Исследовательская работа "Исследование изменений в биогеоценозе ООПТ "Дубрава""

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 7 им. Героя России Крупинова А.А.

Исследовательская работа

«Исследование изменений в биогеоценозе ООПТ «Дубрава»»

Выполнил учащийся 9 В класса

Софьин Андрей

Руководитель учитель биологии

Резчикова Е.Б.

Г.Городец 2013г.

СОДЕРЖАНИЕ :

Введение ……………………………………………………………………….……………….

ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы ………………………………………………...

1. Дуб черешчатый – дендрологическое описание…………………………………………..

2. Использование свойств дуба………………………………………………………………...

3. Роль дуба в биоценозе……………………………………………………………………….

ГЛАВА 2. Природные мероприятия по защите и сохранению видов……………………….

2.1.  Международные и общероссийские меры по сохранению дубов……………………….

2.2.  Причины деградации дубов………..………………………………………………………

2.3.  Основные компоненты биогеоценоза и связи между ними ………………………….....

2.4.  Разнообразие видов в биогеоценозе, приспособленность их к совместному проживанию…………………………………………… ………………..……………………...

2.5.  Факторы, вызывающие изменения численности; саморегуляция в биогеоценозе…….

2.6.  Влияние водохранилищ на деградацию дубрав ……………………………………….....

2.7.  Вредители дубрав…………………………………………………………………..……….

ГЛАВА 3. Методы полевых исследований……………………………………………………

3.1. Экологические методы оценки состояния пойменных дубрав………………………….

3.2. Биологические методы……………………………………………………………………..

3.3. Лесоводственные или таксационные методы…………………………………………….

4. Глава 4. Вывод……………………………………………………………………………….

5.  Литература …………………………..………………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ.

В течении 3 лет мы проводим экологические исследования в Дубраве, которая протянулась длинной полосой вдоль левого берега р.Волга от г. Городца до Н.Новгорода.

    Экологические исследования показали, что на всем протяжении дубравы происходит деградация лесного массива.    Вся наша жизнь тесно связана с природой. Дышим мы воздухом, утоляем жажду водой, в лесу заготавливаем древесину, пушнину, грибы, ягоды. Природа даёт нам всё необходимое для жизни, поэтому её надо беречь. Природа украшает нашу жизнь, доставляет нам радость.

Природа - сфинкс. И тем она верней

 Своим искусом губит человека,

 Что может статься, никакой от века

 Загадки нет и не было у ней.

 (Ф.И.Тютчев)

    Но экологическое состояние экосистем сегодня ухудшается, это касается и наших дубрав, которым по словам старожилов около 300 лет. Дубрава относится к редким природным объектам и является особо охраняемой природной территорией.На этой площади произрастает огромное количество деревьев, но примерно 1/4 из них находятся в угнетённом состоянии из-за уплотнения почв, массового отдыха людей, выпаса скота, частых наводнений, заражения грибами-трутовиками, загрязнения, а наша дубрава стала изменяться после затопления Горьковскоговодохранилища.

 Дубрава играет огромную биосферную роль и имеет большое значение для человека. Дубы снабжают воздух кислородом, поглощают углекислый газ, задерживают пыль, способствуют почвообразованию. Однако вековые дубы стали гибнуть, а новые на их месте вырастают всё реже и медленнее. Чаще всего причиной этого является хозяйственная деятельность человека. В дубраве нередки пожары, которые возникают из-за неправильного поведения людей в лесу. Такие пожары губят подрост молодых деревьев, подрывают здоровые взрослые. В результате дубрава может вовсе исчезнуть. Поэтому так необходимо её охранять. Нужно сохранить этот памятник природы для грядущих поколений. А для этого необходимо проводить ежегодные исследования дубравы, отмечать изменения в её состоянии и вовремя принимать меры для её восстановления.

Цель и задачи исследования.

Целью  работы является изучение экологического состояния биогеоценоза дубравы и протекающих в ней сукцессий.

Для достижения этой цели в ходе работы решались следующие задачи:

1. Определение санитарного состояния древостоев, как показателя уровней нарушения их биологической устойчивости.

2. Изучение экологических особенностей наиболее распространенных  болезней дуба в различных лесорастительных условиях и в зависимости от возраста древостоев.

3. Сравнительную оценку роли выявленных  болезней в процессе деградации порослевых дубрав.

4. Установление связи и особенностей сукцессионных процессов с деградацией порослевых дубрав.

Научная новизна.

На основе материалов оригинальных полевых исследований, обработанных методами математической статистики, определен класс санитарного состояния порослевых древостоев и тип течения древесного отпада. Установлена достоверная связь распространения  болезней и уровней интенсивности заражения ими деревьев дуба в зависимости от их категорий жизнеспособности, возраста древостоев и типа лесорастительных условий. Методом корреляционного анализа установлена связь  болезней с гигротопом и трофотопом. Отмечена доминирующая роль некрозных болезней на начальном этапе, ложного дубового трутовика и опёнка осеннего на активном этапе деградации порослевых дубрав. В качестве определяющей установлена демутационная форма сукцессии; выделены возрастные группы формирующегося древесного климаксного сообщества.

Практическая значимость результатов.

Полученные результаты исследований позволяют составить научно обоснованную программу лесовосстановления; реконструкции деградирующих порослевых дубрав, дают возможность лесохозяйственного управления сукцессионными процессами в них в условиях региона.

Значение дубрав трудно переоценить. Они являются источником исключительно ценной крупномерной древесины, которая пользуется мировой известностью. Выполняют важные водоохранные и водорегулирующие функции, приостанавливают водную и ветровую эрозии, сохраняют ценные земли, способствуя получению высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Проблема исчезновения дубрав уже немало лет стоит перед человеком. Отдельно взятый дуб весьма полезен не только для окружающей среды, так как является участником биогеоценоза, но и для самого человека. Ведь если разновидность дубов не будет сохранена, она в скором времени может исчезнуть, как и многие нынешние растения, деревья и животные, занесённые в Красную книгу.

Существует огромное количество разновидностей дуба:Дуб белый, Дуб болотный, Дуб иволистный, Дуб каменный, Дуб каштанолистный, Дуб красный, или северный, Дуб крупноплодный, Дуб крупнопыльниковый, или восточный, Дуб монгольский, Дуб пробковый и многие другие.

Распространение и увеличение количества дубрав в первую очередь нужно для самого человека! Например: Дуб белый необходим для производства бочек, для виски и вина; Дуб красный необходим для изготовления пиломатериалов, шпона, в мебельном производстве, производстве напольных покрытий; пробковый дуб - Кора пробкового дуба применяется для производства паркета, подошв обуви, качественной бутылочной пробки, кубический дециметр коры пробкового дуба весит 210 г. И это только малая часть способов применения дуба в производстве и промышленности.

Если обратить внимание на пользу дуба, каким огромным количеством полезным качеств он обладает, и предпринимать меры по восстановлению дубрав, то польза дуба будет неоценима как для человека, так и для окружающей среды.

Историческая справка.

Первые ООПТ в области появились в 1930-х годах.

С 1965 года силами нижегородских учёных и природоохранной общественности начались работы по выявлению и организации охраны уникальных и эталонных природных объектов. Это стало вторым этапом создания ООПТ на территории Горьковской области. Тогда же появились и первые памятники природы.

 Именно с этим годом связано создание первых ООПТ на территории Городецкого района. 20 октября 1965 года решение исполнительного комитета Горьковского областного Совета депутатов трудящихся за № 195 «О мероприятиях по выполнению Закона об охране природы на территории области» был утверждён список природных объектов, взятых под охрану, и режимы их охраны. Два объекта из этого списка располагались на территории Городецкого района – «Городецкая лесная дача» и «Левобережная часть Горьковского моря».

14 февраля 1984 года решением облисполкома №56 на территории области брались под охрану новые объекты и подтверждались статусы уже существовавших. Таким образом, имевшиеся в Городецком районе ООПТ (реально – зоны отдыха) стали памятниками природы. К ним добавились два новых – «Дубрава у города Городца» и «Озеро Спасское». Это уже были полноправные государственные памятники природы, где велась работа по охране, а не рекрационному использованию уникальных объектов природы. На данные момент Дубрава у города Городца – это самый большой памятник на территории Городецкого района. Его площадь составляет – 5010,0 га. А Спасское – самый маленький памятник (площадью – 5,0 га).

ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Дуб черешчатый - дендрологическое описание.

 Дуб черешчатый, или Дуб летний, или Дуб обыкновенный, или Дуб английский (лат. Quercusrobur) — дерево; вид рода Дуб семейства Буковые (Fagaceae). Главный эдификатор широколиственных лесов Русской равнины. Мощное дерево достигает в высоту 20-40 м, живет 400-500 лет.

