Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение функционального режима нагорных дубрав Среднего Подонья методами дендрохронологии и морфолого-анатомической биоиндикации

Сведения об участнике
ФИО
Луговская Людмила Александровна
ФИО (на английском языке)
Lugovskaya Lyudmila Aleksandrovna
Название организации
ВГПУ
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биоиндикация и химический анализ в экологическом мониторинге
Название доклада
Изучение функционального режима нагорных дубрав Среднего Подонья методами дендрохронологии и морфолого-анатомической биоиндикации
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Аннотация
Сохранение устойчивого лесопользования нагорных дубрав лесостепи в современной трактовке имеет экологические, экономические и социальные аспекты. В связи с этим, одной из важнейших задач современной стратегии лесопользования является разработка природной основы, обеспечивающей неистощимость экологического потенциала нагорных дубрав в процессе устойчивого управления, которое должно опираться на организацию биоиндикационного мониторинга. В статье предлагается биоиндикационные методы изучения среды обитания и функционального режима нагорных дубрав Среднего Подонья с использованием дендрохронологического метода и метода флуктуирующей ассиметрии формы листа дуба черещчатого.
На основе биоиндикационных методов исследований выявлено, что для лесных массивов нагорных дубрав средняя повторяемость благоприятных лет составляет 3,42%. В каждое десятилетие наблюдается в среднем три благоприятных года и ритмы прироста главных лесообразующих пород определяются динамикой осадков. По мере увеличения периода ритмов, возрастает экологическая значимость независимого хода тепло- и влагообеспеченности.
При оптимальных условиях всплески геомагнитной активности оказывают наибольшее воздействие на увеличение прироста, а в пессимальных условиях не проявляется.В настоящее время в связи с резким изменением климатических процессов возрастает интерес к изучению функционального режима лесных геосистем. Это позволяет выбрать оптимальный путь их сохранения и использования.
Сопряженная оценка природных и антропогенных факторов устанавливает причины формирования современного инварианта лесных нагорных экосистем и определяет характер их изменений в пространстве и во времени.


Для целей биодиагностики необходима разработка специфических шкал дендрохронологии и флуктуирующей асимметрии листовых пластин для оценки растительных организмов. В научном исследовании нами предпринята попытка разработки подобной шкалы на основе полученных репрезентативных результатов. Использование методов дендрохоронологии и морфолого-анатомической биодиагностики позволит организовать экспресс-мониторинг лесостепных дубрав. Сравнительный анализ результатов, полученных с использованием исследований анатомической структуры осевых побегов и методики флуктуирующей асимметрии листовых пластин дал возможность проверить диапазон колебания признаков различных органов растения и рекомендовать методики для использования с целью оценки комплекса параметров состояния окружающей среды.
На ряду с дендрохронологическими исследованиями для повышения репрезентативности данных необходимо использовать методики морфолого-анатомической биодиагностики дуба. Сравнительный анализ результатов позволит усилить достоверность исследования при оценке комплекса параметров состояния окружающей среды геосистем дубрав и выявлять негативные процессы.
Разработанная шкала изменений лесных геосистем дубрав позволяет определить смену главной лесообразующей породы; потерю способности породы-индикатора к естественному самовосстановлению, сокращения ареала обитания, а также их антропогенную трансформацию и деградацию.
Теоретически обоснованные и апробированные методы исследования на основе анатомо-морфологического и дендрохронологии строения могут найти применение при исследовании нагорных дубрав различных регионов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №16-35-5-0076
Ключевые слова
дендрохронология, флуктуирующей ассиметрия формы листа дуба
Введение

В настоящее время в связи с резким изменением климатических процессов возрастает интерес к изучению функционального режима лесных геосистем. Это позволяет  выбрать оптимальный путь их сохранения и использования.  

