CC BY
38
УДК 574.474
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-18038
О РОЛИ КЛЮЧЕВЫХ БИОТОПОВ
В СОХРАНЕНИИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ В ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОНАХ ТАЕЖНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ
Ф. Н. Дружинин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина, drujinin@mail.ru, Вологда, Россия,
Н. А. Дружинин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина, drujinin@mail.ru, Вологда, Россия,
Е. Н. Пилипко, кандидат биологических наук, доцент, Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина, Karlovna@ukr.net; elena__pilipko@inbox.ru, Вологда, Россия, Т. А. Тяпушкина, магистр, Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина, t.lopicheva@yandex.ru, Вологда, Россия
Актуальность проблемы экологического влияния лесозаготовительной деятельности на лесные биогеоценозы связана с преобладанием на территории Вологодского региона объема сплошных рубок. Для определения роли ключевых биотопов в снижении антропогенного влияния дана сравнительная характеристика качественного и количественного состояния травянистой растительности, грибов и ягодных кустарничков. Исследовательская работа основывалась на традиционных классических геоботанических методах.
В результате полученных данных выявлены абсолютные количественные и качественные изменения биоразнообразия травянистых растений, грибов и кустарничков на вырубках. Для грибов и ягодных кустарничков происходила их постепенная деградация. А для травянистой растительности выявлены сукцессион-ные процессы, связанные со снижением проективного покрытия лесных видов и повышение доли видов, характерных для открытых мест, в частности злаковые. На территории ключевых биотопов такой существенной деградации или сукцессии видов не происходит в связи с сохранением на этих участках благоприятных абиотических условий, характерных для лесных биогеоценозов. Таким образом, на основании проведенных исследований была выявлена положительная роль ключевых биотопов в сохранении биоразнообразия напочвенного покрова и в снижении последствий интенсивного лесопользования.
The urgency of the problem of logging activities ecological impact on forest bio-geocenoses is associated with the predominance of the amount of clear-cutting in the Vologda Region. To determine the role of key biotopes in reducing the anthropogenic impact, a comparative characteristic of the qualitative and quantitative state ofher-baceous vegetation, fungi and berry bushes is given. In the research work traditional classical geobotanical methods were applied.
As a result of the obtained data, absolute quantitative and qualitative changes in the biodiversity of herbaceous plants, fungi and shrubs in the deforested areas have been revealed. Gradual degradation of mushrooms and berry bushes has been noted. As for herbaceous vegetation, successional processes associated with a decrease in the projective coverage of forest species and an increase in the proportion of species characteristic of open areas, in particular cereals, have been revealed. In the territory of key biotopes, such a significant degradation or succession of species does not occur due to preserving favorable abiotic conditions in these areas, that are characteristic of forest biogeocenoses. Thus, due to the conducted research, the positive role of key biotopes in preserving the biodiversity of a ground cover and in reducing the consequences of intensive forest management has been revealed.
Ключевые слова: биоразнообразие, ключевые биотопы, сплошные рубки, таежный биогеоценоз, трансформация, лесовосстановление.
Keywords: biodiversity, key biotopes, clear-cutting, taiga biogeocenosis, transformation, reforestation.
Введение. Промышленная заготовка и вывозка древесины — основные источники, оказывающие негативное воздействие на лесные экосистемы. В результате сплошных рубок усиливается антропогенная трансформация лесного покрова таежной зоны, что приводит к сокращению площади и фрагментации лесов, в том числе коренных девственных (климаксовых). В связи с этим на лесных землях (на примере вырубок) структура растительного сообщества закономерно изменяется во времени, проходя через 2—3 стадии сукцессии, характеризующиеся различным участием в возобновлении древесных пород. Структура формирующейся растительности зависит от комплекса антропогенных (нарушенность почвенного покрова, развитие самосева, лесокультурные работы, мелиорация и др.) и природных (рельеф, почвенные и климатические условия, гидрологический режим и т. д.) факторов [1, 2].
Возможные экологические последствия антропогенной динамики лесного покрова очень разноплановы — от изменения микроклиматических условий до трансформации флористических и фаунистических комплексов [3]. Любое воздействие ведет к сокращению биоразнообразия разных компонентов природно-территориальных комплексов — растений, микроорганизмов, почвенных и наземных животных. Качественное и количественное сокращение раз-
ных форм компонентов лесных экосистем обязательно ведет к ослаблению экологических функций всей системы [4].
В условиях сильного антропогенного пресса проблему сохранения лесного биоразнообразия невозможно решить только за счет создания отдельных резерватов дикой природы без изменения системы лесопользования в эксплуатационных лесах — ООПТ [5]. Поэтому одним из направлений современного лесоводственного подхода является сохранение при рубке леса наиболее важных участков (ключевых биотопов) [6]. В данной статье рассмотрены некоторые аспекты оценки влияния лесозаготовительной деятельности на один из компонентов лесного биогеоценоза — напочвенного покрова. Вопросами динамики состава напочвенного покрова на вырубках занимались многие исследователи [7—9].
Модели и методы. При выполнении научно-исследовательской работы применялся маршрутный обход с закладкой пробных площадок, которые имеют стандартные для геоботанических описаний размеры (20 х 20 м — 400 м2). Учет велся по ярусам, для каждого из которых определялся видовой состав растений и их обилие по шкале Браун-Бланке.
Учетные работы по установлению видового состава и урожайности дикорастущих ягод и грибов велись на маршрутных пробных площадях (трансектах). Трансекта представляет собой провешенный маршрутный ход в заданном направлении длиной 300 м, шириной 10 м с проставлением вешек через каждые 20 м.
Далее представлена краткая характеристика (оценка) напочвенного покрова на территориях, подверженных лесозаготовительной деятельности (вырубки) и на территориях, отведенных под ключевые биотопы.
Территория после сплошнолесосечных рубок Ельника черничного условно названа «Вырубка». Рассматриваемые объекты до выполнения лесосечных работ, исходя из таксационных описаний, характеризовались достаточно высокими лесо-водственно-таксационными показателями. Они были представлены вторичными смешанными лиственными древостоями с долевым участием березы (от 5 до 7 единиц) и осины (от 1 до 3 единиц) в составе древостоя от 7 до 9 единиц. Производительность древостоя составляла от 150 до 260 м3/га. Насаждения относились к высокобо-нитетной хозяйственной секции зеленомошной группы типов леса (ельники черничные свежие и влажные).
Технологические процессы лесоразработок предусматривали сортиментную заготовку древе-
сины с применением комплекса агрегатных машин зарубежного производства (харвестеры и форвард еры). Для оценки эффективности мер по сохранению ключевых биотопов:
— произведена закладка 9 постоянных пробных площадей для выполнения динамических наблюдений за естественным лесообразователь-ным процессом, протекающим на вырубках;
— закладка 9 пробных площадей для наблюдения за сохранностью и устойчивостью сохраненных в процессе рубки ключевых биотопов.
«Ключевые биотопы» — старые, крупные деревья; сухостойные деревья, высокие пни; валеж на разной стадии разложения. Захламленность ключевых биотопов от низкой до средней, под-лесочные породы (жимолость лесная, крушина ломкая, рябина) и подрост ели размещен группами. Сомкнутость древесного полога от 0,5—0,6 до 1. По жизненному состоянию древостой в сохраненных ключевых биотопах однороден. Обнаружены следующие ценные виды: уснея бородатая, липа сердцелистная.
Далее приведены усредненные данные сравнительной характеристики напочвенного покрова на вырубках и на территории ключевых биотопов.
Результаты и обсуждение. Влияние рубок леса на компоненты биотопа остаются одной из основных актуальных проблем не только биогеоце-нологии, но и лесного хозяйства. Вырубки составляют значительную часть фонда лесовосстанов-ления Вологодского региона. На долю сплошных рубок на 2018 год приходится 84 336 га, что в 3,3 раза выше объема выборочных рубок. Так как в таежной зоне естественное зарастание является основным методом лесовосстановления, необходимо найти и интенсивно применять механизмы, способствующие эффективному и продуктивному естественному лесовосстановлению. Одним из таких механизмов является снижение негативных последствий лесозаготовок путем создания и сохранения ключевых биотопов.
Сохранение сравнительно небольших по площади экотопов с высоким видовым разнообразием или местообитаний редких, исчезающих, уязвимых видов растительного и животного мира призваны обеспечить выживание этих видов. Ключевые биотопы (ключевые местообитания) способствуют снижению потери биоразнообразия при антропогенном воздействии, особенно при интенсивной лесозаготовительной деятельности [5].
При сравнительном анализе состояния напочвенного покрова на вырубках 2013 года и в оставленных ключевых биотопах было выявлено, что
через 2 года после рубки леса на всех стационарных объектах (пунктах постоянных мониторинговых наблюдений и прилегающих к ним территориях) отмечалась высокая встречаемость и обилие светолюбивых видов растений. На отдельных локальных участках получила развитие гидрофильная растительность.
