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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».