 Крона густая шатроподобная или широкопирамидальная, асимметричная, раскидистая, с крепкими ветвями и толстым стволом (1—1,5 м в диаметре). Молодые побеги дуба предпочитают рост в тени, взрослое растение любит свет, требователен к почвам.

  В насаждениях стволы полнодревесные, хорошо очищаются от сучьев. Кора толстая, в коротких продольных трещинах, темно-серая. У молодых дубков кора серая, гладкая. Молодые побеги голые, оливково-бурые, ребристые, с овальными почками. Листья на очень коротких черешках неправильно лопастные, кожистые, сверху блестящие (7—40 см). Молодые листья опушены, в старых листьях опущение только на жилках. Листорасположение очерёдное.

Цветки раздельнополые. Растение однодомное. Тычиночные цветки собраны в длинные свисающие серёжки, каждый цветок имеет 68-раздельный зеленоватый околоцветник и 6—10 тычинок. Тычиночные цветки собраны по 2—5 в пазухах верхних листков на длинных серёжках, мелкие (до 2 мм в диаметре) с редуцированным околоцветником. Цветёт в мае. Формулы цветков: .

 Плод — орех (жёлудь) голый, буровато-коричневый (1,5—3,5 см длиной). Желуди на длинных плодоножках (3-8 см), буро-коричневые с продольными полосками. Размещён он в блюдце, или чашевидной мисочке — плюске (0,5—1 см длиной). Различают ранне - и позднораспускающуюся формы, разница в распускании листьев у которых составляет 2-4 недели. Плоды созревают в сентябре — октябре (рисунок 3, приложение).

 Известны две формы дуба обыкновенного — ранняя и поздняя. У раннего дуба листья распускаются в апреле и на зиму опадают, а у позднего распускаются на две—три недели позднее и на молодых растениях остаются на зиму. Вид среднетеневынослив, чувствителен к верхушечному затенению, требователен к богатству и влажности почвы, но растет и на подзолистых суглинистых лесных, на каменистых и довольно сухих почвах, на солонцеватых почвах меловых склонов в северной части степной зоны, а также может расти на каштановых почвах в сухой степи. Достаточно солевынослив, засухоустойчив и ветроустойчив, хорошо возобновляется порослью от пня даже в возрасте 150 лет. Деревья порослевого происхождения менее долговечны, чем семенного, но плодоносить начинают раньше. Страдает от задымления и загазованности воздуха. При уплотнении почвы суховершинит.

Дуб - очень уникальное растение.

С ним связано много примет, легенд:

Дуб перед ясенем лист пустит — к сухому лету.

Много жёлудей на дубе — к строгой зиме.

Не сей пшеницы прежде дубового листа.

Холодно, оттого что лист дуба развёртывается.

Шумит зимой дубравушка — к непогодушке.

1.2. Использование свойств дуба.

   Дуб используется во многих областях производства. От самых маленьких, до самых больших. Дубовый строевой и поделочный лес дают главным образом, названные русско-европейские виды. Из остальных видов дуба всего важнее Дуб пробковый (Quercussuber), растущий в южной Франции, Испании, Алжире, на Черноморском побережье Кавказа. Он замечателен необыкновенно толстым слоем пробки, образующимся в его коре. Слой этот бывает в несколько сантиметров толщины и идёт на приготовление бутылочных пробок. Снятие этого пробкового слоя начинается с 10-ти или 15-летних деревьев. Первая пробка не годится, но через 8—12 лет нарастает новая, которая и идёт в дело. После второй съёмки снимается через известный промежуток времени третий слой и т. д.  Благодаря дубильным веществам дуб хорошо «впитывает» железо. Пила, спилившая дерево, гвоздь, вбитый в дубовую доску, оставляет на них черный след. Попав на дно реки, ствол дуба начинает впитывать в себя растворенное в воде железо. За века он становится совершенно черным. Получается знаменитый мореный дуб, твердый и очень тяжелый, пропитанный металлом. Хороша сделанная из него мебель.

 Вечнозелёный Дуб каменный (Quercusilex L.), растущий в Италии и в средиземной области вообще, даёт сладкие жёлуди, употребляемые в пищу. Тем же отличаются многие дубы на востоке и в тёплых странах Америки, особенно в Калифорнии, они широко использовались в пищу американскими индейцами. Кроме того, жёлуди идут на корм скоту.

Плоды дубов, произрастающих на территории России, идут только на приготовление желудёвого кофе.

Кофейный напиток из желудей:

Порошок для кофейного напитка  можно приготовить как заранее, так и использовать свежий. Следует учитывать, что заранее приготовленный порошок достаточно быстро теряет аромат, вследствие испарения и разрушения входящих в него масел. Для приготовления свежемолотого кофейного напитка специально заготовленные и приготовленные жёлуди перемалывают в кофемолке и варят как кофе. Заготавливаются спелые, крупные жёлуди зелёного цвета, твёрдые на ощупь, так как мягкие, продавливающиеся пальцем - червивые. Один из вариантов сушки: промытые жёлуди разложить на противне в один слой и поставить в разогретую духовку. За это время большинство жёлудей лопнет от испарения внутри влаги и приобретёт тёмно-коричневый цвет. Через десять минут вынуть и вышелушить жёлуди из скорлупы. Для приготовления порошка кофейного напитка, жёлуди, пока они горячие, прокрутить через мясорубку и получившийся «фарш» разложить на противнях для дальнейшей сушки в духовке при открытой дверце. Хранить в тёмном месте, в герметично закрытой банке, либо в гигроскопичном полотняном или бумажном мешочке. Для приготовления кофейного напитка кладут одну чайную ложку порошка на чашку воды. Сахар добавить по вкусу. Получается довольно вкусный напиток, чем-то напоминает какао с молоком, обладает специфичным тонизирующим действием.                                            

Дубовая кора содержит много дубильной кислоты, а потому идёт на дубление кож. Наконец, дубовые галлы, или чернильные орешки, то есть патологические образования на листьях (вызываемые откладкой в листья яиц насекомыми из рода Cynips), также содержат дубильную кислоту и краситель, служащие для дубления и приготовления красок. Такие орешки образуются и на наших дубах, на малоазиатском и греческом дубе — Quercusinfectoria и пр. В тех же странах растёт Quercusaegilops, плодовые блюдца, которого идут также на дубление и составляют предмет значительной торговли. У дуба пушистого (Quercuspubescens) из Восточного Средиземноморья и соседних областей Азии они служат для дубления кож, крашения тканей и производства чернил. Также, кора дуба используется в качестве лекарственного средства. Дубильные вещества оказывают вяжущее и противовоспалительное действие, при диарее «закрепляя» кишечник. Настой, или отвар хорош в качестве полоскания при инфекциях полости рта и горла, а также при воспалении дёсен. Он «дубит» слизистую оболочку и лишает этим бактерий питательной среды. Позднее затвердевшая слизистая заменяется новой, здоровой тканью. Древесина дуба отличается прочностью, крепостью, плотностью, твёрдостью и тяжестью. Свойства древесины зависят от условий произрастания дерева. Дубовая древесина — превосходный строительный и поделочный материал. Она идёт на подводные и сухопутные постройки, устройство подводных и основных частей деревянных судов (преимущественно летнего дуба) и как бочарный, экипажный, машинный, мебельный, паркетный и столярный лес (предпочитается зимний дуб). Особенно ценится для последних морёный дуб, долго пролежавший в воде (до сотни лет) и имеющий тёмную, почти чёрную древесину. Хорошо поддаётся искусственному старению (браширование).  

Дубы часто высаживают для озеленения городов; так, Дуб болотный (Quercuspalustris) — одна из наиболее популярных пород на востоке США и в Европе, а вечнозелёный Дуб виргинский (Quercusvirginiana) — на юге США. Дуб черешчатый также имеет ряд форм, различающихся между собой не только морфологическими особенностями, но и хозяйственно ценными свойствами. Наибольший интерес представляет пирамидальная форма дуба (Quercusrobur L. var. рyramidalis). Особенно перспективен дуб пирамидальной формы для благоустройства и озеленения городов. Деревья выделяются высокими стройными, полнодревесными, очищенными от сучьев стволами с направленными вверх под острым углом ровными ветвями, образующими приподнятую, относительно узкую пирамидальную крону, подобно кроне пирамидального тополя. В настоящее время дуб черешчатый пирамидальной формы ещё не достаточно широко используется в зеленом строительстве. Его редко можно встретить в парках и городских посадках, хотя в условиях узких городских улиц компактные, красивые кроны пирамидального дуба как нельзя лучше украшают места проживания людей и вписываются как в новые, так и существующие проекты. Тем более что сейчас во всем мире актуально и успешно развивается новое градостроительное направление – ландшафтная архитектура. А ведь как сказал великий Корбюзье «архитектура – это искусство вписывать линии в небо».

