авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 15 |

«Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, 2008 ...»

-- [ Страница 4 ] --

It has been shown that the Siberian stone pine stands aged 200-240, growing in dewy habitats in middle taiga, are characterized by the predominance of weakened trees (category II of tree health) constituting 50-60 % of trees in the stands, a low portion of healthy trees (category I) as well as dying and dead trees (categories IV-VI). The above vitality structure indicates their weakening as a result of the gradual age decrease in trees vitality and worsening of the natural hydromorphic trend of pedogenesis characteristic of a certain area.

In younger (130-160 year old) Siberian stone pine forests near settlements in southern taiga the distribution of trees in the stands according to their vitality under the condition of the general weakening trend, is more diverse: from the predominance of healthy trees and those weakened to different extents to degraded stands. Such diversity of the vitality structure of the Siberian stone pine forests in southern taiga results from the local combination of the weakening factors (fungal diseases, pest insects, lasting violations in the forest management, squall winds and fires). The degradation of stands suggests a significant modification due to negative anthropogenic and biotic factors of the conditions of the southern taiga optimum for the growth of the Siberian stone pine in the plain regions of Western Siberia. It also indicates the progressive character of the stability drop in the Siberian stone pine stands.

Keywords: forest heath diagnosis, Pinus sibirica Du Tour, Siberian stone pine forests, vitality structure of stands.

ВВЕДЕНИЕ Жизненное состояние лесов России является одной из насущных проблем XXI века (Алексеев В.А., 1999). Один из аспектов его изучения, наряду с разработкой методов диагностики жизненности деревьев и определения состояния древостоев в целом с помощью расчета интегральных показателей (Алексеев В.А., 1989, 2004), состоит в выявлении виталитетной структуры древостоя – соотношения встречаемости деревьев разных категорий виталитета (здоровых, ослабленных, сильно ослабленных, отмирающих и сухих). Анализ виталитетной структуры является необходимой основой для мониторинга лесов, как для оценки исходного состояния древостоев и его динамики, так и биологической ценности, экологической роли и ресурсного потенциала лесных сообществ (Ярмишко, Горшков, Ставрова, 2003).

Конкретные сведения о виталитетной структуре древостоев в лесных экосистемах к настоящему времени немногочисленны. В работах российских исследователей они приведены, в частности, для еловых лесов европейской части в условиях атмосферного загрязнения (Алексеев А.С., 1990), для предтундровых еловых лесов Кольского полуострова (Горшков и др., 2003), для сосновых лесов Кольского полуострова с разной степенью и типом антропогенной нарушенности (Ярмишко, Горшков, Ставрова, 2003), для коренных сосняков Печоро-Илычского биосферного заповедника (Торлопова, Ильчуков, 2003), для пихтовых лесов Кемеровской области (Алексеев В.А., 2004), для малонарушенных темнохвойных лесов Горного Алтая (Демидко, 2006). Что касается кедровых лесов равнинной тайги Западной Сибири, то сведения о жизненном состоянии даже фоновых древостоев, находящихся в типичных для региона условиях, отсутствуют.

Цель данной работы – дать характеристику виталитетной структуры некоторых древостоев сосны кедровой сибирской (кедра сибирского) Pinus sibirica Du Tour, произрастающих в разных экологических условиях Западно Сибирской равнины, как показателя их состояния.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ Исследования проведены в 2005-2007 годах в Томской области (юго-восточная часть Западно-Сибирской равнины) на двух полигонах регионального мониторинга лесных экосистем. Первый полигон расположен в подзоне средней тайги на Кеть-Чулымском междуречье, где кедр сибирский выступает в качестве одного из главных лесообразователей темнохвойных лесов. В орографическом отношении Кеть-Чулымское междуречье представляет собой озерно-аллювиальную равнину с выположенными формами рельефа, с частой пространственной сменой условий увлажнения и гранулометрического состава почв. Для района характерна высокая мозаичность лесопокрытой площади, выражающаяся в разнообразии типов леса, среди которых преобладают ягодные и ягодно-мшистые леса, их породного и возрастного состава. Типичным региональным природным процессом на территории Кеть-Чулымского междуречья является усиление гидроморфизма местообитаний в связи с изменением общего гидрологического режима ландшафта и развивающейся на его фоне трансформации эдафотопа в процессе экогенетической сукцессии Исследования выполнены при финансовой поддержке Сибирского отделения РАН (проект 6.3.1.16. Разнообразие в экосистемах бореальных лесов: функциональные и динамические аспекты. Программа СО РАН “Биологическое разнообразие”).

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia кедровых древостоев (Пологова, Дюкарев, 2003;

Дюкарев, Пологова, Бех, 2005). Кедровые насаждения кустарничково-сфагновой группы типов леса, к которой относятся изученные древостои, находятся в ложбинах и на микропонижения влажных экотопов с низким богатством почв (Пологова и др., 2007). По площади и общему запасу древесины они занимают второе место после доминирующей зеленомошной группы типов леса. Значительный возраст ненарушенных древостоев послепожарного происхождения и тенденция к заболачиванию почв являются основными факторами, определяющими ухудшение жизненного состояния этих кедровников.

Второй полигон включает участки южной тайги и подтайги на Обь-Томском и Томь-Яйском междуречьях. В этом районе исследованы древостои припоселковых кедровников. Они являются ярко выраженными трансформированными лесными биогеоценозами, подвергающимися антропогенному влиянию в течение всего периода их существования, от их целевого формирования как чисто кедровых из коренных полидоминантных таежных и вторичных мелколиственных лесов с кедровым подростом, до нарушений при современной антропогенной нагрузке. Широкое распространение в припоселковых кедровниках имеют интенсивные санитарные рубки, локальные пожары, механические повреждения деревьев, нанесённые при сборе кедрового ореха, выпасе скота, использовании техники. Негативное воздействие на древостои кедра в припоселковых кедровниках оказывают также природные факторы – ксилотрофные грибы, вызывающие гнилевые болезни кедра, периодически повторяющиеся массовые размножения хвоегрызущих вредителей, формирование очагов размножения стволовых насекомых, участившиеся в последние годы катастрофические природные явления – шквальные ветра, приводящие к ветровалу и бурелому на больших площадях (Бех и др., 2006;

Бисирова, 2006;

Хоничев, Кривец, Бисирова, 2006;

Krivets, Bisirova, 2006). За последние 50 лет, в результате изменения условий среды, старения насаждений, ослабления контроля за лесопользованием, припоселковые кедровники сильно деградировали. Как особо охраняемые природные территории Томской области, памятники природы регионального значения (Адам и др., 2001), они требуют постоянного мониторинга состояния древостоев.

Оценку жизненного состояния (виталитета) деревьев в исследованных насаждениях проводили на постоянных (ППП) и временных (ВПП) пробных площадях. Выбор, закладку пробных площадей и инструментальную таксацию древостоев на них осуществляли в наиболее характерных лесных массивах по принятой в России методике проведения лесоустроительных и лесотаксационных работ (ОСТ 56-69-83). Временные пробные площади закладывали для текущей оценки современного состояния древостоев, постоянные пробные площади - также с целью долговременных наблюдений за его изменением. Размер пробной площади выбирался от 0,5 до 1 га, в зависимости от полноты древостоя, так, чтобы в перечет могло быть взято, как правило, не менее 100 деревьев кедра основного полога леса.

В работе проанализированы данные 11 пробных площадей. Три пробные площади размером 0,5 га каждая были заложены в полугидроморфных экотопах на Кеть-Чулымском междуречье – в кедровых лесах кустарничково сфагновой группы типов леса на торфяно-подзолах глеевых (тип почв указан Н.Н. Пологовой) на территории Нибегинского лесничества лесхоза “Виссарионов бор” (Верхнекетский район Томской области). ППП Н1-05 заложена в кедровнике кустарничково-сфагновом условно-разновозрастном (типы возрастной структуры древостоев даны по И.В. Семечкину, 2002), ППП Н2-05 – в кедровнике кустарничково-осоково-сфагновом условно-разновозрастном, ППП Н5-06 – в кедровнике кустарничково(багульниково)-осоково-сфагновом относительно одновозрастном. Классы бонитета – Ш – IV. Полнота насаждений 0,4 – 0,5.

Восемь пробных площадей размером 0,5 – 1 га были заложены в нескольких припоселковых кедровниках Томского и Тимирязевского лесхозов (Томский район Томской области), в древостоях 130 – 160-летнего возраста разнотравной группы типов леса, составляющих большую часть выделов припоселковых урочищ. ППП 1-06 заложена в Белоусовском кедровнике, ППП 2-06 – в Аксеновском, ППП 3-06 – в Протопоповском, ППП 4-06, ВПП 140/2 и 140/3 – в Зоркальцевском, ППП 5-07 – в Нижне-Сеченовском, ППП 6-07 – в Лучаново-Ипатовском кедровнике. Древостой на ППП 5-07 разновозрастный, на остальных пробных площадях – относительно одновозрастный. Все изученные древостои в припоселковых кедровниках относятся к разнотравному типу леса. Тип почв – серые и темно-серые лесные. Классы бонитета – II – III. Полнота насаждений – от 0,4 до 1.

