Heading: 
UDC: 
504.5:669.2/.8:582.475

EFFECT OF COPPER SMELTER EMISSIONS ON THE STEM SHAPE OF SIBERIAN SPRUCE (PICEA OBOVATA LEDEB.) AND SIBERIAN FIR (ABIES SIBIRICA LEDEB.) (PINÁCEAE, PINOPSIDA)

Abstract

The influence of industrial pollution on the stem shape of Siberian spruce and fir trees was estimated in the Middle-Ural Copper Smelter vicinity (Revda, Sverdlovsk region, the southern taiga). As the pollution source is approached, the stem taper increases with a decreasing form factor. A statistically significant increase of the stem taper of Siberian spruce in the butt end (by 22.9%), the lower (35.7%), middle (18.0%) and upper (9.0%) parts of the stem is shown. No significant influence of pollution level was detected for the tree shape of Siberian fir and spruce from the second tree layer. The stem taper increase can be caused by the increased wind load upon the trunk due to changes in habitat conditions and restructuring of the tree’s fractional structure, as well as the direct effect of pollutants to decrease the cambium activity (mainly in the upper part of the trunk).

References

Бергман И. Е. Биологическая продуктивность ели и пихты в градиенте атмосферных загрязнений на Урале : сравнительный анализ и составление таксационных таблиц : дис. … канд. с.-х. наук. Екатеринбург, 2011. 156 с.
Бергман И. Е., Воробейчик Е. Л., Жданова Т. Ю. Изменение строения древостоев под действием атмосферного загрязнения : модифицирующее влияние условий экотопа // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 8. С. 25 - 27.
Богачев А. В. Уравнение образующей ствола // Лесоведение. 2006. № 5. С. 50 - 57. 
Воробейчик Е. Л., Хантемирова Е. В. Реакция лесных фитоценозов на техногенное загрязнение : зависимость доза-эффект // Экология. 1994. № 3. С. 31 - 43.
Воробейчик Е. Л., Садыков О. Ф., Фарафонов М. Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем. Екатеринбург : УИФ «Наука», 1994. 280 с. 
Воробейчик Е. Л., Трубина М. Р., Хантемирова Е. В., Бергман И. Е. Многолетняя динамика лесной растительности в период сокращения выбросов медеплавильного завода // Экология. 2014. № 6. С. 448 - 458. 
Воропанов П. В. Лекции по лесной таксации : в 3 т. Брянск : Облполиграфиздата, 1963. Т. 1. 475 с.
Грошев Б. И., Синицын С. Г., Мороз П. И., Сеперович И. П. Лесотаксационный справочник. М. : Лесн. пром-сть, 1980. 288 с. 
Гурский А. Ан., Гурский А. Ак. Изучение формы и определение объемов древесных стволов на основе их математических моделей // Изв. Оренб. гос. аграрного ун-та. 2004. Т. 4, № 4 - 1. С. 68 - 69.
Демаков Ю. П. Ствол дерева как деформированный конус // Эко-потенциал. 2014. № 2 (6). С. 72 - 81.
Дудина В. Н., Макаренко А. А. Модель образующей ствола деревьев // Лесная наука на рубеже XXI века : сб. науч. работ. Гомель, 1997. Вып. 46. С. 266 - 268.
Дудина В. Н. Применение моделей образующей древесного ствола сосны для основных пород Казахстана // Изв. Оренб. гос. аграрного ун-та. 2007. Т. 3, № 15 - 1. С. 46 - 48.
Ермаков В. И. Механизмы адаптации березы к условиям Севера / под ред. Л. С. Козловской. Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1986. 144 с.
Захаренко Т. А., Рунова Е. М. Оценка качества древесины на корню в техногенных лесах // Строение, свойства и качество древесины-2000 : материалы III междунар. симп. Петрозаводск : КарНЦ РАН, 2000. С. 229 - 231. 
Исаев С. П. Биотический подход в построении математической модели образующей ствола дерева // Изв. С.-Петерб. лесотехн. академии. 2009. Вып. 188. С. 128 - 137.
Кайгородова С. Ю., Воробейчик Е. Л. Изменение некоторых свойств серых лесных почв под действием выбросов медеплавильного комбината // Экология. 1996. № 3. С. 187 - 193. 
Кофман Г. Б. Рост и форма деревьев. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1986. 211 с.
Кулешис А. А. Влияние разных факторов на форму ствола сосны обыкновенной // Изв. высш. учеб. заведений. Лесной журнал. 1972. № 4. С. 10 - 14.
Лебков В. Ф., Каплина Н. Ф. Закономерности формы древесного ствола хвойных и лиственных пород // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. 2001. № 5. С. 49 - 55.
Лебков В. Ф., Каплина Н. Ф. Возрастная динамика формы ствола деревьев сосны обыкновенной и кедра сибирского // Лесной вестн. 2003. № 1 (26). C. 18 - 24.
Петровский В. С., Малышев В. В., Мурзинов Ю. В. Моделирование параметров древесных стволов в насаждении // Лесотехнический журн. 2012. № 4 (8). С. 18 - 22.
Смирнов А. А. Особенности влияния регулярного ухода за лесом на продуктивность древостоев и качество древесины ели : автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Архангельск, 2007. 20 с.
