Факторы деструкции темнохвойной тайги Хамар-Дабана (Южное Прибайкалье)

Ставников, Дмитрий Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Факторы деструкции темнохвойной тайги Хамар-Дабана (Южное Прибайкалье)
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Факторы деструкции темнохвойной тайги Хамар-Дабана (Южное Прибайкалье)"

На правах рукописи

4 /1 ¡гь / / 9 л- /

Л'ч/

СТАВНИКОВ ДМИТРИИ ЮРЬЕВИЧ

ФАКТОРЫ ДЕСТРУКЦИИ ТЕМНОХВОЙНОЙ ТАЙГИ ХАМАР-ДАБАНА (ЮЖНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)

Специальность 03.02.08 - Экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005534428

10 ОКТ 2013

Улан-Удэ 2013

005534428

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук»

Научный руководитель: Воронин Виктор Иванович, доктор биологических наук, заместитель директора по научной работе ФГБУН «Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН» (г. Иркутск)

Официальные оппоненты: Ваганов Евгений Александрович, доктор

биологических наук, профессор, академик РАН, ректор федерального государственного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск)

Цыренова Марина Гармажабовна, кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры ботаники ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет» (г. Улан-Удэ)

Ведущая организация: ВПО «Иркутский государственный уни-

верситет»

Защита диссертации состоится «29» октября 2013 года в 15.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.022.03 при ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет» по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц-зал.

Факс: (3012) 210588; E-mail: d21202203@mail.ru. stavnikov d@mail.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, ученому секретарю диссертационного совета, факс. (3012) 210588; E-mail: d21202203@mail.ru * „ _ ^

Автореферат разослан « <- » ^иШбАЛ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного л

совета канд. биол. наук д.Б. Гулгенова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Леса Южного Прибайкалья являются не только стратегически важным ресурсом, но и важнейшей экологической составляющей юга Восточной Сибири. В то же время на протяжении нескольких последних лет наблюдается устойчивое ухудшение санитарного состояния темнохвойных лесов хребта Хамар-Дабан. Масштабы явления весьма значительны: в Иркутской области в 2012 г. зафиксировано усыхание кедрачей на площади более 3,5 тыс. га; в Бурятии — свыше 20 тыс. га.

Лесные экосистемы подвержены воздействию ряда деструктивных факторов, в результате которых увеличиваются площади не покрытых лесом земель, снижается полнота древостоев, происходит значительное ухудшение санитарного состояния лесов. Важнейшими из деструктивных воздействий являются лесные пожары, ветровалы, поражения древостоев хвоегрызущими вредителями, бактериальными и грибными болезнями. Деструктивные факторы воздействуют на лесные ресурсы комплексно и зачастую связаны между собой (появление ветровалов приводит к возникновению очагов вредных насекомых, атмосферное загрязнение снижает устойчивость лесов к возбудителям болезней и т.п.). Поэтому причины деструкции лесов должны и рассматриваться комплексно, с учетом всех значимых факторов, определяющих этот процесс, и выявление их является актуальной проблемой экологических исследований.

Тематика исследования соответствует целям принятых в Рио-де-Жанейро (1992) соглашений о сохранении биологического разнообразия лесов, Конвенции ООН об изменении климата, положениям Национальной лесной доктрины, федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)», Концепции развития лесного хозяйства РФ на 2003-2010 годы.

Цель работы — изучение факторов деструкции темнохвойных лесов Южного Прибайкалья, масштабов распространения и причин, вызывающих это явление.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить влияние климатических изменений на развитие негативных процессов в лесах.

2. Выявить диагностические признаки, этиологию заболевания деревьев, вызывающих их усыхание.

3. Разработать необходимые рекомендации для оперативного контроля негативных процессов в лесах Южного Прибайкалья.

Объекты исследований. Объектами исследований явились темнохвойные леса Южного Прибайкалья (хребет Хамар-Дабан).

ных древостоев Южного Прибайкалья. Установлено, что ведущим фактором развития негативных процессов в лесах являются климатические изменения и прежде всего засуха в летние месяцы, провоцирующая вспышки численности хвоегрызу-щих и стволовых насекомых, а также увеличение грибных и бактериальных заболеваний деревьев.

Практическая ценность результатов исследования заключается в оценке последствий деструктивных процессов в лесах Южного Прибайкалья, разработке отдельных рекомендаций по организации и проведению лесопатологического мониторинга и лесохозяйственных мероприятий, направленных на улучшение санитарного состояния древостоев региона.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Ухудшение состояния темнохвойных лесов в Южном Прибайкалье связано с негативными климатическими трендами последних лет, уменьшением атмосферного увлажнения в летние месяцы и тенденцией к повышению зимних температур.

2. Деструкция темнохвойных лесов региона обусловлена взаимодействием множества факторов - климатических, антропогенных, биотических и т.д. При этом основная причина гибели древостоя заключена в грибных и бактериальных поражениях, системно связанных с климатическими аномалиями в комплексе с антропогенными факторами.

Личный вклад автора. Представленная диссертационная работа является обобщением результатов многолетней (с 2004 г.) работы автора. Все выносимые на защиту результаты и положения получены либо соискателем, либо при его непосредственном участии. Автором определены задачи, подготовлена программа исследований, выполнена работа по планированию, выбору и обоснованию методов. Сбор полевого материала проведен совместно с сотрудниками СИФИБР СО РАН и ЦЗЛ Республики Бурятия. Обработка, датировка, анализ и обобщение полученных результатов проведены лично автором. В тех случаях, когда анализ отобранных образцов осуществлялся на аналитической базе других организаций, в тексте диссертации даются соответствующие ссылки.

Апробация результатов. Материалы представлялись на российских и международных конференциях: всерос. науч. конф. «Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии», Улан-Удэ, 7-10 сентября 2004 г.; Conference IOBC/EPRS «Biological methods in integrated plant protection and production». Poznan, Poland, 15-19 May, 2006; «4th IUFRO Conference on the breeding and genetic resources of five needle pines. 9-18 August, 2011. Tomsk. Russia; 10-й Me-жаународ. науч.-техн. интернет-конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: ЛТА им. С.М. Кирова, 2012; III Всерос. науч. конф. «Экологический риск и экологическая безопасность», 24-27 апреля 2012 г., Иркутск, ИГ СО РАН; всерос. со-вещ. «Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе», Иркутск, ИЗК СО РАН, 23-29 сентября 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из которых 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах текста, состоит из общей характеристики работы, пяти глав, выводов, предложений производству, заключения литературы (175 наименований, в том числе 30 на иностранном языке) и приложений, иллюстрирована 8 таблицами, 20 рисунками.

Благодарности. Автор выражает благодарность канд. биол. наук Т.И. Морозовой за помощь в первичной обработке материала, директору ЦЗЛ Республики Бурятия А .Д. Серёдкину и межрайонному лесопатологу М.А. Шуваркову за помощь в организации полевых исследований.

