ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы - обусловлена тем, что уникальные леса можже-вельников тянутся узкой полосой от Анапы до Геленджика вдоль Черного моря и подвергаются сильнейшему антропогенному воздействию, снижая уровень биологического разнообразия. В связи с этим они могут утратить свои возможности по выполнению экологических, социально-экономических функций, снижению защитной роли лесов, ухудшению окружающей среды региона. Отсюда вытекает необходимость изучения биоразнообразия всех видов по морфологическим признакам, генеративным органам, фитоценоти-ческой структуре, биохимическим показателям, санитарно-гигиенической роли можжевеловых редколесий.
Постановка темы увязана с международными обязательствами Российской Федерации в области охраны окружающей среды, сохранения лесов и их биоразнообразия (Хельсинки, 1991, 1993; Конвенция ООН по биоразнообразию и изменению климата; Конференция ООН по окружающей среде и развитию, 1991; Лесные принципы, 1993; Концепция устойчивого управления лесами РФ, 1998; Основы политики РФ в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу, 2002).
Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы "Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационной дея-
тельности на предприятиях лесного комплекса (№ госрегистрации 01.2.00103888).
Вопросы поддержания биологического разнообразия видов привлекает внимание многих исследователей в различных регионах (Негробов, 1996, 1998, 2000; Солнцев и др., 1997; Лебедева и др., 1999 ; Беднова, 2003) Важное значение играет мониторинг биоразнообразия лесов России (Исаев, 1997).
Цель работы - изучить изменчивость и разнообразие некоторых признаков, показателей можжевеловых фитоценозов с целью повышения их устойчивости и социально-экономических функций. Все это позволит улучшить функционирование лесных экосистем, способствовать их оздоровлению и воспроизводству.
В соответствии с целью были определены следующие задачи:
- анализ природно-климатических и почвенных условий Черноморского побережья Кавказа;
- изучение изменчивости некоторых признаков и показателей можже-вельников;
- исследование фитоценотической структуры можжевельников Краснодарского края;
- состав эфирных масел и санитарно-гигиеническое значение можжевеловых древостоев.
Научная новизна исследований прежде всего заключается в том, что:
- выделены наиболее информативные константные признаки (ширина, толщина хвои; индекс или форма шишкоягод), которые возможно использовать для изучения генетической структуры можжевельников (Горгун, 2005);
- рассмотрена фитоценотическая структура можжевельников высокого, тяжелопахучего и красного, что позволяет воспроизводить наиболее продуктивные, устойчивые формации в конкретных условиях произрастания (Горгун, 2004);
- впервые изучен состав эфирных масел, фитонцидная активность различных видов можжевельников и даны рекомендации по повышению социально-экологических функций этих древостоев для курортной зоны Анапа-Геленджик (Горгун, 2005).
Практическая ценность результатов работы заключается в обосновании необходимости формирования на побережье Анапа-Новороссийск-Геленджик Национального парка для сохранения всего биоразнообразия ландшафтов на этом отрезке, повышения социального статуса.
При проведении работ показана необходимость сохранения этих уникальных реликтовых формаций и их воспроизводства на Черноморском побережья Кавказа.
Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспечена комплексностью проработки темы с использованием методов математической статистики (кластерный анализ, главных компонент), современным научно-методическим уровнем проведения, длительным периодом работы, что позволило получить проверенные временем результаты и дать рекомендации производству.
Положения выносимые на защиту
1) Закономерности изменчивости некоторых морфометрических и таксационных показателей и признаков можжевельников;
2) Фитоценотическая структура редколесий можжевельников высокого, тяжелопахучего и красного;
3) Состав эфирных масел и фитонцидная активность можжевельников. Апробация работы. Результаты исследований и основные положения
диссертации докладывались и обсуждались на научно-практической конференции "Интеграция науки, образования для развития производства и лесопромышленного комплекса" (Воронеж, 2004), научной конференции "Оптимизация ландшафтов зональных и нарушенных земель" (Воронеж, 2005), научной конференции "Генетика, селекция, семеноводство и развитие древесных пород в лесостепи", посвященной 95-летию со дня рождения профессора М. М. Вересина (Воронеж, 12 февраля 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Непрерывное экологическое образование и эко-
логические проблемы (Красноярск, 2004), научно-практической конференции "Лесоводство и лесные мелиорации-85 лет лесохозяйственному факультету (Новочеркасск, 2005).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7 работах.
10
1 МОЖЖЕВЕЛОВЫЕ ЛЕСА (БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ, ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ)
В семейство кипарисовые (Cupressaceae) входит до 20 родов, в т. ч. род можжевельник (Juniperus) включает около 70 видов, из которых 21 естественно произрастает в России. Они возникли, вероятно, в юрский период (Малеев, 1938), а их эволюция и дифференциация происходила в плиоцен-плейстоцене, когда на планете наблюдались резкие перемены в климате (Му-хамедшин, Таланцев, 1982; Булыгин, Ярмишко, 2001).