Ставишенко И.В. Состояние лесных сообществ ксилотрофных грибов под воздействием промышленных аэрополлютантов // Экология. 2010. № 5. С. 397 - 400.
Третьяков Н. В. Некоторые положения советской лесной таксации // Справочник таксатора. М. : Гослесбумиздат, 1952. С. 18 - 62.
Трубина М. Р., Воробейчик Е. Л., Хантемирова Е. В., Бергман И. Е., Кайгородова С. Ю. Динамика лесной растительности после снижения промышленных выбросов : быстрое восстановление или продолжение деградации? // Докл. РАН. 2014. Т. 458, № 6. С. 721 - 725. 
Усольцев В. А. Фитомасса крон спелых березово-осиновых насаждений в Северном Казахстане // Лесоведение. 1974. № 2. С. 86 - 88. 
Усольцев В. А., Бергман И. Е., Уразова А. Ф., Борников А. В., Жанабаева А. С., Воробейчик Е. Л., Колтунова А. И. Изменение продуктивности ассимиляционного аппарата деревьев в градиенте промышленных загрязнений на Среднем Урале // Изв. Оренб. гос. аграрного ун-та. 2010. № 1. С. 40 - 43.
Усольцев В. А., Воробейчик Е. Л., Бергман И. Е. Биологическая продуктивность лесов Урала в условиях техногенного загрязнения : исследование системы связей и закономерностей. Екатеринбург : Изд-во Урал. гос. лесотехн. ун-та, 2012. 365 с. 
Фимушин Б. С. Закономерности роста сосновых древостоев и методика оценки ущерба, наносимого им промышленными выбросами в условиях пригородной зоны Свердловска : дис. … канд. с.-х. наук. Свердловск, 1979. 169 с.
Цветков В. Ф., Цветков И. В. Лес в условиях аэротехногенного загрязнения. Архангельск, 2003. 354 с.
Чжан С. А. Особенности вторичных сукцессионных процессов в зонах антропогенного загрязнения // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 2. С. 146.
Ярмишко В. Т. Влияние атмосферного загрязнения на состояние лесных экосистем // Влияние атмосферных загрязнений и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы : материалы междунар. науч. конф. : в 2 т. М. : Изд-во Моск. гос. ун-та леса, 1996. Т. 1. С. 65. 
Ярмишко В. Т. Некоторые подходы к оценке состояния лесных фитоценозов, подверженных воздействию аэротехногенного загрязнения // Актуальные проблемы геоботаники. III Всерос. шк.-конф. Лекции. Петрозаводск : Карельский НЦ РАН, 2007. С. 377 - 382.
Chiba Y., Shinozaki K. A. simple mathematical model of growth pattern in tree stems // Annals of Botany. 1994. Vol. 73. P. 91 - 98. 
Doerner K. Some dimensional relationships and form determinants of trees // Forest Science. 1965. Vol. 11, № 1. P. 50 - 54. 
Gray H. The form and taper of forest tree stems / Imperial Forestry Institute University of Oxford. Oxford : Oxford University Press, 1956. № 32. 82 р.
King D., Loucks O. The theory of tree bole branch form // Radiation and Environmental Biophysics. 1978. Vol. 15, № 2. P. 141 - 165.
Kozlov M. V. Changes in wind regime around a nickel-copper smelter at Monchegorsk, northwestern Russia // Intern. J. of Biometeorology. 2002. Vol. 46, № 2. P. 76 - 80. 
Larson P. R. Stem form development of forest trees // Forest Science. 1963. Suppl. № 4. 42 р.
Li R., Weiskittel A. R. Comparison of model forms for estimating stem taper and volume in the primary conifer species of the North American Acadian Region // Annals of Forest Science. 2010. Vol. 67, № 3. P. 302.
McMahon T. The mechanical design of trees // Scientific American. 1975. Vol. 233. P. 92 - 102.
Pretzsch H., Dieler J., Matyssek R., Wipfler P. Tree and stand growth of mature Norway spruce and European beech under long-term ozone fumigation // Environmental Pollution. 2010. Vol. 158, № 4. P. 1061 - 1070.
Shinozaki K., Yoda K., Hozumi K., Kira T. A quantitative analysis of plant form - the pipe model theory. I. Basic analysis // Jap. J. Ecol. 1964 a. Vol. 14, №. 3. P. 97 - 105.
Shinozaki K., Yoda K., Hozumi K., Kira T. A quantitative analysis of plant form - the pipe model theory. II. Further evidence of the theory and its application in forest ecology // Jap. J. Ecol. 1964 b. Vol. 14, №. 4. P. 133 - 139.
Tong Q. J., Zhang S. Y. Stem form variations in the natural stands of major commercial softwoods in eastern Canada // Forest Ecology and Management. 2008. Vol. 256. P. 1303 - 1310.
Valentine H. T., Gregoire T. G. A switching model of bole taper // Canadian J. of Forest Research. 2001. Vol. 31, № 8. P. 1400 - 1409.
Zverev V., Kozlov M. V., Zvereva E. L. Changes in crown architecture as a strategy of mountain birch for survival in habitats disturbed by pollution // Science of the Total Environment. 2013. Vol. 444. P. 212 - 223.

стр. 17
Full text (in Russian):