Дифференциация растительного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Макарова, Вера Александровна

• Макарова, Вера Александровна
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Макарова, Вера Александровна

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЭКОТОННЫХ ОБЛАСТЕЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1 Природная зональность Русской равнины.

1.2 Особенности экотоных областей.

1.3 Факторы дифференциации растительного покрова.

1.4 Взаимосвязь растительного покрова с другими компонентами биогеоценозов.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Материалы.

2.2 Методы.

2.2.1 Методы полевых исследований.

2.2.2 Методы анализа состояния растительного покрова.

ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ИСТОРИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Природные условия.

3.2 Исторический обзор природопользования.

ГЛАВА 4. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА.

4.1 Структура растительного покрова исследуемой территории в целом.

4.1.1 Классификация растительности.

4.1.2 Анализ распредления сообществ в экологическом пространстве факторов.

4.1.3 Анализ доминантов древесного яруса.

4.1.4 Биоразнообразие.

4.2 Дифференциация растительности эрозионного ландшафта.

4.2.1 Экотопическая структура.69 '

4.2.2 Классификация растительности.

4.2.3 Сукцессионная структура растительности эрозионного ландшафта.

4.2.4 Структура растительного покрова по профилю катены.

4.3 Дифференциация растительности моренно-водноледникового ландшафта.

4.3.1 Экотопическая структура.

4.3.2 Классификация растительности.

4.3.3 Структура растительного покрова по профилю катены.

4.3.4 Сукцессионная структура растительности моренного ландшафта.

4.4 Дифференциация растительности зандрового ландшафта.

4.4.1 Экотопическая структура.

4.4.2 Классификация растительности ландшафта.'.

4.4.3 Сукцессионная структура растительности зандрового ландшафта.

4.5 Основные факторы дифференциации растительного покрова территории.

4.5.1 Абиотические факторы дифференциации лесного покрова.

4.5.2 Биотические факторы дифференциации лесного покрова.

4.5.3 Антропогенные факторы дифференциаг{иилесного покрова./

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Дифференциация растительного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов»

Для обеспечения устойчивого природопользования в зонах смешанных и широколиственных лесов Европейской части Российской Федерации требуется детальное понимание пространственной организации и динамики лесного покрова. Исследование лесов различных ландшафтов позволяет выявить особенности пространственной структуры лесного покрова и оценить влияние на нее различных абиотических факторов. Выявление ведущих факторов дифференциации растительного покрова является одной из актуальных проблем современной лесной фитоценологии и ряда смежных наук. Для решения таких задач наиболее актуально исследование экотонных областей природных зон, для которых характерно высокое биоразнообразие и разнообразие экологических условий. Особенный интерес при исследовании экотонных областей представляют малонарушенные старовозрастные леса, занимающие значительную часть изучаемой территории.

Целью работы является выявление основных особенностей пространственной структуры и ведущих факторов дифференциации лесного покрова на экотоне природных зон смешанных и широколиственных лесов на примере южной части национального парка «Угра».

В ходе исследования решались следующие задачи:

• Анализ и обобщение современных представлений об экото ; областях;

• Типизация лесных сообществ, их флористическая, эколого-ценотическая и сукцессионная характеристика в условиях экотона смешанных и широколиственных лесов;

• Выявление закономерностей дифференциации лесного покрова по профилям катен в различных ландшафтах;

• Выявление основных динамических трендов в лесном покрове в условиях экотона;

• Сравнительная оценка роли биотических, абиотических и антропогенных факторов в пространственной дифференциации растительного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов.

В диссертации проведено детальное исследование лесного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов. Объектом исследования выбрана южная часть о национального парка «Угра» - территория площадью около 100 км , которая охватывает

часть бассейна р. Жиздры (в основном по ее правому берегу) и бассейны ее правых притоков - малых рек Грязны, Ямной, Трошенки, ручья Чепчик и нескольких безымянных ручьев.

Проанализирована структура фитокатен в 3-х типах ландшафта:

1. сильно- и среднерасчлененных эрозионных равнин;

2. пологоволнистых моренно-водноледниковых равнин;

3. аккумулятивных зандровых равнин.

Определены основные природные и антропогенные факторы, определяющие современное состояние лесного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов.

