Помощь студентам в учебе
РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (LARIX SIBIRICA LEDEB.) В УСЛОВИЯХ ИНТРОДУКЦИИ И ЕСТЕСТВЕННОГО АРЕАЛА
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИСТВЕННИЦЫ 7
1.1. Систематика и естественный ареал 7
1.2. Эколого-биологические особенности вида 8
ГЛАВА 2. ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 11
2.1. Дендрохронологическая реконструкция температуры воздуха 11
2.2. Дендрохронологическая реконструкция количества атмосферных осадков 12
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
3.1 Характеристика Волжско-Камского заповедника (Республика Татарстан) 14
3.2 Характеристика Южного Урала 23
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
4.1. Характеристика района исследований 24
4.2. Объекты и предметы исследования 25
4.3. Методы 25
4.3.1. Рекогносцировочное обследование 25
4.3.2. Методика исследований годичных колец 27
4.3.3. Измерения ширины годичных колец и перекрестная датировка 27
4.3.4. Измерение плотности колец 28
4.3.5. Стандартизация индивидуальных рядов абсолютной ширины и
плотности, построение обобщенных хронологий 28
4.3.6. Статистическая связь между климатическими факторами и показателями
прироста лиственницы 29
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
5.1. Биометрические показатели деревьев 30
5.2. Абсолютные значения радиального прироста 31
5.3. Относительные значения радиального прироста 33
5.4. Оптическая плотность годичных колец 34
5.5 Дендрохронологические исследования лиственницы сибирской
произрастающей на территории Южного Урала 36
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44
Приложение 49
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИСТВЕННИЦЫ 7
1.1. Систематика и естественный ареал 7
1.2. Эколого-биологические особенности вида 8
ГЛАВА 2. ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 11
2.1. Дендрохронологическая реконструкция температуры воздуха 11
2.2. Дендрохронологическая реконструкция количества атмосферных осадков 12
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
3.1 Характеристика Волжско-Камского заповедника (Республика Татарстан) 14
3.2 Характеристика Южного Урала 23
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
4.1. Характеристика района исследований 24
4.2. Объекты и предметы исследования 25
4.3. Методы 25
4.3.1. Рекогносцировочное обследование 25
4.3.2. Методика исследований годичных колец 27
4.3.3. Измерения ширины годичных колец и перекрестная датировка 27
4.3.4. Измерение плотности колец 28
4.3.5. Стандартизация индивидуальных рядов абсолютной ширины и
плотности, построение обобщенных хронологий 28
4.3.6. Статистическая связь между климатическими факторами и показателями
прироста лиственницы 29
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
5.1. Биометрические показатели деревьев 30
5.2. Абсолютные значения радиального прироста 31
5.3. Относительные значения радиального прироста 33
5.4. Оптическая плотность годичных колец 34
5.5 Дендрохронологические исследования лиственницы сибирской
произрастающей на территории Южного Урала 36
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44
Приложение 49
В настоящее время особое значение приобретают исследования в области реальных трансформаций в биосфере Земли, связанных с глобальными и региональными изменениями климата. Возникает необходимость проведения работ, направленных на изучение механизмов адаптаций экосистем к постоянно меняющимся условиям среды. Интерес представляет изучение реакций лесных и болотных экосистем на климатические изменения, как средообразующих компонентов природных комплексов.
Лесные экосистемы являются саморегулирующимися, обладающими значительной устойчивостью и способностью поддерживать динамическое равновесие в достаточно широком диапазоне условий (Матвеев, 2004). Однако изменения в климате могут привести к деградации древесной растительности и изменению структуры и состава экосистем. Представляется важным выявить тенденции изменений параметров климата и связанных с ними реакций лесных и болотных сообществ на региональном уровне как отражение глобальных перестроек природной среды.
Преднамеренная интродукция растений направлена на обогащение флоры новыми видами, и может рассматриваться как деятельность, приводящая к увеличению биологического разнообразия природных и антропогенных экосистем (Лапин, 1972; Штильмарк, 1996). С одной стороны, процесс интродукции рассматривается как народнохозяйственная деятельность, направленная на акклиматизацию промысловых животных или особо ценных хозяйственных растений. С другой - это процесс инвазии чужеродных видов в естественные сообщества. Изучение интродуцентов на охраняемых территориях, где задача сохранения биоразнообразия относится к числу приоритетных, актуально и своевременно.
