Популяция сосны сибирской
Федеральное агентство по рыболовству
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Астраханский государственный технический университет»
Дмитровский филиал
Образовательная деятельность
в сфере высшего и
Кафедра экологии
А.А. Клубань
Популяции сосны сибирской
Заочная форма обучения
Направление 020800.62 –Экология и природопользование
Курсовая работа
Научный руководитель
кандидат биол.наук,доцент
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………
Глава I. Общая характиристика ………………………………………….…стр. 4
1.1 Систематическое положение Pinus sibirica………………………..стр. 4
1.2 Ареал………………………………………………………………
1.3 Ботаническая характеристика сосны сибирской……………...стр. 5-12
1.4 Хозяйственное и лечебное использование
сосны сибирской………………………………………………………
Глава II. Популяции
сосны сибирской на территории Российской
Федерации………………………………………………………
2.1 Сосна кедровая европейская…………
2.2 Сосна кедровая корейская……………………………………стр.17-
2.3 Сосна кедровая стланиковая (кедровый стланик)………...….стр.19-23
Глава III. Межвидовые взаимоотношения
в популяциях сосны сибирской………………………………………………………
Заключение……………………………………………………
Список литературы……………………………………………………
Введение
Сосна кедровая или кедр сибирский (Pinus sibirica) занимает особенное место среди лесных и, в частности, хвойных пород по многообразию полезных хозяйственных признаков: семена («орешки»), имеющие пищевое значение для человека и многочисленных обитателей леса, ценная древесина, живица. В горных условиях велика почвозащитная, водоохранная и водорегулирующая роль кедровых насаждений. Наибольший практический интерес представляют семена-орешки сосны кедровой. Поэтому семенная продуктивность является наиболее актуальным аспектом в селекции этого вида. При отборе плюсовых деревьев по семенной продуктивности обращают внимание не только на общее количество шишек, но и на структурные признаки урожая: крупность шишек, выход из них орешков, массу 1000 семян. Признан перспективным отбор крупношишечных форм сосны кедровой. Наибольшую ценность для селекции представляют формы, у которых крупносемянность сочетается с обилием шишек. Они отличаются высокой семенной продуктивностью, однако встречаются в популяциях довольно редко, поэтому подлежат охране и рациональному клонированию на лесосеменных плантациях.
Глава I. Общая характеристика
- Систиматическое положение Pinus sibirica
Царство: Растения (Plantae)
Отдел: Голосеменные (Pinophyta)
Класс: Хвойные (Coniferopsida)
Семейство: Сосновые (Pinaceae)
Род: Сосна сибирская (Pinus sibirica)
- Ареал
Ареал сосны
сибирской почти полностью
Сосна сибирская теневынослива, морозостойка, требовательна к влажности почвы и воздуха. Предпочитает суглинки и супеси, хотя может расти и на скалах, и даже на сфагновых болотах (Родин,1978).
Рисунок 1 – Ареал распространения сосны сибирской (Pinus sibirica)
- Ботаническая характеристика сосны сибирской
Сосна сибирская или кедровая или кедр сибирский (Pinus sibirica) - крупное вечнозеленое дерево из семейства сосновых (Pinoceae) высотой 20-25 (до 35) м, с густой кроной. Ствол до 1,5 м в диаметре, с буровато-серой бороздчатой корой. У молодых деревьев кора более светлая и гладкая. Побеги двух типов: удлиненные и укороченные. Молодые удлиненные побеги рыжеватые за счет опушения. Корневая система хорошо развита, состоит из стержневого и крепких боковых корней.
Листья располагаются на побегах пучками по 5 хвоинок (важный признак, отличающий сосну сибирскую от обыкновенной, у которой в пучке только 2 листа). Листья-хвоинки узколинейные, игловидные, в поперечном сечении трехгранные, длиной от 5 до 12 см, темно-зеленые, с голубоватыми полосками по бокам, образованными рядами устьиц (рис.2). Почки у сосны засмоленные, красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, острые, длина их 6—12 мм, располагаются на концах побегов мутовками. Живет хвоинка до 6 лет.
