Введение к работе
Актуальность проблемы вытекает го напряженной экологической ситуации, которая сформировалась в степных и лесостепных ландшафтах Минусинской котловины, а также в предгорных и среднегорных высотнопоясных комплексах (ВПК) Кузнецкого Алатау.
Под влиянием длительной хозяйственной деятельности, в которой главную роль сыграла интенсивная эксплуатация лесных и земельных ресурсов, природная среда юга Средней Сибири значительно трансформировалась.
Создание в регионе Саянского ТПК значительно увеличило антропогенные нагрузки на лесные экосистемы и усилило их деградацию.
Экологические функции лесов юга Средней Сибири достаточно полно изучены в высокогорных и среднегорных поясах Западного Саяна. Однако в других ландшафтах этого региона средообразукяцие функции лесных экосистем, продуцирующих в условиях чрезвычайно изменчивого геофизического фона, еще полностью не раскрыты и не оценены количественно и качественно.
Известно, что экологическая роль лесов в различных зонах и подзонах не равнозначна Она имеет свою специфику и тесно связана с природными особенностями лесных экосистем, их составом, биологической продуктивностью, стабильностью и другими факторами (Молчанов, 1969; Протопопов, 1975; Мелехов, 1977; Паулюкявичюс, 1979 и др.)
Это является основной причиной недостаточного использования лесов для экологической оптимизации региона, их охраны и рационального использования.
Рациональное освоение природных ресурсов представляет собой комплекс социальных, экономических, экологических и технологических проблем.
Однако практика показывает, что проблема стабилизации и улучшения окружающей среды в связи с освоением природных ресурсов часто решается только на основе внедрения технологических средств защиты. При этом недостаточно учитываются возможности и эффективность использования для этих целей лесных экосистем как составной части природной среды (Протопопов, 1990; Исаев, 1990).
Работа выполнялась в рамках программы фундаментальных исследований АН СССР "Проблемы лесоведения", раздел 1 "Исследование природных свойств, состава, запасов и размещения
лесов" (шифр 1.1) и вписывается в одно из современных перспективных направлений исследований - "Биосферная и экологическая роль леса".
Цель и задачи исследовании. Целью работы является исследование и комплексная качественная и количественная оценка средообразующей роли лесных экосистем, в ландшафтах юга Средней Сибири.
Задачи исследований: - изучить гидрологическую роль лесов; - дать количественную оценку климатообразующих функций леса в лесостепных ландшафтах; - изучить пылеаккумулирующие свойства лесных экосистем и их роль в предотвращении загрязнения природных вод; - исследовать состояние рекреационных лесов, их устойчивость к различным формам воздействия; - разработать предложения по рациональному использованию исследованных лесов.
Объекты и методика исследования. В диссертации обобщены материалы, полученные в период с 1963 по 1995 гг. при проведении стационарных и эпизодических исследований в 7-ми районах региона: Минусинском, Шушенском, Ермаковском, Бейском, Боградском, Ширинском, Аскизском.
Исследования проводились в березовых и кедровых лесах южной части Заподаого Саяна, в березовых и сосновых лесах лесостепной части Минусинской котловины, в кедровниках, сосняках и лиственничниках Кузнецкого Алатау.
Методика работ включала как маршрутные экспедиционные, так и стационарные исследования лесных массивов на временных и постоянных пробных площадях.
За время работы на объектах было заложено 45 постоянных пробных площадей, оборудованных лесными метеостанциями и элементарными стоковыми площадками. Для определения биологической продуктивности и биометрических показателей березняков было взято 164 модельных дерева.
Агрохимический анализ почвенных образцов проведен в лаоораторіпі лесного почвоведения Института леса им. В.Н. Сукачева РАН
Комплекс лесоводственных, таксационных и геоботанических
работ осуществлялся в соответствии с общепринятыми
методическими разработками и рекомендациями (Сукачев, Зонн, Мотовшов, 1975; Жуков, 1964; Сукачев, Дылис, 1966; Молчанов, 1968; Анучіш,1978).
При определении биометрических показателей насаждений
использовались методики, изложенные в работах В.В. Протопопова (1965, 1975), Л.К. Позднякова и др. (1969), А.И. Уткина (1975). Лесные гидрологические исследования проводились в соответствии с общепринятыми методами и наставлениями "Гидрометеослужбы", а также методическими разработками, рекомендациями А.А. Молчанова (1960), Л.К. Позднякова (1963), И.П. Коваля (1973), Р.Г. Чагелишвили (1986), Г.Б. Паулюкявичюса (1989) и др.
Определение водно-физических свойств почв (плотности сложения, плотности твердой фазы, щебнистости, порозности, влажности завядания, полной влагоемкости), изучение поверхностного склонового стока и эрозии осуществлялось методами, разработанными Н.Ф.Созыкиным (1939), Ф.Р. Зайдельманом (1957), А.А. Молчановым (1958,1960), А.А Роде (1960).
Экспериментальные данные обработаны с применением методов математической статистики (Доспехов, 1979), включая корреляционный и регрессионный анализы.
Научная новизна исследований. В работе получили дальнейшее развитие теоретические положения концептуального подхода к изучению средообразующих функций леса, разработанного В.В. Протопоповым (1975).
