Саңылаулар динамикасы - Gap dynamics

Амазонкадағы ағаштардың құлдырауындағы бос жерлер күн сәулесінің орман түбіне жетуіне мүмкіндік береді.

Саңылаулар динамикасы бұл орман алқабын құрғаннан кейін пайда болатын өсімдіктердің өсу заңдылығын, табиғи бұзылулардың жергілікті орнын, орман шатырының ашылуын білдіреді. Саңылаулар динамикасы қоңыржай және тропикалық ормандарға тән сипаттама болып табылады және олардың орман тіршілігіне себептері мен әсерлерінің алуан түрлілігі бар.

Саңылаулар - ормандардың үлкен бұтағының үзілуінен және құлап түсуінен бастап, өліп, құлап, құлап, тамырларын жердің бетіне шығаруына дейін, ағаштардың үлкен топтарын құлатуға дейінгі табиғи бұзылыстардың салдары. Себептер аралықта болғандықтан, алшақтықтар өлшемдердің кең ауқымына ие, соның ішінде кішігірім және үлкен алшақтықтар. Көлеміне қарамастан, бос орындар жарықтың ұлғаюына, сондай-ақ ылғал мен жел деңгейінің өзгеруіне мүмкіндік береді, бұл микроклимат жағдайларының жабық қалқанмен салыстырғанда айырмашылығына алып келеді, олар әдетте салқын және көлеңкелі.

Табиғи бұзылған аудандарда алшақтық динамикасы пайда болуы үшін бастапқы немесе екінші реттік сабақтастық болуы керек. Экологиялық қайталама сабақтастық әлдеқайда жиі кездеседі және табиғи бұзылудан кейін өсімдік жамылғысын ауыстыру процесіне қатысты. Екінші сабақтастық екінші өсуге немесе екінші орманға әкеледі, ол қазіргі уақытта тропиктен гөрі көбірек жерді алып жатыр ескі орман.

Олқылықтар көп жарық беріп, әртүрлі микроклиматтарды тудыратындықтан, олар өсімдіктің тез көбеюі мен өсуіне қолайлы жағдай мен жағдай жасайды. Шын мәнінде, тропиктегі өсімдіктердің көп бөлігі, өмірлік циклдарын аяқтау үшін, кем дегенде, бос орындарға тәуелді.[1]

Бұзушылықтар

Сынған ағаштар орталық Амазонда бос жерлер жасайды.

Саңылаулар динамикасы - бұл экожүйедегі бұзылулардың нәтижесі. Үлкен масштабты да, кішігірім де бұзушылықтар бар, екеуіне де ұзақтық пен жиілік әсер етеді. Мұның бәрі экожүйенің әсер етуі мен регенерациясының заңдылықтарына әсер етеді.

Тропикалық экожүйенің бұзылуының ең көп таралған түрі - өрт. Тропикалық экожүйедегі қоректік заттардың көпшілігі өсімдіктер биомассасында болатындықтан, от - бұл қоректік заттарды қайта өңдеудің, сондықтан экожүйені қалпына келтірудің маңызды құрамдас бөлігі.

Шағын масштабтағы бұзылыстың мысалы - ағаштың құлап түсуі. Бұл ағаштың кез-келген қоректік заттарын немесе организмдерді қайта бөлетін топырақтың қозғалуын тудыруы мүмкін. Ағаш құлап, басқа ағаштар мен өсімдіктердің өсуіне ықпал ететін жеңіл кіреберістің шатырын ашады.

Мазасыздықтан кейін регенерацияның бірнеше жолдары бар. Регенерацияның аванстық жолы деп аталатын тәсілдердің бірі - бұл астыңғы қабатта көшеттер мен көшеттер бар. Бұл әдіс неотропикада ұсақ масштабты бұзылулар кезінде жиі кездеседі. Келесі жол ағаштың қалдықтарынан немесе тамырлардан немесе тамырлардан шыққан өсінділерден болады, және бұзылыстың аздығында жиі кездеседі. Үшінші жол топырақтың тұқым қоры деп аталады және бұл топырақта кездесетін тұқымдардың өнуінің нәтижесі. Регенерацияның соңғы жолы - жануарлардың таралуы немесе жел қозғалысы арқылы жаңа тұқымдардың келуі. Регенерацияның ең маңызды компоненттері - тұқымдардың таралуы, өнуі және тірі қалуы.[1]

