Особенности жизненной стратегии сосны корейской (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) в позднесукцессионном хвойно-широколиственном лесу на территории южного Сихотэ-Алиня

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2016; : 164-179

Особенности жизненной стратегии сосны корейской (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) в позднесукцессионном хвойно-широколиственном лесу на территории южного Сихотэ-Алиня

Ухваткина О. Н., Омелько А. М.

https://doi.org/10.17223/19988591/36/10

Аннотация

Проведен анализ демографической и возрастной структуры ценопопуляции Pinus koraiensis в хвойно-широколиственном лесу на территории южного Сихотэ-Алиня. Описаны некоторые особенности жизненной стратегии вида. Полученные результаты показывают, что в исследуемом древостое вид имеет онтогенетический спектр, характерный для нормальной популяции в позднесукцесионном древостое. Развитие деревьев происходит длительное время и занимает до 600 лет, причем факторы, определяющие выживаемость деревьев, меняются на разных этапах возрастного развития. На ранних этапах онтогенеза определяющее значение имеют распространители семян, при переходе из имматурного в виргинильное состояние и далее в генеративное -условия освещенности, во взрослом состоянии - топографические, а вслед за ними жизнь дерева зависит от общей продолжительности жизни, характеристик древесины и корневой системы, особенностей строения крон. Вид, с одной стороны, имеет ярко выраженную C-стратегию, а с другой - устойчивое существование популяции обеспечивается за счет наличия разнообразных элементов экосистемы (животные и условия для их существования, другие виды для формирования разнообразного полога и т.д.).

Список литературы

1. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. 1950. Вып. 6. С. 7-204.

2. Смирнова О.В. Методические подходы и методы оценки климаксового и сукцессионного состояния лесных экосистем (на примере восточноевропейских лесов) // Лесоведение. 2004. № 3. С. 15-27.

3. Brzeziecki B., Kienast F. Classifying the life-history strategies of trees on the basis of the Grimian model // Forest Ecology and Management. 1994. Vol. 69. PP. 167-187.

4. Смирнова О.В. Теоретические представления биогеоценологии и популяционной биологии // Восточноевропейские леса. История в голоцене и современность. Кн. 1 / отв. ред. О.В. Смирнова. М. : Наука, 2004. С. 16-23.

5. McLaren K.P., Levesque M., Sharma C., Wilson B., McDonald M.A. From seedlings to trees: using ontogenetic models of growth and survivorship to assess long-term (>100 years) dynamics of a neotropical dry forest // Forest Ecology and Management. 2011. Vol. 269. PP. 919-930.

6. Silveira A.P., Martins F.R., Araujo F.S. Are tree ontogenetic structure and allometric relationship independent of vegetation formation type? A case study with Cordia oncocalyx in the Brazilian caatinga // Acta Oecologica. 2012. Vol. 43. PP. 126-133.

7. Angulo O., De la Parra R.B., Lopez-Marcos J.C., Zavala M.A. Stand dynamics and tree coexistence in an analytical structured model: The role of recruitment // Journal of Theoretical Biology. 2013. Vol. 333. PP. 91-101.

8. Krestov P.V. Forest vegetation for Easternmost Russia (Russian Far East) // Kolbek J., Stutek M., Box E.E.O. Forest vegetation of Northeeast Asia. Dordrecht : Kluwer Academic Publishers, 2003. PP. 93-180.

9. Усенко Н.В. Деревья, кустарники и лианы Дальнего Востока. Хабаровск : Хабаровское книжное издательство, 1969. 416 с.

10. Ивашкевич Б.А. Девственный лес, особенности его строения и развития // Лесное хозяйство. 1929. № 10. С. 36-44.

11. Колесников Б.П. Кедровые леса Дальнего Востока // Тр. ДВФ СО АН СССР. Серия : Ботаническая. 1956. Т. 2, вып. 4. 262 с.

12. Ishikawa Y., Krestov P. V., Namikawa K. Disturbance history and tree establishment in old-growth Pinus koraiensis-hardwood forests in the Russian Far East // Journal of Vegetation Science. 1999. Vol. 10. PP. 439-448.

