Структура древостоев в переходной полосе лес–горная степь на склонах массива Крака (Южный Урал) и определяющие ее факторы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена наземная лазерная съемка верхних частей (от гребней хребтов до границы сомкнутых лесов) шести остепненных склонов гор массивов Южный и Северный Крака (Южный Урал) на общей площади 20.82 га. В результате на всех изученных участках было выделено 3584 дерева, для каждого из которых оценены морфометрические параметры (высота и размеры крон) и географическое положение с точностью до 3–10 см. Выявлено, что в верхней трети обследованных высотных профилей сомкнутость и густота древостоев крайне низкие, и лишь на некоторых склонах наблюдается локальное повышение этих показателей. Также повсеместно отмечается, что с расстояния около 2/3 длины профилей от гребней хребтов эти характеристики древостоев резко увеличиваются. Измерения глубины почвенного слоя показали, что в верхних частях склонов почвы маломощные (в среднем 7–12 см), и лишь на некоторых склонах в местах повышения сомкнутости и густоты древостоев их средняя глубина достигает 29 см. На отрезках профилей, удаленных от гребней хребтов от 1/4 до 2/3 их длины, глубина почв постепенно увеличивается и достигает средних значений 20–30 см. Мы связываем как локальное, так и устойчивое (в нижней части) повышение сомкнутости и густоты древостоев в переходной полосе лес–горная степь с увеличением мощности почвенного слоя и удерживаемого им объема влаги.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. К. Гайсин

Башкирский государственный природный заповедник

Автор, ответственный за переписку.
Email: i.gaisin2012@yandex.ru
Россия, Старосубхангулово

П. А. Моисеев

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: i.gaisin2012@yandex.ru
Россия, Екатеринбург

И. Б. Воробьев

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: i.gaisin2012@yandex.ru
Россия, Екатеринбург

