Российская академия наук

Смирнова Ольга Всеволодовна, д.биол.н., профессор 499 7243049

1. Алейников Алексей Александрович к.б.н., с.н.с.
2. Басова Елена Викторовна м.н.с.
3. Браславская Татьяна Юрьевна к.б.н., с.н.с.
4. Гомина Аксенья Евгеньевна м.н.с.
5. Замолодчиков Дмитрий Геннадьевич д.б.н., в.н.с.
6. Кадетов Никита Геннадиевич ИО с.н.с.
7. Луговая Дарья Леонидовна к.б.н., н.с.
8. Орлова Мария Анатольевна к.б.н. с.н.с.
9. Тихонова Елена Владимировна к.б.н., с.н.с.
10. Черненькова Татьяна Владимировна д.б.н,. в.н.с.
    

Изучение биоразнообразия и устойчивости лесных экосистем, совершенствование методов анализа их сукцессионного состояния, разработка сукцессионных схем для лесов в таежной, подтаежной и широколиственнолесной зонах.
Теоретическая реконструкция вероятной структурно-функциональной организации лесной растительности в доагрикультурный период (ненарушенной лесной растительности), определение набора структурных признаков ненарушенных лесов, определяющих их максимальную внутриценотическую гетерогенность, высокое видовое разнообразие и способность к самоподдержанию.
Выявление современных лесных экосистем, которые могут считаться мало нарушенными, исследование их структурно-функциональной организации, сукцессионной динамики, способности к самоподдержанию, видового, функционального (популяционно-демографического, экологического) и ценотического разнообразия; разработка классификации внутриценотических структур лесных экосистем (парцелл, микросайтов).
Накопление геоботанических данных о лесных экосистемах в таежной, подтаежной и широколиственнолесной зонах; создание геоботанических баз данных; совершенствование методов количественно-статистического анализа геоботанических описаний.
Накопление и обобщение данных по биологии и экологии видов лесных экосистем, прежде всего ключевых (key species) – лесообразующих древесных видов и крупных фитофагов; определение экологических стратегий видов растений в лесных сообществах таежной, подтаежной и широколиственной зон; создание баз данных по биологии и экологии видов; анализ функциональной роли видов в организации лесных экосистем на основе накопленной информации.
Создание ( с применением ГИС-технологий) баз данных о палео- и современных ареалах видов лесных экосистем, особенно – ключевых; внедрение ГИС-методов в анализ динамики этих ареалов в течение агрикультурного времени и в реконструкцию видового состава и структуры лесных экосистем в различные периоды времени, основанную на сопоставлении динамики ареалов разных видов.
Накопление данных об истории и современных методах природопользования в таежной, подтаежной и широколиственной лесной зонах; анализ роли антропогенного пресса в изменении биологического разнообразия и устойчивости лесных экосистем.
Разработка представлений об эколого-ценотических группах (ЭЦГ) растений – функциональных блоках, взаимодействие которых определяет -разнообразие исследуемых лесов, характеристика видов лесной флоры по принадлежности к ЭЦГ и анализ лесных сообществ разных зон по этому функциональному показателю биоразнообразия.
Разработка методов анализа надценотических структур лесной растительности – катен (малых речных бассейнов) и других вариантов растительных комплексов; выявление закономерностей катенного строения облесенных ландшафтов в разных зонах; анализ варьирования показателей биоразнообразия лесных экосистем в зависимости от структуры и функциональной организации катен и других комплексов.
Развитие методов классификации лесных сообществ на основе сопоставления доминантной и эколого-флористической классификаций; создание справочника по лесной растительности ЕТР, позволяющего устанавливать соотношения между единицами доминантной и эколого-флористической классификации; совершенствование общих принципов классификации; уточнение иерархических соотношений между разными классификационными единицами, особенно применяемых в рамках доминантной классификации.
Анализ общего структурного и ценотического разнообразия лесной растительности в разном пространственном масштабе: на локальном уровне – путем выявления и характеристики низших единиц эколого-флористической классификации (в том числе вновь выделяемых по оригинальным материалам); на мезо- и макрорегиональном (в понимании И.Г. Исаченко) – путем сравнительно-географического анализа классификационных единиц разного ранга и уточнения соотношений между иерархическим положением классификационных единиц и пространственным масштабом тех структур растительности, которым эти единицы соответствуют.

