Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Парпан Тарас ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 581. 526. 426 (477)

биоэкологических ОСОБЕННОСТИ пихты белой

(ABIES АLBA Mill.) В лесных биогеоценозов Прикарпатье (ГЕНЕЗИС, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПРОГНОЗ)

03.00.16 экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Днепропетровск 2004

Актуальность темы исследования.

Работа выполнена в Украинском научно-исследовательском институте горного лесоводства им. П.С. Пастернака (г.. Ивано-Франковск).

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Третьяк Платон Романович

Украинский государственный лесотехнический университет, кафедра лесоводства, профессор

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник

Белова Наталья Анатольевна

начальник кафедры товароведения и таможенной экспертизы (Академия таможенной службы Украины).

доктор биологических наук, профессор

Царик Иосиф Владимирович

заведующий кафедрой зоологии Львовского национального университета им. Ивана Франко, профессор

Ведущая организация: Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко

НАН Украины (г.. Киев).

Защита состоится "26" мая 2004 в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 08.051.04 по присуждению ученой степени доктора биологических наук в Днепропетровском национальном университете по адресу 49050, г.. Днепропетровск, ул. Научная, 13, корпус 17, биолого-экологический факультет, ауд. 611.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Днепропетровского национального университета Министерства образования и науки Украины

Автореферат разослан "20" апреля 2004

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент А.А. Дубина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. уменьшениедолевого участия пихты белой (Abies alba Mill.) в лесных биогеоценозах Европы (Leibundgut, 1984; Larsen, 1989; Korpel, 1995; Schuеtz, 2001) и Украинских Карпат (Голубец, 1978; Швыденко, 1980; Совет, 1990) требует изучения генезиса ее ареала, состояния, жизненности с позиций популяционной экологии (Малиновский, 1996; Санников, 1994; Царик, 1991). В Карпатских областях площадь лесов с доминированием пихты за последнее столетие уменьшилась в 2,1 раза (Парпан, 1994). Глубокая антропогенная трансформация лесных биогео-ценозов Прикарпатья с участием пихты (Голубец, 1996) требует проработки экологических основ по ее вос-ние и использование. В этом контексте актуальна проблема изучения состояния окружающей среды в регионе Передкарпття, познания особенностей естественного восстановления, его ценотические реакции, стратегии ценопопуляций пихты, прогноза их сукцессий, что является предметом и задачей популяционной экологии и теоретической базой лесоводства.

Св Связь работы с научными программами, планами и темами. Диссертационная работа выполнена в лаборатории экологии Украинского научно исследовательского института горного лесоводства им. П.С. Пастернака. Она была составной частью таких госбюджетных тем в период 1998-2003 годов: "Разработать научные и организационные основы экологического мониторинга лесов Украины", (№ ДР 0196U014655), "Дать оценку динамических изменений под влиянием антропогенных и техногенных факторов на основе мониторинговых исследований в лесах региона Карпат ", (№ ДР 0100U001489)," Усовершенствовать систему мероприятий по восстановлению пихтовых лесов Карпат ", (№ ДР 0196U0146551999).

Цель и задачи исследования. Цель работы - анализ биоэкологических особенностей пихты белой в лесных биогеоценозах Прикарпатья и обоснование рационального использования пихтовых лесов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

§ охарактеризовать современное состояние биологии и экологии пихты белой;

§ изучить пути миграции и генеза ареала пихты белой;

§ дослидиты численность, структуру и жизненность ценопопуляций пихты в коренных и трансформированных биогеоценозах;

§ путем микроекосистемного анализа оценить влияние структуры коренных и производных древостоев на подрост пихты;

§ спрогнозировать с помощью компьютерной ютерной модели Forkome сукцессии коренных и трансформированных лесных экосистем с участием пихты;

§ предложить экологические основы рационального использования лесных экосистем с участием пихты.

Об Объект исследования коренные и трансформированы лесные биогеоценозы Прикарпатья с участием пихты белой.

Предмет исследования генеза ареала и пути миграции пихты белой, состояние пихтовых ценозов, демографическая структура и жизненность молодого поколения пихты, сукцессии лесных экосистем с участием пихты белой.

