CC BY
29
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ В ТАЕЖНЫХ ЛЕСАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
А.М. ДАНЧЕНКО, Томский государственный университет,
И. А. БЕХ, Томский Филиал Института леса СО РАН
Проблема устойчивости является одной из центральных проблем современного естествознания. Она отражает взаимоотношения человека с природой и присуща всем естественным образованиям, имеющим в своем составе биотическую составляющую. Именно биотическая составляющая обуславливает способность любой экосистемы сохранять и улучшать свои параметры. В процессе эволюции биотическая составляющая приспособилась к сезонным, пого-дичным и другим колебаниям абиотической среды, вследствие чего периодические изменения внешних факторов не угрожают существованию биологической системы.
В экологии показатель устойчивости используется для оценки состояния биоты и ее отдельных компонентов. Под устойчивостью биологических систем Ю. Одум (1975) понимает их способность противостоять всяким изменениям внешней среды и сохранять состояние равновесия. Устойчивость экологических систем В.В. Куликов (1976) определяет, как их способность активно поддерживать значение своих параметров в пределах, не превышающих критических значений, и сохранять определенный характер функционирования при воздействии на них возмущающих факторов. Т.Я. Куликова (1980) считает, что устойчивость - это способность природных комплексов противостоять внешним факторам до определенного предела, после которого начинается их необратимое разрушение и смена.
В лесоведении термин «устойчивость» используется для характеристики отношения древесных видов к свету, недостатку или избытку влаги, высоким и низким температурам, засолению почвы и другим
компонентам внешней среды. Внимание к устойчивости определяется сырьевыми, социально-экономическими и другими потребностями в лесных ресурсах. В большинстве случаев устойчивость лесных экосистем понимается упрощенно, ограничивается их способностью восстанавливаться естественным путем после катастрофических разрушений (Киселева, 1983; Санников, 1985).
Однако активное освоение лесных богатств, необходимость их восстановления и направленного преобразования требуют разработки новых качественных характеристик и оценок лесов. С повышением хозяйственной значимости насаждений расширяется изучение их средообразующих, защитных, водоохранных и других полезных функций. Проблема устойчивости в лесоведении приобретает смысловое значение комплексного оценочного показателя, характеризующего качество древостоев, проходящие в них динамические процессы и эффективность выполненных лесохозяйственных мероприятий. Ее изучение становится важной теоретической основой всех разумных преобразований, повышения продуктивности лесов и рационального использования потенциальных возможностей природы.
Несмотря на значительное число работ, опубликованных в основном математиками и географами, вопросы устойчивости лесов остаются малоизученными. Это объясняется новизной проблемы, недостаточным вниманием к ней со стороны лесоводов и объективными трудностями, которые выявляются при более глубоком ее рассмотрении. Теоретическому подходу препятствует слабая разработка понятийного аппарата,
заимствование и идентификация понятий, разработанных для географических и других относительно инертных систем или подвижных живых организмов, различное толкование отдельных понятий и терминов, а также несовершенство существующих математических методов для описания сложных динамических сообществ, какими являются лесные экосистемы. Дальнейшее изучение многочисленных аспектов устойчивости поможет глубже и полнее познать характер взаимоотношений различных групп растений с разными экологическими требованиями к среде, выявить основные закономерности их пространственного размещения, познать направленность и скорость динамических процессов, определить жизнеспособные и разрушающиеся сообщества.
Произрастая на огромных просторах, лесные сообщества всегда испытывали и испытывают воздействие широкой гаммы постоянных и временных, прерывистых и непрерывных, прямых и косвенных, природных, антропогенных и других возмущений различной силы и направленности. Именно внешние и внутренние возмущения сформировали современную мозаику растительного покрова на сравнительно однородной территории Западно-Сибирской равнины. Климатические условия и геоморфология в основном регулировали производительность лесорастительных условий и продуктивность лесов.