Основные характеристики объектов, на которых оценивали жизненное состояние деревьев и древостоев, приведены в таблицах 1 и 2.

Таб. 1: Характеристика древостоев Pinus sibirica Du Tour на пробных площадях в кедровых лесах полугидроморфных экотопов на Кеть-Чулымском междуречье (средняя тайга, Томская область) № Древостои Количество g A D H пробной Породный элементов деревьев площади состав леса кедра, экз./ га I поколение 136 228 36,7 23,3 25, Н1-05 8К1С1Б+Е II поколение 146 160 24,3 18,6 13, I поколение 102 220 35,6 24,1 20, Н2-05 10К+Е+Б II поколение 134 140 26,4 19,0 14, Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, Н5-06 9К1Б+Е 216 205 31,4 20,5 32, Таб. 2: Характеристики древостоев Pinus sibirica Du Tour на пробных площадях в южно-таежных и подтаежных припоселковых кедровниках Томской области № Древостои Количество g A D H пробной Породный элементов деревьев площади состав леса кедра, экз./ га 1-06 10К 260 138 48,4 24,7 47, 2-06 10К 163 145 57,1 27,3 41, 3-06 10К 215 140 48,8 25,7 40, 4-06 10К 108 155 62,6 29,2 3, I поколение 88 155 68,0 28,1 31, 5-07 10К+Е+П II поколение 47 50 22,5 19,0 2, I поколение 217 132 52,9 21,6 47, 6-07 10К II поколение 62 102 22,1 17,1 2, 140/2 10К 69 136 64,5 26,0 22, 140/3 10К 101 156 62,4 27,0 30, К – кедр сибирский, С – сосна обыкновенная, Б – береза, E – ель сибирская;

A – средний возраст деревьев, лет;

D – cредний диаметр, см;

Н – средняя высота, м;

g - сумма площадей сечений, м2/га.

Определение виталитета деревьев проводилось при сплошном их перечете на пробной площади путем глазомерной оценки каждого дерева с использованием предложенной В.А. Алексеевым шкалы категорий жизненного состояния деревьев по характеристикам кроны (Alexeyev, 1989;

Алексеев В.А., 1989, 2004). Данная шкала соотвествует требованиям, предъявляемым к осуществлению мониторинга лесов, и отражает не только признаки ослабления деревьев, поврежденных какими-то новейшими стрессовыми явлениями, но и любые кумулятивные проявления состояния разных особей, конкурирующих за жизненное пространство и многие факторы среды (Алексеев В.А., 1989).

Авторы сочли возможным внести некоторые изменения и дополнения в характеристику категорий состояния деревьев в данной шкале, что связано с особенностями изученных нами насаждений и кедра сибирского, как древесной породы, в частности (Демидко, 2003). Так, в используемой нами шкале свежий и старый сухостой относятся к двум самостоятельным категориям состояния (V и VI), причем в состав старого сухостоя включены деревья с давностью усыхания не более 10 лет, как это рекомендовано В.А. Алексеевым (1989). В наименованиях категорий II и III исключены слова “поврежденное” и “сильно поврежденное”, поскольку ослабление крон деревьев в районе иследований не обязательно связано с их повреждением. В качестве дополнительных признаков в описание категорий состояния деревьев также включены механические повреждения стволов и корневых лап, пожарные подсушины.

С учетом дополнений используемая нами шкала категорий жизненного состояния деревьев кедра сибирского имеет следующее содержание:

I категория - здоровое дерево.

Дерево не имеет внешних признаков повреждения кроны, ствола и корневых лап или они незначительны. Крона хорошо развитая, ее густота обычная для господствующих деревьев. Допустима асимметрия, вызванная влиянием расположенных рядом деревьев;

в этом случае оценка состояния производится по части кроны, не соприкасающейся с соседними. Вершина жива или наблюдается перевершинивание. Мёртвые и отмирающие ветви в верхней части кроны отсутствуют либо единичны и по периферии кроны не видны. Хвоя тёмно-зелёная, продолжительность ее жизни типична для региона (2 – 4 года на женских побегах, 3 – 4 года – на бесполых, 4 – 5 лет – на мужских побегах).

Очертание охвоённых побегов цилиндрическое. Любые повреждения хвои незначительны (менее 10 %) и не сказываются на состоянии дерева. Механические повреждения стволов засмолены или заращены.

II категория - ослабленное дерево.

К этой категории относятся деревья, у которых наблюдается хотя бы один из следующих признаков или весь их комплекс, приводящих к суммарному ослаблению жизненного состояния дерева на 30 % (20-40%).

Густота кроны в верхней половине снижена на 30 % (20-40%) по сравнению со здоровым деревом за счет изреживания скелетной части кроны или преждевременного опадения, недоразвития и повреждения хвои насекомыми, патогенами и по другим, в том числе неизвестным, причинам. Срок жизни хвои снижен, очертания хвоенесущих побегов приближаются к шаровидным. Количество отмерших и отмирающих ветвей в верхней половине кроны достигает 30 % (20-40 %). В дополнении к перечисленным признакам могут присутствовать не засмолённые обдиры ствола размером 25-30 % его окружности либо обдиры корневых лап, а также не заросшие трещины коры длиной до 1 м.

III категория - сильно ослабленное дерево.

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia К этой категории относятся деревья, у которых наблюдается хотя бы один из нижеописанных признаков или весь их комплекс, приводящих к суммарному ослаблению жизненного состояния дерева более чем на 50 % (50-80 %) по сравнению со здоровым деревом.

Густота кроны в верхней половине снижена более чем на 50 % (50-80 %) за счет преждевременного опадения хвои, изреживания скелетной части кроны, повреждения насекомыми, патогенами и по другим причинам. Количество отмерших и (или) отмирающих ветвей в верхней половине кроны более 50 % (50-80 %) от общего их числа. Вершина отмершая, ближайшие к ней ветви неспособны заместить её. Размер не засмоленных обдиров коры может достигать 50 % окружности ствола, общая длина не заросших трещин - свыше 3 м. Может присутствовать нагар 4 и более метров в длину. Дерево может быть заселено или отработано стволовыми вредителями по местному типу.

IV категория - отмирающее дерево.

Крона разрушена, ее густота менее 20 % по сравнению со здоровым деревом. Сухих и усыхающих ветвей в верхней половине кроны свыше 80 % от их общего числа. Цвет хвои от бледно-зелёного до жёлтого. Заселение стволовыми вредителями происходит по комлевому, стволовому или общему типу.

V категория - свежий сухостой.

Деревья, погибшие в текущем сезоне или в конце прошлого. Возможно наличие остатков хвои жёлтого цвета. Кора и мелкие веточки не опали или опали лишь частично. Под корой обычно находятся стволовые вредители на различных стадиях развития.

VI категория - старый сухостой.

Деревья, погибшие в прошлые годы. Кора, мелкие веточки и хвоя отсутствуют. Луб загнивающий, сухой или отработанный насекомыми. Ксилофаги и сопутствующая фауна заменяются насекомыми, характерными для разлагающейся древесины или использующими погибшее дерево в качестве укрытия.

В общей сложности с использованием данной шкалы на пробных площадях было оценено жизненное состояние 1405 деревьев кедра сибирского.

Оценка состояния древостоя по виталитетной структуре, как и интегральная его оценка, выраженная с помощью индекса жизненного состояния (Алексеев В.А., 1989), может осуществляться на основе нескольких допустимых методов, позволяющих определить вклад каждой из вышеперечисленных категорий в древостой: по числу деревьев, по их фитомассе, по стволовому запасу (объему древесины), по площади поперечного сечения (Алексеев А.С., 1997).

Исследователи отмечают недостаточную точность первого метода и трудности в применении второго (Алексеев В.А., 1989;

Алексеев А.С., 1997).

В данной работе виталитетная структура древостоев определялась нами как процентное соотношение деревьев разных категорий состояния, рассчитанное по сумме квадратов площадей поперечного сечения стволов на высоте 1, м для каждой категории. Сравнение этого показателя с рассчитанными для нескольких исследованных нами древостоев показателями по числу деревьев и объему стволов не выявило значительных различий. Вместе с тем диаметр дерева, лежащий в основе расчета площади поперечного сечения, в полевых условиях на стоячих деревьях измеряется точнее и быстрее, чем высота дерева, необходимая для определения объема ствола, в связи с чем выбор используемого показателя представляется нам достаточно обоснованным.

По полученным данным для каждого насаждения строилась гистограмма, характеризующая виталитетный спектр кедра сибирского в древостое, в наглядной форме отражающий его современное (текущее) жизненное состояние, а также позволяющий прогнозировать его изменения, определять особенности мониторинга, охраны и ведения лесного хозяйства.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Виталитетная структура древостоев кедра сибирского в полугидроморфных экотопах средней тайги Кеть Чулымского междуречья.

В результате проведенных исследований установлено, что виталитетная структура типичных для средней тайги юго восточной части Западно-Сибирской равнины спелых древостоев кедра сибирского в возрасте 200-240 лет в лесах кустарничково-сфагновой группы типов леса в целом характеризуется преобладанием ослабленных деревьев (II категория состояния), составляющих около 50-60 %, отсутствием или сравнительно невысокой долей в насаждениях здоровых (I категория), отмирающих и погибших деревьев (IV - VI категории).