А. А. Константинов

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: i.gaisin2012@yandex.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Коломыц Э.Г. Бореальный экотон и географическая зональность: атлас-монография. М.: Наука, 2005. 389 с.
  2. Горчаковский П.Л., Шиятов С.Г. Фитоиндикация условий среды и природных процессов в высокогорьях. М.: Наука, 1985. 208 с.
  3. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности. Уфа: Гилем, 1998. 413 с.
  4. Lu X., Liang E., Wang Y. et al. Mountain treelines climb slowly despite rapid climate warming // Global Ecology and Biogeography. 2020. V. 30. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1111/geb.13214
  5. Зибзеев Е.Г., Седельников В.П. Структура экотона между лесным и высокогорным поясами гор Южной Сибири // Растительный мир Азиатской России. 2010. № 2(6). С. 46–49.
  6. Зелепукина Е.С., Гаврилкина С.А., Лесовая С.Н., Галанина О.В. Ландшафтная структура высотной экотонной полосы высокогорного массива Монгун-Тайга // Изв. Русского географического общ-ва. 2018. Т. 150. № 2. С. 33–47.
  7. Pastorella F., Paletto A. Stand structure indices as tools to support forest management: an application in Trentino forests (Italy) // Journal of Forest Science. 2013. V. 59. № 4. P. 159–168. 10.17221/75/2012-jfs' target='_blank'>https://doi: 10.17221/75/2012-jfs
  8. Pretzsch H. Analysis and modeling of spatial stand structures. Methodological considerations based on mixed beech-larch stands in Lower Saxony // Forest Ecology and Management. 1997. V. 97. № 3. P. 237–253. https://doi.10.1016/s0378-1127 (97)00069-8
  9. Kulha N., Pasanen L., Aakala T. How to calibrate historical aerial photographs: A change analysis of naturally dynamic boreal forest landscapes // Forests. 2018. V. 9. № 10. P. 1–19.
  10. Debkov N.M., Gradel A., Aleinikov A.A. Reconstruction of stand history and impact evaluation of an invasive bark beetle in Siberian fir forests with the help of spatial structure analysis // Russ. Forestry Journal. 2020. V. 375. № 3. P. 24–41. https://doi. 10.37482/0536-1036-2020-3-24-41
  11. Zirlewagen D., Wilpert K. Modeling water and ion fluxes in a highly structured, mixed-species stand // Forest Ecology and Management. 2001. V. 143. №1─3. P. 27–37. https://doi.10.1016/s0378-1127(00)00522-3
  12. Harsch M.A., Hulme P.E., McGlone M.S. et al. Are treelines advancing? A global meta-analysis of treeline response to climate warming // Ecology Letters. 2009. V. 12. № 10. P. 1040–1049. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2009.01355.x
  13. Кравцова В.И. Пространственная структура экотона тундра–тайга на плато Путорана (по космическим снимкам сверхвысокого разрешения) // Вестник Московского гос. ун-та. Серия 5: География. 2012. № 1. С. 67–74.
  14. Овчинникова Н.Ф. Особенности пространственно-временной структуры соснового древостоя на южном склоне восточного Саяна // Изв. высших учебных заведений. Лесной журнал. 2021. № 5(383). С. 34–47. https://doi. 10.37482/0536-1036-2021-5-34-47
  15. Намзалов С.А., Холбоева Б.Б., Королюк А.Ю. и др. Особенности структуры лесостепи в экотонной зоне Южной Сибири и Центральной Азии // Аридные экосистемы. 2012. Т. 18. № 2(51). С. 17–27.
  16. Макунина Н.И. Ботанико-географическая характеристика лесостепи Алтае-Саянской горной области // Сибирский экологич. журн. 2016. Т. 23. № 3. С. 405–413. https://doi. 10.15372/SEJ20160311
  17. Grigor’ev A.A., Devi N.M., Kukarskikh V.V. et al. Structure and dynamics of tree stands at the Upper Timberline in the western part of the Putorana Plateau // Russ. Journal of Ecology. 2019. V. 50. № 4. P. 311–322.
  18. Петров И.А., Харук В.И., Двинская М.Л., Им С.Т. Реакция хвойных экотона альпийской лесотундры Кузнецкого Алатау на изменение климата // Сибирский экологич. журн. 2015. Т. 22. № 4. С. 518–527. https://doi 10.15372/SEJ20150403
  19. Гайсин И.К., Моисеев П.А., Махмутова И.И. и др. Экспансия древесной растительности в экотоне лес–горная степь на Южном Урале в связи с изменениями климата и влажности местообитаний // Экология. 2020. № 4. С. 251–264.
  20. Park T., Ganguly S., Tømmervik H. et al. Changes in growing season duration and productivity of northern vegetation inferred from long-term remote sensing data // Environmental Research Letters. 2016. № 11. Art. 08400124.
  21. Brieger F., Herzschuh U., Pestryakova L. A. et al. Advances in the derivation of Northeast Siberian forest metrics using high-resolution UAV-based photogrammetric point clouds // Remote Sensing. 2019. V. 11. P. 1447. https://doi. 10.3390/rs11121447
  22. Низаметдинов Н.Ф., Моисеев П.А., Воробьев И.Б. Лазерное сканирование и аэрофотосъемка с БПЛА в исследовании структуры лесотундровых древостоев Хибин // Изв. высших учебных заведений. Лесной журнал. 2021. № 4(382). С. 9–22. https://doi.10.37482/0536-1036-2021-4-9-22
  23. Maguire A.J., Eitel J.U.H., Vierling L.A. et al. Terrestrial lidar scanning reveals fine-scale linkages between microstructure and photosynthetic functioning of small-stature spruce trees at the forest–tundra ecotone //Agricultural and Forest Meteorology. 2019. V. 269–270. P. 157–168.