В научной литературе широко известны попытки оценки на основе дендрохронологических данных, определения характера климатических флуктуаций. Особый интерес представляет определение тенденций изменения состояния лесных геосистем в лесостепной зоне. Необходимость такого сопоставления определяется тем, что дендрохронологические данные дают возможность проверить, насколько изменения лесов были вызваны антропогенными или  природными факторами.  Анализ дендрохронологических данных как метод оценки и прогноза изменений состояния геосистем под влиянием не только антропогенных воздействий, но и естественных местообитаний требует разработки специфических шкал для оценки каждого конкретного вида растительного организма, учитывающей диапазон нормы реакции конкретной популяции. Уровень морфологических отклонений от нормы минимален при определенных оптимальных условиях среды и неспецифически возрастает при стрессовых воздействиях. Теоретические вопросы изучения динамики геосистем достаточно широко освещены в отечественной литературе. По определению И.И.Мамай, под состоянием геосистем понимается свойства его структуры, которые сохраняются на протяжении более или менее длительного периода времени. Ф.Н. Мильков, рассматривая развитие геосистем лесостепи, различает флуктуирующую и направленную  динамику. 

Ведущим фактором, определяющим динамику изменения границ растительных сообществ, изменение режима почвообразования являются климатические флюктуации. Смену флористической формации следует признать качественным переходом от одного инварианта геосистемы к другому.  Для оценки пространственно динамических свойств геосистем необходимо указать, что в связи с ритмическим характером природных процессов необходимо рассматривать пульсационный характер изменения границ. Амплитуда осциляций климатических условий, проявляющихся по ходу реализации ритмов различной продолжительности, неодинакова. Следовательно, правомерно различать изменения площади, занимаемой определенным типом геосистем по рангу ритмов, соответсвенно 40700-летнего, 1850-летнего и векового. Ритмические флуктуации меньшей продолжительности не способны привести к существенной перестройке природных компонентов. Однако, особенности коротко-периодной ритмики представляются весьма важным показателем, который характеризует современные тенденции изменения геосистем. Возрастание частоты осциляций прироста дуба может характеризовать нестабильное состояние исследуемого инварианта лесной системы. На современном этапе изучение ритмической структуры динамики природных лесных геосистем с использованием биоиндикационного мониторинга остается слабо развитым научным направлением

К понятию динамики геосистем  относят все изменения, вызываемые хозяйственной деятельностью человека.   В настоящее время задача изучения антропогенного прессинга  на лесные геосистемы лесостепи,  является одной из самых значимых.  На фоне флюктуаций природных условий последствия антропогенного прессинга на геосистемы также не остаются постоянными. При благоприятном сочетании естественных факторов лесные геосистемы способны к самовосстановлению. Отмечено, что в биоклиматические эпохи, характеризующиеся пессимальными условиями, саморегулирующая функция может быть утеряна полностью или частично. Поэтому,  даже при неизменном уровне антропогенного прессинга, последствия деятельности человека могут значительно изменяться на протяжении времени.Ритмические процессы, влияющие на лесные геосистемы лесостепи Русской равнины рассмотрены на примере дуба. В условиях Среднего Подонья дендрохонологические исследования  дуба черещчатого имеет наиболее длинный ряд. Анализ дендрограм, приведенных в работах С.И. Костина, М.А. Цветкова, М.П. Скрябина, выявил особенности хода  как 1850-летнего  так и векового ритма в пределах всей территории лесостепи.

На ряду с дендрохронологическими исследованиями для повышения репрезентативности следует использовать методики морфолого-анатомической биодиагностики стебля и флуктуирующей асимметрии листовых пластин.  Дуб имея лопастную форму листа обладает модификационной изменчивостью признака в зависимости от  факторов среды. Сравнительный анализ результатов позволит усилить достоверность исследования при оценке комплекса параметров состояния окружающей среды геосистем дубрав и выявлять негативные  процессы.

