Современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности

Архипова, Мария Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности"

На правах рукописи

Архипова Мария Владимировна

Современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности (по картографическим материалам и данным дистанционного зондирования)

25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

15 :;•.:": гон

Москва - 2014

005547985

Работа выполнена на кафедре биогеографии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Огуреева Галина Николаевна

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Черненькова Татьяна Владимировна,

доктор биологических наук, Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, ведущий научный сотрудник

Морозова Ольга Васильевна,

кандидат географических наук, Институт географии РАН, старший научный сотрудник

Санкт-Петербургский государственный

университет,

Институт наук о Земле.

Защита состоится «05» июня 2014 г. в «15» часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.13, созданного на базе Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет, 18-й этаж, ауд. 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени М.В.Ломоносова по адресу: Москва, Ломоносовский проспект, д. 27, А8, и на сайте географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова (http://www.geogr.msu.ru/).

Автореферат разослан 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

/'/•'/ С-'[) ^ Горбунова Ирина Алдаровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широколиственные леса Среднерусской возвышенности занимают центральное положение в пределах полосы восточноевропейских широколиственных лесов. Они обладают высокой экологической значимостью и продолжают играть большую роль в стабилизации природных процессов региона, несмотря на то, что испытывают долговременное антропогенное воздействие (Докучаев, 1953, Волкова, 2001; Восточноевропейские..., 2004). Леса сохранились небольшими изолированными массивами среди сельскохозяйственных земель, населенных пунктов и дорог. О восточноевропейских широколиственных лесах накоплено большее количество сведений (Высоцкий, 1913; Алехин, 1925, 1947; Архипов, 1939; Сочава, Семенова-Тян-Шанская, 1957; Растительность..., 1980; Курнаев, 1980; Восточноевропейские широколиственные..., 1994; Растительность Европы, 2004). Имеющиеся мелкомасштабные научно-справочные обзорные карты растительности (Растительность Европейской..., 1976; Карта растительности..., 1989) отображают состояние и распространение широколиственных лесов на период второй половины XX века. В связи с этим актуальной задачей является получение достоверной информации о текущем состоянии широколиственных лесов и тенденциях их развития на основе современных методов картографии, дистанционного зондирования и статистики в целях поддержания и восстановления потенциала широколиственных лесов, который является условием устойчивого лесопользования и экологической стабильности в регионе (Лесной кодекс РФ, 2006).

Цель работы - оценка современного состояния широколиственных лесов Среднерусской возвышенности и изменения их роли в природной структуре территории во времени на основе многоплановой информации, включающей картографические, статистические материалы и данные дистанционного зондирования.

Основные задачи:

1) исследовать современное распространение широколиственных лесов, их экотопическую приуроченность в связи с основными природными (климатическими и геоморфологическими) условиями;

2) проследить изменение роли широколиственных лесов в природной структуре территории в историческом плане;

3) выявить современное ценотическое разнообразие широколиственных лесов, показать их зональные и региональные особенности и степень трансформации в условиях антропогенного воздействия;

4) провести оценку современного состояния широколиственных лесов на основе картографического анализа и данных дистанционного зондирования.

Исходные материалы и личный вклад соискателя. В основу работы положены материалы, собранные автором в ходе полевых работ (2003-2008, 2013 гг.) - полные и маршрутные геоботанические описания лесов Среднерусской возвышенности по стандартным методикам. Работы велись по трансекту, для которого проведена обработка: данных дистанционного зондирования и исторических картографических материалов. Автором проведен анализ литературных и фондовых материалов, статистическая обработка данных, геоинформационное картографирование территории и интерпретация космических снимков. Создана база данных по широколиственным лесам, составлена серия карт по оценке современного состояния лесов Среднерусской возвышенности.

Научная новизна. В работе решена важная для биогеографии задача - ботанико-географическая оценка разнообразия и состояния широколиственных лесов Среднерусской возвышенности на основе современных методов картографирования и дистанционного зондирования. Выявлена и количественно оценена с помощью корреляционного анализа значимость природных и антропогенных факторов, обуславливающих современное распределение лесов по территории. В историческом плане прослежено изменение лесной площади за последние 220 лет; показано, что современная структура лесного

покрова отражает влияние различных видов землепользования (охрана засек, сведение лесов под пашню, лесовосстановление) за этот период. Оценка современного ценотического разнообразия лесов на основе картографического анализа выявила зональную специфику и региональные особенности условнокоренных и антропогенно-трансформированных лесных сообществ. Впервые создана крупномасштабная карта актуальной растительности центра Среднерусской возвышенности.

Защищаемые положения

1. Современное распределение широколиственных лесов Среднерусской возвышенности лишь в общих чертах определяется природными условиями (климатом и рельефом); неравномерность распределения лесов является следствием долговременного воздействия человека на лесные экосистемы; крупные лесные массивы являются остатками засечных черт, высокая залесенность территории на границе лесостепи и степи связана с охраной засек и искусственным лесовосстановлением.

2. Экотопическая приуроченность широколиственных лесов отражает их природную специфику: при движении к югу сокращается доля лесов на водораздельных поверхностях и увеличивается - в овражно-балочных системах и долинах рек. В результате антропогенного воздействия (порядка 140 лет) наиболее значительные изменения произошли в полосе контакта лесостепи и степи, где площади водораздельных лесов сократились до 50%, в то время как площади овражно-балочных лесов практически не изменились. В долинах рек контактной полосы площади лесов увеличились за счет посадок лесных культур.

3. Каждая зональная полоса представлена своим набором зональных сообществ и их антропогенных модификаций. Для Среднерусской возвышенности зональный ряд лесов связан со сменой древесных видов-эдификаторов (липовые-дубово-липовые-широколиственные-дубовые) и изменением активности видов травостоя.

показывает, что они сохраняют природное своеобразие в условиях долговременного антропогенного воздействия.

Апробация работы, публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ: 3 - в журналах списка ВАК, 4 - в сборниках и 3 тезисов докладов - в материалах конференций. Материалы диссертации докладывались и опубликованы в трудах международных конференций: The 6th Open Meeting "Global Environmental Change, Globalization and International Security: New Challenges for the 21st Century», Германия, Бонн, 2005; «Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии», Белорусия, Минск, 2008; «Сергеевские чтения 2008», Москва, 2008.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 139 страницах печатного текста, содержит 58 рисунков, 15 таблиц и 3 приложения на 14 страницах. Список цитируемой литературы насчитывает 114 наименований!

Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю профессору Г.Н. Огуреевой за помощь при выполнении работы, всем сотрудникам кафедры биогеографии за консультации и поддержку на разных этапах работы. Особую благодарность выражаю A.C. Викторову, заведующему лабораторией «Дистанционного мониторинга геологической среды» института Геоэкологии РАН, и всем сотрудникам лаборатории за помощь и поддержку в работе, особенно благодарна М.Ю. Архипову за постоянную помощь и заботу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Природные условия Среднерусской возвышенности

Среднерусская возвышенность относится к Среднерусской геоморфологической провинции (Спиридонов, 1978). Северная ее часть дважды покрывалась ледниками (Милановский, 1996). Как моренные образования, так и коренные породы перекрыты покровными, нередко лессовыми, карбонатными суглинками мощностью 3-6 метров (Карта четвертичных..., 1971). Климат умеренно-континентальный (Мячкова, 1983), благоприятный для произрастания широколиственных лесов. На севере возвышенности преобладают серые лесные почвы, в центральной части и на юге - черноземы (Герасимова, 2007). В ландшафтной структуре представлены суббореальные гемигумидные (широколиственнолесные), семигумидные (лесостепные) и семиаридные (степные) ландшафты (Исаченко, 1985).

Широколиственные леса на территории возвышенности встречаются в пределах зональных полос: широколиственных лесов, лесостепи и северной полосы степи (Растительность..., 1980; Зоны и ..., 1996). В работе, следуя мнению С.Ф. Курнаева (1973), лесостепь рассматривается как самостоятельная зона с двумя полосами: северной и южной лесостепи. Лесистость территории в настоящее время составляет порядка 9%.

Глава 2. Материалы и методы исследований

Теоретические представления о пространственно-временной организации растительного покрова опираются на концепцию геосистем (Сочава, 1975), учение о классификации растительности, биогеографическое картографирование; использованы эколого-географический сравнительный метод анализа и геоинформационные технологии. Картографические материалы включают тематические и исторические карты генерального межевания (1770), военно-топографические (1868-1887 гг.) и археологическую карту России (1992, 1998, 1999); данные дистанционного зондирования - снимки Landsat (пространственное разрешение 30 м) 1999-2007 годов (25 сцен) и данные радарной съемки SRTM. Оригинальные материалы представлены

геоботаническими описаниями (255 - собственных и 155 - заимствованных из публикаций). Использована база данных по климату ВНИМИ-МЦД и Агроэкологического атласа России AgroAtlas.ru.

Анализ всех материалов проводился вдоль трансекта шириной порядка 100 км и длиной около 500 км, пересекающего все зональные полосы на территории возвышенности (рис. 1).

| | Среднерусская возвышенность

границы ботанико-географических зон граница РФ ЩЩ трансекг

| |трансекг

Фрагмент трансекта с ячейками

Рис. 1. Положение трансекта на территории

Среднерусской возвышенности; зоны: 1 -

широколиственных лесов, 2 - лесостепи, 3 -

северной полосы степи (по карте «Зоны и

типы поясности растительности ...», 1999)

Дистанционные методы. Для анализа распределения лесов по

территории возвышенности отобраны зимние снимки Ьапёва!, которые

дают возможность отделить лесные участки от безлесных. Для исключения

из слоя лесов лесополос, садов и парков предложено использование слоя

колебаний яркостей, созданного на основе того же снимка. При отсеивании

участков с большим колебанием яркостей, получаются однородные

области полей и лесов. В качестве минимального лесного массива принят

полигон площадью 9000 м2. В результате создана карта распределения

лесов по трансекту.

Для определения формационного состава лесов использованы

снимки Ьапс^а! весеннего и осеннего сезонов. Для разделения лиственных

лесов по преобладающим породам: липа, дуб, ясень, осина, береза,

предложено использовать разновременность наступления сходных

фенологических явлений у разных пород (появление листвы, пожелтение листвы, листопад) и комплекс статистических методов. На основе этих данных создана крупномасштабная карта лесов на территорию трансекта масштаба 1:100000 по следующему алгоритму: а - отбор наиболее значимых каналов снимков методами дисперсионного анализа; б -обработка снимка, синтезированного из значимых каналов методом главных компонент; в - классификация изображения с обучением; г -верификация классификации по наземным точкам.

Для анализа экотопической приуроченности лесов использована цифровая модель рельефа (ЦМР) на базе радарной топографической съемки (БИТМ srtm.usgs.gov). Разработан алгоритм выделения экотопов (водораздельные поверхности, склоны, овражно-балочные системы, поймы и террасы рек) по ЦМР, включающий: а - устранение ошибок ЦМР, связанных с растительностью и линейными объектами с помощью специальных фильтров; б - создание базовых слоев (сеть водотоков с определением порядка, сеть водосборных бассейнов, слой превышений над местным базисом эрозии, слой уклонов); в - формирование формализованных критериев отбора каждого экотопа на основе базовых слоев.

Для обобщения и анализа полученных данных трансект разбит на ячейки 1 Ох 10 км, что дает возможность провести сравнительный анализ по основным показателям (лесистость, параметры природных условий, экотопическая приуроченность) (рис. 1).

Статистические методы. Для обработки геоботанических описаний и построения классификации широколиственных лесов применен кластерный анализ с последующей экспертной проверкой полученных результатов, для которого использованы: т, - метрика Евклида, т2=/-г, где г коэффициент корреляции Пирсона и т3=1-К), где К, коэффициента сходства Жаккара. Это позволяет учесть обилие видов в описаниях и сходство их видового состава. В результате экспертно выделены ядра классов; неоднозначные описания отнесены к одному из классов методом дискриминантного анализа или на основе экспертной оценки.

Глава 3. Современное распределение лесов на территории Среднерусской возвышенности

Лесистость территории. Анализ современного распределения лесов вдоль трансекта показал, что преобладают небольшие по площади лесные массивы. Средняя для трансекта лесистость составляет 9,5%, в широколиственнолесной зоне - 16%, в лесостепи и степи - порядка 6% (рис. 2а). Отдельные районы - Тульские засеки, бассейн р. Зуша и контактная полоса степи и лесостепи отличаются повышенной лесистостью - до 28 %. По степени залесенности территории выделено 8 лесных районов (рис. 26, табл. 1).

Таблица. 1. Лесистость районов, %.