  24. Agisoft LLC. Agisoft PhotoScan User Manual. Prof. Ed. Version 0.9.0. 2016.
  25. Gadow K.V., Zhang C.Y., Wehenkel C. et al. Forest structure and diversity // Managing Forest Ecosystems. 2011. P. 29–83. https://doi.10.1007/978-94-007-2202-6_27
  26. Chen Q., Baldocchi P., Gong P., Kelly M. Isolating individual trees in a savanna woodland using small footprint lidar data // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 2006. V. 72. № 8. P. 923–932. doi: 10.4236/ars.2013.23028
  27. Liang X., Kukko J., Hyyppä A. et al. In-situ measurements from mobile platforms: An emerging approach to address the old challenges associated with forest inventories // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2018. V. 143. P. 97–107.
  28. Lisein J., Pierrot-Deseilligny M., Bonnet S., Lejeune P. A photogrammetric workflow for the creation of a forest canopy height model from small unmanned aerial system imagery // Forests. 2013. V. 4 . № 4. P. 922–944.
  29. Бочаров А.Ю. Структура и динамика высокогорных лесов Северо-Чуйского хребта (Горный Алтай) в условиях изменений климата // Вестник Томского гос. ун-та. 2011. № 352. С. 203–206.
  30. Золотарева Н.В. Некоторые аспекты динамики экстразональных степей Южного Урала // Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы: мат-лы всеросс. конф. СПб., 2011. Т. 2. С. 84–87.
  31. Ямалов С.М., Миркин Б.М. Флористическая и географическая дифференциация настоящих и луговых степей Южного Урала // Растительный мир Азиатской России. 2010. № 2(6). С. 58–65.
  32. Hansson A., Dargusch P., Shulmeister J. A review of modern treeline migration, the factors сontrolling it and the implications for carbon storage // J. Mt. Sci. 2021. V. 18. P. 291–306. 10.1007/s11629-020-6221-1' target='_blank'>https://doi: 10.1007/s11629-020-6221-1
  33. Жирнова Т.В., Ямалов С.М., Миркин Б.М. Степи Башкирского государственного природного заповедника: анализ вклада ведущих факторов и синтаксономия // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2007. Т. 112. Вып. 5. С. 36–45.
  34. Волков Д.А. Дистанционный мониторинг многолетней динамики границы леса и горной степи в Башкирском заповеднике: методика и результаты // Уральский экологический вестник. 2017. № 1. С. 24–28.
  35. Моисеев П.А., Гайсин И.К., Бубнов М.О., Моисеева О.О. Динамика древесной растительности на участках остепененных склонов Южного Крака в последние 80 лет // Экология. 2018. № 2. С. 157–162. https://doi. 10.31857/S0367059720040071
  36. Сизых А.П., Воронин В.И. Структурно-динамическая организация растительных сообществ, формирующихся в зоне контакта леса и азональных (экстразональных) степей, а также внутри зональных лесостепей в бассейне оз. Байкал // Изв. Иркутского гос. ун-та. Серия «Биология. Экология». 2011. Т. 4. № 3. С. 36–40.
  37. Xu C., Liu H., Anenkhonov O.A. et al. Long-term forest resilience to climate change indicated by mortality, regeneration, and growth in semiarid southern Siberia // Global Change Biology. 2017. V. 23(6). P. 2370–2382.
  38. Экологическая экспертиза лесов Бурзянского района / Отв. исп. Позднякова Э.П. Уфа: Башкирский региональный центр Международного ин-та леса, 1994. 205 с.
  39. Agisoft LLC. Agisoft PhotoScan User Manual. Prof. Ed. Version 3.9.0. 2018.
  40. Watt P.J., Donoghue N.M. Measuring forest structure with terrestrial laser scanning // International Journal of Remote Sensing. 2005. V. 26(7). P. 1437─1446. https://doi.org/10.1080/01431160512331337961
  41. Гайсин И.К., Моисеев П.А., Балакин Д.С., Нагимов З.Я. Структура древостоев и особенности накопления ими фитомассы на остепненных склонах массива гор Крака (Южный Урал) // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2021. № 56. С. 125–151.
  42. Макунина Н.И., Писаренко О.Ю. Дифференциация лесной растительности на границе биоклиматических секторов (западная часть Западного Саяна) // Turczaninowia. 2021. Т. 24. № 4. С. 84–98.
  43. Tchebakova N.M., Rehfeldt G.E., Parfenova E.I. Impacts of climate change on the distribution of Larix spp. and Pinus sylvestris and their climatypes in Siberia // Mitigation and Adaptation Strategies of Global Change. 2005. № 11. P. 861–882.
  44. Tužinský L. Soil moisture in mountain spruce stand // Journal of Forest Science. 2019. V. 48. № 1. P. 27–37. https://doi: 10.17221/11854-JFS
  45. Löffler J. The influence of micro-climate, snow cover, and soil moisture on ecosystem functioning in high mountains // Journal of Geographical Science. 2007. V. 17. № 1. P. 1–19. 10.1007/s11442-007-0003-3' target='_blank'>https://doi: 10.1007/s11442-007-0003-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Районы и места проведения исследований: I – массив гор Южный Крака (1 – г. Большой Башарт; 2 – г. Башарт; 3 – г. Авдэктэ); II – массив гор Северный Крака (1 – г. Суртанды; 2 – г. Малый Саргая; 3 – г. Малый Крака)

