Лаборатория охраны и мониторинга растительного покрова

Заведующий – доктор биологических наук Борис Сергеевич Петропавловский

Лаборатория образована в 1997 г. на основе лаборатории рекреационных лесов и ландшафтной архитектуры.

В настоящее время коллектив лаборатории насчитывает 9 сотрудников, среди них 4 доктора и 2 кандидата наук: д.б.н. Б.С. Петропавловский, д.б.н. Т.А.Москалюк, д.б.н. В.П.Селедец, д.б.н. В.М.Урусов, к.с.-х.н. А.Н. Прилуцкий, к.б.н. А.А.Брижатая, М.В. Смирнова, М.В. Михалин, Б.В. Попков.

 

ОСНОВНЫМИ НАПРАВЛЕНИЯМИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЯВЛЯЮТСЯ:

• исследование состояния растительного покрова Дальнего Востока и возможностей его охраны в современной экологической обстановке;
• изучение многолетней динамики растительного покрова на особо охраняемых территориях;
• разработка методов экологического и географического анализа и мониторинга дендрофлоры, лесной, тундровой и лесостепной растительности;
• выявление ритмов и катастроф растительного покрова юга Российского Дальнего Востока;
• разработка концепции экологического ареала (экоареала) вида у растений;
• экологическая оценка территории по растительному покрову при разработке научных основ формирования оптимальной региональной системы особо охраняемых природных территорий.

 

 

На фото: д.б.н. Б.С. Петропавловский, д.б.н. Т.А. Москалюк и к.б.н. А.А. Брижатая на рабочем совещании

С момента своего образования лаборатория проводит исследования по направлению «Антропогенные изменения растительного мира». Ранее (1975–1997 гг.) в этом же направлении работала лаборатория зеленых зон и ландшафтной архитектуры (заведующий – к.с.-х.н. А.Ф. Журавков), которая исследовала процессы, происходящие в зеленых зонах под воздействием разнообразной, в первую очередь – рекреационной деятельности (к.б.н. В.П. Селедец), разрабатывала научные основы конструирования лесопарковых и парковых пейзажей. В 80-е годы проводились работы в области так называемой «промышленной ботаники», в результате которых был разработан ассортимент пыле- и газоустойчивых растений для Южного Приморья (к.б.н. Н.М. Воронкова, к.с.-х.н. А.Н. Прилуцкий). Исследован рекреационный потенциал дубовых лесов, разработаны рекомендации по ведению лесного хозяйства в дубовых лесах зеленых зон (д.б.н. А.П. Добрынин). Из публикаций этого периода следует выделить коллективную монографию «Озеленение городов Приморского края» (1987). В 1990 г. лаборатория получила новое название «рекреационных лесов и ландшафтной архитектуры» и некоторое время вела исследования по лесной рекультивации карьеров и отвалов горнодобывающих предприятий в Приморском крае. Наиболее важным достижением периода следует считать разработку д.б.н. А.П. Добрыниным методики оценки рекреационной нагрузки на древостой и расчета допустимых нагрузок.

В период с 1997 по 2004 гг. лабораторией руководил д.б.н. А.П. Добрынин. За эти годы вышла в свет монография А.П. Добрынина «Дубовые леса Дальнего Востока», в которой на основании обширных материалов разработаны предложения по оптимизации охраны и пользования в этой крупной растительной формации российского Дальнего Востока. Значительное внимание уделялось исследованиям по мониторингу с целью охраны растительного покрова особо охраняемых и перспективных для охраны природных территорий. Совместно со специалистами институтов гг. Благовещенска и Биробиджана изучен растительный покров ботанического сада Амурского НЦ ДВО РАН, Биробиджанского дендрария, заповедника «Бастак», проектируемого природного парка «Кульдур». В соавторстве с сотрудниками Биолого-почвенного института и Тихоокеанского института географии ДВО РАН опубликована монография «Сосудистые растения островов залива Петра Великого», предложено использование островов Русского, Рикорда и Аскольд как частей морского природного парка. Опубликована монография «Флора сосудистых растений острова Русский» (Недолужко, Денисов, 2001). С 2005 г. лабораторией руководит д.б.н. Б.С. Петропавловский. 

