3. КРАТКИЕ АННОТАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТ
3.1. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ ПО БЮДЖЕТНОЙ ТЕМАТИКЕ
Проблемы леса
Тема: Структурно-функциональная организация и динамика
таежных экосистем в условиях европейского
Северо-Востока. № Гр 01.2.00107251
Раздел 1. Еловые и лиственно-еловые биогеоценозы: структура, динамика, функции Установлены зональные закономерности функционирования ельников. В старовозрастных насаждениях черничных типов, развитых на типичных подзолах, в условиях северной тайги накапливается 138, средней - 208 т·га-1 органической массы или соответственно 67 и 99 т·га-1 углерода. Оценка углеродного цикла (рис. 1) показала, что в черничных типах еловых сообществ нетто-продукция углерода составляет в северной тайге 3.46, средней - 3.71 т·га-1 . С опадом и отпадом в почву возвращается соответственно 2.47 и 2.0 т·га-1 углерода. На ежегодное закрепление углерода в чистой продукции (NEP) приходится 0.99 и 1.71 т·га-1. В депонировании углерода в NEP исключительная роль принадлежит древостою. В течение года разлагается в северной тайге 24-26% , в средней - 30-33% массы поступившего опада. Основная часть (60-80%) потери углерода приходится на минерализованный поток, в результате которого возврат углерода в атмосферу в старовозрастных ельниках составляет 65-80% затрат углерода на чистую продукцию. Соотношение входного и выходного потоков показывает, что еловые фитоценозы северной тайги являются резервуаром стока углерода 0.19-0.30, а средней тайги - 0.44-0.60 т·га-1 в год. Фотосинтетическое связывание углерода по хлорофильному индексу древостоем в ельнике северной тайги составляет 1.32, средней - 3.58 т С в год на 1 га. Запасы углерода в почве ельника черничного северной тайги составляют 77, средней - 72 т/га. Эмиссия СО2 на поверхности почвы определяется погодными условиями и наибольших показателей (1.2-2.0 г СО2 ·м2 ·ч-1) достигает в июле. Осенью и весной выделяется 0.10-0.30 г/м2 ·ч-1 СО2. Среднедневная интенсивность фотосинтеза хвойных в течение вегетации изменяется от 0.53 до 1.12 мг СО2 на 1 г сухой массы в час. Фотосинтетическое усвоение СО2 древесными растениями достигает максимума в июле. Сезонная динамика скорости темнового дыхания двухлетней хвои имеет два максимума: в начале и конце вегетации. Снижение интенсивности дыхания во второй половине июня совпадает с периодом активного линейного роста однолетней хвои. В это же время наблюдается снижение размеров крахмальных гранул в хлоропластах и числа митохондрий в клетках мезофилла. Следовательно, двухлетняя хвоя является основным донором ассимилятов для роста однолетних побегов. Предложена модель взаимодействия елового биогеоценоза с потоком энергии солнечной радиации, на основе которой определены условия теплового обмена отдельного древесного растения. Разработана математическая модель, описывающая динамическое температурное поле дерева ели в виде функции, которая позволяет рассчитывать температуру дерева для любой заданной координаты в выбранный момент времени. Показано, что модель температурного поля дерева ели соответствует экспериментальным данным. Установлено, что температура структурных частей древесного растения, имеющих относительно небольшие размеры (поперечное сечение ?0.026м), полностью обуславливается мгновенной температурой внешней среды. Температура структурных частей дерева радиусом более 0.2м стремится к средней за сутки температуре окружающей среды. Водный потенциал хвои ели в течение вегетации варьирует в пределах 1.5 бара. Его колебания наиболее выражены у хвои первого года жизни. Среднемноголетние значения этого показателя в ассимилирующих органах не превышают 22 бар, что свидетельствует об относительно благоприятном водоснабжении ели в черничных типах условий произрастания. В процессе развития хвои происходит постоянное перераспределение между различными фракциями углеводов. В период вегетации отмечено использование ассимилятов двух-, трехлетней хвои на формирование молодой хвои. Растущая хвоя по мере своего развития становится донором углеводов, и далее, в ходе естественной сезонной ритмики, переходит к их депонированию. Возрастание доли полисахаридов в стареющей хвое указывает на вовлечение продуктов фотосинтеза во вторичный пул метаболизма углерода. (Исполнители: д.б.н К.С.Бобкова, д.б.н. С.В.Загирова, к.г.н. Э.П.Галенко, к.б.н. С.Н.Сенькина, к.б.н. В.В. Тужилкина, к.б.н.. Е.А.Робакидзе, к.б.н..С.И.Тарасов, к.б.н. Т.А.Пристова, вед.инж. С.Н.Кузин, вед.инж. А.И.Патов, вед.инж. С.П.Швецов, асп. А.В.Машика). Раздел 2. Антропогенная трансформация таежных экосистем Коренные сосняки Печоро-Илычского биосферного заповедника имеют определенную степень естественной поврежденности, связанную с возрастом древостоев и воздействием периодических низовых пожаров. В среднем с увеличением возраста сосняков на каждые 50 лет возрастает индекс их поврежденности на 0,2. Сравнительный анализ жизненного состояния малонарушенных сосновых лесов заповедника и производных сосняков промышленно развитых районов показывает необходимость определения степени поврежденности производных древостоев по двум составляющим: естественному (результат влияния природных факторов) и антропогенному (последствия проведения различных видов рубок или техногенного загрязнения). Выявлено, что в ельниках зоны действия выбросов автомобильного транспорта по сравнению с фоном отмечается уменьшение количества здоровых деревьев в среднем в 2 раза и увеличение деревьев разной степени поврежденности. В зоне действия выбросов возрастает количество елей с усыхающими и сухими вершинами и с относительно большим количеством сухих ветвей в кроне, уменьшается количество деревьев, имеющих здоровую хвою в 1,7 раза. Оценка интегральных классов поврежденности древостоев показывает, что еловые фитоценозы, произрастающие в районе загрязнения выбросами автотранспорта, характеризуются как ослабленные. (Исполнители: д.