CC BY
51
ЛЕСА РАЙОНА НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ПААНАЯРВИ»: ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПЛАНИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
А. Н. ГРОМЦЕВ, П. Ю.ЛИТИНСКИЙ
Институт леса Карельского научного центра РАН
На северо-западе Карелии сохранился самый крупный в Фенноскандии массив коренных северотаежных ельников (общая площадь - свыше 200 тыс. га). Описаны ландшафтные особенности территории, установлены общие закономерности структуры и спонтанной динамики лесного покрова, в том числе в связи с естественным пожарным режимом. Определены основные ограничения по экологическим критериям в системе лесопользования в специфических условиях низкогорного ландшафта (за пределами НП «Паанаярви»), Однако систематические исследования лесных сообществ до настоящего времени здесь не проводились. Необходима организация плановых исследований лесов как главного биотического компонента природно-территориальных комплексов и ключевого средообразующего фактора.
Леса национального парка «Паанаярви» и окружающих территорий до настоящего времени остаются малоизученными. Систематические исследования здесь не проводились, практически это были только маршрутные обследования. Отдельные публикации по данной теме носят фрагментарный или самый общий характер и не вскрывают особенности происхождения, структуры, спонтанной и антропогенной динамики лесов (Яковлев, Воронова, 1959; Белкин и др., 1991; Сыстра, 1995). Между тем в Фенноскандии это крупнейший компактный массив коренных еловых лесов, практически не затронутых выборочными рубками.
Представленные материалы основаны на данных ландшафтного профилирования горы Поссо-сиро и маршрутных обследований территории в районах гор Поссосиро, Нуорунен и Сиеппитун-тури, а также реки Левгус.
Общие ландшафтные особенности территории
Район находится в центральной части северотаежной подзоны Восточной Фенноскандии на крайнем северо-западе Республики Карелия. Эта самая возвышенная часть региона (рис. 1, 2). Максимальные относительные отметки земной поверхности достигают 577 м (г. Нуорунен). В районе целая серия крупнейших в Карелии кристаллических возвышенностей высотой 450-550 м (г. Кивакка, Лунас и др.). Здесь самые южные в Восточной Фенноскандии низкогорья с участками тундр. Обычны территории, находящиеся на уровне 350-450 м. В целом район отличается самыми жесткими (экстремальными) для Карелии климатическими условиями. Граница между Мурманской областью и Республикой Карелия почти совпадает с Северным полярным кругом.
Согласно классификации и карте географических ландшафтов Карелии (Волков и др., 1995; Громцев, 2000 и др.) на крайнем северо-западе региона выделяются два типа природно-территори-ального комплекса данного ранга (см. рис. 2):
1) низкогорный среднезаболоченный с преобладанием еловых местообитаний;
2) денудационно-тектонический холмисто-грядовый среднезаболоченный с преобладанием сосновых местообитаний.
Территория отличается ярко выраженным доминированием покрытых лесом земель (рис. 3). Лесные массивы в пределах выделенных типов ландшафта резко отличаются по всему комплексу показателей, характеризующих их естественную структурно-динамическую организацию.
Существует обширная контактная зона, сочетающая признаки обоих ландшафтов. По площади абсолютно доминирует низкогорный среднезаболоченный ландшафт с преобладанием еловых местообитаний (см. рис. 2). На субландшафтном уровне или уровне местности (территории порядка 1000-10000 га) низкогорный ландшафт весьма разнороден и уже охарактеризован нами на примере НП «Паанаярви» (Громцев и др., 1995; Громцев, 2000 и др).
На фоне Карелии по всему комплексу параметров, характеризующих природные особенности, лесной массив в районе низкогорий уникален. Рассмотрим его подробно, поскольку лесной покров другого из вышеназванных типов ландшафта является самым типичным в северотаежной подзоне Карелии и достаточно полно описан в наших публикациях (Громцев, 2000 и др.).
Общие закономерности структуры
лесного покрова
В целом в пределах всего контура низкогорного ландшафта можно выделить три категории местностей: территории с отметками <300, >300-400 и >400 м над уровнем Балтийского моря (см. рис. 2).