Плодоношение у сосны наступает сравнительно рано. Деревья, растущие на свободе, начинают плодоносить с 10—15 лет. В сомкнутых древостоях плодоношение наступает в возрасте 36—40 лет. Если деревья, растущие на свободе, плодоносят почти ежегодно и обильно, то этого нельзя сказать о плодоношении насаждении.
Рисунок 2 - Сосна сибирская (Pinus sibirica)
Растения однодомные, то есть на одной особи развиваются и мужские, и женские генеративные органы, собранные в колоски.
Мужские цветки появляются на 2—3 дня раньше женских, они имеют вид небольших (5—7 мм длиной) овальных желтых или красноватых колосков, густо скученных у основания молодых побегов. Пыльца мелкая, с двумя воздушными Мешками, заключена в пыльниках тычинок, способна разноситься на далекие расстояния (до 1 км).
Женские цветки имеют вид красноватых овальных шишечек длиной 5—6 мм. По 1—3 таких цветка развиваются на верхушке растущих молодых побегов. Каждая шишечка имеет до 30—40 чешуек, оканчивающихся острым клювовидным островком, и такое же число более мелких кроющих чешуек, в пазухах которых находится семенные чешуи с двумя семяпочками.
Опыление происходит весной. После опыления женские шишечки немного увеличиваются в объеме, чешуи их срастаются, и в таком состоянии шишки перезимовывают. Оплодотворение наступает только летом следующего года, после чего шишки начинают расти, и достигают полного развития.
Зрелые шишки в нераскрытом виде удлиненно-яйцевидные, длина их колеблется от 2,5 до 7,6 см, ширина 2—3 см. На одном и том же дереве наиболее крупные шишки находятся в оптимальных условиях освещения, т. е. примерно несколько выше середины кроны. На размер шишек влияет возраст дерева — с его увеличением величина шишек уменьшается. На величину шишек оказывают влияние не только фитоценотические факторы (сомкнутость и состав древостоя, его возраст и т. д.), но и почвенно-климатические условия. В северных районах преобладают шишки мелких размеров как по числу семенных чешуек, так и по длине шишек; по направлению к югу размер шишек увеличивается. Эта закономерность проявляется на территории европейской части России и в Сибири.
Шишки сосны варьируют по цвету. При высыхании шишек цвет их изменяется весьма значительно. Все разнообразие шишек по цвету сведено к трем группам: коричневые, бежевые и серые. Шишки с указанными цветами встречаются на протяжении всего ареала сосны. Однако в южных районах, особенно в пристепных борах, а также на южных склонах в горах Восточной Сибири чаще встречаются сосны с коричневой окраской шишек.
Семена в шишках созревают осенью на второй год после цветения, но раскрывание шишек и опад семян в южных районах европейской части России происходит в апреле—мае при пониженной относительной; влажности воздуха. В остальных районах страны опад семян обычно происходит в мае—июне, у отдельных деревьев — в более поздние сроки.
Семена у сосны яйцевидные или удлиненно-яйцевидные, длиной 3—4 см; цвет их варьирует широко: от темно-серых или черных до светло-коричневых, коричневых и белых. Обычно с одной стороны семя слегка блестящее, с другой — матовое; оно снабжено пленчатым желто-бурым крылом, которое в 3—4 раза длиннее семени. Крыло прикреплено к семени основанием, охватывая его с двух сторон, как щипчиками, и легко отпадает. Установлено, что окраска семян в пределах одного дерева обычно постоянна, повторяется из года в год; не меняется она и с увеличением возраста дерева.