Методы и материалы

В исследовании использована методика анализа дендрохронологических данных для определения динамики лесных геосистем нагорных дубрав малых промежутков времени. Дендрохронологические данные были собраны в период летних полевых сезонов 2015-2016 гг. Отбор осуществлялся с использованием методических рекомендаций, обоснованных в работах Н.В. Ловелиуса. Измерения колец проводились от края к центру по наибольшему уровню прироста. Учитывая, что прирост в молодом возрасте заметно выше, 15 годовых колец древесины от центра не измерялись.  Известно, что в большинстве случаев кольца характеризуются эксцентричностью. Это явление объясняется положением дерева относительно солнца, неодинаковым развитием частей кроны и влиянием повторяющихся ветров в преобладающем направлении.  Измерение годовых колец проводилось как по спилам, так и по кернам, полученным с помощью бура. Чтобы исключить влияние случайных факторов, данные были получены по 10 экземпляров. Также учитывалось  влияние антропогенных факторов на камбиальный прирост дуба. По данным, полученным А.М. Луговским, на изменение камбиального прироста оказывает влияние загрязнение в 0.3 ПДК. В связи с этим образцы для исследования отбирались на удалении не менее тридцати километров от  стационарных источников выбросов и от автодорог на расстоянии одного километра.

Пункты отбора дендроиндикационного материала были собраны в пределах нагорных дубрав Воронежской области: Шиповой дубравы и Телермановской рощи.

На ряду с дендрохронологическими исследованиям использовались фитоиндикационные, которые основывались на изучении ассиметрии формы листа дуба. Форма листа дуба черешчатого представляет собой непарно перистолопастную с перисто-сетчатым жилкованием, хотя у некоторых видов дуба имеется и цельнокрайние формы листа. Размеры листа имеют сильное варьирование в связи с генетически закрепленной нормой реакции при сохранении его формы. Возврат к исходной в филогенезе цельной форме наблюдался при сильном радиационном воздействии в Чернобыльской зоне. Размер листа определяется в оптимальных условиях, прежде всего естественными факторами – наличие адаптации в виде листовой мозаики для эффективного использования светы определяет размер листа в зависимости от места нахождения его в кроне. Количество листьев на побеге определяется количеством закладываемых почек в междоузлиях, и зависит как от внутренних факторов онтогенеза – стадией развития, местом побега в кроне, сезонным этапом формирования, так и факторами внешнего воздействия - почвенно-климатическими условиями, направлением кроны по отношению к свету, направлением господствующих ветров, взаимным расположением деревьев в фитоценозе, патогенными факторами, а также антропогенной деятельностью.

Онтогенез проводящих тканей жилок листа начинается с акропетального дифференциации прокамбия в ранней примордиальной стадии, при этом сохраняется непрерывность с листовыми следами стелы. Далее происходит развитие от центральной жилки к краям за счет маргинальных меристем. Формирование листовой пластинки по мере выхода из почки изменяется с апикально-маргинального на поверхностный рост. Поверхность листовой пластинки по длине и ширине протекает строго по всей поверхности листа за счет растяжения листовой пластинки в процессе деления клеток и их роста. Неблагоприятные факторы приводят к нарушению процесса формирования симметричной листовой пластинки с преобладанием параметров одной из сторон, длины правой или левой жилок по отношению к центральной, а также расстояния между жилками, зависящего от угла отхождения боковых жилок от центральной. Модификационная изменчивость и связанная с ней способность к адаптации, обеспечивающая гомеостаз как конкретного организма, так и популяции в целом  - важнейший процесс, обеспечивающий ответную реакцию организма на изменение факторов среды. Явление симметрии (асимметрии) у живых организмов является одной из ключевых характеристик во взаимосвязях с факторами окружающей среды - при равномерном воздействии наблюдается лучевая или билатеральная симметрия. Симметричным является объект, состоящий из равных частей относительно ключевого значения признака. Симметрия характерна для подавляющего большинства живых организмов. Однако реально наблюдаются лишь приблизительно симметричные объекты с определенным отклонением от нормы, так как структурная организация не является жесткой системой. К такому типу изменений относится флуктуирующая асимметрия, проявляющаяся в незначительных и случайных отклонениях от строгой билатеральной симметрии объектов.