Орман алқаптары және орманды қалпына келтіру

Соңғы кезге дейін Солтүстік Америкада орманды қалпына келтіру практикасы көбінесе ауылшаруашылық моделін ұстанды, зерттеулер кейіннен отырғызылған қорды ерте өсіруді құру мен дамытуға бағытталған. тазарту (Cleary et al. 1978, Lavender et al. 1990, Wagner and Colombo 2001),[2][3][4] содан кейін өсімдікті және өнімділікті зерттеуді көп қабатты шатырдың әсер етпейтін бір түрлік өсуіне баса назар аударды. Coates (2000)[5] бұл тәсілге күмән келтірді және басқарылатын стендтердегі әртүрлілікті орналастыруға қабілетті экологиялық және әлеуметтік негізделген тәсілге көшуді ұсынды. Басқарылатын орман алқаптарының күрделілігі артқан сайын орманды қалпына келтірудің және өсудің болжалды модельдері қалқымалы ұстаудың өзгермелі деңгейлерін ескереді (Coates 2000).[5]

Мазасызданғаннан кейін шатырдың аралықтарында пайда болатын ағаштардың қалпына келуі кең зерттелген (Баззаз және Пикетт 1980, Платт және Стронг 1989).[6][7] Саңылаулар динамикасын зерттеу орман экожүйелеріндегі ұсақ масштабтағы бұзылулардың рөлін түсінуге көп үлес қосты, бірақ оларды орманшылар ішінара кесуден кейін ағаштардың реакциясын болжау үшін аз қолданды (Coates және Burton 1997).[8]

Жоғары ендік солтүстік ормандарында саңылаудың ішіндегі орналасуы ресурстар деңгейіне (мысалы, жарықтың қол жетімділігі) және микроклимат жағдайларына (мысалы, топырақ температурасы), әсіресе солтүстік-оңтүстік ось бойында айқын әсер етуі мүмкін. Мұндай вариация міндетті түрде регенерацияның мөлшері мен өсуіне әсер етуі керек; бірақ саңылау мөлшері мен позициясының әсерін бөлу үшін тек табиғи регенерацияға сүйену проблемалы (Coates 2000).[5] Шатырлардың бұзылуынан кейінгі көшеттердің орналасуына әсер ететін көптеген факторлардың қатарына ата-аналық ағаштардың жақындығы мен көптігі, тұқым себетін субстрат, тұқым тұтынушылары мен диспергерлерінің болуы, климаттық және микроклиматтық өзгергіштік жатады. Отырғызылған ағаштарды табиғи көшеттердің айналасындағы көптеген стохастикалық оқиғаларды болдырмау үшін пайдалануға болады.

Қаптаманың әсер ету градиенттерін ішінара кесу арқылы жасауға болады, және әр түрлі өлшемдер мен конфигурациялардың аралықтарында, сондай-ақ іргелес орман матрицасында ағаштардың өсуіне жауаптар ағаш түрлерін таңдауға негіз бола алады. Гибридті шырша (ақ шыршалар кешені, Ситка шыршалары, кейде Энгельман шыршалары кешені) қылқан жапырақты Британ Колумбиясының солтүстік-батысында орналасқан Сидар-Гемлок аймағындағы Интерьердің Ылғалды Суық субзонасында жүргізілген зерттеуде қолданылатын түрлер. Барлығы 109 бос орын, орташа әр қашықтықта биіктігі 30 м стендтерде әр жеңіл және ауыр ішінара кесу өңдеу кезінде каротаж жасау нәтижесінде жасалған саңылаулар популяциясынан таңдалды; 76 саңылау 1000 м-ден аз болды2, 33-і 1000 м аралығында болды2 және 5000 м2. Шатырдың аралық мөлшері эллипстің ауданы ретінде есептелді, оның негізгі осі саңылаудың ішіндегі шатырдың шетінен шатырдың шетінен жүргізуге болатын ең ұзын сызық болды, ал кіші ось шатыр шетінен жүргізілетін ең ұзын сызық болды ұзын сызыққа перпендикуляр. Көшеттер бос жерлерге және алаңдатпаған және тазартылған емдеу қондырғыларына отырғызылды. Көшеттер арасында өсім реакциясының қарқынды және дәйекті тенденциялары болды, өйткені алшақтық мөлшері ұлғайды. Барлық түрлерде өсу тез өсіп, бір ағаштың аралықтарынан шамамен 1000 м-ге дейін өсті2, бірақ содан кейін 5000 м-ге дейін аз өзгеріс болды2. Ағаштардың мөлшері және қазіргі кездегі өсу қарқыны барлық ашық жағдайда жоғары болды. Үлкен және орташа саңылауларда (300–1000 м.)2), барлық түрлердің ең үлкен ағаштары күннің солтүстігі мен көлеңкелі оңтүстік позицияларының айырмашылығы аз, лоджеполь қарағайынан басқа орта саңылау жағдайында пайда болды. Жоғары ендік саңылауларының солтүстік жағында күтілетін жеңіл артықшылық ағаш өсуіне пайда әкеле алмады, бұл шатырлы шеткі ағаштардың жер астындағы әсерлері осы ормандарда көшеттердің өсуіне маңызды әсер етеді деп болжайды (Coates 2000).[5]

