WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Фотосинтетическая продуктивность хвойных древостоев на территории иркутской области

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Попова Екатерина Владимировна

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ

ХВОЙНЫХ ДРЕВОСТОЕВ НА ТЕРРИТОРИИ

ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

03.02.08 экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Иркутск – 2012

Работа выполнена в лаборатории биоиндикации экосистем Федерального государственного бюджетного учреждения науки Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук, Суворова Галина Георгиевна
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Рунова Елена Михайловна доктор биологических наук, профессор Родченко Октябрина Павловна
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 13 апреля 2012 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета

Д 212.074.07 при Иркутском государственном университете на биолого-почвенном факультете Иркутского государственного университета.

Почтовый адрес: 664003, г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора, 5, биолого-почвенный

факультет ФГБОУ ВПО «ИГУ».

Телефон/факс: (3952)241855,

e-mail: dissovet07@gmail.com

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИГУ по адресу:

664003, г. Иркутск, бул. Гагарина, 24.

Автореферат разослан « » марта 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.б.н., доцент А.А. Приставка

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. В связи с глобальными климатическими изменениями, одной из причин которых является увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере (IPCC, 2001, 2007), изучение особенностей круговорота углерода становится наиболее актуальным. Важную роль в углеродном цикле играют леса бореальной зоны (Коровин, 2005; Goodale et al., 2002 и др.), которые в глобальном масштабе в последние десятилетия рассматриваются как нетто-сток CO2. Наряду с этим велика их роль в продукции фотосинтетического кислорода. К настоящему времени проведено много исследований по оценке в лесных экосистемах пулов (Карелин и др., 1994; Woodall, Likens, 2008 и др.), потоков (Исаев и др., 1993; Замолодчиков, Уткин, 2000 и др.) и бюджета углерода (Усольцев и др., 2008; Shvidenko, Nilsson, 2002 и др.). Исследована первичная брутто-продукция растительных экосистем мира (Hall et al., 1987; Sundquist, 1993) и нетто-продукция биомов России (Голубятников, Денисенко, 2007; Моисеев, Алябина, 2007). Однако работ, выполненных на основе эколого-физиологических методов, позволяющих оценить динамику фотосинтетического стока углерода и биологической продукции лесных экосистем в зависимости от факторов среды, относительно немного (Тужилкина и др., 1988; Молчанов, 2007 и др.).

Цель работы: изучить особенности фотосинтетической продуктивности древостоев сосны обыкновенной (Рinus sylvestris L.), ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.), произрастающих на территории Иркутской области, и оценить их кислородопродуцирующую и газопоглотительную функции.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  1. Исследовать динамику дневной фотосинтетической продуктивности деревьев сосны, лиственницы и ели в зависимости от погодных условий вегетации (по данным 2003, 2008-2010 гг.).
  2. Выявить особенности фотосинтетической продуктивности хвойных древостоев на территории Иркутской области.
  3. Оценить первичную нетто-продукцию хвойных древостоев.
  4. Исследовать кислородопродуцирующую функцию хвойных древостоев.
  5. Определить способность хвойных древостоев поглощать в процессе фотосинтеза выбросы углекислого газа от энергетического сектора Иркутской области.

Здесь и далее по тексту работы под термином «хвойные древостои» мы понимаем сосновые, еловые и лиственничные древостои.



Научная новизна. Впервые на региональном уровне показана динамика чистой первичной продукции в зависимости от изменения погодно-климатических условий. Дана оценка кислородопродуцирующей функции хвойных древостоев. Охарактеризована потенциальная способность хвойных древостоев к ассимиляции СО2 антропогенного происхождения. Полученные данные могут служить основой для прогноза биологической продуктивности хвойных древостоев при глобальных изменениях климата.