Зона Зона широколиственных лесов Зона лесостепи Полоса северных степей

Номер района 1 2 3 сред няя 4 5 6 сред няя 7 8 сред няя

Лесистость 28,1 4,2 15,3 16,7 3,4 28,1 21,5 6,7 25,4 2,9 6,1

Рис. 2. Лесистость вдоль трансекта; зоны:

1-широколиственных лесов,

2-лесо степи,

3-северной полосы степи;

а-лесистость (в %), б-лесные районы (темносерые линии - границы районов, черные цифры - номера районов)

Экотопическая приуроченность лесов. Выявлены особенности экотопической приуроченности лесов в каждой зональной полосе. Для зон подтверждаются известные закономерности распределения лесов по экотопам (рис. 3). В зоне широколиственных лесов преобладают лесные

а б

массивы на водораздельных поверхностях, в лесостепи - доля балочных и водораздельных лесов примерно равна, в зоне степи леса сосредоточены в поймах рек и по балкам. Внутри зон ситуация неоднородная, для всех зональных полос можно выделить районы с преобладанием водораздельных лесов или с одинаковой долей лесов по водоразделам и балкам. Качественно по своей структуре отличаются слабо облесенные районы степи и долина реки Оскол (8 и 6 лесные районы).

преобладают песа

Рис. 3. Экотопическая приуроченность лесов: а-доминирование лесов вдоль трансекта (а-поймы, б-овражно-балочные системы, в-балки и водоразделы, г-водоразделы и поймы, д-водоразделы, е-леса отсутствуют), б-экотопическая структура лесных районов

Современное распределение лесов в зависимости от климатических и геолого-геоморфологических условий. Оценка влияния климатических условий на распределение лесов проведена с использованием коэффициента корреляции. Выявлена слабая корреляция современной лесистости с показателями: гидротермическим коэффициентом Селянинова - 0.32, среднегодовой температурой, суммой активных температур (> 10°С) и годовой суммой осадков - 0.21, 0.26 и 0.3 соответственно (рис. 4а). Распределение лесов вдоль трансекта лишь в общих чертах определяется климатическими условиями.

Аналогично оценена связь лесистости с рельефом (густота и глубина расчленения рельефа, доля склоновых поверхностей). Коэффициент корреляции равен - 0.51 для густоты и 0.38 - глубины расчленения (рис. 46). Рельеф оказывает значительное влияние на распределение лесов вдоль трансекта, которое носит опосредованный характер, в силу того, что овражно-балочные системы и склоновые местообитания сложны для сельскохозяйственного освоения.

а б

Рис. 4. Корреляция лесистости и природных факторов вдоль трансекта, а-с гидротермическим коэффициентом Селянинова, б-с густотой расчленения рельефа

Глава 4. Изменение лесной площади на территории Среднерусской возвышенности за последние 220 лет

Приведен литературный обзор по развитию растительного покрова Среднерусской возвышенности, начиная с максимума валдайского оледенения до позднего голоцена. Показано распространение пашенного земледелия, начиная с эпохи бронзы. Охарактеризованы мероприятия по охране лесов, связанные со строительством засечных черт Русского государства.

Изменение площади лесов на территории Среднерусской возвышенности. Из анализа археологических карт следует, что в настоящее время сохранилось довольно много лесных массивов в местах плотного поселения людей (от эпохи бронзы до XVII в.). Более 40%

древних поселений было расположено в местах, где современная лесистость превышает 40% (табл. 2).

Таблица 2. Распределение поселений по археологическим данным

Лесистость, (%) общее число (%) Поселения

Все II тыс-VII в. д.н.э. VII в. ц.н.э.-П в. н.э. Ш-ХП в.в. н.э. XIII-XVI в.в. 1770 г.

Малолесные территории (<10%) 153 (15) 62 (23) 21 (8) 68 (13) 46(13) 827 (38)

Территории с лесистостью (>10%) 456 (43) 136 (51) 122 (44) 241 (45) 114(32) 895 (41)

Территории с лесистостью > 40% 440 (42) 71 (26) 133 (48) 230 (43) 200 (56) 467 (21)

Структура распределения лесов на Среднерусской возвышенности не претерпевала существенных изменений за последние 220 лет (рис. 5). а б В г

[5схЯ исходных данных нет 15<У>| исходных данных нет

1 | 0% -12% I | 0.1 % -12%

— 12.1% -25% ШШ 12.1%-25% Н 25.1% - 50% 25.1% - 50%

■ 50.1% - 80.8% НИ 50.1% - 80%

) исходные данные отсутсвукл 0% -12% | уменьшение на 53.4% -15%

| 12.1% - 25% | | уменьшение на 14.9% - 3%

| 25.1 % - 50% [ | -2.9% - 3%

| 50.1% - 80.3% МИД увеличение на 3.1% - 12.3%

Рис. 5. Лесистость на период конца ХУ1П-ХХ веков: границы: 1 -лесостепи, 2 - степи, лесистость: а-на конец XVIII в., б - на конец XIX в., в

- на конец XX в., г - изменение лесистости с конца XVIII в. по конец XX в.

В течение этого периода наблюдается общее снижение лесистости на 56%. Наиболее существенные изменения лесных массивов происходят в контактной полосе лесостепи и степи, где сводились охранявшиеся в прошлом засечные леса. Менее существенные сокращения лесов наблюдаются в районе Тульских засек и в западной части полосы широколиственных лесов. Здесь основные изменения прослеживаются с конца XVIII по конец XIX века. На юге лесостепи сокращение площади лесов идет на протяжении всех 220 лет. По данным картографических материалов за последние 140 лет восстановление лесов происходит в северной половине трансекта. Темпы восстановления незначительные, наиболее сильно (до 12% территории) зарастает лесом северо-западная часть возвышенности и бассейн р. Зуша.

Анализ бывших засечных лесных массивов и посадок сосны на территории возвышенности. Сопоставление космических снимков, топографических и исторических карт позволило выявить посадки хвойных культур (сосны), которые занимают значительные площади в долине р. Оскол, меньше - в пойме р. Сев. Донец и в районе г. Алексин (рис. 6а). На долю посадок хвойных пород приходится 6.5% от лесной площади трансекта и около 17 % - от крупных лесных массивов. До 15% лесов, возникших за последние 140 лет, приходится на хвойные лесные культуры. Именно этим можно объяснить относительно высокую лесистость в верховьях р. Оскол.

Анализ литературных данных и исторических карт дает представление о роли засечных лесов в современном растительном покрове, на долю которых приходится около 32% лесной площади. Сохранившиеся лесные массивы (с площадью более 10 км2) вдоль трансекта на 40 % состоят из бывших засечных лесов. Именно охрана засечных массивов обусловила относительно высокую современную лесистость в контактной полосе лесостепи и степи (рис. 66).

Выделено три типа антропогенного воздействия на леса:

- сведение лесов при хозяйственной деятельности происходит повсеместно вдоль трансекта,

- сохранение лесов для государственных целей локализовано вдоль отдельных исторических оборонительных рубежей, крупных рек или точечных промышленных объектов,

- создание лесных культур происходит повсеместно, но значимую роль посадки играют на юге трансекта, где они приурочены к долинам рек.

