РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСОВ ЯКУТИИ
Физическая карта Якутии
Карта лесов Якутии Сосна Береза Кедровый стланик Ель Лиственница
Многолетняя мерзлота Якутии ледовый комплекс булгунняхи менее 100 300 500 более 1000 Сезонное протаивание горных пород, м Ландшафты равнин Глубина сезонного протаивания гор тип грунта Торф Глины, суглинки Пески, супеси 0, 2 -0, 3 0, 4 -0, 6 0, 8 -1, 2 0, 3 0, 4 1, 0 0, 6 1, 8 2, 2 0, 4 0, 7 -1, 4 -2, 0 0, 6 -0, 7 1, 3 -1, 8 2, 2 -2, 5 0, 4 1, 2 2, 0 0, 8 1, 8 -2, 5 3, 2 -3, 5 0, 7 1, 7 3, 3 1, 3 2, 9 4, 0 - - - Ледовый комплекс под лесами
Леса Якутии, где мерзлота сплошным слоем подстилает почвы, а криогенные процессы происходят интенсивно, занимают особое место среди бореальных лесов мира. Они отличаются от бореальных лесов других регионов: • по условиям произрастания • по составу флоры и фауны • по типологическому разнообразию лесов • по пространственно-функциональной структуре растительности • по производительности древостоев • по восстановительной способности
Основные региональные особенности лесов Якутии В лесном покрове преобладают светлохвойные леса из лиственниц (89, 0% лесопокрытой S), сосны (6, 86%). • Темнохвойные леса из елей, пихты и кедра (0, 7%) встречаются лишь в долинах рек с умеренными микроклиматическими и лесорастительными условиями или в горах, где влажность воздуха высока. • Коренные мелколиственные леса (около 2%) в виде ленточных массивов распространены ограниченно в долинах крупных рек и вокруг аласов. Таким образом, лишь светлохвойные леса занимают зональные местопроизрастания, темнохвойные и мелколиственные леса приурочены к азональным местопроизрастаниям. Распределение лесов по группам формаций: 1 – хвойные леса 2 – кедровостланиковые заросли 3 – заросли кустарниковых берез и ольховника 4 – мелколиственные леса
• В вертикальном профиле лесов есть большой перепад t° воздуха и почвы, особенно в середине лета, когда жизненные процессы в растениях происходят более интенсивно. • Надземные органы растений, прежде всего деревьев и кустарников, функционируют при высокой (25 -30°С и более), подземные же органы – при низкой положительной (4 -5°С и ниже) температуре. • В разгар роста и развития водоснабжение и минеральное питание ослаблены, транспирация усиливается. • Растения характеризуются миниатюризацией, зачастую принимают карликовую форму. • Высота лиственницы, сосны, ели – 5 -7 м в подзоне притундровых, 12 -17 в подзоне северотаежных и 2535 м подзоне среднетаежных лесов. Такая же закономерность роста и накопления фитомассы характерна для всех многолетних растений.
• Леса Якутии из-за упрощенной экологической структуры обладают слабыми средопреобразующими и защитными свойствами, мерзлотные почвы под лесами менее благоприятны для создания фитомассы. В лесах криолитозоны имеются три источника водоснабжения: дождь, снег, град; роса, иней, изморозь, ожеледь; аккумулированная мерзлым грунтом вода, которая при таянии дополняет водный запас почвы. В мерзлотных почвах вода находится одновременно в трех агрегатных состояниях: парообразном, жидком и твердом. Каждая из них накладывает заметный физиологический отпечаток на ритме жизни, на росте и развитии растений леса.