Раифский участок Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) уникален тем, что, в силу особенностей рельефа, сохраняется большое разнообразие лесов, представляющих основные варианты таежных, смешанных и широколиственных лесных сообществ, в миниатюре имитирующих здесь всю широтную зональность лесов европейской части России. Сохранности лесных массивов способствовало то, что с 1674 по 1918 гг. эти леса принадлежали Раифскому монастырю, который не допускал здесь сплошных рубок, благодаря чему леса сохранили первозданные естественные черты (Бакин, 2001).
С 1922 по 1966 гг. в Райфе проводились исследования в области лесоводства, лесоведения, включая создание лесных культур и акклиматизации экзотических деревьев и кустарников для установления пригодности их при лесоразведении в Среднем Поволжье (Дерюга, Мурзов, 1977). После организации заповедника подобные работы прекратились, и культуры экзотических видов, их натурализация и инвазия происходят без хозяйственного вмешательства человека.
К активно распространяющимся инвазионным видам на территории заповедника были отнесены - Acer negundo L., Padus maackii Rupr., Padus pennsylvanica (L.) Sok., к натурализовавшимся - хозяйственно-ценные виды - Juglans mandshurica Maxim. (Иванов, 2005). В полосе хвойношироколиственных лесов многие экзоты прекрасно возобновляются и распространяются с помощью ветра и птиц по отвалам дорог, просек, полянам и нарушенным участкам. Однако хозяйственно-ценные деревья, хотя и акклиматизировались, но с трудом выживают в результате естественного лесовосстановления на зарастающих участках культурных посадок. К таким видам деревьев относится лиственница сибирская.
Цель работы: исследовать годичные кольца у деревьев лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb. в условиях интродукции (Республика Татарстан) и естественного ареала (Республика Башкортостан).
Задачи:
1. Изучить радиальный прирост годичных колец лиственницы сибирской в лесных культурах Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (Татарстан).
2. Изучить радиальный прирост годичных колец лиственницы сибирской в условиях Южного Урала (Башкортостан).
3. Построить древесно-кольцевые хронологии по ширине и оптической плотности (Blue Intensity) годичных колец.
4. Установить корреляционные связи индексов прироста с количеством осадков и температурой воздуха.
Лесные экосистемы являются саморегулирующимися, обладающими значительной устойчивостью и способностью поддерживать динамическое равновесие в достаточно широком диапазоне условий (Матвеев, 2004). Однако изменения в климате могут привести к деградации древесной растительности и изменению структуры и состава экосистем. Представляется важным выявить тенденции изменений параметров климата и связанных с ними реакций лесных и болотных сообществ на региональном уровне как отражение глобальных перестроек природной среды.
Преднамеренная интродукция растений направлена на обогащение флоры новыми видами, и может рассматриваться как деятельность, приводящая к увеличению биологического разнообразия природных и антропогенных экосистем (Лапин, 1972; Штильмарк, 1996). С одной стороны, процесс интродукции рассматривается как народнохозяйственная деятельность, направленная на акклиматизацию промысловых животных или особо ценных хозяйственных растений. С другой - это процесс инвазии чужеродных видов в естественные сообщества. Изучение интродуцентов на охраняемых территориях, где задача сохранения биоразнообразия относится к числу приоритетных, актуально и своевременно.
Раифский участок Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) уникален тем, что, в силу особенностей рельефа, сохраняется большое разнообразие лесов, представляющих основные варианты таежных, смешанных и широколиственных лесных сообществ, в миниатюре имитирующих здесь всю широтную зональность лесов европейской части России. Сохранности лесных массивов способствовало то, что с 1674 по 1918 гг. эти леса принадлежали Раифскому монастырю, который не допускал здесь сплошных рубок, благодаря чему леса сохранили первозданные естественные черты (Бакин, 2001).
С 1922 по 1966 гг. в Райфе проводились исследования в области лесоводства, лесоведения, включая создание лесных культур и акклиматизации экзотических деревьев и кустарников для установления пригодности их при лесоразведении в Среднем Поволжье (Дерюга, Мурзов, 1977). После организации заповедника подобные работы прекратились, и культуры экзотических видов, их натурализация и инвазия происходят без хозяйственного вмешательства человека.