Категория >500 м представлена небольшими участками (каждый в пределах сотни га) горных тундр на самых вершинах наиболее крупных кристаллических возвышенностей. Выше этой отметки практически нет древесной растительности, кроме куртин или отдельных деревьев преимущественно стланиковой формы.
Вокруг низкогорий в пределах отметок 400-500 м можно выделить (рис. 4): а) сравнительно узкую
16
А. Н. Громцев, П. Ю. Литипский. Леса района национального парка «Паанаярвн»
полосу предтундрового березово-елового редколесья (шириной до несколько сотен метров), б) полосу редкостойных ельников, полнота и производительность которых возрастает по мере снижения высоты. На уровне 300-400 м распространены характерные только для данного типа ландшафта самые низкопроизводительные и низ-кополнотные в Карелии еловые и березово-ело-вые леса. Максимальной полноты и производительности лесные сообщества достигают в небольших по площади лотовых местообитаниях, приуроченных к гидрографической сети (ложбинам стока), а также к склонам с полнопрофильными почвами и проточным увлажнением. Ниже 300 м распространены самые обычные в северотаежной подзоне сосняки и ельники. Конечно, есть определенная условность и схематичность дифференциации лесов по данному принципу, структура которых ему столь четко «не подчиняется». Тем не менее такова общая закономерность строения лесного покрова низкогорного ландшафта.
Биогеоценотическая структура лесов
В лесном покрове абсолютно господствуют ельники. Они занимают более 90% лесных земель (см. рис. 4). Сосняки в пределах этих монодоминантных еловых массивов представлены лишь небольшими участками обычно в олиготрофных заболоченных и скальных местообитаниях. Исключением являются лесной покров на фрагментах водно-ледниковых и аллювиальных песчаиых отложений с ярко выраженным преобладанием сосновых лесов - вдоль рек Оланга, Оуланкайоки и др. (см. Громцев и др., 1995, рис. 3). Доля березняков варьирует в пределах 5-15% от покрытых лесом земель. В низкогорных местностях нередки смешанные березово-еловые и даже березовые сообщества естественного происхождения. Осина лишь в качестве сопутствующего вида входит в состав лесных сообществ.
Далее рассматриваются особенности только коренных лесных сообществ, то есть возникших естественным путем (в процессе первичных сукцес-сий) и не затронутых рубками в прошлом.
Еловые леса произрастают преимущественно на примитивных оподзоленных и оглеенных (на массивном и трещинном кристаллическом основании), перегнойных и торфяно-перегнойно-глеевых каменистых почвах, а также иллювиалыю-желези-сто-гумусовых завалуненных подзолах. Лесной покров формально отличается сравнительно узким и однородным спектром типов лесного биогеоценоза (см. рис. 4; Громцев и др., 1995). Около 70% лесных земель занято ельниками черничной группы. Остальная часть типологического спектра представлена главным образом ельниками кустар-ничково-сфагновой группы. В черничной группе типов леса абсолютно преобладают ельник черничный свежий (с полнопрофильными почвами) и ельник черничный скальный (с выходами коренных пород и мощностью почвенного покрова до 1 м). Их краткие типичные характеристики приведены в табл. 1.
Однако в пределах этих двух групп типов биогеоценоза наблюдается широкое варьирование ле-сорастительных условий, обусловленное очень разнообразным и сильнопересеченным рельефом, мозаичным почвенным покровом и различными условиями стока. Так, по напочвенному покрову можно выделить разные вариации ельника черничного - собственно черничный свежий (с абсолютным преобладанием зеленых мхов и черники), воронично-черничный (с участием вороники до 20% и более), разнотравно-черничный (с папоротниками, злаками, геранью и т. п.) и др.
