Влияние экологических факторов на особенности формирования биоморфы ольхи серой

сия, 4-8 апреля 2011 г.). - Сыктывкар, 2011. -С. 24-25.

4. Карпачевский М.Л. Законодательные инструменты для сохранения биологического разнообразия при рубках леса. // Устойчивое лесопользование. - 2007. - № 1 (13). - С. 18-23.

5. Красная книга Костромской области / Под ред. ДПР Костромской области. - Кострома, 2009. -387 с.

6. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / Министерство природных ресурсов и экологии РФ; Федеральная служба по надзору в сфере природопользования; РАН; Российское ботаническое общество; МГУ им. М.В. Ломоносова; Гл. редколл.: Ю.П. Трутнев и др.; Сост. Р.В. Ка-мелин и др. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. - 855 с.

7. Прилепский Н.Г. К истории ботанического изучения Костромской области (губернии): XVIII век - 20е годы XX века // Бюлл. МОИП. Отд. Биол. - 1992. - Т. 97. - Вып. 5. - С. 118-128.

8. Прилепский Н.Г. К истории ботанического изучения Костромской области (с 20-х годов XX века до наших дней) // Бюлл. МОИП. Отд. Биол. - 1992. - Т. 97. - Вып. 6. - С. 125-135.

9. Ханина Л.Г., Смирнов В. Э., Бобровский М.В. Новый метод анализа лесной растительности с использованием многомерной статистики (на примере заповедника «Калужские засеки») // Бюл. МОИП. Отд. биол. - 2002. - Т. 107. - № 1. - С. 4048.

10. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. - СПБ.: Мир и семья, 1995. - 90 с.

УДК 58

Ситников Константин Сергеевич

Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

snipe301 @rambler. ru

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ БИОМОРФЫ ОЛЬХИ СЕРОЙ

В статье освещается вопрос влияния абиотических, биотических и антропогенных факторов на морфогенез ольхи серой (Alnus incana L.). Рассматриваются особенности развития особей в типичных условиях произрастания, а также процессы формирования ксилоризомов ольхи серой.

Ключевые слова: ольха серая, полиморфизм, морфогенез, условия произрастания, корнеотпрысковый вид.

Вопрос разнообразия жизненных форм ольхи серой ранее поднимался в работах некоторых авторов [1; 2]. Однако влияние условий произрастания на типологию биоморф исследованы недостаточно. Влияние специфики условий произрастания на морфогенез позволяет прогнозировать развитие у растений определённых свойств, представляющих хозяйственную ценность.

Исследование проводилось в 2009-2012 гг. в пяти районах Костромской области (Костромском, Кологривском, Красносельском, Нерехтском, Островском), а также в Боровском районе Калужской области.

За всё время работы было исследовано 124 колонии (куртины), содержащие генеративные особи ольхи серой и 52 особи в прегенеративном периоде онтогенеза. Выборочно производились геобота-нические описания (в количестве 39), в ходе которых кратко характеризовались почвенные условия, микрорельеф, фиксировался перечень видов для последующего определения эколого-ценотических условий, определялась сомкнутость крон для выявления степени освещённости на уровне травянистого яруса.

Типы биоморф ольхи серой, их краткая характеристика. Вслед за рядом авторов установлено,

что обычным типом жизненной формы для ольхи серой является куртинообразующее (корнеотпрысковое) дерево. В состав куртины входят корневые отпрыски, представленные одноствольными, порослеобразующими и многоствольными деревьями.

Формирование одного из вариантов жизненной формы полностью заканчивается в молодом генеративном ^1) онтогенетическом состоянии особи. При этом образуется куртина, в центре которой находится дерево (одноствольное или порослеобразующее) или дерево-куст (немногоствольный или многоствольный) [5, с. 11-15].

Формирование всех типов биоморф, кроме одноствольного дерева, происходит за счёт пробуждения спящих почек при основании ствола на разных этапах онтогенеза, либо вследствие развития дополнительных побегов на ксилоризомах.

Так, порослеобразующее дерево формируется в случае, если спящие почки пробуждаются в вирги-нильном или генеративных ^1^2^3) онтогенетических состояниях, а дерево-куст - в случае пробуждения спящих почек или возникновении побегов на ксилоризомах в ювенильном или имматур-ном состояниях онтогенеза.

