CC BY
92
УДК 630*182.3.24
СТРУКТУРА ЛЕСНОГО ПОКРОВА В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
© 2011 А.Ю. Кудрявцев, О. А. Мостовенко
Государственный природный заповедник «Приволжская лесостепь», г. Пенза
Поступила 22.11.2010
В работе описаны типы лесных массивов, характерные для зоны лесостепи. Применение методов ландшафтной экологии в сочетании использованием данных лесоустройства позволило оценить пространственную структуру лесного покрова и особенности распределения лесов по территории. Лесные массивы рассматриваются как комплексы экосистем различной степени сложности. Типы лесных массивов описаны с учетом классификаций Г.Ф. Морозова и А.Л. Бельгарда. При этом учитывалась как приуроченность к элементам рельефа, так и размеры отдельных участков. Приводится оценка видового состава основных лесообразующих пород в различных типах лесных массивов. Сопоставление характеристик лесных массивов различных типов и размеров позволило оценить их современное состояние и определить степень нарушенности лесного покрова территории в целом.
Ключевые слова: лесостепная зона, лесной покров, комплексы лесных экосистем, типы лесных массивов, видовой состав.
Изучение лесных экосистем основано на концепции типов леса. Однако системные исследования лесных земель разработаны слабо и начали развиваться лишь в последнее время, когда появилась возможность использования АФС и космических снимков. Для идентификации пространственных структур экосистем используются методы структурного анализа структур различного масштаба от элементарного до глобального: картографический, морфометрический, оптический, информационный, статистический и др. [3].
Традиционные фитоценологическое и биогео-ценологическое направления исследования лесных экосистем включают детализированный аспект описания флористического состава и структурной организации биогеоценозов, взаимосвязи их компонентов и характеристику экотопов, объединения в типы или группы типов леса, но без достаточного систематического обобщения в региональные категории экосистемной классификации и сопряженного пространственного анализа [4, 7, 8, 16].
Основные положения лесотопологического порядка были приняты в лесоведении под влиянием Г.И. Танфильева [18] и Г.Ф. Морозова еще в начале XX в. Так, Г.Ф. Морозов [10, 11] в условиях Среднерусской лесостепи выделил типы лесных массивов, приуроченные к определенным элементам рельефа. Учение В.Н. Сукачева [17] о лесных биогеоценозах, и в большей мере реализованное, показало, что многие системные принципы уже оправдали себя [15]. В настоящее время системные принципы анализа лесных экосистем и их комплексов широко применяются в лесоведении и ландшафтной экологии [5, 12-14, 19, 20, 21].
Определение понятия «лесной массив» сформулировано И. С. Мелеховым [6]: лесной массив - это территория с лесной растительностью, заметно
обособленная от соседней естественными границами, например, окруженная степью или полями (островной массив), разделенная рекой (правобережный массив, левобережный массив), горным кряжем и т. д. В современных условиях границы лесных массивов могут совпадать с путями транспорта, границами населенных пунктов и т. д. Таким образом, изолированный лесной массив можно рассматривать как целостную экосистему того или иного уровня сложности, с присущим комплексом свойств. В каждом таком массиве совокупность популяций растений формирует различные сообщества. При этом популяции деревьев, кустарников и лесных видов напочвенного покрова (лишайники, мхи, травы) развиваются в массиве достаточно изолированно.
Кудрявцев Алексей Ювенальевич, к.б.н., с.н.с., e-mail: akyd-taks@mail.ru; Мостовенко Олег Александрович, зам. дир. по охране, e-mail zapoved@penza.com.ru.
Рис. Схема района исследований
В лесостепной зоне сплошной лесной покров отсутствует. Характерны островные массивы лесов различной площади, приуроченные к разным элементам рельефа. Поэтому лесной массив можно рассматривать как одну из основных единиц изучения лесных экосистем, особенно в зонах лесостепи и степи. Сокращение лесной площади и связанная и ним фрагментация лесного покрова в зоне лесостепи вызывает необходимость выделения типов мас-
сивов, сформировавшихся в результате дробления более крупных комплексов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Исследования проводились в левобережье бассейна р. Суры, верхней части бассейна р. Хопер и верхней части бассейна р. Мокши. Общая площадь охваченной исследованиями территории составила более 1,7 млн. га (рис. 1).