В пределах урочищ (природно-территориаль-ных комплексов площадью 10-100 га) доминируют следующие комбинации из трех типов лесных и нелесных участков, непосредственно контактирующих друг с другом: 1) болото - ельник черничный скальный - ельник черничный свежий, 2) ельник
Таблица 1. Краткая характеристика преобладающих типов леса (на примере двух типичных участков)
Table 1. Major characteristics of the dominant forest types (with the example of two typical areas)
Параметры типа леса Ельник черничный свежий Ельник черничный скальный
Местоположение Юго-западный склон г. Поссосиро Гряда на юго-западном склоне г. Поссосиро
Почвы Супесчано- суглинистые сильнозавалуненные подзолы на скальном основании Супесчано- сильнозавалуненные подзолы с выходами скал
Напочвенный покров (проективное покрытие, % мохово-лишайникового и травяно-кустарничкового яруса) Черника (70) Зеленые мхи (70) Черника (70) Зеленые мхи (50)
Состав/возраст древостоя, лет 8Е 200 (*80->220) 2Б>юо + Е <80 9Е 160(120-180) 1Б>юо
Диаметр, см / высота, м 28/14 22/12 20 (12-32)/11(9-17) 16/9
Полнота/запас м '/га 0,5/91 0,55/73
Бонитет 5 5»
Подрост: состав/возраст густота, тыс. экз. /га /высота, м 10 Е разновозрастный 0, 5/1,0(0,5-7) 10Е разновозрастный 0,4/2, 0
Примечание. В скобках указывается варьирование возраста, диаметра и высоты.
Рис. 1. Трехмерная модель рельефа района оз. Паанаярви Fig. 1. 3D model of the Paanajarvi lake area
Рис. 2. Карта-схема типов гео1рафичсского ландшафта района оз. Паанаярви
Тип ландшафта: 1 - низкогорный среднезаболоченный с преобладанием еловых местообитаний; 2 - денудационно-тектонический холмисто-грядовый среднезаболоченный с преобладанием сосновых местообитаний. Выделены территории с отметками >300-400 и >400 м над уровнем Балтийского моря
Fig. 2. Schematic map of geographical landscape types in the Paanajarvi lake area
Type of landscape: 1 - Low-mountain, moderately paludified, with dominance of spruce habitats, 2 - Tectonic denudation, hilly-ridge, moderately paludified, with dominance of pine habitats. Areas with elevations >300 and >400 m above the Baltic Sea level are marked
Рис. 3. Лсспой покров по лнннмч cK'auepuoi о снимка Landsat-7 2000 года
1 - еловые леса, 2 - сосновые леса, 3 - вырубки последнего десятилетия, 4 - озера, 5 - граница НП. Белый цвет - низкополнотные заболоченные леса, горные тундры и болота (классификация по данным ландшафтных профилей и маршрутных обследований)
Fig. 3. Forest cover according to Landsat-7 image from 2000
1 - spruce forests, 2 - pine forests, 3 - clearcuttings of the last decade, 4 - lakes, 5 - NP borderline. White areas - low-density swamp forests, montane tundra and mires (classification according to data from landscape profiles and transect surveys)
О 200 100 600 800 1км 200 100 600 800 2км
1111 I
сф
ч чер ск ск
мер ч чир 'Ж CIJI с»
Рис. 4. Вверху - фрагмент ланлшафннно профиля через г. Поссоснро (448 м) с тундровыми участками иа вершине, полосами иредтундрово! о березово-е ioboi о редколесья и редкостойных ельников. Внизу - фрагмент сканерного снимка (Landsat-7, К(>В-сянтез из инфракрасных каналов) с указанием месторасположения профиля. Опенки зелепого - ельники, красною - осоко-сфа! новые боло га, черный - озера. 11унк гиром пока заны границы юрных гундр и редколесий, сплошпой линией - i ранним типов местностей
Fig. 4. Above - fragment of the landscape profile across Mount Possosiro (448 111) with tundra areas on the top, strips of pretun-dra sparse birch-spruce woodland and low-density spruce forests. Below - fragment of satellite image (Landsat-7, false color composition front infrared bands) with the landscape profile location marked. Hues of green - spruce forests, red - sedge-sphagnum mires, black - lakes. Dotted lines show the boundaries of montane tundra and sparse forest-tundra communities; solid lines - the boundaries of terrain types
ПРИРОДА НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ПААНАЯРВИ»
17
черничный скальный - ельник черничный свежий - болото, 3) болото - ельник черничный свежий - болото.