Выявлены частные особенности виталитетных спектров изученных древостоев. В условно-разновозрастных кедровниках на ППП Н1-05 и ППП Н2-05 (Рис. 1, a, b) деревья I категории жизненного состояния отсутствуют. В древостоях более старых элементов леса первого поколения (220, 228 лет) на обеих пробных площадях преобладают жизнеспособные, но ослабленные особи (II категория), составляющие 62,2 % на ППП Н1-05 и 63,8 % на ППП Н2-05.

До трети жизнеспособных деревьев в этих элементах леса относится к категории сильно (необратимо) ослабленных.

Усыхающие старые деревья отмечены на ППП Н1-05 в количестве 7,5 % и отсутствуют на ППП Н2-05, где отмечен сухостой (9,3 % деревьев VI категории).

Жизненное состояние более молодых элементов древостоя (140, 160 лет), оцениваемое по характеру виталитетного спектра, на обеих пробных площадях хуже, чем старшего поколения. Так, если среди старых деревьев на ППП Н1- особи II категории жизненного состояния в 1,5 раза преобладают над деревьями худшего состояния (III-IV категорий), то среди младшего поколения это соотношение почти 1:1. Признаками ухудшения состояния более молодого элемента леса на этой пробной площади в его виталитетном спектре является также перераспределение деревьев в сторону увеличения доли сильно ослабленных (44,5 %) и числа категорий жизненного состояния за счет появления в его составе сухостоя (2,4 % деревьев V категории).

Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, На ППП Н2-05 в первом поколении ослабленные деревья (II категория) преобладают над худшими по состоянию (III-VI категории) в 1,8 раза, среди младшего поколения – в 1,6 раза. Таким образом, и здесь виталитетное состояние более крупных деревьев лучше, чем подчиненных. На этой пробной площади в более молодом элементе древостоя также отмечено увеличение числа категорий состояния за счет сухостоя, количество деревьев VI категории здесь почти в два раза больше, чем в старом элементе (16,1 %). Относительное увеличение в составе древостоев мертвых деревьев на этой пробной площади, по сравнению с другими, возможно, связано с более выраженной гидроморфностью почв данного экотопа.

В виталитетном спектре условно одновозрастного древостоя на ППП Н5-06 представлены все категории жизненного состояния – от здоровых (единичные деревья) до старого сухостоя (Рис. 1, c). Деревья II и Ш категории занимают здесь почти одинаковые позиции (49,8 и 42,7 %). Отмирающие и мертвые деревья – в пределах нормы естественного отпада (IV категория – 4,7 %, V категория – 1,4 %, VI категория – 0,7 %).

Рис. 1: Виталитетные спектры древостоев кедра сибирского в полугидроморфных местообитаниях на Кеть-Чулымском междуречье: а – ППП Н1-05;

b – ППП Н2-05;

c – ППП Н5-06.

Такая виталитетная структура изученных среднетаежных древостоев указывает на их ослабление прежде всего в результате постепенного возрастного снижения биологической устойчивости деревьев и изменения лесорастительных условий в ходе естественного увеличения гидроморфности почв и заболачивания, свойственного данной территории, при отсутствии вспышек массового размножения хвоегрызущих вредителей, фоновой активности стволовых насекомых и умеренном распространении гнилевых болезней.

Специфической особенностью кедра сибирского является его участие в трансформации лесорастительных условий в средней тайге. В старовозрастных кедровых лесах накапливается мощная оторфованная подстилка, увеличивается плотность почвы, снижается теплообеспеченность верхних минеральных горизонтов, увеличивается их влажность и соответственно снижается несущая способность грунтов (Дюкарев, Пологова, Бех, 2005). Экогенез местообитаний в сторону усиления этих признаков не может не отражаться на состоянии деревьев и темпах его изменения.

Старение древостоев характерно для лесов России в целом, и особенно для ее азиатской части, и является одной из общих причин ухудшения их состояния (Alexeyev, Tchmyr, 1997). Для района исследований это явление типично – на территории лесхоза “Виссарионов бор”, по данным проведённого в 2000 г. учёта лесного фонда, спелые кедровые леса (161 – 240 лет) составляют 44 %, перестойные (свыше 241 года) – 4,4 % общей площади кедровых лесов лесхоза. В связи с этим можно предполагать широкое распространение в кедровых лесах Кеть-Чулымского междуречья древостоев с виталитетными спектрами, аналогичными выявленным. Требуются дальнейшие исследования жизненного состояния кедровников района, в том числе сравнительные в разных типах леса.

Виталитетная структура древостоев кедра сибирского в припоселковых кедровниках.

В более молодых (130 – 160 лет) по сравнению со среднетаежными кедровниками и окультуренных древостоях припоселковых кедровников южной тайги и подтайги Западной Сибири распределение деревьев по жизненному состоянию, при общей тенденции его ослабления, более разнообразно: от преобладания здоровых и в разной степени ослабленных деревьев до деградации древостоев, в которых погибшие деревья составляют более 80 %.

Такое разнообразие виталитетной структуры припоселковых кедровников определяется локальным сочетанием ослабляющих факторов. Припоселковые кедровники относятся к лесным экосистемам, поврежденным в результате целого комплекса природных и антропогенных стрессов – высокой зараженности гнилевыми болезнями, вспышек массового размножения хвоегрызущих вредителей, широкого распространения очагов стволовых вредителей, которые не только заселяют уже ослабленные деревья, но и сами способствуют в силу агрессивности их ослаблению, Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia механических повреждений деревьев при сборе кедрового ореха и выпасе скота, санитарных рубок высокой интенсивности, катастрофических природных явлений.

По сравнению со среднетаежными лесами деградация древостоев в припоселковых кедровниках начинается при меньшем абсолютном возрасте деревьев. С одной стороны, это связано с более ранним старением и потерей устойчивости быстро растущих и обильно плодоносящих деревьев. Деревья в припоселковых кедровниках раньше и сильнее, чем в естественных лесных сообществах средней тайги, поражаются корневыми и стволовыми гнилями.

Климатические условия южно-таежной и подтаежной подзон Западной Сибири благоприятны для хвоегрызущих и стволовых вредителей, которые в ослабленных по разным причинам насаждениях формируют очаги массового размножения. Антропогенные воздействия усугубляют действие природных факторов, а часто являются первопричиной негативных изменений в состоянии припоселковых кедровников.

Данные пробных площадей показывают, что виталитетная структура древостоев различается не только в разных кедровниках, но и разных выделах одного кедрового урочища (Рис. 2, 3). Наилучшее жизненное состояние древостоя отмечено на ВПП 140/3 в Зоркальцевском кедровнике (Рис. 3, d), где здоровые деревья (I категория состояния) преобладают над остальными категориями и по сумме квадратов площадей сечений составляют 60 %. На ППП 6- (Лучаново-Ипатовский кедровник) значительную долю (53,2 %) составляют здоровые деревья старшего поколения (Рис. 2, d). От 30 до 40 % древостоя составляют здоровые деревья на ППП 3-06 в Протопоповском кедровнике, на ВПП 140/2 в Зоркальцевском кедровнике, в старшем поколении на ППП 5-07 в Нижне-Сеченовском кедровнике (Рис.

2, с;

Рис. 3, в, с). Наихудшая виталитетная структура выявлена в Аксеновском кедровнике (ППП 2-06), где здоровые деревья отсутствуют, и основу древостоя представляют сильно ослабленные деревья (73,6 %) (Рис. 2, а).

Также как в среднетаежных кедровниках, в разновозрастных припоселковых древостоях виталитетная структура младших поколений демонстрирует тем более худшее их состояние по сравнению со старшим, чем больше разница в возрасте (ППП 5-07 в Нижне-Сеченовском кедровнике и ППП 6-07 в Лучаново-Ипатовском кедровнике).

Рис. 2: Виталитетные спектры древостоев припоселковых кедровников на Томь–Яйском междуречье: a – ППП 2-06 (Аксеновский кедровник);

b – ППП 1-06 (Белоусовский кедровник);

с – ППП 3-06 (Протопоповский кедровник);

d – ППП 6-07 (Лучаново Ипатовский кедровник).

Основной прямой вклад в современное жизненное состояние древостоев в припоселковых кедровниках вносит прогрессирующее поражение деревьев корневой губкой Heterobasidion annosum и вспышка размножения рыжего соснового пилильщика Neodiprion sertifer в 2004-2005 гг. Во время последней дефолиация крон достигала 70 %, что привело к ослаблению деревьев и последующему их заселению стволовыми вредителями (в первую очередь, шестизубчатым короедом Ips sexdentatus и черным пихтовым усачом Monochamus urussovi).

Наличие деградирующих древостоев свидетельствует о существенной модификации негативными антропогенными и биотическими факторами условий южно-таежного оптимума произрастания кедра в равнинных районах Западной Сибири и о прогрессирующем падении устойчивости древостоев припоселковых кедровников. Дальнейший мониторинг виталитетной структуры позволит проследить темпы и направления изменения жизненного состояния припоселковых древостоев.

Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, Рис.3: Виталитетные спектры древостоев припоселковых кедровнико на Обь-Томском междуречье: a – ППП 4- (Зоркальцевский кедровник);

b – ППП 5-07 (Нижне-Сеченовский кедровник);

с – ВПП 140/2 (Зоркальцевский кедровник);

d – ВПП 140/3 (Зоркальцевский кедровник).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенные исследование показали, что древостои кедра сибирского полугидроморфных местообитаний в средней тайге и в припоселковых кедровниках южной тайги и подтайги на Западно-Сибирской равнине в значительной степени ослаблены. В большинстве исследованных древостоев в виталитетной структуре древостоев преобладает II категория жизненного состояния. В кедровниках средней тайги это состояние, по-видимому, необратимо и с возрастом будет ухудшаться. В припоселковых кедровниках после восстановления хвои в кронах, объеденных рыжим сосновым пилильщиком, возможно улучшение жизненного состояния. Обе группы кедровых насаждений требуют дальнейших мониторинговых наблюдений.

СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ АДАМ, А.М., РЕВУШКИНА, Т.В., НЕХОРОШЕВ, О.Г., БАБЕНКО, А.С., 2001: Особо охраняемые территории Томской области. Томск.

АЛЕКСЕЕВ, А.С., 1990: Анализ экологической структуры популяций Picea abies (Pinaceae) в условиях атмосферного загрязнения. Ботанический журнал. Т. 75, № 9.

АЛЕКСЕЕВ, А.С., 1997: Мониторинг лесных экосистем. Учебное пособие для студентов лесных вузов. Санкт Петербург.

АЛЕКСЕЕВ, В.А., 1989: Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев. Журнал Лесоведение. № 4.

АЛЕКСЕЕВ, В.А., 1999: Жизненное состояние лесов России как одна из проблем XXI века. Материалы Алтайского международного форума “Алтай-Саяны-Евразия-XXI век”. Барнаул.

АЛЕКСЕЕВ, В.А., 2004: Определение жизненного состояния древостоев. В сб.: Труды Санкт-Петербургского научно исследовательского института лесного хозяйства. Вып. 2 (12).

БЕХ, И.А., БИСИРОВА, Э.М., ДЕМИДКО, Д.А., КРИВЕЦ, С.А., ЧИТОРКИН, В.В., 2006: Методы обследования припоселковых кедровников. Томск.

БИСИРОВА, Э.М., 2006: Массовые виды насекомых-дендрофагов в припоселковых кедровниках Томской области. В сб.: Энтомологические исследования в Северной Азии. Новосибирск.

ГОРШКОВ, В.В., СТАВРОВА, Н.И., БАККАЛ, И.Ю., КАТЮГИН, П.Н., 2003: Особенности возрастной и виталитетной структуры популяций Picea obovata Ledeb. в предтундровых еловых лесах Кольского полуострова. В сб.: Тез. докл. XI Делегат. Съезда Русского ботанического общества.

ДЕМИДКО, Д.А., 2003: Шкала оценки состояния деревьев кедра сибирского в ненарушенных древостоях Горного Алтая. В сб.: Проблемы кедра. Вып. 7. Экология, современное состояние, использование и восстановление кедровых лесов Сибири. Томск.

ДЕМИДКО, Д.А., 2006: Виталитетная структура ненарушенных древостоев кедра сибирского сибирского в субальпийском подпоясе и на верхней границе леса в Горном Алтае. Журнал Экология. № 5.

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia ДЮКАРЕВ, А.Г., ПОЛОГОВА, Н.Н., БЕХ И.А., 2005: Мониторинг лесных земель для оценки лесовосстановления на территории с гидроморфным трендом. В сб.: Материалы научного конгресса “Гео-Сибирь -2005”. Новосибирск.

ОСТ 56-69-83. Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки.

ПОЛОГОВА, Н.Н., ДЮКАРЕВ, А.Г., 2003: Лесорастительные условия темнохвойных насаждений Прикетья. В сб.:

Проблемы кедра. Вып. 7. Экология, современное состояние, использование и восстановление кедровых лесов Сибири.

Томск.

Пологова, Н.Н., Чернова, Н.А., Климова, Н.В., Софьянникова, Е.В., 2007: Оценка местообитаний кедровников Кеть Чулымского междуречья на экологической основе. В сб.: Седьмое совещание по климато-экологическому мониторингу. Томск.

ТОРЛОПОВА, Н.В., ИЛЬЧУКОВ, С.В., 2003: Жизненное состояние сосняков Печоро-Илычского биосферного заповедника. Журнал Лесоведение. № 3.

СЕМЕЧКИН, И.В., 2002. Структура и динамика кедровников Сибири. Новосибирск.

ХОНИЧЕВ, Н.В., КРИВЕЦ, С.А., БИСИРОВА, Э.М., 2006: Массовые размножения рыжего соснового пилильщика в припоселковых кедровниках Томской области. В сб.: Проблемы популяционной экологии животных. Томск.

ЯРМИШКО, В.Т., ГОРШКОВ, В.В., СТАВРОВА, Н.И., 2003: Виталитетная структура Pinus sylvestris L. в лесных сообществах с разной степенью и типом антропогенной нарушенности (Кольский полуостров). Журнал Растительные ресурсы. Том 39. Выпуск 4.

ALEXEYEV, V., 1989: Forest health diagnosis and its application in air pollution impact studies. In: Air pollution effects on vegetation including forest ecosystems. In: Proceeding of the second US-USSR symposium.

ALEXEYEV, V.A., TCHMYR, A.F., 1997: The state of Russian boreal forests: impact of natural processes and human activity. In:

Proceedings of the XI World Forestry Congress. Volume 6. Ecoregional review. Antalya.

KRIVETS, S.А., BISIROVA, E.M., 2006: Pest insects and fungal diseases in Siberian stone pine forests near settlements of Tomsk oblast (West Siberia). In: Abstacts of the 13 IBFRA Conference “New challenges in managements of boreal forests”. Umea, Sweden.

ECOLOGY, HALOGENESIS OF SOIL AND BIODIVERSITY IN GROUND ECOSYSTEMS OF MINERAL SPRINGS IN THE TUNKA VALLEY (EAST SAYAN MOUNTAINS) LOPATOVSKAYA O.1, MAKSIMOVA E.2, OSADOWSKI Z.3, DUSIK E 1, Irkutsk State Pedagogical University, Department of Biology, 664011. Irkutsk. N. Naberegnaya st.6, Russia, email: lopatovs@mail.ru Pomeranian University, Department of Botany and Genetics, Arciszewskiego St. 22B, 77-200 Slupsk, Poland University of Karlsruhe (TH), Kaiserstr. 12, Ifgg, 10.50.76131 Karlsruhe, Germany Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, ABSTRACT The object of our research was the group of mineral waters in the East Sayan Mountains (the Tunka valley). The article concerns the characteristics of mineral springs in the researched area. The soils near mineral waters are described. Physical and chemical properties of soil as well as the groups of soil algae are discussed.

Key words: the Sayan Mountain, the Tunka valley, mineral spring, soil, soil algae, halogenesis HYPOTHESIS Mineral springs occur in all parts of the world. They often appear near tectonic fractures. In a fracture zone, deep waters from the lithosphere are pouring out to the surface. During that movement, water enriches with gases, radioactive substances and mineral salts. Soil near a spring accumulates those substances. Depending on a landscape, they are either accumulated in the soil profile or migrate down the slope to the foot of a hill. As regards the genesis of soil, the following factors are of great importance: location of a mineral springs and soil in the landscape, soil forming rocks, ground water level, mineralization and chemical composition of ground waters, age of a spring, bioclimatic and other conditions.

Up to now, no complex investigations of soils and plants around springs in the Tunka valley were carried out. That is why the object of our study was to examine those mineral springs, analyse ecological factors of soil formation and biodiversity of ground ecosystems. We investigated the migration of substances in the soil near mineral springs with transverse.

The complex approach to such a study will make valuable contribution to the development of landscape geochemical theory on soil formation around mineral springs.

METHODS OF INVESTIGATION:

For the study of soil, we used corresponding methods in order to determine the migration of substances in the transversal profile. The soil samples were taken at sites 0, 5, 20, 50 and 200 m away from the origin of a mineral spring. The depth, at which soil samples were taken, depended on the capacity of soil profiles. Sampling was made untill the bedrock was reached.

Hydro-chemical investigations were carried out in the summer period. That period corresponds to the time of chemical equilibrium in water and is not influenced by short term temperature and hydro-chemical fluctuations, like- for instance- it occurs in the period of snow thawing. The consecutive mineral springs were compared as regards their chemical composition and the data received were interpreted.

Chemical analysis of soil was carried out with the “water extraction” method, where a soil sample is mixed with distilled water in a ratio of 1 to 5 (Аринушкина, 1970). Hydrochemistry was examined using the well known method of natural water analysis (Резников и др., 1970). The study of soil algae was performed according to the standards used in soil algology (Голлербах, Штина, 1969;

Андреева, 1998;

Grover, Bold, 1969).

As a result, 12 water and 73 soil samples were taken. Locations of the sampling points were indicated on a topographical map. The area of a given mineral spring was marked as the spring influence area.

Around the Tunka valley, a considerable variety of mineral springs can be found. Those not inspected yet are planned to be examined, while the springs already studied will be monitored. The obtained results can be interpreted from an ecological point of view.