В качестве единиц классификации использованы лесные массивы различной площади. Выделение отдельных лесных массивов проведено с ис-
пользованием планов лесонасаждений М 1:25 000 и топографических карт М 1:100 000 изданные ГУГК 1988 г. По топографическим картам определяли приуроченность каждого массива к элементам рельефа. Лесные массивы, приуроченные к различным формам, рельефа объединяли в типы. В основу классификации положены типы лесных массивов, описанные Г.Ф. Морозовым [10, 11], а позднее А. Л. Бельгардом [1, 2] для лесостепной и степной зон ЕТР и Украины.
Таблица 1. Морфометрические показатели лесных массивов различных типов
Колочные Средние Крупные
Типы массивов до 10 га 10-100 га Всего 100-1000 га 1000-10000 га свыше 10000 га Общее
A S аы S*, га 222 3223 3445 14101 6662 - 24208
кол-во 38 86 124 51 4 - 179
а я S л Sср., га 5,8 37,5 27,8 276,5 1665,5 - 135,2
о 5 и а Sмакс., га 10,0 99,0 - 102,0 2414,0 - -
SHm., га 1,0 11,0 - 929,0 1106,0 - -
о S, га - 558 558 9736 12001 - 22295
ы Я кол-во - 9 9 25 8 - 42
а о Sср., га - 62,0 62,0 389,4 1500,1 - 530,8
- а М Sмакс., га - 86,0 - 944,0 2422,0 - -
Sмин., га - 42,0 - 116,0 1007,0 - -
а S, га 23 2088 2111 1329 - - 3440
ы Я кол-во 4 48 52 9 - - 61
V а Sср., га 5,8 43,5 40,6 147,7 - - 56,4
« а Sмакс., га 10,0 96,0 - 346,0 - - -
И Sмин., га 3,0 11,0 - 105,0 - - -
о S, га 181 6509 6690 23625 4936 - 35251
ы в кол-во 34 148 182 93 4 - 279
о S о Sср., га 5,3 44,0 36,8 254,0 1234,0 - 126,3
Sмакс., га 10,0 100,0 - 826,0 1557,0 - -
V Sмин., га 1,0 11,0 - 101,0 1004,0 - -
& S, га 51 662 713 3139 - - 3852
ы я я <и кол-во 13 19 32 12 - - 44
Sср., га 3,9 34,8 22,3 261,6 - - 87,5
м « о Sмакс., га 10,0 92,0 - 567,0 - - -
а Sмин., га 1,0 12,0 - 102,0 - - -
о S, га 19 425 444 1385 - - 1829
ы Я кол-во 5 11 16 5 - - 21
с а л л <и Sср., га 3,8 38,6 27,8 277,0 - - 87,1
Sмакс., га 6,0 94,0 - 581,0 - - -
Т Sмин., га 3,0 11,0 - 157,0 - - -
1 S, га - - - 1761 98613 40699 141073
a S «и G 2 кол-во - - - 2 29 2 33
Sср., га - - - 880,5 3400,4 20349,5 4274,9
S ® о Sмакс., га - - - 916,0 9947,0 23417,0 -
а Sмин., га 845,0 1044,0 17282,0
Все типы S, га 496 13465 13961 55076 122212 40699 231948
кол-во 94 321 415 197 45 2 659
Sср., га 5,3 41,9 33,6 279,6 2715,8 20349,5 352,0
* S - площадь
Для идентификации пространственных структур экосистем использовали морфометрический метод, основанный на анализе частотно-пространственных характеристик разного масштабного уровня [3].
Анализ состава древостоев проводился с помощью системы электронных таблиц Excel. Для оцен-
ки были использованы данные инвентаризации лесного фонда, проведенной в 2004 г. Поволжским предприятием «Леспроект». Состав насаждений определяли по долям запасов лесообразующих пород от общего запаса древесины в каждом кварта-
ле. Затем данные были сгруппированы по лесным массивам.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Нами были выделены следующие типы лесных массивов, характерные для зоны лесостепи (табл. 1).