В каждом ландшафте проведен анализ сукцессионной структуры растительного покрова. Выделены ряды сукцессионных сообществ, отражающие процессы восстановления лесного покрова после различных наиболее характерных антропогенных воздействий. При существенных различиях в экологических режимах на разных частях катены анализ сукцессионных рядов проведен отдельно для различных экотопов ландшафта.

Результаты геоботанического исследования вошли в базу данных по лесным сообществам ЦЭПЛ РАН.

В работе выдвигаются следующие защищаемые положения:

1. Региональные экосистемные исследования должны учитывать наличие и особенности экотонов;

2. Исследуемая территория представлена сочетанием ландшафтов эрозионных, моренно-водноледниковых и зандровых равнин. Под влиянием абиотических факторов, формирующих сложную ландшафтную структуру, растительный покров территории отражает существенные признаки экотона смешанных и широколиственных лесов;

3. Пространственная дифференциация сильнонарушенных сообществ определяется антропогенными факторами - видом и интенсивностью прошлых хозяйственных воздействий. При среднем уровне антропогенной нарушенности ведущую роль играют абиотические факторы. На малонарушенных территориях позднесукцессионные сообщества снижают дифференциацию растительного покрова между экотопами.

Материалы работы могут быть использованы научными, лесохозяйственными и учебными организациями.

Основные результаты и научные положения диссертации отражены в 10 печатных работах (в том числе в двух статьях в российских рецензируемых журналах из перечня ВАК).

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Макарова, Вера Александровна

Заключение

В данной работе ставились задачи анализа пространственной структуры и динамики растительного покрова, а также анализа влияния на него биогенных, абиогенных и антропогенных факторов на экотоне природных зон смешанных и широколиственных лесов на примере южной части национального парка «Угра».

Выполненные исследования показали, что ландшафтная структура территории представлена сочетанием ландшафтов сильнорасчлененных эрозионных равнин, полого-холмистых моренно-водноледниковых равнин и зандровых равнин. Анализ показал высокое флористическое, типологическое и эколого-ценотическое разнообразие, характерное для экотонных областей. Территория исследований может рассматриваться как экотон смешанных и широколиственных лесов. В ландшафте эрозионных равнин распространены неморальные полидоминантные широколиственные леса, для моренно-водноледниковых и зандровых равнин характерны неморальные и неморально-бореальные хвойно-широколиственные леса. Каждый ландшафт характеризуется своеобразием экотопической структуры и особенностями пространственной дифференциации растительного покрова.

В работе определены основные закономерности экотопической структуры трех типов ландшафтов и особенности дифференциации растительного покрова по профилям катен в каждом из них. Показано влияние абиотических факторов на структуру растительного покрова при формировании специфических для каждого ландшафта фитокатен.

Для ландшафта эрозионных равнин характерна слабая дифференциация растительного покрова по профилю катены, что объясняется сходством экологических режимов при изменении рельефа, а также сильной средообразующей ролью малонарушенного лесного покрова.

В ландшафте моренно-водноледниковых равнин более сухие экотопы (водораздельные поверхности и вторая надпойменная терраса) характеризуются распространением неморальных широколиственных сообществ. Экотопы, отличающиеся большей влажностью и меньшим богатством почв (первая терраса и пологие понижения на водоразделах), заняты неморально-бореальными елово-широколиственными и мелколиственными сообществами.

В ландшафте зандровых равнин дифференциация по катене выражена в преобладании неморальных сообществ на крутых и пологих склонах террас и водоразделов и распространении неморально-бореальных сообществ на холмистых участках террас. Состав древесного яруса отражает стадии пирогенной сукциссии - на ранних стадиях рапространены сосняки, позднесукцессионные стадии представлены широколиственными с участием ели и елово-широколиственными лесами.

Из абиотических факторов на дифференциацию растительного покрова исследуемой территории наибольшее влияние оказывают эдафические факторы: богатство почв (общее и богатство азотом) и кислотность почв. Леса эрозионных равнин в наименьшей степени дифференцированы по экологическим факторам. Для сообществ моренного ландшафта наибольшая корреляция наблюдается с кислотностью и богатством почв. Ведущие факторы дифференциации растительного покрова зандрового ландшафта -богатство почв, кислотность почв и факторы увлажнения.

