Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2021 номер 2

В статье освещены результаты палеоботанического изучения торфяных отложений в разных лесорастительных зонах и типах местообитаний Западного Саяна, где в настоящее время сосна сибирская кедровая (сибирский кедр) Pinus sibirica Du Tour является доминантом. На основании палеокарпологического и радиоуглеродного анализов реконструированы изменения растительности, климата и ландшафтов от 8000 лет назад до современности. Материалом для исследования стали макроостатки ископаемых растений. Изменения видового состава макроостатков доминантных видов растений в каждом разрезе позволили объединить их в макрокомплексы, каждый из которых характеризует определенное время и ландшафтно-климатический режим. Построены карпограммы с детальной характеристикой ископаемых макрокомплексов по видовому составу для четырех разрезов. При анализе морфолого-анатомических особенностей каждого ископаемого объекта по степени сохранности проведена дифференциация их на две группы растений - локальную, отражающую особенности местообитания (фации), и сопредельную, характерную для более крупного территориального комплекса (палеоландшафта). Их сочетание дает представление о смене ландшафтной обстановки в ходе многовековых изменений климата. В каждой группе определяли эдификатор и доминанты прошлых фитоценозов, зафиксированных макрокомплексами ископаемых с использованием метода эколого-ценотического анализа. Установлена динамика состава и фитоценотической структуры растительных сообществ, сменяющих друг друга в ходе тысячелетней истории. Дана количественная оценка климатической обстановки, обусловливающей их смену в разные климатические эпохи. Установлено неоднократное смещение верхней границы леса при сопряженных изменениях температуры и атмосферного увлажнения, проявившихся одновременно на территориях исследования. На примере кедровой формации, представленной в разных лесорастительных районах тремя разными климатическими фациями кедровников, показано, что в каждой из них при общих для гор тенденциях изменения климата (потепления или похолодания, а также изменения атмосферного увлажнения) многовековые смены сообществ имели свою специфику.

В статье рассматриваются вопросы воздействия на природную среду утилизации боеприпасов на военных полигонах. Приводятся результаты комплексных исследований (почвы, растительности, мелких млекопитающих), проводившихся на двух полигонах: в Красноярской лесостепи (№ 1), где в 2013 г. закончена утилизация снарядов, и в Канской подтайге (№ 2), где с 1980 г. утилизация боеприпасов продолжается. Научная новизна работы заключается в междисциплинарном рассмотрении вопроса с привлечением инструментальных методов исследования и спутниковых данных. Установлено, что под воздействием взрывов формируется беллигеративный ландшафт, образуются воронки, которые заполняются водой. В результате выноса грунта (почвы и нижележащих почвообразующих пород) при взрывах изменяются структурная организация и физические свойства почв на расстоянии до 15 м от края воронки. Отмечено, что формирование сообществ происходит в течение длительного времени и начинается с пионерной стадии вследствие осыпания стенок воронок. Прямое воздействие взрывов на животное население проявляется во внутреннем кровоизлиянии и нарушении почечной ткани у мелких млекопитающих, а косвенное - в изменении биотопа: разрыхлении почвы и образовании водоемов на дне воронок, что способствует образованию локальных поселений полевки-экономки Microtus oeconomus Pallas. По результатам исследований определены параметры и пространственная приуроченность местообитаний, нарушенных подрывом боеприпасов, что необходимо для организации и ведения мониторинга этого техногенного воздействия. Данная проблема мало изучена и требует дальнейших исследований.

Впервые изучена магнитная восприимчивость (МВ) трех типов мерзлотных лесных почв (палевых, палево-бурых и подзолистых), формирующихся на многолетнемерзлых почвообразующих породах в условиях криоаридного климата Центральной Якутии. Отмечено, что исследуемые мерзлотные почвы развиваются в пределах различных высотных геоморфологических уровней древней аллювиальной Центрально-Якутской равнины и образуют снизу вверх, т. е. с повышением абсолютной высоты местности, закономерный зональный ряд: палевые серые - палевые типичные и осолоделые - палевые выщелоченные - палево-бурые типичные - палево-бурые оподзоленные и подзолистые почвы. При этом в данном ряду зональных почв также закономерно уменьшается величина значений их объемных (ОМВ) и удельных (УМВ) магнитных восприимчивостей в связи с увеличением интенсивности проявления элювиальных почвенных процессов, таких как осолодение и оподзоливание в генезисе данных почв. Средневзвешенные значения удельной магнитной восприимчивости, рассчитанные для 9 разрезов исследуемых мерзлотных лесных почв с учетом отдельных величин УМВ и мощности их генетических горизонтов, изменялись для палевых почв в пределах 21.6-42.1, палево-бурых - 3.9-12.4, подзолистых - 1.8-5.7 × 10^-8 м³/кг. Установлено, что на основании определенных значений ОМВ данных почв все исследуемые типы мерзлотных лесных почв Центральной Якутии относятся к группе маломагнитных и отличаются величинами объемной магнитной восприимчивости, не превышающими 100 × 10^-5 ед. Си. Среди исследуемых педонов зональных лесных почв Центральной Якутии отмечаются различные типы их магнитных профилей, которые определяются географо-генетическими особенностями данных почв.