Рис. 6.

Распределение лесов по территории Среднерусской возвышенности: а-посадок сосны б-без учета посадок сосны и охраны засечных массивов, в-на период ХУ1-ХУП 2 век

лесистость, %

0.0 • 10.0 Ц 10.1 -25.0 25.1 - 50.0 ■ 50.1 - 96.5

О 75 150 Кт 0 75 150 Кт I—I—I—I—I I—I—I—I—I

Лесистость имеет среднюю корреляцию с типом воздействия (коэффициент корреляции Спирмена равен 0.42).

На основе анализа распределения засечных лесных массивов в конце XVIII в. и сокращения их площади на конец XX в. рассчитаны изменения площади лесов по лесным районам. Это сравнение позволило рассчитать путем линейной экстраполяции лесистость территории возвышенности на момент заповедывания засек (ХУ1-ХУП вв.) (рис. 6в). Расчет показывает равномерное распределение лесов по территории в прошлом в пределах зон широколиственных лесов и лесостепи, невысокая лесистость отмечается в бассейне р. Сосна. Расчетная лесистость составляет в среднем по трансекту 34%, в зоне широколиственных лесов - 45%, лесостепи -33%, полосе северных степей - 9%.

Изменение экотопической приуроченности лесов за последние 140 лет (время активного воздействия на природу региона) на основе анализа военно-топографических карт и космических снимков. Естественное возобновление лесов в пределах всех зональных полос идет, преимущественно, в овражно-балочных системах. В основном леса сокращались на водораздельных пространствах. В зоне широколиственных лесов их экотопическая структура сохранилась, немного увеличились площади склоновых и балочных лесов, что связано с естественным лесовостановлением. В контактной полосе лесостепи и степи площади лесов на водораздельных поверхностях сократились в два раза. Посадки сосны в долине р. Оскол существенно меняют ее экотопическую структуру, повышая долю лесов в долинах рек. Без учета посадок данный лесной район не отличался бы от остальных лесных районов лесостепи.

Глава 5. Ценотическое разнообразие и современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности

Классификация и анализ ценотического разнообразия лесов Среднерусской возвышенности. К классификации широколиственных лесов обращались многие исследователи (Сочава, Семенова-Тян-Шанская, 1956; Исаченко, 1980; Курнаев, 1980; Заугольнова и др., 2004). На основе современных геоботанических описаний для Среднерусской возвышенности составлена эколого-морфологическая классификация широколиственных лесов; выделено 10 групп ассоциаций, относящихся к 5 классам ассоциаций и 5 формациям: липовые (Tilia cordata), дубово-липовые (Quercus robur, Tilia cordata), ясеневые (Fraxinus excelsior), дубовые (Quercus robur), широколиственные (Quercus robur, Fraxinus excelsior, Tilia cordata, Acer platanoides), производные осиновые (Populus tremula), и березовые (Betula pendula) леса. Впервые как отдельная формация выделены полидоминантные широколиственные леса, приуроченные к западной половине возвышенности; подтверждена самостоятельность формации липовых лесов (Курнаев, 1980).

Закономерности распространения условнокоренных лесов плакоров в пределах Среднерусской возвышенности. Анализ распределения в

современных условиях основных эдификаторных видов условнокоренных сообществ выявил закономерности их распространения по территории возвышенности. Доля липы в составе древостоя уменьшается с северо-востока на юго-запад, ясеня - с юго-запада на северо-восток, дуба - с юга на север, оставаясь наиболее высокой в коренных лесах юго-востока возвышенности. Составлены карты распределения по территории дуба, липы и ясеня в составе древостоев условнокоренных лесов (рис. 7).

а Б в

I-1-1-1-1-1-1-1-Ч I-н-^-1-1 I I-ь-

Доля пород CZ] 0.4 - 2 ШЦ 2.1 -4.5 4.6 -7 ■■ 7.1 - 9.4

Рис. 7. Доля основных пород в условнокоренных лесах: а-липы, б-дуба, в-ясеня Формационный состав и группы ассоциаций достоверно различаются по зональной приуроченности. Впервые проведен анализ активности видов травяного покрова для выяснения их значимости в различных лесных экосистемах, т.к. виды широкотравья имеют достаточно близкие экологические амплитуды. Активность вида зависит от его биологических особенностей и возможностей их проявления на градиенте природных условий, она является интегральным выражением обилия, константности и экологической амплитуды вида' (Юрцев, 1968). Анализ выявил ряд наиболее значимых видов для каждой зональной полосы. Зеленчук желтый (■Galeobdolon luteum) и подмаренник душистый (Galium odoratum) наиболее активны в лесах севера возвышенности; пролесник (Mercurialis perennis) наиболее активен в лесах северной и центральной частях; сныть

1 Активность — интегральное выражение встречаемости и обилия вида: а = V встречаемость * оолите.

(Aegopodium podagraria) при общей высокой активности обнаруживает максимум встречаемости и обилия в лесах южной половины возвышенности; осока волосистая {Сагех pilosa) и звездчатка жестколистная (Stellaria holostea) наиболее активны в лесах юго-востока возвышенности. Этот анализ состава древостоя и травяного покрова условнокоренных широколиственных лесов плакоров и их распределения по территории позволил выявить в пределах каждой полосы типы леса, представляющие инвариантную часть зональной растительности (Сочава, 1980):

•липовые и липово-ясеневые широкотравные (зеленчук, пролесник, подмаренник) - северная полоса зоны широколиственных лесов; •дубово-липовые и липово-дубовые широкотравно-пролесниково-снытевые - южная полоса зоны широколиственных лесов и северная полоса лесостепи;

• широколиственные леса с преобладанием дуба и\или ясеня широкотравно-снытевые - южная полоса лесостепи;

• дубовые с ясенем снытево-волосистоосоковые - контактная полоса лесостепи и северных степей.

Аначиз распределения слабонарушенных лесов по катене в пределах зон. В зонах широколиственных лесов и лесостепи лесные сообщества имеют близкие экологические режимы на разных местоположениях (определенные по шкалам Цыганова, 1980). На севере условнокоренные сообщества по всем экотопам представлены липовыми или липово-ясеневыми широкотравными лесами, в северной полосе лесостепи -дубово-липовыми пролесниково-снытевыми, в южной полосе лесостепи -широколиственными лесами с преобладанием дуба и\или ясеня широкотравно-снытевыми. Смена сообществ по фитокатене выражается через изменение активности отдельных видов, значимых для лесных сообществ (например, активность осоки волосистой увеличена на крутых склонах) или экологических групп видов (влажнотравье, злаки) в соответствии со сменой экотопов.