Анализ сукцессионной структуры лесного покрова, сукцессионных рядов возобновления растительности после пожаров, вырубок и посадок еловых культур в разных ландшафтных и экотопических условиях позволил сделать выводы о специфике влияния антропогенных факторов в экотонных условиях. Показано, что антропогенные воздействия вызвали существенные изменения во флористическом составе и эколого-ценотической структуре лесов.

В эрозионном ландшафте в производных сообществах сохраняется преобладание неморальных видов, но изменяется состав доминантов травяного яруса. В ландшафте моренно-водноледниковых равнин посадки ели привели к бореализации напочвенного покрова, особенно в наиболее влажных экотопах. В ландшафте зандровых равнин периодические лесные пожары поддерживают преобладание сосновых лесов. При отсутствии повторяющихся пожаров в этом ландшафте возможно восстановление елово-широколиственных лесов, о чем свидетельствует наличие старовозрастных елово-широколиственных сообществ с единичным участием сосны в древостое, а также отсутствие возобновления сосны в сообществах практически всех экотопов.

На примере старовозрастных полидоминантных широколиственных лесов эрозионного ландшафта показано, что в малонарушенных сообществах средообразующая роль лесного покрова приводит снижению дифференциации растительного покрова по профилю катены, поскольку растительный покров формирует почвенный покров, - гидрологический режим и свою собственную мозаику распределения, слабо зависимую от распределения подстилающих пород и мезорельефа.

Позднесукцессионные стадии разных экотопов одного ландшафта показывают более близкую эколого-ценотическую структуру и флористический состав, чем более рание стадии возобновления. Взаимосвязь структуры растительного покрова и экотопической структуры сильнее прослеживается для территорий, занятых среднесукцессионными стадиями.

При значительной антропогенной нагрузке дифференциация растительного покрова отражает предыдущие антропогенные воздействия и слабо зависит от других компонентов экосистемы. Сделан вывод о том, что в результате антропогенных воздействий усиливается дифференциация растительного покрова как внутри каждого из ландшафтов, так и между ландшафтами.

В работе проведено детальное исследование лесного покрова на экотоне смешанных и широколиственных лесов и проанализированы основные природные и антропогенные факторы, определяющие современное состояние лесного покрова. Результаты геоботанического исследования вошли в базу данных по лесным растительным сообществам ЦЭПЛ РАН.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Макарова, Вера Александровна, 2011 год

1. Абрамова C.B. Комплекс антропогенных факторов на территории национального парка Угра: автореф. дис. канд. биол. наук. М., 2005. - 22 с.

2. Алехин В.Б. Растительность СССР. М.: Советская наука, 1951. - 512 с.

3. Арманд Д.Л. Географическая среда и рациональное использование природных ресурсов. М.: Наука, 1983. - 238 с.

4. Атлас Калужской области. М.: Гл. упр. геод. и карт., 1971. - 124 с.

5. База данных "Флора сосудистых растений Центральной России" http://www.jcbi.ru/ecol/index.shtml.

6. Берг Л.С. Физико-географические (ландшафтные) зоны СССР. Ч. 1. Введение, тундра, лесная зона, лесостепье. Л.: Изд-во ЛГУ, 1936. - 427 с.

7. Бобра Т.В. К вопросу о понятиях «граница» «экотон» - «геоэкотон» в географии / Культура народов Причерноморья. - Электронный ресурс http://www.nbuv.gov.ua/Articles/KultNar/knp79/pdf/knp797-12.pdf, 2006. — №79. — С. 7-12.

8. Бобровский М.В. Козельские засеки (эколого-исторический очерк). Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. - 92 с.

9. Богданова Н.Е. Формирование травяного покрова хвойно-широколиственных лесов в ходе восстановительных сукцессий в Неруссо-Деснянском Полесье : Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 2006. - 22 с.

10. Вальтер Г. Общая геоботаника. М.: Мир, 1982. - 261 с.

11. Вальтер Г. Растительность земного шара. М.: Прогресс, 1968. -Т.1.-551 с.

12. Вальтер Г., Алехин В.В. Основы ботанической географии. М.-Л.: Гос. изд-во биол. и мед. литературы, 1936. - 715 с.

13. Воронов А.Г., Дроздов H.H. Биогеография с основами экологии. М.: Высшая школа; 2002,- 392 с.

14. Восточно-европейские леса. История в голоцене и современность. Книга 1. М., Наука, 2004. - 479 с.15