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ ДЕСТРУКЦИИ ЛЕСОВ.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

В главе анализируются работы отечественных и зарубежных авторов, посвященные изучению «новых повреждений» лесов, которые вызваны комплексным воздействием ряда негативных факторов, имеющих синергический эффект (World Resources Institute,1998; Зубарева, Ашихмина, 2002; Страхов и др., 2001; Woodward, 2006; Donaubauer, 1998; Селочник, 2008; Исаев и др., 2001). В ходе литературного обзора факторы деструкции леса рассматриваются по разделам: абиотические, антропогенные и биотические. Во многих работах подчеркивается, что индивидуально каждый из повреждающих факторов не может быть летальным для здорового лесного насаждения (Nuorteva, 1997; Рыбалко, Гукасян, 1986; Шви-денко, Нильссон, 2003; Замолодчиков, 2005; Соколов, Фарбер, 2004; Перевознико-ва, Зубарева, 2002; Черненькова, 2002, 2004; Плешанов, Михайлова, 1998; Михайлова, 2003; Плешанов, Морозова, 2009; и др.).

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Территорией исследования является хребет Хамар-Дабан, который окаймляет юго-восточную часть оз. Байкал в широтном направлении на протяжении более 250 км. На этой территории находится район исследования (ключевой участок), который относится к Гусиноозерскому и Бабушкинскому лесничествам Республиканского агентства лесного хозяйства МПР Бурятии. Вся территория лесничеств отнесена к Южно-Сибирской горной зоне Байкальского горного лесного района (Лесохозяйственный регламент Бабушкинского..., 2008; Лесохозяйственный регламент Гусиноозерского..., 2008).

По геоморфологическому районированию (Нагорья..., 1974) район исследования относится к восточной части физико-географической области - горы Южной Сибири. Согласно схеме геоморфологического районирования, Прибайкальская и Забайкальская территории лесничества относятся к Саяно-Байкальскому становому нагорью. Хребет Хамар-Дабан является основным в одноименной горной системе. Рельеф сильно изрезан сетью рек и ручьев, водоразделы между ними труднодоступны, много крутых склонов. Все реки, протекающие по территории лесничества, относятся к бассейну озера Байкал. Речная сеть имеет сильное разви-

тие. Превышение водоразделов над руслами рек нередко составляет 1000 м (Экосистемы..., 2005).

По классификации климатов район исследования, включая Байкальскую котловину, относится к юго-восточной подобласти континентальной лесной Восточно-Сибирской области (Алисов, 1956). Однако, учитывая яркое своеобразие при-родно-ландшафтных особенностей и климата этого региона, его выделяют в особую Прибайкальскую провинцию, а котловина Байкала включается в нее как Байкальская озерно-котловинная подпровинция, которая делится на три климатических округа (Ладейщиков, 1976). В пределах южного округа находится юго-восточный климатический подокруг, захватывающий южную часть побережья Байкала, т.е. район исследований. Он отличается мягким климатом со значительным количеством осадков. Среднегодовая температура составляет -1,3 °С. Осадков повсеместно более 700 мм, максимум - более 1000 мм в год. Почвы юго-восточного побережья Байкала относятся к району островного распространения многолетней мерзлоты (Гидрогеология ..., 1969, 1970). В зависимости от характера пород, рельефа, увлажненности и растительного покрова на склонах могут проявляться оползневые процессы и солифлюкция.

Почвы в исследуемом районе формируются преимущественно на хрящевато-щебнистом элювии гранитов грубого песчанистого состава и отличаются высокой водопроницаемостью. Суровые климатические условия в горах определяют активность физического выветривания, приводящего к образованию химически ма-лоизмененного грубообломочного материала легкого состава. Активные экзогенные процессы в условиях горного рельефа способствуют постоянному поступлению свежих продуктов выветривания, что препятствует образованию полнопрофильных почв (Кузьмин, 1988: Цыбжитов, Убугунова, 1992, Краснощекое, 2004). Контрастные параметры тепло- и влагообеспеченности и их соотношения являются основными факторами, которые определяют высотно-поясные закономерности распределения растительного и почвенного покрова.

Согласно принципам лесорастительного районирования (Смагин, 1973; Сма-гин и др., 1977), леса Хамар-Дабана выделены Ю.С. Чередниковой (1980) в отдельный Хамар-Дабанский округ таежно-черневых и горнотаежных пихтовых и кедровых лесов. Тип поясности растительного покрова, с учетом исследований JI.H. Тюлиной (1976), определен как прибайкальский суббореальный влажный тип лесов с присутствием основных поясов: а) лесных - таежно-черневого (пихтового и пихтово-кедрового); горнотаежного темнохвойного (пихтового и пихтово-кедрового); подгольцово-субальпийского (пихтового и пихтово-кедрового); б) нелесных - подгольцово-тундрового, горно-лугового и горно-тундрового. Ле-сообразующими породами являются сосна сибирская (Pinus sibirica Du Tour) ель сибирская (Picea obovata Ledeb.) и пихта сибирская (Abies sibirica Ledeb.). Пихто-во-кедровые леса являются самыми восточными таежно-черневыми массивами в пределах гор Южной Сибири (Смагин и др., 1979) и определены H.A. Еповой (1960) как древняя формация, сохранившаяся на территории Байкальской Сибири с третичного периода.

Исследовались темнохвойные леса Южного Прибайкалья (хр. Хамар-Дабан). Объектом исследования служили главные лесообразующие породы - сосна сибирская кедровая, или кедр сибирский, и пихта сибирская. Работы проведены мар-шрутно-ключевым методом (Санитарные ..., 2006; Инструкция ..., 1983). В районе Южного Прибайкалья бьии обследованы леса на площади около 1000 км2. Для оптимизации трудозатрат исследования велись на ключевом участке (Республика Бурятия, Гусиноозерское и Бабушкинское лесничества) в лесах, наиболее характерных для данной территории по составу и развитию лесообразующих пород, подлеска, кустарникового, травяно-кустарничкового и мохового покрова, в типичных условиях рельефа и гидротермической обстановки (Анучин, 1971; Программа-методика организации..., 1989; Сукачев, 1961). Дендрохронологические исследования осуществлялись с учетом методик, изложенных в работах Т.Т. Бит-винскаса (1974); F.H. Schweingruber (1983, 1996); П.Л. Горчаковского, С.Г. Шия-това (1985); Methods ..., (1990); Методы..., (2000). Расчет и анализ функции отклика радиального прироста на действие основных климатических факторов выполнены в программных пакетах DPL-99 (программа RESPO) и «STATISTICA V.5.5». Процедуру оценки функции отклика проводили по расчетам корреляции между индексами прироста и ежемесячными значениями температуры воздуха и осадков за «гидрологический год», т.е. период с сентября предыдущего года по ноябрь текущего года (всего 30 переменных).

Оценка семеношения и качества семян осуществлялась по методу Е.Г. Мининой и И.Н. Третьяковой (1983). Изучение лесовозобновления проводилось по стандартной методике (Анучин, 1971). Для выявления проблемных зон угнетенной растительности применялись индексные изображения (NDVI). Участки с различным физиологическим состоянием крон деревьев изображены различными цветами в многолетней динамике.

