Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2005 номер 4

Последний анализ состояния дендрологических исследований в России был осуществлен В. Н. Сукачевым в 1921 г. и опубликован в Трудах всероссийской лесной конференции. За прошедшие 83 года создано много новых ботанических садов (в России их больше 80), расширились дендрологические исследования во многих биологических институтах и высших учебных заведениях. Перед дендрологами возникли новые задачи, связанные с освоением восточных районов России и необходимостью решения проблемы всестороннего изучения и охраны генофонда древесных растений в природе и в культуре. В предлагаемой читателям статье рассматриваются задачи, которые необходимо решать в первую очередь и в более отдаленной перспективе. При этом особое внимание уделено интродукции древесных растений различных ботанико-географических областей Евразии и Северной Америки в России и проанализированы современные представления о состоянии древесных растений природной флоры Сибири и Дальнего Востока в связи с решением такой глобальной проблемы, как изучение и охрана биоразнообразия растительного покрова России. В заключении статьи приводится перечень основных задач, стоящих перед дендрологами, которые, по мнению автора, должны учитываться при планировании дендрологических исследований в различных регионах России.

Показано современное состояние тополевых насаждений в промышленном городе на примере г.Новосибирска. Отмечены основные причины, угнетающие их рост и снижающие долговечность. Приведен ассортимент тополей для зеленого строительства, включающий декоративные формы сибирской селекции.

Обобщены результаты кариологического и цитогенетического исследований хвойных бореальной зоны, проводимых в Институте леса в течение многих лет. Эти виды относятся к представителям четырех родов семейства Pinaceae: Larix - лиственница, Pinus - сосна, Picea - ель и Abies - пихта. В общей сложности изучено более 100 популяций и местообитаний разных видов из этих родов. Исследованы виды как в оптимальных, так и в экстремальных условиях произрастания. Начаты исследования представителей семейства Cupressaceae. Особое внимание уделено изучению хвойных на болотах и в лесных культурах.

Исследована возможность дифференциации на видовом и популяционном уровне двух сибирских видов лиственниц (L. sibirica и L. gmelinii) с использованием долгоживущих культур клеток in vitro. Впервые выявлены меж- и внутривидовые различия по пролиферативной активности каллусов у сибирских видов лиственниц на среде с фторидом натрия. Сделано заключение, что каллусная культура лиственниц может эффективно применяться в исследованиях внутри- и межвидового полиморфизма у лиственниц в отношении чувствительности к фтору и другим техногенным загрязнителям и при изучении возможных генетических последствий действия промышленных эмиссий на клеточный геном лиственницы.

Рассмотрено состояние охраны биоразнообразия в лесном фонде Приморского края на видовом и экосистемном уровнях. Сформулирован стратегический подход к сохранению биоразнообразия: 1) сохранение эндемичных и редких видов растений путем придания им статуса особо охраняемых объектов, 2) полное изъятие лесных экосистем из хозяйственного пользования на особо охраняемых природных территориях, 3) регламентация природопользования на остальной территории. Ставится задача создания специальных генетических резерватов для основных лесообразователей. Считается необходимой координация международных усилий по сохранению биоразнообразия.

Рассмотрена роль 96 видов древесных растений в структуре высокогорной растительности Азиатской России. Показана систематическая, ареалогическая и поясно-зональная структуры высокогорной арборифлоры, а также господствующие жизненные формы. Приведены данные о фитоценотической значимости древесных растений в 16 крупных высокогорных фитосистемах, на основании чего выявлены наиболее активные, доминирующие и содоминирующие виды. Выявленные закономерности свидетельствуют о значительной роли древесных растений в структуре высокогорной растительности и ландшафтов Азиатской России.

Приводятся данные об особенностях размножения летними черенками декоративной формы ольхи серой (Alnus incana (L.) Moench. f. laciniata Loudon), об опытах по проращиванию пыльцы и получению гибридных семян, а также о способах размножения и сохранения формы в условиях in vitro.

В 24 популяциях ели сибирской (Picea obovata Ledeb.), 14 популяциях ели аянской (Picea ajanensis (Lindl. et Gord.) Fisch. ex. Carr.) и пяти популяциях ели корейской (Picea koraiensis Nakai.) изучен полиморфизм опушения молодых побегов - одного из основных признаков, положенных в основу выделения самостоятельных видов елей. Выявлена зависимость изменчивости данного признака от эколого-географических условий обитания популяции. В связи с высоким уровнем полиморфизма признака рекомендовано исключить его использование в качестве диагностического при определении видов елей.

