* V:*,
\
2
' г
*4 Ь •
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕН®..............................................................5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯЛ® ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОСТОЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ И МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПТИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ........................................10
1.1. Современное состояние исследований влияния факторов окружающей среды на морфометрические показатели
древесных растений............................................10
1.2. Состояние вопроса по разработке методов оценки формы кроны и листьев древесных растений и дистанционных методов изучения пространственной структуры, природных объектов....................18
1.3. Фрактальная геометрия в вопросах описания природных
объектов......................................................25
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ............................................33
2.1. Методика фенологических исследований и изучения роста побегов....33
2.2. Методика определения тяжелых металлов в почве и растительных объектах (листовых пластинках)....................................34
2.3. Методика определения состояния древесных растений...........35
2.4. Выборка деревьев для эксперимента и листьев в кроне.........37
2.5. Методика определения фрактальной размерности вертикальной проекции древесного растения......................................39
2.6. Методика измерения освещенности под кроной..................44
2.7. Методика определения концентрации окиси углерода
в атмосфере вдоль автомагистралей.............................45
3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 47
3.1. Климат и почвы района исследований..........................48
3.2. Промышленность района....................................52
3.3. Изучение транспортного загрязнения атмосферы участков исследования...........................................53
3.4. Объекты исследований.....................................59
4. ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА СОСТОЯНИЕ НЕОБРЕЗАННЫХ ДЕРЕВЬЕВ ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ ПРИМАГИСТРАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ.......................66
4.1. Методика центральных радиалей для исследования формы
листьев, ее теоретическое обоснование и апробация.........66
4.2. Влияние транспортного загрязнения атмосферы на параметры
крон необрезанных деревьев липы мелколистной..............75
5. ВЛИЯНИЕ ОБРЕЗКИ КРОНЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ К ТРАНСПОРТНОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ.....................89
5.1. Влияние обрезки кроны па морфометрические параметры
липы в условиях повышенного транспортного загрязнения.....89
5.2. Изменение феноритмов липы мелколистной после обрезки кроны 98
6. ВЗАИМОСВЯЗЬ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ КРОНЫ И ДРУГИХ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ..................................................105
6.1. Связь коэффициента прозрачности кроны со значением фрактальной размерности ее вертикальной проекции......105
6.2. Корреляция фрактальной размерности и средних размеров листовых пластинок липы мелколистной..................110
ВЫВОДЫ........................................................114
ЛИТЕРАТУРА....................................................116
ПРИЛОЖЕНИЕ 1...................................................142
ПРИЛОЖЕНИЕ II..................................................147
ПРИЛОЖЕНИЕ III.................................................152
18
1997). Установлено, что металлы в основном накапливаются в листьях, в частности, тополя [Гиниятуллин Р.Х. и др., 1998|. Есть исследования, в которых подтверждается обогащение ассимилирующих органов сосны в условиях техногенного загрязнения тяжелыми металлами [Горяйнова В.П., 1996). В определенных условиях ведущая роль биогенного фактора в накоплении тяжелых металлов в растительности наиболее ярко проявляется для цинка, меди и марганца [Иванов Д.В., 1997]. Установлено также, что в наибольшей степени поступают в растения из почвы кадмий, никель и цинк. Наиболее высокое содержание минеральных элементов в условиях загрязнения наблюдаете я у дуба черешчатого и липы мелколистной, наибольшее количество железа аккумулирует липа [Горохов В.Д., 1991]. Однако влияние обрезки деревьев примагист-ральных областей города на способность листьев аккумулировать тяжелые металлы ранее не изучалось.
1.2. Состояние вопроса по разработке методов оценки формы кроны и листьев древесных растений и дистанционных методов изучения пространственной структуры природных объектов
Крона представляет собой систему, интересную для теоретических исследований. Ранее отмечалась иерархическая структура большинства растений (за исключением водорослей и других растений) [Скрипчинский В.В., 1970]. В плане наиболее выраженных тенденций современных биологических исследований отмечается, что разложение биологической системы на составляющие ее элементы не дают понимания всех особенностей целого [Синнот Э., 1963; Тахтаджян А.Л., 1964). Организм является функциональной системой, действующей в соответствии с конечным приспособительным результатом [Анохин П.К., 1972; Магомедмирзаев М.М., 1990). Вопросы самоорганизации, иерархичности и сохранения видовых признаков целостностного организма привлекают внимание современных исследователей в области биофизики, бо-
19
таники [Грибов JÏ.A. и др., 1993; Игамбердиев А.У., 1995]. Существуют различные методы анализа хара!стеристик крон деревьев, их взаимосвязи [Кузьмичёв В.В., 1977; Кулль K.JI., Оя Т.А., 1984], а также динамики биомассы и формы в различных условиях [Гавриков В.П., 1985; Катаева К В., Кор-зухин М.Д., 1987]. Для отражения механизма роста и развития растения разрабатывались сложные динамические модели, детально отражающие процесс развития и строения растения на основе различных балансовых соотношений [Bertalanffy L., 1942; Полетаев И.А., 1966; Гильдерман Ю.И. и др., 1970; Рач-ко II.С., 1979; Пригожин И.П., 1985; Ризниченко Г.Ю., Рубин А.1Г, 1993; Носова Л.М. и др., 1995].
Попытка объяснить достаточно устойчивую связь между размерами и массой органов дерева в течение онтогенеза привела к формулировке “закона эндометрии”, согласно которому подобие, как соотношение между отдельными органами, в ходе роста сохраняется и выражается степенной зависимостью. Основополагающая работа в этом направлении принадлежит Хаксли [Huxley J.S., 1932]. Современное состояние проблемы, включая подходы к теоретическому обоснованию закона аллометрии, изложено в монографии [Кофман Г.В., 1981].
Ранее разработана на основе прежде всего субъективных оценок классификация различных форм кроны [Протопопов В.В., 1975]. Разрабатывались модели эффективной структуры кроны, где вводились параметры формы [Фенжи Л., Цзянь И., 1989]. Изучалось распределение листовой поверхности в кроне [Старцев А.П., 1990], а также описывались архитектурные модели растений [Серебрякова Т.Н., 1977].
Под пространственной структурой фитоценозов понимают особенности размещения органов растений и их компонентов в пространстве (Работ-нов Т.А., 1983], распределение наземной и подземной массы растений в пространстве [Воронов А.Г., 1973], характер просгранственного расположения элементов (особей видов и микрогруппировок в пределах сообщества, ярус-
- Київ+380960830922