Методы исследования екомониторинговий, генетико-эволюционный, структурно-ценопопуляцийний, микроекосистемний, математическое моделиров ния. Принципы и апробированные методики: таксационных, геоботанические, экологичес-нет, популяционные, математико-статистические.

Научная новизна полученных результатов. Впервые используя генетические маркеры запропонованоно гипотезу о путях миграции пихты белой в Карпатский регион. Оценено состояние лесных экосистем Пред-Карпатт с участием пихты белой. Дано подробную характеристику структуры и жизненности молодого поколения пихты в различных типах лесных экосистем и стратегию ее ценопопуляций. На основе микроекосистемного анализа оценена реакции подроста пихты при различных типов структуры древостоя. Проведено прогнозное моделирование экологических сукцессий лесных биогеоценозов с участием пихты белой.

Практическое значение полученных результатов. На основе полученных обобщений сукцесийних процессов спрогнозувано развитие коренных и трансформированных экосистем с участием пихты и обоснованы оптимальные формы рационального хозяйствования, направленного на сохранение и поддержание ценопопуляций пихты.

Предложения автора знайшли отражение в "Рекомендациях по устойчивому лесопользованию в Карпатах (приоритетные направления)", "Рекомендациях по совершенствованию лесовосстановления в пихтовых лесах Карпат", представленные для внедрения в производство.

Личный вклад соискателя. Основные работы, эт связанные с разработкой программы и методики проведения исследований, сбором полевых материалов, их анализом, обобщением и интерпретацией и публикацией результатов исследований, проведенных лично автором. Работа Т.В. Парпана, П.Д. Маркива "Трансформация лесов и восстановление пихты белой (Abies alba Mill.) В Центральном Прикарпатье", опубликованной в сборнике "Национального аграрного университета" в 2001 году, на 60% выполнена автором лично, и ему предстоит сбор материала, его анализ и подготовка текста статьи.

Апробация результатов диссертации. Основные положения работы и результаты исследований докладывались на научных, научно-практических конференциях и школах: Международной научно-практической конференции "Стихийные явления в Карпатах" (Рахов, 1999); И Международной межвузовских школе-семинаре "Экология 2000: Эстафета поколений" (Москва, 2000); Международной конференции молодых ученых "Леса Евразии в третьем тысячелетии" (Москва, 2001); ХИ с съезде Украинского ботанического общества (Харьков, 2001); Научной конференции Прикарпатского университета им. В. Стефаника (Ивано-Франковск, 2001); Международной научно-практической школе для молодых ученых и специалистов (Ужгородском национальном университете, Ужгород, 2001); Седьмых Погребнякивських чтениях (Киев, 2001); Институте снега, лавин и ландшафта (Бирменсдорф, Швейцария, 2001); Международной конференции "Лесоводческие исследования в Украине в начале третьего тысячелетия" (Львов, 2002); ИИ Пущинський международной школе-семинаре по экологии "Экология 2002 эстафета поколений "(Москва, 2002); Международной научно-практической конференции (Хуст, 2003); Международной российско-финской конференции "Леса Евразиы - Белые ночи" (Санкт-Петербург, ЙоенСуу, 2003); Международной конференции "Природные леса в умеренной зоне Европы ценности и использования "(Мукачево 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, из них 4 в профессиональных изданиях, 11 научных трудов написано в соавторстве (одна из которых в изданиях ВАК Украины).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных литературных источников (336 наименований, из них 190 на иностранном языке) и приложений. Общий объем работы составляет 193 страницы. Основной текст занимает 125 страниц. В диссертационной работе содержится 54 рисунки, 8 таблиц, список использованных ссылок на 29 страницах и приложения на 37 страницах.

