Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Структура и пространственно-временная динамика лесных экосистем Обь-Иртышья

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Структура и пространственно-временная динамика лесных экосистем Обь-Иртышья"

Й '

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Институт географии

3

На правах рукописи

КУЗЬМЕНКО Екатерина Ивановна

СТРУКТУРА И ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ОБЬ-ИРТЫШЬЯ

11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск - 1991

Работа выполнена в лаборатории комплексных физико-географических проблем и лаборатории аэрокосмических методов исследования и картографирования природных ресурсов Института географии СО АН СССР.

Научные руководители:

Доктор географических наук Михеев Б.С.

Доктор биологических наук Смолоногов Е.П.

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук Нечаева Е.Г.

Кандидат географических наук Хакимзянова Ф.И.

Ведущее учреждение: Тюменский государственный

Защита состоится "4" декабря 1991 г. в 14 часов на заседании специализированного совета Д-002.60.02 при Институте географии СО АН СССР по адресу:

664033, Иркутек-33, ул.Уланбаторская, I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии СО АН СССР.

Автореферат разослан 1991 тода.

Ученый се ретарь специализированного совета.

университет

Е.Г.Суворов

диссср-

!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность. При освоении таенных территорий вмешательство человека часто ведет к необратимым изменениям спонтанной тайги. В условиях экстенсивного освоения территории важен иод-бор информации о природной среде региона, направленной на решение проектных, экспертных и других хозяйственных задач. От-скща особая роль информации,'направленной на прогнозирование и оценку динамики природной среды Обь-Иртышья, особенно его растительности, так как в обозримой перспективе большая часть лесов Западной'Сибири будет представлена послерубочными или пос-лепожарными восстанавливающимися сообществами.

В ландшафтоведении при разработке практических рекоменда- -ций используется прогноз текущей динамики, когда важная роль принадлежит растительному компоненту (Сочава, 1974; 1978а). Специфика изучения пространственно-временной динамики здесь такова, что биогеоценозы, выступающие в качестве переменного состояния в процессе восстановительных смен поколений древостоя. ;фадаи, рассматриваются с учетом йх~локализации в различных ландшафтных структурах.

В лесной типологии изучение динамики осуществляется на биогеоценотической основе, но недостаточно внимания уделяется пространственно^ анализу (Сочава> 1974). Проводится инвентаризация лесных сообществ и изучение их антропогенной динамики с учетом морфологических ландшафтных единиц (Калашников, Кире-ев, 1978; Фуряев, Киреев, 1979). Однако, редко используются классификационные единицы, отражающие влияние интегральных природных процессов.по геомерному принципу.

Это определяет основные задачи дальнейшей разработки вопросов динамической классификации лесных сообществ с учетом их пространственного размещения и крупномасштабного картографирования в ландшафтных структурах на топологическом уровне. На основе такой классификации может быть дан прогноз изменения состояния лесной растительности, в том числе и сырьевых баз лесопромышленных предприятий.

Работа выполнялась по теме научных исследований Института географии СО АН СССР "Географическое прогнозирование как основа рационального природопользования и охраны природной

среда Западной Сибири в связи с хозяйственным освоением" (й госрегистрации 76065744, 01860010877).

Цель и задачи. Цель диссертации изучить структуру и характер преимущественно восстановительно-возрастной и возрастной динамики лесных сообществ Обь-Иртышского региона. Для этого решались следующие задачи:

- на основе их таксационных и экологических признаков дать фитоценотическую характеристику лесных сообществ комплексных физико-географических профилей и ключевых участков в Кон-до-СосьвинскоМ Приобье, Никнем Прииртышье, Притоболье.

- провести классификацию лесных сообществ в генетические типы леса, отразив их восстановительно-возрастную динамику, и выделение некоторых сукцессионных рядов сообществ с учетом их эволюционной динамики.

- изучить пространственные аспекты восстановительно-возрастных смен сообществ с учетом их локализации в различных условиях природного окружения по структурам пространственно-функционального взаимодействия (СП53) в классификации В.С.Ми-хеева (1987а, б).

- на основе лесотипологического картографирования выявить характер антропогенной нарушенное™ территории.

Научная новизна. I. Изучены закономерности "региональной" изменчивости растительного покрова ключевых участков, формирования дрёвостоев сообществ в системе ландшафтных структур "долина-водораздел", образующей в Западной Сибири специфическую .убпланетарную флювиалыю-болотнузэ структуру пространственно-функционального взаимодействия. При этом рассмотрена растительность подтопляемых флювиально-денудационных террас, где выделяются как преобладайте СП® слабодренированной олиго-трофной серии или олиготрофные комплексы автоморфного развития, террас с первичной сетью эрозионных врезов, для которых характерно сочетание СП5В те;..нохвойной тайги приречного дренирования и оляготрофной серии, а такке водоразделов, их склонов с СПФВ дренированной темнохвойной тайги и растительностью литоморфных рядов развития.

2. Установлена зависимость восстановительно-возрастной динамики древостоев сообществ от природного окружения по ландшафтным. структурам - СПФВ, представляющим различные уровни от террас до водоразделов.

3. Применен метод информационной энтропии для оценки изменения разнообразия структуры древостоев по восстановительно-возрастным стадиям генетических типов леса.

Объекты и методика исследования. Объектом исследования явилась лесная и лесо-болотная растительность, ее спонтанная и антропогенная (восстановительно-возрастная) динамика ключевых участков Обь-Иртшья, изученная на топологическом уровне по сообществам и их типам.

Под сообществом (фитоценозом) понимается совокупность популяций растений, связанных условиями местообитания и взаимоотношениями в фитоценозе в пределах более или менее однородного комплекса факторов среды (экотопа) (Маркин, Розенберг, 1983). Выбранные ключевые участки и комплексные физико-географические профили расположены з Кондо-Сосьвинском Приобье (округе), которое занимает центральную часть Кондо-Сосьвинской провинции, расположенной в северо-западной части среднетае:шой подзоны Западной Сибири в верховьях рек Кондо, Пелыма, Тапсуя, Мал, Сосьвы, Нягынъегана (Михеев, Дибцев, 1975), на территории Ни^-него Птоиртшщя от устья р.Тобола на юге до д.Цингалы на севере' в пределах Нгошеиртыш-Обской провинции подзон средней и южной тайги (Ккная .... 1975). На территории Птштоболья изучались лесные и лесо-болотные сообщества террас в районе оз.Светлого и оз.Каишкуль на междуречье р.Тобола и р.Вагая в Кондик-ской провинции, шно-таеяной подзоне (Физико-географическое..., 1973). Согласно лесорастительного районирования территория Нижнего Прииртышья и Притоболья представляет Тоболо-Приобскую равнинно-болотную провинцию (Лесорастительные ..., 1973).

Решение сформулированных задач осуществлялось как традиционными, таге и новыми методами. Исследование сообществ сводилось к следующему. В сообществах закладывались пробные площади таксации от 400 до 1000 м2, где проводилась таксация древостоев по методике Н.П.Анучина (1960) с перечетом деревьев, определением средних диаметров, еысот, возраста, запасов, бонитетов древостоев и др.таксационных показателей. С помощью возрастного бура осуществлялось сплошное бурение деревьев по площади выдела. Для кедра - Ю-50, для сосны - 30-60 образцов. Выборка их количества сделана с точностью С$ =10-15$. По годичным кольцам подсчитивался возраст деревьев, у которых был определен с помощью поправок абсолютный Еозраст. Это позволяет рассмотреть

изменение численности деревьев не только но возрастным категориям, но и по годам для сопоставления с другими показателями. Особенности возрастной структуры древостоев оценивались по варьированию показателей численности деревьев на гектар по 10-летним периодам для лесо-болотных сообществ по методике Г.Е.Компна (1963). Для возрастных стадий кедровников показатели численности деревьев осреднялись по пространственному набору сообществ для кадцой стадии. При выделении генетических типов леса использовались концепции, положения и процедуры, разработанные рядом авторов (Колесников, 1956, 1958; Колесников, Смолоногов, 1960; Шпхов, Смолоногоз, 1984). Под генетическим типом леса понимаются территориально разобщенные участки леса (сообщества), принадлежащие к одноименным стадиям возрастных ели восстановительных смен, однородные по комплексу лесорастительных условий, составу древесных пород, ярусам растительности. По мнению ряда исследователей генетический тип леса равнозначен ландшафтной фации (Прокаев, 1972; Махонин, Смолоногоз, 1976).

Для крупномасштабного картографирования лесных сообществ с отражением спонтанной и антропогенной динамики на ключевых участках использовались некоторые методические приемы, изложенные в работах М.Я.Цветкова (1950), С.А.Грибовой, Г.Д.Самариной •(1963), А.А.Крауклиса, Ю.О.Медведева (1970).

Устанавливались темнохвойные коренные сообщества (в узком смысле) как восстановленные спонтанные группировки, и производные от них мелколиственные сообщества. При выделении структур щзстранственного взаимодействия применялась классификация В.С.Михеева (1987а, б). Под СПЗВ понимается тип пространственного интегрального функционирования природных структур в рамках геомерных ландшафтных классификационных единиц от групп фаций до геомов на топологическом урорне.

Ппактичеекая значит,та сть. Разработанные схемы генетических тшов лоса на районы Нижнего Прииртышья и Притоболья позволяют дополнить ранее разработанные классификации на эту территорию. Выявление закономерностей.возрастной динамики имеет практическое значение для планирования рубок ухода, предупреждения заболачивания. Эти рекомендации используются в Тюменском лесохозяй-ствсчном производственном объединении. Исследования структуры и динамики лесных сообществ в Обь-Иртышье использовались в отчетах ГКНТ При СМ СССР и внедрялись Институтом "Союзгипроводхоз".

Предметом защита явллются следующие основные положения.

1. Структура и динамика лесных сообществ в Обь-Иртышье подчиняются различиям в системах пространственного взаимодействия, представляющих ландшафтные "уровни" (пойма-терраса-водораздел) долинно-речного комплекса, сформированные под воздействием региональных средообразующих факторов.

2. В структурах пространственного взаимодействия различных "уровней" флористически сходные сообщества существенно отличаются по восстановительно-возрастной динамике, что является основанием для их разделения в самостоятельные генетические типы леса.

3. Подзональные различия в структуре и динамике сообществ долинно-речного комплекса сглажены для лесо-болотных ^"темно-хвойных" сообществ террас..

4. Изучение восстановительно-возрастной динамики сообществ через структуры пространственного взаимодействия позволяет уточнить процедуру их обобщения в генетические типы леса.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на 17 научной конференции молодых географов Сибири и Дальь^го Востока (Иркутск, 1975), на У научной конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1979), лаборатории лесоведения ИЗР и Ж УЩ АН СССР (Свердловск, 1985), лаборатории лесоводства и лесопользования ИЛ УНЦ АН СССР (Свер:-ловск, 1990), на конференции, посвященной памяти Л.МЛерепни-на (Красноярск, 1991).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Объем составляет 183 страницы, в том числе 4 таблицы, 22 рисунка, 5 легенд, 7 приложений. Список литературы - 159 наименований (в т.ч. 2 иностранных).

Автор выражает глубокую благодарность д.г.н. В.С.Михее-ву, д.б.н. Е.П.Смолоногову, под непосредственным руководством которых он длительное время работает.

Ряд проработок осуществлен в содружестве с к.б.н. Ю.В.По-люшкиным и к.г.н. И.Ф.Гелетой. Км автор глубоко признателен.

Автор благодарен за благожелательное отношение и консультации д.б.н. Н.Н.Лавренко, за консультации при написании работы д.г.н. Е.Г.Нечаевой, а за научно-организационную помощь ' к.г.н. Г.В.Бачурину, инженерам Н.А.Соколову, А.В.Чекмареву, Б.Д.Мартынову, Б.Ф.Г^тину.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Изучение пространственно-временной динамита: таекньгх сообиеств Обь-Иртншья. В таежных ландшафтах Обь-Иртышья наиболее широко распространены восстановительные (сингенетические) смены, сообществ преимущественно послепожарные и эндоэкогенети-ческие при облесении болот. Изучение сукцессионных смен на примере дальневосточных кедровников, как известно, было начато Б.А.Ивашкевичем (1933). Основные положения генетического направления лесной типологии с использованием его представлений о типе леса "как ряде лесных сочетаний, сменяющих друг друга с возрастом" сформулированы Б.П.Колесниковым (1956, 1958) и развивались в трудах его учеников (Фильрозе, 1966; Махонкн, Смолоногов, 1976; Смолоногов, 1990).

Для понимания динамической природы геосистем В.Б.Сочавой (1974) предложено понятие инварианта геосистемы и коренной фации. Его концепция "переменных состояний геосистем", в частности, разрабатывалась при изучении восстановительных смен древостоя и его возрастного состава в таежных фациях Нижнего Приангарья (Крауклис, 1969; 1975; 1979; Черкашин, 1979).

Автором изучалась фитоценотическач структура и восстановительно-возрастная динамика лесных сообществ на эталонных участках в Обь-Иртышье.

Тип леса сохраняет основные воспроизводственные функции неизменными только в пространстве с относительно однородными лриродно-географическими условиями, поэтому необходим анализ сообществ не только по классификационным единицам ранга ландшафтов, урочищ, как общепринято, но и по СПФВ. Ландшафтное своеобразие Западной Сибири определяет специфика соотношения орографических и структурных форм в ситуациях сопряжения "долина-водораздел" с учетом площадных соотношений основных природных СПФВ: болотной иокроьлого типа, натечного увлажнения и таежной дрештюванных типов ландшафта (Михеев, 1987а). Подход выявляет пространственные закономерности изменчивости восстановительно-возрастных циклов сходных по биотическому составу сообществ в различных ситуациях среды, расширяет возможности построения динамичьоких классификаций лесов и приобретает географическую направленность.

Методические разработки, включающие процедуру по объеди-

нению сообществ в генетические тиш леса, проведены на ^греком стационаре Института географии СО АН СССР в Кондо-Сось-винском Приобье ( Михеев , Дибцев , 1975). Для этого использовались 4 характеристики: название типа леса, информация о типе условий местопроизрастания, состав и-возраст древостоя. Кавдый тип монет быть представлен территориально разобщенными лесными сообществами (фитоценозами), которые соответствуют типам леса В.Н.Сукачева (I9S4), относящимися к одного типу лесорастительных условий.

Пространственные особенности восстановительно-возрастной динамики лесных сообществ с помощью критерия разнообразия состава древостоя по сходным типам леса изучались в СПФЗ Кон-до-Сосьвинского Приобья.

На повышенных водораздельных равнинах с болотно-темно-хвойной растительностью (СП£В таеяно-болотных фиксированных водоразделов) сделана сплошная выборка формул состава древостоя для 435 выделов.(S - 232 км?). Pix совокупность объединена в 3 генетических типа леса.

Методика расчета разнообразия включала определение средней формулы состава древостоя, для чего применена форцула: D^-NIp^ р^ (Логофет, Сзлрспев, 1977).

Для елово-кедрового зеленомошного типа леса здесь макси-глум разнообразия наблвдается в стадии 160-200 лет, когда в древостое наряду с пихтой и елью утверздается кедр; для сосняков зеленомозных - в возрасте 120-160 лет, когда такке повышается участие темнохвойных видов (рис.1).

Разнообразие состава таких г.е типов леса низких водораздельных равнин с сосновотаеяной растительностью (СПФВ таеяных денудированных склонов литоморфного ряда развития) имеет противоположную тенденцию. Оно достигает минимума в стадии 120160 лет, когда значительно увеличивается количество сосны. Наличие сходных тенденций изменения разнообразия в ходе смен генетических типов леса в одной СПФВ, свидетельствует об однозначном влиянии ландшафтообразуквдих процессов, характерных для нее.

Отправной точкой представлений об экологии кедровых сообществ является характер их пространственно-временной организации. Кедровые сообщества со сходной флористической структурой, но различиями в возрастной динамике, не всегда классп-

фицируются как самостоятельные генетические типы леса. При выделении кедровников мшистых их местоположения на увалах, склонах долин рек и террасах дифференцируются недостаточно (Лесо-раотительные ..., 1973). На самом деле кедровники испытывают влияние заболачивания, кратковременного подтопления, литомор-физации, что определяет различный характер динамических проявлении.

Ннформациошая

-------

• Во5раст

ад-ео ео-ео бо-юо юо-ео со-во йа-гоо гоо-мо АР9600™

Рис.1. Изменение разнообразия состава древостоя по восстановительно-возрастным стадиям типов леса (Ковдо-Сосьвинское Приобье).

I - елово-кедрового-зеленомошного, 2 - сосняка сфагнового, 3 - сосняка зеленомошного в СПЕЗ таекно-болотных фиксированных водоразделов; 4 - сосняка багульниково-брусничного, 5 - сосняка сфагнового, 6 - сосняка зеленомошного в СШВ таежных денудированных склонов литоморфного ряда развития.

В структурах тайги дренированных склонов водоразделов был обследован елово-кедровый мелкотравно-зеленомошный ряд сообществ -та перегнойно-элювиально-глеевой суглинистой поч-

B9, представляющих один генетический тип леса. Для территориального сопоставления водораздельно-равнинных кедровников с другими вариантами изучалась динамика кедрового со вторым пологом из ели и пихты мелкотравно-зеленоыошного сообщества с элювиатьно-глеевой почвой на террасе Иртыша (34 -36 м над ур.м.) в СПФВ флювиальио-денудационной переработки и кратковременного затопления.

Установлено, что цикл формирования елово-кедровых зелено-мошных сообществ длительный по времени (250-300 лет), сложный. Он протекает через промежуточные елово-березовую и кедро-во-еловую стадии. Господство к кедру в первом пологе переходит, в возрасте 160-200 и более лет. Иной является возрастная структура кедрового мелкотравно-зеленомошного сообщества на террасе. Максимум количества деревьев кедра в древостоо приходится на период 120-140 лет и составляет 90 экз./га (максимальный возраст кедра в так:.х сообществах всего 165 лет), далее численность кедра резко снижается. Формирование древостоев протекает без хорошо выраженных сукцессионных смен в ра»жах возрастного цикла от березово-кедровых стадий до кедровых.

Сопоставление циклов двух кедровников'отражает существенные различия в их формировании при сходстве биотического состава и внешних физиономических признаков. В первом случае, кедровники испытываю!' фитоценотическое влияние сообществ, когда на дренированных водоразделах возникают конкурентные взаимоотношения кедра, ели и пихты. Во втором, "давление" оли-готрофного заболачивания, которое интенсифицируется в период моящу высокими паводками, уменьшает конкуренцию пихты и ели. Своеобразие возрастной динамики кедрового мзлкотравно-зелено-мошяого сообщества на террасе предполагает необходимость его выделения в самостоятельный генетический тип леса.

В настоящее время проводится инвентаризация темнохвойно-таежных сообществ и рядов их восстановления с учетом морфологических единиц ландшафта (Калашников, Киреев, 1978; Фуряев, Киреев, 1979). При этом влияние "горизонтальных" связей, как интегрального природного процесса, на формирование сообществ рассматривается далеко не всегда. Введение критерия по СПФВ позволяет учесть не только их текущее динамическое состояние, но генезис и тенденцию эволюционных смен.

П. Динамика лесо-болотных сообществ Обь-Иртшпья. На тер-

ритории Обь-Иртышья широко распространены осоково-кустарничко-во-сфагновые сосняки (14-29$ лесопокрытой площади), являющиеся "сквозными" для региона. Изучение возрастной структуры их древостоев в контрастных условиях средней и южной тайги существенно дополняет пространственно-временной аспект изучения лесных сообществ.

Лесо-болотные сообщества по составу древостоя менее разнообразны, поэтому изменения касаются преимущественно возрастного состава популяций и их численности. Методика оценки возрастной структуры изложена гаае.

У флористически сходных сфагновых сосняков в различных СПФВ, характеризующих уровенные поверхности от террас до водоразделов, меняется тип возрастной структуры, морфологическое строение древостоев, генезис сообществ как в пределах одного ландшафта, так и ландшафтов различных подзон.

Относительно-одновозрастной тип структуры древостоев характерен для водораздельно-склоновых сосновых с кедром багуль-никово-моховых сообществ, представляющих структуру придолш-ных болотно-лесных комплексов слабой эрозии. Он свойствен переходным слабо заболоченным соснякам с небольшой мощностью торфа.

Абсолютно-разновозрастная структура древостоев характерна для сосновых рямов багульниково-сфагновых в понижениях водоразделов с переменным режимом увлажнения торфяников в структуре болотно-лесных комплексов слабой эрозии. Ее формирование обусловлено воздействиями переобводнения или иссушения верхнего горизонта торфяников в различные годы при значительном снижении уровней болотных вод (УЕВ) до 50-68 см.

Циклично-разновозрастная структура древостоев отмечена в сосняке кассандрово-сфагновом на надпойменной террасе р.Ня-гынъеган и кедрово-сосновом кассандрово-сфагновом ряме на террасах Иртыша в структуре флювкально-денудационной переработки. Количество деревт ^в в этих насаждениях определяется максимумами возобновления при оптимальных УЕВ и минимумами в период переобводнения.

По типу возрастных,структур древостоев выделены три генетических типа леса: сосновый ркш (крупнолесье) кустарничково-(багулышково)-сфагновый водораздельных понижений, сосновый кустарничкозо (голубика, черника, багульник)-моховой водораз-

60 ад

Рис.2. Изменение численности деревьев в лесо-

болотных сообществах Обь-Иртышского региона, а - Кондо-Сосьвинское Приобье (средняя тайга): в переходном сосновом нустарничково-моховом на склоне водораздела, 2 -в сосновом ряме багульниково-сфагновом в понижении водораздела, 3 - в сосновом ряме кассандрово-сфагновом на надпойменной террасе; б - Нижнее Прииртышье (средняя тайга): 4 - в кедрово-сосновом с березой ряме кассандрово-сфагновом на надпойменной террасе, 5 - кедра тшл гее; в - Нижнее Прииртышье (южная тайга): 6 - в сосновом ряме с березой кустарничково-осоково-сфагновом на пойме-террасе, 7 - в сосново-кустарничково-сфагновом ряме на надпойменно"! террасе, 8 - в переходном сосновом с кедром багульниково-моховом на склоне водораздела.

дельных и береговых склонов, сосновый рям (мелколесье) кустар-ничково (кассандра, андромеда)-сфагновый низких надпойменных террас. В общепринятых систематизации для этого района это один тип - сосняк кустарничково-сфагновый.

Изучение сообществ по СПФВ также показывает, что они представляют различные звенья в ряду не только эндодинамичес-ких, но и экзодинамических сукцессий. В Кондо-Сосьвинском При-обье в результате регрессии болотных покровов древнего заболачивания из-за расчленения рельефа водораздела эрозионно-дену-дационной переработкой и усиления дренирования формируется следующий ряд: берэзово-сосновый осоково-сфагновый рям (мелколесье) на торфяника в понижении водоразделов (СПФВ слабодрени-рованной олиготрофной серии) — сосновый кустарничково (багуль-никово)-сфагновый рям (1фупнолесье) в понижениях водоразделов -»■переходный сосновый кустаркичково-моховой ка склонах с тор-фянисто-глеевыми почвами (СПФВ слабой эрозионно-денудационной переработки)-*- сосняк с темнохьойным подростом кустарничково (багульник,' брусника)-зеленомошный на перегнойно-торфянистой слабоподзолистой почве на склонах и повышениях водораздела (СПФВ таежных и болотных комплексов денудационной части береговых склонов).

Осоково-кустарничково-сфагновые сосняки в СПФВ флювиально-денудационннх террас оифывают "новый" цикл в развитии олиго-трофного заболачивания и по мере ослабления периодического подтопления в период паводков, стабилизирующих болотный массив за счет механического размыва, могут трансформироваться в выпуклые грядово-мочажинные комплексы.

Отнесение физиономически сходных сфагновых сосняков в разные типы леса по особенно гям возрастной, функциональной и эволюционной динамики обусловлено их принадлежностью к различным СПФВ Обь-Иртышского региона. Изучение сообществ' по СПФВ позволяет учесть не только их текущую динамику, но'генезис и тенденции в эволюционном ряду развития, что важно при их разделении в генетические типы леса. Такой подход необходим при составлении объективных классификационных схем, планирования мелиораций и других антропогенных воздействий.

Ш. Картографический анализ длнашки лесных экосистем. Динамический принцип классификации растительности, в частности, предполагает выделение таксонов коренной растительности и вы-

явление ее связи с производными сообществами (Сочава, 1954, 1968). Такое представление согласуется о понятием генетического типа леса по Б.П.Колесникову (1956). При составлении лесо-типологических картосхем на ключевые участки Обь-Иртышья применялась система крупномасштабного картографирования на трех ключевых участках площадью 9-120 км2. На первом этапе учитывалась пространственная дифференциация лесного покрова на уровне сообществ или их групп с учетом видового состава древостоя, травяно-кустарничкового яруса, рельефа, почв и других экологических условий (рис.3). На втором этапе устанавливались восстановительные смены с группировкой производных и коренных сообществ в генетические типы леса, а также эколого-сукцесси-онные стадии формирования серийных сообществ болотных лесов. Третий этап работы заключался в выделении СПФВ на основе составленных картосхем генетических типов леса.

I"»' мни Ни»* ЕК1

кШ И*

Рис.3. Упорядочение лесотипологических классификаций Нпжнеиртышского стационара (фрагмент картосхем).

Легенда (рис.3)

а) Лесные сообщества: I - пихтовый разнотравно-осочковый водораздельных поверхностей, 2 - пихтово-осиновый разнотравно-осочковый водораздельных поверхностей, 3 - елово-пихтовый раз-нотравно-хвощово-осочковый на склонах неглубоких эрозионных лощин, 4 - елово-пихтово-березово-осиновый разнотравно-осочковый на склонах неглубоких эрозионных лощин, 5 - пихтовый разнотравно-папоротниковый на террасах р.Бартак, 6 - пчхтово-бе-резово-осиновый палоротниково-снытьевый на террасх р.Бартак, 7 - елово-пихтовый хвощово-осочковый зеленомошный в понижениях водоразделов,8 - елово-пихтовый осочково-мелкотравный на крутых водораздельных склонах, 9 - елово-пихтово-осиново-березо-вый осочково-мелкотравный на крутых водораздельных склонах, 10 - пихтово-еловый разнотравно-папоротниковый на террасах р.Бартак, II - пихтово-елово-осиново-березовый сннтьево-папо-ротниконый на террасах р.Бартак, 12 - пихтово-еловый хвощово-осочковый зеленомошный в глубоких эрозионных лощинах и западинах, 13 - пихтово-елово-березовый травяно-хвощово-осочковый зеленомошшй в глубоких эрозионных лощинах и западинах. 14 -пихтово-еловый мелкотравно-осочковый в глубоких эрозионных лощинах, 15 - пихтово-елово-берззовый осочково-мелкотравный в глубоких эрозионных лощинах, 16 - пихтовый мелкотравно-осочковый на склонах логов, 17 - пихтово-осиновый мелкотравно-осочковый на склонах логов, 18 - кедрово-еловый редкостойный тра-вяно-осоковый в подтопляемых западинах, 19 - сосновый бруснич-но-травянистый склонов водораздельных гребней, 20 - березово-сосновый травяно-брусничный • , зеленомошный крутых склонов логов; 21 - елово-пихтовый или пихтовый с сосной травяно-осоч-ковый зеленомошный крутых склонов логов, 22 - елово-пихтово-осиново-березовый травяно-осочковый зеленомошный крутых склонов логов; 23 - сосновый'кустарюхчково-сфагновый в погашениях водоразделов; 24 - березовый вейниково-осоковыи в западинах; устойчиво-производные сообщества: 25 - осиново-березовый ред-копокровный злаково-травянистый водораздельных поверхностей; 26 - осиново-березовый с темнохвойным подростом хвощово-травя-нистый (снытьевый) водораздельных поверхностей; 27 - березово-осиновый с темнохвойным подростом осочково-травянистый (снытьевый) водораздельных поверхностей; пойменные сообщества: 28 -

березово-осиновый влажнотравно-осоковый на поймах-террасах.

б) Структуры пространственно-функционального взаимодействия природных комплексов (по классификации З.С.Шхеева,1977а,б): 16- дренированные болотные, мохово-лесные и залесенные: П а.'-дренированных водоразделов, в том числе автоморфных гряд и повышений; П а" - таежные дренированных склонов; П а//Г/~ таежные денударованных склонов литоморфного ряда развития; П б/- тайга приречного дренирования с первичной сетью оврагов и эрозионных врезов; И б'- лугово-лесо-болотная пойма-терраса периодического затопления и возможного осадконакоплення.

Для картографирования привлекались материалы лесоустройства: выкопировки из планов лесонасаждений, классификационные схемы типов леса, таксационные описания (100-350 выделов). Использовалась также съемочная основа, составленная по космическим снимкам, и картматериалы. Далее осуществлялась корректировка таксационных данных по данным натурных описаний и результатам инструментальной таксации в 134 сообществах на местности. Основная лесотипологическая единица отражалась на картографической основе через сообщество или его группу.

В ходе определения восстановительных стадий генетических типов леса анализировались изменения состава древостоя и подроста. Короткопроизводные лиственные сообщества 60-100 лет с участием темнохвойных пород не менее 2-3 единиц в составе первого яруса и подроста не менее 4-5 единиц соподчинялись коренным сообществам в соответствии с типом местоположений и местообитаний.

Выбранные ключевые участки характеризуют разнообразие лесной и лесо-болотяой растительности в Обь-Иртышье. Ключевой участок на Тобольском материке (70-110 м над ур.м.) (д.Миссия, см.рис.3) отражает характер коренной темнохвойной растительности с преобладанием елово-пихтовых зеленомошно-мелкотравных лесов. . Участок в районе оз.Светлого (Пвитоболье) характеризует развитие олиготрофного процесса в условиях флювиации и формирования еловой тайги приречного дренирования на низких террасах (45-60 м над ур.м.).

Структура и динамика лесного покрова на ключевых участках в различных СПФВ, отражающих региональную вертикально-ступенчатую дифференциацию ландшафтных структур приречной части Обь-

Иртышья в подзонах тайги, по результатам картографирования лесных сообществ и их изучения на комплексных физико-географических профилях в обобщенном виде характеризуется следующим образом.

В Нижнем Прииртышье (Тобольский материк, южная тайга) в СПФВ таежных дреюгх званных водоразделов (70-110 м над ур.м.) преобладают пихтовые, елово-пихтовые,пихтово-ел^вые разнотравно- ;травяно-,мелкотравно-осочковыё ¡~бру снично-, осочково-зелено-мошные и травянистые водораздельно-склоновые группы сообществ на глубокоподзолистых и подзолисто-глееватых почвах (см.рис.З).

