226

2

УДК 630*16

Крылов, А. Г. Лесная геоботаника [Текст] : методические указания к проведению практических занятий для студентов специальности 250201 – Лесное хозяйство / А. Г. Крылов ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО

«ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – 16 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 8 от 11 июня 2009 г.)

Рецензент канд. с.-х. наук, доц. Д.И. Ащеулов

3

Учебный план подготовки инженеров лесного хозяйства предусматривает изучение ряда специальных дисциплин: дендрологии, лесоводства, лесных культур, лесной таксации и др. Для дополнения фундаментальной подготовки студентов, прошедших курс ботаники, введена лесная геоботаника, излагающая экологические основы изучения лесных сообществ, их первичной продуктивности, классификации, динамики и других геоботанических аспектов лесоведения.

Врезультате изучения дисциплины студенты должны понимать роль лесной растительности в биосфере Земли, усвоить экологические основы первичного продукционного процесса в лесу, определяющего трофическую структуру лесной экосистемы, возможные её нарушения и потенциальную продуктивность древостоев. Студенты должны разбираться в определяющей роли лесной флоры для поддержания биологического разнообразия лесов и освоить приемы индикации типов леса с использованием знания флоры и эколого-структурных особенностей лесных сообществ. Особое внимание в курсе обращается на динамику лесной растительности, поскольку знание динамики сообществ имеет широкое приложение в различных разделах лесоводства и лесной экологии. В программе предусмотрено изучение геоботанических основ классификации и географии лесов.

Впроцессе изучения курса студентам следует научиться различать жизненные формы лесных фитоценозов как интегральный признак структурной организации лесного сообщества в определенных параметрах среды, рассчитывать потенциальную первичную продуктивность реальных и модельных лесных экосистем, распознавать стадии возрастной и восстановительной

динамики лесов, положение сообществ в сукцессионном ряду, различать принадлежность лесов к определенным лесорастительным зонам и провинциям, группам формаций, формациям и классам типов леса.

Лесная геоботаника показывает возможные пути использования фундаментальных знаний при решении практических вопросов управления лесами.

4

ПРОГРАММА

I. Введение

Истоки лесной геоботаники. Лесная геоботаника как специализированный раздел экологии, фитоценологии и биогеографии. Предмет лесной геоботаники. Г.Ф. Морозов и его влияние на развитие лесной геоботаники. В.Н. Сукачёв – лидер отечественной геоботаники, создатель лесной биогеоценологии. Современные лесотипологические, эколого-структурные, продукционные, динамические и ценопопуляционные направления в лесной геоботанике. Значение лесной геоботаники для лесоведения, лесоводства и других лесных наук. Актуальные проблемы дисциплины.

Литература: [3, 11, 12].

Контрольные вопросы

1.Истоки лесной геоботаники.

2.Г.Ф. Морозов и его влияние на развитие лесной геоботаники.

3.В.Н. Сукачев – лидер отечественной геоботаники, создатель лесной биогеоценологии.

4.Предмет лесной геоботаники.

5.Основные направления современной лесной геоботаники.

II. Лесной фитоценоз и лесная экосистема (биогеоценоз)

Определение лесного фитоценоза и лесного биогеоценоза по В.Н. Сукачёву. Роль лесного фитоценоза в экосистеме. Границы экосистемы и фитоценоза. Соотношение элементарных географических единиц и экосистем. Пространственные и функциональные связи лесных экосистем. Популяционные процессы в лесных экосистемах. Конкуренция между деревьями в лесу.

Литература: [3, 12, 15].

Контрольные вопросы

1.Определение лесного фитоценоза.

2.Определение лесного биогеоценоза.

3.Понятие об однородности и комплексности лесов.

4.Популяционная структура и популяционные процессы в лесных экосистемах.

5.Проявление конкуренции при дифференциации роста деревьев в

древостое.

