установить общие закономерности популяционной изменчивости и динамики прироста сосны обыкновенной в географическом аспекте региона, рассмотреть и обосновать принципы использования результатов популяционно-экологичаских исследований для целей фанатики и дендроклиматической информатики;
разработать схему геоботанического районирования для территории региона;
изучить фитоцанотический состав сосновых лесов Тургайской впадины и разработать их типологическую классификацию с составлением целостной характеристики ассоциаций;
разработать практические рекомендации по рациональному использованию и охрана природы сосновых лесов Тургайской впадины»
На защиту выносятся:
- геоботаянческое районирование Тургайской впадины;
- флора и классификация формация сооноьах лесов.
Материалы. Предлагаемая работа * итог детальных маршрутних
полевых а полуоїациоиарітх шоголвтнпх наследовании автора (Ї933 -1289 гг.) островных сосновых лесов Тургайской впядннн. 8а Ереш
олавнх работ была исследована территория, простирающаяся от шой границы Курганской и Челябинской областей до широты аква-эрии оз. Саршюпы Кустанайской области. В качестве сравштель-зй оценки географического распространения фитоценозов проводи-!сь рекогносцировочные наблюдения в сосновых массивах южной їсти Курганской (Алабугинский бор), Кокчетавской (лесничества -ірендинское, Боровов) и Свверо-Казахстанской (Соколовский бор) їластей. В работа использованы оригивалыше штериалы.' более 10 геоботаническйх описаний фитоценозов, 12 экологических ни-лировок, проложенных в целях изучения закономерностей прост-„ствейного распределения ассоциаций в островных борах различие природко-кяйідатичеоких зон региона, Морфологические описа-я 246 Профилей основних почеэнннх разностей, более 1230 об-зцов для определения химического состава почв. Собран я обра-ган гербарннй материал более 3 тыс. листов, хранящихся в Гер-рии Кустанайского педагогического института им. 50-летия СССР.
Изучение общих закономерностей экологической и географи-зкой изменчивости сосни обыкновенной проводили на 36 огошшх iCTitax размерами по 0,25 га каздый, эаложошшх в пределах ле~ зтеші (Борки, воровской лесной массив) - 9, стзлноїї зоны >ры Аракарагай, Аманпарагай) - 18 и в опустыненном Наурзумс-s бору НаурзуМекого государственного заповедника - 9 участ-u Еа участках методом случайного отбора моделей исследовали 10 деревьев» Всего измерено хйой На 460 ветвях верхушечных ітошх побегов» обследовано 300 ветвей с пнльннкаг.щ и отоб-to 4 тыс. гюнекнх ишак. В ходе исследований годичного принта в высоту й по дішатру древостоев обмерено 20 тыс, учог-; деревьев, в том числе отобрано 512 модельных сосен.
Методика работы. Изучение сосновых лесов в полевых условиях проводили по методике В,Н.Сукачева, С,В,Зонна, Г,П.Мотовилова (1957) и В."Н.Сукачева, Н.В.Дылиса (1966) с использованием методов таксации древостоев (Козловский и др., 959; Атрохин, 1964; Заруд-ный и др., 1970; Семенюта и др., 1970). Дяя установлений диагноза признаков ассоциации закладывали как минимум б'пробных площадей размешм от 0,25 до 0,5 га.
Степень участия отдельных видов в сложении фитрцанозов оценивалась по видоизмененной шкале Друде (Уранов, 1935). Естественное возобновление под пологом леса определяли по сумме 25-ти учетных площадок размером 4 м2 каждая, закладываемых на основной пробной площадці.
Структуру популяций сосны обыкновенной оценивали по частоте встречаемое1;.і признаков - фенов ..на основе многомерного анализа, изменчи- ость - по коэффициенту рариаций шкалы уровней изменчивое (Мамаев, 1970 а, 1973).