1.3. Роль дуба в биоценозе.

Дубрава, как природное  сообщество (биогеоценоз), является одним  из наиболее сложных среди наземных биогеоценозов. Любой биогеоценоз развивается и эволюционирует.

Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит  растениям, но их деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов  системы, и биогеоценоз всегда живет  и изменяется как единое целое. Смена идет в определенных направлениях, а длительность существования различных биогеоценозов разная. Примером изменения недостаточно сбалансированной системы может служить зарастание водоема. Вследствие недостатка кислорода в придонных слоях воды часть органического вещества остается неокисленной и не используется в дальнейшем круговороте. В прибрежной зоне накапливаются остатки водной растительности, образующие торфянистые отложения. Водоем мелеет. Прибрежная водная растительность распространяется к центру водоема, образуются торфяные отложения. Озеро постепенно превращается в болото. Окружающая наземная растительность постепенно надвигается на место бывшего водоема. В зависимости от местных условий здесь может возникнуть осоковый луг, лес или иной тип биогеоценоза.

 Дубрава тоже может  превратиться в иной тип биогеоценоза. К примеру, после вырубки деревьев  она может превратиться в луг,  поле (агроценоз) или во что-то  другое.

Если какой-либо вид растения (или  животного) количественно преобладает  в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным, или доминирующим. Доминантные виды есть в любом биоценозе. В дубраве это могучие дубы. Используя основную долю солнечной энергии и наращивая наибольшую биомассу, они затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают особые условия для жизни других обитателей леса. Однако кроме дубов в дубраве проживает большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие здесь, улучшают физические и химические свойства почвы, пропуская через пищеварительную систему частицы отмерших растений и опавших листьев. Дуб и червь вносят свой особый вклад в жизнедеятельность биоценоза, однако роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового леса обусловливается этой древесной породой и связанными с ней растениями. Поэтому именно дуб является доминирующим видом в таком лесу.

Дуб - дерево с глубокой корневой системой и прочной древесиной, и потому он исключительно устойчив к воздействию сильных ветров. В лесных экосистемах дуб играет важную роль: его семена - желуди - служат кормом множеству видов животных, его богатая минеральными веществами листва вносит значительный вклад в формирование специфических лесных почв, создавая необходимые условия для жизни многих видов растений.

Поскольку дуб - одна из наиболее долговечных пород деревьев, встречающихся  в России, его посадки будут  наиболее долговечными и устойчивыми. В подавляющем большинстве случаев  дуб значительно лучше развивается, если он высаживается в смеси с некоторыми другими породами деревьев.

Очень хорошие результаты дает посадка дубов вперемешку с  соснами - это обеспечивает наиболее быстрое развитие обеих древесных  пород и наибольшую устойчивость создаваемых посадок. Вместо сосны или вместе с сосной могут быть использованы - лиственница, береза.

Глава 2. Природоохранные  мероприятия по защите и сохранению видов.

2.1. Международные и общероссийские меры по сохранению дубов.

 Без принятия эффективных  мер по сохранению и восстановлению  дубрав существует реальная возможность  полной потери дубовых лесов  региона как природной формации.

        В 2000 году Лесной кампанией МСоЭС была инициирована программа «Дубы Евразии», в качестве основных направлений которой можно выделить следующие:

1. Сохранение относительно  малонарушенных участков широколиственных  лесов путем включения их в  особо охраняемые территории регионального и федерального значения и/или изменения системы лесохозяйственных мероприятий;

2. Реконструкция производных  насаждений с целью выведения  в первый ярус дуба и других  широколиственных пород;

3. Создание насаждений  с участием широколиственных пород на участках, не покрытых лесом земель.

      Сама идея необходимости принятия срочных мер по спасению дубрав на настоящий момент объединила самые разные организации. Уже на настоящий момент потенциальное число участников программы составляет несколько десятков групп и организаций из России, Украины и Беларуси. Основная идея общей кампании — это объединение разрозненного опыта создания особо охраняемых территорий, практики лесохозяйственных и лесовосстановительных мероприятий, опыта по проведению информационных кампаний и привлечению школьников к практической работе.

       Для активизации общественной деятельности в этом направлении при участии Лесной кампании МсоЭС разработаны и предложены в качестве компонентой программы следующие мероприятия:

Международная лесная олимпиада — конкурс школьных исследовательских, практических и творческих работ, основными задачами которого являются пропаганда бережного отношения к широколиственным лесам и исчезающим видам растений и животных, выявление групп, активно заинтересованных в их сохранении, развитие исследовательских навыков у школьников и инвентаризация сохранившихся участков широколиственных лесов.

Движение «Возродим наш лес» — объединение заинтересованных лиц и организаций. В настоящее время развивается как Всероссийское Движение. На базе десяти общественных организаций организованы координационные центры. Для повышения эффективности природоохранной деятельности и, учитывая, что природные комплексы не имеют государственных границ, целесообразно развитие движения в международное.

    Программа "Дубы России" инициирована Лесной Кампанией Социально-экологического Союза и направлена, как можно  понять из названия, на сохранение и  восстановление широколиственных лесов  России. С экологической точки зрения, ситуация с дубравами катастрофическая. Все знают, что исчезают тропические леса, и что это плохо, но мало кто задумывался о том, что происходит с дубравами. А ведь они исчезают так же быстро, притом, что площадь тропических лесов гораздо больше, чем площадь дубрав. К тому же в средней полосе именно в дубравах обитает наибольшее количество животных и растений.

 К сожалению, без помощи человека дубравы уже не могут восстановиться. Слишком много вырублено хороших деревьев - на корабли, на мебель, и просто сведено под пашни.

Впрочем, люди, которые  берутся за восстановление дубрав, далеко не всегда озабочены общими цифрами или высшими экологическими соображениями. Они просто видят, что  с дорогими их сердцу местами что-то происходит. Дело в том, что для  многих дуб и дубрава - это явление не только природное, но и культурное, и историческое. Зачастую именно дубравы были священными рощами. Дубы сажались в честь памятных событий, или просто оказывались свидетелями истории.

2.2. Причины деградации дубов.

 Разрушение дубрав продолжалось почти в течение 300 лет, поэтому  неверно рассчитывать, что какие  бы то ни было мероприятия по сохранению и восстановлению дубрав дадут мгновенный эффект и остановят процессы деградации. Кроме того, чисто запретительные меры и отказ от ведения хозяйства в дубравах только усилят процесс деградации дубрав. Необходим комплекс мероприятий от селекционно-генетических до лесоводственных и законодательных (система устойчивого ведения лесного хозяйства в дубравах), которые могут позволить минимизировать интенсивность усыхания насаждений дуба и постепенно привести к повышению жизнеспособности и устойчивости дубрав.

В качестве предрасполагающего фактора, вызывающего текущее снижение устойчивости и ослабление дубов, можно отметить:

рубки лучших, наиболее качественных и устойчивых деревьев дуба в насаждениях без обеспечения их восстановления; ухудшение селекционной структуры существовавших насаждений и их потомства;

отсутствие заботы о естественном возобновлении дуба, недостаточное проведение мероприятий по уходу за самосевом и подростом дуба, приоритет создания лесных культур;

ошибки в технологии создания лесных культур;

высокие рекреационные нагрузки.

И это уже не только проблема дубравы, деградация и массовое усыхание дубрав стала уже глобальным явлением и отмечена практически по всему ареалу многих видов дуба, как в европейских странах, так и в Средней Азии и США. Существует уже просто громадное количество публикаций, посвященных изучению причин, вызывающих усыхание дубрав и разработке мер по борьбе с ними и восстановлению насаждений дуба: Delatour, 1983; Leontovic и др., 1987; Oleksyn, Przybyl, 1987; Осипов и др., 1989; Siwecki, Liese, 1991; Luisi и др., 1993; Ragazzi и др., 1995; Hartmann, 1996; Recentadvances  2000 и другие публикации.

   Первые отдельные факты усыхания дубрав отмечались уже в середине и конце XIX столетия, однако, они не носили такого массового и повсеместного характера. Явления депрессии дубрав повторяются периодически и имеют различную ширину охвата и степень повреждения насаждений. За последние 100 лет на территории нашей страны они повторялись примерно 7 раз, с периодичностью около 10-15 лет, а особенно интенсивные волны усыхания дубрав происходили с периодичностью в 25-30 лет (Воронцов, 1972).