Практическая значимость работы. На основании полученных результатов проведена оценка санитарно-гигиенической функции хвойных древостоев области. Введен коэффициент эффективности газопоглотительной (СО2-поглотительной) активности лесов, который позволяет количественно оценить баланс между фотосинтетически поглощаемым и техногенным СО2. Особенно важны подобные оценки для индустриально развитых районов Иркутской области. Полученные данные могут служить основой для формирования рекомендаций промышленным, административным и хозяйственным органам муниципальных образований для проведения лесовосстановительных и лесопосадочных мероприятий, направленных на восстановления оптимальной газопоглотительной и кислородопродуцирующей функций хвойных древостоев.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Фотосинтетическая продуктивность хвойных древостоев Иркутской области определяется особенностями их распространения по территории, видоспецифической ассимиляционной способностью и массой хвои на единицу площади.
  2. При нарастании экстремально засушливых условий брутто- и нетто-продукция хвойных древостоев демонстрируют тенденцию к значительному снижению, что может быть положено в основу прогноза депонирования углерода лесными территориями при изменении климата в глобальном масштабе.
  3. Показатели фотосинтеза и продукции кислорода хвойных древостоев Иркутской области являются основой для оценки их санитарно-гигиенической и газопоглотительной функций.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены и обсуждены на VII Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики (Тольятти, апрель 2010), Международной конференции «Ecological consequences of biosphere processes in the ecotone zone of Southern Siberia and Central Asia (Ulanbaatar, September 6-8, 2010), Международной научной конференции и Международной школе для молодых ученых «Проблемы экологии. Чтения памяти профессора М.М. Кожова» (Иркутск, сентябрь, 2010), семинаре ОАО «Иркутскэнерго» «Изменения в природоохранном законодательстве и экологические аспекты производства» (Иркутск, 26-27 апреля 2011 г.), VII Съезде Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» и Международной научной школы «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции» (Нижний Новгород, июль 2011), Девятом сибирском совещание по климато-экологическому мониторингу (Томск, октябрь, 2011).

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов по теме диссертации. Автором лично проведены все расчеты данных, анализ сезонной и межгодовой динамики фотосинтетической продуктивности хвойных деревьев и древостоев, представление данных в виде карт, написание публикаций и текста диссертации.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в журналах из списка ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Текст содержит 19 рисунков, 13 таблиц (в том числе 6 в приложениях) и 5 приложений. Список литературы включает 287 наименования, из них 74 на иностранном языке.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н., в.н.с. Суворовой Г.Г. за неоценимую помощь в выполнении работы и всестороннюю поддержку. Особую признательность автор выражает зам. директора СИФИБР СО РАН, заведующему лабораторией биоиндикации экосистем д.б.н. Воронину В.И., сотрудникам к.б.н. Копытовой Л.Д., к.б.н. Оскорбиной М.В., к.б.н. Осколкову В.А., Яньковой Л.С., Филипповой А.К. за участие в проведении экспериментальных исследований и ценные замечания. Автор благодарит за поддержку сотрудников кафедры экологии и БЖД Братского государственного университета.

Основное содержание работы

Глава 1 посвящена обзору литературы по проблеме. Проанализировано влияние факторов окружающей среды на интенсивность фотосинтеза растений. Рассмотрены основные компоненты круговорота углерода в лесных экосистемах. Проанализированы основные показатели, характеризующие глобальные изменения климата. Определена роль бореальных лесов как основных резервуаров атмосферного углерода. Рассмотрены ГИС-методы, используемые для исследований систем большого масштаба.





Глава 2. Объект и методы исследования.

Природно-климатические условия Иркутской области

Объектами исследования служили деревья сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) из экспериментального насаждения СИФИБР СО РАН, заложенного в 1983г.

Исследование фотосинтетической активности хвойных. Эксперименты по изучению фотосинтеза хвойных начинали со времени появления первых признаков положительного газообмена ранней весной (с первых чисел апреля) и заканчивали с завершением процесса в первой декаде ноября. Наблюдения продолжались круглосуточно в течение трех дней каждой недели. Поглощение углекислого газа интактными охвоенными побегами регистрировали многоканальной установкой (Щербатюк, 1990), смонтированной на основе ИК-газоанализатора «Инфралит-4» («Junkolor», Германия).