RESULTS AND DISCUSSION The studied area is situated within the Baikal – Rift – Zone (BRZ). It is a part of the Mongolian-Siberian mountain range, formed in the second half of the Cainozoic era. The BRZ consists of the following structural elements: the linear systems of tectonic drawdowns - rift valleys (depressions), deposited Cainozoic accumulations and straight arches between mountains.

The Tunka valley itself is a rift valley. The north-western part of the BRZ consists of inclined mountains while the south eastern part of a rising upland, for instance Hamar – Daban. The BRZ is divided through a transversal fracture which extents from the northern to the eastern part. For instance, the main fracture of the East Sayan Mountains separates the Baikal and the Tunka rift zone (Уфимцев, 1991).

As for morphometric characteristics of the Tunka valley, it is 65 km long, 20-32 km wide, covers the area of 1800 km, the interval of the absolute heights is 700-900 m, the average height is 800 m, the absolute height of the surrounding mountain peaks is 2000- m and the maximum relative height of the valley slopes is 2300 m (Белоусов и др., 2000).

Fig. 1: Location of the studied mineral springs.

East Sayan Mineral spring The inspected mineral springs are located next to the Arshan Suburga foot of the Hamar – Daban and the East Sayan Papy Arshan Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia Mountains. These mountain ranges are settled along the Tunka valley and surround it. The East Sayan Mountains are quite young, with quite steep slopes oriented southwards. The soil there often develops out of limestone, whereas the soil forming the bedrock of the Hamar – Daban Mountains is rich in oxygen and iron.

The slope of the Hamar - Daban range is mostly oriented northwards. Consequently, its climatic conditions are different, as the southern slope is stronger influenced by solar radiation and warms up much more than the northern slope. The snow cover can reach the thickness of 1.5 – 2 m. This is connected with intensive atmospheric precipitation. Hamar – Daban is traditionally also called a “wet place”. Annual precipitation reaches 2000 mm, while in the East Sayan range only 500- mm. Considerable amount of atmospheric precipitation forms excellent conditions for the growth of plants. The Tunka valley, surrounded by the East Sayan and Hamar-Daban mountains, seems to defend itself from the Atlantic and Pacific air masses.

The climate is sharp continental and achieves a value up to 180-209 %. The solar radiation reaches the maximum of kcal/cm (Зонов, 1962). The average air temperature is between 1.4 and 6.6°C. Within six months per year, the monthly average temperature is negative. The coldest month is January (down to -50°C), the warmest one is July (36°C). The average precipitation per year is 450-500 mm. The yearly amount of precipitation fluctuates considerably, which might be related to the solar cycle (Афанасьев, 1967).

The thickness of snow cover is determined by the height and the exposition of the surrounding slopes. Already at the end of August the mountain peaks surrounding the Tunka valley, get covered with 20 cm thick snow layer. At the beginning of June, little by little the snow is vanishing from the top of the surrounding mountains, whereas already in April, some parts of slopes free themselves from snow cover. The absolute height of snow cover depends on the wind. In canyons, on the slopes exposed to wind, the height of snow cover can achieve 2 m. At other locations we find steep slopes, where the snow is blown out and the native rocks get uncovered. In spring time avalanches can be set off. The soil temperature is exposed to seasonal climatic fluctuations. This can lead to a seasonal freezing of the soil (down to 200 cm). The soil cover next to the mineral springs is not strongly developed. But if the process lasts, it can reach the thickness of 50-60 cm. Already in October the soil begins to freeze and melts again in May – June.

Mineral springs are also influenced by climatic factors. In general, the following peculiarity can be marked: the climatic indexes are connected with the vertical distribution of temperature and temperature inversion can take place.

Table 1: Some climatic features in the Tunka valley (Белоусов и др., 2000) Meteoro Rainfall Number of Height Average Air Number of days Relative logical, mm days with of the wind temperatu with temperature air humidity, station snow cover snow velocity, re, °C above 0°C % cover, cm m/s Year Arshan 506 156 19 1.0 -1.4 108 Tunka 366 146 16 1.3 -2.8 186 Kyren 416 152 19 2.0 -3.1 119 Chemical composition of the mineral waters is influenced by the local relief, rocks in situ, hydro geological conditions, vegetation, anthropogenic and other factors. Also of great interest is the interconnection of chemical composition of water and soil, as both objects of investigation reflect their characteristics. That is why a mineral spring exerts an influence on all parts of the surrounding ecosystem. With an increasing distance from a spring, changes in vegetation, temperature and water chemical conditions of the soil can be observed. Mineral water pours out of a spring and in certain cases mixes with riverine waters and dilutes. At places with high evaporation, travertines can be formed. On travertines grow certain kinds of plants, aquatic plants and moss. But the variety of plants is not always connected with the activity of a spring. With the alteration of the surrounding relief, also the soil forming bedrock, the soil and its chemical composition are often changed. That is why every spring has its own special ecosystem.

To understand the function of mineral springs, we studied the situation of mineral springs located in the landscape. As they differ in origin and chemical composition, also their ecological functions show differences. Therefore, our studies aimed at the examination of correlations between biogenic and abiogenic (ecological) factors and their influence on the biodiversity of mineral springs. We examined changes in the properties of spring water and soil in the landscape with time. We made an attempt to answer the question about the influence of different environmental factors on the process of water circulation in soil around mineral springs. The main point of the analysis was dedicated to the changes in vegetation and soil, depending on the distance from the origin of a spring.

Hamar – Daban Mineral spring Hangor-Ula (Changor-Uuly, Jemchugskie spring) The Hangor-Ula mineral springs are located next to the Hamar-Daban mountain range, in the Haragun river valley, which is the right affluent of the river Irkutsk. Halfway along the river Haragun, within the radius of 3.5 km, there are more than mineral springs. Seven springs are located on the right bank of the river and four of them on the left bank. Those springs are named Nerves, Nephritic, Liver, Female, Male and on the other side of the river Stomach, Heart and Pulmonary.

Hydro-chemical composition of the springs included iron, sulphates, sodium, calcium and magnesium with the mineralization of 0.2 g/l. Water temperature was about 4-6°C, while pH ranged from 6.6 to 7.9, debit was at the level of m/24 h and water outlay reached 3 l/s (Ботороев, 1991;

Белоусов и др., 2000).

Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, The studied soil was cambisol, containing humus with iron accumulation in the upper section. In that zone humus was rougher and often mixed with granular soil. The analysis of the humus and carbon contents showed, that their amount was low.

Carbon content increased from 1.8 to 6 % in the upper layer (0-10 cm) and from 1 to 3 % in the layer of 10-20 cm depth. The amount of humus in the layer 0-10 cm deep increased from 3 to14 % and in the layer at 10-20 cm of depth from 1.5 to 5 % (Fig. 2, 3, 4, 5, 6). The variation in pH was between 7.0 and 8.5 and, as expected, it increased from the upper layer to the lower layer (Fig. 7).

Fig. 2, 3, 4, 5, 6: Dependence of carbon and humus content on depth in the studied soils of the Hangor –Ula mineral springs.

Pulmonary Stomach % % 0 1 2 3 4 0 1 2 3 0,0 0, depth, cm depth, cm 5,0 5, 10,0 10, 15,0 15, 20,0 20, carbon, % humus, % carbon, % humus, % Kidney Liver % % 0 2 4 0 5 0, 0, depth, cm depth, cm 5,0 5, 10,0 10, 15, 15, 20, 20, carbon, % humus, % carbon, % humus, % Female % 0 5 10 0, 5, depth, cm 10, 15, 20, carbon, % humus, % Fig. 7: Dependence of pH on depth in the studied soils of the Hangor –Ula mineral springs.

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia pH 6,5 7 7,5 8 8, depth, cm Stomach Female Pulmonary Liver Kidney The predominant salt types in the soil of all the studied mineral springs were: chlorides, hydrogen carbonates, calcium and magnesium (Fig. 8, 9, 10, 11, 12). The results of water extraction showed, that the sum of salt reached 0.05 -0.3 %. That amount is characteristic for not-saturated soils.

Fig. 8, 9, 10, 11, 12: Water extraction results for the studied soils of the Hangor –Ula mineral springs.

Pulmonary Stomach mg - equ / 100 g mg - equ / 100 g -1,2 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 1,2 -1 -0,5 0 0,5 0 4 depth, cm depth, cm 8 Cl SO4 Ca Mg Na+K CO НСО Cl SO4 Ca Mg Na+K CO НСО Kidney Liver mg - equ / 100 g mg - equ / 100 g -1 -0,5 0 0,5 1 -1 -0,5 0 0,5 0 4 depth, cm depth, cm 8 12 Cl SO4 Ca Mg Na+K CO НСО Cl SO4 Ca Mg Na+K CO НСО Female mg - equ / 100 g -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 depth, cm Cl SO4 Ca Na+K CO3 Mg НСО Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, The vertical distribution of salt content did not reveal any regularity (Fig. 13).

Fig 13: Vertical distribution of salt content in the studied soils of the Hangor –Ula mineral springs.

Salt, % 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0, depth, cm Stomach Female Pulmonary Liver Kidney Table 2: Hydro-chemical analysis of the Hangor –Ula mineral springs.