  Все авторы многочисленных работ по деградации и усыханию дубрав сходятся во мнении, что деградация дубрав обусловлена не одним каким-либо фактором, а комплексом взаимосвязанных факторов, которые сложно и по-разному сочетаются в различных природно-климатических зонах и часто проявляются в течение длительного периода времени. Деградация дубрав является сложным феноменом. Шютт (Schutt, 1993) назвал ее "комплексом комплексных болезней". Отмечена достаточно четкая региональная зависимость воздействия инициирующих факторов, интенсивности, и периодичности усыхания дубрав.

   В степи, основной причиной, вызывающей усыхание и деградацию дубрав, являются засухи с малоснежными зимами; в поймах реки - нарушение гидрологического режима, экстремально сильные зимние морозы с последующими инвазиями листогрызущих вредителей и болезней.

     Ослабление деревьев в результате повреждения насекомыми и грибными болезнями, приводит к снижению плодоношения в насаждениях, увеличению интервала между семенными годами, что значительно снижает возможность естественного восстановления дубрав.

Усыхание дуба в насаждениях, по данным визуальных наблюдений, может  иметь различный характер:

резкий (спонтанный), когда дерево погибает в течение одного-двух вегетационных сезонов

хронический, в этом случае ослабленное дерево может существовать в течение значительного времени, переходя из стадии ослабления в стадию восстановления за счет формирования вторичной кроны и обратно.

2.3.Основные компоненты биогеоценоза и связи между ними.

Растения — главное звено в экосистеме. Основу подавляющего большинства биогеоценоза составляют зеленые растения, которые, как известно, являются производителем органического вещества (продуцентами). А так как в биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные — потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков — преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты), то не трудно догадаться, почему растения являются главным звеном в экосистеме. А потому, что в биогеоценозе все потребляют органические вещества, или соединения, образующиеся после распада органических веществ и ясно, что если растения — главный источник органического вещества исчезнут, то жизнь в биогеоценозе практически исчезнет.

Круговорот веществ в биогеоценозе — необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения. Все организмы по способу питания разделяются на две группы — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (преимущественно растения) для синтеза органических веществ используют неорганические соединения окружающей среды. Гетеротрофы (животные, человек, грибы, бактерии) питаются готовыми органическими веществами, которые синтезировали автотрофы. Следовательно, гетеротрофы зависят от автотрофов. В любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания, разложения трупов животных и растительных остатков органические вещества превращаются в неорганические соединения, которые возвращаются снова в природную среду и могут опять использоваться автотрофами. Таким образом, в биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую, и обратно, замыкаясь в круговорот. Для круговорота веществ необходим приток энергии извне. Источником энергии является Солнце. Движение вещества, вызванное деятельностью организмов, происходит циклически, оно может быть использовано многократно, в то время как поток энергии в этом процессе имеет однонаправленный характер. Энергия излучения Солнца в биогеоценозе преобразуется в различные формы: В энергию химических связей, в механическую и, наконец, во внутреннюю. Из всего сказанного ясно, что круговорот веществ в биогеоценозе — необходимое условие существования жизни и растения (автотрофы) в нем самое главное звено.

2.4. Разнообразие видов в биогеоценозе, приспособленность их к совместному проживанию.

Характерная черта дубравы заключается в видовом разнообразии растительности. Как уже было сказано выше, биогеоценоз дубравы составляют более сотни видов растений и несколько тысяч видов животных. Между растениями происходит усиленная конкуренция за основные жизненные условия: пространство, свет, воду с растворенными в ней минеральными веществами. В результате длительного естественного отбора у растений дубравы выработались приспособления, позволяющие разным видам существовать совместно. Это ярко проявляется в характерной для дубравы ярусности. Верхний ярус образую наиболее светолюбивые древесные породы: дуб, ясень, липа. Ниже располагаются сопутствующие им менее светолюбивые деревья: клен, яблоня, груша и др. Еще ниже расположен ярус подлеска, образованный различными кустарниками: лещиной, бересклетом, крушиной, калиной и т. п. Наконец на почве произрастает ярус травянистых растений. Чем ниже ярус, тем более теневыносливы образующие его растения. Ярусность выражена также в расположении корневых систем. Деревья верхних ярусов обладают наиболее глубокой корневой системой и могут использовать воду и минеральные вещества из глубинных слоев почвы.

Богатство и разнообразие растений, производящих громадное количество органического вещества, которое может быть использовано в качестве пищи, становятся причиной развития в дубравах многочисленных потребителей из мира животных, от простейших до высших позвоночных — птиц и млекопитающих. Среди млекопитающих пищевую цепь, например, составляют растительноядные мышевидные грызуны и зайцы, а также копытные, за счет которых существуют хищники: волк, лисица, ласка. Все виды позвоночных служат средой обитания и источником питания для различных внутренних паразитов, преимущественно насекомых и клещей, а также внутренних паразитов: плоских и круглых червей, простейших, бактерий. Пищевые цепи в дубраве переплетены в очень сложную пищевую цепь, поэтому выпадение какого-нибудь одного вида животных обычно не нарушает существенно всю систему. Значение разных групп животных в биогеоценозе неодинаково. Исчезновение, например, в большинстве наших дубрав всех крупных растительноядных копытных: оленей, косуль, лосей — слабо отразилось бы на общей экосистеме, так как их численность, а, следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ. Но если бы исчезли растительноядные насекомые, то последствия были бы очень серьезными, так как насекомые выполняют важную в биогеоценозе функцию опылителей, участвуют в разрушении опада и служат основой существования многих последующих звеньев пищевых цепей. Правилом экологической пирамиды называется следующая закономерность: всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого из последующих звеньев пищевой цепи также уменьшается.

2.5.Факторы, вызывающие изменения в численности; саморегуляция в биогеоценозе.

Популяцией в биологии называют совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которые длительно существуют в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. К факторам, вызывающим изменения в численности популяций относятся следующие: охота (то есть деятельность человек, направленная на убийство одной или нескольких особей с целью получения шкуры, мяса или чисто спортивного интереса), рыбалка (то же самое, только на водном пространстве). Но самый важный фактор — это баланс рождаемости и гибели. В результате взаимных приспособлений разных видов в биогеоценозе устанавливается определенный для каждого вида уровень колебаний. Для одних видов колебания не велики, для других могут быть значительными, и вид редкий в данном году, в следующем году может стать обычным, или наоборот. К примеру, уменьшение пищи ведет к уменьшению популяции. В следующем году пищи много — популяция увеличивается. А увеличение популяции быстрыми темпами очень скоро тормозится, так как резко увеличивается число паразитов. Очень часто на численность влияет погода. Процесс саморегуляции в дубраве проявляется в том, что все разнообразное население существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. К примеру, при отсутствии ограничивающих факторов численность любого вида вредных насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экологической системы. Наблюдения показывают, что некоторая часть потомства погибает под воздействием различных неблагоприятных условий погоды. Но основную массу уничтожают другие члены биогеоценоза: хищные и паразитические насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы. Таким образом жить остается столько особей, сколько необходимо для регуляции в биогеоценозе. Ограничивающее действие экологической системы все же не исключает полностью случаев массового размножения отдельных видов, которое бывает связано с сочетанием благоприятных факторов среды. Однако после массовой вспышки особенно интенсивно проявляются регулирующие факторы (паразиты, болезнетворные бактерии и др.), которые снижают численность вредителей до средней нормы.

Любой биогеоценоз развивается и эволюционирует. Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям, но их деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов системы, и биогеоценоз всегда живет и изменяется как единое целое. Смена идет в определенных направлениях, а длительность существования различных биогеоценозов очень различна. Дубрава тоже может превратиться в иной тип биогеоценоза. К примеру, после вырубки деревьев она может превратиться в луг, поле (агроценоз) или во что-то другое. И жизнь в этом биоценозе полностью изменится.

2.6. Влияние водохранилищ на деградацию дубрав.

Влияние водохранилищ на климат распространяется на сравнительно небольшую территорию прилегающих районов и еще менее заметно в нижних бьефах гидроузлов. Изменения микроклимата при создании водохранилищ определяется увеличением суммарной радиации и радиационного баланса, большей теплоемкостью водохранилищ по сравнению с сушей, уменьшением шероховатости поверхности и другими факторами.

Интенсивность изменений климата под влиянием водохранилищ зависит также от рельефа (чем выше берег, тем быстрее затухают эти изменения), от параметров водохранилища, особенно объема водной массы, и других факторов. Основные изменения метеорологических условий под влиянием водохранилищ состоит в следующем: увеличивается радиационный баланс, испарение, ослабляется континентальность климата, возрастают скорости ветра, появляются ветры типа бризов.

Изменения затрагивают практически все элементы микроклимата акватории и прибрежных территорий. Известно, также что причина специфичности климата прибрежной зоны водоемов кроется в различии физических свойств воды и суши. Альбедо водной поверхности при большой высоте Солнца колеблется всего от 7 до 11% и всегда меньше альбедо поверхности суши.