Основное содержание работы

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ биологии и экологии пихты белой (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В этом разделе приведены отечественные и зарубежные литературные данные о биоэкологии пихты белой (Швыденко, 1980; Совет, 1990; Zentgraf, 1950; Souleres, 1965; Roussel, 1972; Enescu, 1985; Schuetz, 2001; Ebert, 1998; Ellenberg , 1996; Luescher, 1989; и др.) ее внутривидовой генетической дифференциации (Парпан, 2000; Mattfeld, 1926; Rohmeder, 1961; Huber, 1963; Liu, 1971; Gaudlitz, 1984; Gregus, 1987; Kormutak, 1985; Moualis, 1975; Larsen, 1989 и др.), экологию восстановления (Трибун, 1963; Молотков и другие, 1971; Милкина, 1972; Сабан, 1982; Маркив, 1985; Совет, 1990; Бойчук, 1999; Гречаник, 2002; Юсипович, 1988 ; Парпан, 2003; Brang, 1996; Burschel, 1985; Imbeck, 1987; Korpel, 1995; Leibundgut, 1978, 1984; Mayer, 1991; Ott, 1991; Safar, 1955; Samek, 1967 ; Simak, 1951; Weber, 1967; Wolf, 1994; Engler, 1905; Pfueller, 1997; Farrokhpur, 1981; Mosandl, 1984; Ebert, 1998; Hillgarter, 1971; Schutz, 2001; Michiels, 1963; и др.) И экологические основы устойчивости (Larsen, 1986, Korpel, Paule, 1984, Korpel, 1995, Klein, 1980, Schuck, Bluemel, 1980, Schuett, 1978, 1981, Schweingruber, 1982, Enescu, 1985, Horvat-Marolt, 1982, Leibundgut, 1984, Wentzel, 1980, Brill and co-authors, 1981 и др.).

В целом, зарубежные и отечественные исследователи больше внимания акцентируют на биологии и аутэкологию пихты. В первую очередь принимаются во внимание проблемы, эт связанные с симптоматикой, патологией пихты, уменьшением ее долевого участия в составе древостоев, ведением лесного хозяйства. Почти отсутствуют работы по популяционного направлении. Раскрытие биоэкологических особенностей пихты требует специального анализа относительно генезиса ареала и миграции вида в Европе. Актуальны ценопопуляцийни исследования демо-графической структуры передгенеративного поколения пихты белой и прогноз ее динамики в коренных и трансформированных лесных биогеоценозах Пред-Карпатт.

ОБ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для изучения биоэкологических особенностей ценопопуляций ювенильного-виргинильного поколения пихты белой в коренных и трансформированных лесных биогеоценозах Прикарпатья исследованиями были охвачены лесные экосистемы Старо-самборского, Самборского, Болеховского, Кольского, Солотвинского, Надвирнянского, Ивано-Франковского, Галицкого, Коломыйского, Берего- метського гослесхозов, представляющих распространения пихты белой в пределах ее восточного ареала на территории Прикарпатья.

Основные исследования проведены на 14 пробных площадях, заложенных в коренных елово-дубовых биогеоценозах (3, 14), условно-коренному: грабово-буковом (1), елово-буковом (6) короткотривалопохидних: грабово-берет-со-ном (4), березово-грабовом (5); довготривалопохидних: яличниках (8, 13), сосняках (9, 10, 11, 12), буково-грабовом (2) и культурах дуба северного (7).

Закладка пробных площадей проводили по общепринятым в лесной таксации методиками (Анучин, 1982). Типы леса и типы лесорастительных условий определяли по принципам лесоводственно-экологической классификации (Погребняк, 1945; Воробьев, 1967; Бельгард, 1971; Герушинський, 1996), а тип лесного биогеоценоза и степень трансформации по подходам, принятым в эколого-фитоценотическая классификации (Гилци.

Суммарный коэффициент загрязнения химическими элементами снежного покрова вокруг Бурштынской ГРЭС достигает 200 фоновых значений, Калуша - 64, а в лесной подстилки 50 и 20 соответственно. В результате загрязнения среды дефолиация дуба черешчатого колеблется в пределах 33-48%, бука лесного - 20-27% и пихты белой - 20-22%. В условиях современного аеротехногенного загрязнения Прикарпатья пихта является относительно устойчивой и характеризуется низким классом повреждения.

