Современная динамика верхней границы леса в горах Западного Саяна Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Актуальные вопросы изучения и охраны растительного мира

Направление сукцессии в чериевых лесах в сторону доминирования пихты в древостое приводит к смене фоновых синузий травяного покрова за счет изменения режима освещения, увлажнения и качества подстилки. Вследствие этого снижается роль типичных для черневых лесов ЭЦГ крупных папоротников и неморального широкотравья. Возрастает обилие и фитомасса осочки большехвостой и видов таежного мелкотравья. В отличие от наблюдаемых форм циклической динамики травостоя, описанных ранее, в нашем случае выявлена трансформация травяного покрова, представляющая направленную смену от одного типа биогеоценоза к другому, с усилением роли таежных элементов. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (040448721).

ЛИТЕРАТУРА

Александрова В.Д. Изучение смен растительного покрова // Полевая геоботаника - Л, 1964. Т. 3. С. 300-450. Ипатов В. С. Отражение динамики растительного покрова в синтаксономических единицах // Бот. журн. 1990. Т. 75. № 10. С. 1380-1388.

Лащинский H.H. Восстановительная и возрастная динамика крупнотравных осиновых лесов // Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер. биол. 1990. Вып. 2. С. 76-80.

Летняя практика по геоботанике: Практическое руководство / Под. ред. B.C. Ипатова. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. 175 с. Назимова Д.И. Горные темнохвойные леса Западного Саяна (опыт эколого-фитоценотической классификации). - Л.: Наука, 1975. 119 с.

Назимова Д.И., Ермоленко П.М. Динамика синузиальной структуры при восстановительных сукцессиях лесных биогеоценозов Сибири. Наука, Сиб. отд. - Новосибирск, 1980. С. 54-87.

Назимова Д.И., Молокова Н.И., Степанов Н.В., Дробушевская О.В. Изучение биоразнообразия и устойчивости черневых кедровников на Ермаковском ОЭП: некоторые основы и перспективы / Лесные стационарные исследования.-М., 2001. С. 233 - 236.

Поликарпов Н.П. Комплексные исследования в горных лесах Западного Саяна / Вопросы лесоведения . . - Красноярск: кн. изд-во, 1970. Т.1. С. 26 - 79.

SUMMARY

Successional dynamics of low-mauntain Abies sibirica and Populas trémula stands is analysed. The replacement of P. trémula by A. sibirica during 1966 - 2004 years leads to decreasing of predominant synusia consisting of large forest ferns and nemoral species in biomass and abundance. Boreal species and Carex macroura increase in biomass and abundance.

УДК 581.5

Истомов С. В. Istomov S. V.

СОВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦЫ ЛЕСА В ГОРАХ

ЗАПАДНОГО САЯНА

CURRENT DYNAMICS OF TIMBERLINE IN WEST SAYAN MTS

Государственный природный биосферный заповедник "Саяно-Шушенский"

На основе ГИС технологий и методов дендрохронологии предпринята попытка проанализировать современную динамику верхней границы леса (ВГЛ) в горах Западного Саяна. Отмечено, что изменения ВГЛ за последнее с небольшим столетие характеризуется постоянным поднятием вверх. За период с начала 1890-х годов по настоящее время величина поднятия ВНЛ составила 160 метров, когда отдельные деревья достигают отметки 2080 м над у.м. Следует отметить резкое увеличение интенсивности продвижения вверх, начавшееся в прошлом столетии в начале 70-х годов не смотря на снижение индексов прироста. Использование ГИС технологий позволило показать правильность выделения границ категорий ВГЛ и наглядность происходящих явлений. Также при накоплении материала, разных во времени снимков и другой информации можно осуществлять мониторинговые работы за современными изменениями верхней границы леса.