Интенсивность потери тепла деятельной поверхностью в основном зависит от ее температуры, а, следовательно, различия в суммах эффективного излучения водой и сушей тем больше, чем больше термические контрасты между ними, которые тесно связаны с географической зональностью.

Для глубоких водохранилищ характерны большие сезонные колебания радиационного баланса воды к радиационному балансу суши.

Весной водохранилища оказывают охлаждающее влияние на прибрежные территории, а во второй половине теплового периода отдавая накопленное тепло, оказывают отепляющее воздействие. Под воздействием водохранилищ в прибрежной полосе, как правило, уменьшается континентальность климата: ход температур становится плавным, суточная амплитуда температур воздуха уменьшается, влажность воздуха увеличивается, весенние заморозки прекращаются в более ранние сроки, осенние заморозки наступают позже и т. д.

В районе крупных водохранилищ несколько увеличивается количество осадков. За счет испарения с увеличившейся водной поверхности возрастает относительная и абсолютная влажность воздуха, что особенно заметно сказывается в аридных и семиаридных зонах.

В нижних бьефах гидроэлектростанций внутригодовое перераспределение стока приводит, к увеличению расходов воды в зимнее время и к усилению влияния их на температуру и влажность воздуха. Значительнее изменяется термический режим ниже глубоководных водохранилищ, в районах с холодным климатом.

В таких бьефах наблюдается повышение влажности воздуха и образование туманов. Также несколько в нижних бьефах изменяется микроклимат речных долин.

Таким образом, влияние водохранилищ на микроклимат в различных зонах неодинаково. В зоне недостаточного увлажнения это влияние затухает быстрее и резче, чем в зоне избыточного увлажнения. И распространяется дальше, но с менее резкими переходами. В тоже время абсолютные и относительные показатели изменения микроклимата возрастают при движении с севера на юг.

2.7. Вредители дубрав.

    По последним данным на состояние дубрав влияют следующие группы вредителей: листогрызущие, галообразующие, минирующие, сосущие, стволовые. Кроме насекомых, дубы были  повреждены и другими организмами:  грибами, микроорганизмами. Насекомые фитофаги, населяющие дубы, имеют высокий процент встречаемости. Среди насекомых фитофагов отмечены следующие группы: открыто питающиеся листьями, галообразующие, минирующие и сосущие. Наибольшее количество видов вредных насекомых было выявлено из отрядов чешуекрылых, жесткокрылых, перепончатокрылых, клопов, равнокрылых  и др. Всех насекомых фитофагов, населяющих дубы, по времени их активного развития можно разделить на два фенологических комплекса: весенний и летне-осенний.  Весенний комплекс представлен:  непарным шелкопрядом, дубовой зеленой листоверткой, зимней пядинецей, многоядной совкой, пядинецей – обдирало.  Летне-осенний комлекс включает представителей насекомых и клещей. Из этого комплекса встречаетсяяблоковидная орехотворка, дубовый пилильщик, дубовая краевая галлица, дубовая побеговая моль, минирующая мушка.

В порослевых дубравах региона наиболее массово фиксируются некрозы крон на фоне ослабления деревьев дефолиацией листогрызущими насекомыми и поражения мучнистой росой. Начиная с 2000 года, поражения листьев и молодых побегов именно мучнистой росой становится в регионе повсеместным явлением и достигает чрезвычайно высокой интенсивности. Не успевающие одревеснеть по этой причине побеги побиваются осенними заморозками и низкими отрицательными температурами зимы. Следующее за этим заражение некрозными болезнями происходит через участки мертвой коры. После некоторого развития в мертвой ткани болезнь распространяется на соседние живые участки, вызывая отмирание в кроне ветвей различного порядка. Некрозные болезни первоначально поражают годичные побеги и ветви 2-3 лет, а затем переходят на более старшие и крупные, вызывая их прогрессирующее отмирание и, как следствие последнего, сильное изреживание крон. Некрозы проявляются чаще в нижнем ярусе кроны, а по мере ее ослабленности, охватывают ее всю.

А.) Некрозные болезни дуба

В порослевых дубравах региона наиболее массово фиксируются некрозы крон на фоне ослабления деревьев дефолиацией листогрызущими насекомыми и поражения мучнистой росой. Начиная с 2000 года, поражения листьев и молодых побегов именно мучнистой росой становится в регионе повсеместным явлением и достигает чрезвычайно высокой интенсивности. Не успевающие одревеснеть по этой причине побеги побиваются осенними заморозками и низкими отрицательными температурами зимы. Следующее за этим заражение некрозными болезнями происходит через участки мертвой коры. После некоторого развития в мертвой ткани болезнь распространяется на соседние живые участки, вызывая отмирание в кроне ветвей различного порядка. Некрозные болезни первоначально поражают годичные побеги и ветви 2-3 лет, а затем переходят на более старшие и крупные, вызывая их прогрессирующее отмирание и, как следствие последнего, сильное изреживание крон. Некрозы проявляются чаще в нижнем ярусе кроны, а по мере ее ослабленности, охватывают ее всю.

Деревья со слабым повреждением крон некрозом обычно сохраняют жизнеспособность; снижение жизнеспособности проявляется при среднем поражении, а при сильном — деревья утрачивают её. В рамках процесса очищения стволов от сучьев поражение крон некрозом не выходит за пределы слабой степени. При этом диаметры пораженных деревьев бывают близкими к средним значениям по древостою или несколько превышают их. Деревья со значительным повреждением крон характеризуются минимальными значениями диаметров стволов, что указывает на угнетающее воздействие и высокую патогенносгь болезни при интенсивном её развитии. В средневозрастных и приспевающих древостоях свежей дубравы (Дг) идет интенсивное разрушение крон некрозом; в свежей судубраве (С2) болезнь развивается с некоторым опережением. В спелых порослевых древостоях Д2, С2, Д| интенсивность некрозного разрушения крон явно снижается, а в условиях Д| развитие болезни не превышает уровней процесса очищаемости от сучьев. Нарастание болезни в перестойных древостоях - показатель их деградации.

Б.)Суховершинность дуба

Для дубрав с многократным порослевым возобновлением суховершинность — распространенное явление, вызываемое разрушением дряхлеющих от поколения к поколению корневых систем, изменением их естественной структуры. Суховершинность сопровождается, как правило, интенсивным развитием некроза, что характерно для всех типов лесорастительных условий, но прежде всего для свежей судубравы (С2). Массовое развитие суховершинности фиксируется в приспевающих и спелых древостоях порослевого дуба, где она обычна даже при слабой и средней степени поражения крон некрозом. В перестойных древостоях суховершинность характерна только для деревьев с сильной степенью поражения крон некрозом. В старовозрастных древостоях (160-180 лет) деревья с отмершими вершинами не встречаются.

В.) Ложный дубовый трутовик

Один из самых распространенных и в то же время мало изученных облигатных паразитов дуба. Инфекция проникает в ствол дерева преимущественно через гнилевые сучья, следовательно, распространение болезни имеет прямую связь с особенностями очищения стволов от сучьев и некрозом крон.

Появление плодовых тел гриба, на стволах фиксируется в приспевающих древостоях; среди пораженных преобладают ограниченно жизнеспособные и нежизнеспособные деревья, но их диаметры выше средних значений по древостою, что свидетельствует о начальной фазе болезни. Расположение плодовых тел по высоте ствола не выше 3,5 м, следовательно, проникновение в ствол инфекции в данном возрастном периоде древостоя преимущественно связано с процессом очищаемости от сучьев.

Отличительной чертой заболевания в спелых древостоях является более высокое расположение по стволу плодовых тел гриба (4-10 м). Это обстоятельство позволяет утверждать, что воротами для инфекции в этом случае служат преимущественно гнилевые сучья, в том числе и скелетные ветви кроны, пораженные некрозом.

Массовый отпад пораженных болезнью деревьев происходит в спелых древостоях и в вначале перестойного периода. Помимо усыхания

пораженных деревьев, характерны сломы стволов на месте развитой гнили. В спелом и перестойном возрасте сломы на месте гнилей чаще происходят на высоте 10 м и более. Если края гнилевых язв хорошо обозначены каллусовыми наплывами, то сломы на их местах обычно происходят при сильном ветре. Наиболее характерны сломы стволов на месте гнилевых язв в условиях влажной дубравы и свежей судубравы.

Г.) Поперечный надломовидный рак дуба

Вызывается бактерией PseudomonasquercinaSchern. Болезнь поражает все виды дуба, но наиболее интенсивно дуб черешчатый порослевого происхождения.