Вследствие экстремальных климатических и эдафических условий древостой характеризуются очень низкой полнотой и производительностью и соответственно запасом древесины. Особенно это выражено в местностях с крупными кристаллическими возвышенностями (табл. 2).
Можно обнаружить самые различные варианты возрастной структуры древостоев: 1) абсолютно од-новозрастные сосняки брусничные; 2) сосняки скальные с 2-3 поколениями деревьев; 3) одновозрастные ельники черничные; 4) абсолютно разновозрастные ельники лотовые (с относительно равномерной представленностью всех возрастных групп) и др.
Так, в условиях низкогорных местностей доминируют относительно разновозрастные ельники с доминирующими по запасу поколениями 160 или 220 лет. Максимальный зафиксированный возраст ели - около 300 лет. Впрочем, более старые деревья обычно подвержены сердцевинным гнилям, поэтому точное определение их возраста технически невозможно.
Происхождение и особенности
спонтанной динамики лесов
Первичные сукцессии начинались на обнаженной земной поверхности после отступления ледника и ледниковых водоемов. По данным споро-пыльцевых анализов (Едина, 1981), лесной массив с ярко выраженным доминированием ели в районе оз. Паанаярви сформировался в интервале 4000-3000 лет назад и с тех пор еловая формация прочно «удерживает» данную территорию. Этому предшествовал целый цикл сукцессий с доминированием других лесообразующих пород, обусловленный глобальными колебаниями климата. К современному состоянию по своему облику леса приблизились около 1500-1200 лет назад в связи с похолоданием климата.
При относительной стабильности климатических условий ельники достигают климакса, то есть состояния устойчивого динамического равновесия при котором процессы прироста и отпада фито-массы уравновешены. Такая сбалансированность получается при абсолютной разновозрастности древостоя. Для формирования климаксовых лесных сообществ на открытых пространствах в зоне европейских бореальных лесов требуется период не менее 500 лет. Такие открытые пространства могли появляться только в результате пожаров и ветровалов (Сгоп^еу, 2002).
Пожарный режим. При бурении скважин в торфяных залежах (максимальная глубина -4 м) в низкогорной местности не обнаружено ни одного пожарного слоя. Обычны древесные, сильно разложившиеся, часто обводненные торфа. Впрочем, эти заболоченные местообитания относятся к практически негоримым травя-но-, хвощово-сфагновым, приручейным и т. п. типам.
Однако на минеральных землях под лесной подстилкой в верхних почвенных горизонтах повсеместно обнаруживаются очень мелкие, сильно разложившиеся угольки. В районе оз. Исо-Сиеп-пиярви в почвенном разрезе в разновозрастном ельнике черничном на равнинном участке зафиксировано совершенно необычное явление - два четких угольных слоя (с крупными углями). Причем один из них находился под лесной подстилкой, а другой - в минеральном горизонте на глубине 20 см. Происхождение последнего угольного слоя можно объяснить перемешиванием почвенных горизонтов при вывалах на гарях погибших деревьев вместе с корневыми системами и частью почвенного слоя. В результате этого угольный слой на поверхности земли оказался погребенным в минеральном горизонте.
Возраст ели и сосны на минеральных землях достигает максимальных значений в здешних условиях местопроизрастания. В центральной части этого монодоминантного елового массива на стволах деревьев полностью отсутствуют пожарные шрамы. Исключительно редки находки обгоревших пневых остатков сухостойных деревьев. Учитывая их крайне низкую степень сохранности и возрастную структуру окружающих ельников, можно утверждать, что возраст этого пожара не менее 400-500 лет.
В целом все эти данные свидетельствуют о возникновении елового лесного массива на гигантской по площади гари. Она образовалась после повального пожара, захватившего почти все незаболоченные лесные местообитания. Ельники на минеральных землях практически полностью были уничтожены огнем. Это связано с тем, что, в отличие от сосны, ель с тонкой корой, низкоопущенной кроной и поверхностной корневой системой в этом отношении крайне уязвима. Очевидно, что такие пожары случались в годы с аномальными отклонениями в погодных условиях - сильнейшими засухами, вызывающими высыхание обычно достаточно влажного в ельниках напочвенного покрова. Можно утверждать, что пожары в ядровых частях низко-
Таблица 2. Характеристика древостоев в возрасте свыше 120 лет в местностях с крупными кристаллическими
возвышенностями (район г. Поссосиро)
Table 2. Characteristics of tree stands older than 120 years in the terrain with large crystalline elevations (area of mount Possosiro)
Доля древостоев с полнотой, % Доля древостоев с классом бонитета, % Средний запас*
<0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 Ср. 56 5" 5 4 Ср.