Онтарио Чапло маңындағы зерттеуде (Groot 1992, Groot et al. 1997),[9][10] 40 жылдық көктеректе саңылаулар жасалды және олардың отырғызылған ақ шырша көшеттерінің дамуына әсерін анықтау үшін бақыланды. Диаметрі 9 м және 18 м дөңгелек саңылаулар, ені 9 м және 18 м шығыс-батыс жолақтары және 100 м × 150 м кесінді отырғызылды және дақылға себілді. Жолақтар мен учаскелер арасындағы күн радиациясының, ауа температурасының және топырақ температурасының өзгеруі ашық және бүтін орман арасындағы өзгеріс сияқты үлкен болды. Бірінші өсіп-өну кезеңіндегі күн радиациясы, кесілмеген тіреуіштегі қалқанның 18% -дан 18 м белдеуінің ортасындағы 68% мәніне дейін өзгерді. Жолақтардың шеттеріне жақын күн радиациясы оңтүстіктегі қалқаның шамамен 40% және солтүстік бойымен 70-80% құрады. Ақ шырша көшеттеріндегі стоматальды өткізгіштік көбінесе қорғалған жерлерден ашық жерлерге дейін төмендеді және бу қысымының жоғарылауымен (VPD) жоғарылайды. Өсімдік жамылғысы болмаса, саңылаулардағы орналасу отырғызылған ақ шыршаның өсуіне аз әсер етті; аз өсімдік жамылғысының оқшауланған көшеттердің микроклиматтық әсерінен қайта өсуі артық сатып алу. Көшеттердің диаметрлері қоршаған ортаға тәуелді болмады, ал биіктігі жарық көп болатын ортада сәл үлкен болды. Өсімдік жамылғысымен белдеулердің ортасында ақ шыршаның диаметрі мен биіктігі үлкен болды, дегенмен ол жерде жолақтардың солтүстік жиегіне қарағанда жарық аз болды. Ылғалдың күйзелісі осы нәтижеге әкелуі мүмкін.

Бастапқы сабақтастық

Сукцессия дегеніміз - табиғи немесе адамдардың бұзылуынан орман алшақтықтарын баяу қалпына келтіру. Вулкандар атқылауы немесе көшкіндер сияқты ірі геологиялық өзгерістер болған кезде, қазіргі өсімдік жамылғысы мен топырақ тек жыныстарды қалдырып, эрозияға ұшырауы мүмкін. Бастапқы сукцессия, қыналар сияқты пионерлер түрлері тау жыныстарын отарлағанда пайда болады. Қыналар мен мүктердің ыдырауына байланысты шымтезек деп аталатын топырақ субстраты пайда болады. Шымтезек уақыт өте келе құрлықтағы экожүйені жасайды. Ол жерден шөптесін, ағашсыз өсімдіктер дамып, ағаштар өседі. Орман экожүйесіндегі үлкен саңылаулар немесе бос орындар тас негізінен қалпына келу үшін жүздеген жылдар қажет болады.[11]

Екінші реттік сабақтастық

Секропия ағаштары - бұл кеңістікте кездесетін пионердің кең таралған түрі.

Екінші реттік сукцессия бұзылыс болған жерде пайда болады, бірақ топырақ қалады және өсімдіктердің өсуін қамтамасыз ете алады. Өсімдіктердің регенерациясы топырақ субстратына байланысты болғандықтан шамамен көп уақытты қажет етпейді. Екінші реттік сукцессия тропиктегі алғашқы сукцессияға қарағанда әлдеқайда жиі кездеседі.

