Грант РФФИ №16-34-00670

Исследование реакции популяций растений рода Vaccinium на нарушающие внешние воздействия методами имитационного моделирования.

Руководитель Фролов П.В.

Проведен полевой эксперимент по выявлению реакции клонов Vaccinium myrtillus L. на внешние повреждающие воздействия, имитирующие реальные воздействия (пожары, рубки и т.д.). При перерубании ризомов погибали парциальные образования, полностью потерявшие связь с другими частями клона (выживаемость составила менее 3%). Выживаемость парциальных кустов, сохранивших связь хотя бы с еще одним парциальным образованием, превышала 40%. При перерубании ризомов и срезании побеговой системы происходит пробуждение от 1 до 3-х спящих почек, расположенных на ризоме на расстоянии 1–2 см. от места повреждения. При снятии лесной подстилки ризомы, оказавшиеся на поверхности, принимают ортотропное положение, а парциальные образования, расположенные на них, образуют единую надземную побеговую систему. При этом у таких объединенных побегов на ризомах, расположенных в слое мха, происходит формирование новых корневищ на ризомах, принявших ортотропное положение из спящих почек, расположенных на расстоянии до 1 см от уровня почвы. Наблюдение на следующий год показало, что доля отмерших в зимний период парциальных кустов не превышала 5%.

Пробудившиеся спящие почки на месте срезанного парциального куста (а); перерубленного ризома (б); система побегов, образовавшаяся на ризоме, принявшем ортотропное положение (в)

Вычислено соотношение погибших, выживших и новых парциальных кустов для каждого из типов воздействий, а также выявлена экспоненциальная сопряженная зависимость количества новых парциальных образований от количества отмерших их при перерубании корневищ и срезании побеговой системы.

а – Соотношение погибших, выживших и новых парциальных кустов черники при различных типах воздействий (К ­– контроль, П – перерубание корневищ, С – срезание побегов, У – снятие подстилки), б – зависимость количества новых парциальных кустов от количества отмерших при перерубании ризомов (●) и срезании побеговой системы (Δ)

Разработан и интегрирован в модель CAMPUS программный модуль, имитирующий реакцию кустарничков на нарушения, состоящий из 2-х блоков: блока имитации внешних нарушающих воздействий и блока ввода вариантов реакции на внешние воздействия. Модуль позволяет задать отдельные виды нарушений (уничтожение побеговой системы, перерубание ризомов) и их сочетания, имитирующие реальные сценарии как естественных нарушений, так и нарушений, связанных с деятельностью человека (низовые лесные пожары, выборочные рубки). При моделировании восстановления ценопопуляции черники учитываются видоспецифичные реакции клонов черники на различные типы воздействий.

В результате проведенных имитационных экспериментов было показано, что на восстановление ценопопуляций черники влияет не только интенсивность и тип, но и периодичность воздействий. При однократных воздействиях ценопопуляция черники способна восстанавливаться при повреждении до 95% территории, при ежегодных – погибает при повреждении 10% территории. Устойчивость ценопопуляции черники к систематическим повреждениям подземных органов оказывается выше (15%), чем к систематическим повреждениям побеговой системы, однако при разовых повреждениях подземных органов ценопопуляция черники гибнет при менее интенсивных воздействиях (85%), чем при повреждении побеговой системы. Показано влияние гетерогенности территории на восстановление ценопопуляции черники после пожара, а также влияние применяемой лесохозяйственной техники (харвестер, валочно-трелевочная машина на гусеничном ходу) и сезона рубок (зимний, летний) на скорость восстановления ценопопуляции черники после выборочных рубок.

Динамика плотности ценопопуляции черники при повреждении а – побеговой системы (А – однократно, Б – ежегодно); б – корневищ (А – однократно, Б – ежегодно); в – при различных особенностях рубок; г – при пожарах различной интенсивности