Формирование шгакорных пихтовых и елово-лихтовых разно-травно-осочковых с папоротником и разнотравно-хвощово-осочко-вых сообществ осуществляется через пихтово-оскновые и елово-пихтово-осиновые разнотравно-хвощово-осочковые цроизводные сукцессионные стадии.

В Никнем Приртышье на подтопляемых речных террасах (3436 м над ур.м.) в СШВ фшовиально-денудационной переработки своеобразны олиготрофные грядово-мочашшные комплексы, сосновые кустарничково-сфагновые ряш, на валообразных и бугристых повышениях - еловые, березово-еловые травянистые, реке кедровые мелкотравно-зеленомошные сообщества с элювиально-глеевыш почвами в сочетании с переходными еловыми, кедровыми травяно-осоковыми и вейниковыма группами сообществ на торфяно-болотных, оглеенных почвах в эрозионных понижениях.

Динамика кедровых мелкотравно-зеленомошных сообществ на подтопляемых террасах характеризуется тем, что их формирование протекает без хорошо выраженных сукцессионных смен в рамках возрастного цикла от березово-кедровых стадий до кедровых с елью, пихтой во втором пологе. Цикл формирования короткий, не более 170 лет.

В Притоболье (южная тайга) в СШВ террас приречного дренирования (45-60 м над ур.м.) в районе оз.Светлого формируются плакорные еловые, осиново-еловые, березово-еловые травянистые, реже березово-еловые, кедрово-еловые мелкотравно-зеленомошные сообщества в сочетании с переходными пушицево-осоково-сфагновы-ми болотами и сосновыми рямами. Значительно сокращаются площади темнохвойных лесов, уменьшается их типологическое разнообразие. Пихтовые леса, преобладавшие в районе Тобольского материка, представлены единичными сообществами. Среди темнохвойных

сообществ господствуют еловые на водоразделах. Восстановление ельников травянистых происходит через осиновые травянистые сообщества.

Вывода

1. Структура растительного покрова и фитоценотическая структура лесных сообществ определена на ключевых участках и комплексных физико-географических профилях в Кондо-Сосьвинском Приобье, Нижнем Прииртышье, Притоболье.

2. Географические закономерности пространственной дифференциации и динамика лесных сообществ приречных территорий Обь-Иртышья подчиняются региональным средообразующим факторам, сформировавшим разноуровенные ландшафтные структуры в системе "долина-водораздел".

3. Изучение сообществ по СШВ, представляющим такие "уровни" от террас до водоразделов, показывает, что в них меняется характер лесной, лесо-болотной растительности, соотношение площадей близких сообществ, флористически сходные сообщества отличаются по восстановительному циклу, типу возрастной структуры древостоев и друг:™ динамическим проявлениям.

4. В Нижнем Прииртышье (Тобольский материк) в СПФВ таежных дренированных водоразделов (70-110 м над ур.м.) преобладают пихтовые, елово-пихтовые, пихтово-еловые, травяно-, разнотравно-, мелкотравно-осочковые, бруснично-, осочково-зеленомошные и травянистые водораздельно-склоновые группы сообществ. Формирование плакорных пихтовых разнотравно-осочковых сообществ осуществляется через пихтово-осиновые осочковые производные стадии. Площади сосновых рямов незначительны, поэтому развитие лесоболото-образовательного процесса с полным рядом сукцессионных смен не наблюдается.

5. В СПОВ террас приречного дренирования (45-60 м над ур.м.) формируются преимущественно еловые, осиново-, березово-еловые травянистые группы сообществ в сочетании с преобладающими по площади сосновыми рямами. Восстановление ельников травянистых происходит через елово-осиновые осочково-травяпистые стадии, в отличие от участия березняков в восстановительном цикле сходагых ельников Тобольского материка. Для. лесо-болотных сообществ характерен сукцессионный ряд развития от максимально увлажненных пушицево-осохово-сфагношх болот до сосновых кустарничково-

сфагновых рямов и сосновых с кедром багульниково-долгомошно-сфагновых сообществ на низких гривах.

6. Подзональные различия мезду средней и южной тайгой в структуре и зосстановительно-возрасгной, возрастной динамике сообществ могут быть "сглажены" не только для лесо-болотных, но и ряда групп темнохг^йнотаежных сообществ на террасах приречного дренирования, что требует изменения подходов к лесорастительно-му районированию приречных территорий.

7. Для изучения динамики древостоев лесных сообществ использовался метод информационной энтропии, с помощью которого оценивалось разнообразие видового состава древостоев. Он повышает точность расчетов, позволяет получить интегральные показатели разнообразия.

8. Динамика елово-кедровых зеленомошных сообществ, широко распространенных в Кондо-Сосьвинскои Приобье и Нижнем Прииртышье, характеризуется тем, что в СПФВ темнохвойнотаежных дренированных водоразделов их восстановительно-возрастной цикл длителен по времени <250-300 лет) и включает промеяуточные елово-березовые и кедрово-еловые мелкотравно-зеленомошные стадии, в 160-200 лет характеризуется максимальным разнообразием состава древостоев.