Антропогенная трансформация широколиственных лесов Среднерусской возвышенности. Для каждой зональной полосы характерны свои ряды антропогенной трансформации сообществ. В зоне широколиственных лесов и в северной полосе лесостепи представлены короткопроюводные сообщества широколиственных лесов (липовые широкотравные, ясенево-липовые снытево-зеленчуковые и др.), с частичной или полной сменой пород (дубовые снытевые с крапивой) и большое разнообразие длительнопроизводных березово-осиновых лесов. В травяном покрове производных сообществ увеличивается активность сныти по сравнению со слабонарушенными лесами. В производных широколиственных лесах увеличивается доля дуба, часто возникают вторичные дубовые леса, которые не встречаются среди условнокоренных. Возобновление на вырубках идет через мелколиственные породы. В контактной полосе лесостепи и степи в ряду антропогенной трансформации представлен широкий спектр широколиственных лесов (дубовые волосистоосоково-снытевые, ясенево-дубовые снытевые и редко-травные и др.), разнообразие мелколиственных лесов уменьшается. Вырубки зарастают лещиной, возобновление идет через широколиственные породы.

Оценка современного состояния лесного покрова Среднерусской возвышенности. В результате работы создана крупномасштабная карта лесного покрова центральной части Среднерусской возвышенности (1:100000). Интерпретация данных произведена на уровне формаций, представляющих современное разнообразие широколиственных лесов. На карте удалось показать распределение лесов (по породному составу в пределах зональных полос) и отобразить состояние лесного покрова (рис. 8).

Анализ карты показывает, что современный лесной покров возвышенности продолжает сохранять зональные черты (рис. 9, табл. 3). В широколистееннолесной зоне в равной мере представлены широколиственные и мелколиственные леса, доля вырубок невелика, хвойные леса и ивняки редки. Среди широколиственных лесов

преобладают липовые, значительно меньше дубово-липовых или ясенево-липовых лесов, дубовых лесов меньше 5%. На севере лесостепи преобладают мелколиственные леса, широколиственных значительно меньше, вырубок немного, хвойных лесов и ивняков почти нет. Широколиственные леса представлены преимущественно дубово-липовыми сообществами, увеличивается роль лесов с преобладанием дуба. На юге лесостепи структура современного лесного покрова существенно меняется. Здесь преобладают широколиственные леса, резко сокращается доля мелколиственных лесов, увеличивается доля хвойных (сосновых) лесов и ивняков. Доминируют дубовые леса, ясеневых и ясенево-дубовых лесов существенно меньше, липово-дубовые встречаются крайне редко. В контактной полосе лесостепи и степи структура современного лесного покрова в целом похожа на южную часть лесостепи, преобладают широколиственные леса, мелколиственных лесов мало. Среди широколиственных увеличивается доля лесов с преобладанием дуба, липово-дубовые сходят на нет, снижается доля ясеневых и ясенево-дубовых лесов по сравнению с южной полосой лесостепи.

Рис. 8. Фрагмент карты современного лесного покрова

Леса Зона широколиственных лесов Зона лесостепи Зона степи северная полоса

северная полоса южная полоса

широколиственные 37.7 25.2 53.9 65.8

широколиственно-мелколиственные 14.9 15.2 1.2 0.0

мелколиственные 30.6 43.0 7.0 0.8

вырубки и молодые леса 13.0 15.4 16.8 18.3

хвойные (сосновые) 3.4 1.2 7.5 4.2

ивняки 0.4 0.0 13.7 10.9

Рис. 9.

Формационная структура широколиственных лесов в пределах зональных полос в % от их площади

Оценка полученных результатов. Трансект пересекает все зональные полосы Среднерусской возвышенности и в полной мере отражает разнообразие и основные закономерности распределения широколиственных лесов, в силу чего является репрезентативным для ее территории. Проведенное сравнение результатов анализа лесов вдоль трансекта с современными картографическими материалами (Карта растительности Европы, 2004; «Растительность России», Барталев и др., 2011) показало, что структура лесного покрова трансекта аналогична структуре растительного покрова возвышенности (рис. 10а). Но при этом трансект позволил выявить более полно современное ценотическое разнообразие лесов на формационном уровне (рис 106) по сравнению с

100%

шир-ных северная южная северная лесов полоса полоса полоса лесостепи лесостепи степи

имеющимися данными и оценить роль лесов в современном растительном покрове Среднерусской возвышенности в целом.

■ Хвойно-лиственные леса

г« Смешанные леса

я Лиственно-хвойные леса

■ Лиственные леса

Светлохвойные леса

□ Темнохвойные леса

100% ■ СОСНЯКИ и ивняки

■щ *

90% - :Ы вырубки

80% - ■ березовые

70% -60% - ■ смешанные (береза, осина, дуб, липа, ясень) ■ ясень

50% - щ

40% - В липа ясень

30% - ■ дуб ясень

20% - ш липа дуб

10% - й ■ липа

0% - ш Ж ■ дуб

Рис. 10. Структура современной лесной растительности Среднерусской возвышенности: а - по карте «Растительность России» (Барталев и др., 2011), б -по карте современной лесной растительности трансекта

Полученные результаты по современному состоянию могут быть использованы для проведения экологического мониторинга лесов.

Основные результаты и выводы

1. Широколиственные леса Среднерусской возвышенности, их ценотическое разнообразие, распространение и динамика проанализированы на основе оригинальных данных, картографических и дистанционных материалов, анализ которых проведен вдоль трансекта (100x500 км), пересекающего территорию с севера на юг, что позволило получить представление о современном состоянии лесов возвышенности по ряду характерных признаков.

2. Современная лесистость вдоль трансекта убывает с севера на юг, от зоны широколиственных лесов к зоне лесостепи и полосе северных степей. Леса в пределах зональных полос распределены неравномерно.

Выделяются области с повышенной лесистостью в каждой из них. По степени облесенности территории выделено 8 лесных районов.

3. На основе корреляционного анализа показано, что современное распределение лесов по территории Среднерусской возвышенности лишь в общих чертах определяется климатическими условиями, основную роль среди которых играет соотношение тепла и влаги. Рельеф оказывает достаточно большое влияние на современное распределение лесов, которое носит часто опосредованный характер.

4. Распределение лесной площади на Среднерусской возвышенности за последние 220 лет изменилось незначительно. Общее снижение лесистости составляет порядка 6%. В наибольшей степени изменения коснулись засечных лесов, их площади сократились в несколько раз.

5. Воздействие человека на леса носило разнонаправленный характер. Происходило сведение лесов под сельскохозяйственные угодья, сохранялись лесные массивы для нужд обороны (засеки), создавались новые лесные массивы за счет посадок лесных культур. Лесистость имеет среднюю корреляцию с типом воздействия (коэффициент корреляции Спирмена равен 0.42). Современная неоднородность в распределении лесов по территории возвышенности является следствием этого исторического развития.