В результате исследований, выполненных лабораторией, накоплен значительный материал, отражающий текущее состояние и динамику растительного покрова ряда дальневосточных территорий, выявлены основные антропогенные факторы, влияющие на характер современных изменений в растительном покрове российского Дальнего Востока. Осуществлен эколого-географический анализ дендрофлоры Приморского края. Установлено, что количественные меры экологической сопряженности таксонов лесной растительности по 9 ведущим факторам среды однозначно определяют параметры их толерантности и экологических оптимумов. Это позволило составить экологические паспорта 14 основных лесообразующих пород и 34 преобладающих типов леса. Выявленные сопряженности между ведущими факторами среды и встречаемостью того или иного таксона позволяет с высокой точностью моделировать ареалы распространения основных древесных пород и типов леса в границах Приморья, что может быть использовано в практике лесного хозяйства края. На основе использования информационного анализа выявлены основные экологические характеристики видов фоновых кустарников, произрастающих в лесных формациях Приморского края; дана оценка распределения видов кустарников (подлеска) по факторам среды, определяющим экологию кустарников: сумма активных температур, гидротермический коэффициент, осадки годовые, температура в январе, температура в июле, высота над уровнем моря, ориентировка по странам света (экспозиция) склонов, крутизна склонов.

 

На фото: орех манчжурский, плоды

Из наиболее крупных научных публикаций по этому направлению следует отметить монографию Б.С. Петропавловского «Леса Приморского края: эколого-географический анализ» (2004). Эта книга в сочетании с ранее изданной «Картой лесов Приморья» (2001; автор-составитель Б.С. Петропавловский), создают цельное представление о состоянии лесов Приморья, об их динамике, использовании, дают необходимую информацию к составлению рекомендаций по охране и рациональному использованию лесных ресурсов Приморского края. Эта монография представляет собой сводку по лесной растительности края с отражением природных, исторических и антропогенных факторов лесообразовательного процесса. Характеризуются эколого-географические аспекты структурных уровней растительности. Особое внимание уделено вопросам биологического разнообразия растительности на уровне дендрофлоры и типов леса с лаконичным, но достаточным описанием видов и лесных сообществ.

Б.С. Петропавловский

Т.А. Москалюк

Изучением динамики фитоценотического разнообразия вторичных лесов Дальнего Востока в лаборатории занимается Т.А. Москалюк. Ею выявляется парцеллярная структура лесов как на севере Дальнего Востока, так и на юге; детальные исследования проводятся экологическом профиле «Горнотаежный» (окрестности с. Горнотаежное). На последнем комплексно изучаются вторичные лесные экосистемы с преобладанием широколиственных пород. Профиль используется научными сотрудниками ведущих биологических центров ДВО РАН, Сибири, Европейской части России, а также в учебном процессе лесных и педагогических вузов Уссурийска и других городов и поддерживается сотрудниками лаборатории как основа наземного экологического мониторинга и сохранения фитохорологического биоразнообразия приморской тайги. Благодаря профилю впервые выполнен анализ жизненных форм фитоценоза с учетом парцеллярной структуры в одном из самых распространенных вторичных типов леса Южного Приморья и установлено, что жизненные формы растений отражают адаптационные возможности не только растений, ценопопуляций, но и фитоценозов. На Севере Дальнего Востока работы ведутся на постоянных пробных площадях на стационаре «Снежная Долина» в окрестностях г. Магадана. В основных типах лиственничных лесов и редколесий Севера Дальнего Востока России выявлены закономерности биологического круговорота зольных элементов, азота и особенности первичной продуктивности. Анализ материалов по первичной продуктивности и биологическому круговороту зольных элементов и азота в основных типах лиственничных лесов и редколесий Севера Дальнего Востока России выявил общие закономерности для всех типов леса региона. Так, в соответствии с классификацией Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич (1960), осоково-сфагновые редколесья относятся к очень малопродуктивным фитоценозам, бруснично-лишайниковые - к малопродуктивным, зеленомошно-брусничные и разнотравно-хвощовые лиственничники - к среднепродуктивным; по типу биологического круговорота северные лиственничные экосистемы могут быть охарактеризованы как калиево-кальциево-азотные, низкозольные, очень малопродуктивные, мало- и среднепродуктивные, сильно заторможенные и заторможенные.

 

Детальные экологические натурные исследования лесной растительности в одном из эталонных лесных участков южного Приморья – в Учебно-опытном лесхозе Института леса и лесопаркового хозяйства Приморской сельскохозяйственной академии (Уссурийский район) – ведет А.А. Брижатая. Ею собраны по определенной схеме на основе регулярной сетки лесотаксационные описания, заложены свыше десяти пробных площадей в преобладающих коренных лесных формациях – чернопихтово-широколиственных и кедрово-широколиственных лесах, также в производных насаждениях. Результаты позволили построить математическую модель «Локальный уровень лесной растительности» (на примере бассейна р. Комаровка Уссурийского района Приморского края), позволяющую по совокупности ведущих факторов среды прогнозировать восстановленную (коренную) растительность, наиболее устойчивую при данных параметрах среды и оценивать изменения структуры лесной растительности при различных сценариях динамики экологических условий.