Виды рода Myricaria Desv. (сем. Tamaricaceae) являются ценными декоративными, кормовыми, техническими и лекарственными растениями. Сибирские популяции расположены в самой северной части ареала и имеют большое значение в сохранении генофонда как наиболее приспособленные к условиям резко континентального климата. В настоящее время в результате геологоразведочных и дорожно-строительных работ естественные местообитания видов рода Myricaria Desv. разрушаются. В связи с этим необходимы охрана всех известных местообитаний и сохранение генофонда этих видов в ботанических садах. Возникает острая необходимость изучения способов размножения и в первую очередь - вегетативного, так как семена мирикарии очень мелкие и быстро теряют всхожесть. Кроме того, вегетативное размножение позволяет сохранить генофонд не только видов, но и всех внутривидовых форм, и особенно ценных для интродукции северных популяций.
В статье приведены разработанные в ЦСБС на основании многолетнего опыта рекомендации по вегетативному размножению видов рода Myricaria Desv. (Tamaricaceae) одревесневшими черенками c использованием различных субстратов и сроков срезки и посадки.

Изложены результаты измерений и расчета параметров углеродного бюджета лесов и болот Сибири. Дана характеристика зональной изменчивости запасов (и прироста запасов) углерода в лесных и болотных экосистемах, приведены результаты прямых измерений потоков углекислоты методом микровихревых пульсаций, дана оценка неопределенности, вносимой в расчет параметров углеродного бюджета лесными пожарами.

В работе на основе разработанных теоретических представлений об устойчивости геосистем региональной размерности дан анализ характера их преобразования на примере регионов юга Средней Сибири.

Рассматриваются региональные особенности лесообразовательного процесса в области сплошного распространения мерзлоты. Анализируются современные направления динамических процессов в лиственничных лесах и редколесьях, обусловленных воздействием природных и антропогенных факторов (лесных пожаров, рубок, поллютантов). Оцениваются вероятные направления трансформации лесных экосистем высоких широт при прогнозируемом потеплении климата.

Проведено сравнение пограничных сообществ леса и тундры по показателям активности и видовому богатству их поясно-зональных групп. Выявлены некоторые современные тенденции смещения границы леса и тундры в Алтае-Саянской горной области. Прослежены тенденции изменения климата за период субатлантической фазы голоцена, что нашло отражение в шести основных сценариях. Каждому сценарию соответствует однородный по климату район.

Результаты микробиологического анализа различных элементов лесной экосистемы (почва, подстилка, филлосфера) зон активного антропогенного (техногенного) воздействия показывают, что микробные комплексы служат инструментом диагностики состояния и мониторинга лесной экосистемы.

Изучено влияние промышленной загазованности на биотрансформацию древесины в лесной экосистеме в окрестностях ИркАЗа (Иркутского алюминиевого завода, г. Шелехов). Выяснено, что биодеструкция макрокомпонентов древесины происходит с большими потерями массы, а количество экстрактивных веществ увеличивается, наблюдается неспецифическая реакция древесных растений и грибов на стресс, вызванный воздействием атмосферных техногенных поллютантов.

Атмосферные выбросы Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК) вызывают системное ослабление пихтовых лесов хребта Хамар-Дабан, которое сопровождается развитием грибных эпифитотий. Максимум загрязнения пришелся на начало 1980-х гг., когда объем выбросов превышал 30тыс. т в год. По мере последующего снижения уровня загрязнения установлен рост резистентности деревьев, которая оценивалась по общему содержанию смолистых веществ. В соответствии с этим стала уменьшаться активность грибных эпифитотий, поражение хвои уменьшилось до фонового уровня. Установлено, что объемы выбросов БЦБК на уровне 7 тыс. т в год можно считать предельно допустимыми для обеспечения сохранности лесов данного региона.

О биосферной роли лесов России судят обычно по лесной площади, площади, покрытой лесной растительностью, и по древесным запасам. В последнее время эти показатели стали дополняться оценками пулов (запасов) углерода фитомассы (C_phytomass) и органического углерода почв (C_soil). Вклад лесного покрова в биосферные процессы можно корректно оценить, лишь опираясь на функциональные показатели растительности. Главными из таких показателей принято считать чистую первичную продукцию (net primary production - NPP) и ее надземную (aboveground) часть (AbNPP). Малочисленность экспериментальных оценок NPP для лесных экосистем России вынуждает вести поиск расчетных методов определения AbNPP и NPP. Анализируются зависимости между AbNPP и фитомассой (Ph) лесных экосистем, представленных основными древесными породами таежных (бореальных) лесов России.