ГЛАВА 3. СОСТОЯНИЕ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА

ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НЕКОТОРЫХ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ

В последние годы одной из основных причин, влияющей на состояние лесных насаждений республики, стали неблагоприятные погодные условия. Вследствие глобальных климатических изменений произошла дестабилизация атмосферного переноса, что привело к увеличению частоты возникновения штормовых ветров. В 2011 г. насаждения Бабушкинского лесничества на площади 59,50 га значительно пострадали от воздействия ураганных ветров. Это может являться одной из причин возникновения очагов болезней леса и насекомых-вредителей. Еще одним климатическим фактором деструкции лесов могут стать изменения термического режима. Теплые зимы с часто повторяющимися оттепелями способствуют активизации бактериальных заболеваний леса, зафиксированы повреждения кроны кедра и пихты после продолжительных оттепелей в позднезимний период (Краснобаев, Воронин, 2011).

Лесные пожары оказывают существенное негативное влияние на санитарное состояние лесов. Их возникновению способствуют климатические изменения по-

следних лет, накопление внелесосечной захламленности. За последние десять лет в Республике Бурятия от воздействия огня погибло 10 516,07 га лесных насаждений, что составило 79,2% всей площади насаждений с нарушенной и утраченной биологической устойчивостью. Количество пожаров находится в прямой зависимости от густоты транспортной сети и плотности населения. С уменьшением этих параметров число пожаров заметно сокращается, а средняя площадь пожара увеличивается (Воронин, Ставников, 2012).

Анализ причин возгорания демонстрирует следующие результаты: более чем в 70 % случаев виновником является местное население, более 3 % - сельскохозяйственные палы, около 2 % - лесозаготовительные организации и около 1 % -экспедиции, работающие в лесу. Лишь 17,5 % пожаров возникает от «сухих гроз», а подавляющее большинство возгораний (77,5 %) - на совести человека. Так, в 2011 г. грозовые разряды явились причиной только в 7,5% случаев лесных пожаров в лесах Бурятии. В подавляющем большинстве случаев в пожарах прямо или косвенно виновен человек (Воронин, Ставников, Ружников, 2012).

Большая часть лесов региона входит в зону периодических вспышек массового размножения главнейших хвое- листогрызущих насекомых, которые, являясь частью фауны лесов, органично входят в лесное сообщество. И если в межвспы-шечный период их жизнедеятельность не ведет к каким-либо разрушительным последствиям и не наносит вреда существованию и возобновлению лесной растительности, то с формированием благоприятных для насекомых природно-экологических условий и резким увеличением численности популяции они способны причинить значительный ущерб лесным сообществам.

Основными эколого-хозяйственными группами насекомых, обитающими на территории Бурятии и оказывающими влияние на состояние лесов, являются хво-егрызущие, листогрызущие и стволовые вредители. Динамика повреждений леса насекомыми за первое десятилетие текущего века приведена на рис. 1. (Ставников, 2013).

ГОДЫ

Рис. 1. Динамика площади лесов, поврежденных насекомыми в 2001-2010 гг. Цифрами показаны лесные площади, имеющие сильную степень повреждения

К числу наиболее распространенных хвоегрызущих насекомых относятся сибирский коконопряд, сосновая пяденица и хвойная волнянка (еловый желтохвост). Из листогрызущих вредителей широкое распространение имеет непарный шелкопряд, который оказывает отрицательное влияние на состояние лиственнично-берёзовых насаждений, вызывая их ослабление. В повреждении насаждений пожарами и другими неблагоприятными факторами а также, в их усыхании и ослаблении решающее значение имеют стволовые вредители. Наиболее распространёнными в условиях региона являются усачи рода МопосНаших. Заселяют они в основном ослабленные и потерявшие биологическую устойчивость деревья. В ослабленных насаждениях они образуют локальные очаги на небольших площадях, которые были локализованы своевременным проведением санитарно-оздоровительных мероприятий. В целом повреждения насаждений насекомыми, приводящие к гибели древостоев на больших площадях, наблюдаются довольно редко ввиду своевременного проведения истребительных мероприятий.

Болезни древесных растений имеют широкое распространение и являются одной из причин неблагоприятного санитарного состояния древостоев. Динамика болезней леса в древостоях района исследования за первое десятилетие текущего века показана на рис. 2 (Ставников, 2013). Можно видеть, что в последние годы отмечен существенный рост площади лесных насаждений, пораженных болезнями, вызванными грибами и бактериями (Обзор..., 2010, 2011).

600

500

2 400

л-

| 300

* 200 100 0

Рис. 2. Динамика площади лесов, поврежденных грибами и бактериями в 2001—2010 гг. Цифрами показаны лесные площади, имеющие сильную степень повреждения

По данным лесопатологической таксации, полученным в 2010-1011 гг., отмечается рост стволовых и комлевых гнилей, вызванных губкой сосновой, губкой березовой, трутовиком окаймленным. Вторую позицию по распространенности среди болезней леса занимают некрозно-раковые болезни деревьев, такие как смоляной рак-серянка, ржавчинный рак пихты (Обзор..., 2010, 2011). В последние годы в силу сложившихся климатических условий (теплые зимы с часто повторяющимися оттепелями) произошла активизация заболевания, известного как

498

; 55

177,3

24 — —в— —-0*"*

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Годы

«бактериальная водянка хвойных». Бактериальная водянка в хронической форме практически постоянно наличествует в древостоях (Щербин-Парфененко, 1963; Рыбалко, Гукасян, 1986). Возбудителями её являются бактерии родаЕгмЫапРяеиЛотопах, являющиеся полифагами (Воронин и др., 2012). Существенный рост бактериальных заболеваний лесов вызывает озабоченность. Это в свою очередь может привести к негативной динамике насекомых-вредителей, которая в последнее десятилетие шла на спад.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ДЕСТРУКЦИИ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ХАМАР-ДАБАНА И ДИНАМИКА ЭТОГО ПРОЦЕССА

Неблагополучие темнохвойных лесов Хамар-Дабана возникло не сегодня, а отмечается уже, по крайней мере, последние сорок лет. На первых этапах его связывали исключительно с химическим повреждением от аэровыбросов Байкальского ЦБК (Рожков и др., 1983; Воронин, 1989; Воронин, Соков, 2005; и др.). По мере накопления материалов исследований ситуация стала выглядеть не такой однозначной. В частности, выяснилось, что в большинстве случаев непосредственная причина пожелтения крон деревьев в данном регионе - не химическое отравление, а массовые грибные эпифитотии и размножение насекомых-дендрофагов (Плеша-нов, Морозова, 2009). А в последние годы картина еще более усложнилась в связи с обнаружением в регионе больших очагов бактериозов хвойных (Воронин и др., 2012). На протяжении нескольких последних лет наблюдается устойчивое ухудшение санитарного состояния темнохвойных лесов Прибайкалья. Масштабы явления весьма значительны и счет идёт на десятки тысяч гектаров (рис. 3).

Картина повреждения древостоев повсюду одна и та же (куртинное ослабление и усыхание деревьев, мозаичное повреждение (дехромация) кроны кедра и пихты, поперечное и продольное растрескивание коры и активное смолотечение, уменьшение размеров шишек и изменение их окраски), а повреждающий фактор до недавних пор не был выявлен. Осенью 2012 г. было проведено обследование ослабленных кедровых лесов, выявленных ранее при анализе спутниковых изображений (Воронин и др., 2012).