Оценка степени отклонения от средней или нормы является важным показателем стабильности показателя признака, посредством которого достаточно успешно возможна интегрированная оценка всего комплекса условий.  Адаптация растений к действию факторов окружающей среды обеспечивается посредством перестройки комплекса функциональных систем и морфолого-анатомических признаков в онтогенезе, вплоть до образования новых норм реакций в филогенезе. Анализ флуктуирующей асимметрии как метод оценки и прогноза изменений состояния геосистем под влиянием не только антропогенных воздействий, но и естественных местообитаний требует разработки специфических шкал для оценки каждого конкретного вида растительного организма, учитывающей диапазон нормы реакции конкретной популяции. Уровень морфологических отклонений от нормы минимален при определенных оптимальных условиях среды и неспецифически возрастает при стрессовых воздействиях.

Разработанная шкала изменений  лесных геосистем позволяет определить  смену главной лесообразующей породы; потерю способности породы-индикатора к естественному самовосстановлению, сокращения  ареала обитания, а также антропогенную трансформацию и деградацию. 

Полученные результаты

Наиболее длительный хронологический ряд был получен на материале Quercus robur L.  Прежде всего, в динамике прироста этой породы проявляется ход 1850-летний ритм увлажненности. На основе анализа статистического материалы было установлено, что прирост дуба обусловлен, прежде всего, условиями увлажненности. Анализируя данные динамики осадков, температуры и солнечной активности была установлена корреляционная зависимость между климатическими показателями и приростом дуба. Изучение климатических флуктуаций выявило относительно слабую выраженность векового ритма. Всплески прироста отмечаются в периоды повышенной солнечной активности и осадков. Средний период колебаний близок к 24 годам.

Следует отметить в ритмическом ряду прироста дуба проявляется неоднородность. Так называемые циклы Брюкнера приурочены к вековым максимумам осадков. Здесь можно видеть, что промежуток времени между минимумами прироста составляет около 35 лет.  Во внутривековые эпохи понижения осадков периоды осциляций прироста укорачиваются и по своей гармонике приближаются к ритмике солнечной (геомагнитной)  активности

Отметим, что образцы были взяты у деревьев, произрастающих в нагорных дубравах типичной лесостепи. Такие местоположения являются нетипичными для этой породы. Здесь можно видеть, что положительная корреляция солнечной активности с приростом отмечается только для периодов, характеризовавшихся высокими осадками. Во время спада осадков, по ходу векового ритма, солнечная активность практически не оказывает влияния на прирост деревьев. Внутривековые всплески прироста приурочены к периодам понижения температуры и повышения осадков. Увлажнение выступает в качестве лимитирующего фактора.

Рассмотренные ранее ритмы прироста были относительно хорошо изучены. Недостаточно изученным является 4-х летний ритм. Вместе с тем, он может иметь большое диагностическое значение.

На практически на всех дендрограммах выявляется так называемый ритм натурального ряда или “белый шум” продолжительностью в 2-7 лет. Такие волны правильнее было бы именовать “фликкер-шумом”. В физике так называются низкочастотные упорядоченные колебания, в отличие от “белого шума”. Согласно Е.В. Максимову, этот ритм носит глобальный для вселенной характер. Он обнаруживается в частоте вспышек сверхновых звезд, в слоистости древних осадков и т.д.. Временной интервал между элементарными пиками изменяется в сравнительно широких пределах. Для изучения низкочастотных колебаний прироста дуба различные виды сглаживания ряда плохо подходят.

Следует заметить, что среди этих коротких  колебаний можно выделить две разнородные группы. К одной из них относятся колебания, которые отслеживают динамику одного, главного фактора. Их следует считать прямым следствием космических ритмов.  К другой группе принадлежат те из них, которые являются следствием разного соотношения тепла, влаги и множества других факторов.  Можно сформулировать общую закономерность. Она заключается в том, что чем более значимым является какой-либо из факторов внешней среды для прироста породы, тем больше будут совпадать их частотные спектры.