Впервые в наиболее типичных для Приольхонья местообитаниях получены древесно-кольцевые хронологии для изучения радиального прироста сосны и лиственницы. Статистический анализ полученных хронологий показал их высокую чувствительность к воздействию климатических факторов, и в первую очередь к атмосферному увлажнению. Доля объясненной дисперсии тремя первыми главными компонентами достигает 80 %. Выявлена 30-20, 7-6, 4-3-летняя цикличность и 2-летняя квазицикличность радиального прироста сосны и лиственницы, отражающая преимущественно динамику атмосферного увлажнения данного региона. Впервые определен ряд ранее неизвестных дат крупных градаций основных насекомых-вредителей, а также широкомасштабных региональных и локальных лесных пожаров. По характеру прироста этих хвойных пород установлена экологическая неоднородность исследуемой территории.

Исследовано влияние аэротехногенного загрязнения выбросами автомобильного транспорта на еловые древостои. Выявлено, что по совокупности показателей жизненного состояния отдельных деревьев и древостоя еловые фитоценозы, произрастающие в районе загрязнения выбросами автотранспорта, характеризуются как ослабленные.

C целью прогнозирования изменений биохимического состава тканей и интенсивности продукционного процесса сибирских видов хвойных под влиянием глобальных изменений климата изучали морфогенетические характеристики деревьев и содержание углеводов, белков, свободных аминокислот и азота в запасающих тканях, целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз в древесине сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина в подзонах северной и южной тайги и в лесостепной зоне Средней Сибири. Предполагается, что глобальное потепление климата приведет к снижению интенсивности процесса ксилогенеза и продуктивности лесов на северной и южной границах лесной зоны.

Разработан новый метод, позволяющий проводить картографическую оценку потерь углерода в лесных экосистемах, подвергающихся воздействию атмосферных промышленных выбросов. Изменения ассимиляции углерода рассматривались во взаимосвязи с параметрами, характеризующими степень физиологического ослабления деревьев и уровень их загрязнения токсическими эмиссиями. Выделены репрезентативные показатели, отражающие состояние ассимилирующей фитомассы древостоя, и на их основе разработана диагностическая шкала для определения снижения ассимиляции углерода в ослабленных насаждениях без прямой регистрации параметров фотосинтеза. Для модельной территории Предбайкалья площадью более 1 млн. га составлена карта-схема, согласно которой потери углерода в сосновых древостоях составляют от 20 до 60 % от фонового уровня. При верификации разработанного подхода показана высокая степень соответствия расчетных данных прямыми измерениями снижения ассимиляции углерода в древостоях, ослабленных промышленными эмиссиями.

Установлены общие и специфические, определяемые химическим составом промышленных выбросов особенности реакций эктомикориз сосны обыкновенной на техногенное загрязнение. Разнообразие грибных чехлов в окрестностях предприятий с разным типом воздействия на окружающую среду изменяется по единой схеме. Поперечные размеры микоризных окончаний (грибных чехлов и корней растений) в условиях загрязнения полиметаллической пылью увеличиваются, а под воздействием газообразных веществ (SO₂, CO, NO_x) - уменьшаются.

В работе показано, что аэротехногенное загрязнение оказывает определенное влияние на обмен веществ (водный, серный, азотный) и, как следствие, повреждаемость листьев (потеря тургора, хлорозы, некрозы) аборигенного и интродуцированного видов рода Salix L. Выявлены как специфические, так и неспецифические реакции растений в ответ на действие загрязнения атмосферы. Первые заключаются в различной направленности обмена веществ растений: у S. ledebourianа - в сторону интенсификации серного, у S. alba - азотного обмена; вторые - в сходном характере изменения величин соотношения общей и белковой форм азота и серы у обоих видов: N_об/S_об - возрастает, N_б/S_б- убывает. Есть основания полагать, что именно нарушение баланса между серо- и азотсодержащими соединениями (неспецифические ответные реакции) обусловливает повышение повреждаемости растений, о чем свидетельствует выявленная корреляционная связь.

Изучены особенности развития возбудителя мучнистой росы рода Salix L. коллекции арборетума ЦСБС СО РАН.

Представлены результаты многолетних исследований по международным проектам, проводимым на лесном стационаре «Спасская падь» ИБПК СО РАН. Обсуждаются перспективы дальнейших исследований в сфере верификации полученных данных на уровне регионального, континентального и глобального циклов энергии, воды и углекислого газа, мониторинга биологического разнообразия.