Введение к работе
Актуальность. При освоении таенных территорий вмешательство человека часто ведет к необратимым изменениям спонтанной тайги. В условиях экстенсивного освоения территории важен подбор информации о природной среде региона, направленной на решение проектных, экспертных и других хозяйственных задач. Отсюда особая роль информации,'направленной на прогнозирование и оценку динамики природной среды Обь-Иртншья, особенно его растительности, так как в обозримой перспективе большая часть лесов Западной'Сибири будет представлена послерубочными или пос-лепожарными восстанавливающимися сообществами.
В ландшафтоведении при разработке практических рекоменда- -ций используется прогноз текущей динамики, когда важная роль принадлежит растительному компоненту (Сочава, 1974; 1978а). Специфика изучения пространственно-временной динамики здесь такова, что биогеоценозы, выступающие в качестве переменного состояния в процессе восстановительных смен поколений древостоя. ;фации, рассматриваются с учетом йх~локализации в различных ландшафтных структурах.
В лесной типологии изучение динамики осуществляется на биогеоценотической основе, но недостаточно внимания уделяется пространственному анализу (Сочава> 1974). Проводится инвентаризация лесных сообществ и изучение их антропогенной динамики с учетом морфологических ландшафтных единиц (Калашников, Кире-ев, 1978; Фуряев, Киреев, 1979). Однако, редко используются классификационные единицы, отражающие влияние интегральных природных процессов.по геомерному принципу.
Это определяет основные задачи дальнейшей разработки вопросов динамической классификации лесных сообществ с учетом их пространственного размещения и крупномасштабного картографирования в ландшафтных структурах на топологическом уровне. На основе такой классификации может быть дан прогноз изменения состояния лесной растительности, в том числе и сырьевых баз лесопромышленных предприятий.
Работа выполнялась по теме научных исследований Института географии СО АН СССР "Географическое прогнозирование как основа рационального природопользования и охраны природной
среда Западной Сибири в связи с хозяйственным освоением" (й госрегистрации 76065744, 01860010877).
Цель и задачи. Цель диссертации изучить структуру и характер преимущественно восстановительно-возрастной и возрастной динамики лесшх сообществ Обь-Иртышского региона. Для этого решались следующие задачи:
на основе их таксационных и экологических признаков дать фитоценотическую характеристику лесных сообществ комплексных физико-географических профилей и ключевых участков в Кон-до-Сосьвинском Приобье, Никнем Прииртышье, Прктоболье.
провести классификацию лесных сообществ в генетические типы леса, отразив их восстановительно-возрастную динамику, и выделение некоторых сукцессионных рядов сообществ с учетом их эволюционной динамики.
изучить пространственные аспекты восстановительно-возрастных смен сообществ с учетом их локализации в различных условиях природного окружения по структурам пространственно-функционального взаимодействия (СП&З) в классификации В.С.Ми-хеева (1987а, б).
на основе лесотипологического картографирования выявить характер антропогенной нарушенное территории.
Научная новизна. I. Изучены закономерности "региональной" изменчивости растительного покрова ключевых участков, формирования древостоев сообществ в системе ландшафтных структур "долина-водораздел", образующей в Западной Сибири специфическую .убпланетарную флювиалъно-болотную структуру пространственно-функционального взаимодействия. При этом рассмотрена растительность подтопляемых флювкально-денудационных террас, где выделяются как преобладающие СПОВ слабодренированной олпго-трофной серии или олиготрофные комплексы автоморфного развития, террас с первичной сетью эрозионных врезов, для которых характерно сочетание СП5В те;..нохвойной тайги приречного дренирования и олиготрофной серии, а такие водоразделов, их склонов с СПФВ дренированной темнохвойной тайги и растительностью литоморфных рядов развития.
2. Установлена зависимость восстановительно-возрастной динамики древостоев сообществ от природного окружения по ландшафтным, структурам - СПФВ, представляющигл различные уровни от террас до водоразделов.
3. Применен метод информационной энтропии для оценки изменения разнообразия структуры древостоев по восстановительно-возрасгннм стадиям генетических йшов леса.
Объекты и методика исследования. Объектом исследования явилась лесная и лесо-болотная растительность, ее спонтанная и антропогенная (восстановительно-возрастная) динамика ключевых участков Обь-Иртышья, изученная на топологическом уровне по сообществам и их типам.
Под сообществом (фитоценозом) понимается совокупность популяции растений, связанных условиями местообитания и взаимоотношениями в фитоценозе в пределах более или менее однородного комплекса факторов среды (экотопа) (Маркин, Розенберг, 1983). Выбранные ключевые участки и комплексные физико-географические профили расположены з Кондо-Сосьвинском Приобье (округе), которое занимает центральную часть Кондо-Сосьвинской провинции, расположенной в северо-западной части среднетаежной подзоны Западной Сибири в верховьях рек Кондо, Пелыма, Тапсуя, Мал, Сосьвы, Нягынъегана (Михеев, Дибцев, 1975), на территории Нижнего Птаиртшгця от устья р.Тобола на юге до д.Цингалы на севере' в пределах Нгошеиртыш-Обской провинции подзон средней и южной тайги (Южная .... 1975). На территории Птатоболья изучались лесные и лесо-болотные сообщества террас в районе оз.Светлого и оз.Кашкуль на междуречье р.Тобола и р.Вагая в Кондик-ской провинции, южно-таенной подзоне (Физико-географическое..., 1973). Согласно лссорастительного районирования территория Нижнего Прииртышья и Притоболья представляет Тоболо-Приобскую равнинно-болотную провинцию (Лесс-растительные ..., 1973).
