Комплексное исследование факторов продуктивности таежных лесов

Комплексный подход к изучению продуктивности древостоев включает объекты разного возраста, оригинальные эксперименты и современные методы анализа, которые позволят выявить ценотические, эколого-физиологические и биохимические механизмы, лежащие в основе адаптации растений к условиям среды и приводящие к увеличению продуктивности лесов. Исследования проводятся в древостоях естественного и искусственного происхождения в подзонах северной и средней тайги европейской части России с упором на долговременные наблюдения на постоянных пробных площадях. В первый год проработки темы выявлены некоторые закономерности формирования высокопродуктивных древостоев сосны и ели, сформулирован ряд гипотез, которые будут проверяться в последующие годы. Региональное зонирование современной пожарной активности для территории Европы выявило более высокую чувствительность северных лесов к изменениям климата. Разработаны модели динамики запасов основных биогенных элементов в валежных стволах ели, сосны, березы, осины и лиственницы в условиях среднетаежных ельников. Модели позволяют прогнозировать скорость разложения валежа и изменение баланса углерода и азота в лесной экосистеме. Эксперименты по (1) выращиванию ели на ксилолитическом субстрате; (2) созданию подпологовых культур ели с различными способами обработки почвы (микроповышения, удаление лесной подстилки) выявили, что механизм приспособления растений к почвенным условиям реализуется в основном через увеличение площади поглощения эктоэндомикоризных корней. Показано, что после сплошных рубок наиболее благоприятными для возобновления ели являются переходные зоны у края леса, как в сторону леса, так и в сторону вырубки. Установлено, что у подроста ели на вырубке в условиях лучшей обеспеченности камбиальной зоны фотоассимилятами закладываются более широкие приросты проводящей флоэмы за счет увеличения числа и размеров ситовидных клеток, по сравнению с растениями, произрастающими под пологом. Показана высокая адаптационная способность молодых растений сосны, березы, осины и ольхи серой на вырубке. У изученных видов выявлены (1) однонаправленные изменения (удельное содержание биогенных элементов, емкость биологического поглощения макроэлементов, устьичная проводимость, интенсивность фотосинтеза и транспирации) и (2) видоспецифичные реакции (соотношение биогенных элементов, фотосинтетическая эффективность использования воды и азота). Показано, что в 70-80-летних среднетаежных сосняках в различных лесорастительных условиях ширина годичного кольца и доля поздней древесины коррелируют (отрицательно и положительно соответственно) с возрастом камбия. В поздней древесине формируются более длинные трахеиды и эти отличия ярче выражены в ядровой древесине, по сравнению с заболонной. На примере сосны показано, что образование косослойной древесины сопровождается повышением активности каталазы, пероксидазы и полифенолоксидазы в ксилеме на фоне снижения сахарозосинтазы и повышения апопластной инвертазы. Запатентован способ выращивания крупномерного высококачественного посадочного материала растений сем. Betulaceae с использованием технологий микроклонального размножения. Полученные в культуре in vitro растения использовали для создания первой в России опытно-производственной коллекции клонов карельской березы ex situ. Выявлено, что состав почек растений рода Betula L., использующихся для получения фармакологических препаратов, зависит от фазы их распускания. Развитие почек у березы пушистой, березы повислой и карельской березы сопровождается снижением содержания линолевой и повышением линоленовой кислот во фракциях глико- и фосфолипидов.