Экология / 6. Экологический мониторинг

Куприянов О.А.

Кемеровский государственный университет

Особенности произрастания липы в Сибири

В Сибири существует уникальное нахождение липы. Это местонахождение является реликтовым, а липа представлена эндемичным видом Tilia sibirica Bayer. Естественные насаждения липы сибирской находятся в предгорьях Кузнецкого Алатау, на территории Томской, Тюменской, Новосибирской областях, Алтайского края, а так же на территории Кемеровской области (рис. 1).

Рис. 1. Расположение естественных насаждений липы сибирской на территории кемеровской области.

Липовые насаждения, получившие название «Липовый остров», расположены в долинах рек Большой и Малый Теш на площади 11 тыс. га., где липняки занимают около 6 тыс. га (Егоров,2005).

Эта территория имеет вид низкогорья с абсолютными высотами 200-300 м над уровнем моря, изрезанная множеством долин, балок, увалов. Для этой территории отмечены следующие микроклиматические особенности: низкие зимние температуры (до -50ºС), большое количество осадков (более 400 мм) в зимний период, что компенсирует низкие зимние температуры, присущие резко-континентальному климату Сибири.

Нахождение липы в Кузнецком Алатау вот уже более 100 лет вызывает большой интерес у ботаников. Поскольку вместе с липой сохранился и комплекс неморальных реликтов третичного периода. (Крылов, 1892; Положий, Крапивкина, 1985).

Отправной точкой исследований Липового острова является посещение тех мест П.Н. Крыловым в 1891 году. (Крылов, 1892). Он первым отметил реликтовый характер липовых насаждений: «…Нахождение липы – этого члена формации широколиственного леса – в незначительном количестве, но далеко в глубине Сибири, возбуждает особый интерес. Что из себя представляет здесь это дерево, выделенное из родной ему формации? Имеет ли оно себе сотоварищей или скитается здесь одиноко среди чуждого ей элемента. Каким путем переселилась сюда липа, не совершилось ли это переселение в позднейшее время, не совершается ли и до сих пор? Или же известные в настоящее время местонахождения этого дерева являются лишь остатками более обширных лесов, некогда распространенных в Сибири».

После П.Н. Крылова, в 20-х годах ХХ в. исследования Липового острова продолжила Л.Ф. Ревердатто, она отмечала уменьшение площади Липового острова в следствии активной эксплуатации человеком данной территории (Ревердатто, 1925).

Позднее исследование состояние Липового острова проводились А. В. Куминовой (1951), Хлоновым (1965), Крапивкиной (2009), исследования которых охватывали различные аспекты состояния липняков.

Однако при столь обширном накопленном материале по флоре и растительности липняков, до сих пор нет ответа на вопрос, почему липа сохранилась и что её ожидает в дальнейшем. Поэтому актуальны исследования экологических условий существования естественных насаждений липы. Мониторинговые исследования температуры почвы были начаты нами в 2010 году (Куприянов, 2011).

Исследования проводились на 3х мониторинговых площадках, расположенных на разных участках Липового острова с различными лесорастительными условиями.

Мониторинговая площадка № 1. Площадь 1600 м².Верхнее течение р. М. Теш, пойма, почвы лугово-болотные, с близким залеганием грунтовых вод. Липа образует пятна чистых насаждений, располагающиеся среди пихтово-березового леса с примесью ели. Формула древостоя 8Л2Б, полнота 0,6, средний диаметр лип – 7,8 см.

Мониторинговая площадка №2. Площадь 6400 м². Долина р. М. Теш, вершина водораздела, почвы хорошо дренированные горно-таежные глубокооподзоленные непромерзающие. Насаждения липы достаточно обширны по площади, располагаются среди березово-осиново-пихтового леса. Полнота 0,7. формула древостоя 10Л+Ч. Насаждения липы представлены деревьями той или иной степени развития, средний возраст 60-80 лет..

Мониторинговая площадка №3. Площадь 6200 м². Левый берег р. М. Теш. Средняя часть склона западной экспозиции. Почвы горно-таежные глубокооподзоленные непромерзающие. Липовые насаждения среднего возраста (50-70 лет) Тип леса: липняк маттеучево-черемшовый.

Температура почвы и наземного слоя изучалась на глубинах 0, 15, 30 см, приземного слоя на высоте 30 см. с помощью устройств DS 1921 «Термохрон» в два срока. Это позволяет пранализировать годовой цикл температур.

Мониторинговая площадка №1

Средняя температура на высоте 30 см от поверхности почвы в период с 20.05.2011 по 04.10.2011 составляет -2,13º С. В целом, на этой высоте господствовали отрицательные температуры с начала ноября, до начала апреля. Колебания температур достаточно резкие, с высокой амплитудой. Наиболее низкие (до -12ºС) температуры наблюдались в конце января. Разница между показаниями датчика и температурой воздуха в этот период составляет более 20ºС, что объясняется укрытие датчика снеговым покровом.

На уровне почвы температура сильнее зависела от снегового покрова, резкие колебания и скачки температур в периоды отсутствия снега и равномерное, продолжительное, но небольшое падение температур в течении зимы. Самые низкие температуры на уровне почвы составили -1,2ºС в конце января. Весной, со сходом снегового покрова температура почвы повышается достаточно резко (Рис.2).

Рис. 2. Динамика температур почвы и припочвенного слоя на мониторинговой площадке №1.

Мониторинговая площадка №2

В целом, динамика температур на второй мониторинговой площадке схожа с динамикой температур первой площадки. На уровне почвы на второй мониторинговой площадке, так же как и на первой, происходит достаточно резкое падение температуры, сменяемое «температурным» плато на уровне -0,5ºС. Весной наблюдается обратная картина: с сходом снежного покрова температура припочвенного слоя растет достаточно резко.

На глубине 15 см в течении зимы отрицательные температуры не наблюдались. Амплитуда колебания температур значительно ниже, чем над землей (Рис. 3).

Рис. 3. Динамика температур почвы и припочвенного слоя на мониторинговой площадке №2.

Мониторинговая площадка №3

Данная площадка характеризуется несколько большей амплитудой колебания температур в течение изучаемого периода.

На высоте 30 см с осени наблюдается падение температуры, длящееся до начала декабря, до средних -4,2ºС. В дальнейшем сохраняются отрицательные низкие температуры, колеблющиеся в пределах - 1ºС. С февраля начинается небольшое повышение температуры, остающейся, однако, по-прежнему отрицательной вплоть до середины марта. Резкое повышение температуры, свойственное для весеннего периода начинается несколько раньше (по сравнению другими мониторинговыми площадками), с начала апреля.

На уровне почвы снижение температур продолжается до декабря. Средняя температура в зимний период составляет -0,05°С. Резкий весенний рост температур начинается достаточно рано – с начала апреля (Рис. 4).

Рис. 3. Динамика температур почвы и припочвенного слоя на мониторинговой площадке №3.

В период с 20.05.2011 по 04.10.2011 составила в среднем 12,0°С. В мае устанавливается достаточно высокий уровень температур, со значительными суточными перепадами температур. С мая по август средняя температура на высоте 30 см колеблется в пределах +14°С – +16°С. В августе наблюдалось небольшое постепенное повышение температур, которое сменилось постепенным, но значительным осенним снижением температуры (до средних 9,5°С).

Динамика температуры на глубине 15 см отличается плавностью температурных изменений, амплитуда температурных колебаний широкая, суточные колебания температур почти отсутствуют. Начало сентября характеризуется небольшим повышением температуры (до 9°С), сменяемое очень протяженным во времени понижением температуры, идущим до конца января, однако, температура на этой глубине всегда оставалась положительной. С февраля по начало апреля начинаются плавные и небольшие колебания температуры в пределах 0,5°С, сменяемые в начале апреля резким ростом температуры почвы. Весенний подъем температуры продолжается с апреля по конец июня и сменяется очень небольшим падением температуры в июле. Затем, до середины августа, температура существенно не меняется, после, с началом осени, температура плавно снижается до 9,5°С. Из-за теплой осени падение температуры на глубине 15 см очень продолжительно.

Наблюдения за температурой в припочвенном слое, на уровне почвы и на глубине 15 см показали, что напочвенные температуры на всех трех площадках за зимний период в среднем менее -1ºС, а на глубине 15 см за весь зимний период сохраняется положительная температура, что исключает возможность зимнего повреждения корней липы сибирской.

Зимние температуры в приземном слое на высоте 30 см изменяются от -4 ºС до – 10 ºС, что на 20º-22ºС выше температуры воздуха.

Таким образом, существование липы в Сибири может быть связано с относительно высокими температурами в приземном слое, на уровне почвы и на глубине 15 см в зимнее время.

Литература:

Егоров В.Н. Липовый остров, состояние и меры его реабилитации// Экологическое состояние лесов Кузбасса. – Кемерово: КРЭОО «Ирбис», 2005. – С. 97-114.

Крапивкина Э.Д. Неморальные реликты во флоре черневой тайги Горной Шории. Новосибирск, 2009. – 229 с.

Крылов П.Н. Липа на предгорьях Кузнецкого Алатау. Известия Томского университета. 1892. Томск. Т.3. Вып 1. – 40 с.

Куминова А.В. К современному состоянию липового острова в Кузнецком Алатау. Тр. Томского университета, Т. 116. 1951. – С. 181-186.

Куприянов О.А. Задачи мониторинга Липового острова // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири. Материалы V Международной интернет-конференции, г. Томск. Томск, 2011. С. – 117-125.

Положий А.В. Крапивкина Э.Д. Реликты третичных широколиственных лесов во флоре Сибири. – Томск: изд-во Том. ун-та, 1985. – 157 с.

Ревердатто Л.Ф. К вопросу о судьбе липового острова в Кузнецком Алатау. Известия Томского университета, Т. 75. 1925. 6 с.

Хлонов Ю. П. Липы и липняки западной Сибири. – Новосибирск, 1965. С. 153.