Сотрудниками лаборатории развивается концепция экологического ареала вида у растений (В.П. Селедец), на основе которой впервые проведены исследования в переходной зоне «океан–суша» на юге Приморского края. В результате было установлено, что ценопопуляционный подход применительно к особо охраняемым природным территориям очень перспективен и позволяет вести мониторинг, так как учет разнообразия ценопопуляций позволяет оценить биоразнообразие территорий с гораздо большей степенью детальности, чем это делалось ранее на видовом уровне. Результаты этого направления сведены в монографию (Селедец В.П., Пробатова Н.С. Экологический ареал вида у растений, 2007). В ней, а также в ряде статей проведен анализ структуры экоареалов видов растений, характерных для контактной зоны «материк –океан», на примере памятников природы Приморского края рассмотрены различные аспекты предлагаемой концепции экоареала вида, на ценопопуляционном уровне описана и проанализирована растительность памятников природы в береговой зоне Японского моря. Определена ценотическая приуроченность 124 редких и исчезающих видов растений Приморского края, выявлены три группы эндемичных растений, которые отличаются от других редких видов приуроченностью не столько к конкретным растительным формациям, сколько к определенным геоморфологическим структурам. Так, выявлены узко локализованные группы эндемиков: 1) группа горных и скальных видов Сихотэ-Алиня; 2) эндемы-кальцефилы южного Сихотэ-Алиня; 3) скально-приморские виды побережья Японского моря. Можно сказать, что В.П. Селедец формирует особое направление ботанических исследований – прибрежноморскую ботанику. Им составлен список из 293 видов сосудистых растений с памятников природы Приморского края, систематический учет и анализ которого позволит проводить мониторинг растительного покрова Приморского края более обосновано. Изучение состояния растительного покрова островов залива Петра Великого позволило оценить серьёзность негативных изменений, произошедших в ней за последние полтора века, и предложить некоторые меры по оптимизации природопользования (в том числе и рекреационного) и стабилизации растительности.

Детальные мониторинговые исследования растительного покрова на постоянных пробных площадях в Забайкальском крае и Монголии ведет А.В. Беликович. Ею предложены методы выявления сенсорных элементов в растительном покрове, наиболее уязвимых к изменениям среды, установлены закономерности в характере изменений растительного покрова, обусловленных аридизацией Центральной Азии. Экспедиционные, стационарные и экспериментальные исследования флоры и растительности ведутся в Сохондинском заповеднике, Алханайском и Онон-Бальджинском национальных парках, заказнике «Горная Степь». На основе статистического анализа данных по флористической структуре мезокомбинаций, выявленной с 1982 по 2007 гг., выявлены тренды в обеднении видового состава климаксовых растительных сообществ, проникновении степных и лесостепных видов и видов-ксерофитов глубоко в верхние пояса растительности гор. Доказывается шестисотлетний ритм в динамике растительного покрова Даурии. Полные данные по мониторингу растительности в Хэнтейской Даурии опубликованы в виде монографии «Постоянные пробные площади Сохондинского биосферного заповедника» (Галанин, Беликович, 2004).

Интересную тему – исследование природных и антропогенных причин деградации и исчезновения хвойных формаций – разрабатывает В.М. Урусов. Им установлена связь дизъюнкции ареалов ряда неморальных формаций, экосистем и отдельных видов с человеческой активностью всего голоцена. Выделено три уровня событий в связи с природными и антропогенными факторами – макро,- мезо- и микроуровень видообразования, ценогенеза и гибридогенез во временных рамках олигоцена–голоцена для экосистем островов Дальнего Востока. Так, проанализировав флористические списки вторичных лесов юго-запада Приморья, автор выявил, что эти леса произошли на месте чернопихтарников доагрикультурного периода, показал, как древние народы осваивали макрорефугиумы биологического разнообразия, являющиеся зонами оптимального местного климата. Ведется также работа над написанием монографии «Деревья, кустарники и лианы Приморья», для чего автором выявляется ценотическая принадлежность и жизненные формы арборифлоры региона.

