Введение 4
Глава 1. Дендроиндикация влияния естественных и антропогенных факторов (обзор литературы) 7
Глава 2. Природные условия района исследования (Жигулевский заповедник, лесопарки и пригородные леса Тольятти) 35
2.1. Рельеф и геологическое строение 35
2.2. Гидрография 38
2.3. Климат 39
2.4. Почвы 41
2.5. Растительность 42
2.6. Ландшафты 44
Глава 3. Ландшафтно-экологическая характеристика пробных площадей 58
3.1. Материал и методика дендроиндикационных исследований 58
3.2. Жигулевский заповедник 75
3.3. Лесопарки и пригородные леса Тольятти 81
Глава 4. Методы анализа влияния естественных факторов
на прирост сосны 93
4.1. Кластерный анализ 93
4.2. Анализ цикличности, синхронности и чувствительности дендрохронологических рядов 99
4.3. Двухфакторный дисперсионный анализ 118
4.4. Корреляционный анализ 119
4.5. Регрессионный анализ 174
4.6. Анализ влияния антропогенных факторов 186
Выводы 193
Литература 194
Приложения 211
Актуальность темы. Многообразие факторов естественной и антропогенной динамики ландшафтов делает актуальным применение методов индикации, дающих интегральную оценку изменений природных условий. К числу подобных методов относится дендроиндикация. Деревья являются “летописцами природы” с обширной памятью. В динамике прироста древесины зафиксирована изменчивость, как абиотических гео- и гелиофизических процессов, так и влияние биотических отношений. Изучение динамики прироста по площади сечения ствола в различных экотопах имеет большое значение для выявления климатических трендов, влияния антропогенных факторов на развитие древесных насаждений, а так же для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию лесных экосистем.
Цель и задачи исследования. Изучение влияния естественных и антропогенных факторов на динамику прироста сосны обыкновенной {Finns sylvestris L.) в условиях лесостепного Поволжья методами дендроиндикации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- выбрать комплекс методов сбора и обработки данных для оценки динамики прироста;
- установить зависимость динамики прироста сосны от изменения вековых (1773-2001 гг.) природных условий лесостепного Поволжья (Жигулевский заповедник и пригородные леса Тольятти);
- установить зависимость динамики прироста сосны от экотопических условий лесостепного Поволжья;
- оценить влияние техногенной нагрузки на прирост сосны в пригородных лесах Тольятти.
Теоретической и методологической базой диссертации стали труды ведущих специалистов в области географии и биологии: Морозова Г.Ф., Шенникова А.П., Ловелиуса Н.В., Шеффе Г. и др.
Объекты и методы исследований. Основным объектом исследования естественных ПТК Среднего Поволжья являлся радиальный прирост сосны обыкновенной. В основу работы положены материалы полевых и лабораторных исследований автора, проведенных с 1992 по 2001 год на территории лесостепного Среднего Поволжья. Выбраны ПТК, находящиеся в Самарской области - в Жигулевском заповеднике и в лесопарках и пригородных лесах Тольятти.
Основные методы исследований - дендрохронологический и дендроиндикационный, одни из основных методов комплексного анализа лесных ПТК. С помощью этих методов можно проследить специфику динамики радиального прироста в зависимости от изменений внешних естественных и антропогенных факторов.
Научная новизна. Апробирован математический аппарат и выбран рациональный комплекс методов - кластерный, дисперсионный, регрессионный, корреляционный анализы как основа дендроиндикационного анализа для условий лесостепного Поволжья. Установлены экотопические условия в типичных местообитаниях и ассоциациях Жигулевского заповедника и пригородных лесах Тольятти, в которых циклический характер радиального прироста проявляется наиболее четко. Ретроспективный мониторинг динамики прироста сосны позволил прогнозировать тренд аномальных циклов гелиофизических и климатических процессов.
Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы при про-гнозировании прироста сосны обыкновенной в лесостепной зоне и для сравнительного анализа влияния экологических факторов на древесную растительность в различных природных зонах. Исследования в данном направлении являются составной частью экологического мониторинга.
1. Многолетние циклические колебания режимов солнечной активности, температуры и осадков вызывают синхронные колебания радиального прироста сосны обыкновенной в Жигулевском заповеднике и в лесопарках и пригородных лесах Тольятти, что проявляется в совпадении минимальных и максимальных значений величин радиального прироста с минимальными и максимальными значениями средней температуры, суммы осадков и чисел Вольфа. Значительное уменьшение радиального прироста сосны вызывают аномально высокие температуры воздуха за вегетационный период и за июль, которые являются основным фактором возникновения засух.
2. В дендрохронологических рядах сосны наиболее четкопредставлены 11-, 22- и 88-летние циклы, согласующиеся с соответствующими циклами в изменении солнечной активности, температуры и осадков.
3. Существенное отрицательное влияние на радиальный прирост сосны в Жигулевском заповеднике и в лесопарках и пригородных лесах Тольятти оказывают засухи. В повторяемости засух и минимальных значений радиального прироста сосны наблюдаются сходные циклы: 11-, 22-, 33-, 44-летний и др. В исследованных растительных сообществах засухи в целом негативно влияли на абсолютный радиальный прирост со-сны, как правило, в большей степени в 19-м веке, чем в 20-м веке.
4. В сухих местообитаниях (в сосняках с преобладанием ксерофитов) сосна более адаптирована к воздействию засух, чем во влажных местах (в разнотравных сосняках и сосняках с примесью лиственных видов деревьев - липы и др.). Так, в Жигулевском заповеднике засухи более существенно влияют на рост сосны в сосняках с примесью лиственных пород (особенно липы) и зеленомошных сосняках на склонах северной экспозиции (вследствие их меньшей адаптации к высоким температурам), чем в остепненных сосняках на вершинах и склонах гор южной экспозиции. В лесопарках и пригородных лесах Тольятти засухи оказывают большее влияние на рост сосны в разнотравных сосняках и сосняках с примесью лиственных пород, чем в сосняках с преобладанием ксерофитов в травяно-кустарничковом ярусе.
5. В лесопарках и пригородных лесах Тольятти на радиальный прирост сосны оказывает влияние Тольяттинский азотный завод. Это становится особенно заметным при сравнении динамики абсолютного радиального прироста сосны до и после пуска завода.
