Введение к работе
Актуальность темы. Современный уровень антропогенной трансформации растительного покрова Низменного Заволжья вызывает опасения за естественно-зональный облик её ландшафтов. Режим "пассивной" охраны, неприкосновенности и невмешательства в жизнь экосистем на сравнительно небольших площадях часто не способствует поддержанию лесных массивов в устойчивом состоянии и сохранению биоразнообразия. В связи с этим необходима разработка более действенных мер, что требует детального изучения структурно-динамических особенностей экосистем. Познание закономерностей формирования структуры сообществ и их динамики под влиянием природных и антропогенных факторов является теоретической базой для оценки состояния, прогноза изменений, а также планирования и проведения природоохранных мероприятий.
Темнохвойные южнотаежные леса неоднократно служили объектом исследований специалистов разных научных направлений. Однако последнее комплексное научное обследование южнотаежных пихтово-ельников липовых Низменного Заволжья проводилось Нижегородской геоботанической экспедицией в 1925-1928 годах под руководством проф. В.В. Алехина. При этом вопросы, связанные с происхождением (реликтовостью), типологией, структурой и функционированием данных сообществ остаются дискуссионными, а исследования их внутриценотической организации и динамики не проводились совсем.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Работа выполнена в рамках основной тематики научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям фундаментальных исследований в области биологических наук кафедры ботаники Нижегородского госуниверситета - "Изучение структуры и сукцессионных процессов в лесах Нижегородской области" (тема: "Растительный мир: изучение, охрана и рациональное использование").
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - изучение структурно-функциональной организации и современного состояния пихтово-ельников липовых, как центральных растительных комплексов южной тайги Низменного Заволжья. Для ее достижения решались следующие задачи:
обследование территории южнотаежной части Нижегородской области, определение уровня антропогенных нарушений и выявление в качестве эталона (модели) наиболее сохранившегося лесного массива для проведения экологических исследований;
выявление видового состава "климаксового" пихтово-ельника липового и проведение комплексного анализа его ценофлоры;
разработка методического подхода к изучению структурно-функциональной организации и динамики лесного фитоценоза с позиций популяционной экологии растений;
- выявление закономерностей внутриценотической структуры и динамики
пихтово-ельников липовых климаксового типа;
- определение основных тенденций антропогенной трансформации пихтово-ельников липовых.
Научная новизна работы. В работе впервые проведен детальный анализ современного состояния, внутриценотической структуры и динамики южнотаежных пихтово-ельников липовых Низменного Заволжья с использованием подходов популяционной экологии растений и "Новой парадигмы в лесной экологии" (ГЭП-парадигмы). Для исследуемых сообществ впервые проанализированы: особенности сложения их ценофлоры; основные черты онтогенеза видов-доминантов (применительно к конкретным условиям); возрастная и пространственная структура ценопопуляций доминантов (как основных структурообразователей сообщества); биоэкологические особенности возобновления эдификаторов; микросукцессионные процессы, вызванные популяционной жизнью деревьев и формированием ветровально-почвенных комплексов; основные тенденции антропогенных нарушений.
Теоретическое значение работы. В настоящее время в лесной экологии активизируются исследования, связанные с популяционными подходами к изучению организации растительного покрова и отдельных экосистем. Это направление открывает новые возможности познания структуры и динамики биосистем разного иерархического ранга. Выполненная работа дополняет исследования в данной области и выявляет эколого-демографические особенности структурно-функциональной организации климаксовых и антропогенно нарушенных пихтово-ельников липовых Низменного Заволжья. Установленные в процессе исследований закономерности имеют значение для развития теоретических основ современной экологии растений и лесной биогеоценологии.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований
могут быгь использованы для создания системы охраняемых природных
территорий, определения режимов их охраны, организации мониторинга и
составления прогнозов развития конкретных лесных массивов; разработки
региональной системы рационального ведения лесного хозяйства; развития
новых экологических подходов к созданию лесных культур и
лесовосстановлению в подзоне южной тайги.
Реализация результатов исследований. Материалы исследований переданы в Государственный комитет по охране окружающей Среды Нижегородской области, Департамент по охране природы и управлению природопользованием Администрации Нижегородской области и Лабораторию охраны биоразнообразия при экологическом центре "Дронт", для использования их при разработке общей концепции системы охраняемых природных территорий Нижегородской области, организации ряда охраняемых природных территорий и составлении проекта реорганизации Килемарского заказника в филиал государственного заповедника "Керженский". Отдельные результаты работы использовались архитектурно-ландшафтной мастерской "Архиленд" при проектировании некоторых ландшафтно-парковых комплексов г. Нижний Новгород. Часть материалов, имеющих теоретическое и методическое
значение, используется в учебном процессе и научных исследованиях кафедры ботаники Нижегородского госуниверситета. Они включены в два методических пособия для студентов, специализирующихся по ботанике и экологии.
Апробация работы. Отдельные результаты исследований, теоретические и практические выводы, основанные на них, докладывались на Международных конференциях - 6 International symposium J.O.P.B. (Тромсе, Норвегия, 1995), "Restoration ecology and sustainable development" (Цюрих, Швейцария, 1996); на 4, 5 и 6 Всероссийских научных конференциях "Памятники истории, природы и культуры европейской России" (Н.Новгород, 1993-1995); Всероссийских конференциях: "Леса Русской равнины" (Москва, 1993), "Популяции и сообщества растений: экология, биоразнообразие, мониторинг" (Кострома, 1996), на региональной научно-практической конференции "Экология и ресурсосбережение" (Н.Новгород, 1997), а также на научных конференциях Нижегородского и Самарского госуниверситетов и заседаниях Нижегородского отделения Русского ботанического общества РАН.
Публикация результатов исследований. По теме исследований опубликовано 18 печатных работ. Основные результаты диссертации отражены в 8 публикациях.
Декларация личного участия автора. Основная работа над диссертацией проводилась на кафедре ботаники Нижегородского госуниверситета в период с 1995 по 1998 гг. При ее написании использовался материал, собранный автором в полевых условиях в течение 1987-1997 гг. Основная часть материала обработана автором статистически и представлена в работе в виде таблиц и оригинальных авторских рисунков. Все исследования выполнены лично автором или под его руководством и при непосредственном участии. Основные материалы опубликованы.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Положение пихтово-ельников липовых Низменного Заволжья в условиях зонального экотона, а также, участие в них в роли эдификаторов эколого-ценотически разнокачественных видов приводит к выраженной флористической и пространственной гетерогенности климаксовых сообществ, что проявляется в органичном сочетании бореального и неморального флористических комплексов и сложной парцеллярной дифференциации фитоценозов.
-
Выраженная разновозрастность ценопопуляций ели, пихты и липы, их биоэкологическая разнокачественность и образование в процессе отмирания состарившихся особей "окон" в пологе древостоя климаксового пихтово-ельника липового приводит к локальным циклическим сменам данных эдификаторов.
3. Локальные циклические смены древесных видов приводят к поддержанию
парцеллярной структуры климаксовых пихтово-ельников липовых, формируют
большое разнообразие экологических ниш, определяют микросукцессионные
процессы в сопутствующих синузиях, т.е. обусловливают поддержание
комплексно-гетерогенного сложения сообщества.
4. Антропогенное воздействие на пихтово-ельники липовые приводит к формированию производных сообществ с монодоминантными древостоями -ельников, липняков, пихтарников, которые характеризуются снижением уровня гетерогенности, свойственного климаксовому сообществу, и упрощением структурно-функциональной организации.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав,
выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений.
Общий объем диссертации страниц, из которых текстовая часть
составляет /УУстрании. Работа содержит таблиц и рисунков. Список
литературы состоит из ^^"наименований, в том числе ^ на иностранных языках.
За ценные советы, критические замечания, помощь в сборе и обработке материала автор выражает глубокую признательность и благодарность заместителю директора ботанического сада Нижегородского госуниверситета доценту А.К. Ибрагимову; сотрудникам кафедры ботаники Нижегородского госуниверситета: доценту В.П. Воротникову, доценту В.И. Волкорезову, А.А.Шестаковой и М.Е. Походяевой; старшему научному сотруднику Института экологии Волжского бассейна РАН М.В. Сидоренко; а также, руководству и сотрудникам экологического центра "Дронт" за помощь при оформлении рукописи.