Скачать (155KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Многолетняя динамика среднегодовой температуры воздуха и суммы осадков: жирная линия – средние многолетние, прерывистая – линейный тренд

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Карта-схема пространственного размещения деревьев в переходной полосе лес–горная степь на склонах массива Крака: а – Большой Башарт; б – Суртанды; в – Башарт; г – Авдектэ; д – Малый Саргая; е – Малый Крака

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Соотношение высот деревьев, оцененных при инструментальных измерениях и лазерном сканировании местности: 1 – г. Большой Башарт, 2 – г. Башарт

Скачать (83KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение сомкнутости древостоев по мере удаления от гребня хребта в переходной зоне лес–горная степь на склонах гор массивов Южный и Северный Крака: BBA – Большой Башарт, BAS – Башарт, AVD – Авдэктэ, SUT – Суртанды, MCA – Малая Саргая, SIG – Малый Крака

Скачать (88KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение количества живых деревьев по мере удаления от гребня хребта в переходной зоне лес–горная степь на склонах гор массивов Южный и Северный Крака: BBA – Большой Башарт, BAS – Башарт, AVD – Авдэктэ, SUT – Суртанды, MCA – Малая Саргая, SIG – Малый Крака

Скачать (82KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменение средней высоты древостоев по мере удаления от гребня хребта в переходной зоне лес–горная степь на склонах гор массивов Южный и Северный Крака: BBA – Большой Башарт, BAS – Башарт, AVD – Авдэктэ, SUT – Суртанды, MCA – Малая Саргая, SIG – Малый Крака

Скачать (87KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение максимальной высоты деревьев по мере удаления от гребня хребта в переходной зоне лес–горная степь на склонах гор массивов Южный и Северный Крака: BBA – Большой Башарт, BAS – Башарт, AVD – Авдэктэ, SUT – Суртанды, MCA – Малая Саргая, SIG – Малый Крака

Скачать (89KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Объем влаги в почве в зависимости от мощности слоя в переходной зоне лес–горная степь на склонах гор массивов Южный и Северный Крака: 1 – верхняя, 2 – средняя, 3 – нижняя части профилей

Скачать (77KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Запасы влаги в почве на различном расстоянии от гребня на высотных профилях на склонах гор Башарт, Авдектэ и Большой Башарт, массив гор Южный Крака: 1 – 25–75%, 2 – интервал, 3 – медиана, 4 – среднее арифметическое, 5 – выбросы

Скачать (183KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024