В горах Западного Саяна на территории Саяно-Шушенского государственного биосферного заповедника был выполнен анализ современного распространения древесной растительности на верхнем

пределе ее произрастания. Анализ проводился на основе ГИС технологий и методов дендрохронологии. В 2004 году в центральной части заповедника на Сарлинском хребте, на водоразделе рек Сарлы и Мадарлык был заложен трансект длинной 900 метров и шириной 120 метров, перпендикулярно верхней границе леса. Участок верхней границы леса (ВГЛ), состоящий в основном из кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour), была разбита на отдельные категории, которые в данных условиях хорошо различимы: верхняя граница отдельных деревьев всех форм роста; верхняя граница групп деревьев; верхняя граница островных мелколесий; верхняя граница сплошных лесов (Горчаковский, Шиятов 1985). В рамках каждой категории отбирались деревья по возможности максимального возраста, которые могли быть пионерами в продвижении вверх по склону. В условиях заповедника, когда модельные деревья спиливать нельзя, образцы для определения возраста и построения обобщенного дендрохронологического ряда брались шведским возрастным буром в основание ствола (рис.1). В исключительном случае, это в зоне отдельных деревьев, где использование бура ограничено небольшим диаметром (возрастом) с деревьев были взяты спилы.

Использование ГИС- технологий на первом этапе включало в себя использование GPS (глобальной системы позиционирования). Спутниковым навигатором определялись три текущие координаты (долгота, широта и высота над ур.м.). В зоне отдельных деревьев текущие координаты определялись для каждого дерева, при очень близком стоянии определялся радиус и количество деревьев в этой точке. Кроме того каждому дереву присваивался номер, в натуре они отмечались железными бирками, и давалась описательная характеристика (порода, Нср.Дформа роста, жизненное состояние). Для дальнейшего анализа эти данные загружались в ГИС ArcView 3.3 на слои топографической карты крупного масштаба, и сохранялись как шейп-файл. В таблицу соответствующую шейп-файлу были занесены данные по каждой точке, всего было отмечено 224 дерева, в том числе 3 шт. лиственницы и одна сосна. Отдельным слоем в проекте были использованы материалы лесоустройства 1982/83 года, аэрофотоснимок с хорошим разрешением, позволившим определить правильность выделения категорий в.г.л., и дать реальную картину размещения древесной растительности на тот период (рис.2).

Дальнейшая работа с образцами древесины проводилась в Институте леса, в Отделе дендроклиматологии и истории лесов по общепринятой методике (Fritts, 1976; Ваганов и др., 1996; Шиятов и др. 2000). Измерения ширины годичных колец с точностью до 0,01 мм и перекрестная датировка образцов выполнялись с помощью полуавтоматического измерительного комплекса LINTAB и специального программного пакета TSAP 3.6 (Rinn, 1996). Дополнительный контроль датировки проводился с помощью программы COFECHA, входящей в пакет программ DPL (Holmes, 1998). Индивидуальные древесно-кольцевые хронологии стандартизировались с помощью негативной экспонентой или линейной регрессии. Стандартизация, а так же расчет обобщенных хронологий (усреднение индивидуальных серий) выполнялся в программе ARSTAN (Holmes, 1998). Выявление циклов прироста деревьев производилось при помощи 30-летней скользящего осреднения индексов прироста.

Актуальные вопросы изучения и охраны растительного мира

В результате сопоставления данных пространственного размещения категорий верхней границы леса и их возраста с графиком индексов прироста можно говорить, что смещение верхней границы леса за последние 114 лет во всех фазах изменения условий произрастания происходило в одну сторону, вверх по склону (рис.3).

Это подтверждается тем, что граница отдельных деревьев, сформированная в фазе снижения прироста во втором периоде постоянно находится в динамике, в ней появляется большое количество

Рис.2. Динамика верхней границы леса на аэрофотосъемке 1982 года

подроста и самосева на ранее безлесных участках и происходят изменения форм роста деревьев. Для данного трансекта по интенсивности изменений первый период длительностью 51 год, начавшейся в 1890-х был слабее - древесная растительность поднялась на 30 метров относительно предыдущего уровня, на сегодняшний день это редколесья с сомкнутостью крон 0,2-0,4. Второй период был немного длиннее - 63 года и более интенсивен, высота подъема составила 120 м от предшествующего уровня и отдельные деревья поднялись на высоту 2080 м н.у.м., при этом интенсивность приростов тоже

резко возросла. Следует отметить, что в этот период в фазе ухудшения климатических условий снижения индексы прироста не достигли минимальных значений предыдущего периода.

По обобщенной хронологии кедра сибирского выделен цикл продолжительностью 30-34 года благоприятный для формирования новых поколений и распространения древесной растительности вверх начинающийся с начала 1900-х и с середины 1950-х годов. Начало этих циклов в большинстве своем синхронны с периодами отмеченными для

высокогорий Алтае-Саянской горной страны. (Адаменко,1986; Моисеев, 2002; Овчинников, 2002).