Экологиялық қайталама сукцессия төрт түрлі фазада жүреді: біріншіден, тазартылған жерлерді шөптер, бұталар, альпинистер сияқты түрлер, сондай-ақ пионер ағаштарының көшеттері сияқты тез колонизациялау жүреді және бұл үш жылға дейін созылуы мүмкін. Осыдан кейін қысқа өмір сүретін, бірақ тез өсетін көлеңкеге төзбейтін түрлер 10 жылдан 30 жылға дейін шатыр құрайды. Пионер емес гелиофильді (күн сүйгіш) ағаш түрлері биомассаға және түр байлығына, сонымен қатар көлеңкеге төзімді түрлерге қосылады және бұл 75 жылдан 150 жылға дейін созылуы мүмкін. Сонымен, көлеңкеге төзімді түрлер басқа шатасқанға дейін шатырдың бойын шексіз қалпына келтіреді.[12]

Тропиктегі екінші реттік сабақтастық тез өсіп келе жатқан және жүзім мен бұталарды қосатын пионер түрлерінен басталады. Осы түрлерді орнықтырғаннан кейін, геликония сияқты ірі гелиофильді түрлер дамиды. Секропиялар сонымен қатар тропиктегі басты ізашар ағаш болып табылады және олар орман алшақтықтары күн сәулесіне жол беріп жатқан жерде жақсы өсуге бейімделген. Орманда көлеңкеге төзімді түрлер дамып, біршама ұзын болып келеді. Бұл тізбектелген фазалардың белгілі бір реті немесе құрылымы жоқ, өйткені тропиктегі биоалуантүрлілік өте жоғары болғандықтан, қоректік заттар мен күн сәулесі сияқты ресурстарға үлкен бәсекелестік бар.

Ағаш динамикасының мысалдары

Орманның көлденең және тік гетерогенділігі бос орындармен едәуір ұлғаятындығына байланысты, алшақтық биологиялық әртүрлілікті түсіндіруде айқын көрініске айналады. Олқылықтардың тез өсуіне және көбеюіне қолайлы жағдай жасайтындығы дәлелденді. Мысалы, өсімдіктердің көлеңкеге төзімді түрлері және көлеңкеге төзімді көптеген өсімдіктер өсімнің артуымен кемшіліктерге жауап береді және кем дегенде бірнеше түрлер өз орталарында жетістікке жету үшін бос орындарға тәуелді болады (Brokaw 1985; Hubbell and Foster 1986b; Мюррей 1988; Кларк пен Кларк 1992). Саңылаулар жарық, ылғал және жел жағдайларына әсер ететін әртүрлі микроклиматтарды жасайды (Brokaw 1985). Мысалы, шеткі әсерлерге ұшырау микроклиматтың жарық пен желдің қарқындылығын арттырады және оның ылғалдылығын төмендетеді. Панамадағы Барро Колорадо аралында жүргізілген зерттеу көрсеткендей, бос жерлердің көшеттердің көбірек орналасуы және көшеттердің тығыздығы бақылау аймақтарына қарағанда жоғары болған.

Түрлердің байлығы бақылау аймақтарына қарағанда саңылауларда жоғары болды, ал саңылаулар арасында түрлік құрамда әр түрлі болды. Алайда, бұл зерттеу сонымен қатар бір саңылауға кадрларды жинаудың төмен деңгейі бар екенін анықтады, бұл саңылаулардың түр құрамы бойынша неліктен ерекшеленетінін түсіндірді. Пионер түрлеріне 2% -дан 3% -ға дейін, көлеңкеге төзімді және аралық түрлерге 3% -дан 6% дейін. Көптеген түрлер бос жерлерді пайдалана алмады, өйткені олар тұқымдарды тарату арқылы оларға жете алмады, сондықтан Янзен-Коннелл эффект ағаш түрлерінің аралықтармен байланысында үлкен рөл атқарады. Джанцен-Коннеллдің тығыздығына байланысты өлім-жітім моделінде көптеген ағаштар тұқым немесе көшет ретінде өледі деп көрсетілген. Сонымен қатар, тығыздық көп болған жерде иесіне тән жыртқыштар немесе қоздырғыштар ана ағашының астында болады деп болжануда. Бұл термиттерден немесе эпифиттердің өсуінен болатын өлімге байланысты ағаштардың құлауы болып табылатын алшақтықтың негізгі себептерімен расталады. Янзен-Коннелл моделі сонымен қатар дисперстік қашықтық пен өлім-жітім арасындағы тепе-теңдікті ең жоғары жалдау ата-анасынан белгілі қашықтықта болуға мәжбүр етеді дейді. Сондықтан, егер бұл олқылықтарды ата-аналар жасайтын болса, көшеттер бос орыннан алынады, нәтижесінде ата-анасынан қашықтық өскен сайын тіршілік ету коэффициенті артады. Бұл Барро Колорадо аралында өткізілген экспериментте кездесетін бір алшақтыққа жұмысқа қабылдаудың төмен жылдамдығын түсіндіреді.[13]

