Введение к работе
Актуальность темы
Зеленые зоны городов выполняют важнейшие средозащитные, санитарно-гигиенические и рекреационные функции. Поэтому оценка состояния лесных экосистем, находящихся под действием антропогенного влияния, является одной из приоритетных задач в изучении окружающей среды. К ее общепринятым методам относится характеристика древостоя. Принятие научно-обоснованных мер по предотвращению дальнейшей деградации лесов возможно лишь при наличии достоверной информации о причинах, вызывающих угнетение и потерю древостоя.
Древесная растительность лесопарковой части зеленой зоны г. Читы находится под действием техногенных нагрузок, в особенности атмосферных выбросов, уязвимость от которых в отдельные неблагоприятные по климатическим факторам годы может усиливаться. В связи с этим приобретает значение поиск наиболее чувствительных параметров, изучение которых позволит охарактеризовать жизненное состояния древесной породы в исследуемых условиях и выявить определяющие это состояние факторы.
На территории зеленой зоны преобладающей древесной породой является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), которая, в силу своих эколого-биологических особенностей является наиболее информативным объектом для изучения. Морфобиологические характеристики вегетативных и генеративных органов сосны достаточно объективно отражают протекание физиолого-биохимических процессов, а особенности формирования годичного прироста позволяют дать ретроспективную оценку влияния климатических факторов на рост в течение жизни дерева и оценить вклад техногенной нагрузки с момента ее появления.
Цель исследований – выявить основные факторы, влияющие на дендрохронологические, морфобиологические и генеративные характеристики Pinus sylvestris как основной породы пригородных лесов, и определить ее жизненное состояние в зеленой зоне г. Читы.
Для реализации данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
провести измерения ширины годичных колец и осуществить дендрохронологический анализ сосны под действием климатических колебаний и техногенного загрязнения разного уровня;
-
изучить влияние природно-техногенных условий на морфобиологические параметры вегетативных и генеративных органов, а также на качественные показатели семян;
-
определить жизненное состояние сосновых древостоев, произрастающих в условиях с различным уровнем загрязнения.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В локальных климатических условиях зеленой зоны г. Читы динамика годичного радиального прироста сосны обыкновенной определяется количеством атмосферных осадков первой половины текущего и конца предшествующего (сентябрь) сезонов вегетации. Влияние температуры воздуха выражено через соотношение с количеством атмосферных осадков. Отклик радиального прироста на загрязнение выражается в снижении размеров годичного кольца, уменьшении амплитуды его погодичных колебаний, изменении цикличности.
2. Основными факторами, определяющими морфометрические показатели вегетативных и генеративных органов сосны, являются погодно-климатические условия периода вегетации, особенно в период их закладки.
3. Наиболее информативными морфобиологическими показателями техногенного воздействия на сосну обыкновенную в исследуемых условиях является уровень и тип дефолиации крон, а также качественные характеристики семян. Влияние загрязнения на качество семян проявляется в случае, когда закладка и начальный этап их формирования происходили в неблагоприятных погодно-климатических условиях.
Научная новизна. Впервые для Восточного Забайкалья на примере лесопарковой части зеленой зоны г. Читы выполнен анализ влияния природно-техногенных условий на широкий круг дендрохронологических и морфобиологических показателей сосны. Определена динамика ширины древесных годичных колец за 163 года и построена древесно-кольцевая хронология, показавшая характер отклика сосны на климатические изменения за весь период и на возросшие атмосферные выбросы. Выявлены различные по продолжительности циклы прироста и установлена их синхронность с цикличностью климатических характеристик.
Установлена зависимость параметров вегетативных и генеративных органов сосны от погодно-климатических условий в период их закладки и формирования, показан негативный синергетический эффект воздействия загрязнения на качество семян сосны при засушливых условиях в период их закладки, выраженный в снижении энергии прорастания. Дана оценка относительного жизненного состояния древостоев сосны в зеленой зоне города и влияния на него техногенного загрязнения.
Практическая значимость работы
1. Выполненные исследования расширяют базу дендрохронологических данных по регионам Сибири и представляют начальный этап создания сети мониторинга лесного фонда на территории Забайкальского края.
2. Вывод о зависимости качества семян от погодно-климатических условий в период их закладки может использоваться при сборе семян для лесосеменных плантаций.
3. Полученные результаты по оценке жизненного состояния сосны в зеленой зоне важны для разработки мер по восстановлению пригородных лесов.
4. Отдельные разделы работы могут быть использованы при подготовке лекций и проведения практических занятий со студентами естественных факультетов, а также представляют интерес для преподавателей биологии в школе и для экологических экскурсий школьников.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международных (Томск, 2002; Москва, 2007; Чита, 2008; Белгород, 2008, 2010), Всероссийских и региональных симпозиумах, конференциях, школах (Чита, 2001, 2005, 2008, 2010, 2011; Пущино, 2002, 2008; Красноярск, 2007; Улан-Удэ, 2007, 2010; Новосибирск, 2009), на заседаниях лаборатории структуры древесных колец ИЛ СО РАН в 2008–2010 гг., ежегодных молодежных сессиях, посвященных дню науки в ИПРЭК СО РАН в 2007–2011 гг. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ, грант 11-04-98013-р_сибирь_а, и междисциплинарного проекта СО РАН № 92 «Прогноз изменения климата Центральной Азии на основе анализа ежегодных записей в озерных осадках, древесных кольцах и ледниках региона».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, из которых 6 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 157 страницах, содержит 41 таблицу, иллюстрирована 36 рисунками. Библиографический список включает 188 наименований, в том числе 15 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю к.б.н. В.П. Макарову за оказанную помощь в организации исследований, к.г.-м.н. Л.В. Замане за всестороннюю помощь и поддержку на всех этапах работы, к.с.-х. н. В.П. Бобриневу за ценные советы и предложения, заведующему лаборатории структуры древесных колец ИЛ СО РАН к.ф.-м.н. В.А. Шашкину за предоставленную возможность работать на дендрохронологическом оборудовании, а также к.г.н. Д.В. Овчинникову, к.и.н. В.С. Мыглану, к.б.н. А.А. Кнорре, к.б.н. В.В. Кукарских, д.б.н. Д.Е. Румянцеву за методические рекомендации и помощь в работе с программами по обработке данных, к.б.н. Л.В. Афанасьевой и к.б.н. Е.П. Якимовой за консультации и ценные советы, которые были учтены при подготовке диссертации.