Для осуществления лесовосстановительных работ очень важно располагать данными об урожае семян, который зависит от района произрастания, типа леса, возраста и полноты древостоя, состояния погоды при цветении, созревании семян и многих других факторов внешней среды. Семена сосны, произрастающей на севере, имеют более толстую кожуру и сохраняют всхожесть дольше, чем семена южного происхождения. Следует отметить, что всхожесть семян зависит от времени их сбора. Ранний сбор шишек (сентябрь—октябрь) для заготовки семян влечет за собой пониженную всхожесть семян и более длительный семенной покой.
Семена сосны отличаются очень высокой всхожестью (90%), которая при правильном хранении семян сохраняется в течение 3—6 лет. Установлено, что путем повышения плодородия почвы можно значительно увеличить урожай семян. Прорастание, семян и появление всходов возможно в течение всего вегетационного периода. При благоприятных условиях влажности и температуры воздуха и почвы всходы появляются через 2—3 недели после выпадения семян из шишек или посева. В различных природно-географических условиях наибольшая грунтовая всхожесть семян наблюдается в разные сроки. Если в большинстве районов европейской части России и Западной Сибири наилучшая грунтовая всхожесть семян наблюдается при весенних посевах семян сосны, то в Забайкалье, особенно на склонах южной экспозиции,— при летних. Это можно объяснить климатическими особенностями Забайкалья. В лесостепном районе этого региона выпадает в год 200—300 мм осадков. В течение года осадки распределяются неравномерно. В апреле—мае выпадает всего 14 мм, или 6,7%, в июле-августе 121 мм, или 58 % годового количества. В весенний период наблюдается резкая смена температуры воздуха и верхних слоев почвы, часто дуют ветры, иссушающие почву, в которой после таяния сравнительно тонкого слоя снега (12—15 см) имеется небольшой запас влаги.
Иногда весной, после выпадения осадков, здесь создаются условия, благоприятные для прорастания семян, но затем верхние горизонты почвы быстро высыхают и наклюнувшиеся семена погибают от недостатка влаги или из-за резкой смены температуры; последнее явление здесь также часто наблюдается. В пределах каждого природного района грунтовая всхожесть семян зависит от типа леса, экспозиции склона и других факторов. В пределах каждого типа леса большое влияние на грунтовую всхожесть семян оказывают те условия, куда попадают семена при выпадении из шишек или при посевах. Как под пологом леса, так и на свежих вырубках прорастанию семян препятствует напочвенный покров и подстилка. С увеличением мощности подстилки уменьшается количество всходов и их выживаемость, что подтверждается результатами посева одинакового количества семян в подстилку разной толщины (табл. 1).
Таблица 1. Число всходов и сеянцев при различной толщине подстилки в сосняке остепененном
Толщина подстилки ,см |
Число всходов, шт |
Число сеянцев на второй год после посева, шт |
Толщина подстилки ,см |
Число всходов, шт |
0,5 |
150 |
47 |
3,0 |
27 |
1,0 |
34 |
9 |
4,0 |
11 |
2,0 |
24 |
4 |
5,0 |
9 |
Для увеличения грунтовой всхожести семян и выживания всходов прибегают к различным способам подготовки почвы. В таблице 2 приведены данные о влиянии различных способов подготовки почвы на грунтовую всхожесть семян в трех наиболее распространенных типах леса под зоны южной тайги европейской части России.
Таблица 2. Грунтовая всхожесть семян, %, при различных способах подготовки почвы
Тип леса |
Почвы без обработки |
Удаление живого на почвенного покрова и подстилки |
Перемешивание подстилки с минеральными горизонтами почвы |
Пласт |
Брусничный |
1,1 |
14,2 |
12,3 |
5,3 |
Кисличный |
0,5 |
7,1 |
8,7 |
4,1 |
Черничный |
2,6 |
17,8 |
17,8 |
17,1 |
Различные представители травяного покрова оказывают неодинаковое влияние на появление всходов. Ниже приводятся данные о влиянии травяного покрова на появление всходов сосны на вырубках Забайкалья. Отрицательное влияние травяного покрова обусловлено не только иссушением почвы, но и другими нежелательными последствиями. Особенно пагубно на появление всходов влияет травяной покров из злаков. Это влияние проявляется в быстром образовании дернины, мешающей прорастанию семян и дальнейшему росту всходов. Установлено также, что на поверхности почвы, занятой злаковым покровом, количество и сила заморозков значительно больше, чем на участках лесосеки, занятых кипреем и другими широколиственными травами. Кроме того, из органических остатков злаков вместе с осадками на поверхность почвы и в почву поступают водорастворимые органические вещества, которые снижают энергию прорастания семян, рост и приживаемость всходов.
