Изменение жизненности подроста в ходе инвазии уссурийского полиграфа в пихтовые леса Томской области Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ИЗМЕНЕНИЕ ЖИЗНЕННОСТИ ПОДРОСТА В ХОДЕ ИНВАЗИИ УССУРИЙСКОГО ПОЛИГРАФА В ПИХТОВЫЕ ЛЕСА ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Елена Николаевна Пац

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, просп. Академический, 10/3, кандидат биологических наук, научный сотрудник, тел. (3822) 49-19-78, e-mail: patz [email protected]

Наталья Александровна Чернова

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, просп. Академический, 10/3, кандидат биологических наук, научный сотрудник, тел. (3822) 49-19-78, e-mail: [email protected]

В статье представлены результаты оценки состояния естественного возобновления пихтовых лесов в очагах массового размножения уссурийского полиграфа в Томской области. Определены основные параметры подроста, включая его жизненное состояние в связи с влагообеспеченностью местообитаний и действием ослабляющих факторов. Показано, что наихудшее текущее состояние подроста свойственно наиболее деградированным пихтовым насаждениям.

Ключевые слова: подрост хвойных пород, жизненноt состояние, экологические шкалы.

CHANGE OF VITALITY OF UNDERGROWTH DURING INVASION OF POLYGRAPHUS PROXIMUS IN FIR FORESTS OF TOMSK OBLAST

Elena N. Pats

Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky prospekt, Candidate of Biological Science, Research Scientist, tel. (3822)49-19-78, e-mail: [email protected]

Natalya A. Chernova

Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky prospekt, Candidate of Biological Science, Research Scientist, tel. (3822)49-19-78, e-mail: [email protected]

The regeneration of fir forests is estimated in the outbreak foci of invasive bark beetle Polygraphus proximus in the Tomsk Oblast. The main parameters of undergrowth including its vitality in relation to habitat moisture and weakened factors were determined. The worst state of the undergrowth is characteristics of the most degraded fir forests.

Key words: coniferous undergrowth, vitality, ecological scales.

Среди проблем воспроизводства лесных ресурсов Западной Сибири на первом месте стоят задачи повышения эффективности естественного лесовозобновления и реализации лесными экосистемами способности к самовозобновлению. Особую актуальность это приобретает в связи с экспансией нового инвазийного дальневосточного вида - уссурийского

полиграфа Ро1у^таркт ргохтш Blandf. в таежные экосистемы юга Сибири [1]. Вызванная вспышкой размножения нового дендрофага трансформация пихтовых лесов привела не только к деградации древостоев и образованию обильного сухостоя, но затронула и подчиненные ярусы.

Наиболее объективно оценить успешность процессов возобновления пихтовых лесов под влиянием зоогенной сукцессии, инициированной уссурийским полиграфом, можно по количеству и жизненному состоянию подроста. При этом изучение трансформации пихтовых лесов, их устойчивости и роли в биосферных процессах требует выявления особенностей естественного возобновления в их взаимосвязи с компонентами фитоценоза и природной среды.

Наши исследования проводились в 2012 г. на юге Томской области в Ларинском государственном ландшафтном заказнике, являющемся соединительным элементом между южно-таежными лесами ЗападноСибирской равнины и северных отрогов Кузнецкого Алатау [2]. Нами было проведено определение видовой структуры, численности и морфометрических характеристик подроста (таблица) в насаждениях с очаговым усыханием пихты сибирской при сплошном перечёте на 4 трансектах площадью 0,005-0,02 га, заложенных на постоянных пробных площадях (ППП) размером 0,15-0,35 га. Для всех ППП с использованием стандартных экологических шкал Л.Г. Раменского [3] были количественно (в ступенях экологических факторов) оценены увлажнение и трофность местообитаний.

Таблица

Основные показатели подроста в очагах размножения уссурийского полиграфа в Томской области

Номер пробно й площад и Площадь трансекты , га Отпад подроста (1У-У1 категории Всходы , % Состав подрост Средняя высота, м Подрост тыс. Ыт возраста

состояния ), % а шт./га , лет

ШШ 0,02 29 10П 2,32±1,44 4,6 12-37

01-12 +Е 3,00±0,60 0,2 30-36

Итого 2,66±1,02 4,8

ШШ 0,01 28 2 9П 1,97±1,74 4,0 -

02-12 1Е 0,71±0,31 0,7 -

Итого 1,34±1,03 4,7

ШШ 03-12 10П 0,35±0,04 15,2 4-25

0,005 - - +К 0,18±0,00 1 0,8 5-8

Итого 0,27±0,02 1 16,0

ШШ 04-12 0,01 3 5 10П 0,44±0,37 6,5 1-24

Итого 0,44±0,37 6,5

Расчеты экологических статусов местообитаний и последующая ординация пихтовых лесов показали, что они сформировались в сходных по влагообеспеченности и минеральному питанию условиях (рис. 1). Все изученные нами экотопы в целом близки экологическому оптимуму основного эдификатора растительных сообществ - пихты сибирской. В то же время нами отмечена тенденция к усилению степени деградации исходных таежных фитоценозов под влиянием вспышек размножения уссурийского полиграфа в более влажных местообитаниях.

