Введение к работе
Актуальность исследований. В Приморском крае антропогенная трансформация коснулась всех лесных формаций, в том числе хвойно-широколиственных лесов, определяющих уникальность и своеобразие природы региона (Куренцова, 1973; Добрынин, 2000; Петропавловский, 2004). В результате пожаров и бессистемных рубок из их состава часто выклиниваются важные структурные элементы, приводя к смене типов леса, как правило, нежелательной. В настоящее время в Приморье коренные леса – с доминированием кедра корейского и пихты цельнолистной – остались только в заповедниках, слабонарушенные, или условно-коренные (по Ю.И. Манько, 1998) леса – в труднодоступных районах и на особо охраняемых территориях. На остальной территории лесной покров представлен малоценными вторичными лесами или полностью деградирован.
Одной из важных задач современного природопользования, является сохранение и восстановление биологического разнообразия (Исаев и др., 1997; Рысин, 2001), а одной из первоочередных задач лесоведения – изучение и структурно-функциональной организации коренных и производных лесов, что выполнимо только при организации стационарных комплексных исследований (Сукачев, 1961; Tilman, 1988; Вомперский, 2001).
Одним из основных аспектов структурно-функциональной организации растительного покрова является ценотическая структура, т.к. она формируется в результате взаимодействия комплекса факторов (экологических и ценотических) и отражает все процессы функционирования ценоза. Мониторинг ее динамики с учетом условий произрастания, возраста и степени антропогенной нарушенности позволяет более глубоко познать закономерности и особенности восстановления коренных типов леса.
Для выделения элементов ценотической структуры обычно используется метод картирования. Этот метод достаточно апробирован, высокоинформативен, но чрезмерно трудо- и времеемкий. В последние годы для оценки пространственной структуры растительного покрова широкое применение нашел метод графов. В этом случае объектом внимания исследователя являются элементы не фитоценозов, а ландшафтов и других территориальных единиц более высокого ранга (Беликович, 1990; Collins, Glenn, Roberts, 1993; Andel, 1994; Киселев, 2002).
В связи с вышесказанным была поставлена цель – изучить и в сравнительном аспекте проанализировать эколого-ценотическую структуру наиболее распространенных вторичных типов леса Южного Приморья, исследованную двумя методами – методом картирования и графов.
В задачи исследований входило:
-
Изучить фитоценотическую структуру типов леса на постоянных пробных площадях экологического профиля «Горнотаежный».
-
Построить графовые модели растительного покрова для каждого исследованного типа леса.
-
Сравнить ценотическую структуру фитоценозов, определенную методом картирования и методом графов.
-
Изучить изменения таксационных характеристик древостоя в парцеллах сухих дубняков на южном склоне в процессе восстановительной сукцессии.
-
Разработать предложения по прикладному использованию полученных результатов.
Научная новизна. Впервые описана парцеллярная структура для шести и построены графовые модели для девяти вторичных типов леса, репрезентативных для Южного Приморья. Обоснована целесообразность использования обоих методов на разных этапах наземного мониторинга.
Выявлено, что в распределении элементов ценотической структуры, выделенных обоими методами, четко прослеживается связь как с условиями первичного экотопа, в частности с разными элементами микрорельефа, так и с ценотическими факторами. Установлено, что графовые модели растительного покрова в большей степени отражают роль экологических факторов и не всегда четко согласуются с его парцеллярной структурой.
Анализ изменения таксационных характеристик древостоя с учетом парцеллярной структуры в сухих дубняках южных склонов показал, что изреживание большей интенсивности при меньшем увеличении таксационных показателей характерно для насаждений, произрастающих в более благоприятных экотопах
Практическая значимость. На постоянных пробных площадях, заложенных в лесных угодьях Горнотаежной станции ДВО РАН, начаты мониторинговые исследования с целью изучения динамики восстановления коренных типов леса в Южном Приморье. Полученные данные могут быть использованы в разработке проектов по реконструкции лесов, т.к. они отражают неоднородность размещения растительного покрова по территории. Особенности парцеллярной структуры ценозов следует учитывать при выборе способа содействия естественному возобновлению хвойных пород.
Результаты изучения структуры лесных ценозов, полученные на основе картирования, следует использовать для подбора «точек» при постановке экспериментов по смежным дисциплинам (экологии, физиологии, микробиологии, почвоведению и др.). Результаты исследований используются в учебных программах. На базе экологического профиля «Горнотаежный» разработан проект учебной экологической тропы для учащихся разных возрастных групп.