По нашим данным, полученным на всех обследованных пробных площадях, можно нарисовать следующую общую картину обследованных темнохвойных древостоев в Бурятии и Иркутской области. Погибшие деревья могут составлять 30% и более древостоя, деревья с повреждением кроны на 5-10% составляют 710%, с повреждением кроны на 11-40% - до 25% и до 40% древостоя составляют деревья с повреждением кроны более чем на 40%. Это характерно не только для кедра, но и в равной степени для пихты. Погибшие деревья затем активно заселяются стволовыми вредителями.

Симптоматика ряда характерных признаков: куртинное ослабление и усыхание деревьев, мозаичное повреждение (дехромация хвои) кедра и пихты, поперечные и продольные трещины в коре и активное истекание экссудата/смолотечение из них; наличие на поперечном срезе древесины ствола деревьев всех категорий

состоянии «мокрого ядра», а у сильно ослабленных и недавно усохших деревьев -характерного «темного водослоя» (Щербин-Парфененко, 1963) дает основание для диагностики повреждения темнохвойных древостоев в Иркутской области и Бурятии бактериальными агентами. В настоящее время в силу сложившихся климатических условий (теплые зимы, влажное лето) произошла активизация бактериальной водянки хвойных, которая в хронической форме практически постоянно сохраняется в древостоях (Щербин-Парфененко, 1963; Рыбалко, Гукасян, 1986). Возбудителями болезни, по мнению названных авторов, являются полифаги бактерии рода Envinia и Pseudomonas.

Рис. 3. Динамика индекса NDVI темнохвойных лесов на территории Гусино-озерского лесничества Республики Бурятия (юго-восточный склон Хамар-Дабана) за 2007-2012 гг. Красные тона отображают деревья с сильно поврежденной кроной. Крестиком отмечено местоположение пробной площади 2 (N51° 29'867; ЕЮ5°59'099). Общая площадь ослабленных лесов превышает 20 тыс. га

ВвВВЗЯ^И ^ESSSs

Микробиологический анализ почвы, отобранной в районе постоянных пробных площадей в Гусиноозерском лесничестве в августе 2012 г., а также флоэмы кедра, контактирующей с пораженной древесиной, показал наличие бактерий рода Pseudomonas. Одна из идентифицированных нами (Воронин и др., 2012) бактерий этого рода Pseudomonas fluorescens, в лесных питомниках Красноярского края и

Хакасии вызывает инфекционное поражение сеянцев хвойных (Гродницкая, 2011). Дополнительный микробиологический анализ тех же образцов древесины, проведенный бактериологами отдела диагностики бактериальных болезней ФГБУ Иркутской межобластной лаборатории, позволил выявить наличие также бактерий рода Envinia - Е. nimipressuralis Carter (рис. 4).

Бактерии имеют вид кокковидных палочек с закругленными концами размером 0,6-0,7x0,8-1,0 мк, одиночных, реже соединенных парами, споры не образуют. На мясопептонном агаре (МПА) образуют колонии бело-серые, гладкие, блестящие, округлые, с несколько неровным краем (Рыбалко, Гукасян, 1986).

Характерным является тот факт, что наибольшее повреждение испытывают кедровые древостой, ранее входившие в группу орехопромысловых и имеющие обширные участки механических повреждений на стволах деревьев. Именно через механические повреждения и происходит проникновение бактериальных агентов внутрь ствола деревьев. Кроме того, и насекомые, повреждая различные части дерева, создают благоприятные условия для попадания инфекции внутрь растения. Т.М. Рыбалко и А.Б. Гукасян (1986) приводят сведения, что нематоды, клещи, проволочники и другие почвенные насекомые, повреждая корни и корневые волоски, способствуют проникновению фитопатогенных бактерий из почвы в корневую систему.

1 рт

Рис. 4. Клетки Envinia nimipressuralis Carter- возбудителя бактериальной водянки хвойных. Культура, выращенная на МПА (световой инвертированный флуоресцентный микроскоп AxioObserverZl, Carl Zeiss, Germany, x 1600)

В целом в России бактериальная водянка хвойных и лиственных пород стала заметной в последние десятилетия. В настоящее время бактериальная водянка березы (Envinia multivora Scz.-Parf.) встречается практически повсеместно на территории европейской части России, хотя еще полвека назад отмечалась лишь единично (Горленко, 1966, Шелухо, Сидоров, 2008).

Таким образом, выявленные повреждения темнохвойных лесов в Иркутской области и Бурятии имеют комплексный характер. Первопричиной является обострение хронического течения бактериальных болезней хвойных, с усилением на этом фоне негативного действия грибов-микромицетов.

В дендроклиматическом анализе использовались метеоданные ГМС г. Бабушкин и данные радиального прироста пихты как реперной породы, активно реагирующей на изменение температуры и влажности, произрастающей в Бабуш-кинском лесничестве в насаждениях, не имеющих визуальных признаков заболеваний. Проведенный нами дендроклиматический анализ демонстрирует, что радикальные изменения климатических факторов в негативную для пихты сторону в последние годы не отмечены. Рост зимних температур, происходящий в последние десятилетия (Краснобаев, Воронин, 2011), напротив, должен был благоприятно отразиться на приросте пихты, поскольку по нашим данным (рис. 5), наблюдается положительный отклик этого параметра на потепление в зимне-весенний период.

0,4

0,3

= 0,2

¡0,1 I

£нм

•9>0,2

Г>

¿0,3

Рис. 5. Зависимость радиального прироста ослабленных деревьев пихты от температуры (Т) и осадков (Р) на Хамар-Дабане.

Пунктиром показаны границы 95% доверительного интервала

Летние температуры не имеют статистически выявленного воздействия на ширину годичного кольца пихты. В то же время атмосферные осадки июля имеют статистически значимое воздействие на радиальный прирост пихты, и засуха в этот период негативно может отразиться на жизненном состоянии темнохвойных древостоев.

Для выяснения динамики ослабления темнохвойных лесов был проведен анализ изменчивости радиального прироста кедра и пихты, буровые керны которых были отобраны на постоянных пробных площадях в Гусиноозерском лесничестве (Бурятия), где проводился очередной перечет деревьев (рис. 6) (Ставников, 2013).

Керны были отобраны с двадцати деревьев пихты разных категорий состояния и шести кедров категории «старый сухостой». Общим для пихты и кедра явля-

и о о Ч

и в

— -Ь V.

« О о "

ид1

о. 5- я = ч 5 =

ется короткий отрезок пролетального снижения радиального прироста. У пихты он обозначился в 2003 г. С этого года в Прибайкалье начался период долговременного снижения количества летнего атмосферного увлажнения. Негативные тенденции радиального прироста кедра проявились чуть позже, с 2006 г., когда количество осадков стало существенно ниже средней нормы (рис. 7). Анализируемые деревья кедра погибли в 2009 г., после трехлетнего дефицита атмосферного увлажнения. Таким образом, древостой, поврежденные бактериальной водянкой, могут быстро погибнуть при наступлении неблагоприятной погодной ситуации, в нашем случае при возникновении продолжительной засухи.

На графике радиального прироста кедра отчетливо выделяется период его депрессии в 1970-1990 гг., отсутствующий у пихты, когда заготовка шишек кедра велась наиболее интенсивно. Сейчас эти кедрачи утратили свое хозяйственное значение, поскольку бактериальная водянка привела к деградации шишек и снижению их потребительских качеств.