увлажнение , ступеи

Рис. 1. Ординация пихтовых лесов в очагах массового размножения уссурийского полиграфа в системе экологических координат “увлажнение” -“трофность”. Условные обозначения: 1 - полная деградация древостоя (ППП 01-12); 2 - сильная деградация древостоя (ППП 04-12); 3 - сильное ослабление древостоя (ППП 02-12 и 03-12)

Жизненное состояние естественного возобновления мы определяли в ходе глазомерной оценки с использованием 6-балльной шкалы категорий состояния, с учетом характеристик кроны, наличия механических повреждений, перевершиниваний, поражения вредителями и болезнями [4]. Оказалось, что на всех ППП к моменту затухания очага уссурийского полиграфа зафиксировано достаточное количество подроста для восстановления исходных древостоев (в несколько раз больше требуемого минимума 1,5 тыс. шт./га). В то же время вызванное деградацией древостоя увеличение освещенности местообитаний приводит к изменению как напочвенного покрова, так и состояния подроста.

Сукцессионные изменения в слабо нарушенных пихтовых насаждениях, приуроченных к более сухим местообитаниям, проявляются в формировании низкотравного напочвенного покрова и незначительном ослаблении жизненного состояния подроста. На ППП 03-12 при довольно высокой

сомкнутости естественного возобновления (около четверти площади фитоценоза) до 73% относится к здоровым особям (рис. 2, В). На ППП 02-12 в виталитетном спектре увеличилось количество нежизнеспособных экземплярам (рис. 2, Б). Ослабляющими факторами в слабонарушенных пихтовых насаждениях является усыхание хвои, перевершинивание, образование ведьминых метел, рак стволиков и ветвей подроста, гибель верхушечной почки и поражение хермесом.

Естественное возобновление в средне поврежденных уссурийским полиграфом низкотравных и разнотравных сообществах, сходных по увлажнению и трофности местообитаний с предыдущими пихтачами, занимает в среднем 15% площади фитоценоза. Преобладают жизнеспособные экземпляры (ППП 04-12), в том числе отнесенные к I и II категории жизненного состояния всходы пихты (рис. 2, Г). Присутствие III и IV категории в виталитетном спектре объясняется сильным угнетением естественного возобновления в сообществах, находящихся на стадии количественной спелости [по Э.Н. Фалалееву, 5]. Ослабляющими факторами здесь являются гибель верхушечной почки (46%), поражение хермесом (59%), образование ведьминых метел (27%).

Рис. 2. Виталитетные спектры естественного возобновления в пихтовых лесах на разных стадиях трансформации. Слабо деградированные древостои -Б (ППП 02-12), В (ППП 03-12); средне деградированный - Г (ППП 04-12); полностью деградированный - А (ППП 01-12)

Полная деградация древостоя (ППП 01-12) под влиянием массового размножения уссурийского полиграфа наблюдалась в более сырых местообитаниях, где резкое осветление привело к формированию разнотравных

и крупнопапоротниково-разнотравных фитоценозов с высоким обилием крапивы двудомной. В виталитетном спектре подроста (рис. 2, А) наблюдается значительное смещение в сторону увеличения нежизнеспособных особей (до 36%). Одним из основных ослабляющих факторов здесь является высокий процент атак короедов на пихтовый подрост (64%) с внесением фитопатогенных офиостомовых грибов, чего мы не наблюдали на других пробных площадях. Кроме того, негативное влияние на состояние естественного возобновления оказывает перевершинивание (34%), усыхание хвои (33%), рак стволиков и ветвей подроста (29%).

Таким образом, нарушенные пихтовые леса в исследованном нами районе при отсутствии антропогенных воздействий и затухании очага размножения насекомых-вредителей в дальнейшем могут восстановиться пихтой. Однако, несмотря на достаточное для возобновления материнских древостоев количество подроста, резкое осветление приведет к увеличению периода их восстановления. Это связано с тем, что численность выживания самосева и подроста зависит от степени сомкнутости крон и, соответственно, изменения густоты травяного покрова. В целом жизненность естественного возобновления отражает соответствие условий среды потребностям растений, и проведенное нами сопоставление виталитетных спектров подроста с экологическими статусами местообитаний пихтовых лесов показало тенденцию к ухудшению состояния хвойного подроста по мере повышения уровня влагообеспеченности местообитаний.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 12-04-00801-а).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кривец С.А., Керчев И.А., Анисимов В.А. Уссурийский полиграф как фактор деградации пихтовых лесов в Томской области // IX Сибирское совещание по климатоэкологическому мониторингу: матер. российской конф. - Томск: Аграф-Пресс, 2011. - C. 170- 171.

2. Кривец С.А., Бисирова Э.М., Керчев И.А., Пац Е.Н., Чернова Н.А. Влияние массового размножения инвазийного дендрофага уссурийский полиграфа на состояние компонентов пихтовых лесов в Томской области // 8-й Всероссийский симпозиум «Контроль окружающей среды и климата: КОСК-2012». - Томск, 2012. - С. 197-198.

3. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. - М. - 1956. - 472 с.

4. Пац Е.Н. Оценка естественного возобновления в темнохвойных лесах Томской области, поврежденных уссурийским полиграфом // IV Междунар. конф., посвященная памяти Ю.А. Львова, “Биогеоценология и ландшафтная экология: итоги и перспективы”. -Томск. - 2012. - С. 255-259.

5. Фалалеев Э.Н. Пихтовые леса Сибири: Автореф. дис.... докт. сельхоз. наук: -Красноярск: Ин-т леса и древесины СО РАН, 1967. - 51 с.

© Е.Н. Пац, Н.А. Чернова, 2013