13. Орехова Т.П. Семена дальневосточных деревянистых растений. Владивосток : Дальневосточное книжное издательство, 2005. 161 с.

14. Комарова Т.А. Семенное возобновление растений на свежих гарях (леса Южного Сихотэ-Алиня). Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1986. 224 с.

15. Кожевникова Н.К. Динамика погодно-климатических характеристик и экологические функции малого лесного бассейна // Сибирский экологический журнал. 2009. № 5. С. 693-703.

16. Иванов Г.И. Почвы Приморского края. Владивосток : Книжное издательство, 1964. 107 с.

17. Комарова Т.А., Трофимова А.Д. Этапы онтогенеза Pinus koraiensis (Pinaceae) в южном Сихотэ-Алине // Растительные ресурсы. 2010. № 4. С. 1-15.

18. Комарова Т.А., Ухваткина О.Н., Трофимова А.Д. Онтоморфогенез сосны корейской (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) в условиях среднегорного пояса южного Сихотэ-Алиня // Бюллетень Ботанического сада-института ДВО РАН. 2010. № 5. С. 81-92.

19. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree-Ring Bull. 1983. Vol. 43. PP. 69-78.

20. Black B.A., Abrams M.D. Use of boundary-line growth patterns as a basis for dendroecological release criteria // Ecological Applications. 2003. Vol. 13. PP. 1733-1749.

21. Black B.A., Abrams M.D., Rentch J.S., Gould P.J. Properties of boundary-line release criteria in North American tree species // Annals of Forest Science. 2009. Vol. 66, № 2. PP. 205.

22. Frelich L.E., Lorimer C.G. Natural disturbance regimes in hemlock-hardwood forests of the upper Great Lakes region // Ecological Monographs. 1991. Vol. 61. PP. 145-164.

23. Rubino D.L., Mc Carthy B.C. Comparative analysis of dendroecological methods used to assess disturbance events // Dendrochronologia. 2004. Vol. 21. PP. 97-115.

24. Nowacki G.J., Abrams M.D. Radial-growth averaging criteria for reconstructing disturbance histories from presettlement-origin oaks // Ecological Monographs. 1997. Vol. 67. PP. 225-249.

25. Omelko A., Ukhvatkina O., Zmerenetsky A. Disturbance history and natural regeneration of an old-growth korean pine-broadleaved forest in the Sikote-Alin mountain range, Southeastern Russia // Forest Ecology and management. 2016. Vol. 360. PP. 221-234.

26. Омелько М.М., Омелько А.М., Омелько М.М. Роль маньчжурской белки в возобновлении кедра корейского во вторичных лесах Приморья // Лесоведение. 2007. № 4. С. 68-72.

27. Ухваткина О.Н., Омелько А.М., Крестов П.В., Жмеренецкий А.А. Влияние частичных распадов древостоев кедрово-широколиственных лесов на процесс естественного возобновления // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2011. Т. 4, № 4. С. 416-431.

28. Ухваткина О.Н., Омелько А.М., Жмеренецкий А.А., Гусев В.С. Режим естественных нарушений как фактор, определяющий формирование древостоя кедрово-широколиственного леса юга российского Дальнего Востока // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2015. Т. 8, № 4. С. 441-458.

29. Смирнова О.В., Бобровский М.В., Ханина Л.Г. Оценка и прогноз сукцессионных процессов в лесных ценозах на основе демографических методов // Бюллетень Московского общества испытателей природы. 2001. Т. 106, вып. 5. С. 25-33.

