Введение к работе
Актуальность темы. Возросший в последнее время интерес к углеродному циклу вызван проблемой "парникового эффекта", который проявляется в потеплении климата Земли. Изменения климата связаны, главным образом, с повышением концентрации углекислого газа в атмосфере (Парниковый эффект..., 1989; Cannel, 1995). Одной из основных причин этого является сжигание ископаемого топлива. Важную роль в эмиссии СОг играет биотический поток, связаїшьій с вырубкой лесов и трансформацией леспых земель в сельскохозяйственные (Кобак, 1988).
Статус бореальных лесных экосистем в балансе углерода до сих пор не получил однозначной оценки (Melillo et al., 1988; Kurz and Apps, 1994). Во многом это обусловлено неясной ролью крупного древесного детрита в этих экосистемах (Houghton, 1995). Очевидно, что для адекватной оцетси того, являются ли экосистемы источниками или поглотителями СО2 из атмосферы необходима информация о запасах и темпах высвобождения углерода из древесного детрита.
Леса Ленинградской области относятся к бореалыгым экосистемам и являются довольно характерными но структуре и особенностям лесопользования для Северо-Западного региона России. Эго, наряду с высокой степенью изучетюсти, делает их ценным и важным объектом для исследования детрита.
Цель и задачи исследования. В диссертации была поставлена следующая цель: оценить роль крупного древесного детрита в углеродном цикле лесных экосистем Ленинградской области.
В связи с поставленной целью задачами в диссертации были:
-разработать методы датирования, отбора и оценки степени разложения образцов детрита
определить закономерности и темпы разложения детрита сосны, ели, березы и осины в естественных условиях
предложить адекватный подход к определению запасов и динамики детрита в лесных экосистемах, учитывающий влияние лесопользования на изучаемой территории
Научная новизна. Предложены методы датирования образцов детрита, позволяющие свести к минимуму ошибки определения вре-мсіш разложения образцов. Разработаны способы отбора и оценки степени разложения детрита. Сформулировано понятие базисной плотности детрита, учитывающее как потерю массы в результате разложения, так и фрагментацию образцов. Определены закономерности и темпы разложеття детрита сосны, ели, березы и осины в естественных условиях. Впервые опытные данные по крупному детриту были
аппроксимированы составленными двухпараметрическими функциями, связывающими изменение плотности с периодом разложения и диаметром образцов. На основе полученных данных предложена математическая модель расчета запасов и динамики детрита в лесных экосистемах. В модели описана как естественная трансформация детрита, так и обусловленная влиянием лесопользования.
Используя полученные результаты и литературные даїшьіе, смоделирована динамика ССЬ-обмена в лесной экосистеме. Впервые оценена роль древесного детрита в определении углеродного статуса экосистемы.
Практическая значимость работы. Определена скорость разложения и запасы детрита в естественных условиях. Дан прогноз динамики С02 в экосистеме на 100-легпем временном интервале, который позволяет оценить влияние сплошных рубок, а также предсказать последствия возможных воздействий (как атропогешшх, так и естественных) на углеродный баланс экосистемы. Полученные результаты могут быть использованы при плаїшровашіи различных лесохозяйст-венных мероприятий.
Обоснованность и достоверность результатов. Для изучения разложеїшя образцов крупного древесного детрита было использовано 82 датированных участка на территории Ленинградской области. Проанализированы 1156 образцов. Составленные из опытных данных временные ряды покрывают 70-75-летний период для хвойных, 60-летний для березы и 40-летний для осины, то есть датированные, с определенными плотностями образцы, полностью охватывают периоды разложения изучаемых пород. Результаты исследований подвергнуты статистическому анализу. Адекватность математической модели описываемым процессам была оценена при сопоставлении с литературными данными, а также верифицирована при сравнении с результатами натурных измерений запасов детрита.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на международной конференции "Экология таежных лесов", Сыктывкар, 1998 г., "Северном симпозиуме по экологии крупного древесного детрита", Умеа (Швеция), 1999 г., на международной научно-практической конференции "Коренные леса таежной зоны Европы: со-времешюе состояние и проблемы сохранения", Петрозаводск, 1999 г., международной конференции "Леса и лесообразовательпый процесс на Дальнем Востоке", Владивосток, 1999 г., а также на международном совещания "Методы оценки состояпия и устойчітости лесных экосистем", Красноярск, 1999 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовало 8 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и 3 приложений. Список литературы включает 150 наименований, в том числе 65 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 15 таблицами и 53 рисунками.