Исследования природных гибридных зон тополя Populus L. в Западной Сибири показали, что наблюдаемая в них гибридизация является асимметричной и интрогрессивной. Однако ее фенотипическое проявление недостаточно изучено, что затрудняет создание эффективных программ отбора ценных форм и последующей селекционной работы. Цель настоящего исследования - проанализировать результаты изучения популяций тополей черного P. nigra L. , лавролистного P. laurifolia Ledeb. и иртышского P. irtyschensis Ch. Y. Yang в бассейне р. Томи по некоторым качественным анатомическим и морфологическим признакам, показать фенотипические проявления интрогрессивной гибридизации, выявить ее масштабы, направление и значение. Исследования комплекса качественных морфологических признаков выполнены в 23 популяциях на 684 особях. Установлено, что гибридизация тополя лавролистного и тополя черного в бассейне р. Томи наблюдается не повсеместно. Только на участках, где складывается оптимальное сочетание факторов, способствующих гибридизации, выделяются скопления гибридов (очаги гибридизации). Отобранные нами морфологические признаки позволяют достаточно надежно идентифицировать родительские таксоны и тополь иртышский. Дополнительное использование особенностей петиолярной анатомии дает возможность изучать разнообразие особей внутри выделенных таксонов. Изучение тополя лавролистного как в смешанных, так и в чистых (моновидовых) насаждениях не выявило признаков, свидетельствующих о проникновении генов тополя черного в его генофонд. Напротив, в популяциях тополя черного обнаружены фенотипические проявления интрогрессии как по морфологическим, так и по анатомическим признакам. Выдвинуто предположение, что наблюдаемая в бассейне Томи асимметричная интрогрессивная гибридизация между двумя видами тополя - широко распространенное явление внутри рода тополь. Проведенные исследования демонстрируют адаптивную роль интрогрессии в колонизации субоптимальных местообитаний.

Обезлесение ландшафтов и деградация лесов в лесостепной зоне - одна из важнейших экологических проблем в планетарном масштабе, в том числе в Северной Монголии - на южной границе бореальных лесов. На основе анализа динамики лесопокрытой площади за 1999-2016 гг., проведенного на постоянных пробных площадях в горных лесах хр. Хустай нуруу Северной Монголии, выявлены ключевые факторы, ведущие к обезлесению ландшафтов и деградации лесов. Мониторинг лесопокрытой площади разреженных спелых и перестойных мелколиственных лесов с участием в составе древостоев березы плосколистной Betula platyphilla Sukaczev и частично осины обыкновенной Populus tremula L. проводился комбинированным методом. В районе исследований процессы обезлесения и деградации лесов только нарастали и наиболее активно протекали в период с 2006 по 2009 г., когда лесопокрытая площадь с начала процесса обезлесения (1999 г.) снизилась на 463 га, или на 23.2 %. В ходе 17-летних мониторинговых наблюдений установлено, что в общей сложности 675 га (34 %) утратило лесной покров. В качестве неотложных мер для смягчения последствий и сдерживания процессов обезлесения и деградации лесов рекомендуется совершенствование системы устойчивого управления лесами, установление оптимальной численности выпасаемых домашних и обитающих диких животных, усиление профилактики и мер борьбы с насекомыми-вредителями, проведение лесовосстановительных работ на утративших лесной покров площадях с применением крупномерного посадочного материала из местных древесных пород.

Рассмотрены гигроскопические свойства коры хвойных древесных пород Сибири. Изотермы сорбции паров воды коры лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb., сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. и пихты сибирской Abies sibirica Ledeb. при изменении относительного давления пара от 0.10 до 0.80 при температуре (20.0 ± 1.5) °С совпадали. Поэтому для анализа сорбционных свойств системы кора-водяной пар в рамках моделей сорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), Гугенгейма-Андерсена-де Бура (ГАБ), Френкеля-Холси-Хилла (ФХХ), Цимма-Лундберга (ЦЛ), Флори-Хаггинса (ФХ), теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ) использовалась «обобщенная изотерма», аппроксимирующая экспериментальные данные. Рассчитаны наиболее важные характеристики гигроскопических свойств исследованных образцов: емкость монослоя сорбированной воды и удельная внутренняя поверхность ( u _m, и S _уд - по БЭТ и ГАБ); водосодержание и относительное давление паров воды, при которых в образцах коры начинается образование водных кластеров (по уравнению ЦЛ); фрактальная размерность «сорбционной поверхности» (по модели ФХХ); параметр взаимодействия сорбент-сорбат (ФХ); характеристическая энергия сорбции ( Е_с ) - по ТОЗМ. Из результатов применения прецизионных методов термического анализа - термогравиметрии (ТГ), дифференциальной термогравиметрии (ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) установлены фракционная картина термодесорбции связанной влаги и затраты энергии на ее удаление при нагреве с постоянной скоростью. Установленные величины u _m, S _уд свидетельствуют о различиях этих величин, получаемых в результате использования моделей БЭТ и ГАБ. Величина характеристической энергии сорбции Е _с (ТОЗМ) указывает на отсутствие или очень малые внутренние механические напряжения в коре. Из анализа скорости неизотермической сушки по четвертой производной контура ДТГ по температуре установлены различия в температурных диапазонах и интенсивности термодесорбции связанной влаги образцами коры лиственницы сибирской, сосны обыкновенной и пихты сибирской; теплота термодесорбции связанной влаги составила 38.1, 38.0 и 45.6 кДж/моль Н₂О соответственно.

В условиях интенсивного замещения естественных лесов культурами важно знать, как оно скажется на продуктивности лесов и на их способности смягчать последствия климатических изменений. Цель исследования состояла в том, чтобы установить: 1) как изменяется соотношение биомассы и объема стволов деревьев двухвойных сосен (подрод Pinus L.) естественного и искусственного происхождения в градиентах температуры и осадков на территории Евразии и 2) какой вклад в объяснение изменчивости биомассы ствола вносят таксационные показатели дерева (возраст, диаметр и объем ствола), происхождение древостоя (естественное или искусственное) и климатические факторы (температура и осадки). Для осуществления поставленной цели сформирована база эмпирических данных о биомассе стволов сосны в количестве 975 и 508 определений в естественных сосняках и лесных культурах соответственно. Установлены положительная связь биомассы стволов со средней температурой января в условиях достаточного увлажнения и ее отсутствие в сухих условиях. Положительная связь биомассы ствола с осадками, характерная для холодных регионов, по мере перехода к теплым исчезает. Биомасса равновеликих стволов в возрасте спелости в культурах на 15 % больше, чем в естественных древостоях, а в молодняках, напротив, меньше на 4 %. Вклад таксационных показателей, происхождения древостоев и климатических факторов в объяснение изменчивости биомассы ствола составил соответственно 72, 10 и 18 %. Полученные результаты, апробированные на других древесных видах, могут быть полезны при выборе древесных видов, наиболее толерантных к климатическим сдвигам.

В результате исследований выявлено, что среднетаежные коренные ельники разных типов, спонтанно развивающиеся в условиях предгорий Северного Урала в бассейне верхнего течения р. Печоры, характеризуются общими чертами строения древостоев и подроста. Отмечена большая вариабельность деревьев по объему ствола, а подроста - по высоте. Древостои образуют циклично-разновозрастный тип структуры. Приведены расчетные данные, полученные с помощью пространственной статистики и анализа точечных процессов. В еловых сообществах независимо от условий местопроизрастания выражено агрегированное распределение молодых особей древесных растений, которое на более взрослых стадиях генерации переходит в случайное. Тестирование с помощью парной корреляционной функции g_ij ( r ) пространственных отношений между древесными растениями показало, что подрост разных категорий крупности размещается на площади на расстоянии до 1 м друг от друга. Между подростом и деревьями пространственные взаимосвязи не прослеживаются. Деревья демонстрируют независимое друг от друга размещение на площади. Напряженность конкурентных отношений между древесными растениями в коренных еловых сообществах верховьев р. Печоры обусловливается плотностью размещения особей на площади и занимаемым ими фитосоциальным статусом.