Статистическая достоверность показаний нетто-фотосинтеза. Согласно исследованиям В.И. Киприна (1972), точность работы ИК-газоанализатора определяется исходя из его паспортной погрешности, номинального значения шкалы прибора и диапазона изменения определяемой величины. Исходя из этого, ошибка показаний прибора «Infralyt-4» составила 10%.

Регистрация факторов среды. Проводили наблюдения за факторами среды – температурой воздуха и почвы, падающей солнечной радиацией и влажностью воздуха, описывали погодные условия дня, измеряли количество осадков, определяли запасы влаги в почве.

Ошибка определения факторов среды метеорологическими приборами не превышала допустимых паспортных значений.

Расчеты экспериментальных значений фотосинтетической активности. По разнице концентраций СО2 в воздухе и в ассимиляционных камерах рассчитывали интенсивность видимого фотосинтеза за каждый час дня. Значения видимого фотосинтеза за каждый час дня рассчитывали для светового периода всех суток, в течение которых проводились наблюдения (Лонг, Холлгрен, 1989). Дневную фотосинтетическую продуктивность определяли как сумму всех часовых значений видимого фотосинтеза. Фотосинтетическую продуктивность хвои за месяц рассчитывали как произведение среднедневной фотосинтетической продуктивности, определяемой по числу экспериментальных дней, на количество дней в месяце. Сезонную (годичную) продуктивность фотосинтеза определяли как сумму продуктивности фотосинтеза за все месяцы вегетации.

Расчет фотосинтетической продуктивности на территорию. Согласно данным о возрасте древостоев Иркутской области, абсолютно сухую массу хвои на гектар определяли с учетом коэффициентов перевода по (Грошев и др., 1980). Продуктивность фотосинтеза рассчитывали, исходя из данных об изменении интенсивности фотосинтеза в зависимости от возраста дерева (Суворова, 1992). Продуктивность фотосинтеза на территорию области рассчитывали по (Суворова и др., 2010).

Расчет продукции кислорода хвойными древостоями. Количество кислорода, выделяемого хвойными древостоями, было рассчитано по общему уравнению фотосинтеза с учетом данных о фотосинтетической продуктивности хвои. Обеспеченность кислородом населения Иркутской области была определена с учетом медицинских показаний (Чарный, 1961).

Расчет валовых выбросов углекислого газа. Расчет валовых выбросов диоксида углерода проведен согласно РД 153-34.0-02.318-2001 «Методические указания по расчету валового выброса двуокиси углерода в атмосферу из котлов тепловых электростанций и котельных» (Методические указания…, 2005).

Для расчета валового выброса диоксида углерода при сжигании газообразного топлива использовали коэффициент эмиссии в расчете на 1 тонну сжигаемого условного топлива, равный 1,62 (Национальный доклад…, 2010).

Картографический метод. Построение картосхем брутто-продукции и нетто-продукции фотосинтеза, эффективности газопоглотительной функции хвойных древостоев Иркутской области проводилось с использованием компьютерной программы ArcView GIS 3.3.

Климат исследуемого региона – резко континентальный, с суровой, продолжительной, малоснежной зимой и теплым летом с обильными кратковременными осадками (Государственный доклад…, 2011). Его характерные особенности – неравномерность увлажнения по годам и на протяжении вегетационного сезона, периодические возвраты холодов в весенне-летний период, сопровождающиеся интенсивными заморозками.

Глава 3. Изменение фотосинтетической продуктивности хвойных от факторов среды в течение вегетации

В 2008-2010 гг. анализ сезонных изменений фотосинтетической продуктивности хвои сосны, ели и лиственницы показал незначительное варьирование данного показателя (рис. 1), поскольку гидротермические условия данных лет были благоприятными по количеству осадков и теплообеспеченности.

 Годичная фотосинтетическая продуктивность хвойных в 2003,-0

Рис. 1. Годичная фотосинтетическая продуктивность хвойных в 2003, 2008-2010гг.



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.