Исследованиями установлено, что зараженность деревьев дуба поперечным надломовидным раком начинает выраженно проявляться в молодых древостоях и до 20 — летнего возраста сохраняется, примерно, на одном уровне (3,3-3,4 %). Болезнь не имеет тесной связи с зафиксированными в данном возрастном периоде механическими повреждениями; в местах образования опухолевых язв отмечены массовые следы присутствия кокцид. Преобладает открытая форма рака.

С увеличением возраста древостоев опухолевые язвы располагаются выше по стволу. При этом в зоне 0-3,5 м преобладают прогрессирующие язвы открытой формы, выше 4,0 м чаще встречаются закрытые формы рака. Чем выше по стволу расположена опухолевая язва, тем менее жизнеспособными характеризуются эти деревья, а их диаметры уступают средним значениям по древостою.

Определенной выраженной связи заболевания с деревьями пониженной жизнеспособности не прослеживается во всех типах лесорастительных условий. Однако, в древостоях порослевого происхождения, особенно в условиях свежей судубравы, встречаются очаги с деревьями, пораженными болезнью до 80% и более.

Д.) Комлевые гнили

Наиболее распространенным возбудителем комлевых гнилей в условиях Центрального Черноземья является печеночница обыкновенная (FistulinahepáticoFr.). Нередко образуются смешанные комлевые гнили от печеночницы обыкновенной и опенка осеннего или последнего с серно — желтым трутовиком.

Комлевые гнили — массовое явление в древостоях порослевого происхождения, начало они берут от гниющего материнского пня. В молодых и средневозрастных порослевых древостоях материнские пни находятся в стадии активного гниения, но в ствол дочернего дерева гниль еще массово не проникает. В приспевающих древостоях процесс развития комлевых гнилей уже достаточно хорошо выражен, а своего пика он достигает в спелых древостоях.

Признаки активного зарастания комлевого дупла указывают на высокую биологическую жизнеспособность дерева, ограничивающую развитие комлевой гнили. Процессы активного зарастания прикомлевых дупел начинаются в приспевающем возрасте, а заканчиваются в перестойных древостоях. Наиболее выражены они в условиях сухой дубравы (ДО, а наименее — в свежей судубраве, где заражение комлевыми гнилями может охватывать 100% деревьев порослевого происхождения.

Е.) Опенокосенний (Armillariamellea Fr.) Karst.)

Относится к одним из самых распространенных дереворазрушающих грибов. Роль опенка в отмирании дубрав вторична. Диаметры стволов деревьев, пораженных опенком, во всех случаях ниже средних значений по древостоям, что указывает на их угнетенное состояние. Сухие дубравы, отличаются большей сопротивляемостью к опенку. Вывал деревьев с корневой системой пораженной болезнью идет в условиях свежей дубравы более интенсивно, особенно по склонам оврагов. Активного развития корневая гниль достигает в средневозрастных порослевых древосгоях, а далее, нарастающим итогом, продолжается в приспевающих и спелых; в старовозрастных (160-180 лет) древосгоях болезнь отсутствует. Порослевая способность деревьев с корневой системой, пораженной опенком, полностью утрачивается, что открывает возможности для развития сукцессионных процессов, завершающих деградацию порослевых дубрав.

Сравнительная оценка роли грибных болезней в процессе деградации порослевых дубрав:

Рассматриваемые болезни дуба на основе корреляционного анализа можно разделить на две основные группы: имеющие связь с гигротопом и трофотопом. Водяные побеги, суховершинность и некроз кроны имеют самую высокую меру связи. Опенок осенний наиболее распространен в свежих типах лесорастительных условий; пораженные им деревья характеризуются суховершинностью и развитыми некрозными болезнями. Ложный дубовый трутовик и комлевые гнили имеют выраженную связь при произрастании древостоев на относительно плодородных лесных почвах.

Слабая и средняя пораженность некрозом крон, поперечным надломовидным раком в спелых и перестойных древостоях и локальные, зарастающие комлевые гнили существенно не снижают жизнеспособность деревьев порослевого происхождения. Ограниченная жизнеспособность сопровождается некрозом крон средней степени, наличием в нижней части ствола сердцевинных гнилей от ложного дубового трутовика, зарастающими

комлевыми дуплами. Нежизнеспособные деревья характеризуются сильной степенью поражения некрозами в сочетании с суховершинностью и водяными побегами, развитой комлевой гнилью. Опенок осенний сопутствует всем деревьям, утратившим жизнеспособность и лесному отпаду.

Глава 3. Методы полевых исследований.

Для оценки экологического состояния природного объекта используются полевые исследования, которые включают маршрутные и описательные методы.

3. 1. Экологические методы оценки состояния пойменных дубрав.

• По динамике гидрологического режима реки (расходы, уровни и продолжительность затопления поймы);
• По динамике лесорастительных условий (изменение микроклимата, химического, водного и воздушного режима почв).

3.2 Биологические методы.

• По состоянию главной породы;
• По наличию очагов листогрызущих и стволовых вредителей;
• По динамике влажности почвы, древесины, листьев (теория постоянства влажности…);
• По живому надпочвенному покрову;
• Использование корневых раскопок .

3.3. Лесоводственные или таксационные методы.

Описание леса на пробной площади. Номер пробной площади, тип леса, происхождение, состав, возраст, бонитет, полнота, сомкнутость, состояние главной породы, характеристики подлеска напочвенного покрова, самосева, наличие очагов листогрызущих и стволовых вредителей леса, самовольных порубок, валежа, изъятия плодородного слоя почвы; качество противопожарного обустройства.

При таксации пробных площадей в дубравах выделяются следующие категории состояния главной породы:

1. Здоровые деревья – цвет листвы темно – зеленый, крона хорошо развита, сухих ветвей в кроне нет, на стволе отсутствуют водяные побеги, цвет гладкой коры темно – серый;
2. Ослабленные деревья – цвет листвы светло – зеленый, крона хорошо развита, сухих ветвей в кроне нет, на стволе отмечаются единичные водяные побеги, цвет гладкой коры темно – серый.
3. Поврежденные деревья – цвет листвы зеленый, крона узкая и короткая, листья располагаются «пучками», по стволу наблюдаются многочисленные водяные побеги, в кроне отмечаются единичные сухие мелкие ветви, цвет гладкой коры буроватый.
4. Суховершинные деревья – 1/3 – 1/2 часть кроны состоит из сухих крупных сучьев, отмечаются многочисленные водяные побеги по стволу; цвет гладкой коры бурый.
5. Свежий сухостой – кроны сухие, на стволе единичные живые водяные побеги, гладкая  кора бурая с некротическими темными пятнами (поселения стволовых вредителей).
6. Старый сухостой – кора по всему стволу сухая, местами или полностью отстает от древесины.

Определение высоты и диаметра средних деревьев, густоты и состояния древостоя

Пересчетная ведомость

а) Определение густоты древостоя

гдеN – густота, шт.\га; n – число деревьев на пробной площади; S – площадь пробы, га

б) Определение среднего диаметра

D =

гдеD – диаметр среднего дерева, см; n…n – число деревьев данной ступени толщины, шт.; N – густота древостоя, шт.

Главная цель и задачи используемых методов:

обследование и описание природного комплекса, выявление причин и факторов нарушения окружающей среды, прогнозирование и предотвращение возможных негативных экологических процессов;

К маршрутным методам относятся походы, экскурсии, маршрутное картографирование, экологический маршрут (2 дня). А также выполняется фотографирование ландшафтов, животных, растений и выполненная работа.

Основными приемами являются: прямое наблюдение, измерение, описание, оценка состояния объекта и динамика его во времени. Наблюдения проводились за растительным миром: деревьями, кустарниками, травами, осуществляется сбор коллекции и оформление гербариев.

Задачи, решаемые в экологических маршрутах:

выявление и фиксирование на картосхемах различных экологических нарушений;

визуальная (ориентировочная) оценка состояния природных комплексов:

Ø  сломанные аншлаги (указатели) в местах, отмеченных на карте;

Ø  несанкционированные свалки бытового и промышленного мусора;

Ø  участки высокого загрязнения берегов реки;

Ø  места мойки автотранспорта;

Ø  поступление (сброс) неочищенных стоков в реку;

Ø  участки оврагообразования и эрозии берегов рек.

Одним из главных методов исследования является социологический опрос населения.

Виды вредителей:

Условные обозначения (относительная численность вредителей дуба):

 +  малочисленное                                  ++ среднее                       +++ обильное

Типы повреждений растений насекомыми.

Насекомыми повреждаются все органы растений. При этом повреждения носят самый разнообразный характер. Они могут быть внутренними и внешними.

Примером внутренних повреждений служат ходы личинок насекомых внутри дерева: под корой, в лубе и древесине. Эти ходы могут иметь правильную форму геометрической фигуры (у короедов), а могут быть лишены такой формы и носить характер различных выгрызов, не представляющих определенной фигуры.