Водораздельные леса. Участки, расположенные на ровных водораздельных плато. Размеры этих массивов варьируют в очень широком диапазоне. Мелкие участки представляют собой лесные колки. Их доля от общей площади водораздельных лесов невелика. Наиболее распространены в пределах водораздела участки площадью от 100 до 1000 га, представляющие собой лесные урочища. Таким образом, для лесов, приуроченных к водоразделам характерна довольно высокая фрагментирован-ность. Количество крупных массивов незначительно. Это наиболее сложные системы водоразделов, поскольку они состоят из экосистем различных типов (преимущественно овражно-балочных). Массивы средней величины представляют собой остатки крупных массивов раздробленных в результате деятельности человека. Набор местообитаний в них обычно невелик, нередко эти участки представлены одним экотопом. Колочные участки могут быть еще более мелкими фрагментами водораздельных массивов, или формироваться в результате восстановления леса на обезлесенных территориях.
Нагорные леса. Массивы приурочены к высоким правым берегам рек с прилегающими частями водоразделов, сильно дренированные пересекающими их балками. Таким образом, каждый участок нагорного леса представляет собой довольно сложный комплекс, в который входят лесные экосистемы склонов в сочетании с овражно-балочными (байрачными) лесами. Поэтому степень их фраг-ментированности значительно меньше, чем водораздельных. Гораздо более распространены участки размером от 100 до 1000 га. Преобладают крупные лесные массивы.
Байрачные леса. Распространены по оврагам и балкам. Обычно занимают склоны и тальвеги. Иногда лесная растительность выходит на водораздел. Разнообразие геоморфологических, микроклиматических, гидрологических и петрографических условий порождает в балках значительную пестроту почвенно-грунтовых условий и растительности. В пределах облесенной балки (байрака) расположены различные типы растительности: степной, лесной, луговой, болотной, солончаковой. Лесная растительность приурочена к более выщелоченным позициям, связанным с верховьями балок и преимущественно со склонами северных экспозиций. [1]. В настоящее время на исследуемой территории к байрачным лесам зачастую примыкают участки лесных культур, образуя с ними единое целое. Преобладают мелкие участки. Количество участков среднего размера невелико.
Массивы склонов. Расположены на склонах водораздельных плато, слабо дренированных сетью балок и оврагов. Мелкие участки занимают одно местообитание (экотоп). Это может быть верхняя, приводораздельная часть склона, средняя часть, или нижняя часть склона, переходящая в его подошву. Крупные весь склон, иногда на довольно большом протяжении. В этом случае участок объединяет ряд экотопов, перечисленных выше, образуя своеобразную катену. Колочные леса на склонах распространены очень широко. Довольно много мелких участков, однако их общая площадь невелика. Количественно преобладают колки размером от 10 до 100 га. Наибольшую площадь занимают лесные массивы средней величины.
Пойменные массивы. Приурочены к поймам рек и ручьев. Иногда захватывают часть надпойменных террас. Рельеф и почвы довольно разнообразны. Лесные участки, как правило, сочетаются с лугами и в меньшей мере с болотами и водоемами. Довольно значительна в поймах площадь колочных лесов. Мелкие колки распространены слабо. Гораздо большую территорию занимают крупные колки. Преобладают участки величиной от 100 до 1000 га. Массивов пойменных лесов крупного размера (свыше 1000 га) не отмечено.
Террасные (аренные) массивы. Расположены на надпойменных террасах (аренах), прилегающих к поймам рек. Иногда включают в себя участки поймы или склонов. Растительный покров арен отличается большим разнообразием. Здесь наряду с голыми или слабо заросшими песками встречаются участки так называемой песчаной степи. Песчаные степные участки чередуются с фрагментами лесов и торфяными болотами. Количество мелких участков невелико. Преобладают лесные массивы средней величины.
Комплексные массивы. Крупные участки лесов, представляющие собой комплексы со значительным количеством местообитаний. Их можно рассматривать как сочетание массивов более простой структуры: нагорных с пойменными и водораздельными. Комплексные лесные массивы преобладают в структуре лесного покрова. Хотя количество таких участков невелико именно они представляют собой эталонные образцы лесных экосистем. Преобладают массивы размером от 1000 до 10000 га. Два наиболее крупных массива имеют площадь свыше 10000 га.
Лесные массивы различного типа имеют четкие отличия по составу основных лесообразующих пород (табл. 2).
Байрачные лесные массивы характеризуются доминированием дуба, степень участия других широколиственных пород невелика. Значительную роль в составе играет осина. Высокая степень участия сосны обусловлена значительными площадями лесных культур, созданных в верхних частях склонов. Заметна роль ивы ломкой, образующей насаждения по тальвегам оврагов.