рН Spring name Formula of Kurlov Cl Pulmonary 8. M 2.8 Ca 70 Mg SO4 47 Cl 28 HCO3 Kidney 7. M 0.29 Mg 42 Na 34 Ca HCO3 42 SO4 29 Cl Stomach 7. M 0.28 Ca 47 Mg HCO3 44 Cl 28 SO4 Warmhearted 8. M 0.3 Ca 44 Mg 44 Na HCO3 58 Cl 28 SO4 Female 8. M 0.2 Mg 64 Ca HCO3 53 SO4 27 Cl Suburga 8. M 0.4 Ca 48 Mg HCO3 56 Cl 30 SO4 Papy Arshan 8. M 0.27 Mg 55 Ca HCO3 Papy Arshan 8. M 1.8 Ca East Sayan The mineral springs of so-called Arshan are located in Tunka valley. Although they were discovered as early as in the 17th century, the first official information was published in 1894. In the next years they were examined by many scientists (Уфимцев, 1991;

Белоусов и др., 2000;

Ломоносов и др., 1977).

Of our interest were the following mineral springs: Arshan, a spring at the foot of a high terrace cropping out on limestone, Suburga and Papy Arshan (Fig. 1).

Those mineral springs can be of thermal background and therefore, contain cold or hot water. The common chemical composition consists of hydrogen carbonates, chlorides and calcium with mineralization lower than 1g/l. The percentage of gaseous nitrogen can come up to 15.9%. The content of hydrogen sulphides does not exceed 1mg/l and the radioactivity reaches 0.5 mµS/l (Ломоносов и др., 1977).

According to our investigations, the water chemical composition included hydrogen carbonates, sulphates, calcium and magnesium with the mineralization rate from 0.4 to 2.4-4.4 g/l (Table 2). Furthermore, the study showed a high concentration of CO2. The content of carbon dioxide in the solution depended on temperature and achieved 1.4-4.4 g/l. In general, we recorded gas saturation at the level of 3-11.5 g/l. Temperature variation ranged from 11 to 45°C (Ботороев, 1991).

Arshan Health resort.

The soil located next to the mineral spring had a flat profile (0;

5 m) and is therefore called presoil or incompletely developed soil. With an increasing distance from the mineral spring the type of soil changed. 20 m away from the spring’s origin we found marshes, meadow gley, and within the radius of 50 m and 200 m we came across cambisol.


The content of carbon and humus were determined in the upper layer (0-0.5 cm). We noticed, that the content of carbon changed differently than we had expected. Its amount varied between 0.4 and 1.5 %. Humus had the highest content at the beginning, then revealed a strong decrease and later again a slight increase (Fig. 14). That showed us the characteristic accumulation and decomposition rate of organic substances in the soil. Next to the mineral spring, the amount of moisture was enough to form a peaty horizon. Not far from the spring, vegetation was small and often trampled down by humans. This explains the low concentration of carbon and humus. However, their amount increased again with a bigger distance from the spring, as shown in the transversal profile. The vegetation changed to different types of cereals and sedges, which resulted in a higher diversity.

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia Fig. 14: Distribution of carbon and humus Fig. 15: Distribution of soil pH in the transversal content in the transversal profile of the profile of the Arshan mineral spring Arshan mineral spring pH Arshan 8, 8, 1, 8, % 8, 0, 8, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m distance, m pH carbon, % humus, % The pH was little alkaline and varied between 8.5 and 8.75. That attributes to the influence of the native limestone and marble, on which the soil developed. Up to the distance of 20 m from the spring, pH increased again. Within the radius of 50 m we came across soil, which contained granular soil, sand and little stones, making it possible for water to trickle through quickly. 200 m away from the spring we found soil, which had developed out of limestone and pH increased again. As a result, we can see a non-uniform plot of pH in the transversal profile.

The analysis of water chemistry allowed us to ascertain, that the anion- cation composition of salts was different. Presence of the following mineral salts was noted: sulphates, hydrogen carbonates, calcium, magnesium and sodium (Fig. 16). Sulphates originated from thick sulphuric layers of a volcanic deposit, which were dissolved by deep waters and transported up to the surface. Hydrogen carbonates, calcium and magnesium were a part of the soil forming rocks in situ, which were situated only a few cm under the surface. Calcium and sodium resulted from the weathering of sodium and calcium feldspar.

Fig. 16: Cation – anion composition of salts in the transversal profile of the Arshan mineral spring.

Arshan 2, mg - equ / 100 g 1, 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m Cl SO4 Ca Mg Na+K НСО Within the distance of 0-5m we observed the highest concentration of salts, which was pouring out of the mineral spring and accumulated quickly nearby. Of course, high concentration of salt in a spring is always reflected in the surrounding soil.

Moreover, we observed a uniform decrease of salt in the transversal profile, which was connected to the weakening influence of the mineral spring (Fig. 17).

Fig. 17: Salt content in the transversal Fig. 18: Distribution of carbon and humus content in profile of the Arshan mineral spring. the transversal profile of the Suburga mineral spring Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, Salt, % 1, Suburga 1,2 0, % 0, % 0, 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m distance, m amount of salt carbon, % humus, % The spring Suburga (old Arshan, Second Arshan) The spring is located 5 km to the west from the Arshan health resort, along the East Sayan Mountains, at the foot of a slope (coordinates 51°5434,25), where karst waters pour out on the surface. The sampled water contained hydrogen carbonates and calcium and did not belong to the sort of mineralized waters. Water temperature was 5-8°C. Within the area of 100 – m, 3 exits of the spring are situated. They differ in size and debit. The eastern exit had the debit of 0.8 – 0.9 m/s. The biggest one is located in the middle, with the debit of 2-4 m3/s. The third exit is very small and less important (Белоусов и др., 2000).

The three escaping springs flow together and meet in a lake developed on travertines, which gradually becomes a swamp. The travertine on the lake acts as a barrier and stops the trickling water. The upper soil horizons contain rough humus. They are formed on the deposed travertine with the thickness of 10-50 cm and show different densities and forms of destruction. The soil profile clearly demonstrated us, that the horizon with granular soil was bleached. This can be caused by the process of material transportation with water down the slope. The analysis of humus and carbon content revealed, that their significance was small. The content of carbon changed from 1.8 to 6 % in the upper layer (0-10 cm) and from 1 to 3 % in the lower layer (10-20 cm). The amount of humus achieved 3 – 4 % in the layer of 0-10 cm depth and 1.5 – 5 % in the layer of 10-20 cm depth (Fig.18).

The deposed travertine was still observed at a considerable distance from the spring. The spring water flows into the river Bugat and carries fragments of travertines up to 3 km.

In the transverse profile we noticed changes in the type of soil: within the radius of 0 m – swamp, 5 m – presoil, 20 m – meadow gley, 50 m – cambisol, 200 m – podsole.

At the distance of 0m the soil was rich with humus, with the content up to 15%. 5 m further, in the persoil, the amount of humus fell sharply. At the distance of 20m, the concentration of humus rose. This can be explained by the accumulation of organic substances, due to a great variety of grasses. From 50 to 200 m the concentration of humus gradually decreased, until it reached the content typical of forest soil. The maximum amount of humus was accumulated in the upper layer (0-20 cm), not as we had expected (Fig. 19).

Fig. 19: Dependence of carbon and humus content on depth in the studied soil of the Suburga mineral spring.

Suburga % 0 5 10 15 depth, cm carbon, % humus, % Next to the spring, the soil was little saturated and with the increasing distance it contained less salts. That corresponds to the typical chemical composition of a forest soil. The cation – anion content included: hydrogen carbonates, chlorides, calcium and magnesium. Unlike in Arschan, the concentration of sulphates was low. The water, which pours out of the spring, is ground and slope water. It flows over and trough limestone and shale (Fig. 20, 21).

The concentration of salt next to the origin of the spring was lower than 5 m further, because next to the spring the soils are washed out by water. Within the distance of 5m the salt concentration increased because of evaporation, which at the same time also forms travertines. Within the radius of 20 m the influence of the spring decreases and 200 m further the salt concentration was already low.

The value of pH correlated with the concentration of salt (Fig.22).

Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia Fig. 20: Cation – anion composition of salt in the length profile of the Suburga mineral spring.

Suburga 1, 1, 1, mg - equ / 100 g 0, 0, 0, 0, 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K Fig. 21: Salt content in the transversal profile Fig. 22: pH in the transversal profile of the Suburga of the Suburga mineral spring. mineral spring.

pH Salt, % 0, 0, % 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m Удаление, м pH amount of salt The spring water had the pH of 8.3 and the mineralization of 8.3g/l. It contained chlorides, sulphates, hydrogen carbonates, magnesium and calcium (Table 2) The vegetation showed the signs of anthropogenic influence. Some interesting moss species were found. Lower parts were covered with a small film and sometimes crusts of travertines showed. Travertines can also be formed on stalk and other parts of plants, which are in contact with water, revealing a high concentration of oxygen.

0 m – associations with the predominance of Betula pendula Roth and Pinus sylvestris and the sub domination of Carex sp.

5 m – meadow with different sorts of grass with the predomination of Elytrigia repens (L.) Nevski, Plantago major L., P. media L., Ranunculus propinquus C.A. Meyer.