В конце прегенеративного этапа онтогенеза ольха серая начинает формировать корневые отпрыски. Количество отпрысков в составе одной коло-

12

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 1, 2013

© Ситников К.С., 2013

нии может варьировать в широких пределах от полного отсутствия (в исключительных случаях) до нескольких сотен (315).

Каждый тип биоморфы характеризуется определённым типом распределения биомассы. В случае одноствольного дерева значительная её часть представлена древесиной, сосредоточенной в мощном стволе. При образовании немногоствольного дерево-куста каждый из стволов в среднем тоньше, чем у одноствольного дерева, в то время как многоствольный дерево-куст обладает значительным количеством наиболее тонких стволов. Также в ходе работы было обнаружено, что в колониях со значительным количеством корневых отпрысков диаметр ствола материнского дерева в среднем меньше, чем в куртинах, произрастающих в схожих условиях, но обладающих меньшим количеством отпрысков.

Различные типы распределения биомассы могут иметь разное хозяйственное значение. Для получения деловой древесины предпочтительны толстые и высокие стволы, характерные для одноствольной биоморфы. В то же время для почвоудер-жания и получения фитомассы, которая может быть использована для расширения кормовой базы опытных лосеводческих хозяйств [4], более ценными можно считать куртины, образованные многоствольными деревьями, имеющими в составе значительное количество корневых отпрысков повышенной жизненности.

Зависимость биоморфы от различных факторов. В ходе исследования было установлено, что набольшее влияние на тип биоморфы оказывают изменения микрорельефа, повреждение органов растения вследствие воздействия антропогенных и зоогенных факторов, а также освещённость.

При исследовании взаимосвязи типа биоморфы с почвенными условиями была обнаружена обратная зависимость интенсивности образования корневых отпрысков от глубины залегания корней ольхи серой. При увеличении слоя аллювиальных наносов до 10 см, количество корневых отпрысков снижается до 3-5 на особь, а при достижении слоя аллювия в 25 см корневые отпрыски не образуются вовсе. При истончении слоя почвы, покрывающего корневую систему и последующем обнажении корней вследствие вымывания почвы, наблюдается обратная картина - интенсивность образования корневых отпрысков резко возрастает, достигая 8090 на особь.

Действие водных потоков также способствует образованию ксилоризомов ольхи серой. При половодье достаточно часто происходит полегание ювенильных и имматурных особей ольхи, произрастающих на пойменных лугах. Частицы аллювия и уложенная течением прошлогодняя трава способствуют удержанию стволика в горизонтальном положении. Побег теряет листву, в то время как

почки образуют ортотропные побеги в количестве от 1 до 8. Впоследствии формируется дерево-куст.

Реже, по причине вымывания почвы водой с последующим действием ветра, могут выпадать крупные стволы ольхи серой. В случае сохранения контакта значительной части корневой системы с почвой, ствол принимает на себя функцию кси-лоризома. Верхушка дерева продолжает плодоносить, в то время как на основании и средней части ствола происходит формирование новых побегов с имматурными признаками. Таким образом происходит приспособление дерева к новым условиям.

Если во время вымывания почвы происходит лишь обнажение корневой шейки материнского дерева, то увеличивается вероятность формирования порослеобразующего дерева. В аналогичной ситуации, но на более ранних этапах онтогенеза увеличивается вероятность развития жизненной формы «немногоствольный дерево-куст».

Наибольшее количество корневых отпрысков в составе куртины наблюдается в тех случаях, когда к вымыванию добавляется фактор травматиза-ции корней, вследствие влияния антропогенного и зоогенного факторов. В результате такого комплексного воздействия происходит разрастание каллуса и активизация придаточных почек вследствие чего увеличивается количество корневых отпрысков. Стоит отметить, что виталитет таких побегов низкий. Большинство из них представлено короткими (не более 3-4 см) стволиками со спящей верхушечной почкой. Из нескольких десятков побегов, образовавшихся на одном каллусе, одновременно развитие получают не более 3-4. В случае, когда вымывание отсутствует как фактор, но имеется уплотнение почвы пастбищными животными или человеком, интенсивность образования корневых отпрысков также увеличивается.