• В лесах Якутии преобладает вегетативное размножение многолетних растений. Среди трав однолетники отсутствуют. Такой экологический состав флоры обусловлен низкой сомкнутостью древостоя светлохвойных лесов и большой амплитудой колебания гидротермического режима почвы в течение вегетационного периода. • Кустарников сравнительно мало, подлесок редко формируется как самостоятельный ярус. • Бриофлора и лихенофлора относительно богаты, но моховолишайниковый покров в лесу зачастую развит слабо. • Грибы разнообразны и обильны, а бактерии малочисленны. • В лесах криолитозоны лишь многолетние растения могут ежегодно проходить полный цикл развития и успешно возобновляться вегетативным способом, что обеспечивает своевременное восстановление растительности при их нарушении под влиянием внешних факторов.
• Леса имеют своеобразный ценоморфный и экологический состав флоры, который выражается в большом участии наряду с лесными видами луговых, степных, болотных видов, в преобладании светолюбивых растений Состав экоморф травяно-кустарничкового яруса лиственничников (% от общей суммы фитоценотических индексов) 1 2 3 1 – лиственничники разнотравно-брусничные и близкие к нему типы леса 2 – лиственничники брусничные и близкие к нему типы леса 3 – лиственничники с кедром и елью бруснично-зеленомошные и близкие к нему типы леса
• В лесных биогеоценозах биологический круговорот веществ и энергии замедлен, что связано с охлаждающим эффектом мерзлоты как уникального экологического фактора, отсутствующего в других регионах Земли. • Разложение органических остатков происходит с помощью грибов происходит крайне медленно, роль бактерий в нем не значительна. • В мерзлотных почвах вынос продуктов разложения органики и прижизненных выделений организмов отсутствует, что приводит к потенциальному засолению почв и напряженности аллелопатических взаимоотношений растений. Во взаимоотношениях растений, в первую очередь, в почвенной среде аллелопатический фактор приобретает исключительно важное значение. Он определяет не только совместимость, но и снижает биологическую продуктивность растений в лесных биогеоценозах.
Ритидиевый лиственничник (Верхоянье) Толокнянковый сосняк (Центральная Якутия) Тощеберезовый лиственничник (Вилюй) Папоротниковый темнохвойный лес (Витим)
ВЛИЯНИЕ ПОЖАРОВ НА ЛЕСА
Лесные пожары в Центральной Якутии в 2002 году
Региональной особенностью лиственничных лесов является их адаптация к засушливому климату и периодическому воздействию огневого фактора
Характеристика естественного возобновления на гарях в разных лесорастительных округах Средняя высота, м Средний возраст, лет Давность пожара, лет Л 36/88 6 Устойчивый низовой 6 Л 3 Е 1 К 7, 5 4 0, 3 2, 3 Л 39/88 20 Устойчивый низовой 5 Л 2 К 1 Е 2 Б+Ос 2, 6 17 1, 0 № пр. пл. Коэффициент эффективности пожара Вид пожара Состав Подроста Кол-во подроста лиственницы, тыс. экз. /га Среднетаежные леса Юго-Западный Приленский лесорастительный округ (лиственницы сибирская) Среднеленский лесорастительный округ (лиственница Гмелина) О 18/90 12 Устойчивый низовой 4 Л 6 Б 3, 9 5 0, 5 1, 3 О 12 -1/88 22 Устойчивый низовой 7 Л 3 Б+С 89, 5 17 0, 7 17, 9 Южный Алданский лесорастительный округ (лиственница Каяндера) А 9/87 17 Устойчивый низовой 8 Л 2 Б+Е 119, 8 14 1, 2 23, 9 А 18/07 40 Устойчивый низовой 10 Л 54, 0 35 3, 0 10, 8 Лено-Амгинский (Центральная Якутия) лесорастительный округ (лиственница Каяндера) М 3/03 22 Устойчивый низовой 7 Л 3 Б 200, 0 16 1, 7 66, 8 М 4/02 58 Устойчивый низовой 10 Л+Б 70, 0 45 -50 1, 6 46, 7 Северотаежные леса (лиственница Гмелина) М 1/01 25 Устойчивый низовой 10 Л 2, 3 20 -25 1, 1 ≈1 М 5/04 45 Устойчивый низовой 10 Л 3, 1 40 -45 3, 3 ≈1 Притундровые леса (лиственница Каяндера) Т 6 -1/91 20 Устойчивый низовой 10 Л 0, 04 15 -20 0, 4 < 0, 1 Т 7 -1/91 82 Устойчивый низовой 10 Л 0, 1 60 1, 3 ≈ 0, 1
