Введение к работе
1 ""' І
Актуальность проблеми. Познание закономерностей горизонтальной структуры растительного покроЕа - одна из самых сложных в фитоценологии проблем /Миркин, 1985/. И поэтому решить задачи охраны и рационального использования богатств растительного мира еще не представляется возможным надлежащим образом. Это особенно касается растительности лесистых горных ландшафтов, структура которой особенно разнообразна, что вызвано широким спектром зкотопических условий.
Методические приёмы ценологической и экологической геоботаники /Розенберг, 1978; Вальтер, 1982; Миркин, 1985/ или существующие методы ландшафтных исследований /Миллер, 1974/ пока не позволяют должным образом исследовать причины гетерогенности, дифференциации,- динамики и функционирования растительного покрова в зависимости от факторов внешней среды и их совокупностей, окружающих экосистемы (биогеоценозы) в геосистемах.
В последние годы изучение связей медду растительным покровом и совокупностями факторов многомерного гсографичес- кого пространства отнесено к компетенции пограничной между физической географией и геоботаникой научной отрасли именуемой ландшафтной экологией или геоэкологией / Крауклис, 1983; Горчаковский, 1984/.
Цель и задачи работы. Целью работы явилось определение основных экологических закономерностей гетерогенности растительного покрова лесистых горных ландігаїяов-, развития и диф-. ференцнации его под влиянием факторов многомерного географического и экотопического пространства, формирования локаль-
' ' -1-
ной дискретности.
Для реализации поставленной цели необходимо было разработать специальное методическое обеспечение таких междисциплинарных исследований особенностей гетерогенности растительного покрова горных ландшафтов. Для этого представилось нужным сбобшить теоретические подходы к решению проблемы, разработать и апробировать на примере модельных горных районов общий алгоритм и приемы исследовательских процедур. Программа исследований приведена на стр. 13-14 автореферата
В конечном итоге предусматривалось наметить пути решения комплексных научно-хозяйственных проблем рационального использования и охраны .растительных ресурсов, организации их мониторинга, моделирования и прогнозирования сукцессии, определения оптимальных режимов природопользования.
Объекты исследований. Упомянутые' задачи решались на примере лесистых среднегорных ландшафтов, главным образом Украинских Карпат.' Для апробации разработанных методик и экстраполяции полученных результатов на другие ландшафты проводились дополнительные исследования в горах Абхазии и в.Хибинах, на островах в Белом море, в районах Белорусского Поозерья и Волыно-Шдолья. 'у
Методика исследований. При разработке темы использова-; лись как акологические, географические, палеонтологические, так и междисциплинарные аналитические методы. Для целей междисциплинарных исследований был разработан общий алгоритм и приемы исследовательских процедур, включающие эти методы.
В работе предлагается разработка нового метода природных моделей для согласования результатов комплекса палеобо-
-г; -
танических и палеогеографических исследований, построения локальной геохронологической шкалы природных событий в ландшафтах, определения возраста форм рельефа и фитогеосистем.
. Радиоуглеродное датирование выполнялось в лабораториях Института геохимии и физики минералов АН УССР и Института геологических наук АН. УССР (инх JL В. Петренко и а В. Кова-люх), палинологические и карпологические анализы - в Институте палеобиологии АН Груз. ССР (д. г. -м. н. Э. Е КЕавадзе и к. б. н. Л.П. Рухадзе).
Для' целей компъютеризаиип ландшафтно-геоботанических исследований нами разработана методика сбора и анализа' - материалов полевых описаний фито-геосистем на SEM. Программные средства (созданы при помощи сотрудника ВЦ ЛГУ -1 М. Сидоровича) были апробированы и усовершенствованы на примере нашего информационного массива данных. Программы упорядочивает, проверяют и позволяют корректировать данные массовых ландшафтно-геоботанических описаний, представлять их в наглядной форме, составлять фитоценоны, содерхзіцие списки видов с количественными показателями встречаемости, обилия /іяишмаль-ного, - среднего и максимального/, лкзнешюетн и распространения ценопуляций, а тага производить прямой градиентный анализ распространения отдельных видев растений по 28 Факторам.'