20 m – meadow with the association of E. repens, Poa pratensis L., Phleum pratense L.

50 m – forest with the predomination of P. sylvestris, B. pendula, Pinus sibirica Du Tour, single noted Larix sibirica Ledeb. and Populus tremula L.;

at the bush level Rhododendron dahuricum L. В and different grass with the predomination of Calamagrostis obtusata Trin., Vaccinium vitis-idaea L., Rubus saxatilis L.

200 m – forest with the predomination of P. sibirica and P. sylvestris. At the bush level, Rh. Dahuricum appears. At the grass level Bergenia crassifolia (L.) Tritsch develops.

The Papy Arshan spring.

The spring is located 12 km from the Arshan health resort at the southern foot of the East Sayan slopes (coordinates:

51°5346,81). Its water chemical composition corresponds to the spring in Suburga, but the origin is different. The water from the Papy Arshan mineral spring forms itself on the bottom of a karst funnel, which is situated on the foot of the main Tunka slope in the zone of fractures. The spring water pours out of a karst lake and unites with the brook “Little Bugatay”.


Moreover, 2 km from the brook, the water vanishes under the ground and trickles downwards. The spring debit is 0.05 m3/s. At the bottom of the, lake but also at the shore, we found the deposit of dark colour, the mineral Vivanit, which is formed under aerobic conditions. The recorded water temperature was 5°C.

different sorts of grass, with predominant С. langsdorfii Link.

0m– Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, 5m– forest with P. sylvestris, B. pendula. At the grass level we find Melica nutans L., Vicia baicalensis (Turcz.) B. Fedtsch., Maianthemum bifolium (L.) F.W. Schmidt and R.

saxatilis 20 m – forest with P. sylvestris, B. pendula. Among the grass species predominate: Pteridium aquilinum (L.) Kuhn and V. unijuga A. Br.

50 m – forest with P. sylvestris, B. pendula. Among the grass species predominate: Pteridium aquilinum (L.) Kuhn and V. unijuga A. Br.

200 m – mixed forest, with the predominance of P. sylvestris and the sub domination of Padus avium Miller. Among the grasses P. aquilinum and Equisetum pratense Ehrh predominates.

Around the spring (distance 0 m), a boggy soil was observed, while at the distance of 5, 20, 50 and 200 m – cambisol. Next to the karst funnel, the accumulation of peat occurred. That is why at this site also the concentration of humus was very high (5%). The sample point 20 m away from the spring was located on a pathway, where people trampled the vegetation down.

Therefore, the content of humus was low there. Within the radius of 50 m and further, the predominant vegetation was forest.

The soil itself was only covered with a few plants. Hence the content of humus and carbon was low (Fig. 23).

Fig. 23: Distribution of carbon and humus content in the transversal profile of the Papy Arshan mineral spring.

Papy Arshan % 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m carbon, % humus, % The extracted water contained hydrogen carbonates, chlorides, calcium and magnesium. The highest concentration reached CaCO3, which is connected with the funnels origin from limestone. Chlorides came from the weathering of shale rocks. The highest content of salt was found near the mineral spring. The amount of salt and the level of saturation decreased with the distance. This is characteristic for forest soils. The pH was acid (Fig. 24, 25, 26).

Fig. 24: Cation - anion composition of salt in the transverse profile of the Papy Arshan mineral spring Papy Arshan 1, 1, 1, mg - equ / 100 g 0, 0, 0, 0, 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m Cl SO4 Ca Mg Na+K НСО Fig. 25: Salt content in the transversal profile Fig. 26: pH in the transversal profile of the Papy of the Papy Arshan mineral spring. Arshan mineral spring Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia pH Salt, % 1,00 7, 0, 6, 0, % 0, 5, 0, 4, 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m distance, m pH amount of salt Mineralization of the spring water was 0.27-1.8 g/l. The value of pH was 8.5. Concerning the chemical composition, water contained: hydrogen carbonates, chlorides, calcium and magnesium (Table 2) The Calcium mountain spring.

The Calcium mountain spring is located at the foot of a high terrace formed by limestone. That is why the mineral spring got its name. The spring water contained high concentration of hydrogen carbonates. The value of pH was 7.5. Next to the mineral spring (distance 0 m) plants were missing, but the upper horizons contained little particles and decomposed water plants. The content of humus was 1%. With the increasing distance from the mineral spring, the vegetation got thinner and the amount of humus decreased. The soil was exposed to anthropogenic influence (Fig. 27).

Fig. 27: Distribution of carbon and humus content in the transversal profile of the Calcium mountain spring.

Calcium mountain % 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m carbon, % humus, % The pH near the crop out of the spring was alkaline. Further, in the pine forest, it decreased and with the increasing distance it rose again, due to the local soil forming bedrock (limestone), which favours a basic pH (Fig. 28).

Fig. 28: pH in the transversal profile of the Calcium Fig. 29: Salt content in the transversal profile of the.

mountain spring. Calcium mountain spring Salt, % pH 8,50 0, 8,40 0, 0, 8, % 8,20 0, 8,10 0, 8,00 0, 7,90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m distance, m pH amount of salt Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, The maximum content of salt was found in the presoil next to the spring. Gradually, the rate of salt decreased and at the distance of 200 m the soil showed no sign of saturation (Fig. 29).

As for chemical composition, the soil contained chlorides, hydrogen carbonates, magnesium and calcium (Fig. 30).

Fig. 30: Cation - anion composition of salt in the transverse profile of the Calcium mountain spring.

Calcium mountain 1, 1, 1, mg - equ / 100 g 0, 0, 0, 0, 0, 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 distance, m Cl SO4 Ca Mg Na+K НСО Spring vegetation is a poorly known component of Baikal Siberia vegetation. The data published so far included only the positions of rare species connected with those communities. Up to now, no complex geobotanical or ecological researches were carried out. During the course of our research, the following communities were recognized and documented: 4 vegetation communities from the Montio-Cardaminetea class and 5 independent spring moss communities from the Fontinaletea antipyreticae class (Hinterlang1992, Zechmeister & Mucina 1994, Hbschmann 1986). Particularly interesting are the lime loving Cratoneurion commutati Koch 1928 communities. Those communities are connected with intensive underground water outflows, containing a high concentration of lime;

this causes lime deposits in the form of travertines. Spore plants, such as mosses, liverworts, algae, and bacteria, were the main components of spring communities. They are actively involved in the formation of extensive travertine areas. Dried-out travertines, during the long-term ecosystem transformation process, become home for many other vegetation formations.

40 species of algae were exposed on the soil of the mineral spring of Hangor – Ula. They were subdivided into 4 sections.

The predominated section was Chlorophyta, containing 28 species. From the section Xantophyta only one species was represented: Heterothrix tribonemotoides Pasch. Bacillariophyta were poorly developed in the soil of the mineral spring and only 2 species- Hantizschia amphioxis (Ehr.) Grun and Pinnularia borealis Ehr.- were widely spread. This can be explained by the limited influence of iron, depending on the cation composition of mineral water. As for the green mass, in the soil developed Chlorhormidium flaccidum (Ktz) Fott, Macrochloris dissecta Korsch., Chlorococcum hypnosporum Starr, Mychonanstes homosphaerica (Skuja) Kalina et Pun. Among Cyanophyta, Plectonema gracillium (Zorf.) Hansg., Nostoc punktiforme (Ktz.) Elenk formed a typical surface film. The family of Chlorococacceae, which protoplasts have the extraordinary property to adapt to extreme conditions, also represented a high number of species. Important diversity showed the family of Chlamydomonadaceae, due to the acid and neutral reactions with the suspension of soil.

CONCLUSION Mineral springs are an interesting object for investigation. Around them often develop legends, myths and stories, which give them a special miraculous appearance. Every spring has its own name, which is determined by its characteristics. For the inhabitants of the Tunka valley – the Buryat - it is a place of worship. For vacationers and sick people it is a place for healing.

For scientists it is an object of their investigation. Every mineral spring has its own ecosystem, with a high diversity of plants, characteristic soil cover and special physical and chemical properties. The ecosystem is flexible and depends on historical, climatic, and hydro-geological factors. It is important to protect and preserve mineral springs. The migration of substances and the reactions in the soil profile, which take place under the influence of the surroundings, are of importance for the assessment of the ecosystem. The traditional methods of investigation, which concentrate on one or only a few factors concerning the soil formation, are not sufficient any more. It is necessary to form a complex point of view for studying the soil in the landscape.

Our investigations showed the interactions of mineral water, slope water and vegetation with each other. The mineral springs in Hamar – Daban and East Sayan have their own characteristics and therefore differ in their chemical composition.

REFERENCES АНДРЕЕВА В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли. - СПб.: Наука, 1998. - 351 с.

АРИНУШКИНА Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Изд-во МГУ, 1970, - 487 с.

АФАНАСЬЕВ А.Н. Колебания гидрометеорологического режима на территории СССР (в особенности в бассейне Байкала).- М.: «Наука»,1967. – 229 с.