30. Grime J.P. Plant strategies and vegetational processes. New York: Wiley, 1979. 222 p.

Tomsk State University Journal of Biology. 2016; : 164-179

Life strategy of the Korean pine (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) in the old-growth Korean pine-broadleaved forest, Southern part of the Sikhote-Alin Mountain Range

Ukhvatkina O. N., Omelko A. M.

https://doi.org/10.17223/19988591/36/10

Abstract

To study life strategies of tree species is necessary for formation of knowledge about processes occurring in forest ecosystems, prediction of succession changes, as well as for addressing issues related to biodiversity and sustainable species coexistence. In this regard, the aim of this work was to describe the features of Pinus koraiensis life strategy associated with the passage of trees through different age stages. The research was conducted on the territory of the Sikhote-Alin mountain range (44°01'35,3"N, 134°12'59,8''E) on two permanent sample plots (1.5 ha and 10.5 ha). We measured the diameter at breast height, tree height, age stage and vitality for each Pinus koraiensis tree. In total, 2810 plants were recorded during the growing seasons 2010-2015. We also took increment cores (648 samples) from most trees. Using the data, we defined the absolute age of trees and described the ontogenetic structure of population. Using the "boundary-line release criterion method", we reconstructed the stand disturbance history beginning from 1460. Comparing the obtained results, we found that P. koraiensis has a C-strategy. Trees of the species reach the height of 38 m, the diameter up to 150 cm and the absolute age up to 527 years. The periodicity of mast seed production is 4 and 10 years. Root system of trees in mountain forests is shallow. We revealed no severe stand-replacing disturbances are not revealed. Decades with a maximum number of trees showed releases: 1561-1570, 1681-1690, 1731-1740, 1761-1770, 1811-1820, 1841-1850, 18811890, 1941-1950, and 1981-1990. The beginning of life of most trees is associated with the decades of maximum releases. The study also found that factors affecting survival and development of plants change with passing age stages. The number and placement of immature and virginal plants is determined by lighting conditions, i.e., the presence or absence of canopy gaps. For immature plants, not so much light is required for development, so they accumulate under the stand canopy, and their number is relatively large; the maximum age reaches 110 years. We showed that for virginal plants, much more light is needed for development, so they are considerably rare in comparison with immature plants. The maximum age of virginal plants is 260 years. In general, plants reach the stand canopy in several periods of rapid growth after release, thus only single individuals survive to the final phase of the virginal period. We established that further survival and placement of generative plants depends on the disturbance history of the stand (how gaps were located in the canopy of the stand), the presence of rot and other stem damages, and conditions which are determined by the topography (moisture and temperature regimes). Accumulation of plants occurs in the middle-aged generative period. We demonstrated that P. koraiensis population in the old-growth forest is stable and its existence depends on the combination of many elements of the forest community. Taking into account the duration of life of trees, formation of a stable population requires a very long time (1000-1200 years). Since plant species have a long life span and reach a considerable size, they play an important role in shaping the environment of Korean pine-broadleaved forests.

References

1. Rabotnov T.A. Zhiznennyi tsikl mnogoletnikh travyanistykh rastenii v lugovykh tsenozakh // Tr. BIN AN SSSR. Ser. 3. Geobotanika. 1950. Vyp. 6. S. 7-204.

2. Smirnova O.V. Metodicheskie podkhody i metody otsenki klimaksovogo i suktsessionnogo sostoyaniya lesnykh ekosistem (na primere vostochnoevropeiskikh lesov) // Lesovedenie. 2004. № 3. S. 15-27.

3. Brzeziecki B., Kienast F. Classifying the life-history strategies of trees on the basis of the Grimian model // Forest Ecology and Management. 1994. Vol. 69. PP. 167-187.

4. Smirnova O.V. Teoreticheskie predstavleniya biogeotsenologii i populyatsionnoi biologii // Vostochnoevropeiskie lesa. Istoriya v golotsene i sovremennost'. Kn. 1 / otv. red. O.V. Smirnova. M. : Nauka, 2004. S. 16-23.

9. Usenko N.V. Derev'ya, kustarniki i liany Dal'nego Vostoka. Khabarovsk : Khabarovskoe knizhnoe izdatel'stvo, 1969. 416 s.

10. Ivashkevich B.A. Devstvennyi les, osobennosti ego stroeniya i razvitiya // Lesnoe khozyaistvo. 1929. № 10. S. 36-44.

11. Kolesnikov B.P. Kedrovye lesa Dal'nego Vostoka // Tr. DVF SO AN SSSR. Seriya : Botanicheskaya. 1956. T. 2, vyp. 4. 262 s.