Используя наши материалы, применение этих программных средств позволило определить влияние на гетерогенность растительного покрова лесистых среднегорных- ландшЗтоз Карпат климатических, экотопических и антропогенных Факторов, -зди-фикаторных ценопопуляций. экзогенных механических процессов, структуры ландшафта, времени. Кроме этого мы смогли спроби-
ровать приемы моделирования и прогнозирования сукцеосионных процессов в различных условиях среды.
Научная новизна. Впервые показано, что особенности диф
ференциации континуума растительности лесистых горных ланд
шафтов предопределены не только известными эдафотопическими
условиями, но и длительностью сукцессии в условиях разновоз
растного рельефа, эквифинальной ограниченностью их экзоген
ными факторами. Характер зквифинальных сообществ в конкрет
ных эдафотопических условиях определяется воздействием
экзогенный факторов: климатогидрологических (ветровая экспо
зиция, мощность снежного покрова, промерзание почв), механи
ческих (воздействие снеишых лавин, водотоков, обвально-осьт-
ных процессов), антропогенных. В пределах экотопической зоны
конкурентной концентрации видов растительному покрову харак
терна континуальность. -Преобладание того или иного здифика-
торного вида в зоне концентрации 'определяется его виолентны-
ми способностями, ' положением в сукцессионном ряду, этапом и
экологическим пределом гологенеза. В границах зоны экотопи
ческой видоотбирающей.периферии отчетливое выражение приоб
ретает дискретность отдельных растительных группировок. Она
бывает климатического, эдафотопического, механического и
временного происхождения.
Впервые на примере лесистых горных ландшафтов раз- ' работана методика междисциплинарных ландшафтно-геоботаничее-ких исследований. Она включает комплекс известных.отраслевых методов, а также оригинальные методические разработки анализа и обобщения результатов исследований. Это метод природных моделей при палеоэкологических изысканиях, программные
-4- . .
/
средства для компьютеризации аналитических ландшафтно-экологических исследований, моделирования и прогнозирования еук-цессионных процессов на экотопической основе.
Новизной отличаются и результаты наших детальных геохронологических исследований, позволившие получить более подробное, представление о ходе развития конкретных ландшафтов, пересмотреть устаревшие представления /Козий, 1963; Сереб-рянный, 1978/ об этих процессах, показать их локальные масштабы, палеоэкологические аспекты, привязать к шкале абсолютного летоисчисления. Они обусловили значительные гологе-нетические модификации растительного покрова, существенные перемещения растительных поясов . по вертикали. Определены временные характеристики этих явлений. -
Впервые с применением аналитических компьютерных методов осуществлены структурно-динамические и функционально-динамические исследования горных Фито-геосистем. Показано значимость влияния ряда экотопических факторов на процессы формирования растительных сообществ, в частности определяющее значение локальной геохимической обстановки. Предлагается в качестве основы для моделирогания использовать абстрактные совокупности консервативных абиотических факторов - протоз-дафотопы, включающие геохимический тип здафотопа, механический состав почвообразуюаих горных пород, Еозраст формы рельефа. На такой основе, с использованием материалов ланд-шафтно-экологической ординации растительности /флористических компонентов/, возможно моделирование потенциального растительного покрова и флористических явлений, определение антропогенных трансформаций в реальном растительном покрове.
Новизной отличаются разработанные подходы построения генетической классификации растительности лесистых средне-горных ландшафтов на экотопической основе. При этом сохраняются принципы флористического подхода, однако учитывается и приуроченность определенных сообществ к конкретным экотопам, а также количественные показатели ценопопуляций. В результате обосновывается' увязка определенных рангов синтаксонов с определенными типами локальных экотопических условий, этапами гологенетических и антропогенных сукцессии, воздействием стихийных факторов.' Так, синтаксоны ранга союзов определяются эдафотопическиш условиями. Синтаксоны ранга порядка приурочены к высотно-климатическим поясам. Порядки объединяются в' классы в пределах макроклиматических районов. їаци-альные разности экотопических. условий и проявление отдельных абиотических факторов заметны на уровне низших единиц синтаксонов - субассоциаций, вариантов, фаций.
