Введение к работе
Актуальность темы. Торфяные болота занимают более 8%, а вместе с мелкооторфованными заболоченными землями (мощность торфа <30 см) более 1/5 территории страны (Вомперский и др. 1994, 1999, 2005). Древесная растительность присутствует на 38% площади болот и 47% заболоченных земель, из которых, соответственно, 17% и 23% - лесные. В лесной зоне сомкнутые насаждения занимают большую часть верховых, переходных и низинных болот - 28, 28 и 44%, соответственно, и 32% мелкооторфованых земель (Вомперский и др. 2011). Наличие лесной растительности индицирует лучшее дренирование таких местообитаний при сохранении общего тренда болотообразовательного процесса. Изменение условий среды легко нарушает этот хрупкий баланс, особенно при незначительной мощности торфяной залежи. При этом лесные болота выполняют важные средообразующие функции, вносят существенный вклад в биоразнообразие, нередко являясь перспективным объектом ведения лесного хозяйства, источником различных ресурсов. Находясь на стыке «леса» и «болота», они оказались вне пристального внимания исследователей, поэтому изучение их экологических особенностей, анализ их возможной реакции на изменение условий среды и особенно климата имеют важное научное и практическое значение.
Цель работы. Расширить представления о процессах формирования заболоченных и болотных лесов и показать механизмы, связывающие современную структурную организацию экосистем с условиями и динамикой заболачивания. Задачи исследования
На примере лесных болот и заболоченных лесов территории Центрально-Лесного Государственного Заповедника (ЦЛГБЗ), Тверская область:
Оценить распространение лесных болот и описать структуру и состав растительности, строение торфяной залежи в связи с особенностями гидрологического режима основных их типов.
Изучить историю формирования: время и особенности образования лесных болот, состав палеосообществ и условия заболачивания, с выделением их основных стадий и анализом особенностей.
Исследовать динамику заболачивания при палеоклиматических изменениях Голоцена и выявить факторы, определяющие локальную специфику этих процессов.
Защищаемые положения
Для водораздельных лесных болот и заболоченных лесов, относящихся к сходным типам леса, характерно высокое разнообразие микроландшафтов, что приводит к формированию участков с различным водным режимом, отличающихся как особенностями строения и состава растительного покрова, так и различной реакцией на климатические изменения.
Формирование водораздельных лесных болот и заболоченных лесов имеет длительную историю, сравнимую со временем образования крупных верховых болот, и проходит несколько стадий, отличающихся климатическими и эдафическими условиями. Гидрологические особенности участка могут как
нивелировать, так и усиливать климатический эффект, что формирует различную реакцию водораздельных лесных болот на климатические изменения. На протяжении всей истории формирования и в настоящее время климатический фактор определяет общий вектор заболачивания, а гидрологические особенности участка - разнообразие сценариев развития и устойчивость лесоболотных экосистем к изменениям среды. Научная новизна. На примере Центрально-Лесного заповедника выявлены основные факторы, определяющие водный режим, структуру и состав растительности лесных болот и заболоченных лесов. Получены новые данные о времени заболачивания лесов изучаемой территории, значительно увеличивающие оценку возраста лесоболотных биогеоценозов. На основе эколого-флористического подхода показано, что формирование лесных болот происходило в несколько стадий, отличающихся климатическими и эдафическими условиями, а особенности заболачивания конкретных участков определялись комплексом геоморфологических и локальных гидрологических условий. Получены новые данные о положении заболоченных лесов в ряду лесных и болотных биогеоценозов с точки зрения запасов и накопления почвенного углерода.
Практическая значимость. Понимание связи биогеоценотических характеристик и функциональных свойств лесных болот и заболоченных лесов с факторами среды как в современном состоянии, так и в процессе формирования и развития, позволяет более обоснованно и эффективно решать вопросы их рационального использования и сохранения в условиях изменения климата.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на следующих конференциях, симпозиумах и совещаниях: "Климатические изменения и лесные экосистемы" (Climate change and forest ecosystems), Kaunas 2008; "Человек и окружающая среда в бореальной зоне: прошлое, настоящее и будущее (Man and environment in boreal forest zone: past, present and future), ІДЛГЗ 2008; "Ботаника и ботаническое образование: традиции и перспективы", МГУ, 2004 г.; 15 международный торфяной конгресс (12th International Peat Congress), Tampere 2004; и ряде других. Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 1 в журнале из списка ВАК, 4 тезисов.
Личный вклад автора. Автором сделаны ландшафтные профили, геоботанические описания на пробных площадях, проведен отбор образцов, их обработка. Выполнен анализ ботанического состава торфа (3/4 образцов), определены физико-химические характеристики (объемный вес, степень разложения и др.). Часть полевого материала собрана в рамках плановой работы совместно с сотрудниками ЦЛГЗ: измерение уровня воды, таксация древостоя вдоль профиля одного из объектов. Интерпретация, статистическая обработка, анализ и представление материалов принадлежат автору. Структура и объём диссертационной работы. Работа состоит из Введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы. Она изложена на 150 страницах, включая 133 страниц машинописного текста. Содержит 24 рисунка и 6 таблиц. Список литературы включает 140 источников, в т.ч. 35 на
иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю А.А. Сирину, глубоко благодарен с.н.с. Т.Ю. Минаевой (ЦЛГЗ) за многолетнюю поддержку, руководство в проведении полевых исследований и обработке материалов, сотрудникам ЦЛГЗ за помощь в сборе полевых материалов, Н.В. Стойкиной (Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН) и О.Н. Успенской (ГНУ ВНИИО РАСХН) за обучение основам ботанического анализа торфа и помощь в определении, д.б.н. О.В. Смирновой (ЦЭПЛ РАН) за ценные замечания.