9. Динамика кедровых мелнотравно-зеленомошных сообществ в , СПФВ флювиально-денудационных (подтопляемых) террас Иртыша обусловлена тем, что их формирование протекает без хорошо выраженных сукцессионных смен в рамках возрастного цикла от березово-кедровых до кедровых стадий за период 160-170 лет, что предполагает его выделение в самостоятельный генетический тип леса.

10. Динамика повсеместно распространенных в Обь-Иртышье флористически сходных сфагновых сосняков (сосновых рямов) в различных СПФВ, представляющих ландшафтные поверхности от террас до водоразделов, определяется различной возрастной структурой древостоев.

11. Для сосняков кустарничково (кассандра, андромеда)-сфагновых на торфяниках в СШ>В флювиально-денудационных террас Оби, Иртыша, их притоков свойственна циклично-разновозрастная структура древостоев.

12. Для кустарничково (багульниково)-сфагновых сосняков на торфяниках понижений водоразделов в СПФВ придолинных болот-но-лесных комплексов слабой эрсзии структура древостоев - аб-

солютно-разновозрастная.

13. Для склоновых слабо заболоченных переходных кустарнич-ково-моховых сосняков на торфянисто-глеевых почвах в СПФВ таежного и болотного комплекса денудационной части береговых склонов характерна относительно-одновозрастная структура древостоев.

14. Изучение сообществ по СПФВ позволяет учесть не только их текущее динамическое состояние по типу возрастной структуры древостоев, но и тенденцию эволюционных смен в рядах эндоэкзо-динамических сукцессий.

15. В Коццо-Сосьвинском Приобье в результате регрессии покровов древнего заболачивания на приречных водоразделах, когда усиливается их дренирование за счет расчленения рельефа эрози-онно-денудационными процессами, формируется сукцессионный ряд

от березово-сосновых осоково-сфагновых мелколесий на торфяниках (СПФВ олиготрофной серии) до сосновых кустарничково-зеленомош-ных сообществ на перегнойно-торфянисгой слабоподзолистой почве (СПФВ денудационной части береговых склонов).

16. Рассмотренные сфагновые сосняки с разной возрастной структурой древостоев и положением в эволюционном ряду развития представляют самостоятельные типы сообществ, хотя в общепринятых классификациях могут рассматриваться как один тип леса.

17. В результате антропогенной нарушенности лесов в Нижнем Прииртышье (Тобольский материк) около 1/3 темнохвойнотаежных сообществ не восстанавливается, происходит замещение водораздельных пихтовых и еловых разнотравно-, мелкотравно-осочковых сообществ на устойчиво-производные, березовые и осиновые травянистые группы сообществ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Применение статистических методов в пространственном анализе растительного компонента природных геосистем // Изучение природы, хозяйства и населения Сибири. - Иркутск: ИГС и ДВ СО АН СССР, 1975. - С.23-24.

2. Принцип оптимальности и аллометрические соотношения признаков в геосистеме // Закономерности формированш элементарных геосистем. - Иркутск: ИГС и ДВ СО АН СССР, 1978. -

С.9-22.

3. Устойчивость древесного яруса геосистем Коздо-Сосьвин-ского Приобья в связи с изучением их оптимальности // Законо-

мерности формирования элементарных геосистем. - Иркутск: ИГС и ДВ СО АН СССР, 1978. - С.22-42.

4. Устойчивость фитокомпонента некоторых геосистем Кондо-Сосьвинского Приобья // Изучение и освоение новых районов Сибири. - Иркутск: ИГС и ДВ СО АН СССР, 1979. - С.22-26.

5. Изучение оптимальности видовых популяций в геосистемах Кондо-Сосьвинского Приобья // Структура и динамика геосистем. -Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1979. - С.55-/4.

6. Изучение пространственно-временных изменений таежных геосистем на основе оценки разнообразия древостоя // География и природные ресурсы. - 1982. - № 3. - С.140-147 (в соавторстве с В.С.Михеевым, Е.П.Смолоноговым).

7. Влияние гидроклиматических условий на прирост и возобновление древостоев сфагновых сосняков Прииртышья // География и природные ресурсы. - 1985. - Jê 4. - С.51-61 (в соавторстве с Ю.В.Полюшкиным).

8. Особенности строения древостоев леср-болотных сообществ // Природа таежного Прииртышья. - Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1987. - С.207-218.

9. Основные результаты исследований // Природные комплексы Нижнего Прииртышья и прогноз их изменений при изъятии части стока. - Иркутск: ИГ СО АН СССР, 1979. - С.43 (коллектив авторов).

10. Восстановительная динамика кедровых лесов в Обь-Ир-тышье // Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока. -Красноярск: ИЛ и Д СО АН СССР, 1991. - С.95-96.

11. Восстановительно-возрастная динамика лесных экосистем Нижнего Прииртышья и Пригоболья // География и природные ресурсы. - 1991. - .№ 4. - С.80-86.

12. Картографический анализ разнообразия географических изображений // Десятая Всесоюзная конференция по тематической картографии: (тез.докл.). - Л., 1991.С-31-32.(в соавторстве

с В.А.Червяковым, И.Л.Калеп).

13. Выявление тенденций лесообразовательного процесса территории при крупномасштабном картографировании лесов // Всесоюзн.совещание по теории лесообразовательного процесса: (тез.докл.). - Красноярск, 1991. - С.