При исследовании влияния освещённости на морфогенез было обнаружено, что на открытых участках чаще встречается жизненная форма «Дерево-куст», в то время как в условиях затенения преобладает одноствольная форма. Куртины, произрастающие в затенении, в среднем содержат меньшее количество корневых отпрысков, чем произрастающие на открытых местах. Затенение не влияет на процесс образования корневых отпрысков, однако оказывает воздействие на их жизненность. Затенённые куртины содержат в своем составе значительное количество усохших побегов имматурного онтогенетического состояния. Отпрыски в условиях затенения редко доживают до возраста 10 лет, притом, что большая часть элиминирует в 4-5 лет. Именно поэтому не происходит увеличения их количества в составе куртины. В процессе исследования переувлажнённых и засушливых мест произрастания было установлено, что влажность почвы не оказывает существенного влияния на формирование определённого типа биоморфы.

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 1, 2013

13

Библиографический список

1. Бобкова Е.В. Жизненные формы и онтогенез А1пш шсапа (ВеШ1асеае) в подзоне хвойно-широколиственных лесов европейской части России // Ботанический журнал. - 2001. - № 4. - С. 75-86.

2. Лебедев В.П., Неганов А.Н. Формирование и структура клональных систем ольхи серой // Тезисы VI всероссийского популяционного семинара. - Нижний Тагил, 2002. - С. 97-98.

3. Неганов А.Н. Онтогенез ольхи серой (Л1пш incana (Ь.) МоепсИ) // Онтогенетический атлас лекарственных растений. Т. III. - Йошкар-Ола: МарГУ, 2002. - С. 18-23

4. Соколов Н.В. Лосеводство. - Кострома: КГСХА, 2005. - С. 17.

5. Чистякова А.А., Заугольнова Л.Б. Полтинки-на И.В. Диагнозы и ключи возрастных состояний лесных растений. Деревья и кустарники. Ч. 1. - М.: «Прометей» МГПИ им. В.И. Ленина, 1989. - 102 с.

УДК 516.7

Белихов Александр Борисович

кандидат технических наук, Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

abb@ksu.edu.ru

Леготин Денис Леонидович

кандидат физико-математических наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

dll@ksu.edu.ru

Сухов Андрей Константинович

кандидат физико-математических наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

suhov_andrei@mail.ru

СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

В статье представлены основные подходы к созданию компьютерных моделей атмосферных явлений. Произведён обзор современных моделей распределения поллютантов в атмосфере, фильтров пыли и пыльцы растений. Показано преимущество модели SILЛM Финского метеорологического института.

Ключевые слова: параллельное вычисление, моделирование атмосферных процессов, компьютерное моделирование.

Моделирование распространения загрязнений в атмосфере играет важную . роль при проектировании жилой застройки, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зон отдыха и подобных объектов. В этих случаях важно определить направление возможного распространения загрязнений, их интенсивность и оседание на местности. Это позволяет минимизировать степень экологической опасности, улучшить уровень комфорта проживания и отдыха населения и оптимизировать финансовые затраты на экологические мероприятия.

Для городов точечными стационарными источниками, загрязняющими атмосферу, являются дымовые трубы заводов, теплоэлектростанций, отопительных котельных, технологических установок, печей и сушилок, вытяжные шахты, дефлекторы, вентиляционные трубы, вытяжки, шахты и так далее [10].

Стационарные источники выбрасывают в воздух главным образом сернистый газ, оксиды азота, а также некоторое количество угарного газа, фенолов, серной кислоты и других загрязняющих веществ в зависимости от специфики промышленного производства города и состава используемого в нем топлива. Относительно недавно стационар-

ные источники выбрасывали в атмосферу значительное количество пыли разнообразного химического состава, но в настоящее время существующие газоочистные установки задерживают более 95% всех твердых частиц, образующихся при сгорании топлива, но практически не улавливают газовых составляющих [2]. Другой особенностью стационарных источников является то, что их выбросы в атмосферу, в отличие от мобильных, происходят, как правило, на большой высоте, и производимые ими загрязнения распространяются на большой территории (в зависимости от высоты труб). Эти зоны, накладываясь друг на друга, образуют области устойчивых загрязнений в промышленных районах городов, поднимаются на высоту до 150 м и более [3].

Газообразные выбросы промышленных предприятий создают в атмосферном воздухе аэродис-персные системы и в результате турбулентного движения и других процессов долгое время удерживаются в воздухе. Дальность рассеяния загрязнителя зависит от времени его существования в воздухе, метеорологических условий, скорости и направления атмосферных потоков.

Физические основы построения компьютерных моделей атмосферы. Физическая сторона рассмат-

14

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 1, 2013

© Белихов А.Б., Леготин Д.Л., Сухов А.К., 2013