Влияние аэродинамических параметров семян на характер расселения сосны обыкновенной

Введение

Восстановление хвойных лесов – одна из главнейших задач лесохозяйственного производства. В масштабе страны ведущее значение имеет их естественное возобновление. Семенное возобновление леса - длительный процесс, состоящий из целого ряда частных процессов: плодоношения и распространения семян, их прорастания, развития всходов, самосева и подроста до смыкания крон.

На каждом из этапов возможен сбой непрерывного процесса из-за длинного ряда причин, относящихся как к абиотическим, так и биотическим факторам.
Естественные природные процессы лесообразования и лесовосстановления во многом определяют ход формирования будущих насаждений, а также основные лесоводственно-таксационные показатели древостоев. Воспроизведение леса, таким образом, на современном этапе является важнейшим вопросом не только лесоводства, но и экологической проблемой мирового значения. 

Леса нашей планеты являются мощным фактором, существенно влияющим на круговорот веществ и энергии, стабилизацию экологического равновесия биосферы, поэтому проблема изучения способов, путей и темпов расселения популяций древесных растений и успешного воспроизводства лесных фитоценозов, и увеличения площадей, занятых лесами, чрезвычайно актуальна.

1. Выявить места самосевного разрастания сосны и лиственницы, заложить пробные площадки и провести таксономический учет подроста этих пород.

2. Провести сравнительный анализ подроста сосны и лиственницы и определить их жизнеспособность.

3. Провести отбор шишек, провести морфометрический и биометрический анализ отобранного материала.

4. Изучить аэродинамические свойства семян сосны и лиственницы и выявить зависимость дальности расселения от биометрических показателей.

Степень изученности проблемы. Вопрос естественного возобновления сосны и лиственницы достаточно хорошо изучен и широко освещён в научной литературе. Интересны исследования возобновления сосны обыкновенной в нарушенных ландшафтах (зарастание залежных земель лесами). Сведений об исследованиях по распространению сосны и лиственницы самосевом и зависимость этого явления от аэродинамических свойств семян пределах изучаемого района, нами не найдено.

Глава 1. Обзор литературы

Практически дальность разлета семян сосны на открытые пространства (заброшенные сельскохозяйственные земли) составляет более 300 м. Это объясняется влиянием ветра и растянутым временем опадения семян сосны, часто еще по снегу и до конца мая.

При изучении заселения сосной таких территорий как в таежной зоне (Кировская область), так и в лесостепи (Пензенская область) нами не обнаружено существенных различий в протекании этого процесса. На заброшенных землях в Пензенской области, граничащих с сосновыми массивами Кададинского лесхоза, где ранее возделывались зерновые, накапливается достаточно большое количество подроста. От опушки 50-летнего чистого сосняка по направлению, перпендикулярному стене леса был учтен весь подрост на отдельных площадках 10х10 м, причем площадки примыкали друг к другу, образуя ленту. Результаты учета свидетельствуют о значительном накоплении подроста и самосева на расстоянии до 70 метров от стены леса.

На большем расстоянии количество подроста на учетных площадках (при пересчете на гектар), редко превышает одну тысячу. Доля крупного подроста от общей его численности связана с удаленностью от стены леса. 

Чем дальше от опушки, тем меньше количество подроста, но в его составе начинает преобладать крупный подрост, появившийся в наиболее благоприятные семенные годы. Беспрепятственное накопление его было обеспечено бывшим сельскохозяйственным пользованием. Дальнейшее появление всходов и самосева на расстоянии более 70 метров может происходить лишь в семенные годы, обеспеченные влагой.

Экспериментально исследована скорость парашютирования и дальность разлета основной массы семян некоторых древесных пород при средней скорости ветра в момент рассеяния спелых семян - 3,5 м/с и высоте спелых деревьев 24 метра.

Число опавших семян на единицу площади (га), или семенная плотность древесных пород, зависит от видовых особенностей самой породы, балла урожая и расстояния от источника семян. Влияние на дальность распространения семян анемохорных видов имеет в первую очередь скорость ветра. Однако распространению этих видов могут дополнительно способствовать гравитация и рельеф (вниз по склону семена распространяются дальше), вода и животные.

Чем легче семена у вида, тем дальше они распространяются. При этом плотность опавших семян убывает с увеличением расстояния от источника семян. Однако на самое дальнее расстояние распространяются семена лёгкие, чаще всего неполноценные (Денисов, 1999).

2. «…У сосны, по данным Г.С.Корецкого, семеноношение в насаждениях наступает с 20-летнего возраста и в 10-15 – летнем возрасте на открытом пространстве. «Цветёт» сосна в мае, опыляется ветром. Семенные шишки созревают на второй год. Урожайные годы повторяются через 2-4 года, тогда как неурожайные случаются редко. Шишки открываются и семена разлетаются в конце зимы – начале весны. Литературные источники указывают, что семена сосны благодаря крыловидному выросту воздушными потоками могут переноситься на значительные расстояния…»

3. «…В большинстве случаев семечко большего веса, имеющее большую скорость падения-парашютирования, заносится ветром на меньшее расстояние от источника обсеменения. Исследованием этого вопроса занимались многие. С. В. Алексеев и А. А. Молчанов установили, что семена сосны разлетаются практически только до 125 м от стены леса. По мере удаления от стены количество их резко снижается: в 50 м–18% от выпавших под пологие леса у стены, в 100 м – всего лишь 2,7%.

Имеются и другие суждения о количестве семян на участках вырубки, различно удаленных от источников обсеменения. Однако качественной оценке семян уделялось меньше внимания, и этот вопрос должным образом не выяснен. У Н. Е. Декатова мы находим лишь следующие данные о среднем весе 1000 семян ели в зависимости от расстояния разлета: под пологом – 5,5 г, у стены леса – 4,9 г; в 10, 30 и 50 м от нее – 4,6; 3,5; 3,2 г соответственно. М. Е. Ткаченко по этому поводу указывал, что на далекое расстояние разносятся преимущественно легкие семена. Однако правомерно предположение, что у крупных (тяжелых) семян должно быть крупнее крылышко, и свойства парашютирования различных по весу семян могут быть близкими…»

4. Большое значение для состава, динамики и функционирования лесных сообществ имеет репродуктивная способность деревьев. Поэтому всестороннему изучению как генеративного, так и вегетативного размножения растений необходимо уделять большое значение.

Успешность семенного размножения зависит от количества и качества семян, вызревающих на деревьях, от условий прорастания семян и дальнейшего развития всходов. Весьма важным аспектом размножения хвойных пород является их способность распространять семена с помощью ветра. При этом весьма интересно знать дальность разлета семян (Исаев, 2011).