Апробация. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях Ботанического сада-института ДВО РАН «Растения в муссонном климате» (Владивосток, 2007, 2009), на VIII Дальневосточной конференции по заповедному делу (Благовещенск, 2007), заседаниях ученого совета Горнотаежной станции ДВО РАН (Горнотаежное, 2008, 2009) и Ботанического сада-института ДВО РАН (Владивосток, 2009).
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, включая предложения по практическому применению результатов исследований, заключения, списка литературы и 3-х приложений; она содержит 17 таблиц и 50 рисунков. В списке используемой литературы приведено 166 библиографических источников, в т.ч. 16 – иностранных авторов.
1. ИЗУЧЕНИЕ ЦЕНОТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЛЕСНЫХ ЦЕНОЗОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Понятия и термины
В разделе раскрывается содержание основных терминов, используемых в работе – фитоценоз, тип леса (Сукачев, 1951), ценоэлемент (Трасс, 1970), парцеллы (Дылис, 1969), микрогруппировка (Ярошенко, 1968; Корчагин, 1976).
1.2. Исторический обзор
Раздел содержит обзор работ, посвященных изучению ценотической структуры лесных ценозов. Рассматривается история формирования учения о растительных сообществах. Отмечается, что интерес к изучению структурно-функциональной организации растительного покрова усилился во второй половине XX в. (Сахаров, 1957; Ярошенко, 1958, 1968; Дылис, 1964, 1969, 1974; Норин, 1987а, б, 1991, 1994; Мазинг, 1973; Крылов, 1983; Галанин, 1989а, 1990; Беликович, 1989, 2001; Осипов, 1996, 2001; и др.).
В последние три десятилетия появилось большое количество публикаций по эколого-ценотической структуре лесов в разных регионах России: смешанных лесов Московской области (Ханина, Бобровский, 2006), широколиственных лесов Восточно-Европейской равнины (Смирнова, Бобровский, 2001), хвойно-широколиственных лесов Восточно-Европейской равнины (Ипатов, 2007), сосняков лишайниково-зеленомошных Карелии (Ипатов и др., 1996), кедровников Западной Сибири (Николаева, 1997; Кирпотин, 1994), лиственичников Северной и Средней Сибири (Абаимов, Бондарев, 1997; Абаимов и др., 1997), горных еловых и пихтовых лесов Тянь-Шаня и Алтая (Проскуряков, 1983), пихтово-осиновых лесов Саян (Исмаилова, Назимова, 2007), лиственичников и каменноберезняков Северного Охотоморья (Москалюк, 1988, 1996а, 1999а, б, 2004, и др.), и др.
На юге Дальнего Востока начало исследованиям по ценотической структуре хвойно-широколиственных лесов положил П.Д. Ярошенко (Иванова и др., 1963). К настоящему времени получены сведения по структуре коренных пихтово-еловых (Пономаренко, Таранков, 1968; Комарова, 1978), кедрово-широколиственных (Утенкова и др., 1983, 1987; Комарова, 1993, и др.; Максимова, 1987), вторичных чернопихтово-широколиственных лесов и ясеневников (Кудрявцева, Елпатьевская, 1999; Кудрявцева, Елпатьевский, 2001), вторичных широколиственных лесов и дубняков (Москалюк, 2001, 2002а; Москалюк, Комова, 2007; Комова, 2008б; 2009) и сосняка из Pinus densiflora (Москалюк, Репин, 2002).
В главе описываются рельеф, гидрология, климат, почвы, флора и растительность района исследований.
Приморский край ограничен координатами 4823' с.ш. – 4218' с.ш. в пределах Тихоокеанского пояса. Он входит в климатическую Тихоокеанскую область умеренной зоны (Витвицкий, 1969). Климат – муссонный с ясной, морозной зимой и теплым, влажным, с затяжными дождями летом.
По флористическому районированию С.С. Харкевича (1985), растительный покров Приморского края относится к Уссурийскому району Восточно-Азиатской флористической области с северным, центральным и южным подрайонами. Последний характеризуется самой богатой флорой. В нем произрастает около 2 тыс. видов – более половины всей флоры Дальнего Востока (Сосудистые ..., 1985-1996).