Реконструкция лесных пожаров по пожарным подсушинам Сын Уруйэ Улэлиир
Зависимость количества лесных пожаров от погодных условий от суммы осадков за год от суммы осадков за пожароопасный период Зависимость количества пожаров за год от суммы осадков за пожароопасный период: N = 140, 29 - 0, 78·Ps (r 2=0, 54), от коэффициента увлажнения где N – количество пожаров за год, Ps – сумма осадков за пожароопасный период
Адаптация лиственницы к пожарам Лиственница Каяндера как и лиственница Гмелина формировалась в условиях постоянного воздействия огневого фактора n n n n Свойства лиственницы Каяндера, появившиеся в результате адаптации ее к пожарам: высокий процент комлистости стволов толстая кора у комля высокая влажность хвои высокая семенная продуктивность т. д. Свойства лиственницы Каяндера, появившиеся в результате адаптации ее к засушливости климата (абабтация): способность разбрасывать семена осенью за очень короткое время. При этом вид лишился семенного запаса в шишках, который мог бы участвовать в обсеменении гари после пожара. в условиях близкого залегания мерзлоты сформировалась уязвимая к воздействию устойчивых низовых пожаров поверхностная корневая система
Лесные пожары являются постоянно действующим экологическим фактором, обеспечивающим само существование светлохвойной тайги и определяющим состав, структуру и функционирование формирующих ее лесных экосистем Адаптация лиственничников к пожарам выражается в упрощенности вертикальной структуры древостоев (относительная редкостойность, преимущественная одноярусность древостоев, отсутствие подлеска), составом живого напочвенного покрова (преимущественно монодоминантный состав, преобладание в травяно-кустарничковом покрове более огнестойких брусники и толокнянки), благоприятной трансформацией гидроклиматических условий после пожара (тепловая мелиорация, улучшение условий влагообеспеченности за счет подтаивания мерзлоты) и т. д.
Закономерности восстановительной динамики растительности леса пожара после Нормальное развитие лесной экосистемы Гибель отдельных деревьев Низовой пожар Лесовосстановление Устойчивый низовой и верховой пожар Формирование вторичных березняков Частично остались деревья Ерники Пустоши Гибель всех деревьев Термокарстовые просадки Подземный пожар Накопление горючих материалов И их высыхание Длительное отсутствие пожара Накопление горючих материалов Катастрофический пожар Развитие леса после пожара Болота Аласные комплексы
Леса, произрастающие на многолетней мерзлоте, крайне уязвимы, при малейшем нарушении сильно деградируют вплоть до превращения в пустыри. На территории с подземными линзами льда - термокарстовые просадки и провалы, заканчивающиеся образованием новых типов ландшафтов – термокарстовых озер, аласов.
• В результате лесных пожаров из-за сухости климата и резкого сокращения S лесов в процессе сельскохозяйственного освоения лесных территорий леса утрачивают свою роль в стабилизации и смягчении климата, сохранении почвы и мерзлого грунта, водоохранную функцию. • • В связи с сокращением лесопокрытой площади, нарушением оптимальной структуры растительности лесов обмелели и высохли притоки рек Лены, Алдана и Амги, аласные озера, в 2 -3 раза упала продуктивность сенокосных и пастбищных угодий, аласные луга подверглись чрезмерному засолению и загрязнению сельскохозяйственными и бытовыми отходами. • В лесном покрове молодняки и средневозрастные насаждения занимают от 36, 7% в Амгинском до 65, 9% лесопокрытой площади в Чурапчинском улусах. Аналогичные картины наблюдаются и в бассейне р. Вилюя и других регионов.