Рис. 6. Графики ширины годичных колец пихты и кедра из древостоев Гусиноозерского лесничества Республики Бурятия

Тесная корреляционная зависимость (11=0,74) показана нами для определения динамики ширины годичных колец пихты и гидротермического коэффициента, рассчитанного по метеоданным ГМС г. Бабушкин (рис. 8).

'ода-

РиС. 7. Динамика атмосферного увлажнения юго-восточной части Хамар-Дабана (Южное Прибайкалье) в летний период, по данным ГМС пос. Кабанск

Рис. 8. Динамика радиального прироста пихты (1) в Гусиноозерском лесничестве и изменения ГТК (метеоданные ГМС пос. Кабанск) (2)

Наличие такой высокой связи свидетельствует о зависимости жизненного состояния древостоев от климатических параметров. Оно остается стабильным при нахождении значений температуры воздуха и осадков на среднемноголетнем уровне. Любое длительное отклонение от этого уровня того или иного параметра может вызвать серьезные изменения в жизненности древостоев, особенно при дополнительной нагрузке в виде антропогенных или природных биологических факторов. Например, темнохвойные древостой с участием кедра и пихты, поврежденные бактериальной водянкой, могут быстро погибнуть при наступлении неблагоприятной погодной ситуации, в нашем случае при возникновении продолжительной засухи в июле.

ГЛАВА 5. ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ, НЕГАТИВНО ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА

Одной из основных причин неудовлетворительного состояния лесных насаждений Южного Прибайкалья стали неблагоприятные погодные условия. Вследствие глобальных климатических изменений произошла дестабилизация атмосферного переноса, что привело к увеличению частоты возникновения штормовых ветров. Только в 2011 г. около 60 га насаждений юго-восточной части Хамар-Дабана пострадали от воздействия ураганных ветров. Это обстоятельство в будущем может стать одной из причин возникновения очагов болезней леса и насекомых-вредителей. Еще одним климатическим фактором деструкции лесов становится изменение термического режима. Теплые зимы с часто повторяющимися оттепелями способствуют активизации бактериальных заболеваний леса. В районе исследований зафиксированы повреждения кроны кедра и пихты после продолжительных оттепелей в позднезимний и ранневе-сенний периоды (Краснобаев, Воронин, 2011).

Лесные пожары оказывают наибольшее негативное влияние на санитарное состояние лесов. Их возникновению способствуют климатические изменения последних лет, накопление внелесосечной захламленности вследствие широкого распространения незаконных рубок и несвоевременного проведения ле-сосанитарных мероприятий. За последние десять лет в Республике Бурятия пройденные огнем древостой составили около 80% всей площади насаждений с нарушенной и утраченной биологической устойчивостью. Количество пожаров находится в прямой зависимости от густоты транспортной сети и плотности населения. С уменьшением этих параметров число пожаров заметно сокращается, а средняя площадь пожара увеличивается (Воронин, Ставников, 2012).

Радикальное ухудшение санитарного состояния темнохвойных древостоев Хамар-Дабана произошло в последнее десятилетие, в результате чего на пробных площадях в районе исследования сейчас почти 50% (максимально до 80%) их состава представлено свежим и старым сухостоем. Деревья первой категории отсутствуют на обеих пробных площадях уже не первое десятилетие (табл. 1).

Нами установлено, что в силу сложившихся климатических условий (теплые зимы с часто повторяющимися оттепелями) произошла активизация бактериальной водянки хвойных (Воронин и др., 2012, 2013). Кроме того, при дендроклиматическом анализе было установлено, что темнохвойные леса Хамар-Дабана негативно реагируют на летнюю засуху. Последние несколько лет подряд в этом регионе характеризовались как раз недостатком увлажнения в летний период.

Таблица 1

Результаты перечета деревьев кедра на двух пробных площадях ПП1/ППЗ в Гусиноозерском лесничестве в Бурятии (кв. 46., выд. 68, выс. 1300-1400 м над уровнем моря; кедрач чернично-зеленомошный)

Категория состояния 1991 1992 1993 1994 1999 2012

I 35/27 30/17 19/4 11/2 -/- -/-

II 49/48 49/52 52/32 59/35 43/50 2/24

III 9/21 10/25 17/45 18/44 37/36 18/20

IV 3/6 6/8 6/21 5/20 12/7 22/17

V 5/1 4/1 2/1 2/1 -/4 7/4

VI 4/2 5/2 9/2 10/3 10/8 32/32

Итого 105/105 104/105 105/105 105/105 102/105 79/98

Выпавшие -/- -/- -/- -/- 3/- 43/7

При изучении болезней растений, вызываемых бактериями, было отмечено, что они усиливают патологические явления, вызываемые паразитными микромицетами, с которыми вступают в некоторый симбиоз. Нами (Stavnikov, Voronin, Morozova, 2010) в поврежденных темнохвойных древостоях Прибайкалья были обнаружены следующие микромицеты: Lophodermium conigenum (Brunaud) Hilitzer, Lachnellula pini (Brunch.) Dennis и Lophodermium seditiosum Minter, Staley et Millar на кедре, и Delphinella balsamea (Waterman) Muller ex v. Arx et Muller, Guignardia abietella-sibirica (S.Schwarzman et M.Tartenova) Vassjag., Phoma abietella-sibirica S.Schwarzman, Durandiella sibirica Chabounine, Lachnellula calyciformis (Willd ex Fr.) Dharne, Melampsorella caryophyllacearum Schroter, Rhizosphera pini (Corda) Maubl. на пихте. Однако ни один из них не имеет существенных масштабов распространения и с учетом их трофического статуса не может рассматриваться в качестве основного повреждающего фактора обследованных темнохвойных древостоев Прибайкалья.

В настоящее время особую опасность представляет существенное снижение уровня атмосферного увлажнения этих лесов, которое может привести к их массовому усыханию. Это показали наши исследования. На фоне резкого и продолжительного снижения уровня атмосферного увлажнения возможно усиление негативного действия грибов-микромицетов и насекомых-вредителей. В нарушенных экосистемах наблюдается смена трофической специализации микромицетов. Сапротрофы могут вести себя как паразиты, повреждая молодую хвою и ветви в верхней части кроны, что в естественных условиях для них не характерно (Плешанов, Морозова, 2009).

Бактериальное повреждение деревьев является дестабилизирующим фактором, открывающим путь грибным эпифитотиям и вспышкам размножения насекомых, которые наряду с климатическими факторами играют в дальнейшем главенствующую роль в ослаблении и усыхании деревьев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Леса Прибайкалья являются не только стратегически важным ресурсом, но и важнейшей экологической составляющей юга Восточной Сибири. В то же время лесные экосистемы подвержены воздействию ряда деструктивных факторов, в результате которых увеличиваются площади не покрытых лесом земель, снижается полнота древостоев, происходит значительное ухудшение санитарного состояния лесов. Важнейшими из природных деструктивных воздействий являются массовые повреждения древостоев хвоегрызущими вредителями, расширяющиеся площади очагов возбудителей гнилевых болезней и гибель коренных древостоев. Деструктивные факторы действуют на лесные ресурсы комплексно и зачастую связаны между собой (например, неблагоприятные погодные условия приводят к возникновению очагов вредных насекомых, а атмосферное загрязнение снижает устойчивость лесов к возбудителям болезней). Поэтому причины деструкции лесов должны и рассматриваться комплексно, с учетом всех значимых факторов, определяющих этот процесс.