Выраженность “фликкер-шума” может служить хорошим диагностическим признаком для оценки динамического состояния насаждений. Чем более выражены низкочастотные колебания тем, тем больше вероятность трансформации данного насаждения под воздействием внешних природных факторов. Эта особенность прироста характерна для главной лесообразующей породы всех лесных экосистем, находящихся в состоянии регрессии.

Статистический анализ климатических данных за временной период с 1731 по 2016 год отмечен как благоприятный для роста дуба. Таким образом, в данном районе средняя повторяемость благоприятных лет составляет 3.42%, или в каждое десятилетие наблюдается среднем три благоприятных года. Можно предположить, что такая периодичность засух является следствием интерференции упорядоченных осциляций осадков и температуры, которые обусловлены 4-х летним ритмом деятельности Солнца.

Оценив общие особенности ритмики климата и прироста древесных растений можно перейти к изучению ритмики природных систем.

На основе проведенных морфолого-анатомических исследований особенностей структурной реакции листа методом флуктуирующей асимметрии и анатомо-гистологических исследований параметров признаков анатомического строения коры и древесины стебля молодых побегов и стволовой части можно сделать следующие заключения:

  • На основе стабильных качественных признаков анатомического строении имеющих количественные изменения возможно создание шкалы для биодиагностики состояния условий среды
  • Для целей биодиагностики наиболее подходят признаки имеющие достоверность отличий и широкий диапазон колебания признаков, процессуально напрямую связанных с изменяем воздействия факторов среды
  •  К числу биодиагностических признаков предлагаемых нами относятся – перечень
  • Анализ параметров для исследования флуктуирующей асимметрии из числа использованных рядом исследователей для дуба подходит ширина листа относительно центральной жилки.
  • Сравнительный анализ результатов методик флуктуирующей асимметрии и анатомо-гистологической реакции стебля показал репрезентативность результатов обеих методик что позволяет их использования в биоиндикационных целях
  • На основе разработанных нами шкал флуктуирующей асимметрии и анатомо-гистологической реакции стебля дуба возможна оценка степени комфортности среды.

 

Исследование качественных показателей гистологических элементов и тканей коры однолетних побегов дуба черешчатого (Quercus robur L.) в различных типах пойменных и нагорных дубрав показало ярко выраженную реакцию по сравнению со стволовой частью на высоте 1,3 м и стеблями более старшего возраста. Диапазон колебания ширины коры однолетних побегов модельных деревьев в разных условиях произрастания колебался на 40%, тогда как в стволовой части диапазон колебания составлял до 20%. Различие в ширине годичного кольца обусловлено неодинаковым развитием слагающих ее тканей - наиболее сильно изменяется ширина годичного кольца проводящего луба и ширина механических тканей 

По мере оптимизации условий произрастания увеличивается ширина проводящей флоэмы, однако часто различия не носят достоверного характера и находятся в пределах нормы реакции. Это говорит о меньшей чувствительности коры стволовой части и невозможности использования его для целей дендроиндикации.

Более чувствительными являются молодые, особенно однолетние, стебли дуба черешчатого, причем особенно чутко реагирует ширина коры однолетних стеблей и ширина первичного механического кольца, что делает эти признаки ценными для целей индикации состояния качества среды. Древесина дуба, также как и кора не претерпевает качественных изменений по мере ухудшения условий произрастания. Остаются неизменными форма сосудов, сосудистых трахеид и либриформа, перфорация и тип поровости, форма кристаллов аксалата кальция, кольцесосудистый тип организации. Анализируя ширину годичного кольца молодых стеблей и стволовой части следует отметить большую чувствительность древесины молодых стеблей по сравнению со стволовой частью, что иллюстрируется сравнительными наблюдениями за нормализацией камбиальной деятельности стволовой части при одновременной дестабилизацией в молодых побегах по мере оптимизации почвенно-климатических условий. При анализе соотношения ранней и поздней части в годичном слое древесины взрослого ствола следует отметить более значительное сокращение поздней древесины, что приводит к ухудшению физико-химических свойств древесины в целом. Большое диагностическое значение, на наш взгляд, имеют сосуды ранней древесины в связи с уменьшением диаметра просветов у молодых стеблей до 40% в зоне подтопления в пойменной дубраве. В стволовой части это изменение незначительно и носит недостоверный характер.

