Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСАГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Массив Иремель (Южный Урал)
2.2. Г. Серебрянский Камень (Северный Урал)
2.3. Массив Хусь-Нёр (Приполярный Урал)
2.4. Сопка, высотой 312,8 м н.ур.м. (Полярный Урал)
ГЛАВА 3. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМЫ РАБОТ
3.1. Программа исследований
3.2. Объекты исследований
3.3. Методика исследований
3.3.1. Методика закладки пробных площадей
3.3.2. Методика изучения семеношения деревьев и древостоев
3.3.3. Методика учета всходов, самосева и подроста
3.4. Объем работ
ГЛАВА 4. ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ СИБИРСКОЙ В ВЫСОКОГОРЬЯХ ЮЖНОГО УРАЛА
4.1. Семеношение деревьев и древостоев
4.2. Выживаемость всходов и самосева
4.3. Характеристика подроста
ГЛАВА 5. СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ДЕРЕВЬЕВ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ
5.1. Г. Серебрянский Камень (Северный Урал)
5.2. Массив Хусь-Нёр (Приполярный Урал)
5.3. Сопка, высотой 312,8 м н.ур.м. (Полярный Урал)
ГЛАВА 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ВСХОДОВ, САМОСЕВА И ПОДРОСТА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ
6.1. Г. Серебрянский Камень (Северный Урал)
6.2. Массив Хусь-Нёр (Приполярный Урал)
6.3. Сопка, высотой 312,8 м н.ур.м. (Полярный Урал)
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы резко возрос интерес мировой научной общественности к лесным экосистемам верхней границы древесной растительности. Прежде всего это связано с потеплением климата нашей планеты. Известно, что экосистемы в высокогорных и высокоширотных районах наиболее чувствительны к изменениям климатической обстановки. Поэтому они являются весьма перспективными объектами при изучении динамических процессов, происходящих в лесных сообществах в связи с изменением тех или иных климатических факторов.
В последние годы усиление процесса лесовозобновления и увеличение сомкнутости редколесий и криволесий ниже верхней границы древесной растительности отмечается в различных регионах планеты (Kearney, 1982; Lavoie, Payette, 1992; Jakubos, Romme, 1993; Taylor, 1995; Woodward et al., 1995; Lloyd, Graumlich, 1997; Kullman, 2001). Имеются данные о расселении подроста выше границы леса и ее продвижение вверх по склонам в течение последних 60 - 80 лет на Южном (Моисеев и др., 2004) и Полярном Урале (Шиятов и др., 2005).
Считается, что основными причинами безлесья горных тундр являются жесткие экологические условия тундровых местообитаний для прорастания семян, развития всходов и подроста древесных пород, недостаток доброкачественных семян и чрезвычайно малый занос их в тундру (Норин, 1958).
Несмотря на возросший интерес к изучению формирования лесных насаждений на верхней границе древесной растительности, многие вопросы, связанные с семенной продуктивностью древостоев, экологией и оценкой успешности лесовозобновления в этих условиях остаются слабоизученными.
Они представляют как научный, так и практический интерес.
Исследования выполнены в 2003 — 2007 гг. в рамках международного проекта ИНТАС-01-0052 и проекта РФФИ-05-04-48466.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы — изучение естественного возобновления ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и лиственницы сибирской {Larix sibirica Ledeb.), произрастающих на верхнем пределе своего распространения на Южном, Северном, Приполярном и Полярном Урале.
Поставленная цель реализована при решении следующих задач: •определение параметров шишек и семенной продуктивности ели сибирской и лиственницы сибирской на различных высотных уровнях экотона верхней границы древесной растительности (ЭВГДР); •оценка влияния высоты над уровнем моря (н.ур.м.) на количество всходов и самосева изучаемых видов древесных растений; • определение количественных и качественных характеристик подроста с учетом высоты н.ур.м.; •исследование особенностей распределения количества подроста по таксационным показателям; • оценка влияния различных факторов среды на успешность лесовозобновления в условиях высокогорий Урала.
Научная новизна. Впервые в высокогорьях Урала изучены форма и параметры шишек, выход и качество семян; оценена семенная продуктивность деревьев и древостоев ели сибирской и лиственницы сибирской в зависимости от высоты н.ур.м. Дана оценка выживаемости всходов и самосева изучаемых видов древесных растений в различных условиях среды. Показано изменение количественных и качественных показателей подроста при продвижении вдоль высотного градиента в исследуемых горных массивах. Изучены изменчивость таксационных показателей подроста и особенности их распределения по таксационным признакам на различных высотных уровнях.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В ЭВГДР с увеличением высоты н.ур.м. происходит снижение количества плодоносящих деревьев ели сибирской и лиственницы сибирской, урожайности шишек и семян, а также всхожести и энергии прорастания семян. Наиболее резкое снижение этих показателей наблюдается при переходе от средней к верхней части ЭВГДР.
2. Наиболее благоприятные условия для выживания и роста всходов, самосева и подроста складываются в средней части ЭВГДР.
3. В различных лесорастительных районах Урала в ЭВГДР семенная продуктивность деревьев и древостоев, а также результативность лесовозобновления в целом различаются незначительно.
4. Условия и характер лесовозобновления в ЭВГДР обусловливают формирование разновозрастных древостоев с низкими показателями полноты и сомкнутости.
Практическая значимость. Знание процессов естественного лесовозобновления в высокогорьях является основой для оценки динамики верхней границы древесной растительности. Результаты исследований могут быть использованы при проведении научных, лесоучетных и лесохозяйственных работ. Практическое применение могут иметь данные об урожайности шишек и семян ели сибирской и лиственницы сибирской.
Обоснованность выводов и достоверность результатов обеспечивается значительным объемом экспериментального материала, применением научно обоснованных методик, использованием современных математикостатистических методов обработки и анализа материалов исследований.
Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и программные вопросы, выбран и уточнен методический подход к их решению. Им или при его непосредственном участии собран экспериментальный материал. Обработка экспериментального материала, анализ результатов исследования и выводы сделаны лично автором.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации были представлены на всероссийской научной конференции молодых ученых «Экология в меняющемся мире» (Екатеринбург, 2006), II всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (Екатеринбург, 2006), международной научной конференции «Влияние изменений климата на бореальные и умеренные леса» (Екатеринбург, 2006), IV всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи — лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2008).
Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в т. ч. в журналах, рекомендуемых ВАК - две.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы. Текст изложен на 182 страницах, иллюстрирован 41 таблицей и 22 рисунками. Список использованной литературы включает 261 наименование, из них 52 работы на иностранных языках.
Благодарности. Автор благодарит научных руководителей доктора с.-х. наук, проф. З.Я. Нагимова и кандидата биолог, наук П.А. Моисеева за постановку актуальной темы научных исследований и методическую помощь в работе над диссертацией. Особую признательность автор выражает Н.Б. Кошкиной, А.А. Бартышу, Т.С. Бабенко, И.Г. Шевченко и А.А. Григорьеву за оказанную помощь в сборе материала и лабораторных исследованиях.