6. Распределение лесов по экотопам проанализировано на основе интерпретации данных цифровой модели рельефа с помощью разработанного алгоритма. Современная экотопическая приуроченность лесов связана с их зональным положением: в широколиственнолесной зоне они сосредоточены на водораздельных поверхностях, в лесостепной зоне -на водоразделах и в овражно-балочных системах, в зоне степей -преимущественно по балками. Однако в каждой зональной полосе выделяются лесные районы, отличающиеся по экотопической структуре (соотношению водораздельных, балочных и долинных) лесов, сложившейся в силу определенных исторических причин.

7. Современное ценотическое разнообразие широколиственных лесов Среднерусской возвышенности согласно эколого-морфологической

классификации включает 10 групп и 5 классов ассоциаций, относящихся к 5 формациям условнокоренных широколиственных лесов и 12 группам ассоциаций производных лесных сообществ.

8. Зональные и региональные особенности лесов проявляются через изменение состава ценозообразователей (липы, дуба и ясеня), активности основных видов широкотравья, определяющих их типологическое разнообразие, а также специфику производных сообществ. Сравнительный анализ распространения эдификаторных видов показал преимущество липы в зоне широколиственных лесов и увеличение значимости дуба в составе древостоя к югу. Анализ активности видов травяного покрова выявил ряд наиболее значимых видов для каждой зональной полосы. В зональном ряду закономерно сменяются условнокоренные леса плакоров: липовые и липово-ясеневые широкотравно-зеленчуковые в зоне широколиственных лесов, дубово-липовые широкотравно-пролесниково-снытевые - в северной полосе лесостепи, леса с преобладанием дуба и\или ясеня широкотравно-снытевые - в южной полосе лесостепи и дубовые с ясенем снытево-волосистоосоковые - в северной полосе степи. Наблюдаются различия производных сообществ и естественного возобновления на вырубках в зональном плане.

9. Анализ распределения условнокоренных сообществ по катене в каждой зональной полосе показал, что активность отдельных видов (осока волосистая) или групп видов (влажнотравье, злаки) меняется в зависимости от экотопа и происходит закономерная смена типов лесов.

10. На крупномасштабной карте (1:100 ООО) современного лесного покрова центральной части Среднерусской возвышенности в соответствие с классификацией лесов и данных разносезонных космических снимков удалось отобразить формационный состав условнокоренных широколиственных лесов и их производных сообществ. Сравнительный картографический анализ позволил получить более полное представление о современной структуры лесного покрова возвышенности и оценить его текущее состояние.

11. В целом, проведенный анализ показал, что широколиственные леса сохранили свои позиции в ландшафтной структуре территории, их разнообразие, распространение, определяются условиями соответствующих зональных полос, и, несмотря на длительное антропогенное воздействие, они сохранили свой естественный потенциал.

Основные работы по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК'.

1. Исаченкова Л.Б., Архипова М.В. Динамика почвенно-растительного покрова экосистемы сосново-еловых лесов (на примере юго-западного Подмосковья) // Геэкология. 2013. № 6. С. 491-501.

2. Архипова, М.В. Анализ современного состояния широколиственных лесов Среднерусской возвышенности с использованием космических снимков Landsat / М.В. Архипова // Фундаментальные исследования.-2013.-№ 11 (часть6).-С. 1181-1185.

3. Архипова, М.В. Анализ экотопической структуры лесов Среднерусской возвышенности на основе зимней съемки по данным Landsat и данных радарной топографической съемки / М.В. Архипова // Исследования земли из космоса. - 2014. - №2. - С. 82-89

Статьи в других журналах и сборниках'.

5. Огуреева, Г.Н. Региональный анализ биоразнообразия лесов Европейской части России / Г.Н. Огуреева, Е.В. Булдакова, М.В. Архипова // Биогеография в Московском университете. 60 лет кафедре биогеографии. - М.: ГЕОС. 2008. - С. 36-51.

6. Архипова, М.В. Ботанико-географическая характеристика бассейна р. Язвицы / М.В. Архипова, Е.Ю. Замесова // «Экосистемы широколиственно-хвойных лесов Южного Подмосковья»: Сборник научных работ. - Москва 2006, - С. 20-50.

7. Суслова, Е.Г., Биотическое разнообразие, региональная структура и охрана хвойно-широколиственных лесов России / Е.Г. Суслова, Г.Н. Огуреева, М.В. Архипова // География, общество, окружающая среда. 2004. - Т. 1П. Часть 3. - М.: Издательский дом "Городец". - С. 461-474.

8. Огуреева, Г.Н. Региональная структура, ценотическое разнообразие биома восточноевропейских широколиственных лесов России / Г.Н. Огуреева, Е.Г. Суслова, М.В. Архипова // География, общество, окружающая среда. Т. Ш. Часть 3. - М.: Издательский дом "Городец". - С. 475-487.

Материалы конференций и тезисы докладов:

9. Arkhipova, М. Studying the up-to-date ecological state of small river forests / M. Arkhipova // The 6th Open Meeting of the Human Dimensions of Global Environmental Change Research Community "Global Environmental Change, Globalization and International Security: New Challenges for the 21st Century" University of Bonn, Germany, 9-13 October 2005. pp. 326-326.

10. Архипова, M.B. Динамика растительности и почв в системе «лес-вырубка-лес» (на примере широколиственно-хвойных лесов юго-западного Подмосковья) / М.В. Архипова, Л.Б. Исаченкова // Материалы IV Международной конференции «Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии». - Минск: Издательский центр БГУ. 2008.-С. 178-180.

11. Архипова, М.В. Особенности формирования растительного покрова на отвалах (на примере Лебединского ГОКа) / М.В. Архипова // Сергеевские чтения. - 2008. - Вып. 10. М.: ГЕОС. - С.187-191.

Подписано в печать 03.04.2014. Объём работы 1 п. л. Формат А5. Тираж 100 Экз. Заказ № 16203. Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский проспект, д.28 Тел. 8-495-782-88-39

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Архипова, Мария Владимировна, Москва

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет

имени М.В. Ломоносова»

04201457693

На правах рукописи

АРХИПОВА Мария Владимировна

Специальность 25.00.23 - физическая география и биогеография, география

почв и геохимия ландшафтов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: д.г.н., профессор Огуреева Г.Н.

Москва

-2014

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................................................4

Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ СРЕДНЕРУССКОЙ

ВОЗВЫШЕННОСТИ..............................................................................................................................................9

1.1. Геолого-геоморфологическое строение и речная сеть..............................................9

1.2. Климат..................................................................................................................................................................13

1.3. Почвенный покров....................................................................................................................................17

1.4. Ландшафты......................................................................................................................................................19

1.5. Положение Среднерусской возвышенности в ботанико-географическом районировании..................................................................................................................20

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................23

2.1. Материалы и методы анализа лесистости..................................................................................23

2.2. Материалы и методы исследования экотопической приуроченности

лесов........................................................................................................................................................................................25

2.3. Статистические методы обработки описаний для анализа лесной растительности............................................................................................................................................................29

2.4. Материалы и методы составления карты растительного покрова на территорию трансекта............................................................................................................................................30

Глава 3. СОВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕСОВ НА ТЕРРИТОРИИ

СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ..........................................................................................37

3.1. Лесистость Среднерусской возвышенности..........................................................................37

3.2. Экотопическая приуроченность лесов Среднерусской возвышенности... 40

3.3. Зависимость современного распределения лесов от климатических и геолого-геоморфологических условий................................................................................................44

Глава 4. ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕСНОЙ ПЛОЩАДИ НА ТЕРРИТОРИИ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 220 ЛЕТ 4.1. История развития широколиственных лесов Среднерусской

возвышенности.............................................................................. 49

4.2. История освоения территории Среднерусской возвышенности.............. 52

4.3. Изменение площади лесов на территории Среднерусской возвышенности.............................................................................. 56

4.4. Анализ бывших засечных лесных массивов и посадок сосны на территории возвышенности.............................................................. 63

4.5. Моделирование распределения лесов на Среднерусской возвышенности 450 лет назад................................................................................. 68

4.6. Изменение экотопической приуроченности лесов за последние 140 лет.. 72

Глава 5. СОВРЕМЕННОЙ СОСТОЯНИЕ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ

ЛЕСОВ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ.................................. 77

5.1. Классификация и анализ ценотического разнообразия лесов Среднерусской возвышенности......................................................... 77

5.2. Закономерности распространения условнокоренных лесов водораздельных поверхностей в пределах Среднерусской возвышенности... 82

5.3. Анализ распределения слабонарушенных лесов по катене в пределах

зон..........................................................................................................................................................................................86

5.4. Антропогенная трансформация широколиственных лесов Среднерусской возвышенности..................................................................................................................92

5.5. Оценка современного состояния лесного покрова Среднерусской возвышенности на основе карты актуальной растительности..........................................101

5.6. Оценка полученных результатов......................................................................................................107

Основные результаты и выводы......................................................... 114

Список литературы......................................................................... 117

Приложение 1..............................................................................................................................................................126

Приложение 2..............................................................................................................................................................131

Приложение 3..............................................................................................................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

Широколиственные леса Среднерусской возвышенности занимают центральное положение в пределах полосы восточноевропейских широколиственных лесов. Они обладают высокой экологической значимостью и продолжают играть большую роль в стабилизации природных процессов региона, несмотря на то, что испытывают долговременное антропогенное воздействие (Докучаев, 1953, Волкова, 2001; Восточноевропейские..., 2004). Леса сохранились небольшими изолированными массивами среди сельскохозяйственных земель, населенных пунктов и дорог. О восточноевропейских широколиственных лесах накоплено большее количество сведений (Высоцкий, 1913; Алехин, 1925, 1947; Архипов, 1939; Дохман, 1968; Нешатаев, 1971, 1986; Курнаев, 1980, Восточноевропейские широколиственные..., 1994;), разработано несколько классификационных схем для лесов Среднерусской возвышенности (Сочава, Семенова-Тяншанская, 1957; Исаченко, 1980; Курнаев, 1980; Восточноевропейские леса..., 2004; Растительность Европы, 2004), получены данные о динамике и сукцессионных процессах в леса (Суслова, 1996; Рыжков, 1996; Бугаев, 1985; Сукцессионные процессы..., 1999; Макаров и др, 2002). Современный лесной растительный покров Среднерусской возвышенности представляет собой сложную пространственную мозаику фитоценозов, находящихся на разных стадиях сукцессионного процесса, образующих динамические ряды, или эпиассоциации (Сочава, 1972). Имеющиеся картографические материалы (Растительность Европейской..., 1976; Карта растительности..., 1989) отображают состояние и распространение широколиственных лесов на период второй половины XX века. В связи с этим актуальной задачей является получение достоверной информации о текущем состоянии широколиственных лесов и тенденциях их развития на основе современных методов картографии, дистанционного зондирования и статистики в целях поддержания и восстановления потенциала широколиственных лесов, который является условием устойчивого лесопользования и экологической стабильности в регионе (Лесной кодекс РФ, 2006).

Данная работа посвящена детальному изучению лесов Среднерусской возвышенности и картографическому анализу их современного состояния на основе компьютерных технологий. Изучение растительности имеет большое значение в связи с вопросами организации рационального лесопользования и обеспечения охраны лесов.

Основные задачи:

2) проследить изменение роли широколиственных лесов в природной структуре территории в историческом плане;

Исходные материалы. В основу работы положены материалы, собранные автором в ходе полевых работ (2003-2004, 2006-2008, 2013 гг.) - полные и маршрутные геоботанические описания лесов Среднерусской возвышенности по стандартным методикам. Работы велись по трансекту, для которого проведена обработка материалов исследования: данных дистанционного зондирования (снимки Ьаша1 за различные периоды, данные БИТМ), и исторические картографические материалы (планы генерального межевания конца XVIII в. и военно-топографические карты середины-конца XIX в).

Личный вклад соискателя. Автор принимала непосредственное участие в летних полевых сезонах 2003-2004 гг. и руководила экспедициями 2007- 2008 и

2013 гг. Автором самостоятельно выполнен сбор полевого материала, его статистическая обработка, анализ литературы и фондовых данных, геоинформационное картирование изучаемой территории и обработка данных дистанционного зондирования. Созданы база данных по лесам исследуемого региона, составлены карты лесистости Среднерусской возвышенности и ее изменения во времени, создана карта актуальной лесной растительности исследуемого региона.

Научная новизна. В работе решена важная для биогеографии задача -ботанико-географическая оценка современного состояния широколиственных лесов Среднерусской возвышенности на основе современных методов картографирования и дистанционного зондирования. Выявлена и количественно оценена с помощью корреляционного анализа значимость природных и антропогенных факторов, обуславливающих современное распределение лесов по территории. В историческом плане прослежено изменение лесной площади за последние 220 лет; показано, что современная структура лесного покрова отражает влияние различных видов землепользования (охрана засек, сведение лесов под пашню, лесовосстановление) за этот период. Оценка современного ценотического разнообразия лесов на основе картографического анализа выявила зональную специфику и региональные особенности условно-коренных и антропогенно-трансформированных лесных сообществ. Впервые создана крупномасштабная карта актуальной растительности центра Среднерусской возвышенности.

