Климатогенная и антропогенная динамика древесной растительности в экстремальных условиях ее произрастания : на примере Урала

• Автор: Фомин, Валерий Владимирович
• Шифр специальности: 06.03.02, 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 310 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КЛИМАТОГЕННОЙ И АНТРОПОГЕННОЙ ДИНАМИКИ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ.
ЛШроблема оценки состояния древостоев произрастающих в условиях загрязнения атмосферы промышленными выбросами.2Г

1.2.Проблсма оценкиглобального и регионального изменений климата

1.3.Проблема оценки реакции растительных сообществ на изменение

климата.

ГЛАВА 2.БЪЕКТЫ , МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ .

2.1.Исследование биологических системгпереход от низкого к высокому логическому типу

2.2.0бъекгы и районы исследований.

2.2.1 .Древесная растительность и антропогенные воздействия в районе исследований на Среднем Урале.
2.2.2.Верхняя граница древесной растительности на горных массивах Полярного, Северного и Южного Урала.
2.3.Методические аспекты оценки состояния деревьев и древостоев
2.3.1.Методики исследования реакции фотосинтетичсекого аппарата хвои i vi . на действие естественных и антропогенных факторов.
2.3.2.Методики изучения взаимного влияния аэропромышленных загрязнений, мезоклнмата, микроклимата, а также их совместное действие на ростовые процессы деревьев сосны обыкновенной.
2.3.3.Мстоднка количественной оценки степени влияния естественных и антропогенных факторов на биометрические характеристики сосновых древостоев, произрастающих в условиях горного рельефа местности
.4.Методы комплексной оценки состояния древостоев и экологического зонированиятерриторий.
2.3.5.Алгоритмы автоматизированной оценки состояния деревьев по. цифровым изображениям их крон и метрологические аспекты анализа изображений
2.3.6.Мстодики комнлскснойморфофизиологической оценки состояния деревьев и экспрессоценки их состояния с использованием цифровых фотографий крон.
2.4.Мстодическне аспекты анализа и моделирования климата
2.4.1.Методика анализа изменения значений темперадуры и осадков
2.4.2.Методика исследования пространственновременной динамики климата с учетом рельефа местности
2.5.Мстодические аспекты анализа пространствснноврсмснной динамики верхней границы леса.
2.5.1.Методика сбора и обработки данных по древесной.растительности наверхнем пределе ее распространения
2.5.2.Методика количественной оценки вертикального и горизонтального сдвигов верхней границы леса
2.6.Характернстика экспериментальных объектов и объем выполненных
работ
ГЛАВА З.РЕАКЦИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ДЕЙСТВИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ.
ЗЛ.Влияние аэропромышленных загрязнений и световых условий на фотосинтстнческий аппарат.хвои соеньь .
. i. V .
.
3.2.Ссзоннаи динамика физиологических характеристик хвои деревьев сосны обыкновенной шмнкроклнмагнческих показателей в древостоях, произрастающих в условиях с разными уровнями атмосферного загрязнения. .
3.3.Взаимное влияние аэропромышленных загрязнений и мезоклнмата
Временная динамика ростовых характеристик сосны обыкновенной.
ГЛАВА 4.ЭКОЛОГИЧСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ В ЗОНАХ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРНЫХ.
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ. .
4.1.Влияние аэропромышленных загрязнений надревостон в условиях, сложнорасчлненного рельефа местности
4.2.Сравнительный анализ морфофизиологической опенки состояния деревьев н экспрессоценки их состояния с использованием
автоматизированной системы анализа изображений
.1 . .
4.3.Комплексная оценка состояния древостоев.
ГЛАВА 5.АН А ЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА УРАЛЕ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX в
5.1.Анализ изменений климата в XX в. по данным инструментальных наблюдений на .метеостанциях на Полярном, Северном и Южном Урале
5.2.Пространственновременная динамика температу ры и осадков на Урале во второй половине XX в
ГЛАВА 6.ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕШАЯ ДИНАМИКА ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ВЕРХНЕМ ПРЕДЕЛЕ ЕЕ ПРОИЗРАСТАНИЯ.НА УРАЛЕ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX в
б.Г.Пространственновременнан динамика древесной растительности наверхнем пределе се произрастания на Полярном Урале.
6.2Пространственновременная дииамнка древссной растительности на верхнем пределе ее произрастания на Северном Урале.
6.3.Пространственновременная динамика древесной растительности на верхнем.пределе ее произрастания на Южном Урале
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ А.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