Внешние повреждения весьма разнообразны:   Приложение 1.

 Наиболее типичны повреждения листьев и коры. Листья могут быть объедены личинками насекомых с краев, в них могут быть выгрызены дырки внутри листьев (1), в их паренхиме могут быть проложены ходы (они называются минами), может быть выедена мякоть листа и оставлена только сеть жилок (скелетирование)(2). Листья часто свертываются с помощью паутины, выделяемой личинками листоверток, молей и других насекомых, или скручиваются в трубочки и “сигары” (3), как это делают жуки трубковерты. Под влиянием насекомых на стеблях (ветках и стволе) и листьях образуются наросты, опухоли и различные вздутия (5). Разрастания тканей, возникшие в результате сосания насекомых и имеющие постоянную величину и форму, появляющуюся только при повреждении определенными видами насекомого, называются галлами (4). Галлы бывают сплошными и полыми, в последнем случае насекомые находятся внутри галлов и покидают их только после образования трещин. Галлы бывают очень разнообразны.

Учет поврежденности по степени объедания листвы

 Используется метод как непосредственного определения площади изъятия листовой поверхности (весовой метод, палеток) так и определения относительной степени изъятия. В этом случае устанавливается характер повреждения следующим образом:

 - имеются следы повреждения, листья объедены на 5% - 1 балл;

 - слабое повреждение, листья объедены на 5-25% - 2 балла;

 - среднее повреждение, листья объедены на 25-50% - 3 балла;

 - сильное повреждение, листья объедены на 50-75% - 4 балла;

 - полное повреждение, листья объедены на 75-100% - 5 баллов.

 При характеристике поврежденности растений тлями учитывается степень заселенности растений этими насекомыми по 4 балльной шкале:

 - 0 – тли отсутствуют;

 - 1 – отдельные тли;

 - 2 – единичные экземпляры заселяют до 50% листьев;

 - 3 – колонии занимают более 50% листьев.

1. Всего на территории ООПТ «Дубрава»было обнаружено 9 типов биоповреждений. Это соскабливание, скручивание, скелетирование, минирование, дырчатый погрыз, сплошное объедание, галлы, гофрирование и изменение окраски.

2. Доминирующим биоповреждением в исследованном районе является «сплошное обьедание» (23%). Реже всего встречаются «скручивание» (1%) и «гофрирование» (3%). (диаграмма №1)

3. На одном экземпляре дуба присутствует до девяти типов повреждений. В биотопе 2, в районе Зиняковскойс|а встречаемость всех повреждений, кроме изменения окраски и скручивания равна 100%.

В данной местности дубы подвержены биоповреждениям на 100%.

Получение данных и статистическая обработка. Оценка стабильности развития по каждому признаку сводится к оценке асимметрии. На практике это означает учет различий в значениях признака слева и справа

Образец оценки стабильности развития у растения. В таблице 1 и 2 дан пример расчета средней относительной величины асимметрии на признаки для 4 промеров листа у 10 растений дуба черешчатого.

Таблица 1.

Обработка данных по оценке стабильности развития

с использованием пластических признаков (промеры листа).

1. Сначала для каждого промеренного листа вычисляются относительные величины асимметрии для каждого признака. Для этого разность между промерами слева (L) и справа (R) делят на сумму этих же промеров:

(L— R) / (L + R).

Например: Лист № 1, признак 1:

(L— R)/ (L + R) = (35—34)/(34+35) = 1/69 = 0, 014.

Полученные величины заносят во вспомогательную табл. 2 в графы 2-5

Таблица 2.

 Расчет интегрального показателя флуктуирующей асимметрии в выборке.

2. Затем вычисляют показатель асимметрии для каждого листа. Для этого суммируют значения относительных величин асимметрии по каждому признаку и делят на число признаков.

Например: для листа 1 (таблица 2):

(0,014 + 0 + 0, 166 +0)/4 = 0,045.

Результаты заносятся в графу 6 вспомогательной табл. 2.

3. В завершение вычисляется интегральный показатель стабильности развития — величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычисляют среднюю арифметическую всех величин асимметрии для каждого листа (графа 6). В нашем случае искомая величина равна:

(0,045 + 0,10 + 0,047 + 0,098 + 0,127 + 0,044 + 0,052 + 0,196 + 0,061 + 0,127) / 10 = 0, 0897

Статистическая значимость различий между выборками по величине интегрального показателя стабильности развития (частота асимметричного проявления на признак, величина среднего относительного различия между сторонами на признак) определяется по — критерию Стьюдента.

Эти показатели дают интегральную характеристику стабильности развития по комплексу нескоррелированных параметров по разным признакам.

При сравнении выборок по интегральному показателю стабильности развития могут быть зафиксированы различие и оценка его статистической значимости. Такая оценка особенно важна для сравнения различных территорий и видов. Решение этой задачи возможно, если представить полученные результаты с помощью балльной шкалы, на которой степень отклонения показателя стабильности развития от нормы характеризуется определенным баллом. Оптимальной является пятибалльная шкала.

Принцип построения пятибалльной шкалы следующий: диапазон значений интегрального показателя стабильности развития, соответствующий условно нормальному состоянию, принимается как один балл, соответствующий критическому состоянию — как пять баллов диапазоны значений, соответствующие нормальному и критическому состоянию, определяются опытным путем).

Шкала для определения уровня стабильности развития дуба черешчатого по степени асимметричности листовых пластинок предложена Гераськиной Н.П. [2] и включает 5 баллов, где 1 балл – норма, 2 - 4 – угнетенное состояниеразличной степени, а 5 балл – критическое. Диапазон между этими пороговыми уровнями ранжируется в порядке возрастания значений показателя.

Таблица 3

Пятибалльная шкала оценки

стабильности развития для дуба черешчатого

В рассмотренном примере показатель асимметрии равен 0, 0897, что выходит за пределы шкалы. Это означает, что растения испытывают очень сильное влияние неблагоприятных факторов.

4. Глава 4. ВЫВОД.

1. Нами определено, что в составе первого древесного яруса, наряду с дубом, произрастает липа мелколистная,ольха,рябина,тальник, хотя по биомассе все же доминирует дуб. Показано, что состояние дубов в роще плохое, более 80% деревьев повреждены, сомкнутость крон от 30 до 60%. Подлесок отсутствует. Подрост представлен одновозрастными растениями не более 25 см.

2. Нами выявлено, что в травянистом покрове большое количество сорных и луговых растений, хотя по частоте встречаемости и площади покрытия преобладают все же лесные виды.

1. Порослевые древостой дуба в условиях региона по их санитарному состоянию относятся к классу «насаждений с нарушенной устойчивостью», с преобладающим «низовым» типом течения древесного отпада, что является прямым следствием многократного порослевого возобновления , и рассматривается как процесс деградации.

2. Грибные болезни могут служить индикаторами различных фаз деградационного процесса в порослевых дубравах.

3. Некрозные болезни крон являются следствием поражения листьев дуба мучнистой росой и сопровождают процесс очищаемости стволов от сучьев. Наиболее выражена болезнь в условиях свежей дубравы (Д>) и свежей судубравы (Сг); древостой в условиях сухой дубравы (Д1) отличает более высокий уровень сопротивляемости к ней. В молодняках и средневозрастных древостоях болезнь не выходит за рамки процесса очищаемости от сучьев;, в приспевающих и спелых древостоях распространение и интенсивность развития некроза увеличиваются и болезнь рассматривается как один из признаков начального этапа деградации.

4. Явление отмирания вершин крон (суховершинность) сопровождается, как правило, интенсивным развитием некрозных болезней, что имеет место во всех типах лесорастительных условий и прежде всего в условиях свежей судубравы (С2).

5. Поражение стволов белой полосатой ядровой гнилью, вызываемой ложным дубовым трутовиком, отчетливо проявляется в приспевающих, и спелых древостоях, знаменует собой начало активного этапа деградационных процессов. Во всех типах лесорастительных условий обычными воротами для проникновения инфекции в ствол дерева служат гнилевые сучья. Высота расположения плодовых тел гриба с возрастом древостоя увеличивается.

6. Зараженность деревьев поперечным надломовидным раком происходит в возрасте молодняков и достигает своего максимума в спелых древостоях. В нижней части ствола (0 -3,5 м) преобладают прогрессирующие язвы открытой нормы, выше по стволу чаще встречаются закрытые формы опухолей. Определенной связи заболевания с деревьями пониженной жизнеспособности не прослеживается во всех типах лесорастительных условий, но чем выше по стволу расположена опухолевая язва, тем менее жизнеспособными характеризуются эти деревья.