На водоразделах преобладают мелколиственные породы (береза и осина). Практически все сосняки представлены лесными культурами. Доля дуба относительно невелика. Из других широколиствен-
ных видов заметна роль липы. Остальные породы представлены в составе лишь долями процента. Присутствие пойменных видов практически не заметно.
Таблица 2. Видовой состав древостоев в различных типах лесных массивов
л 2 Основные лесообразующие породы (% от общего запаса)
и о Ё? 8 й ё й
о и« к к од с и ЕЙ ный а
В £ § а н о б нь Й л о з « а з и а р е ^ св р ре ^ о
Н о И и еоп лпп « н лот о о О с ^ ен £ т & М о О Й Й О Й о п о н н ва н
байрачные 23,9 21,1 45,0 1,9 1,9 0,2 7,0 17,1 0,9 2,1 0,1 2,3 0,4
водораздельные 24,7 22,4 19,6 0,4 0,8 0,1 20,1 28,7 0,1 7,4 0,4 0,1 0,1
нагорные 14,5 14,2 32,0 2,9 2,8 0,3 5,2 23,0 2,3 15,8 0,3 0,9 0,1
пойменные 15,6 21,6 29,4 2,4 1,9 3,2 0,8 22,8 7,2 3,9 0,3 5,6 1,1
склоновые 25,3 27,7 29,3 1,4 1,9 0,1 11,4 19,8 0,2 7,4 0,2 0,2 0,1
террасные 27,1 25,9 16,1 0,1 1,2 0,5 9,8 29,3 0,1 14,8 2,2 0,1 0,1
комплексные 27,1 22,2 16,8 1,4 1,5 0,8 15,6 25,7 1,6 12,9 0,2 1,0 0,1
Для нагорных лесных массивов характерно преобладание дуба, хотя и не столь заметное как в байрачных. Второе место по значимости занимает осина. Из широколиственных видов существенна роль липы, присутствие ясеня и клена остролистного также заметно. Из пойменных видов необходимо отметить довольно значительную долю ольхи черной, древостои которой приурочены к подошвам склонов. Доля сосновых культур для нагорных лесов минимальна, поэтому и участие сосны в составе древостое для этого типа незначительно
В составе пойменных лесов необходимо отметить высокий процент сосновых древостоев, связанных с песчаными почвами гривистой поймы. Преобладающими породами являются дуб и осина. Из широколиственных спутников дуба необходимо отметить вяз, доля которого в этом типе массивов максимальна. Довольно велик процент ясеня, гораздо меньше роль клена остролистного. Роль пойменных видов относительно невелика, хотя степень их присутствия здесь максимальна. Преобладает ольха черная, несколько меньше доля участия ивы ломкой.
Массивы, расположенные на склонах, характеризуются преобладанием дуба, совсем немного ему уступает сосна. Широко представлены мелколиственные породы, преимущественно осина. Из широколиственных спутников дуба заметна только роль липы. Пойменные виды представлены крайне незначительно.
В лесах надпойменных террас преобладает осина. Значительно меньше доля березы. В целом мелколиственные породы составляют около 40%. Из числа широколиственных видов заметна роль дуба и немного уступающей ему липы. Крайне редко встречаются ясень и вяз. Более велика доля клена остролистного. Минимально значение всех пойменных видов.
Массивы комплексов характеризуются довольно выровненным составом, поскольку они включают в себя все выше описанные типы массивов. Характерной для них является максимальная (наряду с террасными) доля лесных культур. Поэтому доля сосны довольно высока. Преобладает осина. Значительно уступают ей дуб и береза, степень участия, в составе которых почти одинакова. Несколько меньше роль липы. Остальные спутники дуба имеют небольшое значение. Процент участия в составе пойменных видов также невелик.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Степень нарушенности лесного покрова на изученной территории чрезвычайно высока. В настоящее время лесистость региона составляет 13,4%, что значительно меньше необходимого минимума («оптимальной лесистости»), который, по А.А. Молчанову [9], должен быть не ниже 26%. Велико количество мелких участков колочных лесов, хотя основную площадь занимают крупные массивы. Фрагментация лесов в результате деятельности человека изменила природный характер не только состава и строения лесных фитоценозов, но и морфологические характеристики лесных массивов, многие из которых распались на отдельные части. В зависимости от площади массив может представлять собой фрагмент лесной экосистемы, отдельную экосистему или их комплекс различной сложности.