Появившиеся из семян всходы имеют 4—7 трехгранных семядолей. Хвоинки на всходах одиночные, сидят спирально. Хвоя, расположенная на укороченных побегах попарно, появляется на второй год. На удлиненном побеге второго года закладываются верхушечной и несколько боковых почек, из которых на следующий год развивается осевой побег с 2—3 боковыми веточками, образующими первую мутовку, далее мутовки образуются ежегодно, что позволяет по ним подсчитывать возраст дерева. Однако, во-первых, подсчитывая возраст сосны по мутовкам легко до 30—50 лет, после указанного возраста нижние сучья мутовок отмирают н их трудно обнаружить; во-вторых, при благоприятных условиях увлажнения в летний период и теплой продолжительной осени сосна может дать два прироста побега в год и образовать вторую мутовку. Возраст дерева наиболее точно можно определить путем подсчета годичных слоев древесины на срезе пня у шейки корня, так как вторично годичного кольца древесины в случае образования второго прироста побега не образуется.
Всходы сосны отличаются сравнительно высокой устойчивостью к действию как крайне высоких, так и крайне низких температур . Данные табл. 7 свидетельствуют, что всходы сосны успешно выносят сравнительно продолжительное воздействие температур +50° С и лишь при 5-часовом воздействии температуры +60° С значительное число их погибает. Всходы сосны также страдают как от позднее, так и от ранневесенних заморозков, которые очень часто наблюдаются, особенно на сплошных вырубках таежной зоны. На появление и рост всходов большое влияние оказывают температура и влажность почвы. Установлено, что прорастание семян сосны происходит лишь в пределах температур от +7 до +37° С. Как избыток, так и недостаток влаги затрудняют прорастание семян. В природных условиях семена сосны после 25-дневного вымачивания снижают всхожесть до 15%, а после 35 дней—до 1,2%. На супесчаных и пылеватых песчаных почвах оптимальные условия для появления всходов создаются при влажности почвы 25%,. а подстилки—около 45%. При влажности супесчаных почв менее 10%, а подстилки менее 20% всходы появляются единично.
С момента
появления всходов сосны
- Хозяйственное и лечебное использование сосны сибирской
Сосна сибирская - одна из ценнейших в хозяйственном отношении хвойных пород. Ее древесина мягкая, легкая, в то же время плотная, достаточно прочная. Она розовато-желтая, красивой текстуры, с приятным запахом, легко обрабатывается, хорошо полируется. Древесина кедровой сосны ценится как строительный и поделочный материал. Ее используют в жилищном строительстве для сооружения стен домов и крыш, а также для отделки внутренних помещений. Из нее делают карандаши. Благодаря хорошим акустическим свойствам древесину сосны сибирской используют для изготовления музыкальных инструментов.
Однако пилить сосну кедровую ради древесины - действие, близкое к преступлению. Это дерево - одно из ценнейших дикорастущих пищевых растений. В пищу используют семена («кедровые орешки»), которые сочетают великолепные вкусовые и питательные качества. Ядра орешков содержат жирное масло (до 28%), белки (более 8%), крахмал (до 5,5%), витамины А, В, Е, соли фосфора, микроэлементы (марганец, медь, цинк, йод). Орешки употребляют в свежем виде, используют для отжима из них холодным прессованием масла, близкого по качеству к лучшим сортам миндального и прованского, нашедшего широкий спрос не только в кулинарии, но и в консервной промышленности и медицине. Жмыхи орехов находят применение в кондитерском производстве при изготовлении тортов, пирожных, халвы и других изделий.