Озабоченность вызывает существенный рост грибных, а особенно бактериальных заболеваний лесов. Это может привести к негативной динамике насекомых-вредителей, которая в последнее десятилетие шла на спад. Необходимо срочное обследование древостоев с целью определения способов борьбы с бактериальным поражением.

Прежде всего следует организовать оперативный лесопатологический мониторинг, который включает в себя ежегодное обследование подобранных участков леса по составленному плану ведения лесопатологического мониторинга, включающего работы по прокладке маршрутных ходов, закладке временных и постоянных пробных площадей. Затраты на ежегодное проведение мониторинга невелики и состоят из затрат на обследование лесонасаждений по маршрутным ходам, пересчета деревьев на временных и постоянных пробных площадях и затрат на проведение технического обучения персонала лесохо-зяйственного предприятия.

Выявленные в ходе мониторинга усыхающие древостой могут быть назначены к выборочным санитарным рубкам в целях сохранения лесных насаждений Южного Прибайкалья в целом и поддержания их устойчивости. Лесопатологический мониторинг и выборочные санитарные рубки являются экономически и экологически выгодными и подлежат первоочередному проведению, как это следует из обоснованных расчетов В.А. Сидорова (2009). Меры борьбы с бактериальными болезнями и грибными инфекциями, существующие в настоящее время, довольно традиционны и не отличаются большим разнообразием: создание лесных культур на участках с умеренным увлажнением или после осушения; использование здорового посадочного материала; внедрение в культуру наиболее устойчивых видов и форм древесных пород; санитарные рубки и обрезка поражённых ветвей; удаление из насаждений и сжигание поражённой древесины, порубочных остатков; борьба с насекомыми - вредителями леса; надзор за появлением и распространением болезни; карантин. Во

избежание массового распространения инфекции на большие площади сани-тарно-оздоровительные мероприятия в очагах бактериальной водянки следует проводить только в зимний период, с последующим сжиганием всех порубочных остатков на месте.

В связи с распространением бактериозов древесных растений активизировались поиски более эффективных способов борьбы с этим заболеванием, нежели традиционные лесохозяйственные мероприятия. Интерес представляют физиолого-биохимические методы. Например, использование пероксидаз, которые в растениях являются некоторым подобием антител у животных (Андреева, 1988). Если научиться с помощью некоторых химических соединений правильно задавать алгоритмы борьбы с патогенами, то, возможно, в будущем не потребуется применение дорогостоящих препаратов для борьбы с болезнями растений. Весьма перспективным может оказаться способ борьбы с бактериозами лесных древесных растений при помощи специально подобранных макромицетов, подавляющих развитие колоний бактерий (Чигинева, 2004).

ВЫВОДЫ

1. Одной из основных причин, вызывающий неудовлетворительное состояние лесных насаждений Южного Прибайкалья, стали неблагоприятные погодные условия. Вследствие глобальных климатических изменений произошла дестабилизация атмосферного переноса, что привело к увеличению частоты возникновения штормовых ветров. Только в 2011 г. около 60 га насаждений юго-восточной части Хамар-Дабана пострадали от воздействия ураганных ветров. Это обстоятельство в будущем может стать одной из причин возникновения очагов болезней леса и насекомых-вредителей. Еще одним климатическим фактором деструкции лесов становится изменение термического режима. Теплые зимы с часто повторяющимися оттепелями способствуют активизации бактериальных заболеваний леса.

2. Лесные пожары оказывают наибольшее негативное влияние на санитарное состояние лесов. Их возникновению также способствуют климатические изменения последних лет, накопление внелесосечной захламленности, вследствие широкого распространения незаконных рубок и несвоевременного проведения лесосанитарных мероприятий. За последние десять лет в Республике Бурятия пройденные огнем древостой составили около 80% всей площади насаждений с нарушенной и утраченной биологической устойчивостью. Количество пожаров находится в прямой зависимости от густоты транспортной сети и плотности населения. С уменьшением этих параметров число пожаров заметно сокращается, а средняя площадь пожара увеличивается.

3. Подавляющими из числа природных деструктивных последствий воздействия на леса Южного Прибайкалья в последние годы являются массовые бактериальные заболевания, повреждения древостоев хвоегрызущими вредителями и расширяющиеся площади очагов возбудителей гнилевых болезней. Деструктивные факторы действуют на лесные ресурсы комплексно и зачастую

связаны между собой (неблагоприятные погодные условия и атмосферное загрязнение активизируют возникновение очагов бактериальных и грибных болезней, вспышки размножения вредных насекомых). Поэтому причины деструкции лесов должны и рассматриваться комплексно, с учетом всех значимых факторов, определяющих этот процесс.

4. Для контроля ситуации в лесах Южного Прибайкалья необходима организация оперативного лесопатологического мониторинга лесов вне зависимости от их ведомственной принадлежности. Выявленные в ходе мониторинга усыхающие древостой могут быть назначены к выборочным санитарным рубкам в целях сохранения лесных насаждений Южного Прибайкалья в целом и поддержания их устойчивости.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ставников Д.Ю. Состояние сосновых насаждений, поврежденных хвойной волнянкой // Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии: материалы всерос. науч. конф. (Улан-Удэ, 7-10 сентября 2004 г). -Улан-Удэ: Изд-во БНЦ, 2004. - С. 143-144.

2. Ставников Д.Ю. Лесопатологический мониторинг - основа для получения достоверных сведений о динамике стволовых вредителей в лесах // Conference «Biological methods in integrated plant protection and production». Abstracts. Poznan, Poland, 15-19 May, 2006. - IOR, Poznan, Poland, IOBC/EPRS, Poznan, - 2006. - P. 43.

3. Ставников Д.Ю. Возможный завоз стволовых насекомых в древесине хвойных пород из России в Китай // Информационный бюллетень ВПРС МОББ / Восточно-палеарктическая региональная секция международной организации по биологической борьбе с вредными животными и растениями: биологические методы в интегрированной защите плодовых и лесных насаждений. - Poznan-Pushkino, 2007. - № 37. - С. 122-124.

4. Dmitry Yu. Stavnikov, Victor I. Voronin, Tatiana I. Morozova Analysis of possible causes of pine forest decline in the south-eastern part of Chamar-Daban Ridge (lake Baikal) // 4th IUFRO Conference on the breeding and genetic resources of five needle pines. 9-18 August, 2011. -Tomsk. Russia. -P. 56-57.

5. Воронин В.И., Ставников Д.Ю. Природные и административные риски прогнозирования пожарной опасности в лесах // Экологический риск и экологическая безопасность: материалы III Всерос. науч. конф. (Иркутск, 24-27 апреля 2012 г.). - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2012. - С. 13-15.

6. Воронин В.И., Ставников Д.Ю., Ружников Г.М. Хронология крупных лесных пожаров Южного Прибайкалья за последние 400 лет // Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе: материалы всерос. совещ. (Иркутск, 23-29 сентября 2012 г.). - Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2012. - Т. 2. - С. 140-143.