В пониженных элементах микрорельефа, по тальвегам, доминировали осоки (Carex), сфагновые мхи (Sphugnum), моршанция (Marchantia po-lymorpha), калужница (Calhta palustris) и другие виды. В видовом составе живого напочвенного покрова насчитывалось более 25 видов травяно-кустарничковых и мохово-лишайниковых растений. При этом доля злаковых растений, образующих основной фон, составляла около 50 %.
Характерные для коренных еловых, производных елово-лиственных и лиственных насаждений на средних и богатых почвах доминантные виды травяно-кустарничковой и моховой растительности, такие как кислица (Oxalis acetosella), черника (Vaccinium myrtillus), майник двулистный (Majanthemum bifolium), щитовник остистый (Dryopteris spinulosa), грушанка круглолистная (Pirola rotundrfolra), плеврозиум Шребери (Pleu-rozium Schreberi), гилокомиум (Hylocomium prolieferum), дикранум (Dicranum undulatum), кли-маций древовидный (Climacium dendroides) и другие уступают свое господство и снижают площадь проективного покрытия на вырубках. То есть на обследованных лесосеках уменьшилась ценоти-ческая роль типичных теневыносливых (таежных) видов, развивающихся под пологом сомкнутого древостоя. На их месте появились светолюбивые растения. Это такие виды, как вейник наземный (Calamagrostis epigeios), вейник ланце-толистный (Calamagrostis lanceolata Roth.), иван-чай узколистный (Chamaenerium angustifolium), горошек лесной (Vicia silvatica), малина (Rubus idaeus), перловник поникший (Melica nutans) и другие растения. Вейниковые (наземный, лесной, ланцетолистный), зеленые, гипновые и сфагновые мхи в той или иной степени присутствуют на всех обследованных объектах и покрывают значительную площадь. Остальная же растительность представлена обособленными участками, где каждый вид встречается фрагментарно по площади.
На территории ключевого биотопа такая тенденция сукцессионных изменений лесного фитоценоза на растения открытых ландшафтов наблюдается только по периферии, что связано с влиянием идентичных абиотических факторов по линии границы ключевого местообитания с вырубкой. В центральной части ключевого биотопа
сохраняются условия, характерные для лесных биогеоценозов на протяжении нескольких лет, а иногда даже до определенной стадии лесовосста-новления на вырубке.
В течение вегетационного сезона 2017 года (через 5 лет после рубки) были осуществлены повторные наблюдения за дикорастущими грибами и ягодами на рассматриваемых участках ключевых местообитаний. Оценку проводили на учетных площадках, встречаемость средняя по всем 9 рассматриваемым вырубкам и на территории 9 ключевых биотопов (таблица).
На сплошных вырубках в начале июня раньше других грибов, на незадернелой почве наблюдалось появление сморчков обыкновенных. С наступлением лета количество грибов постепенно увеличивалось. Во второй половине июля в ключевых биотопах было отмечено начало роста подберезовиков, сыроежек, а в середине августа — подосиновика и белого гриба. В конце июля отмечено начало роста пластинчатых грибов: горькушек, кубарей, лисичек, а в конце августа — груздей, волнушек, рыжиков. Ввиду неблагоприятных погодных условий массовый рост большинства видов дикоросов (в том числе и ягод) в этот календарный год не был отмечен, а фиксировался лишь эпизодически, на отдельных ло-
Встречаемость для грибов и обилие рассматриваемых видов для кустарничков по шкале Браун-Бланке
Видовой состав грибов и ягод 2 года после рубки 5 лет после рубки
вырубка ключевой биотоп вырубка ключевой биотоп
Сморчки + +
Маслята — + — +
Подберезовики — + + +
Сыроежки — + + + + +
Подосиновики — + — +
Белый гриб — — — +
Горькушки — + — +
Кубари — + — +
Лисички — + — +
Грузди — — — +
Волнушки — + — +
Рыжики — + — +
Брусника + 3 — 2
Черника 2 4 — 3
Примечание. Встречаемость для грибов: слабая (+); средняя (+ +); частая (+ + +); отсутствие вида (—). Встречаемость для ягодных кустарничков: г — вид встречается единично, его проективное покрытие менее 1 %, проективное покрытие вида: ±1—5 %, 1 — 5—10 %, 2 — 10—25 %, 3 — 25—50 %, 4 — 50—75 %, 5 — более 75 %.