Различные категории лесных массивов достаточно четко различаются по видовому составу основных лесообразователей. Эта разница прослеживается как при сравнении участков разной площади, так и типов массивов. С одной стороны, это характеризует разницу условий произрастания (экотопов), а с другой - степень антропогенной трансформации. Мелкие колочные леса характери-
зуются упрощенной видовой структурой, в тоже время в составе древостоев здесь меньше доля производных мелколиственных лесов. Типы массивов со сложным рельефом (байрачные, нагорные, пойменные) наименее затронуты хозяйственной деятельностью. Наибольшие изменения характерны для водораздельных участков, что выражается в максимальной степени участия в составе мелколиственных видов и наибольшей доле земель занятых лесными культурами. Леса склонов и надпойменных террас занимают промежуточное положение. Древостои крупных комплексных массивов также в значительной степени преобразованы. Это свидетельствует об их интенсивном лесохо-зяйственном использовании. В тоже время вследствие разнообразия экотопов они характеризуются довольно богатым видовым составом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бельгард А.Л. Лесная растительность юго-востока УССР.
Киев: КГУ, 1950. 264 с.
2. Бельгард А.Л. Степное лесоведение. М.: Лесн. пром-ть,
1971. 336 с.
3. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.: Геос, 1998. 418 с.
4. Дылис Н.В. Основы биогеоценологии. М.: Изд-во МГУ,
1973 - 151 с.
5. Кузьменко Е.И., Михеев В.С. Эколого-географические и
картографические основы комплексного изучения лесов Сибири. Новосибирск: «Гео», 2008. 207 с.
6. Мелехов И.С. Лесоведение. М: Лесная промышленность.
1980. 408 с.
7. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Фитоценология. Принципы
и методы. М.: Наука, 1978. 211 с.
8.Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М.: Логос, 2001. 264 с.
9Молчанов А.А. 1973. Влияние леса на окружающую среду. М. Наука. 359 с.
10. Морозов Г.Ф. Избранные труды. Т. 1. М.: Наука, 1970. 455 с.
11. Морозов Г.Ф. Избранные труды. Т. 2. М.: Наука, 1971. 531 с.
12. Смолоногов Е.П. Лесообразовательный процесс и его особенности // Экология. 1994. № 1. С. 3- 9.
13. Смолоногов Е.П. Основные положения генетического подхода при построении лесотипологических классификаций // Экология. 1998. № 4. С. 256-261.
14. Смолоногов Е.П. // Лесоведение. 2004. № 5. С. 76- 80.
15. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск. Наука. 1978. 319 с.
16. Сукачев В.Н. Динамика лесных биогеоценозов // Основы лесной биогеоценологии. М.: Изд-во АН СССР, 1964. С. 458 - 486.
17. Сукачев В.Н. Избранные труды. Проблемы фитоценологии. Т. 3. Л.: Наука, 1975. 543 с.
18. Танфильев Г.И. Географические работы. М.: Географ-гиз, 1953. 675 с.
19. Mueller-Dombois D., Ellenberg H. Aims and methods of vegetation ecology. N.Y. etc.: Willev-Inter-sci. Publ., 1974. 547 p.
20. SugartH.J., Grow T.R., Helt J.M. Forest succession models. A rational and methodology for modeling forest succession over large region // Forest sci. 1973. V. 19. № 3. P. 203212.
21. Walter H., Box E. Global classification of terrestrial ecosystems // Vegetatio. 1976. V. 32. № 2. P. 75-81.
STRUCTURE OF THE WOODS COVER OF THE MIDDLE VOLGA © 2011 A.Yu. Koudriavtsev, O.A. Mostovenko
State Natural Reserve «Privolzskaya lesosteppe», Penza
Described different types forest massifs in the forest-steppe zone. А forest massifs was considered like complex different-ranked ecosystems. The data on the composition of the forest-forming trees species in the different types forest massifs are given. The current mosaic pattern of the forest ecosystems reflect realistic vegetation, the degree of it transformation and possible ways of regenerating the forest under certain landscape conditions. Key words: forest-steppe zone, forest cover, forest ecosystems, types of the forest massifs, species composition, degree of the transformation.
Koudriavtsev A.Yu., e-mail: akydtaks@mail.ru; Mostovenko O.A., e-mail zapoved@penza. com.ru.