Защищаемые положения. 1. Современное распределение широколиственных лесов Среднерусской возвышенности лишь в общих чертах определяется природными условиями (климатом и рельефом); неравномерность распределения лесов является следствием долговременного воздействия человека на лесные экосистемы; крупные лесные массивы являются остатками засечных черт, высокая залесенность территории на границе лесостепи и степи связана с охраной засек и искусственным лесовосстановлением.

2. Экотопическая приуроченность широколиственных лесов отражает их природную специфику: при движении к югу сокращается доля лесов на водораздельных поверхностях и увеличивается в овражно-балочных системах и долинах рек. В результате антропогенного воздействия (порядка 140 лет) наиболее значительные изменения произошли в полосе лесостепи и степи, где площади водораздельных лесов сократились до 50%, в то время как площади овражно-балочных лесов практически не изменились. В долинах рек контактной полосы лесостепи и степи площади лесов увеличились за счет посадок.

3. Каждая зональная полоса представлена своим набором зональных сообществ и их антропогенных модификаций. Для возвышенности зональный ряд лесов связан со сменой древесных видов-эдификаторов (липовые-дубово-липовые-широколиственные—дубовые) и изменением активности видов травостоя.

4. Крупномасштабная карта актуальной растительности, составленная с использованием дистанционных методов, отображает современное ценотическое разнообразие и состояние широколиственных лесов и показывает, что они сохраняют природное своеобразие в условиях долговременного антропогенного воздействия.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Работа выполнена в рамках госбюджетной темы НИР кафедры биогеографии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова «Пространственно-временная организация и мониторинг экосистема», подтема «Цифровое картографирование наземных экосистем на базе геоинформационных технологий и данных дистанционного зондирования». Результаты использованы при составлении карты «Биомы России», издаваемой в серии карт природы для высшей школы; при составлении геологической карты России (лист N37), при оценке состояния природной среды Лебединского горно-обогатительного комбината на основе дистанционных методов. Результаты работы используются при чтении курсов на кафедре биогеографии. Полученные результаты по современному состоянию могут быть использованы для проведения экологического мониторинга лесов.

Апробация работы, публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ: 3 в журналах списка ВАК, 4 в сборниках и 3 тезиса докладов и материалов конференций. Материалы диссертации докладывались и опубликованы в трудах международной конференции «The 6th Open Meeting of the Human Dimensions of Global Environmental Change Research Community "Global Environmental Changc, Globalization and International Security: New Challenges for the 2Ist Century», Германия, Бонн, 2005, IV Международной конференции «Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии», Белорусия, Минск, 2008, международной конференции «Сергеевские чтения 2008», Москва, 2008.

Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

Среднерусская возвышенность находится в центре Восточно-Европейской равнины. Она простирается от широтного течения реки Оки на севере до Донецкого кряжа на юге, юго-восточные ее отроги называют Калачской возвышенностью. Это возвышенная территория, находящаяся между двух равнин (Окско- Донской и Днепровско-Деснянской), являлась убежищем для широколиственных лесов во время различных ледниковых периодов (Растительность ..., 1980). В настоящее время здесь сохранились большие массивы широколиственных лесов (Тульские, Калужские засеки, Шипов лес и

ДР-)-

1.1. Геолого-геоморфологическое строение и речная сеть

Исследуемая территория относится к Среднерусской геоморфологической провинции (Спиридонов, 1978) (рис 1.1). В целом этот крупный регион характеризуется закономерным сочетанием эрозионно-денудационных пластовых и моноклинально-пластовых возвышенностей и аккумулятивных низменностей. Среднерусская возвышенность занимает центральное положение в южной половине Восточно-Европейской равнины, которой полностью отвечает новейшая структура - Среднерусская антеклиза.

В строении кристаллического фундамента участвуют сложно дислоцированные образования архейского, нижнее- и среднее протерозойского возраста. Платформенный чехол антеклизы представлен палеозойскими, мезозойскими и кайнозойскими отложениями. Относительно более пологое северное крыло антеклизы сложено девонскими (представленными преимущественно плотными известняками) и каменноугольными породами (глины, пески, плотные известняки и доломиты). Мезозойский комплекс залегает на размытом докембрийском и палеозойском основании, представлен глинами,

песками. На размытой поверхности верхнего мела залегают палеогеновые отложения (пески, песчаники, опоки, аргелиты, глины) (Геологическая карта..., 1998). Север Среднерусской возвышенности освободился от морских вод в позднем мелу, а юг - в позднем эоцен-олигоцене. Первоначальный рельеф морского происхождения был размыт. В настоящее время к наиболее древним элементам рельефа можно отнести лишь реликты плоских денудационно-аккумулятивных поверхностей, сохранившихся, главным образом, на водоразделах. Эрозионный рельеф Среднерусской возвышенности в основном был сформирован к началу плейстоцена (Спиридонов, 1978).

1_1_I_1-1-1-1-1-1

Рис. 1.1 Положение Среднерусской возвышенности на ВосточноЕвропейской равнине, Среднерусская геоморфологическая провинция показана по А.И.Спиридонову (1978)

На территории возвышенности отмечены ледниковые отложения двух периодов (рис. 1.2). Оскский ледник (около 500 тыс. лет назад) покрывал северозападную окраину, днепровский ледник (300-250 тыс. лет назад) охватил северную часть (несколько южнее широты Тулы) возвышенности, западную и восточную периферии.

О 145 290 580 Кт

'■" " граница РФ

| Среднерусская воэвышеиног-

рсльеф

высота н.у.м

Н(дИ : 500

|-0\Л( . 1

границы ледников

московский (Спиридонов, 1978) днепровский (Спиридонов, 1978) ••••••- окский (Спиридонов, 1978)

—— московский (Милановский, 1996)

-днепровский (Милановский, 1996)

-окский (Милановский, 1996)

граница РФ

рельеф высота н.у.м.

ПШдЬ : 500

: 1

580 Кт

Рис. 1.2. Границы оледенений по А.И.Спиридонову (1978) и Е.Е. Милановскому (1996)

Как моренные образования, так и коренные породы перекрыты покровными мелкоземистыми образованиями (покровные, нередко лессовые, карбонатные суглинки). Мощность от 1 до 20, в среднем до 3-6 метров. (Пояснительные записки к картам чет�

Информация о работе

Архипова, Мария Владимировна
кандидата географических наук
Москва, 2014
ВАК 25.00.23

Диссертация

Современное состояние широколиственных лесов Среднерусской возвышенности - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы