Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2018 номер 5

Статья посвящена раскрытию причин противоречий, существующих в оценке гидрологической роли лесов. Авторы утверждают, что накопление новой информации в отношении, казалось бы, хорошо изученных процессов и явлений обусловливает необходимость пересмотра традиционных взглядов и приводит к получению новых знаний о гидрологической роли лесов. Рассмотрены разные концептуальные подходы к оценке гидрологической роли лесов в различных географических условиях. Системный анализ собственных материалов и литературных данных позволил выявить особенности гидрологического цикла в зависимости от структуры лесов и климатических условий. В работе использованы данные 460 снегосъемок в период максимальных снегозапасов в 212 насаждениях, произрастающих в неодинаковых климатических и лесорастительных условиях. Сопоставление особенностей баланса снеговой влаги лесных и безлесных экосистем в несхожих климатических условиях позволило понять причины противоречивых оценок гидрологической роли лесов. Авторы показали, что в условиях мягких и теплых зим леса по сравнению с безлесными пространствами являются более мощными испарителями снеговой влаги, а в условиях жестких зим с частыми метелями - накопителями снеговой влаги и источниками формирования стока рек. В работе представлена концептуальная модель, описывающая механизмы влагооборота в лесах бореальной зоны, которые определяют особенности влияния лесных экосистем на речной сток в зависимости от геофизического фона.

Приведены обзор состояния и анализ работ, связанных с оптическими процессами фотосинтеза. Особое внимание уделено работам по исследованию этих процессов в иридо- и хлоропластах, имеющих фотонно-кристаллическую структуру. Фотонный кристалл (ФК) - это сверхрешетка с характерным масштабом периодичности диэлектрической проницаемости (показателя преломления) порядка длины световой волны. В таких структурах в спектре электромагнитных волн возникают запрещенные зоны. Это означает, что в заданном спектральном диапазоне свет любой поляризации не может войти в ФК или выйти в каком-либо направлении. Важным свойством ФК является высокая степень локализации электромагнитных волн на дефектах решетки. В этом случае в запрещенных зонах ФК возникают дефектные уровни энергии. Атом или молекула могут излучить квант с частотой, соответствующей дефектной моде. В большинстве работ, посвященных исследованию оптических процессов фотосинтеза, не учитывались особенности распространения света в ФК-структурах. Периодические структуры обнаружены в растительном и животном мире. В работе представлено влияние длиннопериодической структуры на оптические свойства и локальные характеристики световых волн, в том числе на спектр пропускания и отражения, а также на распределение электромагнитного поля в слоистой структуре. С использованием современного математического аппарата произведен расчет основных спектральных и оптических характеристик на примере бегонии Begonia L. В работах, описывающих распространение света, до последнего времени не учитывалось длиннопериодическое строение, однако для интерпретации результатов были введены понятия (антенна, реакционный центр, наличие двух фотосистем) без детального описания их физической природы. Дополнительно ввели резонансный механизм передачи энергии возбуждения от молекулы донора к молекуле акцептора и квантовую когерентность. На основе анализа полученных данных в рамках единого подхода это позволило объяснить механизм влияния на фотосинтез, а именно: возникновение двух фотосистем (разделение стоп-зоны на две), особенность длинноволнового квантового выхода - его усиление (эффект Эмерсона), в том числе смещение красной границы, увеличение эффективности фотосинтеза при дополнительном облучении, расширение области поглощения.

Приведены результаты палеоботанического и радиоуглеродного исследований лесоболотной экосистемы в нижнем течении р. Дубчес. Установлено, что процесс заболачивания этой территории начался в позднеледниковье и голоцене, в период с 14.4 до 9.5 тыс. кал. л. н. Анализ стратиграфии торфяной залежи пяти разрезов с различной мощностью торфа показал, что болотный массив образовался путем слияния отдельных участков болота, причем каждый из них в инициальный период развивался по-разному. Торфяная залежь разрезов образована низинными, переходными и верховыми торфами лесотопяного и топяного подтипов. Современный растительный покров болота представлен сосново-кустарничково-сфагновыми (рямовыми) группировками с довольно хорошо развитым древесным ярусом из болотной сосны. Детальный анализ стратиграфии залежи эталонного разреза в центральной части профиля показал, что сукцессионный ряд болотных фитоценозов от позднеледниковья до настоящего времени включает 18 стадий смен и эти смены связаны с изменением гидрологического режима (отмечено варьирование индекса влажности (ИВ) от 2.1 до 7.8). Выявлено пять этапов развития растительности болота, тесно связанных с режимом увлажнения: первый длился непродолжительное время - 14 400-13 356 кал. л. н., характеризовался индексом влажности 7.8 и доминированием гипергидрофильных гипновых фитоценозов; второй и третий (13 356-2866 кал. л. н.) характеризовались ИВ 5.7-2.1 и развитием евтрофных березово-разнотравных и березовых фитоценозов; для четвертого этапа (2866-1868 кал. л. н.) характерны ИВ 7.3 и развитие топяных шейхцериевых фитоценозов; пятый этап (1868 кал. л. н. - современное время) характеризуется ИВ 4.5-3.3 и доминированием фускум-фитоценозов. В результате ботанического анализа торфа обнаружено три контактных слоя, образованных березовым торфом, что может свидетельствовать о ксеротермических периодах голоцена Приенисейской Сибири и облесении болота березовыми древостоями. Установлено, что средняя скорость вертикального прироста торфа варьировала от 0.16 до 0.39 мм/год, что значительно ниже скорости торфонакопления в рямах средней тайги Западной Сибири.

Изучено влияние экологических условий на количество семян древесных растений, попадающих на отвалы угольных месторождений в Кузбассе, расположенные в северной и южной части Кузнецкой котловины и в горно-таежном поясе низкогорий Кузнецкого Алатау, а также на число возобновления, включающего всходы и молодой подрост. Больше всего на отвалах семян березы - от 200 тыс. до 2 млн шт./га, а в благоприятных лесорастительных условиях горно-таежного пояса Кузнецкого Алатау - до 4 млн шт./га, меньше - осины, тополя и ив, еще меньше - сосны обыкновенной. В горно-таежном поясе отмечены семена пихты сибирской. Количество семян и возобновления на отвалах зависит от формы мезо-, микро- и нанорельефа, что обусловливает неравномерность размещения всходов и подроста. Лучшие условия для естественного лесовозобновления складываются в экологических нишах, характеризующихся выраженным микрорельефом, наличием рыхлых, влажных, лессовидных карбонатных пород с развитым гумусово-аккумулятивным эмбриоземом. Естественное лесовозобновление (за исключением облепихи) в неблагоприятных экологических условиях происходит медленно.

Рассматриваются вопросы оптимизации густоты сосновых древостоев при лесовыращивании в Восточном Прибайкалье. В условиях светлохвойного горно-таежного и борово-подтаежного высотно-поясных комплексов проведено обследование участков, пройденных выборочной рубкой разной интенсивности, и контрольных участков, не затронутых рубками. Выявлена зависимость прироста по диаметру ствола от величины доступного для дерева ресурса. В качестве показателя обеспеченности дерева ресурсом использовали площадь области доминирования (ОД), которую рассчитывали с учетом диаметра ствола и условий роста. Показано, что в возрасте до 100-120 лет деревья сосны способны осваивать доступные после рубки дополнительные ресурсы, что проявляется в том числе в увеличении годичного радиального прироста. Получены оценки распределения ресурса между деревьями в древостое, рассчитаны площади ОД, обеспечивающие устойчивые темпы роста диаметра ствола дерева и формирование хорошо развитой кроны. Предложенный подход может быть использован для разработки таблиц оптимальной густоты сосновых древостоев в лесорастительных условиях Восточного Прибайкалья на разных возрастных этапах формирования защитных лесов. После проведения рубки ухода в сосновых насаждениях определенного возраста следует оставлять количество деревьев, соответствующее рассчитанным значениям оптимальной густоты.

В бассейне р. Томи распространение тополя лавролистного Populus laurifolia Ledeb. носит фрагментарный характер, что связано как с его экологическими требованиями, так и с антропогенной трансформацией территории. Адаптивность тополя лавролистного к хорошо аэрируемому гравийно-валунному аллювию приводит к тому, что он отличается узкой экологической амплитудой и встречается на многорукавных участках горных рек. Современное распространение топольников в бассейне Томи, их приуроченность к островам, устьям притоков в значительной степени обусловлены хозяйственной деятельностью человека в ХХ в. В настоящее время относительная труднодоступность избавляет их от антропогенной трансформации в регионе. На естественную динамику топольников оказывает воздействие массовое внедрение в коренные пойменные сообщества инвазионных видов. В бассейне Томи наблюдается пространственная дифференциация популяций тополя лавролистного по формовому составу. В насаждениях верхнего течения распространена серокорая форма, у которой листовые пластинки отличаются округленно-клиновидным основанием. В популяциях бассейнов притоков и в среднем течении Томи наряду с ней встречается белокорая форма с сердцевидным основанием листовых пластинок. Комплексный анализ количественных и качественных признаков встречаемости фенотипов также подтверждает дифференциацию популяций по формовому составу. При этом в насаждениях среднего течения наблюдаются увеличение фенотипического разнообразия и усиление доли межпопуляционных отличий по составу фенотипов. В верхнем течении популяции достоверно не отличаются по последнему признаку и степень их дифференцировки низкая. Выдвинута гипотеза, что современная популяционная структура в бассейне сформировалась в результате фрагментации исходных популяций при комплексном воздействии неотектоники и горно-долинного оледенения Кузнецкого Алатау, а также антропогенного воздействия.

Приведены результаты многолетних интродукционных испытаний 17 видов коллекции спиреи (таволги) Spiraea L. дендрария НИИ аграрных проблем Хакасии для внедрения в производство новых перспективных растений. Изучение проводили общеизвестными методами наблюдения за ростом и развитием кустарников, определения зимостойкости и перспективности. Исследовали как местные, так и инорайонные виды спиреи. Приведены данные по их происхождению, высоте в дендрарии, возрасту, экологической приуроченности. Подробно рассмотрен ритм роста и развития изучаемых растений за период 2010-2017 гг. Статистически рассчитаны средние даты наступления основных фенологических фаз, квадратические отклонения и степень варьирования. Установлено, что сроки наступления основных фаз развития проходят с малым варьированием по годам исследований. Наибольшая изменчивость (11.0-16.0 %) характерна для весенних дат развития растений. По балльным шкалам определены зимостойкость и перспективность изучаемых видов. Дополнительно для оценки состояния растений им присваивался интродукционный балл. В результате установлено, что виды коллекции спиреи по срокам цветения можно подразделить на три группы. Наиболее многочисленной (59 %) оказалась первая группа раноцветущих (с 11 мая по 30 мая) растений, во второй группе (26 %) цветение наступает с 31 мая по 15 июня, а в третьей растения зацветают после 16 июня (12 %). Высокий балл зимостойкости отмечен у 48 % рассматриваемых видов. Для интродукции в степной зоне Хакасии подходят 64.7 % изученных растений. Они характеризуются I и II баллами перспективности. Это виды с широкими природными ареалами произрастания: спирея волосистоплодная Spiraea lasiocarpa Kar. & Kir., спирея Саржента Spiraea sargentiana Rehd., спирея сиренецветная S.  syringaeflora Lem. Они впервые могут быть рекомендованы для озеленения населенных пунктов приабаканской части степной зоны Хакасии.

Лесная таксация, являющаяся первым шагом в процессе лесоустройства, представляется наиболее сложным этапом, требующим наибольших затрат времени и усилий. С целью сокращения объема полевых работ, включающих трудоемкие и дорогостоящие методы наземных измерений, в современной практике лесной таксации широко используются данные дистанционного зондирования. В Турции с 1963 г. используются аэрофотоснимки в качестве важного компонента инвентаризации лесов. Панхроматические и спектрозональные (RGBI - Red, Green, Blue, Infrared) аэрофотоснимки, полученные современными цифровыми аппаратами, обеспечивают преимущества при таксации леса. Они сохранили свое значение в процессе планирования лесопользования. Цель настоящего исследования - разработать быструю и практичную модель инвентаризации лесов с меньшим объемом дорогостоящих полевых работ при лесоустройстве. Статистически сопоставлены значения пикселей и индексы растительности (NDVI, DVI, IPVI, RVI и PCA), полученные по аэроснимкам, и параметры объема древесины, ее прироста и количества деревьев. В качестве объекта исследований выбраны насаждения плантаций сосны черной Pinus nigra J. F. Arnold, расположенные в юго-восточной части Турции, в Целиханском лесничестве (Çelikhan Forest Planning Unit). В работе использованы цифровые аэрофотоснимки с пространственным разрешением 0.5 м, 8-битного радиометрического диапазона, полученные аэрофотоаппаратом Ultracam-X. По результатам проведенного статистического анализа наибольшие индексы детерминации в определении параметров насаждений по аэрофотоснимкам получены в режиме IPVI, в зеленом диапазоне длин волн (Green Band). Уточненные индексы детерминации в определении по снимкам объема древесины, прироста запаса и количества деревьев составили 0.74, 0.73 и 0.50 соответственно. Результаты исследований показывают, что таксационные параметры насаждений, определенные с использованием статистических моделей и данных дистанционного зондирования, могут быть использованы при устройстве и ведении хозяйства в защитных и рекреационных лесах.

4-7 сентября 2017 г. в Екатеринбурге прошла X Всероссийская научная конференция с международным участием «Биологическая рекультивация нарушенных земель». Инициаторами и организаторами конференции выступили лаборатория экологии техногенных растительных сообществ Ботанического сада УрО РАН, Уральский государственный лесотехнический университет и лаборатория антропогенной динамики экосистем отдела биологических исследований Уральского федерального университета им. первого Президента России Б. Н. Ельцина.