Полученные результаты при анализе флуктуирующей асимметрии в сравнении с результатами анализа морфолого-антомического строения стебля дуба черешчатого сделать вывод о репрезентативности обеих методик. Данные использованы при картографировании местообитаний  комфортности среды для  дубравных геосистем.

Проведено картографирование территориального размещения нагорных дубрав в пределах Телермановской рощи и Шиповой дубравы. 

Существенной причиной деградации  дубрав, является солидный биологический возраст древостоев. Так, по данным Л.Н. Гумилева, интенсивное освоение бассейна Среднего Подонья началось около пяти веков назад. В этих безлесных районах единственным источником древесины могли быть нагорные и пойменные  дубравы. В связи с этим, даже если оборот рубки составлял 70-100 лет, а основное возобновление происходило порослевым путем, нынешние дубравы могут быть представлены древостоями 5-7-го поколений. В структуре дубрав преобладают низкоплотные (0,3-0,6) насаждения, что является следствием их многократного возобновления с неизбежным постепенным изреживанием и отмиранием. 

Для исследования в целях индикации состояния среды с использованием: гистологических элементов и тканей дуба черешчатого нами предложены следующие признаки однолетнего стебля: - ширина коры, механического кольца, луба, годичного слоя древесины, диаметр просветов сосудов ранней древесины.

Заключение

Лесные геосистемы являются биоиндикатором природной среды. Оценка функционального их режима гео-экоиндикационных рядов, построенных на основе биоиндикационных исследований по принципам сравнительного анализа площадей формаций и индекса геоэкологического состояния позволила выявить различия.

Динамика среднегодовой температуры для Среднего Подонья обусловлена глобальной тенденцией к потеплению, а изменение количества осадков обусловлено главным образом, ритмикой западного переноса, и ближайшее десятилетие будет характеризоваться тенденцией к увеличению количества осадков и возрастанием среднегодовой: температуры. Биоиндикация исследования в пределах нагорных дубрав Среднего Подонья позволяет сделать следующие выводы:

Ведущим фактором развития лесных геосистем является их функциональная направленность, обусловленная преобладанием природных процессов.

- 1850-й и вековой ритмы прироста дуба, главной лесообразующей породы  Среднего Подонья определяется в основном динамикой осадков.

- Хронологическая структура природных процессов заметно различается различается в ритмах разной продолжительности. По мере увеличения периода ритма, возрастает экологическая значимость независимого хода тепло- и влагообеспеченности. Напротив, чем меньше период ритма, тем незначительнее влияние этой климатической закономерности. 

- Степень влияния геомагнитной активности на деятельность камбия обусловлена толерантностью данного вида к экологическим условиям конкретного местоположения. При оптимальных  условиях всплески геомагнитной активности оказывают наибольшее воздействие на увеличение прироста. В пессимальных условиях роль геомагнитного воздействия не проявляется или выражена слабо.

- Предположение  Н.В. Ловелиуса о возрасстании прироста к 2000 году подтвердилось на нагорных дубравах бассейне Среднего Подонья.

Биометрические показатели наземной части дуба, произрастающих в различных условиях поймы и склонов, анализ качественных и количественных изменений их аналитических признаков дает возможность оценить этапы онтогенеза.

Биоиндикационные исследования интразональных и зональных ландшафтов дает возможность сравнить природные и природно-антропогенные геосистемы, выявляя средостабилизирующие, средоооразующие и средозащитные функции.