Решение сформулированных задач осуществлялось как традиционными, так и новыми методами. Исследование сообществ сводилось к следующему. В сообществах закладывались пробные площади таксации от 400 до 1000 м2, где проводилась таксация древостоев по методике Н.П.Анучина (I960) с перечетом деревьев, определением средних диаметров, еысот, возраста, запасов, бонитетов древостоев и др.таксационных показателей. С помощью возрастного бура осуществлялось сплошное бурение деревьев по площади выдела. Для кедра - І0-5О, для сосны - 30-60 образцов. Выборка их количества сделана с точностью Cs =10-Т5#. По годичным кольцам подсчитывался возраст деревьев, у которых был определен с помощью поправок абсолютный Еозраст. Это позволяет рассмотреть
изменение численности деревьев не только по возрастным категориям, но и по годам для сопоставления с другими показателями. Особенности возрастной структуры древостоев оценивались по варьированию показателей численности деревьев на гектар по 10-летним периодам для лесо-болотных сообществ по методике Г.Е.Комина (1963). Для возрастных стадій кедровников показатели численности деревьев осреднялись по пространственному набору сообществ для кадцой стадии. При выделении генетических типов леса использовались концепции, положения и процедуры, разработанные рядом авторов (Колесников, 1956, 1958; Колесников, Смолоногов, I960; Шпхов, Смолоногоз, 1984). Под генетическим типом леса понимаются территориально разобщенные участки леса (сообщества), принадлежащие к одноименным стадиям возрастных или восстановительных смен, однородные по комплексу лесорастительных условий, составу древесных пород, ярусам растительности. По мнению ряда исследователей генетический тип леса равнозначен ландшафтной фации (Прокаев, 1972; Махонин, Смолоногов, 1976).
Для крупномасштабного картографирования лесных сообществ с отражением спонтанной и антропогенной динамики на ключевых участках использовались некоторые методические приемы, изложенные в работах М.Я.Цветкова (1950), С.А.Грибовой, Г.Д.Самариной "(1963), А.А.Крауклиса, Ю.О.Медведева (1970).
Устанавливались гемнохвойные коренные сообщества (в узком смысле) как восстановленные спонтанные группировки, и производные от них мелколиственные сообщества. При выделении структур щзстранственного взаимодействия применялась классификация В.С.Михеева (1987а, б). Под СПЗВ понимается тип пространственного интегрального функционирования природных структур в рамках геомерных ландшафтных классификационных единиц от групп фаций до геомов на топологическом уровне.
їїоактачеекая значимо сть. Разработанные схемы генетических тішов леса на районы Нижнего Прииртышья и Притоболья позволяют дополнить ранее разработанные классификации на эту территорию. Выявление закономерностей.возрастной динамики имеет практическое значение для планирования рубок ухода, предупреждения заболачивания. Эти рекомендации использушея в Тюменском лесохозяй-СТ13СЧ1ЮМ производственном объединении. Исследования структуры и динамики лесных сообществ в Обь-Иртышье использовались в отчетах ГКНТ при СМ СССР и внедрялись Институтом "Согозгипроводхоз".
Предметом защита являются следующие основные положения.
-
Структура и динамика лесных сообществ в Обь-Иртышье подчиняются различиям в системах пространственного взаимодействия, представляющих ландшафтные "уровни" (пойма-терраса-водораздел) долинно-речного комплекса, сформированные под воздействием региональных средообразующих факторов.
-
В структурах пространственного взаимодействия различных "уровней" флористически сходные сообщества существенно отличаются по восстановительно-возрастной динамике, что является основанием для их разделения в самостоятельные генетические типы леса.
-
Подзональные различия в структуре и динамике сообществ долинно-речного комплекса сглажены для лесо-болотных :и "темно-хвойных" сообществ террас..
-
Изучение восстановительно-возрастной динамики сообществ через структуры пространственного взаимодействия позволяет уточнить процедуру их обобщения в генетические типы леса.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на 17 научной конференции молодых географов Сибири и Дальь^го Востока (Иркутск, 1975), на У научной конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1979), лаборатории лесоведения ИЗР и Ж УНЦ АН СССР (Свердловск, 1985), лаборатории лесоводства и лесопользования ИЛ УЩ АН СССР (Свер:-ловск, 1990), на конференции, посвященной памяти Л.МЛерепни-на (Красноярск, 1991).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Объем составляет 183 страницы, в том числе 4 таблицы, 22 рисунка, 5 легенд, 7 приложении Список литературы - 159 наименований (в т.ч. 2 иностранных).
Автор выратает глубокую благодарность д.г.н. В.С.Михее-ву, д.б.н. Е.П.Смолоногову, под непосредственным руководством которых он длительное время работает.
Ряд проработок осуществлен в содружестве с к.б.н. Ю.В.По-люшкиным и к.г.н. И.Ф.Гелетой. Км автор глубоко признателен.
Автор благодарен за благожелательное отношение и консультации д.б.н. Н.Н.Лаврєнко, за консультации при написании работы д.г.н. Е.Г.Нечаевой, а за научно-организационную помощь ' к.г.н. Г.В.Бачурину, инженерам Н.А.Соколову, А.В.Чегалареву, Б.Д.Мартынову, Б.Ф.Г^тину.