31 3 24 12 30 0,42 10 45 45 0 5,6 114/80
* В числителе - на м 3/ га покрытой лесом, в знаменателе - м 3/га общей площади.
18
А. Н. Громцев, П. Ю. Литинский. Леса района национального парка «Паанаярви»
горного ландшафта происходили не чаще 1-2 раз в тысячелетие и распространялись только по минеральным землям.
Из древостоев, сохранившихся в пожарных ре-фугиумах (травяно-, хвощово-сфагновых, логовых и т. п.), ель в массовом количестве расселялась по открытым гарям в семенные годы. Она поселялась под пологом березняков, которые оккупировали обгоревшие субстраты уже в самые первые годы после пожара. Постепенно формировались березняки с подростом, затем со вторым ярусом ели. Спустя 120 и более лет после пожара, по мере отпада недолговечной березы и внедрения ели в первый ярус, формировались одновозрастные ельники. Постепенно они трансформировались в различные вариации разновозрастных ельников в процессе отпада старых деревьев или ветровала и последующего появления их новых поколений в образовавшихся прогалинах. Такие прогалины могли быть самой различной площади - от нескольких квадратных метров до десятков и сотен гектаров, причем последние образовывались после ураганных ветров.
Планирование лесопользования
в условиях низкогорного ландшафта
Леса существуют в предельно суровых эдафи-ческих и климатических условиях на фоне Карелии, поэтому лесной покров имеет очень важное средообразующее и средозащитное значение. Вместе с тем это уникальные для Карелии массивы низкогорных ельников, в том числе с участками елово-березового редколесья и горных тундр, - самые южные в Восточной Фенноскандии. В пределах северо-запада таежной зоны России они не встречаются более нигде, кроме Мурманской области. Низкогорья являются исключительно ценными рекреационными объектами для различных категорий туристов.
В настоящее время за пределами НП «Паанаярви» ведутся широкомасштабные рубки леса. В последнее десятилетие район лесозаготовок перемещается в низкогорную часть ландшафта (см. рис. 3). Вырубка лесов на крупных кристаллических возвышенностях приведет к смещению лесотундровой границы до подножия низкогорий, поскольку восстановление лесной среды будет протекать исключительно замедленными темпами или сформируются устойчивые растительные группировки по лесотундровому типу.
С учетом экологической специфики данного ландшафта необходимо введение дополнительных ограничений при рубках. При проведении лесозаготовок следует отказаться от любых видов рубок главного пользования на участках, оконтуриваю-щих крупные кристаллические возвышенности с тундровыми и лесотундровыми участками на вершинах. Лесные сообщества на этих землях заслуживают присвоения статуса «предтундровые» и должны быть включены в категорию особо защитных участков лесов первой группы. Ширина
этой зоны может варьировать от 300-500 и более метров (от нижней границы лесотундры) в зависимости от наличия и площади: а) предлесотундровой полосы редкостойных лесов, плохо восстанавливающихся после сплошных рубок; б) крутых склонов, создающих условия для водной эрозии почв после сплошных рубок; в) сильнозаболоченных склоновых участков (в том числе с «висячими» болотами), где после сплошных рубок происходит интенсификация заболачивания; г) участков с лесами, ценными по другим экологическим и рекреационным критериям (крупных тектонических разломов кань-онообразного типа, скальных местообитаний и др.). Кроме того, из планов сплошных рубок необходимо исключить крупные платообразные участки на отметках свыше 300 м с доминированием древесной растительности по «лесотундровому» типу (например, к северу от оз. Исо-Сиеппиярви).
Потери сырьевых ресурсов в случае выделения вышеперечисленных категорий лесов будут минимальны, поскольку запасы древесины очень низки или вообще неперспективны для промышленного освоения.
