Механическая устойчивость можжевельника виргинского в условиях степной зоны Восточно-Европейской равнины

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе установлена связь между температурным фактором, физико-механическим параметром — модулем упругости тканей древесины можжевельника виргинского (Juniperus virginiana L.) и его архитектоникой кроны. Так, при высокой положительной температуре в летний период снижение модуля упругости приводит к медленным изгибам скелетных ветвей, что, в свою очередь, отражается на площади проекции кроны, а также на ее светопроницаемости и, как следствие, на температуре и влажности под пологом. В первую очередь температура будет сказываться на механической устойчивости деревьев, которые характеризуются критическим отношением диаметра ствола к его длине (коэффициент d / l ≤ 0.009) и наименьшим запасом прочности ствола. В статье разработана схема механической устойчивости можжевельника виргинского — вследствие появления разрывов и в целом изменения архитектоники кроны, происходит неравномерный прогрев ствола, который приводит к нарушению его однородности по физико-механическим свойствам тканей. Выявлены необратимые деформации и многочисленные обломы растений на высоте в среднем 1.5 ± 0.5 м и в зоне корневой шейки. В результате нарушается световой режим древостоя, влияющий на фитоклиматические и биоэкологические особенности степных лесонасаждений. Изменение фитоклимата под пологом в сторону повышенной освещенности из-за изменения архитектоники приводит к снижению устойчивости и, как следствие, неспособности древесных растений сопротивляться натиску агрессивной травянистой и древесно-кустарниковой растительности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. О. Корниенко

Донецкий государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kornienkovo@mail.ru
Россия, ул. Университетская, д. 24, Донецк, 83001

В. Н. Калаев

Воронежский государственный университет

Email: kornienkovo@mail.ru
Россия, Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394018

Список литературы

  1. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51–57.
  2. Бельгард А.Л. Степное лесоведение. М.: Лесная промышленность, 1971. 336 с.
  3. Иванько И.А. Экологическая роль световой структуры в формировании лесных культурбиогеоценозов в степи (средопреобразование, сильватизация, устойчивость): дис. … канд. биол. наук: 03.00.16. Днепропетровск: Днепропетров. нац. ун-т, 2002. 239 с.
  4. Козловский Б.Л., Огородникова Т.К., Куропятников М.В., Федоринова О.И. Ассортимент древесных растений для зеленого строительства в Ростовской области. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009. 416 с.
  5. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Экологическое значение биомеханических свойств древесных растений на примере Juniperus virginiana L. // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 1. С. 97–103.
  6. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Влияние природно-климатических факторов на механическую устойчивость и аварийность деревьев березы повислой в г. Донецке // Лесоведение. 2022. № 3. С. 321–334.
  7. Корниенко В.О., Калаев В.Н., Елизаров А.О. Влияние температуры на биомеханические свойства древесных растений в условиях закрытого и открытого грунта // Сибирский лесной журнал. 2018. № 6. С. 91–102.
  8. Нецветов М.В. Влияние ветра на освещенность подпологового пространства Acer saccharinum L. и Acer pseudoplatanus L. // Украинский ботанический журнал. 2012. Т. 69. № 1. С. 46–53.
  9. Нецветов М.В., Суслова Е.П. Механическая устойчивость деревьев и кустарников к вибрационным нагрузкам // Промышленная ботаника. 2009. Вып. 9. С. 60–67.
  10. Dahle G.A., Grabosky J.C. Variation in modulus of elasticity (E) along Acer platanoides L. (Aceraceae) branches // Urban Forestry & Urban Greening. 2010. V. 9. P. 227–233.
  11. Dahle G.A., James K.R., Kane B., Grabosky J.C., Detter A. A review of factors that affect the static loadbearing capacity of urban trees // Arboriculture & Urban Forestry. 2017. V. 43. № 3. P. 89–106.
  12. James K.R., Dahle G.A., Grabosky J., Kane B., Detter A. Tree biomechanics literature review: dynamics // Arboriculture & Urban Forestry. 2014. V. 40. № 1. P. 1–15.
  13. James K.R., Haritos N., Ades P.K. Mechanical stability of trees under dynamic loads // American Journal of Botany. 2006. V. 93. № 10. P. 1522–1530.
  14. Jelonek T., Tomczak A., Karaszewski Z., Jakubowski M., Arasimowicz-Jelonek M., Grzywiński W., Kopaczyk J., Klimek K. The biomechanical formation of trees // Drewno. 2019. V. 62. № 204. P. 5–22.
  15. Niklas K.J., Spatz H.C. Worldwide correlations of mechanical properties and green wood density // American Journal of Botany. 2010. V. 97. № 10. Р. 1587–1594.
  16. Nock C.A., Lecigne B., Taugourdeau O., Greene D.F., Dauzat J., Delagrange S., Messier Ch. Linking ice accretion and crown structure: towards a model of the effect of freezing rain on tree canopies // Annals of Botany. 2016. V. 117. № 7. P. 1163–1173.
  17. Tropical Tree Physiology. Adaptations and Responses in a Changing Environment / G. Goldstein, L.S. Santiago (Eds.). Springer, 2016. V. 6. 467 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Контрольные (1) и экспериментальные (2) древостои можжевельника виргинского на территории дендрария Донецкого ботанического сада.

3. Рис. 2. Изгиб цилиндра (участок ветви) под действием приложенной к его концу силы F = mg, где l — длина цилиндра; х — смещение свободного конца цилиндра (Нецветов, Суслова, 2009).

Скачать (72KB)
4. Рис. 3. Температурная зависимость модуля упругости для всех исследуемых образцов можжевельника виргинского. Примечание. Каждое значение MOE(T) нормировано к MOЕ+15.

Скачать (138KB)
5. Рис. 4. Зависимость относительного сопротивления изгибу от диаметра ствола (а) и морфометрического маркера устойчивости (б) в условиях действия экологического фактора (температура окружающей среды). Примечание. Моделирование производилось в зимний сезон при температуре –18C (1), при ускоренном оттаивании T = +12C (3) и в летний сезон при T = +15C (2).

Скачать (293KB)
6. Рис. 5. Зависимость жесткости на изгиб от диаметра ствола в условиях действия экологического фактора (температура окружающей среды). Примечание. Моделирование производилось в зимний сезон при температуре –18C (1), при ускоренном оттаивании T = +12C (3) и в летний сезон при T = +15C (2).

Скачать (142KB)
7. Рис. 6. Зависимость критической массы (mcr) от отношения диаметра ствола (d) к его длине (l) в условиях действия экологического фактора (температура окружающей среды). Примечание. Моделирование производилось в зимний сезон при температуре –18C (1), при ускоренном оттаивании T = +12C (3) и в летний сезон при T = +15C (2).

Скачать (139KB)
8. Рис. 7. Теоретическая схема, отражающая влияние локальных нагревов ствола на механическую устойчивость растения в целом. Примечание. 1 — происходит прогрев средней части ствола; 2 — прогрев в области корневой шейки; А — внутри древостоя; Б — открытое пространство.

Скачать (348KB)
9. Рис. 8. Потеря механической устойчивости стволов можжевельника виргинского (фото в дендрарии ДБС, Корниенко В.О., 2019 год).


© Российская академия наук, 2024