• В зоне распространения многолетней мерзлоты лес является главным экологическим фактором, обеспечивающим стабильность системы климат+почвогрунт+растительность, нормальное функционирование всех природных экосистем. В связи с этим мы должны использовать лес и его ресурсы так, чтобы он мог выполнить свою основную защитную функцию. • Лес должен охранять мерзлый грунт для стабилизации оптимальной структуры самих же лесных экосистем, для сохранения благоприятной среды. • Стратегия использования лесов и лесных ресурсов: непрерывный и щадящий режим лесопользования, своевременное восстановление изъятых ресурсов, неукоснительная охрана от пожаров, вредителей.
Одним из основных факторов, влияющих на формирование состава и структуры лиственничных лесов региона, включая направление и характер динамики лесной растительности, является мерзлотный режим почвогрунтов, в частности глубина сезонного протаивания почвы. Учитывая широкое распространение криогенных процессов, вызванных дестабилизацией лесных ландшафтов, следует говорить об особой мерзлотозащитной функции лесного покрова
Мощность слоя сезонного протаивания на разных стадиях зарастания вырубок в лиственничнике разнотравно-брусничном в Центральной Якутии
Схема распространения лесов, выполняющих мерзлотозащитные функции Районы распространения ледового комплекса Районы промышленных лесозаготовок Границы лесохозяйственных округов
Леса на ледовом комплексе Территория распространения ледового комплекса районы распространения ледового комплекса границы лесорастительных округов
Khandyga Ytyk-Kjol Borogoncy Namcy Churap cha Myndaga i Yakutsk Maja Emissy Pokrovs k Bulgunjaktakh Ust-Maja Amga Onnjos Sinsk Ust-Mil E 132 о
Изучение динамики микроклиматических условий в шелкопрядниках
Фрагмент таблицы изменения видового состава растений в шелкопрядниках Изменение температуры, влажности почвы и глубины СТС 60 -80 cm >110 cm
Леса криолитозоны играют огромную роль в глобальном балансе углерода и кислорода
Аласный стационар «Тюнгюлю» (год основания 1987) Температурный режим лесной почвы Цель создания Изучить структуру, функционирование и антропогенные трансформации аласных экосистем Основные задачи: - Выявить особенности баланса влаги и энергии таежно-аласных экосистем; - Изучить закономерности динамика структуры и продуктивности аласно-таежных экоситсем.
Региональный уровень исследований потоков тепла, влаги и углекислого газа в лесной экосистеме. Центральная Якутия
Схема изучения водного и теплового баланса таежноаласных экосистем
Глобальные, континентальные и региональные сети исследований циркуляционных потоков тепла, влаги и углекислого газа Лесная научная станция «Спасская падь» ИБПК СО РАН является единственной станцией в мире, которая оценивает научные методологии ученых Азии и Европы (проекты Carbo. Europe и Asia. Flux)
Годовой бюджет углерода лиственничных лесов Сибири, млрд т C в год n Ассимиляция Сибирь* n Эмиссия Сибирь Лиственница Сибири Лиственница Якутии Российские почвы** Лиственница Сибири Лиственница Якутии n Годовой чистый газообмен NEE Flux Россия** Лиственница Сибири Лиственница Якутии 1, 3 1, 9 0, 4 -1, 0 0, 2 -0, 4 2, 6 -3, 0 0, 8 -0, 9 0, 4 0, 82 0, 45 0, 18 Обозначения. * - Schimel et al. , 2001; Goodale et al. , 2002. ** - Kudeyarov, 2003. без обозначения - данные наших исследований 100% 54 23 100% 27 12 100% 55 22
Скачать презентацию РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСОВ ЯКУТИИ Физическая карта Якутии
Лекция 1. Региональные особенности лесов Якутии.ppt