Актуальные проблемы исследований лесов
В пределах низкогорного ландшафта сохранился самый крупный в Восточной Фенноскандии массив коренных северотаежных ельников на площади свыше 200 тыс. га, в том числе в национальном парке «Паанаярви» более 100 тыс. га. На соседних территориях леса находятся на ранних стадиях антропогенных сукцессий. В совокупности это, по существу, модельная территория для исследования структуры спонтанной и антропогенной динамики еловых сообществ в самых различных аспектах. Особенно важен сравнительный анализ закономерностей спонтанной и антропогенной динамики лесов с целью выявления и прогнозирования экологических последствий широкомасштабных рубок.
Уже было отмечено, что систематического исследования лесов в районе НП «Паанаярви» до настоящего времени не проводилось. Почти нет количественных данных, раскрывающих закономерности строения, спонтанной и антропогенной динамики лесного покрова. Приводимые выше материалы, особенно о сукцессионных рядах лесных сообществ, во многом имеют предварительный и даже гипотетический характер, поскольку основаны преимущественно на визуальных наблюдениях. Происхождение и динамика некоторых категорий лесных сообществ пока не вполне понятны (например, устойчивых елово-березовых и березовых сообществ естественного происхождения со средним возрастом около 100 лет).
Необходима организация плановых исследований лесов как главного биотического компонента природно-территориальных комплексов и ведущего средообразующего фактора. На первом этапе следует выявить спектр и соотношение лесных фи-тоценозов на разных стадиях сукцессий. Далее
ПРИРОДА НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ПААНАЯРВИ»
19
нужно получить их подробную количественную характеристику. Это связано с необходимостью закладки серии пробных площадей с трудоемкими сплошными учетами в условиях труднодоступной территории. Использование информации космического сканирования и ГИС-техиологий для изучения структуры лесного покрова, первые результаты которого приведены в данной статье, позволит значительно уменьшить трудоемкость и повысить достоверность исследований.
Работа проводилась при поддержке гранта РФФИ р 2002 север-В.
Литература
Белкин В. В., Кравченко А. В.. Кузнецов О. Л. и др. Национальный парк «Паанаярви». Петрозаводск, 1991. 58 с.
Волков А. Д., Гпомцев А. Н., Еруков Г. В. и др. Экосисте-
мы ландшафтов запада северной тайги (структура, динамика). Петрозаводск, 1993. 94 с.
Громцев А. Н., Коломыцев В. А., Шелехов А. М. Ландшафтные особенности и рекреационная оценка экосистем Паанаярвского национального парка // Природа и экосистемы Паанаярвского национального парка. Петрозаводск, 1995. С. 7-18.
Громцев А. Н. Ландшафтная экология таежных лесов: теоретические и прикладные аспекты. Петрозаводск, 2000. 144 с.
Елина Г. А. Принципы и методы реконструкции и картирования растительности голоцена. Л., 1981. 158 с.
Сыстра Ю. Й. Леса Паанаярвского национального парка и их будущее // Лесное хозяйство и многообразие природы. Йоэнсуу, 1995. С. 433-435
Яковлев Ф. С., Воронова В. С. Типы лесов Карелин п их природное районирование. Петрозаводск, 1959. 192 с.
Gromtsev А. N. Natural disturbance dynamics in the boreal forests of European Russia: a review // Silva fennica. 36 (1). 2002. P. 41-55.
FORESTS OF THE PAANAJARVI NATIONAL PARK AREA: NATURAL FEATURES, CURRENT STATE, PLANNING OF FOREST USE
A. N. GROMTSEV, P. V. L1TINSKY
The largest area of pristine north-taiga spruce forests in Fennoscandia has survived in the utmost north-west of Karelia (total area more than 200 000 ha). Landscape features of the territory arc described, general patterns in the structure and spontaneous dynamics, including the effects of the natural fire regime, arc reported. The main ccological restrictions on forest use arc defined specifically for the low mountain landscape (outside Pannajarvi NP). However, there have so far been no systematic studies of forest communities there. It is necessary to organise orderly surveys of forests as the main biotic component of the natural spatial complexes and the key environment-forming factor.