На Кавказе можжевельник представлен 3 видами:
Можжевельник высокий (Juniperus excelsa Bieb.) произрастает по данным Я. С. Медведева (1879,1883), "... в Восточном и южном Закавказье. В Западной части встречается на берегу Черного моря в Абхазии, возле Новороссийска и Геленджика. В Крыму растет исключительно по южному берегу". Кроме того, он формирует участки в Греции, Сирии, Аравии, Персии, Афганистане, Гималаях, Тибете (Кеппен, 1885). На территории СНГ в Туркмении и Таджикистане. Можжевельник высокий дерево до 10-15 м высотой с пирамидальной кроной. Кора темно-серая, волокнистая. Хвоя на побегах до 1 мм длиной, продолговатая или овальная, тупая, плотно прилегающая к побегам с продолговатой железкой. Шишкоягоды сидячие, шаровидные, черные с сизым налетом, до 10 мм в диаметре. Засухоус-
11
тойчив, в приморском поясе произрастает до 300-400 метров над уровнем моря. Отдельные экземпляры доживают до 600 лет.
Можжевельник тяжелопахучий или вонючий - Juniperus foetidissima Wild. Произрастает чаще совместно с высоким в Закавказье и небольшим углом на Черноморском побережье от Геленджика до Анапы (Медведев, 1879, 1883; Кеппен, 1885), а также в Турции, Сирии, Ливане, Кипре. Дерево до 15 м высоты и 1 м в диаметре с широкопирамидальной плотной кроной. Ветви дугообразные. Хвоя до 2 мм длины, колючая, к побегам прижата неплотно. Шишкоягоды на короткой ножке шаровидные или слегка яйцевидные до 10 мм диаметром, буровато-черные с сизым налетом. Растет как единично, так и биогруппами на открытых сухих местах, может подниматься до высоты 1000 м, более холодоустойчив, чем высокий. Отдельные деревья доживают до 400 лет.
Можжевельник красный - Juniperus oxycedrus L. Дерево до 10 м высоты и 30 см диаметром с конусовидной кроной. Сильно сбежистым стволом, суковатый. Хвоя крупная, до 20 мм длиной и 2 мм шириной, прикреплена перпендикулярно к побегам по 3 штуки в мутовке, очень колючая. Шишкоягоды почти сидячие, шаровидные или слегка сплюснуты с боков, до 10 мм в диаметре. Краснобурые, блестящие. Очень засухоустойчив, теплолюбив. Распространен в теплых районах Крыма, Малой Азии, Иране, по всему Средиземноморью до Испании. На Кавказе насаждений не образует, встречается
12
как примесь к можжевельникам высокому и вонючему. Отдельные деревья доживают до 200-летнего возраста.
Площадь лесов с преобладанием и участием можжевельников, по данным лесоустройства, на территории Краснодарского края составляет около 4,5 тыс.га. Они сосредоточены в Анапском, Новороссийском и Геленджик-ском лесхозах (Поварницын, 1940; Коваль, 1968). В настоящее время к можжевеловым лесам относят древостой с участием можжевельника 3 единицы и более. В причерноморской зоне можжевельники поднимаются до 400-500 м над уровнем моря и представлены аридным редколесьем с участием 3 видов можжевельников, дуба пушистого (Quercus pubescens), фисташки (Pistacia mutica), скумпии (Rhus cariaria), держи-дерева (Paliurus spinachristi), жасмина (Jasminum fruticans), грабинника (Carpinus orientalis), сосны пицундской (Pinus pityusa). Характерной особенностью данного района является недостаток влаги и высокие температуры. Так в районе Абрау-Дюрсо зарегистрирован абсолютный максимум температуры воздуха в 40°С, сумма температур за вегетационный период в районе Анапы составляет 3600°. Испарение влаги значительно превышает количество осадков (417-796 мм). Мощность почвенного слоя незначительная и во вторую половину вегетации растительность испытывает недостаток влаги (Попова, 1961). Древесный ярус можжевельников имеет полноту 0,3-0,7, т. е. разреженный. Насаждения испытывают сильнейший антропогенный пресс, особенно в нижних частях склонов -
13
южной и юго-восточной экспозиций, обращенных к морю (излюбленное место отдыхающих). По мере удаления от моря их сомкнутость и состояние улучшается. Иногда формируются многоярусные сложные насаждения.
По данным И. П. Коваль (1968) возрастная структура можжевельников состоит из трех возрастных групп. В первую группу входят деревья в возрасте 180-250 лет, во вторую - 100-170-летние экземпляры и в третью - 50-70-летние. По данным лесоустройства 1998 года средний возраст можжевельников увеличился на 30 лет и составил 152 года. Продуктивность - Va и V6 классы бонитета, средняя полнота 0,49, запас - 37 м3/га.
Описание типов леса можжевельников представлено в работе В. А. По-варницына (1940) "Типы лесов Черноморского побережья между реками Сукко и Пшадый". Им выделено три основных типа:
1) Можжевеловый лес на известняках на восточных склонах 25-35°, лишенных напочвенного покрова, с выходом на поверхность плит известняка. Полнота 0,2-0,3, стволы сильно изогнуты и свилеваты, высота 4,0-4,5 м, крона притуплена. Подлесок редкий из единичных экземпляров жасмина, держи-дерева, скумпии, шиповника. Напочвенный покров редкий (0,3-0,4).
2) Можжевеловый лес по южным склонам на южных и юго-восточных склонах 10-35°. Почвы более мощные. Полнота древостоя 0,4-0,5 и состоит из можжевельника высокого. Подлесок редкий (0,1-0,3) из жасмина, скум-
14
пии, держи-дерева, жимолости, бересклета бородавчатого. Напочвенный покров редкий (0,1-0,3).
3) Можжевеловый лес по склонам затененных румбов западных, северо-западных направлений с участием дуба пушистого. Сомкнутость 0,5-0,6, средняя высота - 5,5-7,5 м. В подлеске - жасмин, скумпия, шиповник. Полнота 0,6, травяной покров развит (0,3-0,4).
Наибольшими участками встречается мертвопокровный можжевеловый лес и со вторым ярусом из грабинника, на более мощных развитых почвах (Коваль, 1968).
Исследования, проведенные в 60 годах сотрудниками СочиНИЛОС, выявили большое количество ослабленных и усыхающих насаждений мож-жевельников, поврежденных вредителями и болезнями. Это явление носит комплексный характер и зависит как от антропогенного влияния так и нерационального ведения лесного хозяйства. Наиболее подвержены негативному влиянию можжевельники в очень сухих жестких условиях произрастания -на известняках и меньше всего на затененных склонах и со вторым ярусом из грабинника (Гаршина, 1968;, Шипов, Крутеев, 1968; Коваль, 1968).
Изучение возобновления в разных типах лесах (Коваль, 1968) показало, что наиболее успешно этот процесс идет в можжевельниках на южных (до 44 %) и затененных (до 60 %). Аналогичный вывод можно сделать и по высоте подроста, который составляет до 1,5 м в 30-40-летнем возрасте. Наибо-
15
лее успешно идет возобновление можжевельника красного как наиболее теневыносливого вида, требовательного к плодородию и влажности почв. Но этот вид сильно поражается можжевелоядником (Гаршин, 1968), иногда до 97 % деревьев.
Вопросам создания лесных культур и выращивания посадочного материала можжевельников в других регионах посвящен целый ряд работ (Ажа-беков, 1772; Беклер, 1971; Ган, 1951; Гомолицкий, 1954; Джанаева, 1958, 1959; Запрягаева, 1958, 1970; Медведев, 1978; Никитинский, 1960; Николаева, 1990; Овчинников, 1958; Сахацкий, 1972; Чуб, 1976, 1980; Шевченко, 1976). Вопросами семенного и вегетативного размножения можжевельников Кавказа занимались О. Т. Истратова (1968). Рассмотрена биология цветения, плодоношения, созревания шишкоягод всех трех видов можжевельников. Установлено, что урожайность шишкоягод наиболее низкая у красного можжевельника и связана с его небольшим участием в составе насаждений (1-2 единицы). Семена можжевельников имеют большое количество пустых (до 85 %) и поврежденных насекомыми. Выход полноценных семян иногда составляет меньше половины. При более позднем сборе семян увеличивается их полнозернистость, масса 1000 штук составляет 23-26 г. Предложена технология удаления недоброкачественных шишкоягод путем их намачивания и 4-кратного отмывания. Выделены лесосеменные участки, где возможна заго-
16
Рис. 1 - Подрост можжевельника красного
17
товка и переработка шишкоягод с целью обеспечения хозяйств до полной потребности в семенах.
Проблемами плодоношения арчи туркменской и сроках заготовки семян посвящается работа Е. С. Александровского (1972).
Разработаны способы предпосевной подготовки семян можжевельни-ков путем стратификации, а также с использованием химических веществ и термическим воздействием. Предложена технология выращивания сеянцев можжевельников.
Черенкование можжевельников с использованием гетероауксина имело обратный эффект в сравнении с контролем без обработки. Зеленое черенкование можжевельника высокого позволило получить до 59 % окоренных черенков.
На рост и состояние можжевеловых лесов существенно влияют вредная энтомофауна - можжевеловая моль (Шишов, Крутеев, 1968) и грибные болезни - ржавчина, гниль корней и ствола, покраснение хвои и растение-паразит - можжевелоядник. Предлагаются различные способы борьбы с этими негативными факторами (Гаршина, 1968).
Вопросы эмбриологии среднеазиатских можжевельников рассмотрены в работе Е. С. Александровского (1966), у других видов можжевельников у М. Т. Hall (1952), S. H. Tang (1948); A. Bertsch (1961). |
