Введение к работе
Актуальность темы. Международные соглашения последних десятилетий (рамочная конвенция ООН об изменении климата, Киотский протокол и др.) дали мощный импульс к изучению реакции экосистем на глобальные и региональные изменения климата и биологической продуктивности лесов. Для оценки изменений климатических факторов, их влияния на формирование и рост лесных насаждений, наиболее привлекательными территориями являются высокогорные и высокоширотные районы. Здесь климатогенные изменения пространственно-временной динамики растительности (в том числе лесной) проявляются наиболее рельефно (Горча-ковский, Шиятов, 1985).
Древостой верхней границы леса на количественном уровне изучены крайне слабо. Большинство исследований в высокогорьях носило описательный характер. В тоже время вопросы формирования насаждений, их роста и продуктивности в условиях экотона верхней границы древесной растительности (ЭВГДР) в современных условиях приобретают чрезвычайную актуальность. Исследования их важны для оценки изменений высотного положения верхней границы леса, экологической и биосферной роли формирующихся на ранее безлесных территориях насаждений.
Исследования автора проводились с 2007 по 2010 гг. в рамках проектов РФФИ-07-04-00850, РФФИ-08-04-00208.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы - выявление особенностей формирования древостоев лиственницы и березы в высокогорьях Приполярного Урала под влиянием изменения климата и оценка их современной структуры.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучение изменений климатических факторов и оценка локальных условий местопроизрастания древостоев на исследуемых объектах;
изучение пространственно-временной динамики верхней границы леса на основе сравнения разновременных фотоизображений и оценки изменений таксационных показателей древостоев в зависимости от высоты их расположения относительно уровня моря;
изучение дифференциации деревьев и характера их распределения по таксационным показателям в исследуемых древостоях;
исследование взаимосвязей между таксационными показателями стволов и крон и разработка соответствующих регрессионных уравнений и оценочных таблиц;
оценка надземной фитомассы деревьев и древостоев лиственницы с учетом высоты над уровнем моря (н.ур.м.).
Научная новизна. Впервые в горах Приполярного Урала на основе сравнения разновременных фотоизображений и оценки возрастной структуры древостоев выявлены изменения высотного положения верхней границы леса и основные факторы, влияющие на данный процесс. Исследова-
ны закономерности распределения деревьев по различным таксационным показателям и взаимосвязи между линейными размерами стволов и крон в древостоях, расположенных на разных высотах относительно уровня моря. Получены данные о надземной фитомассе деревьев и древостоев лиственницы в ЭВГДР.
На защиту выносятся следующие основные положения:
в последние столетия произошло смещение вверх по склонам верхней границы древесной растительности в горах Приполярного Урала;
характер и скорость заселения древесной растительностью ранее безлесных территорий зависят от локальных условий местопроизрастания;
сформировавшиеся на разных высотных уровнях ЭВГДР древостой отличаются степенью дифференциации деревьев, характером распределения их по таксационным показателям стволов и крон, запасами и структурой надземной фитомассы.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при проведении научных, лесоучетных и лесово-дственно-биологических работ в высокогорных лесах Приполярного Урала. Практическое применение могут иметь регрессионные уравнения между таксационными показателями деревьев, а также результаты оценки надземной фитомассы деревьев и древостоев. Теоретические и практические результаты работы используются в НИР и учебном процессе УГЛТУ.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается анализом достаточного по объему экспериментального материала, собранного с использованием апробированных методик, а также применением современных математических методов, компьютерной техники и прикладных программ при его обработке и интерпретации полученных результатов.
Личный вклад. Сбор значительной части экспериментального материала в полевых условиях, нахождение мест прежней фотосъемки, лабораторный анализ образцов древесины выполнены лично автором или при его непосредственном участии. Автором проведена математико-статистическая обработка экспериментальных материалов, разработаны соответствующие уравнения и таблицы, сформулированы выводы и предложения.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на V и VI Всероссийских научно-практических конференциях студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2009, 2010), на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 90-летию со дня рождения академика П.Л. Горчаковского «Экология от южных гор до северных морей» (Екатеринбург, 2010) и на второй Всероссийской научной конференции «Динамика современных экосистем в голоцене» (Екатеринбург, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и приложения. Список использованной литературы включает 231 наименование, в том числе 71 на иностранных языках. Основной текст изложен на 207 страницах, иллюстрирован 30 таблицами и 62 рисунками.