БЕЛОУСОВ В.М., Будэ И.Ю., Радзиминович Я.Б. Физико-географическая характеристика и проблемы экологии юго-западной ветви юайкальской рифтовой зоны: Учеб. Пособие. – Иркутск: Изд-во Иркут. Ун-та, 2000. – Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia БОТОРОЕВ К.С. Курорт Аршан. – Улан-Удэ. Бурят. кн. изд-во, 1991. – 96 с.

ГОЛЛЕРБАХ М.М., ШТИНА Э.А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969.- 228 с.

Зонов Б.В. Континентальность климата Иркутской области // Сб. «Краткие сообщения о научно исследовательских работах ИГУ». Иркутск, 1962.

ЛОМОНОСОВ И.С., КУСТОВ Ю.И., ПИННЕКЕР Е.В. Минеральные воды Прибайкалья. – Иркутск:

Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1977. – 224 с.

РЕЗНИКОВ А.А., МУЛИКОВСКАЯ Е.П., СОКОЛОВА И.Ю. Методы анализа природных вод. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., Изд-во «Недра», 1970, - 488 с.

УФИМЦЕВ Г.Ф. Геоморфологические экскурсии в Прибайкальев (Тункинская долина). Методические указания.

Изд-во ИГУ, - Иркутск.1991. – 44 с.

GROVER R.D., BOLD H.S. Phycological studies. 8. The taxonomy and comparative physiology of the Chlorosarcinales and gertain other edaphic algae // Univ. Texas Publ., 1969. - 6907. - P. 1-165.

HBSCHMANN A. VON, 1986. Prodromus der Moosgesellschaften Zentraleuropas. Bryophyt. Bibl. 32, Gebr.

Borntraeger Verl., Berlin – Stuttgart ZECHMEISTER H. & MUCINA L., 1994. Vegetation of European springs: High-rank syntaxa of the Montio Cardaminetea, J. Neg. Sci. 5 (3): 385- HINTERLANG D, 1992. Vegetationskologische der Weichwasser Quellgesellschaften zentraleuropaischer Mittelgebirge, Crunoecia 1: 5 - CARTOGRAPHICAL ASSESSMENT OF POLLUTION AND DECLINE OF FOREST ECOSYSTEMS BY INDUSTRIAL EMISSIONS IN BAIKAL REGION MIKHAILOVA T. A.

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Russia, 664033 Irkutsk, Lermontov str., 132, P.O. Box 317 E-mail: mikh@sifibr.irk.ru ABSTRACT Data on pollution and forest condition obtained over the whole Baikal Natural Territory (BNT) have been analyzed and summarized. The results of scientific analyses were used as a basis for development of BNT maps reflecting forest pollution Proceedings from International conference, 14.2-18.2.2008, Kostelec nad ernmi lesy, Czech Republic, and vital status of tree-stands. For developing the maps GIS-technologies were used. According to the overall assessment, the area of forests polluted to different extent within BNT amounts to about 30% of the forest-covered territory (20% of the total).

The first developed map shows the territorial location and size of several pollution fields. The pollution field is an area polluted by a certain industrial complex or by overlapping of emission flows from various industrial centers or by trans-regional pollution caused by emission transfers. The second map shows locations of pine tree-stands of different vital status defined by a set of indices. Primary classes of vital state of tree-stands have been identified, i.e. those of low, moderately, heavily weakened and rather healthy ones (background tree-stands). The maps developed may be regarded as reference ones, reflecting phenomena which require further monitoring necessary for justified forecast of forest vegetation status in the polluted territories, including the change of level and character of emission load.

Key words: forest pollution, tree-stands vital status, cartographical methods.

INTRODUCTION The Baikal region is directly linked with the worldwide-known Lake Baikal and is located in the center of Asia on the territory of two states – Russia and Mongolia. We are examining only the Russian part of the Baikal region, which is termed “Baikal Natural Territory” in the Russian Federation Law “On Lake Baikal Protection” (1999). In keeping with the law, the Baikal Natural Territory (BNT) includes Lake Baikal and adjacent water-protection zone, the lake catchment area within the territory of Russia, specially protected natural territories, as well as the territory up to 200 km wide to the West and North West from the lake. The following ecological zones are distinguished within BNT: central (includes Lake Baikal, water protection territory as well as specially protected natural territories), buffer (includes the lake catchment area within the territory of Russia), atmospheric impact zone (includes the territory outside of the Baikal catchment area up to 200 km wide to the West and North-West from the lake, from which industrial atmospheric emissions transfer is possible with negative effect on the lake ecosystem). The total area of BNT is 38.6 mln ha.

The forests of Lake Baikal basin are presented by ecosystems of high-level, medium-level area, lowlands, plateaus, hollows and plains (Atlas…, 1993). A wide variety of sub-classes of ecosystems speaks in favor of significant diversity of natural conditions at the territory. In the structure of forest species composition, conifers prevail, with pine accounting for 31%, larch – 33%, cedar – 12%, fir-tree and spruce – 4%, small-leaved species (birch, aspen, shrubs) – about 20% (The Present…, 1996).

The largest masses of pine forests are concentrated in Prebaikalia and south-western Transbaikalia. Larch forests are formed by two species of larch: Siberian and Daurian and are presented virtually in all the ecosystems. Cedar forests are concentrated in Predbaikalia and Transbaikalia highlands and medium-lands ecosystems. Forests formed by Siberian fir in the basin of Lake Baikal have a narrow ecological natural habitat (central part of the Khamar-Daban mountain ridge). Spruce forests are not intensively spread, mainly in Predbaikalia and in flood-lands of Transbaikalia rivers. Birch forests grow everywhere, but on restricted areas (Gerasimov et al., 1965).

The role of Baikal forests as stabilizers of natural environment cannot be over-estimated. Suffice it to say that mountain-taiga belt of Baikal basin together with sub-taiga forests and sub-Alpine sparse forests forms around 80% of water flow to the Lake Baikal (Atlas…, 1993). This speaks in favor of the fact that surrounding forests and vegetation as a whole are an indispensable component of formation of pure Baikal water.

Among numerous negative factors affecting forests, atmospheric pollution currently comes to the fore. Its influence is particularly dangerous for coniferous forests characterized by increased sensitivity to polluting agents. Such coniferous species as Daurian larch, Siberian larch, common juniper, Siberian fir, Scots pine, Siberian cedar and Siberian spruce, as compared to deciduous species have a one order lower resistance to acidic pollutants - hydrogen fluoride and sulfur dioxide (Rozhkov, Mikhailova, 1993).

Significant of industrial emissions as a negative environmental factor affecting vital status of BNT tree-stands is accounted for by a powerful economic potential of the region, which in the future will exceedingly grow. In these conditions the problems associated with preservation of structural integrity and resistance of the forests – a component playing a key role in the formation of water flow to Lake Baikal – are likely to grow. There are 10 large industrial complexes at the BNT: Irkutsk, Angarsk, Usolye, Shelekhov, Nizhneselenginsk, etc. Their emissions are characterized by increases toxicity due to the presence of sulfur, carbon, nitrogen oxides, as well as hydrogen fluoride, heavy metals aerosols, organic compounds, including polycyclic aromatic hydrocarbons. Annual amount of emissions from all the industrial complexes amounts to 400- thousand tons of polluting agents (State report…, 2004).

By now there has been accumulated a solid body of facts allowing to evaluate the level of forests pollution and vital status of tree-stands, as well as to reflect the results acquired by construction of adequate spatial models – thematic ecological maps for this territory. To this aim there was conducted a scientific analysis of the published data obtained by the author and the colleagues in 1997-2007 (Mikhailova, 1997;

Pleshanov, Mikhailova, 1998;

Pleshanov et al., 1999, 2000a, 2000b;

Mikhailova, 2000, 2003;

Mikhailova, Berezhnaya, 2000, 2002;

Afanasieva et al., 2004, 2007;

Mikhailova et al., 2005a, 2005b, 2006).

MATERIAL AND METHODS The main object of investigation was presented by tree-stands of Scots pine (Pinus sylvestris) – one of the principal forest forming species in the BNT characterized by high sensitivity to air pollution. Field observations of the forests were carried out in 1993-2007 using methods approved by the Russian Forestry State Bodies (Instruction, 1983;

Methods…, 1987), international methods ICP Forests (Manual…, 1994) were also taken into account. In accordance with the methods several dozens of sample plots were prepared, their network embraced the whole BNT. When making sample plots relief peculiarities, location of pollution sources, direction of prevailing atmospheric transfer were considered. On each sample plot there were determined basic forest-estimation characteristics of tree-stand, geobotanical description was conducted, the level of tree Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia crowns defoliation, the age of needles were determined, length and mass of pine shoots and needles were measured, as well as other parameters. To determine elements composition there were collected pine needles samples, which were delivered to a laboratory, dried, milled with the electric mill to obtain powder, analyzed for the content of elements. In accordance with the existing methods in the needles there was determined content of sulfur, fluorine, lead, mercury, cadmium, copper, aluminum, iron, zinc, manganese, calcium, magnesium, potassium, sodium, silicon, phosphorus, nitrogen (total, protein, non-protein).

Statistical processing of the data was performed using standard statistical methods.

Evaluation of the level of forests pollution and tree-stands vital status was carried out in compliance with the earlier elaborated methodological approach (Pleshanov et al., 1999, 2000b;



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 15 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.