ЛИТЕРАТУРА

I

>

с I-

с U

3 X

21 о а

2 03 И

2 0 0 U

1 э з а

1 9 0 D

4

L=250 m

-L-2 JPm-

l_—Dm ■

граница сплошного

леса

Ai na\=A10 лет

11 0 % -

грэнииа эстров! iwx мелйолвсий Amax-П Q пет

релчслесье

грониив групп 1гоаница от о s-fiti-

J.5 р С D t CD || lb Л t ? р 111 tb

^ач=63 года |Аппач-Э?гопэ

ренины

и

ф Ч

1 00 %

Q 0 ifc

ГИД

I'wc. З.Днншхка PCpSHCfl границы леса и нндексон прироста кедре на тряим-ктс

Сарды

Адаменко М.Ф. Реконструкция динамики термического режима летних месяцев на

Территории Горного Алтая в XIV-XX вв.// Дендрохронология и дендроклиматология. - Новосибирск, 1986. С.110-114.

Ваганов Е.А., Шиятов С.Г., Мазепа B.C. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике. -Новосибирск: Наука, 1996. 248 с.

Горчаковский П.Л., Шиятов С.Г. Фитоиндикация условий среды и природных процессов в высокогорьях. - М: Наука, 1985. 189 с.

Моисеев П.А. Влияние изменений климата на возрастную структуру высокогорных лиственничников Кузнецкого Алатау в течение последних 360 лет // Реакция растений на глобальные и региональные изменения природной среды: Тез. докл. Всерос. совещ. - Иркутск, 2000. с.61.

Овчинников Д.В. Реконструкция изменений климата гор Алтая дендрохронологичес-кими методами: Автореф. дис... канд. геогр. наук. - Иркутск, 2002. 18 с.

Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., и др. Методы дендрохронологии. - Красноярск, 2000.- Часть I. 80 с.

SUMMARY

Analysis of current dynamic of the upper boundary of forests in the West Sayan mountains have been made on the basis of GIS-technologies and methods of dendro-chronology. Continuous raising of upper boundary of forests has been revealed during last century. For the period of 1890th-2004, the value of rising of tree line constitutes 160 m and some trees occur at altitude of 2080 m. A drastic increase of intensity of movement of tree line up the slopes started at the beginning of 1970th despite of the decrease of growth indexes. The use of GIS technologies has demonstrated an accuracy of outline of forest upper boundary categories and indicated processes existing. Comparisons of data of earth remote sensing collected at different times can save a basis for monitoring for current changes of forest upper boundary.

УДК 58+59+91+631.4+502.7

ББК 20.1 (253.7) я431 + 28.088 л64 я431 Г 699

Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана и рациональное природопользование. Материалы I межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 5-летию организации Тигирекского заповедника. Труды ГПЗ "Тигирекский". Вып. 1. Барнаул: изд-во "Алтайские страницы", 2005. 380 с.

Сборник содержит материалы представленные на I межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 5-летию организации Тигирекского заповедника "Горные экосистемы Южной Сибири: Изучение, охрана и рациональное природопользование". Обобщены данные современных исследований природных комплексов ГПЗ "Тигирекский". Анализируется стратегия развития и функционирование системы особо охраняемых природных территорий Алтае-Саянского экорегиона. Рассматривается актуальные вопросы изучения рельефа, климата и почв горных территорий, изучения и охраны растительного и животного мира гор Южной Сибири, проблемы устойчивого развития регионов.

Сборник рассчитан на широкий круг специалистов, работающих в области биологии, экологии и охраны природы, а также всех, кому небезразличны проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов.

Редакционная коллегия: П. В. Голяков, Е. А. Давыдов, Н. Л. Ирисова, О. С. Тарасова, А. И. Шмаков

Рецензенты: д. б. н. Г. Г. Соколова, д. б. н. Т. А. Терёхина

Издание подготовлено при поддержке Всемирного фонда дикой природы (WWF) - Россия

<ё

wirf

ISBN 5-9900427-1-Х ©ФГУ Государственный природный заповедник "Тигирекский"