7. Комлевые гнили порослевого дуба всегда берут начало от гниющего материнского пня. Наиболее часто образуются смешанные гнили печеночницы обыкновенной и опёнка и знаменуют они реализацию активного этапа деградации. Признаки активного зарастания комлевого дупла свидетельствуют о высокой жизнеспособности дерева; наиболее выражены они в условиях сухой дубравы (До, Д]).

8. Опёнок осенний поражает ослабленные, отстающие в росте экземпляры порослевого дуба и завершает их гибель. Активно начинает развиваться корневая гниль от опёнка в средневозрастных древостоях, а достигает своего пика в приспевающих и спелых. Порослевая способность деревьев с пораженной корневой системой полностью утрачивается. Сухие дубравы отличаются большей сопротивляемостью к поражению опёнком.

10. Среди облигатных паразитов главенствующее место занимает ложный дубовый трутовик; факультативные паразиты представлены широко распространенным опёнком; факультативные сапрофиты включают печеночницу обыкновенную и серно-желтый трутовик.

11. В порослевых дубравах  преобладаетдемутационная форма сукцессии; её развитие находится в прямой зависимости от возраста древостоев. В средневозрастных, приспевающих и спелых древостоях в основном пологе преобладает дуб; в перестойных древостоях, вследствие интенсивного отпада потерявших жизнеспособность деревьев дуба, состав древесных пород усложняется преимущественно за счет липы мелколистной и клена остролистного.

12. В пределах формирующегося нового древесного сообщества выделяются три возрастные группы: деревья порослевого и корнеотпрыскового происхождения, достигшие основного полога; подрост, выходящий во второй ярус; самосев последних 5-10 лет. Подлесок и напочвенный покров в ходе интенсивного развития демутационной формы сукцессии в общих чертах сохраняет свой состав и плотность.

Список использованной литературы

1. Ибрагимов А.К.и др. Экосистемы: антропогенный стресс, адаптация и стабилизация. Пособие для учителей и педагогов дополнительного образования. - Нижний Новгород: ННГУ, 1998.

2. Неронов В.В. Полевая практика по геоботанике в средней полосе европейской России. Методическое пособие. – М.: Издательство центра охраны дикой природы, 2002.

3. Тюрин А.В. Дубравы водоохранной зоны и способы их восстановления.- М., 1982.

4. Хабибуллин Р.Д. Методическое обеспечение исследовательской деятельности школьников и студентов по экологии. - Н. Новгород: изд. Ю.А. Николаева, 2008.

5. Интернет-сайты «Дубы Евразии» — http://oaks.forest.ru, «Возродим наш лес» — http://planting.forest.ru.

1. Автухович Е. В. Радиальный прирост древесины дуба в зависимости от степени повреждения листьев насекомыми дендрофагами / Е. В. Автухович, А. Н. Белов // Изв. Тимирязев, с-х. акад. - 1988. - № 2. - С. 192-196.

2. Алентьев П. Н. Проблемы восстановления и выращивания дубрав / П. Н. Алентьев. Майкоп : Краснодарское книжное изд - во, 1990. - 253 с.

3. Алехин В. В. Растительный покров степей Центрально Черноземной области Текст.: монография / В. В. Алехин. - Воронеж, 1925. - 102 с.

4. Алехин В. В. Центрально Черноземные степи Текст. : монография / В. В. Алехин. - Воронеж, 1934. - 88 с.

5. Ахтырцев А. Б. Лугово-черноземные почвы центральных областей Русской равнины Текст. : монография / А. Б. Ахтырцев, П. Г. Адерихин, Б. П. Ахтырцев. Воронеж :изд - во ВГУ, 1981. - 165 с.

6. Ахтырцев Б. П. Почвенный покров Белгородской области Текст. : монография / Б. П. Ахтырцев, В. Д. Соловиченко. Воронеж : изд-во ВГУ, 1984.-268 с.

7. Ахтырцев Б. П. Почвенный покров Среднерусского Черноземья Текст. : монография / Б. П. Ахтырцев, А. Б. Ахтырцев. Воронеж : изд-во ВГУ, 1993.-212 с.

8. Баранецкий Г. Г. Аллелопатические свойства дуба черешчатого и ведение лесного хозяйства в дубравах / Г. Г. Баранецкий // Научные основы ведения лесного хозяйства в дубравах : Тез. Всесоюз. конф., 5-7 июня 1991 г.-Воронеж, 1991.-С. 23-24.

9. Бондарцев А. С. Трутовые грибы Европейской части СССР и Кавказа / А. С. Бондарцев. М. - Л., изд - во АНСССР, 1953. - 30 с.

10. Бородаевский Л. С. Усыхание леса в Маяцкой даче МаяцкоголесничестваI

11. Харьковской губернии / Л. С. Бородаевский // Лесной журнал. -1909. -Вып.6.-С. 688-711.

12. Вакин А. Т. Грибные болезни и другие болезни дубрав / А. Т. Вакин. -М.: Гослестехиздат, 1932. 128 с.

13. Вакин А. Т. Грибные повреждения древесины лиственных пород в Теллермановском лесу / А. Т. Вакин // Тр. ин-та леса АНСССР, 1950. Т. З.-С. 107-132.

14. Вакин А. Т. Фитопатологическое состояние дубрав Теллермановского леса / А. Т. Вакин // Тр. ин та леса АНСССР, 1954. - Т. XVI. - С. 5-109.I

15. Вакин С И. Гниль дерева, её причины и меры борьбы / С. И. Вакин. М., 1931.-111 с.

16. Ванин С. И. Древесиноведение / С. И. Ванин. М. - Л. :Гослесбумиздат, 1949.-347 с.

17. Власов А. А. Негнилевые болезни стволов и ветвей лиственных пород / А. А. Власов, Р. А. Крангауз. М.: Гослесбумиздат, 1964. - 48 с.

18. Воронцов А. И. Обзор вредных лесных насекомых Хоперского заповедника / А. И. Воронцов, Т. М. Гурьянова, Е. Г. Мозолевская // М. -1961.-Вып. 4.-С. 47-74.

19. Воронцов А. И. Новая волна усыхания дуба (в ряде областей юго-востока РСФСР) / А. И. Воронцов // Науч. тр. МЛТИ, 1971. -Вып. 38.- С. 197-198.

20. Воронцов А. И. Роль лесопатологических факторов в усыхании дубрав на Русской равнине / А. И. Воронцов // О мерах по улучшению состояния дубрав в Европейской части РСФСР : Тез. докл. науч. практсовещ. -Пушкино, ВНИИЛМ. - 1972. - С. 9-13.

21. Воронцов А. И. Обзор работ по лесной фитопатологии, выполненных в СССР за 5 лет (1967-1971) / А. И. Воронцов, Э. С. Соколова // Вопросы лесозащиты.-Вып.41.-М., 1973.-С. 5-25.

22. Воронцов А. И. Патология леса / А. И. Воронцов. М. : Лесная промышленность, 1978. - 270 с. t

23. Гаршина Т. Д. Пути улучшения состояния дубрав Северного Кавказа / Т. Д. Гаршина, М. В. Прибылова // Лесн. хоз-во. 1992.-№ 8-9. -С. 49-51.

24. Гойман Э. Инфекционные болезни растений / Э. Гойман. М. :изд- во иностранной литературы, 1954. - 608 с.

25. Голосов Н. А. Перестойные древостой Тульских засек, пороки древесины и товарность / Н. А. Голосов // Труды по лесному опытному делу Тульских засек. Вып. 2.-М., 1937.-С. 106-118.

26. Гранатов Л. Б. К фитопатологическому состоянию лесов Тульских засек / Л. Б. Гранатов // Науч. техн. конф., рефераты докладов, секция повыш. продук. лесов и улучш. ведения лесн. хоз. - М.: МЛТИ, 1969. - С. 49-63.

27. Гранатов Л. Б. О причинах широкого распространения гнилевых заболеваний в Тульских засеках / Л. Б. Гранатов // «Тульские леса». -Тула: Прибокское книжное изд во, 1971. - С. 29-37.

28. Гранатов Л. Б. Суточная динамика споруляции плодовых тел ложного дубового трутовика / Л. Б. Гранатов // Сб. МЛТИ, «Вопросы защиты леса». Вып. 38. - М., 1971. - С. 36-49.

29. Гранатов JI. Б. Фаутность дуба в средневозрастных дубравах Тульских засек / Л. Б. Гранатов // Вопр. лесозащ. Вып. 50. - М.: МЛТИ, 1974. - С. 146-157.

30. Давыдов Л. К. Гидрография СССР (воды, суши) Текст.: монография / Л. К. Давыдов. Л.: Лен

Диссертации о Земле http://earthpapers.net/ekologiya-gribnyh-bolezney-duba-i-ih-rol-v-degradatsii-poroslevyh-dubrav-belgorodskoy-oblasti#ixzz2ktcsMq00