7. Воронин В.И. Бактериальное повреждение кедровых лесов Прибайкалья как следствие климатических изменений / В.И. Воронин, Т.И. Морозова, Д.Ю. Ставников, И.А. Нечесов, В.А. Осколков, В.А. Буянтуев, Ю.З. Михайлов, Я.В.

Говорин, А.Д. Середкин, М.А. Шуварков // Материалы 10-й Междунар. науч,-техн. интернет-конференции «Леса России в XXI веке». - СПб.: ЛТА им. С.М. Кирова, 2012. URL: http://www.ftacademy.ru/science/internet-

conference/index.php?c=12&a=528 (дата обращения 17.10.2012).

8. Воронин В.И. Бактериальное повреждение кедровых лесов Прибайкалья / В.И. Воронин, Т.И. Морозова, Д.Ю. Ставников, И.А. Нечесов, В.А. Осколков, В.А. Буянтуев, Ю.З. Михайлов, Я.В. Говорин, А.Д. Середкин, М.А. Шуварков // Лесное хозяйство, - №2. - 2013. - С. 39-41.

9. Ставников Д.Ю. Анализ санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Бурятия//Вестник БГСХА им. В.Р. Филиппова.-2013. -№2(31). -С. 67-73.

Подписано в печать 27.04.2013. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,27. Тираж 100. Заказ № 563.

Издательство Бурятского госуниверситета 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а riobsu@gmail.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ставников, Дмитрий Юрьевич, Иркутск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ СИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ И БИОХИМИИ РАСТЕНИЙ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

04201363103

Ставников Дмитрий Юрьевич

ФАКТОРЫ ДЕСТРУКЦИИ ТЕМНОХВОЙНОЙ ТАЙГИ ХАМАР-ДАБАНА (ЮЖНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)

Специальность 03.02.08 - Экология (биологические науки)

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук В.И. Воронин

Иркутск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ ДЕСТРУКЦИИ ЛЕСОВ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 7

1.1. Абиотические факторы 14

1.2. Биотические факторы 17

1.3. Антропогенные факторы 26

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТАЁЖНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 35

2.1. Геология и рельеф 36

2.2. Климат 37

2.3. Почвы 42

2.4. Растительность 46

2.5. Материалы и методы исследования 48

ГЛАВА 3. СОСТОЯНИЕ ТЕМНОХВОИНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НЕКОТОРЫХ НЕГАТИВЫХ ФАКТОРОВ 52

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ДЕСТРУКЦИИ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ХАМАР-ДАБАНА И ДИНАМИКА ЭТОГО ПРОЦЕССА 60

4.1. Повреждающие факторы темнохвойных древостоев Хамар-Дабана 60

4.2. Динамика ослабления насаждений по данным дендроклиматического анализа радиального прироста ослабленных деревьев в исследованных древостоях 71

ГЛАВА 5. ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ, НЕГАТИВНО ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ХАМАР-ДАБАНА 78

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91

ВЫВОДЫ 94

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96

ПРИЛОЖЕНИЯ 115

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы - изучение факторов деструкции темнохвойных лесов Южного Прибайкалья, масштабов распространения и причин, вызывающих это явление.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить влияние климатических изменений на развитие негативных процессов в лесах.

2. Выявить диагностические признаки, этиологию заболевания деревьев, вызывающих их усыхание.

Научная новизна. Впервые в Южном Прибайкалье изучен комплекс деструктивных факторов, снижающих устойчивость лесов. Обнаружены крупные массивы усыхающих темнохвойных лесов и установлена причина этого явления. Изучена этиология бактериальной болезни и влияние ее на состояние дерева, определены диагностические признаки зараженных деревьев. На основе дендрохронологического анализа оценена динамика процесса ослабления и усыхания темнохвойных древостоев Южного Прибайкалья. Установлено, что ведущим фактором развития негативных процессов в лесах являются климатические изменения и прежде всего засуха в летние месяцы, провоцирующая вспышки численности хвоегрызущих и стволовых насекомых, а также увеличение грибных и бактериальных заболеваний деревьев.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Ухудшение состояния темнохвойных лесов в Южном Прибайкалье связано с негативными климатическими трендами последних лет, уменьшением

атмосферного увлажнения в летние месяцы и тенденцией к повышению зимних температур.

Апробация результатов. Материалы представлялись на российских и международных конференциях: всерос. науч. конф. «Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии», Улан-Удэ, 7-10 сентября 2004 г.; Conference IOBC/EPRS «Biological methods in integrated plant protection and production». Poznan, Poland, 15-19 May, 2006; «4th IUFRO Conference on the breeding and genetic resources of five needle pines. 9-18 August, 2011. Tomsk. Russia; 10-й Международ, науч.-техн. интернет-конференции «Леса России в XXI веке». СПб.: ЛТА им. С.М. Кирова, 2012; III Всерос. науч. конф. «Экологический риск и экологическая безопасность», 24-27 апреля 2012 г., Иркутск, ИГ СО РАН; всерос. совещ. «Современная геодинамика

Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе», Иркутск, ИЗК СО РАН, 23-29 сентября 2012 г.

Благодарности. Автор выражает благодарность канд. биол. наук Т.И. Морозовой за помощь в первичной обработке материала, директору ЦЗЛ Республики Бурятия А.Д. Серёдкину и межрайонному лесопатологу М.А. Шуваркову за помощь в организации полевых исследований.

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ ДЕСТРУКЦИИ ЛЕСОВ.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Леса России - важнейший природный и экономический ресурс и национальное достояние нашей страны. Лесные экосистемы обеспечивают протекание и регуляцию большинства природных процессов в биосфере Земли, что предопределяет необходимость их сохранения, восстановления и бережного отношения к ним. Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. в отношении современной цивилизации отразила определяющую роль лесов для дальнейшего развития человечества. Отмечено, что леса с их сложными экологическими процессами необходимы для экономического развития стран.

Лес играет огромную роль в сохранении водных и земельных ресурсов, в улучшении качества окружающей среды. Он выполняет важнейшие средообразующие функции - водорегулирующую, водоохранную, почвозащитную (противоэрозионную), климатообразующую и др. Кроме того, леса выполняют и космическую роль, участвуя в процессе фотосинтеза (Стадницкий и др., 1988; Краснощеков, 2004). По оценке Продовольственной и сельскохозяйственной организации наций (БАО) общая площадь лесов мира превышает 3,4 млрд. га, или 27% площади земной суши, причем на территории России сосредоточено 22% площади мировых лесов (РАО, 1997). Как известно, в силу наиболее высоких абсолютных запасов живого органического вещества, лесные экосистемы оказывают максимальное влияние на биосферу. В соглашении Межакадемического комитета США и России (1988 г.) отмечена определяющая значимость проблемы сохранности лесных территорий для обеспечения экологической безопасности в общепланетарном масштабе (Зубарева, Ашихмина, 2002). Согласно выводам Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г., для дальнейшего развития человечества леса играют определяющую роль. Там же отмечено, что экономическое развитие стран сопровождается

необратимыми разрушениями окружающей природной среды, в том числе леса (Писаренко и др., 1995). Размеры уничтожения лесов планеты стали прорисовываться еще в начале 1970-х (Страхов и др., 2001). Объективные оценки появились после первой всемирной инвентаризации тропических лесов в 1980 г. (Страхов и др., 2000). За годы индустриального развития планеты, начиная с эпохи промышленной революции (примерно с 1800 г.), было истреблено больше половины площади девственных лесов. Более 90% уничтоженных лесов приходится на XX век. Редукция и деградация лесного покрова нашей планеты, происходят со средней скоростью 0,5 - 0,6% лесной площади в год. Столь стремительное сокращение лесного покрова привело к переоценке роли лесов в жизни человечества, обнаружив доминирование глобальной и социальной сущности лесов над ресурсной (Страхов, 2000; Страхов и др., 2001; World Resources Institute, 1998).