Менее качественное
масло, получаемое из кедровых орешков
горячим прессованием или экстракцией
растворителями, в основном идет на
технические цели: его используют
в мыловарении, при производстве
лаков и олифы. После дополнительного
рафинирования такое масло
Нашла практическое
применение и скорлупа кедровых орешков.
Из нее делают активированный уголь,
адсорбционная способность
Лекарственное использование имеют разные части сосны сибирской. Ее хвоя содержит ценное эфирное масло, витамин С, каротин (провитамин А), поэтому настой хвои или «кедровой лапки» (молодых охвоенных веточек) используют как противоцинготное средство. Смолу из стволов по праву называют «живицей» за ее способность заживлять раны. На Руси живица употреблялась для лечения гнойных ран, язв, фурункулов, ожогов и порезов.
Большую ценность представляют собой орехи кедра, и не только как вкуснейший продукт.
В настоящее время ученые установили, что кедровый орех содержит различные вещества, способствующие сохранению высокой работоспособности, улучшению состава крови, росту человеческого организма, лечению туберкулеза, почечных заболеваний, малокровия.
Из скорлупы
кедрового ореха российские производители
изготавливают спиртовые
Кедровое масло, кроме высоких питательных, диетических, целебных, имеет еще и косметические свойства. В нем идеально сочетаются экологически чистые жиры, углеводы и комплекс витаминов, а также микроэлементов. Все это положительно влияет на самочувствие человека и продолжительность жизни (Романов,2006).
Глава II. Популяции сосны сибирской на территории Российской Федерации
2.1 Сосна кедровая европейская
Кедровая сосна европейская (
Рисунок 3 - Сосна кедровая европейская (Pinus cembra)
Встречается чаще как примесь к ели, реже представлена насаждениями с преобладанием ее в составе древостоев. Есть формы с золотистой и пестрой хвоей. Лесохозяйственные запасы практически исчерпаны. Плейстоценовый реликт, редкий вид. Довольно широко введена в культуру. Для охраны этой ценной породы организован ряд заказников.
Сосна кедровая европейская, или кедр европейский растет в горах Средней и Западной Европы вместе с лиственницей европейской и елью. Отдельные изолированные участки насаждений этого вида встречаются в Карпатах.
Эта порода широко разводится в культурах Австрии, Германии, Швейцарии, Франции, Польши, Румынии, в ряде стран Северной Европы — Норвегии, Швеции, Исландии.
В бывшем СССР кедр европейский культивируется
в западных районах Украины и
Прибалтике. Однако в связи со значительным
сокращением естественного
От кедра сибирского он отличается более медленным ростом, раскидистой кроной, менее крупными шишками и семенами. В центральных и северных областях европейской части страны он встречается в ботанических садах и дендрариях. В лесных культурах пока не встречается.
Способы размножения и искусственного выращивания кедров европейского и сибирского во многом схожи. Представляет интерес скрещивание этих пород.
Исследования в Красноярской лесостепи
с резко континентальным
Для оценки значения кедровых лесов требуется участие лесоводов, биологов, экологов, экономистов, технологов и др. Весьма важное значение придается вопросам экономической оценки всех параметров комплексной продуктивности.
Неотложной задачей является выработка интегральной экономической оценки многоцелевых функций леса и на ее основе — показателей комплексной продуктивности леса.
В таком аспекте значительно возрастает хозяйственное значение культур кедровых сосен, не отличающихся быстрым приростом древесины, но обладающих целым рядом других полезных функций (Дроздов, 1989).