Цитируемая литература
1. Буряк Ж.А. Бассейновый подход к организации природопользования в Белгородской области/Буряк Ж.А., Дегтярь А. В., Землякова А.В, Кузьменко Я.В. Белгород. БелГУ, 2013-01-01, 88 с.
2. Ловелиус Н. В, Проявление экстремумов 11- и 22-летнего циклов активности Солнца в приросте древесных растений и природных процессах / Н.В. Ловелиус // Современные проблемы солнечной цикличности. Тр. Г АО РАМ. - СПб., 1997. - С. 135-138.
3. Луговская Л.А., Луговской А.М., Межова Л.А. Дендроиндикаци-онный мониторинг с использованием: анатомического строения сосны обыкновенной и дуба черешчатого в условиях особо охраняемых / Л.А. Луговская, А.М. Луговской. Л.А. Межова // Доклад о государственном надзоре и контроле за использованием природных ресурсов и состоянием окружающей среды Воронежской области в 2008 году. - Воронеж: ГУН ВО «ВОТ-Из-во», 2009. - С. 131-135.
4. Луговская Л.А. Дендроиндикация с использованием параметров анатомического строения дуба черешчатого / Л.А. Луговская // Проблемы региональной экологии. - №5. – 2009. - С. 137-140.
5. Луговской А.М. Оценка качества среды биоиндикационными ме-тодами / А.М. Луговской // Агроэкологический вестник. - Воронеж: ВГЛУ, 2002. - С. 50-57.
Благодарности
Выражаем особую благодарность Земляковой А.В., руководителю проекта с кафедры природопользования и земельного кадастра
Белгородского государственного национального исследовательского университета
Название, авторы, резюме (на английском языке)

The study of the functional mode of the upland oak forests of the Middle don the methods of dendrochronology and morphological and anatomical bioindication

Lugovskaya Lyudmila Aleksandrovna

The preservation of sustainable forest management of the upland oak forest to the modern interpretation has ecological, economic and social aspects. In this regard, one of the most important objectives of modern forest management strategy is to develop a natural framework for the inexhaustible environmental capacity of the upland oak forests in sustainable management, which should be based on the organization of monitoring. The article offers bioindicative methods for the study of environment and the functional mode of the upland oak forests of the Middle don with the use of dendrochronological method and the method of fluctuating asymmetry of leaf shape oak chereshchatogo.
On the basis of bioindicative research methods revealed that for forests the upland oak forests the average frequency of occurrence of favorable years is of 3.42%. In every decade there has been an average of three favorable year and the rhythms of growth of the main forest tree species are determined by the dynamics of precipitation. The longer the period of rhythms, increases the ecological importance of an independent turn of heat and humidity.
Under optimal conditions, bursts of geomagnetic activity have the greatest impact on increasing growth, and in severe conditions is not evident.At the present time in connection with sharp change of climatic processes, increases the interest in the study of the functional mode of forest geosystems. This allows you to choose the best path for their conservation and use. 
Coupled assessment of natural and anthropogenic factors establishes the causes of the formation of modern invariant upland forest ecosystems and determines the nature of their changes in space and in time.


For the purposes of biodiagnostic necessary to develop specific scales of dendrochronology and fluctuating asymmetry of leaf plates for assessment of plant organisms. In a scientific study, we attempted to develop a similar scale on the basis of the obtained representative results. Using the techniques of dendrochronology and morphological-anatomical biodiagnostic will allow you to organize rapid monitoring of the forest-steppe oak forests. Comparative analysis of results obtained from studies using anatomical structures of the axial shoots and methods of fluctuating asymmetry of leaf plates gave the opportunity to test the range of fluctuations of the characteristics of the various organs of the plant and to recommend methodologies to use to assess the complex parameters of the environment. 
A number of dendrochronological studies to enhance the representativeness of the data it is necessary to use methods of morphological-anatomical biodiagnostic oak. Comparative analysis of the results will enhance the reliability of the test in the evaluation of complex parameters of environmental geosystems oak and to identify negative processes.
Scale changes of forest geosystems of oak allows to determine the change of the main tree species; the loss of the ability of the species-indicator for natural healing, reduction of habitat, as well as their anthropogenic transformation and degradation.
Theoretically grounded and tested methods of research based on anatomical and morphological and dendrochronology of the structure can find application in the study of upland oak forests in different regions.
The study was performed with financial support RFBR, research project No. 16-35-5-0076