Деструкция лесов, под которой понимают утрату жизнеспособности лесных насаждений и их гибель под влиянием тех или иных факторов, становится актуальной проблемой нашего времени. Она проявляется в ухудшении жизненного состояния деревьев и усыхании древостоев, гибели подроста, уменьшении биологической продуктивности, упрощении структуры и сокращении видового разнообразия лесных экологических систем. Проблема ухудшения санитарного состояния лесов в последние годы привлекает все большее внимание ученых и общественности. Усыханию подвержены в большей или меньшей степени практически все виды древесных растений в Евразии, Южной и Северной Америке, Африке, Австралии. На Британских островах уже более 100 лет общепризнанным фактом является гибель широколиственных деревьев (Woodward, 2006). Усыхание обусловлено воздействием комплекса факторов - климата, особенно засухи, насекомых и патогенов. На юго-западе Австралии резко усилилось усыхание крон у эвкалиптов, так что почти не осталось неповрежденных насаждений (Hopper, 2005). В последние десятилетия

наблюдается резкое развитие процессов гибели дуба в Европе (БопаиЬаиег, 1998; Селочник, 2008). Первое упоминание об их усыхании появилось в литературе более 200 лет назад. В итоге, за последние 130 лет площадь дубовых лесов России уменьшилась в три раза (Фадеев, 1997).

Быстрая прогрессирующая гибель сосны обыкновенной, а затем и других пород установлена в долине Аоста (Италия), особенно весной, когда отдельные вполне здоровые деревья или разновозрастные куртины сосны одновременно усыхали (УеЛш и др., 1998). Вскоре сосна исчезла из состава смешанных насаждений северных склонов среднегорной части. В качестве предрасполагающей причины называется засуха и недостаточный питательный статус, неправильное ведение лесного хозяйства (отсутствие прочисток), повреждение хвои вредителем АсаМоШа розйсаШ, поражение озоном, и др. Не менее интенсивное отмирание деревьев в сосновых лесах наблюдается в горных районах Швейцарии (Ш§Нп§ и др., 1999). В качестве причин рассматриваются такие факторы как изменение климата, промышленные выбросы, старение лесов. Наиболее сильно действующим отрицательным фактором признаны энтомовредители, особенно сосновый лубоед. Также и среди стрессовых факторов развития нового типа усыхания лесов, затронувшего лесные массивы Чехии, Польши и Германии, загрязнению среды отводится основная роль на начальных стадиях ослабления насаждений, насекомые-вредители завершают этот процесс (МиоЛеуа, 1997). Индивидуально каждый из этих факторов не может быть летальным для здорового лесного насаждения.

Особое внимание исследователей в России было посвящено еловым ценозам (Стороженко, 1987, 1994; Василяускас, 1989; Федоров, 2000). В качестве причин их катастрофической гибели указывается техногенное загрязнение, абиотические и биотические факторы, антропогенное влияние (Селочник, 2008). В Архангельской области особенно интенсивно усыхание происходит в районе Северной Двины и Пинеги на площади более чем 1,6

млн. га (Чупров, 2008). В качестве основной причины гибели ельников автор называет предельный возраст их жизни. Указано, что такие факторы, как насекомые и гнили не являются главными первоначальными причинами усыхания ели, а лишь следствием достижения древостоями ели своего предельного естественного возраста, в котором происходит их отпад и замена более молодыми (Чупров, 2008). В то же время, в ряде других работ по ельникам Архангельской области в качестве факторов, сокращающих продолжительность их жизни, указан комплекс причин: изменение уровня грунтовых вод, изменения климата, в т.ч. климатические аномалии, бедность и глубокое промерзание почв, рекреация, корневые и комлевые гнили, насекомые (Коптев, 1992; Лебедев, 1999; Жигунов и др., 2007).

Безусловно, влияние возраста является чрезвычайно значащим ч фактором в устойчивости древесных растений, но далеко не единственным.

Так, на окраине ареала произрастания ели в Киргизии отмечено неудовлетворительное состояние не только спелых и перестойных лесов, но насаждений других возрастов (Чешев, 1998).

Наряду с потерей товарной древесины, не следует забывать и о средообразующих функциях бореальных лесов. Так, усыхающее 100-170-летнее темнохвойное насаждение в ближайшие 30 лет может выделить в атмосферу до 100 т/га углерода (Таранков, Степочкин, 2006).

В Байкальском регионе общая площадь лесного фонда составляет 20248,5 тыс. га, в том числе покрытая лесом 16793,5 тыс. га. По хозяйственному значению 50,2 % федерального лесного фонда отнесено к первой группе лесов, из которых 7,5 % - орехопромысловые зоны. Древостой хвойных пород занимают 77,5 % покрытой лесом площади, в том числе кедровники — 12,2%. За 1995-1999 гг. площадь хвойных лесов в целом по региону сократилась на 55,8 тыс (Воробьев и др., 1999). В настоящее время отсутствует единая точка зрения на причины, определяющие интенсификацию деструкции древесных растений. Поэтому важнейшей

задачей на данном этапе является определение основных факторов деструкции лесов, выделение наиболее правдоподобных гипотез.

FAO в докладе о состоянии лесов в 2001 г. в качестве основных причин деструкции лесов называет насекомых-вредителей и болезни (insect pests and diseases), пожары (fire), вырубки (overharvesting of fuelwood), изменения в землепользовании (changes in land use), нерациональное ведение лесного хозяйства (mismanagement of production forests), выпас скота (overgrazin), загрязнение воздуха (air pollution) и экстремальные климатические явления (extreme climatic events) (FAO, 2001). Как видно из этого списка, на первом месте стоит биотический природный фактор - насекомые-вредители и болезни леса (insect pests and diseases), а природный абиотический фактор -экстремальные климатические явления (extreme climatic events) - лишь на последнем месте.

В то же время, хозяйственная деятельность во многих районах страны, особенно урбанизированных, приводит к деградации и разрушению естественных фитоценозов. В ослабленных экосистемах вытесняются виды-образователи и освободившиеся ниши занимаются чужеродными для данного биогеоценоза видами, то есть происходит биологическая инвазия. Это ведет к серьезному нарушению естественных процессов развития ценозов. Наиболее опасными неофитами являются деревья и кустарники, способные существенно изменять среду обитания для других живых организмов (Романю

Информация о работе

Ставников, Дмитрий Юрьевич
кандидата биологических наук
Иркутск, 2013
ВАК 03.02.08

Диссертация

Факторы деструкции темнохвойной тайги Хамар-Дабана (Южное Прибайкалье) - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы