Международный школьный научный вестник
Научный журнал для старшеклассников и учителей ISSN 2542-0372

О журнале Выпуски Правила Олимпиады Учительская Поиск Личный портфель

ИЗУЧЕНИЕ ФЛОРЫ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФИТОЦЕНОЗОВ СОТИНСКОГО ЛЕСНИЧЕСТВА

Молодцова А.А. 1
1 с. Пришня Щекинского района Тульской области, МБОУ «Пришненская средняя школа № 27», 8 класс, член научного общества «Поиск»
Ихер Т.П. (с. Пришня Щекинского района Тульской области, МБОУ «Пришненская средняя школа № 27»)
Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте VII Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://school-science.ru/7/1/40118.
1. Алехин В.В. Растительность и геоботанические районы Московской и сопредельных областей. – М., 1947.
2. Анисимова О.А. Лесной практикум: Методика. – М., 2005.
3. Алюшин А.И. Растения Тульского края: Очерки растительного покрова. – 2–е изд. перераб. и доп. – Тула: Приокск. книжн. изд-во, 1982. – 144 с.
4. Воронцов А.И. Патология леса. – М.: Лесная промышленность, 1978. – 270 с.
5. Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. Определитель сосудистых растений центра европейской России. – 2–е изд., дополн. и перераб. – М.: Аргус, 1995. – 560 с.
6. Данилов В.И. Редкие степные фитоценозы в бассейнах рек Оки и Дона (Тульская область) // Вопросы охраны и рационального использования растительного мира – М., 1988. – С. 47 – 59.
7. Жадовский А.Е. Ботаническое исследование Тульской губернии: задачи исследования и исследованность. // Тульский край. – 1928. – № 5 (12).
8. Ихер Т.П. «Шуми, шуми, зеленый лес!»: Учебно-методическое пособие для педагогов и школьников по изучению лесных экосистем / Под ред. Н.Е. Шишириной. – Тула: Гриф и К, 2008. – 136 с.
9. Казанская Н.С. Изучение рекреационной дигрессии естественных группировок растительности // Известия АН СССР. Серия географ. – 1972. – № 1. – С. 29 – 43.
10. Казанская Н.С., Ланина В.В. Методика изучения влияния рекреационных нагрузок на древесные насаждения лесопаркового пояса г. Москвы в связи с вопросами организации территории массового отдыха и туризма. – М., 1975. – 83 с.
11. Казанская Н.С., Марфенин Н.Н., Воробьев И.А. Определение показателей рекреационной посещаемости и нагрузки. Теоретические и прикладные исследования природных комплексов. – М., 1973, 82 с.
12. Каплан Б.М. Флористические исследования местности: Учебное пособие для юных натуралистов. – М., ГОУ ДОД ФДЭБЦ, 2007. – 48 с.
13. Кобельков М.Е., Чуканов М.А., Хотин Д.В. Категории состояния основных лесообразующих пород деревьев Московской области: Иллюстрированное пособие по определению кате5горий состояния основных лесообразующих пород. – М., 2000. – 40 с.
14. Кожевников Д.А., Цингер В.Я. Очерк флоры Тульской губернии. – СПб., Тр. СПб. общества естествоиспытателей, 1880, т. 2, вып. 1. – С. 37 – 150.
15. Комплексная экологическая практика школьников и студентов: Учебно-методическое пособие / Под ред. проф. Л.А. Коробейниковой. – Изд. 3–е, перераб. и дополн. – СПб.: Крисмас+, 2012. – 268 с.
16. Красная книга. Дикорастущие виды флоры СССР, нуждающиеся в охране / Под ред. А.Л. Тахтаджяна. – Л.: Наука, 1975. – 204 с.
17. Красная книга: Особо охраняемые природные территории Тульской области. – Тула: Гриф и К, 2007. – 316 с.
18. Красная книга Тульской области: растения и грибы. – Тула: Гриф и К, 2010. – 393 с.
19. Лесохозяйственный регламент Алексинского лесничества. Приложение к Постановлению № 252 от 04.04.2011.
20. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. – 10–е изд., испр. и дополн. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. – 600 с.
21. Могильнер А.А., Яхонтов Е.Л. Усынови заказник: Методическое пособие для юных защитников природы. – М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2002. – 43 с.
22. Мозолевская Е.Г., Белова Н.К., Лебедева Г.С. Практикум по лесной энтомологии. – М.: Экология, 2016. – 304 с.
23. Неронов В.В. Полевая практика по геоботанике в средней полосе европейской России: Методическое пособие. – М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2002. – 139 с.
24. Овчинников Ю.И., Овчинников О.Ю. Физическая география Тульской области: Учебное пособие. – Тула: Пересвет, 2000. – 143 с.
25. Озерова Л.В., Воркулов К.В. Полевая практика по геоботанике с основами экологии. – М.: ЦДЮТур, 1998. – 48 с.
26. Основы лесного хозяйства и лесная таксация: Методические указания и задания для студентов. – СПб: Изд-во Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 1993. – 17 с.
27. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Труды бот. ин-та АН СССР. Серия 3. – Вып. 6. – 1950.
28. Растительный и животный мир Тульской области и его охрана. – Тула: Приокск. книжн. изд-во, 1987. – 91 с.
29. Резникова А.С., Лернер В.И. Лекарственные растения Приокской зоны. – Тула: Приокское книжное изд-во, 1979. – 175 с.
30. Розен В.В. Список растений, найденных в Тульской губернии до 1916 года. – Тула, 1916. – С. 1 – 282.
31. Правила санитарной безопасности в лесах Российской Федерации (от 20 мая 2017 г.). – М.: ВНИИЦлесресурс, 2017.
32. Скворцов А.К. О распространении элементов окской флоры в южных районах Московской области, в соседних районах Тульской и Калужской областей. – М., 1969.
33. Соболев Н.А. Методика быстрой оценки биологического разнообразия // Биологическое разнообразие Калужской области. Проблемы и перспективы развития особо охраняемых природных территорий. Часть 2. Калуга, 1996. – С. 58 – 62.
34. Справочник лесничего / Под общей ред. А.Н. Филипчука. – 7–е изд., перераб. и доп. – М.: ВНИИЛМ, 2003. – 640 с.
35. Тарарина Л.Ф., Шереметьева И.С., Хорун Л.В. Виды флоры Тульской области, нуждающиеся в охране // Материалы научно-практической конференции: Экология XXI века в Тульском регионе. – Тула, 2011. – С. 44 – 49.
36. Тарарина Л.Ф., Хорун Л.В., Шереметьева И.С., Швец О.В. Природа Тульского края: Методическое пособие для студентов. – Тула: Изд-во ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2002. – 148 с.
37. Флеров А.Ф. Окская флора: В 3 частях. – СПб., 1907–1908.
38. Флеров А.Ф. Новинки тульской флоры // Рус. бот. журнал. – СПб. – 1908. – № 5 – 6. – С. 243.
39. Харитонов Н.П. Деревья и кустарники лесопарков и парков: Методические разработки для выполнения учебно-исследовательской темы.. – М.: МГДД(Ю)Т, 2007. – 24 с.
40. Харитонов Н.П. Исследуем природу: Учебно-методическое пособие по организации исследовательской деятельности школьников в полевой биологии. – М.: МИОО; Библиотека журнала «Исследователь/Researcher», 2008. – 192 с.
41. Шереметьева И.С. Охраняемые растения Тульской области. – Тула: Изд-во Коммунар, 1999. – 64 с.
42. Шереметьева И.С. Флора Тульской области. Диссертация на соискание степени к.б.н. – М., МГУ, 1999. – 528 с.
43. Шереметьева И.С., Тарарина Л.Ф., Хорун Л.В., Швец О.В., Светашева Т.Ю., Лакомов А.Ф. Особо охраняемые природные территории западной части Тульской области // Тульский экологический бюллетень-2004. – Вып. 1. – Тула, 2004. – С. 98 – 100.
44. Экологический мониторинг в школе: Рекомендации по проведению непрерывной экологической практики / Под ред. проф. Л.А. Коробейниковой. – Вологда: Изд-во ВГПУ «Русь», 2002. – 216 с.
45. Энциклопедия лесного хозяйства: В 2-х томах. Т. 1. – М.: ВНИИЛМ, 2006. – 424 с.
46. Энциклопедия лесного хозяйства: В 2-х томах. Т. 2. – М.: ВНИИЛМ, 2006. – 416 с.
47. Энциклопедия городов и районов Тульской области: от А до Я. – Тула: Пересвет, 2000. – 431 с.

Тульская область относится к малолесным регионам России: лесистость её территории составляет около 14,1 % [3, 23, 35]. Для территории региона общей площадью 25,7 тыс. км2, расположенной в северо-восточной части Среднерусской возвышенности в пределах лесной и лесостепной зон, характерны условия оптимального увлажнения, способствующие развитию двух главных типов растительности – леса и разнотравно-луговых степей, в связи с чем развиты два главных типа растительности – леса и разнотравно-луговые степи. Зона широколиственных лесов занимает западные, северные, северо-восточные районы, зона лесостепи – южные и восточные районы, которые разделены естественной границей распространения черноземов. Примечательно, что в прошлом леса занимали значительно большие пространства, чем степь.

По мнению многих исследователей Тульского края [1, 6–7, 14, 29, 31, 36], в правобережье р. Оки широколиственные леса господствовали над открытыми пространствами степей, и лишь на юге области между лесом и степью устанавливалось равновесие: степи выходили на водоразделы, а леса спускались на склоны речных долин, балок и оврагов. Однако в обозримом прошлом хозяйственная деятельность одинаково отрицательно сказалась на сохранности и степной, и лесной растительности. В эпоху индустриального развития Российского государства на тульских землях шло быстрое сокращение лесных площадей, целинные участки степей оказались полностью распаханными.

В настоящее время наибольшая лесистость (24 – 28 %) наблюдается на северо-западе и севере Тульской области. На севере региона в лесонасаждениях преобладают мелколиственные породы – осина, береза повислая, а из широколиственных – дуб черешчатый, липа мелколистная и клён остролистный. На террасах долины р. Оки располагаются сосновые боры, по соседству с ними – вторичные мелколиственные леса с господством березы повислой и осины. В зандровом типе местности, который получил максимальное развитие на крайнем юго-западе области в правобережье р. Оки, растительный фон составляют сосновые боры, а также естественные насаждения из ели обыкновенной, что является большой редкостью для региона.

В историческом прошлом значительные массивы хвойных лесов занимали северную часть современной территории Тульской области, начинаясь с засечных лесов, расположенных в её центральной части, и спускаясь местами к югу. В начале XX столетия хвойные леса располагались в Тульском крае почти исключительно по течению р. Оки довольно узкой полосой по границе Тульской губернии с Орловской, Калужской и Московской. Из хвойных пород преобладала сосна обыкновенная, иногда образуя сплошные боры, местами росшая вперемешку с лиственными породами. Ель была распространена незначительными группами среди других пород деревьев. Можжевельник встречался как отдельными растениями, так и куртинами на всей западной территории Тульской губернии. Вереск исчез к тому времени, но в Алексинском уезде и на Лупишкинском болоте близ Епифани был ещё распространенным растением [28, 29, 31, 37].

Тульская область обладает значительным и во многом уникальным потенциалом биоразнообразия. Так, на территории Тульской области в настоящее время выявлено 1432 вида из 564 родов и 115 семейств сосудистых растений, из них 16 занесены в Красную книгу РСФСР [34, 41]. В это число включены дикорастущие аборигенные виды, адвентивные (заносные) виды, а также дичающие культивируемые виды. На территории произрастают 25 видов древесных пород и около 50 видов кустарников, на долю хвойных лесов приходится 13,2 % площади, покрытой лесом.

При установлении особенностей локализации Приокской полосы хвойно-широколиственных лесов обращает на себя внимание распространение в этой части области малоплодородных дерново-подзолистых почв на водосборе р. Оки; в качестве наследия ледникового периода здесь на поверхность выходят толщи песков – зандры. На крутых склонах долин рек, притоков Оки, нередки выходы известняков. Лесистость достигает 22 – 30 %; это наивысший для региона показатель площади, покрытой лесом.

Настоящая учебно-исследовательская работа подготовлена по результатам трёхлетнего (2016 – 2018 гг.) изучения флоры Сотинского лесничества, расположенного в междуречье р. Вашаны и р. Выпрейки, в правобережной долине р. Оки, называемой Алексинским Поочьем.

Цель исследования – комплексное изучение фитоценозов Сотинского лесничества, расположенного в междуречье р. Вашаны и р. Выпрейки правобережья р. Оки и оценка степени рекреационной деградации компонентов лесных экосистем.

Задачи исследования заключались в следующем:

• в ходе сплошного рекогносцировочного обследования изучить типологические особенности лесонасаждений Сотинского лесничества;

• провести геоботаническое описание фитоценозов;

• определить основные таксационные показатели лесонасаждений;

• изучить экологическое состояние и оценить степени рекреационной дигрессии древесных ярусов лесонасаждений с использованием комплекса методов;

• провести комплексное изучение живого напочвенного покрова и оценить степень рекреационной дигрессии;

• дать комплексную оценку рекреационной деградации лесных фитоценозов.

Место и сроки проведения исследования. Начало экспедиционно-полевых исследований было положено в июне – июле 2016 года, в период работы областного экологического лагеря «Зеленый мир» на базе детского оздоровительного лагеря «Сигнал», расположенного на р. Выпрейке, на окраине д. Юдинки Алексинского городского округа. Первичная камеральная обработка собранных материалов рекогносцировочного обследования лесонасаждений Сотинского лесничества была проведена в рамках программы лагеря, а результаты доложены на заключительной научно-практической конференции в конце лагерной смены.

В течение полевых сезонов 2017–2018 гг. в ходе экспедиционно-полевых работ проходило детальное рекогносцировочное обследование лесонасаждений Сотинского участкового лесничества с геоботаническим описанием ярусов леса, оценкой экологического состояния древостоев, изучением флористических особенностей живого напочвенного покрова, в том числе «окской флоры», оценкой рекреационной деградации лесных фитоценозов.

В период с сентября по ноябрь 2018 г. все результаты экспедиционно-полевых и камеральных работ, выполненных в течение 2016 – 2018 гг., были систематизированы, обобщены и проанализированы, что позволило подготовить и оформить данную исследовательскую работу.

Краткая характеристика объекта исследования. Объектом исследования являлись лесонасаждения, расположенные в междуречье р. Вашаны и р. Выпрейки, правобережных малых притоков р. Оки. Указанная территория северо-западной части Тульской области относится к Алексинскому лесничеству общей площадью 20996 га, включающему три участковых лесничества: Городское участковое лесничество площадью 814 га; Петрушинское участковое лесничество площадью 5359 га; Сотинское участковое лесничество площадью 7495 га [19]. В соответствии с распределением лесов Алексинского лесничества по лесорастительным зонам Сотинское участковое лесничество относится к зоне хвойно-широколиственных лесов; в соответствии с лесными районами – к хвойно-широколиственным лесам европейской части РФ.

Территория Сотинского лесничества представляет собой участок поймы вдоль правого берега р. Оки, рассеченного целым рядом временных и постоянных ручьев, оврагов и ложбин стока, впадающих в основной водоток, а также расположенные над берегом, на террасированных склонах участки сосновых, еловых и смешанных лесов. Почвы – пойменные и дерново-подзолистые, сформированные на моренных суглинках, древнеаллювиальных и водно-ледниковых песчаных отложениях.

Гидрологическая сеть включает участок р. Оки протяженностью 12,0 км и низовья её правых притоков – р. Вашаны и р. Выпрейки, а также ряд впадающих в них ручьёв. В долинах рек Вашаны и Выпрейки расположены сельские поселения, детские оздоровительные лагеря, турбазы и ведомственные пансионаты, в д. Егнышёвка – крупный санаторий-курорт «Егнышёвка».

В настоящее время территория Сотинского участкового лесничества, имеющая рекреационное и оздоровительное значение, включает типичные участки Алексинского Поочья с характерным видовым составом флоры и фауны, содержащие редкие и нуждающиеся в охране виды растений и животных.

Методы исследования. Настоящая учебно-исследовательская выполнялась в соответствии с методами, использующимися в эколого-биологической и геоботанической практике школьников при изучении растительных сообществ, в том числе в лесоведении и лесоводстве:

– изучение типов леса при сплошном обследовании лесонасаждений с использованием маршрутного метода и метода трансект в сочетании с методом закладки постоянных пробных площадей размером 50 × 50 м [25, 33, 45];

– геоботаническое описание ярусов лесных фитоценозов: древостоя, подлеска, травостоя, подроста с использованием стандартного метода пробных площадей размером 20 × 20 м; 10 ×10 м; 1 × 1 м и др. [5, 12, 20, 38, 39];

– выявление патологических признаков у древостоя и рекогносцировочная оценка поражения вредителями и болезнями в соответствии с классами биологической устойчивости [2, 4, 21];

– оценка экологического состояния и степени рекреационной дигрессии древостоя с использованием расчетных методов, а также специальных таблиц и шкал [13, 20, 30];

– оценка стадий рекреационной дигрессии по изменениям структуры травяного и мохового ярусов с использованием расчетных методов и оценочных шкал [10, 15, 43, 45];

– комплексная оценка степени рекреационной деградации лесных фитоценозов с использованием многоуровневых оценочных шкал [9, 13, 43, 45].

Результаты исследования и их обсуждение

1. Рекогносцировочное обследование лесонасаждений с геоботаническим описанием ярусов леса

Рекогносцировочное сплошное обследование лесонасаждений Сотинского лесничества проводилось в течение 2016 – 2018 гг. с применением маршрутного и трансектного методов, в ходе которого были установлены спектры типологического разнообразия лесов, по составу древостоев и травяных ярусов приуроченные к основным элементам рельефа и обусловленные определенными лесорастительными условиями (см. карты в прил. 1, 2).

1.1. Изучение типологического разнообразия лесов Сотинского лесничества

При обследовании лесонасаждений изучении типологического разнообразия установлены следующие типы леса:

– ельник кисличный (с участием березы, осины, сосны в древостое) в средних и верхних частях склонов долины Оки, а также с умеренно увлажненными дерново-подзолистыми супесчаными либо легкосуглинистыми почвами (центральная и восточная части территории лесничества);

– ельник разнотравный (в древостое примесь сосны, клена, березы) в нижних и средних частях крутых склонов долины Оки, на водосборе низовья р. Выпрейки с умеренно либо сильно увлажненными пойменными и дерново-подзолистыми легко- и среднесуглинистыми почвами (южная часть территории лесничества);

– сосняк зеленомошно-брусничный (с небольшим участием ели, березы и осины) на песчаных пространствах надпойменных террас Оки, изредка прорезанных оврагами и руслами ручьев, со слабо и умеренно увлажненными дерново-подзолистыми супесчаными почвами (юго-восточная, восточная и северо-восточная части территории лесничества);

– сосняк чернично-брусничный (с примесью ели и березы) на пологих террасированных склонах коренного берега Оки с лощинами и ложбинами стока, с умеренно либо избыточно увлажненными дерново-подзолистыми легкосуглинистыми почвами (северная, северо-западная и центральная части территории лесничества);

– березо-сосняк злаково-разнотравный (с примесью осины и липы мелколистной) на надпойменных террасах пологих склонов речной долины, прорезанной сетью оврагов, с умеренно и сильно увлажненными дерново-подзолистыми легкосуглинистыми почвами (центральная часть территории лесничества).

Таким образом, в пределах изучаемых участков Сотинского лесничества установлено 5 типов леса: ельник кисличный, ельник разнотравный, сосняк зеленомошно-лишайниковый, сосняк чернично-брусничный, березо-сосняк злаково-разнотравный, характеризующихся разными лесорастительными условиями.

1.2. Изучение видового состава ярусов леса

В ходе изучения флористического состава лесонасаждений Сотинского лесничества установлено, что лесные фитоценозы имеют хорошо выраженную ярусность, типичную для приокских лесов.

В результате сплошного рекогносцировочного обследования лесонасаждений с геоботаническим изучением всех ярусов леса установлено, что флора изучаемой территории Сотинского лесничества весьма разнообразна и включает более 250 видов сосудистых растений, среди которых 9 видов нуждаются в охране на территории Тульской области: бубенчик лилиелистный Adenophora liliifolia (L.) A.DC; ветреница лесная Anemone sylvestris L.; гнездоцветка клобучковая Neottianthe cucullata (L.) Schltr.; горичник горный Peucedanum oreoselinum L.; ирис сибирский Iris sibirica L.; купальница европейская Trollius europaeus L.; ломонос прямой Clematis recta L.; можжевельник обыкновенный Juniperus communis L.; пыльцеголовник красный Cephalanthera rubra (L.) Rich.

В течение трёх полевых сезонов 2016 – 2018 гг. было проведено сплошное обследование насаждений Сотинского участкового лесничества, что позволило выделить наиболее типичные участки леса и, заложив на них 5 постоянных пробных площадей (ПП) размером 50 х 50 м, приступить к более детальному изучению лесных биогеоценозов, а также оценить степень рекреационной дигрессии древостоя и живого напочвенного покрова.

2. Геоботаническое описание лесных фитоценозов

Для детального изучения флористического состава, горизонтальной и вертикальной структуры, численности и проективного покрытия видов растений каждого яруса леса, их жизненности и других признаков в пределах каждой постоянной ПП площади были заложены учётные пробные площади размером 20 х 20 м (400м 2) в четырех повторностях. Ниже приводятся краткие результаты описания лесных сообществ основных типов леса на изучаемых участках Сотинского лесничества – пробных площадях (см. карты в приложении 2).

Пробная площадь ПП1 располагалась в восточной части территории Сотинского лесничества, вдоль излучины р. Выпрейки, на её левобережном водосборе. Рельеф – пологий склон речной долины, рассеченный слабо врезанными руслами родниковых ручьев и оврагами. Почвы дерново-подзолистые легкосуглинистые, умеренно либо сильно увлажненные.

Тип леса – ельник разнотравный. Относительная полнота древостоя – 0,8.

Формула состава древостоя:

7Е2С1Б+Кл,Л.

Подрост, состоящий в основном из хвойных и широколиственных пород деревьев с примесью березы. Высота подроста составляет 0,1 – 0,5 м.

Относительно редкий подлесок состоит из лещины, жимолости и крушины, изредка встречается можжевельник. Сомкнутость крон яруса – 0,4 – 0,5.

В травяном покрове доминируют типичные лесные травы. Общее проективное покрытие яруса – 70 %.

Насаждения пересечены сетью тропинок и лесными автодорогами приуроченными к руслу р. Выпрейки. Дигрессия почвенного покрова составляет около 3,5 % (от общей площади насаждения). Эколого-санитарное состояние относительно удовлетворительное, поскольку нарушений, превышающих соответствующие нормативы, не обнаружено.

Пробная площадь ПП2 находилась юго-западнее пробной площади ПП1, в 1,0 – 1,2 км от д. Лыткино. Рельеф – полого поднимающаяся верхняя терраса окской долины, с небольшими лощинами и ложбинами стока и слабо врезанными руслами родниковых ручьев. Почвы дерново-подзолистые супесчаные, местами легкосуглинистые, в основном умеренно увлажненные.

Тип леса – ельник кисличный. Относительная полнота древостоя – 0,8.

Формула состава древостоя:

7Е2Б1С+Л,Ос.

Подрост представлен хвойными и мелколиственными (береза, осина) породами с небольшим участием липы. Возраст – преимущественно до 5 лет.

По видовому составу, особенностям распределения, сомкнутости крон кустарниковый ярус имеет большое сходство с таковым на ПП1.

Флористический состав травяно-кустарничкового яруса аналогичен предыдущей ПП, отличие заключается в несколько большей доле луговых и сорных трав в общем видовом составе яруса.

На ряде участков леса отмечены существенные нарушения почвенного, связанные с антропогенным прессингом на лесные ресурсы в местах стоянок туристов и рыболовов-любителей. Обнаружена самовольная рубка деревьев, кострищана палаточных стоянках. Поэтому эколого-санитарное состояние насаждения оценено как переходное от удовлетворительного к напряженному.

Пробная площадь ПП3 находилась в южной части территории лесничества, на участках лесонасаждений, расположенных по правую сторону автодороги Алексин – Егнышёвка. Рельеф – верхняя выположенная терраса правобережной долины р. Вашаны с лощинами и ложбинами стока. Почвы дерново-подзолистые супесчаные либо слабосуглинистые, умеренно увлажненные.

Тип леса – сосняк зеленомошно-брусничный. Сомкнутость крон деревьев – 0,8. Формула состава древостоя: 7С1Е1Б1Ос+Кл.

Подрост состоит из хвойных и мелколиственных пород деревьев с небольшим участием клёна и липы. Возраст подроста – в основном до 5 лет.

Сравнительно редкий подлесок состоит из лещины, жимолости, крушины с включением больших куртин малины, ежевики, можжевельника (редко). Сомкнутость крон яруса – до 0,3 – 0,5.

Травостой представлен типичными лесными видами, включающими весенние эфемероиды. Кустарнички брусника и черника, произрастающие среди мхов в понижениях рельефа, распространены по всей территории ПП.

Эколого-санитарное состояние насаждений относительно удовлетворительное, так как серьезных нарушений нормативов, существующих для лесов РФ, не выявлено.

Пробная площадь ПП4 заложена в северной части территории Сотинского лесничества в лесонасаждениях, расположенных вдоль автодороги Алексин – Егнышёвка, на террасированном высоком склоне коренного берега Оки, прорезанного руслами малых притоков. На ряде участков насаждений имеются известняковые обнажения, местами сильно эродированные. Почвы дерново-подзолистые супесчаные, слабо или умеренно увлажненные.

Тип леса – березо-сосняк злаково-разнотравный. Полнота древостоя – 0,7.

Формула состава древостоя:

6С3Б1Л+Е,Ос.

Подрост более чем на треть состоит из хвойных пород; большая часть подроста лиственных пород представлена березой с примесью осины.

Подлесок имеет эколого-биологические характеристики и показатели, аналогичные данному ярусу пробной площади ПП3.

В травяно-кустарничковом ярусе произрастают типичные лесные виды с участием луговых и сорных трав. Общее проективное покрытие травами составляет около 70 %.

Эколого-санитарное состояние оценено как переходное от относительного удовлетворительного к напряженному вследствие указанных выше причин.

Пробная площадь ПП5 находилась в западной части территории лесничества на участках леса вдоль высокого крутого берега Оки, в окрестностях ряда оздоровительных учреждений. Рельеф – полого спускающаяся к реке верхняя терраса, рассеченная руслами родниковых ручьев, оврагами и ложбинами стока. Почвы дерново-подзолистые легкосуглинистые, умеренно увлажненные.

Тип леса – сосняк чернично-брусничный. Полнота древостоя – 0,7.

Формула состава древостоя:

7С2Е1Б+Ос.

В густом подросте преобладают хвойные породы; на долю сеянцев березы и осины приходится около 40 %.; полнота составляет 0,8.

Подлесок и травяно-кустарничковый ярусы данной ПП имеют эколого-биологические характеристики и лесоводственные показатели, аналогичные данным ярусам на ПП3.

Поскольку в ходе обследования ПП5 не выявлено нарушений существующих нормативов для лесной зоны, эколого-санитарное состояние насаждений оценено как относительно удовлетворительное.

Геоботаническое описание лесных биогеоценозов на пробных площадях в насаждениях позволило получить обширную базу данных для более детального анализа экологического состояния ярусов леса, подверженных рекреационному воздействию, и дать оценку этому воздействию.

3. Изучение и оценка экологического состояния древостоев в лесонасаждениях Сотинского лесничества

3.1. Определение таксационных показателей древостоев

При таксации древостоев на каждой постоянной пробной площади были измерены такие показатели, как высота стволов (средняя и максимальная для каждой породы), их диаметр (средний и максимальный для каждой породы), а также определены возраст деревьев, класс бонитета (по среднему возрасту и средней высоте насаждения) и относительная полнота насаждения [25, 33]. Результаты всех измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

Таксационные показатели насаждений Сотинского лесничества (усредненные данные для площади 400 м2)

Номер ПП

Формула

состава

древостоя

Число учтенных

деревьев

Возраст

лесообразователя, лет

Высота, м

Диаметр, см

Полнота

(относительная)

Класс бони-тета

cред.

max

сред.

max

ПП1

7Е2С1Б+Кл,Л

58

100

26,9

28,2

32,7

33,5

0,8

II

ПП2

7Е2Б1С+Л,Ос

63

100

28,2

29,4

34,1

35,2

0,8

II

ПП3

7С1Е1Б1Ос+Кл

74

100

28,6

30,4

38,9

42,3

0,8

II

ПП4

6С3Б1Л+Е,Ос

68

110

29,2

30,8

37,5

41,8

0,7

II

ПП5

7С2Е1Б+Ос

79

80

27,4

29,7

35,8

37,4

0,7

II

 

Анализ данных табл. 1 показал:

– лесонасаждения изучаемых пробных площадей по породному составу характеризуются как хвойно-мелколиственный лес, иногда с участием широколиственных пород деревьев;

– лесонасаждения изучаемых участков Сотинского лесничества по лесной типологии относятся к разным типам ельников и сосняков, причем на четырех ПП возраст древостоев одинаков либо близок; исключение составляет ПП5, где деревья несколько моложе;

– средние высоты и диаметры деревьев в древостоях всех ПП весьма близки, что позволяет отнести их к одному классу бонитета – II;

– насаждения всех изучаемых ПП характеризуются высокими показателями относительной полноты – 0,7 – 0,8;

Таким образом, установленные таксационные показатели насаждений свидетельствуют о довольно высоком качестве древостоев изучаемого лесничества.

3.2. Оценка состояния древостоев в лесонасаждениях по комплексу внешних признаков

Оценка экологического состояния древостоев в насаждениях Сотинского лесничества проводилась по внешним признакам в соответствии с пятибалльной градацией, составленной на основе «Правил санитарной безопасности в лесах Российской Федерации» (см. табл. №№ 1–3 в приложении 3) [31]. Для каждой породы определялись баллы состояния 10 модельных деревьев и вычислялись средние коэффициенты состояния. Затем подчитывался коэффициент состояния древостоя в целом. Полученные усредненные коэффициенты состояния древостоев на изучаемых участках лесонасаждений сопоставлялись со шкалой визуальной оценки деревьев [13, 20], что позволило определить баллы состояния древостоев в изучаемых лесонасаждениях и дать оценку их экологического состояния. После произведенных вычислений все результаты были сведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты оценки состояния древостоя на пробных площадях лесонасаждений Сотинского лесничества

Номер ПП

Число

учтенных

деревьев

Средний балл состояния

для каждого вида дерева

в древостоях

Коэффициент

состояния

древостоя

Балл состояния древостоя

Экологическая

оценка состояния

древостоя

ПП1

58

КЕ = 1,4; КС = 1,4; КБ = 1,4;

КЛ = 1,5; ККл = 1,3

КДр = 1,44

1

Относительно здоровый

ПП2

63

КЕ = 1,6; КБ = 1,4; КС = 1,5;

КЛ = 1,5; КОс = 1,2

КДр = 1,56

1–2

Относительно здоровый

ПП3

74

КС = 1,4; КЕ = 1,5; КБ = 1,3;

КОс= 1,2; ККл = 1,3

КДр = 1,32

1

Относительно здоровый

ПП4

68

КС = 1,6; КБ = 1,5; КЛ = 1,4;

КЕ = 1,5; КОс = 1,4

КДр = 1,53

1–2

Относительно здоровый

ПП5

79

КС = 1,4; КЕ = 1,5; КБ = 1,2;

КОс = 1,2

КДр = 1,30

1

Относительно здоровый

 

Анализ данных табл. № 2 позволил характеризовать древостои на всех пробных площадях Сотинского лесничества как относительно здоровые. Некоторое исключение составляют две пробные площади, где коэффициенты состояния древостоев (КДр = 1,56 для ПП2 и КДр = 1,53 для ПП4) немного выше порогового значения (КДр ≤ 1,5), характеризующего деревья как здоровые.

Таким образом, результаты визуальной оценки состояния древесных ярусов насаждений по внешним признакам свидетельствовали о здоровых древостоях на изучаемых участках Сотинского лесничества.

3.3. Оценка состояния древостоев по классам биологической устойчивости

Для определения лесопатологического состояния древесного яруса изучаемых лесонасаждений на каждой ПП была проведена глазомерная оценка поврежденности деревьев вредителями и болезнями по трём классам биологической устойчивости. При этом учитывался ряд рекомендаций, изложенных в справочно-методической литературе [2, 4, 21]. Оценка поврежденности древостоя вредителями и пораженности болезнями давалась в процентах от общего числа учтенных деревьев на пробной площади леса.

Результаты определения ряда показателей поврежденности древостоя в пределах изучаемых участков Сотинского лесничества, оценки его состояния в соответствии с классами биологической устойчивости (см. табл. 8 приложения 3) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Оценка состояния древостоев изучаемых лесонасаждений по классам биологической устойчивости

Номер ПП

Число учтен-ных дере-вьев

Размеры усыхания

Характер

распределения

повреждённых

деревьев

Наличие

вредителей и болезней

Степень пораженности

деревьев

Состояние

насаждения, класс биологической

устойчивости

Число усохш.

дере-вьев

Доля, %

Число пораж. дере-вьев

Доля,

%

ПП1

58

2

3,4

-

Отсут-ствует

Отсут-ствует

-

1 класс,

устойчивые

ПП2

63

2

3,1

Единичный

3

4,7

Слабая

1 класс,

устойчивые

ПП3

74

3

4,0

-

Отсут-ствует

Отсут-ствует

-

1 класс,

устойчивые

ПП4

68

2

2,9

Единичный

2

2,9

Слабая

1 класс,

устойчивые

ПП5

79

2

2,5

-

Отсут-ствует

Отсут-ствует

-

1 класс,

устойчивые

 

Данные табл. 3 позволяли констатировать следующее: древостои на всех пробных площадях насаждений Сотинского лесничества характеризуются как устойчивые к повреждению вредителями и поражению болезнями (1 класс биологической устойчивости), при этом на пробных площадях ПП2 и ПП4 выявлены единичные деревья со слабой степенью патологии. Таким образом, в результате определения показателей поврежденности древостоев в насаждениях Сотинского лесничества установлено, что древесные ярусы на всех пробных площадях биологически устойчивы либо характеризуются слабой степенью пораженности единичных деревьев вредителями и болезнями.

3.4. Оценка степени рекреационной дигрессии древостоев в насаждениях Сотинского лесничества

Изучение эколого-биологических особенностей и параметров разных пород деревьев, образующих древостои, определение показателей экологического состояния древостоев на изучаемых пробных площадях насаждений лесных памятников природы позволили собрать обширную базу многоуровневых данных, объединение которых в таблицу 4 дало возможность дать комплексную оценку негативного воздействия на древесные ярусы леса и установить степень их рекреационной дигрессии (см. табл. 1, табл. 3 – 4 приложения 3).

Таблица 4

Комплексная оценка степени рекреационной дигрессии древостоев в насаждениях Сотинского лесничества

Номер ПП

Число учтён. дере-вьев

Породный состав

древостоя

Средняя высота,

м

Сред-ний диаметр, см

Размер усыха-ния,

%

Класс

биологич.

устойчивости

Пло-щадь сбоя и троп, %

Класс

состо-

яния

древо-стоя

Стадия рекреационной дигрессии

ПП1

58

Ель,

сосна,

береза

32,7

26,6

3,4

слабый

1

устойчивые

3,5

II

Стадия

1

I

ПП2

63

Ель,

береза, сосна

34,1

28,2

3,1

слабый

1

устойчивые

5,2

III

стадия

1 – 2

II

ПП3

74

Сосна, ель, береза, осина

38,9

28,6

4,0

слабый

1

устойчивые

3,7

II

стадия

1

I

ПП4

68

Сосна, береза, липа

37,5

29,2

2,9

слабый

1

устойчивые

5,5

III

стадия

1 – 2

II

ПП5

79

Сосна, ель,

береза

35,8

27,4

2,5

слабый

1

устойчивые

2,4

II

стадия

1

I

 

Анализируя данные, помещенные в табл. 4, приходим к таким выводам:

– негативное воздействие рекреационных факторов на древостои изучаемых участков леса проявляются на всех пробных площадях;

– минимальное проявление рекреационной дигрессии древостоев установлено на трех участках Сотинского лесничества (ПП1, ПП3 и ПП5), где обнаружены слабые нарушения почвенного покрова и незначительное усыхание единичных деревьев; следовательно данные участки находятся на I стадии рекреационной дигрессии древостоя;

– на двух участках лесонасаждений, характеризующихся II стадией рекреационной дигрессии древостоя (ПП2 и ПП4), выявлены нарушения морфологического строения вегетативных органов деревьев, их биологической устойчивости к вредителям и болезням при существенных нарушениях почвенного и травяного покрова.

Выводы

Суммируя результаты проведенного исследования, приходим к следующим выводам.

1. На изученной территории Сотинского лесничества установлено пять типов леса: ельник кисличный, ельник разнотравный, сосняк зеленомошно-лишайниковый, сосняк чернично-брусничный, березо-сосняк злаково-разнотравный.

2. Геоботаническое описание лесных фитоценозов на пробных площадях, заложенных в насаждениях основных типов леса в пределах Сотинского лесничества, позволило получить обширную базу данных для более детального анализа экологического состояния ярусов леса, в той или иной степени подверженных рекреационному воздействию, и дать оценку этому воздействию.

3. Установленные таксационные показатели насаждений свидетельствовали о сравнительно высоком качестве древостоев на территории Сотинского лесничества.

4. Результаты визуальной оценки состояния древесных ярусов насаждений по внешним признакам характеризовали древостои изученных участков как здоровые.

5. В результате определения показателей поврежденности древостоев в изученных лесонасаждениях установлено, что древесные ярусы на всех пробных площадях биологически устойчивы либо характеризуются слабой степенью поражённости единичных деревьев вредителями и болезнями.

6. По степени рекреационного воздействия на древостои изученные лесонасаждения оценены как экологически благополучные.

7. Изучением состояния мохового и травяно-кустарничкового ярусов по соотношению экологических групп растений установлено относительное экологическое благополучие на большей части лесонасаждений Сотинского лесничества, где рекреационное воздействие пока не внесло изменений в живой напочвенный покров либо проявлено в незначительной степени.

8. Изученные участки Сотинского лесничества находятся в напряженном экологическом состоянии, обусловленном II стадией рекреационной дигрессии лесонасаждений. На отдельных участках леса, расположенных вблизи мест массового отдыха, экологическое состояние усугубляется до III стадии дигрессии вследствие увеличения рекреационного воздействия на лесонасаждения. Участки леса, расположенные вдали от селитебных и рекреационных зон, находятся в относительно удовлетворительном экологическом состоянии.

Таким образом, лесонасаждения Сотинского лесничества, расположенные в Алексинском Поочье, как природные комплексы, до сих пор сохраняющие уникальные элементы «окской флоры» и характеризующиеся высокими природно-географическими, эстетическими и эколого-биологическими особенностями, имеют важное научное, лесоводственное, природоохранное и экологическое значение и, на наш взгляд, представляют ценность общероссийского уровня. Поэтому продолжение комплексных мониторинговых исследований силами учёных, специалистов и школьников под руководством педагогов является важной научно-исследовательской задачей, к решению которой приобщаются обучающиеся городских и сельских школ Тульской области.


Библиографическая ссылка

Молодцова А.А. ИЗУЧЕНИЕ ФЛОРЫ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФИТОЦЕНОЗОВ СОТИНСКОГО ЛЕСНИЧЕСТВА // Международный школьный научный вестник. – 2019. – № 3-3. – С. 323-332;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=1087 (дата обращения: 30.05.2020).