Приоритетными направлениями исследований лаборатории являются также:

• Исследование динамики циклов биогенных и рассеянных элементов в процессе аутогенной, дигрессионной (вызванной воздушным промышленным загрязнением, пожарами, рубками) и восстановительной сукцессии лесов

• Исследование зависимости почвообразовательного и лесообразовательного процессов в различных условиях их формирования (форма рельефа, характеристики подстилающих пород и рыхлых отложений, антропогенное воздействие)

• Разработка методов биогеохимического мониторинга бореальных лесов

• Разработка подходов к восстановлению лесов, подверженных воздушному промышленному загрязнению.

• Выявление механизмов трансформации бореальных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения посредством оценки и анализа изменения композиционных и структурных параметров растительных сообществ, свойств почв и их животного населения

• Разработка технологии мониторинга антропогенных воздействий, сочетающей применение традиционных методов сбора и анализа полевой информации, лесотаксационных данных, а также новейших методов использования и обработки дистанционной информации

Сведения о проекте 2003-2005 гг., выполняемом лабораторией, можно найти здесь: http://mfd.cepl.rssi.ru
 

Научные проекты, выполнявшиеся с участием сотрудников лаборатории:
Программа Отделения общей биологии РАН 5.6. «Изучение структурно-функциональной организации лесных биогеоценозов в целях повышения продуктивности»;
Программа ООБ РАН «Проблемы общей биологии и экологии: рациональное использование биологических ресурсов» 08. «Проблемы леса»;
Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Научные основы сохранения биоразнообразия России» (проект «Разработка методологических основ мониторинга», руководитель – академик А.С. Исаев);
Федеральная целевая научно-техническая подпрограмма «Биологическое разнообразие». 84. «Теория и методы оценки, сохранения и восстановления биоразнообразия лесов европейской части России» (руководитель – академик А.С. Исаев);
РФФИ 01-04-49098 «Выделение функциональных групп в травяном покрове лесов европейской России» (руководитель – д.б.н. О.В. Смирнова);
«Научная школа акад. А.С. Исаева» (руководитель проекта – акад. Исаев А.С.);
Федеральная программа «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» (контракт № Е0036 «Экспедиционные исследования и изучение флоры и растительности ООПТ «Медвежий бор», руководитель – д.б.н. Савиных Н.П.; контракт № С-016 «Оценка биологического разнообразия лесной растительности в типичном ландшафте зандровой равнины в Республике Марий Эл», руководитель – д.б.н. Заугольнова Л.Б.);
Eu-INTAS – 97-30225 «Forest Models for Sustainable Management (FORMOD)» (руководитель программы – к.б.н. Чумаченко С.И.);
Eu-INTAS – 01-0633 «Forest Biodiversity» (руководитель – к.б.н. Чумаченко С.И.)

Основные научные результаты

Проведен анализ литературы по особенностям природных условий плейстоцена и изменению состава лесообразующих пород на протяжении плейстоцена-голоцена. Предложена мозаично-пульсирующая концепция развития лесного покрова в плейстоцене.
Обобщены теоретические представления об устойчивости и гетерогенности природных сообществ лесной зоны. На основе анализа этапов развития лесного покрова европейской России предложено различать: потенциальный лесной покров – покров, существовавший до начала активных антропогенных преобразований; современный лесной покров – регистрируемое на настоящий момент разнообразие сукцессионных вариантов лесного покрова, отраженное в тех или иных типологических или классификационных системах; восстановленный лесной покров – квазиустойчивое состояние лесного покрова, которое сформировалось или может сформироваться на территориях с минимальным прямым антропогенным воздействием или про полном исключении прямого антропогенного воздействия (в различных вариантах ООПТ); оптимальный лесной покров – антропогенно регулируемый для целей сохранения максимально возможного биоразнообразия и высокой продуктивности лесной покров.
Обоснованы общие принципы и методология практической оценки биоразнообразия лесов Северной Евразии. Осуществлен выбор параметров и индикаторов биоразнообразия с учетом их значимости в ходе лесообразовательного процесса и современных представлений о структуре и динамике лесного покрова. Дано обоснование процедур мониторинга биоразнообразия лесного покрова, включая использование данных дистанционного зондирования. В основу концептуального подхода к мониторингу биоразнообразия лесов заложено представление о структурной перестройке лесных экосистем в процессе сукцессионной динамики.
Сформирована информационно-аналитическая система «FORRUS» для оценки биоразнообразия лесного покрова европейской России. Информационный блок системы включает полевые материалы о лесном покрове в разных частях лесной зоны от северной тайги до лесостепи (содержит в настоящее время около 10 000 описаний). Аналитический блок системы включает справочные базы данных по биологическим и экологическим свойствам видов растений (значениям в экологических шкалах разных авторов, экологическим стратегиям) и по базовым ассоциациям широколиственных и хвойно-широколиственных лесов (база данных «PRODROMUS»), а также алгоритмы оценки видового и структурного разнообразия лесов, расчета различных индексов биоразнообразия.
Завершена разработка иерархической классификации эколого-ценотических групп для лесного пояса Европейской России. В исследование включено более 1500 видов сосудистых растений. Проведен экологический анализ (по шкалам Элленберга) эколого-ценотических групп, выделенных экспертным методом и методами многомерной статистики. Рассчитаны индикационные коэффициенты, которые позволяют охарактеризовать тесноту связей внутри выделенных эколого-ценотических групп и между группами. Проведены сравнения списков функциональных групп видов для разных территорий средней и южной тайги. Составлена классификация микроместообитаний и установлена предварительная связь между эколого-ценотическими группами и типами микроместообитаний. Подготовлен алгоритм оценки эколого-ценотического состава хвойно-широколиственных лесов по таксационным данным.
Выявлены основные факторы изменения биоразнообразия лесов в результате хозяйственной деятельности.
Разработана методика, позволяющая на основе геоботанических описаний, представить сукцессионную систему лесных сообществ на любой территории. Дано определение климаксовых и квазиклимаксовых лесов, выделены ряд их характерных признаков и групп индикаторных видов.
Разработана методика анализа состава и размещения лесного покрова в пределах катены. Завершена типология катен в подтаежной и широколиственнолесной зонах.
Отработан алгоритм поэтапного создания тематических карт биоразнообразия лесов на региональном уровне. Разработана схема региональной ГИС биоразнообразия лесных экосистем, обеспечивающая проведение мониторинга и оценку антропогенного воздействия.
Проведено опробование методов анализа и оценки биоразнообразия, заложенных в структуру базы «FORRUS», на примере тестовых лесных массивов в Московской (Приокско-террасный заповедник) и Калужской (заповедник «Калужские засеки», национальный парк «Угра») областях.
Проанализирована эколого-ценотическая структура бореальных лесных сообществ, находящихся на разных стадиях сукцессий. Показана взаимосвязь структурного и таксономического разнообразия в бореальных лесах и выявлен набор признаков, характеризующих квазиклимаксовые бореальные леса. Предложены основные варианты сукцессионных систем в средней тайге, формирующихся при различных типах природопользования.
Проведено сопоставление биоразнообразия в основных типах северо- и среднетаежных темнохвойных лесов республик Карелии, Коми, Архангельской и Свердловской областей. Составлен предварительный перечень рефугиумов биологического разнообразия для территорий Коми, Пермской области и Карелии. Проведен флористический, эколого-ценотический и демографический анализ основных типов темнохвойных лесов Южного Ямала (Горно-Хадытинский заказник), Куноватского и Собтыеганского заказников в низовьях Оби, лесов Сибирских увалов (окрестности Ноябрьска).
Разработаны обзорные таблицы низших классификационных единиц северотаежных и среднетаежных лесных сообществ, позволяющие устанавливать соотношение между типами леса (низшими единицами лесной типологии и доминантной классификации) и ассоциациями эколого-флористической классификации. Представленные в таблицах классификационные единицы лесной растительности охарактеризованы в отношении их сукцессионного состояния и показателей биоразнообразия по материалам, имеющимся в системе «FORRUS» и на основе заложенных в эту базу алгоритмов.
Проведен анализ биоразнообразия по основным ассоциациям хвойно-широколиственных лесов европейской России с учетом поярусного изменения (использованы единицы эколого-флористической классификации).
Предложена классификация лесных сообществ национального парка «Марий Чодра» (республика Марий Эл), проведен их флористический анализ и сопоставление с типами широколиственных и хвойно-широколиственных лесов восточного сектора европейской России
Проведен анализ широколиственных лесов европейской России в трех подзонах: смешанных лесов, широколиственных лесов и лесостепи с использованием методов флористической классификации Браун-Бланке. Предложены принципы выделения базовых ассоциаций и определения экологически сходных местообитаний. Дана флористическая, экологическая и эколого-ценотическая характеристика базовых ассоциаций (выделены и описаны одна новая ассоциация и две субассоциации), показаны различия их состава в разных регионах лесного пояса ЕТР и разных типах ландшафта. Разработан перечень (продромус) синтаксонов мезофильных широколиственных лесов европейской России.
Сформирована сукцессионная система и показаны наиболее вероятностные динамические тенденции на примере пирогенных хвойно-широколиственных лесов в зандровом типе ландшафта широколиственной зоны.
Оцифрованы контурные современные ареалы деревьев-эдификаторов и проведено сопоставление точечных палеоареалов, контурных современных ареалов и климатических параметров разных этапов голоцена и современности.
На основании исследований рефугиумов таежной растительности европейской России, анализа литературы и анализа построенных ареалов ключевых видов деревьев пересмотрены существующие концепции происхождения таежной растительности Евразии. Сделаны заключения, подтверждающие представления В.Б.Сочава об автохтонном происхождении этого типа растительности. Проведенные исследования выявили постепенность трансформации арктотретичных лесов и сохранение до настоящего времени их «смешанного» неморально-бореального характера в напочвенном покрове описанных рефугиумов.