К активно распространяющимся инвазионным видам на территории заповедника были отнесены - Acer negundo L., Padus maackii Rupr., Padus pennsylvanica (L.) Sok., к натурализовавшимся - хозяйственно-ценные виды - Juglans mandshurica Maxim. (Иванов, 2005). В полосе хвойношироколиственных лесов многие экзоты прекрасно возобновляются и распространяются с помощью ветра и птиц по отвалам дорог, просек, полянам и нарушенным участкам. Однако хозяйственно-ценные деревья, хотя и акклиматизировались, но с трудом выживают в результате естественного лесовосстановления на зарастающих участках культурных посадок. К таким видам деревьев относится лиственница сибирская.
Цель работы: исследовать годичные кольца у деревьев лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb. в условиях интродукции (Республика Татарстан) и естественного ареала (Республика Башкортостан).
Задачи:
1. Изучить радиальный прирост годичных колец лиственницы сибирской в лесных культурах Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (Татарстан).
2. Изучить радиальный прирост годичных колец лиственницы сибирской в условиях Южного Урала (Башкортостан).
3. Построить древесно-кольцевые хронологии по ширине и оптической плотности (Blue Intensity) годичных колец.
4. Установить корреляционные связи индексов прироста с количеством осадков и температурой воздуха.
1. Ширина годичных колец у лиственницы сибирской в условиях интродукции колеблется в пределах от 0.6 до 9.7 мм. В среднем прирост составляет 2.6 мм. Величина оптической плотности варьирует от 0.15 до 10. В радиальном приросте деревьев наблюдается высокая синхронность. Сильно выражен возрастной тренд. Первые 15-20 лет жизни дерева происходит скачок прироста. После 1970-х годов у деревьев происходит снижение прироста.
2. Корреляционный анализ показал, что ширина годичных колец лиственницы сибирской в условиях интродукции имеет связь с температурой августа (г=0.4). Связь с осадками отсутствует. Оптическая плотность годичных колец показала тесную связь с температурой (г=0.5) и осадками августа (R=-0.41). Вероятно, климатические условия конца лета являются очень важными для формирования стволовой древесины. Таким образом, оптическая плотность колец увеличивает климатический сигнал и тем самым расширяет возможности дендрохронологический исследований.
3. Ширина годичных колец у лиственницы сибирской в условиях естественного ареала колеблется в пределах от 0.1 до 4.0 мм. В среднем прирост составляет 1.1 мм. В радиальном приросте деревьев наблюдается высокая синхронность. Возрастной тренд не выражен.
4. Для радиального прироста годичных колец лиственницы сибирской Южного Урала важны осадки июня-июля текущего года (до г = 0.43, р- value 0.0001). Недостаток летних осадков при высокой температуре воздуха будет угнетать рост деревьев. Таким образом, неблагоприятным сценарием, приводящим формированию более узких годичных колец лиственницы сибирской, является засуха в летний период времени, когда наблюдается кульминация деления клеток ксилемы. На основе полученной информации можно делать реконструкцию летних осадков для данного района исследования.
2. Корреляционный анализ показал, что ширина годичных колец лиственницы сибирской в условиях интродукции имеет связь с температурой августа (г=0.4). Связь с осадками отсутствует. Оптическая плотность годичных колец показала тесную связь с температурой (г=0.5) и осадками августа (R=-0.41). Вероятно, климатические условия конца лета являются очень важными для формирования стволовой древесины. Таким образом, оптическая плотность колец увеличивает климатический сигнал и тем самым расширяет возможности дендрохронологический исследований.
3. Ширина годичных колец у лиственницы сибирской в условиях естественного ареала колеблется в пределах от 0.1 до 4.0 мм. В среднем прирост составляет 1.1 мм. В радиальном приросте деревьев наблюдается высокая синхронность. Возрастной тренд не выражен.
4. Для радиального прироста годичных колец лиственницы сибирской Южного Урала важны осадки июня-июля текущего года (до г = 0.43, р- value 0.0001). Недостаток летних осадков при высокой температуре воздуха будет угнетать рост деревьев. Таким образом, неблагоприятным сценарием, приводящим формированию более узких годичных колец лиственницы сибирской, является засуха в летний период времени, когда наблюдается кульминация деления клеток ксилемы. На основе полученной информации можно делать реконструкцию летних осадков для данного района исследования.