Сотрудники лаборатории проводят мониторинг растительности на особо охраняемых территориях

 

Лаборатория ведет исследования не только по фундаментальным научным проектам, но занимается и практическими разработками. Так, ею предложены меры по стабилизации состояния и динамики растительного покрова в лесах и разработан ряд методов, обеспечивающих получение оперативной информации о состоянии растительности. Внесён вклад в изучение и составление атласа ненарушенных лесов России, предложен для внесения в состав особо охраняемых природных территорий ряд объектов Дальнего Востока. Собранный по ходу пятилетних исследований материал стал частью материала, явившегося основой для подготовки издания Atlas of Russia's Intact Forest Landscapes. Изучено состояние популяций некоторых редких растений на территории заповедника “Бастак” и предложены меры по их охране (Taxus cuspidata, Picea glehnii и др.) (Б.С. Петропавловский).

Завершена апробация методики на примере составления экологических паспортов растений на основе многомерного анализа с применением информационной статистики. Методика определяет толерантность и экологические оптимумы растений и лесных сообществ по ведущим экологическим параметрам и может быть использована для оценки возможности интродукции растений, производства лесных культур, реконструкции малоценных вторичных лесов, восстановления исходной растительности по совокупности факторов среды, моделирования оптимальной и устойчивой структуры лесной растительности в заданных параметрах экологических условий (Петропавловский Б.С.).

Проводится и работа по изучению конкретных особо охраняемых территорий Дальнего Востока и мониторингу растительности на них. В ряде этих разработок завершена коллективная монография «Растительный мир особо охраняемых территорий Чукотки» (Беликович и др., 2006), в которой даются очерки по растительности и редким видам 26 памятников природы и 6 заказников, а также 12 новых предлагаемых ООПТ Чукотского автономного округа. В течение последних 20 лет ведется мониторинг растительности в Сохондинском биосферном заповеднике. Совместно с лабораторией экспериментальной фитоценологии изучается флора сосудистых растений, растительный покров и растительные ресурсы истоков р. Амур (в пределах Даурии). С конца 2006 г. к работе по этой программе подключилась и лаборатория природной флоры. Начат мониторинг основных типов растительности в Онон-Бальджинском и Алханайском национальных парках. Готовится к публикации многотомная сводка «Флора Даурии».

Из практических работ – реинвентаризация лесных ресурсов на территории Ботанического сада-института ДВО РАН. На 160 га заповедного леса повторно (после 1980 г.) проведено описание всех деревьев основных лесообразующих пород – пихты цельнолистной и кедра корейского (сосны корейской). Эти материалы являются основой для изучения динамических процессов и анализа состояния древостоя самого южного в России массива чернопихтово-широколиственных лесов.

С 2008 г. в состав лаборатории вошла организованная в 2005 г. группа ботанический технологий (заведующий - к.с.-х.н. А.Н. Прилуцкий). Это новое направление деятельности ботанического сада, связанное с разработкой новых методов и технологий культивирования и размножения древесных растений.  Группой были проводены работы по введению в озеленение города новых пород и необычных форм древесных растений. Один из инновационных проектов лаборатории – питомник хвойных растений. А.Н. Прилуцким разрабатываются новые подходы к изучению систем организации в лесных ценозах, в частности, попытки применения концепций теории информации и термодинамики к анализу проблем фитоценологии. В 2003 г. у А.Н. Прилуцкого вышла оригинальная монография «Жизнеспособность дуба монгольского в условиях различной влагообеспеченности», в которой изложены итоги исследования информационных процессов, протекающих в системе ассоциаций дуба монгольского. Автор доказывает, что приспособленность важнейших экофенотипов дуба к условиям увлажнения занимаемых местообитаний определяется упорядоченностью водного режима почвы и состоянием информированности ритма сезонного развития различных сообществ. На основе полученных заключений произведена реконструкция филоценогенетических смен в растительном покрове юга Дальнего Востока.

Лаборатория ведет работы по договору с Национальным Арборетумом США (г. Вашингтон). Программа, рассчитанная на 10 лет, предусматривает совместные ботанические исследования на территории США и России, обмен семенами и живыми растениями с целью интродукции растений, обмен научной литературы, проведение электронных конференций по актуальным проблемам ботаники, приглашение на стажировку молодых специалистов обеих стран, публикацию совместных сборников, монографий, бюллетеней, проспектов и других видов научной продукции по вопросам, представляющих взаимный интерес. В рамках программы проведены совместные экспедиции в южных районах Сахалинской области и Приморского края. Из других международных связей следует отметить договор о научном сотрудничестве с Институтом географии АН Монголии, в рамках которого ведутся совместные мониторинговые исследования в бассейне истоков р. Амур.

 

На фото: совместная российско-американская экспедиция на Сахалин, организованная сотрудниками лаюоратории