Впервые дана комплексная оценка лесных экосистем юга Средней Сибири по их защитной роли, в том числе: изучены элементы биологической продуктивности и биометрические параметры березняков Западного Саяна и Минусинской котловины. В различных ландшафтах региона качественно и количественно оценены такие важные экологические функции лесов как их влияние на температурный режим вод, на формирование микроклимата лесных и прилегающих к ним сельскохозяйственных территорий. Изучены основные составляющие водного баланса березовых лесов, а также пылеаккумулирующие свойства сосновых насаждений, что особенно важно для районов, подверженных частым пыльным бурям.
Практическая значимость и реализация работы. Полученные данные могут применяться при разработке систем природоохранных мероприятий, при кадастровых оценках земель, при лесоустоительном проектировании, при планировании приемов, направленных на повышение продуктивности, сохранение и укрепление средообразующей и защитной роли лесов и прилегающих к ним сельскохозяйственных территорий.
Материалы по биологической продуктивности насаждений для данного региона получены впервые, в связи с чем могут быть использованы при расчетах параметров глобального круговорота веществ в биосфере.
Полученная информация является основой для разработки нормативов выделения особо защитных прибрежных лесов в горных ВПК Кузнецкого Алатау, предгорных и лесостепных ландшафтах юга Средней Сибири.
Результаты исследований нашли применение при разработке моделей насаждений с повышенной устойчивостью и при составлении комплексной природоохранной республиканской программы "Экология Хакасии".
Материалы исследований использованы при проектировании 3-х государственных заповедников, национального парка и республиканской эколого-рекреационной зоны, а также в "Законе о лесе" республики Хакасия.
Личный вклад автора. В основу работы положены результаты исследований, начатые в институте леса им. В.Н. Сукачева (1963-1974 гг.) и продолженные в Хакасском государственном университете им. Н.Ф. Катанова (1974-1995 гг.).
Исследования 1974-1985 гг. велись на основе договора о творческом научном сотрудничестве между институтом леса и государственным университетом по теме "Устойчивость лесных экосистем Хакасии к антропогенным нагрузкам". Дальнейшие исследования (1985-1995 гг.) выполнялись по теме-заданию "Устойчивость лесных экосистем юга Красноярского края к антропогенным нагрузкам и прогноз изменения их экологических функций".
Автор был руководителем и непосредственным исполнителем темы, составлял программы, разрабатывал методики, принимал участие во всех полевых и камеральных работах, анализе полученных результатов, в подготовке публикаций (самостоятельно и в соавторстве), а также провел внедрение рекомендаций в производство.
Апробация работы. Материалы исследований представлялись и обсуждались на III Забайкальской научно-производственной конференции по лесному хозяйству "Географические аспекты горного лесоведения и лесоводства" (Чита, 1967); II научном совещании по региональному зимоведению "Проблемы регионального зимоведения", выпуск 2 (Чита, 1968); Всесоюзном симпозиуме "Вопросы водного обмена растений как элемент круговорота веществ и энергии в основных видах растительности Советского Союза" (Иркутск, 1970); Научной конференции "Агрофизические исследования почв Средней Сибири" (Красноярск, 1975); Научной конференции "Структура и динамика растительного покрова" (Москва, 1976); 1 Межвузовском совещании по теоретическим и прикладным аспектам биологии "Биологические
исследования в ВУЗах Красноярского края" (Красноярск, 1977); Совещании Красноярского отделения Всесоюзного ботанического общества "Экология растений Средней Сибири" (Красноярск, 1983); Всесоюзной конференции "Экологическая роль горных лесов" (Бабушкин, 1986); II Республиканской научно-практической конференции "Охрана окружающей среды и человек" (Кызыл, 1988); Научно-практической конференции "Экологические проблемы Саянского территориально-производственного комплекса" (Абакан, 1988); Региональной конференции "Проблемы горного природопользования" (Барнаул, 1989); Всесоюзной научно-практической конференции "Состояние, освоение, проблемы экологии ландшафтов Алтая" (Горно-Алтайск, 1992);Научной конференции, посвященной 100-летию плана В.В. Докучаева по борьбе с засухой и преобразования степей России (Новосибирск, 1992); Заседаниях секции "Экологические функции леса" Научного Совета по проблемам леса РАН (Батуми, 1989; Алушта, 1991); Республиканской научной конференции "Проблемы заповедного дела Сибири" (Шушенское, 1996); Республиканской научной конференции "Современные проблемы географии России и родного края" (Курган, 1997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 56научных работ, общим объемом более 35 печатных листов, в том числе 2 монографии. В этих работах изложены основные теоретические и практические положения диссертации.
На защиту выносятся следующие основные положения.
-
Средообразующая роль лесных экосистем в значительной мере определяется уровнем выполняемых ими защитных функций, которые связаны со спецификой высотно-поясных комплексов (ВПК), лесистостью территории, таксационными и лесоводственными особенностями насаждений, количеством сконцентрированной в них фитомассы и характером ее пространственного размещения.
-
При комплексной оценке средообразующих функций лесных экосистем следует понимать их как природные образования, оказывающие разностороннее биофизическое влияние на окружающую среду.
-
Трансформация и восстановление средообразующих функций лесов определяются как интенсивностью антропогенного воздействия, так и степенью устойчивости самой системы к этому воздействию, которая зависит и от лесорастительных условий.