5

III. Первичная продуктивность лесных экосистем

Поступление энергии в лесную экосистему. Трансформация потока энергии лесным фитоценозом. Усвоение ФАР. Продуктивность древостоя. Продуктивность подчиненных ярусов фитоценоза. Прирост стволовой древесины как важный показатель первичной продуктивности лесной экосистемы. Пути управления продукционным процессом. Потенциальная продуктивность лесов в различных лесорастительных зонах. Средопреобразующая роль лесов и её связь с первичной продуктивностью.

Литература: [2, 7, 9, 15].

Контрольные вопросы

1.Трансформация потока энергии лесным фитоценозом.

2.Изменение с возрастом продуктивности древостоя.

3.Причины повышения и снижения текущего прироста запаса древостоя при возрастной динамике лесов.

4.Пути повышения текущего прироста запаса древостоя.

5.Способы расчета потенциальной продуктивности лесной экосистемы.

IV. Флористический состав лесов

Площадь выявления состава фитоценоза. Флористическое разнообразие в разных лесных фитоценозах. Географический и ценотический анализ лесной флоры. Естественное формирование состава фитоценозов. Экологоценотические группы видов. Эколого-флористические критерии разнообразия лесов и франко-швейцарская геоботаническая школа. Влияние антропогенных факторов на биологическое разнообразие в лесных экосистемах. Проблема сохранения биологического разнообразия.

Литература: [4, 8, 13, 18].

Контрольные вопросы

1.Геоэлементы и ценоэлементы флоры.

2.Формирование состава лесного фитоценоза.

3.Изменение состава фитоценозов при антропогенном нарушении

лесов.

4. Охрана биоразнообразия в лесах.

6

V. Структура лесных фитоценозов

Синузия как эколого-структурный элемент фитоценоза. Ярусность лесных фитоценозов. Мозаичность. Биогеоценотические горизонты. Связь мозаичности фитоценозов с парцеллярной структурой биогеоценозов.

Динамика внутреннего строения фитоценоза и экосистемы. Жизненные формы лесных фитоценозов. Методы анализа эколого-структурной организации лесных экосистем. Жизненные формы доминирующих лесных растений и их функциональная оценка. Обзор жизненных форм лесных фитоценозов.

Литература: [l, 3, 17].

Контрольные вопросы

1.Синузия как основной эколого-структурный элемент фитоценоза.

2.Соотношение ярусной и синузиальной структуры фитоценоза.

3.Мозаичность и синузиальность.

4. Понятие жизненной формы лесного фитоценоза.

5. Зональные жизненные формы лесных фитоценозов.

VI. Возрастная динамика лесных фитоценозов

Развитие ценопопуляций древесных, кустарниковых и травянистых растений. Этапы возрастного развития фитоценоза с одновозрастным древостоем. Формирование лесного фитоценоза при растянутом лесовосстановительном процессе. Возрастное развитие лесов со сложными разновозрастными древостоями. Девственный лес и его динамика. Возрастная динамика выборочного разновозрастного леса.

Литература: [11, 12, 18].

Контрольные вопросы

1.Развитие ценопопуляций древесных и кустарниковых растений.

2.Динамика ценопопуляций лесных трав.

3.Онтоценогенез кедрово-широколиственного леса по Б.П.Колесникову.

VII. Смены лесных фитоценозов

Автогенные и экзогенные сукцессии. Сингенез. Эндоэкогенез. Селектоценогенез. Филоценогенез. Природные экзогенные сукцессии. Теория сукцессии и климакса Ф. Клементса и её современные приложения.

Литература: [3, 15].

7

Контрольные вопросы

1.Типы автогенных сукцессии лесной растительности.

2.Климатогенные сукцессии.

3.Климакс как завершающая стадия сингенетической сукцессии

VIII. Классификация лесной растительности

Типология и классификация лесов. Краткий обзор лесотипологических школ и направлений. Синтаксономические единицы классификации лесов по Й. Брауну-Бланке и С.Я. Соколову. Единицы эколого-фитоценологической системы лесов: ассоциация, группа ассоциаций, класс ассоциаций, лесная формация. Проблема высших единиц классификации лесов. Использование лесотипологической основы при разных уровнях интенсивности лесопользования.

Литература: [1, 3, 5, 10, 12, 14-17].

Контрольные вопросы

1.Критерии выделения типов леса и лесных ассоциаций.

2.Эколого-флористические критерии выделения ассоциаций, принятые школой Брауна-Бланке.

3.Примеры ассоциаций, групп ассоциаций, классов ассоциаций, формаций в эколого-фитоценологической классификации лесов.

IX. География лесного растительного покрова

Ландшафтно-экологическая структура лесного массива. Макро- и мегаструктура лесного покрова и лесорастительных условий. Зональность лесов. Поясность лесов. Проблема лесорастительного районирования. Схема лесорастительного районирования территории Российской Федерации.

Литература: [l, 10, 15, 17].

Контрольные вопросы

1.Мезосочетания (мезокомплексы) лесов.

2.Леcорастительные зоны европейской части России.

3.Критерии лесорастительных районов при проведении лесорастительного районирования.

8

Программа и содержание семинаров и практических занятий.

Программой предусмотрено проведение 10 часов семинарских и практических занятий.

ЗАНЯТИЕ 1. Актуальные проблемы лесной геоботаники.

Цель занятия – закрепить и конкретизировать знания по вводной части курса. Занятие проводится как семинарское.

В порядке самостоятельной подготовки студенты знакомятся с проблемами науки по материалам, публикуемым в последние 3 года в журналах «Лесной журнал» и «Лесоведение».

На семинаре преподаватель руководит взаимным ознакомлением студентов с актуальными вопросами по основным направлениям современной лесной экологии и геоботаники: классификация лесов, эколого-структурные исследования лесных фитоценозов, первичная продуктивность экосистем, флуктуационная и сукцессионная динамика лесной растительности, структура и динамика ценопопуляций, геоботаническое картографирование и лесорастительное районирование, другие аспекты, заинтересовавшие студентов.

По каждому направлению с краткими сообщениями выступают подготовившиеся студенты. Преподаватель подводит итог и переводит работу семинара на следующее направление. И так по всем основным направлениям.

ЗАНЯТИЕ 2. Продукционная динамика и потенциальная продуктивность древостоев в Шиповом лесу (на примере Дубравы снытевой – Д2 и дубравы снытево-осоковой – Д2 – Д1).

Цель занятия – научить студентов рассчитывать потенциальную продуктивность древостоев в конкретных типах леса.

В начале занятия преподаватель знакомит студентов с теорией зависимости процентов текущего прироста древесины от запаса древостоя. Объясняет экологический смысл этой зависимости, область приложения теории к различным типам леса. Преподаватель знакомит студентов с основными моментами и методическими приемами определения на пробной площади текущего (среднепериодического) прироста запаса древостоя. Для оценки потенциальной продуктивности древостоев одного типа леса нужно заложить ряд пробных площадей, характеризующих динамику прироста древостоев по возрастному ряду от средневозрастных до спелых насаждений.

9

На пробных площадях, предлагаемых студентам, ранее были выполнены следующие работы. Сделаны геоботанические описания по стандартной методике (Сукачев, Зонн, 1961). Суммы площадей сечений определены по методу Биттерлиха, распределение стволов по диаметрам и высотам – с помощью мерной вилки и высотомера, толщина коры на высоте груди и радиальный прирост за последние 10 лет – с использованием возрастного бурава. На каждой пробной площади радиальный прирост измерен у 25…35 деревьев, характеризующих рост преобладающих и сопутствующих пород. Проценты прироста в высоту взяты по графику хода роста насаждений, построенному на основе обмера высот в древостоях разного возраста. Для каждой пробной площади средние высоты определены построением обычного графика высот по результатам натурного обмера диаметров и высот учетных деревьев на пробной площади. Процент прироста запаса был найден как сумма процентов прироста по площади сечений и высоте.

В качестве примеров для расчета потенциальной продуктивности древостоев студентам предложены материалы по продукционной динамике древостоев снытевой и снытево-волосистоосоковой серий типов леса в Шиповом лесу. В каждой серии типов леса взято по 7 пробных площадей в средневозрастных, приспевающих и спелых насаждениях.

Преподаватель на доске дает необходимую таксационную характеристику пробных площадей по возрастному ряду насаждений каждого типа леса (2 таблицы). Колонки таблиц: номер пробной площади, возраст преобладающего поколения дуба, запас на 1 га, процент текущего прироста запаса, относительный запас, предел запаса, текущий прирост запаса.

Возраст дуба, запас на 1 га, процент прироста запаса и текущий прирост запаса даются в таблице по результатам натурных измерений на пробной площади и их камеральной обработки.

По проценту прироста запаса и графику зависимости процента прироста от запаса [2] определяется относительный запас. А по актуальному запасу и относительному запасу рассчитывается предел, к которому стремится древостой в реальном насаждении.

После определения пределов запаса по всем пробным площадям таблицы рассчитывается среднеарифметическое значение предела запаса в данном типе леса. Потенциальная продуктивность древостоя, согласно теории, - 1,6 % lim M или 4,0 % от Mopt (40 % от lim M). Зная предел запаса, можно оценить максимальный текущий прирост для ряда насаждений данного типа леса.

Студенты сравнивают расчетное значение потенциальной продукции с результатами определения текущего прироста запаса на пробных площадях. Преподаватель объясняет все случаи отклонений значений от оценки потенциальной годовой продукции стволовой древесины.

10

ЗАНЯТИЕ 3. Эколого-ценотические группы лесных кустарничков и трав как индикаторы типов леса.

В начале занятия преподаватель знакомит студентов с теорией А.А. Крюденера о влажности и богатстве лесных почв, определяющих разнообразие природных типов леса каждого лесорастительного района. Влажность почв характеризовалась следующими ступенями: сухие, свежие, влажные, сырые и мокрые. Типы леса по богатству почв можно разделить на четыре ступени. В зоне лесостепи, например, эти ступени называют борами (самые бедные почвы), суборями, судубравами и дубравами. В иных географических регионах также различают боры и субори, но более богатые типы леса называют поразному. Таежные ельники севера Крюденер называл сураменями и раменями. Богатые типы леса в Прикарпатье, в соответствии с народной лексикой, можно называть сугрудками и грудами.

Затем преподаватель рассказывает об истории разработки эдафической сетки Алексеева-Погребняка и ее модификации Д.В. Воробьевым.

Далее даются экологические характеристики ряда видов представителей той или иной эколого-ценотической группы по положению их оптимумов в эдафической сетке. По значениям оптимумов рассмотренных представителей очерчивается на сетке эдафический ареал всей группы.

На занятии студенты получают характеристики следующих экологоценотических групп:

боровые кустарнички (толокнянка обыкновенная, зимолюбка зонтичная, рамишия однобокая) – индикаторы типов лесного участка А1 – А2׀;

борово-таежный кустарничек – брусника – оптимум – В2; таежные кустарнички (линнея северная, черника) – индикаторы типов

В3 – В3 ׀; болотно-таежные кустарнички (голубика, багульник болотный) –

индикаторы типов А4 – В4; болотные кустарнички (клюква; подбел; болотный мирт);

длиннокорневищный папоротник светлых лесов – орляк – оптимум ׀С2; таежное мелкотравье (кислица, седмичник европейский, майник

двулистный) – С2 – С3; крупные лесные папоротники (щитовник мужской, щитовник

игольчатый, кочедыжник женский) – С3 – С4׀; дубравная длиннокорневищная осока (осока волосистая) – Д1 - Д2; дубравное широкотравье – ландыш – С2;

неморальное теневое широкотравье (сныть, копытень, медуница неясная, фиалка удивительная, ясменник пахучий, звездчатка ланцетовидная) –

Д2;

нитрофильная длиннокорневищная крупная трава – крапива двудомная

– Д3;