кальных участках. На вырубках за период наблюдений кроме весенних грибов (сморчков) отмечено лишь единичное плодоношение сыроежек и подберезовиков через 5 лет после рубки, поэтому урожайность на этой категории земель нами не устанавливалась. Возможно, такое скудное по разнообразию и количеству грибов на вырубках связано с повреждением грибниц тяжелой техникой при лесозаготовке. На восстановление грибниц некоторых видов грибов требуется несколько лет и опредленные условия — закрытая от солнца местность, оптимальное увлажнение и температура, чего нет на вырубках. Сморчки и сыроежки относятся к неприхотливым видам грибов и могут расти даже в некоторых эксктремальных условиях. По категориям пищевой ценности в этих условиях характерно плодоношение грибов второй и третьей категорий. Урожайность весенних грибов в выделенных и сохраненных ключевых биотопах находилась в пределах 0,1—0,4 кг/га. Для сравнения: урожайность съедобных грибов по стационарным объектам, созданным в лесных насаждениях в идентичных типах условий местопроизрастания — Ельнике ч ерничном влажном не превышала 1,5 кг/га. По видовому составу доминировали такие виды как: подберезовик, волнушки, кубари.
Сплошные формы рубок в целом приводят к некоторой деградации дикорастущих черничников. Побеги черники и тонкие листья без воскового налета не выдерживают длительного периода солнечной инсоляции, освещения и сухости почвы. В среднем повреждается около 75 % площадей дикорастущих ягодников. Наибольшая сохранность зарослей черники (80—85 %) наблюдается при проведении работ по узкопасечной технологии с соблюдением лесоводственных требований к организации лесосечных работ. Проведение лесозаготовительных работ в зимний (снежный) период повышает сохранность ягодника.
Механизированная подготовка почвы под лесные культуры, а также обильное возобновление лиственных пород, задернение и заболачивание вырубок, оставленных под естественное заращи-вание, способствует дальнейшему сокращению их площадей. Восстановление зарослей черники после сплошных рубок в ельниках черничных
происходит в среднем в течение 40—50 лет. На 40—60 % площадей черничника не восстанавливается и за этот период. Высокая сохранность зарослей черники при проведении работ по технологии с сохранением подроста и достаточное количество жизнеспособного подроста хвойных пород повышают сохранность кустарничков черничника и сокращают период их восстановления на 10—30 лет.
В сохраненных ключевых биотопах урожайность черники составляла в среднем 0,8 кг/га, а брусники — 0,4 кг/га. При этом следует отметить, что наиболее благоприятные условия для роста, развития и плодоношения ягодоносов складывались в ключевых биотопах с полнотой 0,4—0,6. Более высокие и низкие значения полноты ниже обозначенных пределов неблагоприятно отражаются на жизнедеятельности единого мицелиаль-ного матрикса грибов и ягод. На территории вырубок через 5 лет после проведенной лесозаготовки черника и брусника практически высохли, в результате ч его плодоношение полностью отсутствовало.
Заключение. Известно, что наибольшим естественным разнообразием обладают малонару-шенные естественные (природные) экосистемы. Чем более система приближается к категории нарушенных по причине интенсивного ведения хозяйственной деятельности и нерационального природопользования, тем сильнее угроза биоразнообразию, что впоследствии неотвратимо приведет к нарушению функционирования экосистемы, т. е. к ее деградии. В результате анализа и интерпретации полученных результатов исследований отмечена положительная роль ключевых биотопов в условиях интенсивного антропогенного воздействия на естественные экосистемы. Благодаря оставленным нетронутыми участкам экосистемы таежного л еса — оазисов таежной зоны, снижается территория «жесткого» лесопользования, сохраняются естественные природные условия и биоразнообразие напочвенного покрова. Ключевые биотопы играют роль, своего рода, экологического каркаса, способствующего снижению негативного влияния на л есные биогеоценозы и на более быструю и эффективную адаптацию, а затем и на востановление нарушенных территорий.
Библиографический список
1. Крышень А. М. Растительные сообщества вырубок Карелии / А. М. Крышень. — М.: Наука, 2006. — 262 с.
2. Крышень А. М. Структура и динамика растительного сообщества вейниковой вырубки в Южной Карелии / А. М. Крышень // Ботанический журнал. — Т. 88. — № 4. — 2003. — С. 48—62.
3. Громцев А. Н. Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России / А. Н. Громцев. — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. — 238 с.
4. Кленов Б. М. Экология почв: Учебное пособие для студентов-геоэкологов / Б. М. Кленов. — Новосибирск: СГГА, 2001. — 84 с.
5. Марковский А. В., Ильина О. В. Методические рекомендации по сохранению биологического разнообразия при заготовке древесины в Вологодской области / А. В. Марковский, О. В. Ильина. — М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2014. — 52 с.