ГЕНЕЗИС ареала И миграционных путей пихты белой

Миграцию и формирования ареала пихты белой в Европе изучали преимущественно зарубежные (Mattfeld, 1926; Langer, 1963; Beug, 1967; Schneider, 1979; Lang, 1994; Bergmann, 1995; Gomoru and co-authors, 2003 и др.) , реже отечественные ученые (Зеров, 1952; Артюшенко и др., 1982; Калинович, 2002, 2003 и др.). Они базировались в основном на споро-пыльцевой подходе. Генетические маркеры начали применяться недавно (Liepelt and co-authors, 2002).

По данным споро-пыльцевого анализа миграция пихты в голоцене охарактеризована двумя гипотезами (Firbas, 1952; Bertsch, 1952; Kral, 1980, Kramer, 1992, Huntley, Birks, 1994). По первой, пихта из Северо-итальянского рефугиуму мигрировала в центрально-европейские районы: центрально-альпийским, юго-западным юрским и восточно-альпийским дорогам. В дальнейшем восточно-альпийский разделился на судетский и карпатский. По второй гипотезе пихта мигрировала с юга Балкан в двух направлениях: северо-западном вдоль Адриатического побережья в район Южных Альп и в северо-восточном к румынской и украинской части Карпат. В Прикарпатье пихта белая вместе с грабом и буком заселилась около 2300 лет назад (Артюшенко и др., 1982; Калинович, 2002, 2003).

Пути ми-грации в послеледниковый период определяются по генетические ными маркерами в митохондриях ДНК (Liepelt, Bialozit, Ziegenhagen, 2002). Их используют для реконструкции филогенеза многих хвойных видов (Gugerli and co-authors, 2001). ерминовопохидних инвазионная и регрессивная. В возрастном состоянии пе-ре-полагают передгенеративни ювенильного-иматурни, реже виргинильни осо-бини пихты, генеративные встречаются только в нормальных по спектру это-но-популяциях. Другие древесные виды представлены преимущественно виргинильно-гене-ными особями (рис. 3).

Рис. 3. Спектры онтогенетических состояний ценопопуляций Abies alba и других видов в коренных и трансформированных биогеоценозах Прикарпатья.

Динамика восстановительного процесса пихты зависит от структуры лесных сообществ. В естественных елово-дубовых биогеоценозах происходит непрерывный процесс лесовосстановления и формирования ценозов с континуальной вертикальной структурой. Ценопопуляциях пихты нормальная, а дуба черешчатого регрессивная.

В условно-коренных грабово-буковых и елово-буковых ценозах восста-ления пихты носит дискретно-волновой характер, что вызвано пе-ностью ее насинненошення. Ценопопуляциях пихты нормальная, а бука лесного пред-ны виргинильно-генеративных особями.

В естественных трансформированных Грабняк с буком, Грабняк с бере-зой, дубняках и сосняках восстановления пихты имеет волнообразный характер с двумя-тремя максимумами. При благоприятных условиях ювенильный и иматурний подрост перехо-дят с пониженной до нормальной жизненности. В Грабняк, березняках и дубняках заселения пихтой начинается с 5-10 летнего возраста, в сосняках - в возрасте 25-35 лет. Ценопопуляциях пихты инвазионная, а других видов преимущественно регрессивная.

В монодоминантних пихтовых группировках восстановления тормозится на раннем этапе ювенильного периода обусловлено высокой полнотой древостоев, конкуренцией со стороны ежевики и несвоевременным проведением выборочных рубок. Ценопопуляциях пихты является преимущественно регрессивной.

Микроекосистемний анализ конкуренции между подростом пихты белой и деревьями эдификаторами. Впервые на примере двух лесных экосистем с незначительным участием пихты белой в главном шатре и доминированием пихтового подроста, проведетно микроекосистемний анализ, который заключается в выяснении влияния структуры древостоя и факторов среды на биометрические показатели пихтового подроста.

Рассчитанные коэффициенты парной корреляции показали взаимосвязь связки биометрических показателей подроста пихты белой с характеристиками древостоя и среды. В грабово-буковом древостоев теснота н яз-ку оказалась незначительной и в большинстве случаев составила менее 0,4. Это свидетельствует о слабом н связь между этими величинами. Достоверная корреляционная н я-зок отмечено между абсолютной полнотой древостоя и высотой подроста (r = -0,45, d = 4,1), а также между фотосинтетической активной радиацией и диаметром крон подроста (r = 0,63, d = 7 , 0). Слабая корреляция отмечена между корневой конкуренции древостоя (КПД) и высотой подроста (r = -0,39). Ста-тис-ти че-ный анализ показал, что под навесом грабово-букового древостоя с теневым типу экологической структуры во влажных богатых лесорастительных условиях, между эдификатором буком и подростом пихты корреляционные н связки слабые.

В грабово-березовом биогеоценозе, который имеет близкую к световой эко-логическую структуру, прослеживается несколько иная ситуация. По всем показа-ками древостоя и подроста отмечена средняя корреляционная зависимость. Более теснее и достовернее рост подроста по о объемом и высотой н связан с индексом КПД (r = -0,55 0,64, d = 5,6 7,8). Невысокая корреляционная зависимость отмечена между ФАР и показателями роста подроста (r = 0,32 0,35). Ряд кривых общего вида у = ax-b, которые аппроксимируют рост подроста по высоте и об объемом в зависимости от КПД, описываются уравнением регрессии для прироста за о объемом: у = 1511,2x-1,5139, где R2 = 0, 4648; приростом по высоте: у = 151,49x-0,607, где R2 = 0,3235; по высоте подроста: у = 2155,4x-0,5985, где R2 = 0,4425 и уравнения регрессии зависимости между КПД и диаметром крон: у = 1154,7x-0,4473, где R2 = 0,5257.

Естественное восстановление пихты белой на срубах елово-буковыхэкосистем. Все срубы, кроме свежих, в достаточном количестве обеспечены естественным восстановлением. По сравнению с другими древесными лисоутворю-ва-лями процесс восстановления пихты белой является. На свежих вырубках пихта встречается редко, а на старших, количество особей нормальной жизненности есть в 5-8 раз больше. Вторичные сукцессии ценопопуляций главных лесообразующих видов на елово-буковых срубах по видовому и количественному составу обеспечивают воспроизведение коренных древостоев без лесокультурных вмешательства. Сопутствующие древесные виды (береза, осина, ива) массово с появляются на 2-3 годовых срубах и создают благоприятные условия для выживания самосева пихты.

прогнозного моделирования ЭКОЛОГИЧЕСКИХ сукцессий лесных ценозов С УЧАСТИЕМ пихты белой

Используя модель прогнозирования сукцессий лесных экосистем FORKOME, получено прогноз лесных ценозов с участием пихты белой на Прикарпатье. Они имеют общие и особые тенденции динамики в зависимости от глубины трансформации экосистем.

В коренному грабово-елово-дубовом биогеоценозе сукцессии направленные на изменение доминирования по фитомассой дуба на бук. Первый в начале прогноза занимал 56% фитомассы, а под конец предполагается лишь 5%, бука от 2% в начале до 71% к

Загрузка...

Страницы: 1 2






Ещё Рефераты по вашей теме

Парамагнитные дефекты в оксидах кремния с нанокристаллитов и карбиде кремния p-типа - Автореферат
Возникновение и проявление посттравматического стрессового расстройства у РАБОТНИКОВ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ В УСЛОВИЯХ выполнения миротворческой миссии ООН (на примере бывшей Югославии) - Автореферат
УКРАИНСКАЯ Народно-трудовой ПАРТИЯ: БОРЬБА ЗА ГОСУДАРСТВЕННУЮ НЕЗАВИСИМОСТЬ И СОБОРНОСТЬ УКРАИНЫ. 1919-1924 ГОДЫ. - Автореферат
Становление СИСТЕМЫ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА УКРАИНЫ В 1917-1920 ГОДАХ (УКРАИНСКАЯ ЦЕНТРАЛЬНАЯ РАДА, гетманат П. Скоропадского, Директории УНР) - Автореферат
МАРКЕТИНГОВЫЕ КОММУНИКАЦИИ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ РЫНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПРЕДПРИЯТИЯ - Автореферат
ПРАВООХРАНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ МЕХАНИЗМЕ ГОСУДАРСТВА УКРАИНА (Теоретико-правовые вопросы функционирования) - Автореферат
ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ гиперпластических процессов эндометрия в постменопаузе - Автореферат