Выяснение хода роста сосны с попыткой установления закономер-ностей изменчивости радиального прироста проводили по природно-климатическим зонай региона (Пугачев, 1972 а, б, І974 а, б, 1975^ fttgacben, 1976). Материалы'собирались В течение нескольких полевых сезонов (1967-1970 гг,)$ на 37 «робных площадях в 0,35 га бьрці отобраны 180 модельных деревьев, Пробные площади закладывали в различных екотопах (сухих, сёккйх' й алажных)* йаибой&е распространенных и редко встречающихся ассоциаций, Ёралибь деревья 30-SU ни диаметрйм в возрасте 60-200 лєїі не угиатвншз соседними дераььй-ми й не повреаденныё Насаиош&щ й пса&раЫи. С цеяь'й йіявлеша интенсивности прироста 'разиичіюж поколений оое"ы й разноаозрасгііих дре-мстоя* отбирались деревья щтоїд которого ярусов'(ЗД-уЬгЛєї'Г него воэрзста), іі'арайгеризунфіе'в совокупное*» нріїроої- а.со'ічі на-
""". 4Ї."'!/;': '"''""
савдения.
Образцы древесины отбирали на высоте ствола в 0,5 м.Годичные кольца измеряли под бинокулярным микроскопом МБС-2 с точностью до 0,05 мм. Данные по двум радиусам объединяли и полученную величину принимали за средний прирост по диаметру. Аппроксимацию периодического прироста получали построением графиков кривых роста по 21-летним скользящим периодам осреднения. Индексы прироста (процент фактического прироста от вычисленной средней нормы) расчитывали согласно методическим указаниям (Рудаков, 1958; Комин,1970 б*, Шиятов, 1970). Изучение водного режима на прирост сосны в высоту приводили (1968-1970 гг.) на образцах 331 модельных деревьев 17-27-летних культур пониженных экотопов Наурэумского бора (Пугачев, Возлков, 1975).
Научная новизна исследований. На основе реконструкции палео-ландщафтов теоретически обоснованы процессы трансформации лесных формаций в пределах территории Іургайской впадины с неоген-четвер-тичного времени. С учетом этого сосновые боры региона трактуются как дериваты сосняков Северного Казахстана среднего плейстоцена, а возникновение более молодых из них (Наурзумский бор) относится к субатлантической стадии голоцена.
Оценена специфика популяцяонной изменчивости сосны обыкновенной по комплексу фэнотипических признаков в географическом аспекте региона. По-новому^ как проявление адаптации в экстремальных условиях, рассматривается роль межфенотипйческого компонента на фоне широкой географической среды; показаны перспективы использования ценного генофонда сосны в практике лесной селекции.
Установлены общие закономерности динамики радиального прироста сосны С Plnus sylvestris L.) в связи с факторами географической среда. Это позволило разработать долгосрочный прогноз развития сосняков степной зоны Іургайской впадины, проявляющийся в
ритмике ІІ-летней цикличности роста их древостоев.
На основе зональных особенностей структуры почвенного и растительного покрова выделены единицы геоботанического районирования территории региона с учетом распространения сосны обыкновенной. По геоботаническим районам установлены зависимость роста и развития сосны от величины рН почвенного раствора, проявляицаяся в снижении продуктивности насаждений с севера на юг от І-П до Ш.9 бонитета в интервалах рН 6,0-6,0 до 7,5?-8,0.
Впервые выявлены особенности флоры сосновых лесов в систематическом, фктоценотическом, экологическом и географическом аспектах. Обоснованы специфика флоры и ее взаимосвязи. В составе флоры выделены и описаны экдемы и реликты, а также ценогенетические группы водов растений, отражающих сложные пути эволюции формации сосновых ле^ов ТургаЙской впадины с пяейотоцена,
Вкервые разработана вколого-фитсцекотическая классификация формация сосновых лесов курганской впадины с целостной геобо'^ани-ческой характеристикой ассоциаций; установлены закономерности географического распространения ассоциаций достаточно высокой фитоценотической устойчивости.
Разработаны рекомендации по рациональному использованию и охране природы сосновых лесов региону
Обоснованность выводов я рекомендаций. Разработки *(№о«іа" основываются на анализе и синтезе 23-летних комплексных гвобота-^ ничес^ях и дендрохронологичвских исследойаний. Обоснованность и достоверность выводов нодтверадается внолого^геоітафичвским подходом в изучении фитоценотической структуры соснбЬых лесов, MX ^едоіїічдскйй классификации и гводо#аня<1йс.: >го ОДшдоЬамод реау*ь?й*айй расчетов й фіаллтнч^еки* данных nb структурепоііул*» циЦ соснй б^ывйовёймой и гіо»л>ос|у дрфйорїбеа с ибп6льэо#анне« «атиет^чаокйх критериев, среднеквадратичной экс*рйлояируидвй '"':- "- V- V :'''" '
функции.
Практическая ценность и реализация работы. Основные разработки автора по типологической классификации формации сосновых лесов, геоботаническому районированию региона, диагностике попу-ляционной структуры и динамики годичного прироста сосны обыкновенной используются в лесохозяйсгвенной практике Наурзумского гос. заповедника МЛХ Каз.ССР, Кустанайского производственного лесохо-зяйственного объединения 1ДЯХ Каз.ССР и Кустанайской ЛОС КаэНИИЛХА. Справки прилагаются. Рекомендации по охране ботанических памятников природы, изданные массовым тиражом областным Институтом усо-вєучіенствования учителей и областным отделением педобщества, внедрены Кустанайским районным Советом народных депутатов, Кустанай-ским областным советом Казахского общества охраны природы. Рекомендации по рациональному использованию и охране природных лесных массивов региона также приняты к внедрению Научным советом по проблемам биосферы АН Каз.ССР в организации Борковского гос.заповед-!шка и пяти ботанических заказников.
Личное участие автора. Исследования, положенные в основу диссертации, выполнялись в 1956-1989 гг. по теме "Сосновые леса Тур-гайской впадины". Они носили комплексный биогеоцлюлогический характер.
Работа выполнена согласно плану научно-исследовательской тематики Кустанайского педагогического института им.50-летия СССР "Биологические основы рационального использования, преобразования и охраны растительного мира Северного Казахстана" с номерами гос. регистрации 68009816, 79071704. Все исследования выполнена непосредственно автором или под его руководстпо;,!. На различных этапах исследований в сборе и обработке материала принимали участие: . Я.В.Чертихгша, Г.С.Возяков, Л.Б.Заугольнова, Л.И.Воронцова, М.А.Маскжова, А.К.Махнэв, совместно с которыми опубликованы иауч-
іше статьи. Участие их в проведении исследований нашло отражение в диссертации.
Объем работы и публикации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, приложений и списка используемой литературы. Общий объем диссертации 510 страниц, из которых текстовая часть составляет 276 страниц. Работа содержит 81 таблицу и 49 рисунков. Список литературы из 588 наименований, в том числе 65 иностранных источника. Приложения - 64 страницы. По материалам диссертации опубликовано 42 научных работ, общий объем которых 17 печатных листов,
Апробация работы. Результаты исследований, теоретические и практические выводы, следующие из ник, докладывались: на 22 научных конференциях Нустанайекого педагогического института им.50-летия СССР, Кустанай, 1966-1988; Республиканской конференции по охране . рациональному использованию живой природы водоемов Казахстана, Алма-Ата, 1969; заседании научного совета Лаборатории лесоведения АН СССР, М.(с.Успенское), 1973; ХП Меидународном ботаническом конгрессе, Л., 1975; Республиканском научно-производственном совеїдании по проблеме "Исчезающие и редкие виды растений Казахстана, меры по их охране и воспроизводству"» Алма-Ата^ 1978| региональной конференции по охране и рациональному использованию биологических ресурсов Урала, Свердловск, Ї978; регионально**.научно-производственной конференции по проблеме "Рациональное использование и охрана природных ресурсов Северного и Центрального Казах стана", Целиноград^ 1980; заседании кафедры геоботаники МГУ им, Ы.В.Ломоносова, 1981; Республиканской научночпфактичеекоЙ конференции нПроблёиы рационального использования лекарственно-технических растений Казахстана", Алма-Ата» 1983; Всесоюзном совещании по. вопросам дендроклиматолпгии и дендрохронологии» %куиск,ШЗ; Всесоійноіі совещанииШШ природы по проблема ''Охрана tt р&циональ-
'' ''"е...;-."-""
ное использование растительного мира", М., 1984; выездных заседаниях научных советов АН Каз.ССР по проблеме "Растительный мир Казахстана, рациональное использование его ресурсов в народном хозяйстве и охрана" (Уральск, 1985; Кустанай, 1986; Семипалатинск, 1987); зональном семинаре АН Каз.ССР и Центрального совета Казахского общества охраны природы по проблеме "Охрана, использование и воспроизводство животных» растительных и почвенных ресурсов Центрального.Казахстана", Целиноград, 1988; на Ш делегатском съезде ББО, Алма-Ата, 1988.'