6. Основы устойчивого лесоуправления: учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. / М. Л. Карпачевский, В. К. Тепляков, Т. О. Яницкая, А. Ю. Ярошенко [ и др.]; под общ. ред. А. В. Беляковой, Н. М. Шматкова; Всемирный фонд дикой природы (WWF). — М.: WWF России, 2014. — 266 с.
7. Тощева Г. П. Изменение почвенного покрова на вырубках ельников южной тайги // Автореф. дис. ... канд. биол. наук. — М., 1988. — 24 с.
8. Уланова Н. Г., Тощева Г. П. Связь растительности микрогруппировок вейниковой вырубки с почвами // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. биол. — 1989. — Т. 94. — Вып. 4. — 211 с.
9. Работнов Т. А. Фитоценология. 3-е изд. — М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1992. — 352 с.
ON THE ROLE OF KEY BIOTOPES IN BIODIVERSITY CONSERVATION IN THE TIMBER PROCESSING ZONES OF THE TAIGA BIOGEOCENOSES
F. N. Druzhinin, Ph. D. (Agriculture), Dr. Habil., Professor, Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy, drujinin@mail.ru, Vologda, Russia,
N. A. Druzhinin, Ph. D. (Agriculture), Dr. Habil., Professor, the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy, drujinin@mail.ru, Vologda, Russia,
E. N. Pilipko, Ph. D. (Biology), Associate Professor, Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy, Karlovna@ukr.net, elena_pilipko@inbox.ru, Vologda, Russia,
T. А. Tyapushkina, graduate student, Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy, t.lopicheva@yandex.ru, Vologda, Russia
References
1. Kryshen' A. M. Rastitel'nye soobshchestva vyrubok. [Plant communities of cuttings of Karelia]. Moscow, Nauka, 2006. 262 p. [in Russian]
2. Kryshen' A. M. Struktura i dinamika rastitel'nogo soobshchestva vejnikovoj vyrubki v Yuzhnoj Karelii. [Structure and dynamics of the plant community of the reed grass felling in South Karelia]. Vol. 88. No. 4. 2003. P. 48—62. [in Russian]
3. Gromtsev A. N. Osnovy landshaftnoj ekologii evropejskih taezhnyh lesov Rossii. [Fundamentals of landscape ecology of European taiga forests in Russia]. Petrozavodsk, Karel'skij nauchnyj centr RAN, 2008. 238 p. [in Russian]
4. Klenov B. M. Ekologiya pochv: Uchebnoe posobie dlya studentov-geoekologov. [Soil ecology: a textbook for students-ge-oecologists]. Novosibirsk, SGTA, 2001. 84 p. [in Russian]
5. Markovskiy A. V., Il'ina O. V. Metodicheskie rekomendacii po sohraneniyu biologicheskogo raznoobraziya pri zagotovke drevesiny v Vologodskoj oblasti. [Methodological recommendations for the conservation of biological diversity in timber harvesting in the Vologda Region]. Moscow, Vsemirnyj fond dikoj prirody (WWF), 2014. 52 p. [in Russian]
6. Karpachevskiy M. L., Teplyakov V. K., Yanitskaya T. O., Yaroshenko A. YU. [i dr.]. Osnovy ustojchivogo lesoupravleniya: Ucheb. posobie dlya vuzov. [Fundamentals of sustainable forest management: studies. The manual for high schools]. The world wildlife Fund (WWF) — 2-e izd., pererab. i dop. Vsemirnyj fond dikoj prirody (WWF). Moscow: WWF Rossii, 2014. 266 p. [in Russian]
7. Toshcheva G. P. Izmenenie pochvennogo pokrova na vyrubkah el'nikov yuzhnoj tajgi. [Changes in the soil cover in the cutting of spruce forests of the southern taiga]. Thesis synopsis for PhD in Biology. Moscow: 1988. 24 p. [in Russian]
8. Ulanova N. G., Toshcheva G. P. Svyaz' rastitel'nosti mikrogruppirovok vejnikovoj vyrubki s pochvami. [Interaction of vegetation of microgroups of reed grass cutting with soils] Byul. Mosk. o-va ispytatelejprirody. Otd. biol. 1989. Vol. 94. Ed. 4. 211 p.
9. Rabotnov T. A. Fitocenologiya. [Phytocenology]. 3-e izd. Moscow, Izd-vo Mosk. gos. un-ta. 1992. 352 p. [in Russian]
42
№ б, V01?
