Введение к работе
Актуальность исследования. Особая значимость лесных сообществ как модельных объектов для познания функциональной организации растительного покрова заключается в том, что основные черты популя-ционной жизни древесных эдификаторов непосредственно определяют структуру и динамику фитоценозов в целом (Популяционная организация..., 1990). Изучение онтогенетического разнообразия раскрывает особенности самоподдержания ценопопуляций (ЦП) древесных видов, причины их устойчивости в лесных сообществах. Исследуя экологическое разнообразие растений можно получить представление об их распространении по различным природным зонам, выявить с помощью экологических шкал их потенциальные и реализованные экологические позиции в сообществах, прогнозировать развитие ЦП в лесных фитоце-нозах.
Цель и задачи исследования. Цель исследования заключается в выявлении популяционного и экологического разнообразия широко распространенных древесных растений в двух регионах подзоны хвойно-широколиственных лесов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
провести обработку геоботанических описаний лесных фитоценозов для оценки экологических параметров местообитаний с помощью программы EcoScaleWin;
оценить структурное разнообразие распространенных видов древесных растений, являющихся постоянными компонентами исследованных лесных фитоценозов;
изучить особенности онтогенетической структуры ЦП деревьев с помощью экспресс-метода, детально проанализировать онтогенетические спектры, динамику ЦП ели финской (Picea Xfennica (Regel) Кот.) и липы сердцевидной (Tilia cordata Mill) в лесных фитоценозах Республики Марий Эл (РМЭ);
рассчитать экологическую валентность и выявить экологическое разнообразие модельных видов древесных растений в изученных сообществах Московской области и РМЭ;
дать характеристику двухфакторных экологических пространств ЦП ели финской и липы сердцевидной;
определить индексы толерантности изученных древесных растений по отношению к основным абиотическим факторам среды.
Научная новизна. Впервые для подзоны хвойно-широколиственных лесов на примере двух географических районов исследовано экологическое разнообразие тринадцати видов древесных растений; построены лепестковые диаграммы с использованием показателей потенциальных
и реализованных экологических валентностей. Уточнены потенциальные диапазоны экологических факторов для трех видов древесных растений. С помощью экспресс-метода оценена онтогенетическая структура ЦП девяти видов деревьев, произрастающих в пределах одной подзоны, но в разных географических районах. Детально проанализированы популяционная структура ели финской и липы сердцевидной, их экологические пространства по почвенным факторам и освещенности.
Научно-практическая значимость. Полученные данные дополняют представления об экологическом и онтогенетическом разнообразии ЦП видов древесных растений. Материалы исследований могут служить основой для мониторинга растительных сообществ и популяций, определения потенциального видового богатства фитоценозов. Результаты исследований используются в лекционных курсах по фитоценологии, популяционной экологии растений, при проведении учебно-полевых практик студентов по ботанике и экологии.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и апробированы на: I, III, VIII, IX Всероссийских популяционных семинарах (Йошкар-Ола, 1998, 2001; Нижний Новгород, 2005; Уфа, 2006); Всероссийской научной конференции «Геоботаника XXI века» (Воронеж, 1999); Третьих Вавиловских чтениях «Социум в преддверии XXI века: итоги пройденного пути, проблемы настоящего и контуры будущего» (Йошкар-Ола, 1999); первой научной молодёжной школе и конференции «Сохранение биоразнообразия и рациональное использование биологических ресурсов» (Москва, 2000); школе-конференции «Актуальные проблемы геоботаники. Современные направления исследований в России: методологии, методы и способы обработки материалов» (Петрозаводск, 2001); международной научной конференции, посвященной 200-летию Казанской ботанической школы «Вопросы общей ботаники: традиции и перспективы» (Казань, 2006); II Всероссийской научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2006); межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и природопользования в бассейнах рек Республики Марий Эл и сопредельных регионов» (Йошкар-Ола, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, одна из которых в издании, рекомендованном Перечнем ВАК РФ.
Исследовательская работа выполнена при поддержке шести грантов: внутривузовского гранта Марийского госуниверситета (ПНИЛ-2) «Критерии оценки, онтогенетические и физиолого-биохимические аспекты экологического мониторинга, пути восстановления и рационального использования в природных и искусственных популяциях лекарственных растений Республики Марий Эл», Федеральной целевой
программы «Интеграция» №С-106 «Оценка биологического разнообразия лесной растительности в типичном ландшафте зандровой равнины в Республике Марий Эл», РФФИ №01-04-48949 «Поливариантность онтогенеза и гетерогенность популяций», №98-04-49294 «Пространственно-временная организация природных популяций растений», №04-04-49152 «Экологические механизмы адаптации растений к условиям среды и устойчивость популяций», №07-04-0952 «Оценка роли экологического и морфофизиологического биоразнообразия в устойчивости популяций растений и сообществ».
Декларация личного участия автора. Автор лично участвовала в проведении геоботанических описаний лесных фитоценозов на территории РМЭ, а также в подготовке и методическом обосновании компьютерной программы Есо Scale Win. Обработка данных, их интерпретация и оформление осуществлены соискателем самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 70-80 %.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 246 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов, 5 приложений, содержит 62 рисунка и 53 таблицы. Список литературы включает 400 источников отечественной и зарубежной литературы.
Основные положения, выносимые на защиту.
Популяции основных лесообразующих видов древесных растений подзоны хвойно-широколиственных лесов распространены в разных частях ареалов в сходных, узких диапазонах экологических факторов.
Уточнение потенциальных диапазонов шкал по климатическим и почвенным факторам является необходимым этапом для более детальной экологической характеристики местообитаний видов древесных растений в подзоне хвойно-широколиственных лесов, а также для верификации шкал Д.Н. Цыганова (1983).
Высокие индексы толерантности характерны для видов с обширными ареалами, захватывающими несколько растительных зон.