ПРИЛОЖЕНИЕ В.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г.
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.
ПРИЛОЖЕНИЕ Е.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ И
ПРИЛОЖЕНИЕ К
ПРИЛОЖЕНИЕ Л
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ФСЛ фотосинтетический аппарат
КЭ квантовая эффективность нециклического электронного транспорта
ВПП временная пробная площадь
ППП постоянная пробная площадь
ПС показатель состояния
ОПС обобщенный показатель состояния
ГИС географическая информационная система
ЦМР цифровая модель рельефа
МИ методика измерений
ЭВГДР экотон верхней границы древесной растительности ДР древесная растительность
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Косвенное действие дымов и газов проявляется через почву, которая хотя и обладает известной степенью буферности но при систематическом и длительном воздействии загрязненийв ней происходит изменение химических процессов. Установлено, что их совместное
воздействие на процессы, происходящие в почве, значительно сильнее, чем их раздельное действие Чертов и др. Общая направленность этих изменений характеризуется ростом актуальной и потенциальной формкислотности, выщелачиванием обменных оснований и увеличением содержания обменного алюминия и ионов тяжелых металлов Кулагин Зырин и др. Чертов Ромашкевич, Обухов,. Макаров, Недбаев, . Особенно негативно отражается на росте и, развитии лесной. Токсический ион Л1 припоглощении его растением приводит к подавлению. В корнях При этом уменьшается клеточное дыхание, нарушаются поглощение, транспорт и использование Са, , Р Ромашкевич, Обухов, . Под влиянием аэропромышленных загрязнений происходит нарушение биологической активности почв Рудкова, Гришина, Фомина . Воробейчик и др. Наряду с. Коваленко,
. При критических уровнях загрязнения развивается линейная и плоскостная эрозия почвы, приводящая к потере гумусового горизонта Елпатьсвский, Арманова, . Известно, что симбиоз растений и симбиотрофиых грибов повышает адаптивные возможности обоих партнеров. Воздействие аэропромышленных загрязнений медеплавильного производства приводит к снижению показателей разнообразия наборов подтипов грибных чехлов у сосны обыкновенной и увеличению обилия микрориз с бесструктурными чехлами. Веселкин, . В условиях полиметаллического загрязнения почвы атмосферными выбросами увеличивается количество корней неправильной формы с отмершими или отмирающими клетками коры, с поврежденной микоризой, а также наблюдается увеличение диаметра микоризных окончаний Фаизова, Зайцев, . Интенсивная рекреационная нагрузка вызывает в почве изменения, сходные с изменениями, происходящими иод воздействием промышленных загрязнений. В результате ухудшения физических свойств почвы происходит нарушение ее газопроницаемости. Вследствие этого снижается почвенного раствора, возрастает содержание подвижного А Гончарова и др. Шугалей, Дмитриенко, . С этим, повидимому, связана и низкая жизнеспособность пыльцы в этих условиях Федоров, . При аэротехногенном загрязнении происходит увеличение доли аномальных пыльцевых зерен Федорков, , уменьшается фертильность пыльцы Зуева, Махнева, , снижается жизнеспособность и рост пыльцевой трубки Федотов и др. Изменения в пыльце сопровождаются снижением абсолютной и относительной выживаемости семяпочек Федорков, Романовский, Аникеев, . Повышенная доля пустых семян при высоком уровне загрязнения связана, повидимому, с действием летальных генов на ранних стадиях эмбриогенеза Федорков, . Токсические выбросы снижают также биометрические показатели шишек Калинин, Барабин, , техническую и фунтовую
всхожесть семян Калинин, . Вайчис и др. Чубанов, Алексеев, Пастернак и др. В целом динамика снижения радиального прироста деревьев в зависимости от степени их повреждения включает три стадии буферную, максимальной реакции и замедления угасания реакции Алексеев, . Приросты по высоте реагируют на атмосферное загрязнение так же, как и радиальные приросты Барткявичус, Юкнис и др. Пастернак и др. Исследования показали, что в условиях загрязнения наряду с более интенсивным, чем в естественных условиях, снижением прироста меняются и соотношения интенсивности прироста по высоте и по диаметру. Прирост по высоте уменьшается быстрее, чем радиальный прирост, причем в верхней части ствола величины последнего снижаются более значительно, чем в нижней Юкнис, Лекене, . Сопоставление показателей приростов по высоте и диаметру средних деревьев у летних сосняков показывает, что изменение значений данных показателей происходит синхронно со смещением отдельных пиков на одиндва года. С повышением возраста древостоев устойчивость их к загрязнению снижается. В молодняках под воздействием выбросов в первую очередь нарушается прирост по высоте, а в спелых радиальный прирост Мартынюк, Данилов, .