Растау кезінде Коста-Рикадағы Ла Сельвада жүргізілген зерттеуде тоғыз ағаш түрінің саңылау мамандарынан бастап, жаңадан пайда болған шатыр түрлеріне дейінгі жарықтандыру индексі есептелді. Тәжді жарықтандыру мәндері 1-ден ауытқиды, бұл жарықтың аздығын, ал 6 - бұл ағаш тәжінің толық ашылғандығын көрсетті. Математикалық модельді қолданғаннан кейін ағаш диаметрінің өзгеруін және жасына қарай тәжді жарықтандырудың өзгеруін есептеңіз. Бұл модель өмір сүру ұзақтығын, әр түрлі өлшемдерге өту уақытын және өлімнің жас ерекшеліктерін бағалауға көмектесті. Нәтижелер алшақтық динамикасының көптеген зерттеулері көрсеткендей, пионер түрлері жоғары жарық ортасында дамыған, ал пионер емес түрлер жас кезінде өлім-жітімді көрсетті, бірақ қартайған кезде өлім деңгейі төмендеді. Алайда, бір кездері ағаштар тірі қалу өте үлкен болған, содан кейін азайған.[14]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Кричер, Джон (2011). Тропикалық экология. Принстон, Нью-Джерси: Принстон университетінің баспасы. 188–226 бет.
  2. ^ Клири, Б.д .; Гривс, Р.Д .; Герман, Р.К. (Құрастырушылар мен басылымдар.). 1978. Орегонның ормандарын қалпына келтіру. Oregon State Univ. Кеңейту. Серв., Корваллис НЕМЕСЕ. 287 б.
  3. ^ Лаванда, Д.П .; Приход Р .; Джонсон, К.М .; Монтгомери, Г .; Висе, А .; Уиллис, Р.А .; Уинстон, Д. (Ред.). 1990. Британдық Колумбия ормандары жаңарып жатыр. Унив. Б.з.д. Ванкувер, б.э.д. 372 б.
  4. ^ Вагнер, Р.Г .; Колумбо, С.Ж. (ред.). 2001. Канадалық орманды қалпына келтіру: Онтарио үшін принциптер мен тәжірибе. Фитченри және Уайтсайд, Маркхам, Онт.
  5. ^ а б c г. Коутс, К.Д. 2000. Солтүстік қоңыржай орман алшақтықтарына қылқан жапырақты көшеттердің реакциясы. Үшін. Экол. Басқару. 127 (1-3): 249-269.
  6. ^ Баззаз, Ф.А .; Пикетт, С.Т.А. 1980. Тропикалық сабақтастықтың физиологиялық экологиясы: Салыстырмалы шолу. Анну. Аян Экол. Сист. 11: 287-310.
  7. ^ Платт, В.Ж .; Күшті, Д.Р. 1989. Ерекше ерекшелігі: орман экологиясындағы олқылықтар. Экология 70: 535–576.
  8. ^ Коутс, К.Д .; Бертон, П.Ж. 1997 ж. Экожүйені басқару мақсаттарын шешу үшін Silvicultural жүйелерін дамытудағы саңылауға негізделген тәсіл. Үшін. Экол. Басқару. 99: 337–354.
  9. ^ Groot, A. 1992. Бореалды аралас ағаштардағы ақ шыршаның орнығуы мен өсуіне ықпал ететін шағын орман саңылаулары. NODA ұсынысының жобасы, түсініктемелерімен Р.Ф. Саттон.
  10. ^ Гроут, А .; Карлсон, Д.В .; Флеминг, Р.Л .; Wood, J.E. 1997. Дірілдеген көктерек орманындағы ұсақ тесіктер: микроклимат және ақ шыршаның регенерациясы және дірілдейтін көктерек. Нат. Шикізат. Мүмкін., Мүмкін. Үшін. Серв., Саулт Ст. Мари ОН, NODA / NFP Tech Rep. TR-47. 25 б.
  11. ^ Brokaw, N.V.L. (1985). Табиғи бұзылу экологиясы және патч динамикасы. Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. 53-69 бет.
  12. ^ Мигель Мартинес-Рамос, Елена Альварес-Буйлла және Хосе Сарухан (маусым 1989). «Тропикалық жаңбырлы ормандағы ағаштардың демографиясы және алшақтық динамикасы». Экология. 70 (3): 555–558. дои:10.2307/1940203.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  13. ^ Хаббелл, С.П. және Р.Б. Фостер (1986). Өсімдіктер экологиясы. Оксфорд, Ұлыбритания: Блэквелл. 77-95 бет.
  14. ^ Кларк, JS (1992). Экожүйені қалпына келтіру: тұрақты дамудың кіріспесі. SPB академиялық баспа. 165–186 бет.