• Показано, что в процессе аутогенной сукцессии северотаёжных лесов в почвах происходит существенное накопление доступных для живых организмов соединений элементов питания и сужение отношения C/N

• На основе параметров биогеохимических циклов, первичной продуктивности и видового состава растительных сообществ выявлены основные этапы техногенной дигрессии северотаёжных лесов.

• Показано, что техногенные дигрессии в ельниках зеленомошных и сосняках зеленомошно – лишайниковых характеризуются общими особенностями: идентифицируются стадии луговиково-кустарничкового леса и редколесья, в растительных сообществах происходит снижение количества видов за счет выпадения мохообразных, лишайников и трав, и возрастает участие луговика извилистого и вороники.

• Обнаружено, что в процессе пирогенно-техногенной дигрессии северотаёжных лесов происходит существенное обеднение почв и растений элементами питания: наряду с дефицитом азота обнаружены явления дефицита магния и кальция.

• Показано, что лесные экосистемы, формирующиеся в транзитных условиях и нижних частях склонов, отличаются значительной емкостью круговорота, что объясняет высокий уровень их устойчивости к воздушному промышленному загрязнению.

• Показано, что лесные экосистемы, формирующиеся на богатых основаниями почвообразующих породах, отличаются высоким уровнем устойчивости к воздушному промышленному загрязнению кислотообразующими веществами и соединениями тяжелых металлов

• Апробирован метод оценки типологического и таксономического разнообразия лесов в условиях промышленного загрязнения с использованием данных полевого эксперимента, дистанционного зондирования и количественных методов совместной обработки этой информации

• Разработаны подходы к восстановлению лесов в условиях воздушного промышленного загрязнения.