К настоящему времени изучены различные аспекты формирования ельников в результате рубок мелколиственных древостоев с сохранением предварительной генерации ели Picea A. Dietr. Одним из слабоизученных остается вопрос развития и роста ели в связи с парцеллярной структурой насаждений после таких рубок. Цель работы - изучить формирование и рост ельников в парцеллярных структурах с одинаковой густотой ели после рубки березняка, но находящихся на разных стадиях возрастного развития. Исследования проведены в подзоне южной тайги (Рыбинский р-н Ярославской обл.) на Северной опытной станции Института лесоведения РАН. Объект исследований - насаждения 55-летнего возраста, формирующиеся после рубки березняка. Рубка проведена по технологии узких лент с сохранением предварительной генерации ели. В основу анализа положены данные 20-летних наблюдений на постоянных пробных площадях в двух группах парцелл: ель в стадии молодняка, ель в стадии жердняка. Густота ели в группах парцелл после рубки березы Betula L. равна 4.53 и 4.58 тыс. шт./га соответственно, а средний возраст 25 и 33 года. Реакция ели на рубку березы наблюдается уже в первые 10 лет. В рассматриваемых группах парцелл улучшается состояние ели, увеличивается прирост деревьев. В жердняке прирост увеличивается более интенсивно, чем в молодняке. Запас древесины верхнего яруса (деревья выше 4 м в год рубки) в первом возрастает почти на 30, во втором - на 100 м³. В жердняке производительность древостоя возрастает с V до IV класса бонитета. Во второе десятилетие в молодняке состояние популяции в результате усиления внутривидовой конкуренции ухудшается (доля нормальных деревьев уменьшается с 55 до 40 %). В жердняке наблюдается обратный процесс - доля нормальных деревьев увеличивается с 60 до 80 %. В этот период в молодняке прирост запаса древесины происходит более интенсивно, чем в жердняке. Однако запас древесины в ельнике, формирующемся из жердняка, через 20 лет после рубки составил почти 300 м³/га. В ельнике, формирующемся из молодняка, запас был почти в 3 раза меньше. Бонитет жердняка достиг III, молодняка - IV класса. При рубке березняков с сохранением подроста и тонкомера ели для скорейшего восстановления еловых древостоев к наиболее перспективным следует отнести березняки, под пологом которых предварительная генерация представлена жердняком ели 40-летнего возраста. Такие насаждения должны назначаться в рубку в первую очередь.

Созданные лесные насаждения на площади 9424 га в области питания минеральных источников и вокруг городов-курортов Кавказских Минеральных Вод исключили на этой территории загрязнение подземных и поверхностных вод удобрениями, создали условия для роста съедобных грибов, перевода поверхностного стока во внутрипочвенный, предотвратили дефляцию почв. Почвенный раствор из лесных почв г. Машук, достигая горячей минеральной воды, усиливает образование сероводорода в 6 раз. Насаждения создали условия для аккумуляции железа, необходимого при образовании лечебной грязи - гидротроилита и миграции его в оз. Тамбукан. Для нормализации природных условий формирования целебных вод необходимо восстановить и сохранить коренные типы растительности. Установлено, что былые и сохранившиеся леса произрастали и произрастают на склонах гидрографической сети. Уничтоженные леса обусловили образование на склонах опасных геологических процессов и снизили водопроницаемость почв в области питания титонского яруса. Охране подлежат коренные субальпийские луга, которые покрывали и покрывают водораздельные платообразные поверхности в верховьях рек Березовая, Аликоновка и Джинальского хребта. Барьером широколиственных пород является Пастбищный хребет, а верхняя климатическая граница дуба Quercus L. не превышает 940 м. К югу от хребта естественно произрастают сосново-мелколиственные леса. Для нормализации условий питания титонского яруса необходимо восстановить созданные и уничтоженные насаждения на южном склоне Кабардинского хребта. Здесь же поток (дренирующий подземные воды титона и валанжина) необходимо направить за пределы локального подземного водосбора по одной из созданных ранее террас для инфильтрации воды породами титона. Отсутствие леса на трех горах-диапирах объясняется слабо выраженными магматогенными складками и другими формами рельефа, а также фитоценотической замкнутостью луговой и степной растительности.