Достоверность'выводов. Обоснована обширным фактическим' материалом, результатами многочисленных ординационньк и координационных анализов. Для сбора данных применялись общепринятые в геоботанике и ландшафтоведении методы. С целью исключения случайных ошибок в материалах применялись специальные программные средства проверки-и корректирования данных. \
Практическая ценность работы. Разработанные и апробированные на примере лесистых горных районов методические подходы и приемы ландшафгно-экологичееких исследований позволили предложить рекомендации по организации мониторинга растительных ресурсов лесистых горных стран, в частности - по методическому обеспечению наблюдений, структурного, динамичес-
.-6--
кого и функционального анализа информации. Рекомендуются приемы прогнозирования флористических явлений и выбора вариантов оптимального природопользования - проектирования оптимальных режимов .хозяйствования, обеспечивающих как различную эксплуатацию растительного покрова, так и охрану его флористического и фитоценотического разнообразия, сохранение его ценности и продуктивности. Они переданы Карпатскому госу-, дарственному природному парку для внедрения в практике проектирования ведения природоохранного хозяйства.
Предложенные методы ландшафтно-геоботанических исследований, в частности аналитические операции с применением ЭВМ, могут быть применены для преподавания курса геоботаники и биогеографии в ВУЗах. Так, наши ''Методические рекомендации по подготовке и вводу информации в-ЭВМ для ландшафтно-геоботанических исследований" /1986/ апробированы и использовались в педагогическом процессе кафедрой ботаники Черновицкого госуниверситета.
На защиту, выносятся, следующие положения:
-
Ландшафтно-экологический подход для раскрытия особенностей гетерогенности и локальной дискретности растительного покрова гор (метод природных моделей. метод описания фито-геосистем, анализа и моделирования развития растительности в ландшафтно-экотопическом пространстве).
-
Поливариантность локальной дискретности растительного покрова (климатического, адафотопическосо, зкзомехакичес-. кого и временного происхождения).
-
Правомерность разделение экотопического пространства на центральную зону конкурентной концентрации видов (в пре-
-У-
делах которой растительному покрову характерна континуальность) и на зону видоотСираюшэй.периферии (в пределах которой отчетливое выражение приобретает дискретность отдельных растительных группировок)
4. Преобладание того или иного эдификаторного вида в
пределах перекрывающихся участков экотопических ареалов оп-,
ределяотся положением его экологического оптимума в гологе-
нетическом ряду становления растительности, этапом и преде
лом фитоценогенеза. ' ' .
Апробация работа. Материалы диссертационной работы докладывались на VI Всесоюзном совещании по вопросам изучения и освоения флоры и растительности высокогорий (Ставрополь, 1974), Всесоюзном совещании "Современные проблемы географии экосистем (Москва, 1984), Всесоюзном совещании "Теоретические основы заповедного дела" (Львов, 1985), I Всесоюзной конференции "Проблемы социальной экологии" (Львов, 1986),. И Всесоюзном совещании "Общие проблемы биогеоценологии" (Москва, 1986), международной конференции "Проблемы голоцена" (Тбилиси, 1988),. Межреспубликанской школы "Применение компьютеров'в биологии" (Львов, 1991), на ежегодной республиканской школе-симпозиуме по системологии и ' методам междисциплинарных исследований, на заседаниях Львовских отделов.
/
Географического и Ботанического обществ СССР.
Публикации. Основные положения диссертации отражены в сорока работах (две монографии), написанных самостоятельно и в соавторстве. '
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, списка использованной литературы /277 найме- .
новаций/, списка латинских названий цитируемых растений и 17 приложений /из них 9 карт/. Общий объем работы 457 стр., 16 таблиц, 54 рисунка.