13. Orekhova T.P. Semena dal'nevostochnykh derevyanistykh rastenii. Vladivostok : Dal'nevostochnoe knizhnoe izdatel'stvo, 2005. 161 s.

14. Komarova T.A. Semennoe vozobnovlenie rastenii na svezhikh garyakh (lesa Yuzhnogo Sikhote-Alinya). Vladivostok : DVNTs AN SSSR, 1986. 224 s.

15. Kozhevnikova N.K. Dinamika pogodno-klimaticheskikh kharakteristik i ekologicheskie funktsii malogo lesnogo basseina // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2009. № 5. S. 693-703.

16. Ivanov G.I. Pochvy Primorskogo kraya. Vladivostok : Knizhnoe izdatel'stvo, 1964. 107 s.

17. Komarova T.A., Trofimova A.D. Etapy ontogeneza Pinus koraiensis (Pinaceae) v yuzhnom Sikhote-Aline // Rastitel'nye resursy. 2010. № 4. S. 1-15.

18. Komarova T.A., Ukhvatkina O.N., Trofimova A.D. Ontomorfogenez sosny koreiskoi (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) v usloviyakh srednegornogo poyasa yuzhnogo Sikhote-Alinya // Byulleten' Botanicheskogo sada-instituta DVO RAN. 2010. № 5. S. 81-92.

19. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree-Ring Bull. 1983. Vol. 43. PP. 69-78.

20. Black B.A., Abrams M.D. Use of boundary-line growth patterns as a basis for dendroecological release criteria // Ecological Applications. 2003. Vol. 13. PP. 1733-1749.

21. Black B.A., Abrams M.D., Rentch J.S., Gould P.J. Properties of boundary-line release criteria in North American tree species // Annals of Forest Science. 2009. Vol. 66, № 2. PP. 205.

22. Frelich L.E., Lorimer C.G. Natural disturbance regimes in hemlock-hardwood forests of the upper Great Lakes region // Ecological Monographs. 1991. Vol. 61. PP. 145-164.

23. Rubino D.L., Mc Carthy B.C. Comparative analysis of dendroecological methods used to assess disturbance events // Dendrochronologia. 2004. Vol. 21. PP. 97-115.

24. Nowacki G.J., Abrams M.D. Radial-growth averaging criteria for reconstructing disturbance histories from presettlement-origin oaks // Ecological Monographs. 1997. Vol. 67. PP. 225-249.

26. Omel'ko M.M., Omel'ko A.M., Omel'ko M.M. Rol' man'chzhurskoi belki v vozobnovlenii kedra koreiskogo vo vtorichnykh lesakh Primor'ya // Lesovedenie. 2007. № 4. S. 68-72.

27. Ukhvatkina O.N., Omel'ko A.M., Krestov P.V., Zhmerenetskii A.A. Vliyanie chastichnykh raspadov drevostoev kedrovo-shirokolistvennykh lesov na protsess estestvennogo vozobnovleniya // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2011. T. 4, № 4. S. 416-431.

28. Ukhvatkina O.N., Omel'ko A.M., Zhmerenetskii A.A., Gusev V.S. Rezhim estestvennykh narushenii kak faktor, opredelyayushchii formirovanie drevostoya kedrovo-shirokolistvennogo lesa yuga rossiiskogo Dal'nego Vostoka // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2015. T. 8, № 4. S. 441-458.

29. Smirnova O.V., Bobrovskii M.V., Khanina L.G. Otsenka i prognoz suktsessionnykh protsessov v lesnykh tsenozakh na osnove demograficheskikh metodov // Byulleten' Moskovskogo obshchestva ispytatelei prirody. 2001. T. 106, vyp. 5. S. 25-33.

30. Grime J.P. Plant strategies and vegetational processes. New York: Wiley, 1979. 222 p.

Особенности жизненной стратегии сосны корейской (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) в позднесукцессионном хвойно-широколиственном лесу на территории южного Сихотэ-Алиня

Аннотация

Life strategy of the Korean pine (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) in the old-growth Korean pine-broadleaved forest, Southern part of the Sikhote-Alin Mountain Range

Abstract

События