б.н. Бобкова К.С., к.б.н. Ильчуков С.В., к.б.н. Робакидзе Е.А., асп. Усатова Е.А.) Раздел 3.Экологические основы сохранения биоразнообразия и устойчивости таежных экосистем Количественная оценка видового разнообразия фитоценозов, например, лесоболотных комплексов, может быть выполнена на основе индексов разнообразия, позволяющих оценить структуру сообщества путем сопоставления характеристик входящих в него видов. Для оценки разнообразия на уровне фитоценозов, слагающих лесоболотные комплексы, для конкретной территории может быть использован анализ изменчивости индексов видового разнообразия. Статистический анализ индексов Шеннона на 52 опытных участках, представленных заболоченными лесами, болотными участками и насаждениями на временно избыточно увлажненных лесных почвах в Железнодорожном лесхозе Республики Коми показал, что наиболее высокая изменчивость индексов характерна для древесного и кустарникового яруса исследованных насаждений (коэффициент вариации 96-182 %). Для травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов коэффициент вариации существенно меньше - 17-26 %. Недостатком аналогичных оценок является то, что фитоценоз не рассматривается как единое целое, а в качестве самостоятельной единицы для оценки видового разнообразия принимается ярус. Кроме этого, фитоценоз является центральным, но не единственным компонентом лесной экосистемы (биогеоценоза), включающих такие компоненты как эдафотоп, климатоп, микробоценоз и зооценоз. В качестве альтернативы рассмотренному подходу использовали вид многомерного анализа - факторный анализ. В данном случае в качестве интегральной характеристики, отражающей видовое разнообразие фитоценоза и учитывающей видовое разнообразие конкретного фитоценоза, служит его положение в пространстве ведущих обобщенных факторов. Для рассмотренной выборки из 52 опытных участков (или их комбинаций) обобщенными факторами Ф1-Ф4 описывается около 2/3 суммарной дисперсии учтенных показателей. В пространстве ведущих обобщенных факторов Ф1-Ф2 учетные единицы (фитоценозы) занимают определенное положение в соответствии со списком входящих в них видов, а также другими показателями, тесно связанными с представленностью этих видов в фитоценозе. Таким образом, данный подход является надежным методом оценки биологического разнообразия для конкретной территории на уровне фитоценоза. Для указанной группы опытных участков список включенных в обработку показателей видового разнообразия был расширен за счет характеристик эдафотопа (мощность, зольность и степень разложения торфа, глубина почвенно-грунтовых вод). Для рассмотренной территории характеристики климатопа близки. Поэтому результаты факторного анализа вполне могут служить количественной оценкой разнообразия на экосистемном уровне. Данный метод может быть рекомендован для широкого использования при решении аналогичных задач как перспективный и достаточно разработанный в теоретическом и практическом отношении. (Исполнители: д.с.-х.н. В.В. Пахучий, к.б.н. Р.Н. Алексеева). Раздел 4. Адаптация древесных растений к условиям Севера Впервые показатели показатели, характеризующие генетическое разнообразие, коэффициент родства, инбридинг и генетическое улучшение при моделировании изреживаний культур полусибсовых потомств плюсовых деревьев сосны. В большинстве вариантов изреживания генетическое разнообразие и генетическое улучшение имели довольно высокие значения при низком коэффициенте инбридинга. Показано, что изреживание на основе фенотипического отбора по высоте в культурах полусибсов без идентификации деревьев при формировании их как постоянных лесосеменных участков не приводит к увеличению доли близкородственных скрещиваний при довольно высоких значениях генетического улучшения и может рассматриваться как один из вариантов низкозатратной адаптивной селекции. Создание постоянных лесосеменных участков (ПЛСУ) полусибсовыми семьями плюсовых деревьев с последующими изреживаниями рекомендовано основным нормативным документом, регламентирующим лесоселекционные работы в России. Этот подход можно рассматривать как низкозатратную селекцию (low-input breeding), что представляется важным в условиях современного лесного хозяйства. Основными ее преимуществами являются простота применения и как следствие, низкая себестоимость получаемых семян. Однако при создании ПЛСУ полусибсовыми семьями плюсовых деревьев отобранных по фенотипу и не прошедших генетическую оценку по росту потомства можно ожидать повышения уровня инбридинга и снижение генетического разнообразия у потомства при невысоких значениях генетического улучшения. Поэтому цель данной работы - получить прогнозные оценки параметров характеризующих генетическое разнообразие и генетическое улучшение при реализации этого подхода. (к.с.-х.н. А.Л.Федороков).
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3486 посещений с 29.03.2004 |