2.2 Сосна кедровая корейская
Кедровая сосна корейская, или маньчжурская (P. koraiensis) (рис.4), высота 20-30 (до 60) м. От кедровой сосны сибирской отличается менее густым охвоением, более крупными семенами и шишками. Распространена в горах Сев.-Вост. Китая и северной части Корейского полуострова, на о. Хонсю в Японии, в России — на юге Приморского края. Растет, как правило, в составе широколиственных лесов.
Рисунок 4 - Сосна кедровая корейская (P. koraiensis)
Сосна кедровая корейская, или кедр корейский, естественно произрастает на Дальнем Востоке. Ареал этого вида сравнительно небольшой. В нижнем ярусе гор на хорошо дренированных почвах кедр корейский формирует высокопродуктивный древостой. Это одна из главных лесообразующих пород Дальнего Востока.
Несмотря на свои многосторонние хозяйственные и эстетические ценности, кедр корейский не имеет такого широкого распространения за пределами своего ареала, как кедр сибирский. Это объясняется его более сложной биологией, сложившейся в условиях своеобразного климата в естественном ареале.
В европейской части кедр корейский
чаще всего встречается в
О возможностях интродукции кедра
корейского в европейской части
страны существуют разные мнения. Чаще
всего считается, что порода хорошо
акклиматизируется, поэтому рекомендуют
использовать для культур в центральных
районах европейской части
Кедр корейский представляет интерес для зеленого строительства и лесных культур в южной части лесной зоны.
Хвойно-широколиственную лесную область делят на южную, среднюю и северную. В северной кедр корейский произрастает с темнохвойными породами, в средней (типичной) — с широколиственными, а в южной-с грабом.
Каждая из этих провинций вполне может быть выделена в самостоятельный лесосеменной район. Кедр корейский имеет меньше перспектив для интродукции в европейскую часть России по сравнению с кедром сибирским в связи с его низкой устойчивостью.
Уже первые опыты Э. Л. Регеля (1870) показали, что кедр корейский ежегодно повреждается заморозками в условиях мягкого климата северо-запада России (Петербург). В суровые же зимы он вымерзал здесь до уровня снега. Испытания кедра корейского в Красноярской лесостепи и предгорьях Западного Саяна показали, что и в условиях резко континентального климата Средней Сибири он слабо устойчив.
Однако практический опыт выращивания кедра корейского в европейских районах еще небольшой. Наблюдения в дендрариях Ивантеевского питомника Московской области и Переславского района Ярославской области показали, что деревья кедра корейского здесь успешно растут, плодоносят почти ежегодно и дают полноценные семена с полнозернистостью 90-94 %. Масса 1000 семян 480-560 г, их грунтовая всхожесть 54-69 %.
Посадки кедра корейского на территории Ивантеевского дендрария были начаты в 1938-1940 гг., опыты по межвидовым и внутривидовым прививкам — в 1951 г. Первые партии сеянцев прошли успешные испытания при посадке их в уплотненные школы и опытные культуры. Выращенные в Подмосковье сеянцы кедра корейского по размерам и массе близки произрастающим в естественном ареале (Дроздов, 1989).
2.3 Сосна кедровая стланиковая (кедровый стланик)
Кедровый стланик, сосна малорослая, или карликовая (Pinus pumila) (рис.5), хвойный вечнозеленый стелющийся кустарник (высотой 40-50 см, длина ствола 1,5-2,5 м), реже деревце (высота до 5 м с раскидистой кроной) рода сосна. Ветви стелются по земле, лишь невысоко поднимаясь над ней. Почки цилиндрические, остроконечные, сильно смолистые.
Рисунок 5 - Кедровый стланик (Pinus pumila)
Хвоя (длиной 4-8 см) в пучках (по 5 хвоинок), сизовато-зеленая, жесткая, трехгранная, по краю с мелкими зазубринками; держится на ветвях 2-3 (иногда 3-4) года. Молодые мегастробилы (женские шишечки) фиолетово-пурпурные, зрелые — светло-бурые, блестящие, длина 4-5 см, ширина 2-3 см, содержат 35-40 съедобных семян (орешков).