В отличие от сравнительно консервативных почвенных образований, лесные экосистемы обладают значительным средообразующим потенциалом и способностью трансформировать некоторые компоненты окружающей среды в направлении благоприятном для своего произрастания. Немаловажное значение имеет способность большинства древесных растений компенсировать недостаток одних экологических факторов за счет других. Указанные особенности позволяют лесным экосистемам эффективно противостоять внешним возмущениям и сохранять в определенных пределах свою позиционную, структурную и функциональную устойчивость.
Перед изложением практического материала, по совету С.А. Дыренкова (1985) приведем принятое в настоящей работе понимание основных терминов, положений и понятий устойчивости (Бех, 1991; 1992; 1999; Липаткин, 1999; Данчнко, Бех, 2000).
Под устойчивостью лесных экосистем предлагается понимать способность деревьев, групп деревьев и насаждений расти и выполнять свои основные функции в условиях нарушенной, под воздействием внешних, в том числе антропогенных возмущений, абиотической и ценотической среды; восстанавливать и улучшать свои основные параметры после прекращения или снижения активности внешних возмущений. Нарушение устойчивости приводит к гибели отдельных деревьев, выпадению из состава сообщества отдельных видов и разрешению ценопопуляций, выражается в экзогенных и посткатастрофических сменах растительности.
Устойчивость свойственна прежде всего элементам и основным материальным лесным экосистемам и лишь затем более крупным лесным образованиям- абстрактным системам. В качестве основной материальной системы в одновозрастных насаждениях принята ценопопуляция А.А. Корчагина (1964), а в разновозрастных насаждениях - древостой элемента леса И.В. Семечки-на (1971) или условно одновозрастная часть (поколение) ценопопуляции С.А. Дыренкова (1984). Элементом материальной системы предлагается считать особь или одно дерево. Именно особь и ценопопуляция или древостой элемента леса принимают на себя возмущения и первыми реагируют на нарушения условий среды и выражают устойчивость лесных экосистем. Группировки растительности, выделяемые на основе определенной пространственной однородности (насаждения, лесные массивы), представляют абстрактные системы.
Нарушение устойчивости вызывается изменениями связей между растениями и окружающей средой под воздействием внутренних и внешних возмущений. Им противостоят экологическая амплитуда видов ле-
сообразователей и способность особей и це-нопопуляций восстанавливаться, и расти в определенном диапазоне экологических и ценотических условий.
Стабильность, в настоящей работе, рассматривается как форма устойчивости лесных экосистем, как способность насаждений, лесных массивов и зональных систем лесов противостоять в определенных пределах внешним, в том числе антропогенным, возмущениям, сохранять и улучшать заданные параметры процессов онто- и ценогене-за, демутационных и эндоэкогенетических сукцессий. Настоящее определение предлагает рассматривать стабильность как устойчивость во времени и пространстве процессов хода роста, восстановления и развития насаждений и лесных массивов.
Стабильность контролируется средообразующей деятельностью растительного сообщества и его возможностями изменять абиотическую среду. Превалирует в насаждениях и лесных массивах, так как только их средообразующие возможности позволяют эффективно трансформировать процессы восстановления, роста и развития экосистемы. Нарушение стабильности сопровождается перестройкой внутрисистемных связей, торможением или ускорением сукцессий, изменением структуры и функциональных возможностей системы, которая продолжает существовать, часто сохраняя и расширяя занимаемые площади.
Стабильность понятие более широкое. Один цикл стабильного развития может охватывать несколько этапов устойчивости (стадий сукцессионного ряда), смен элементов и основных материальных систем. Стабильность развития крупных экосистем и устойчивость элементов и основных материальных систем к внутренним возмущениям для лесной растительности более важна, имеет место всегда и везде, но проявляется с разной скоростью и интенсивностью. Экзогенные нарушения среды накладываются на внутренние возмущения, проявляются локально и по своей природе случайны.
По продолжительности и характеру проявления внешние возмущения разделя-
ются на постоянные и временные, быстродействующие и постепенные, прерывистые и непрерывные, одно- и многократные: по пространственному распространению - на гологенетические или ландшафтные и локальные. По месту приложения внешние возмущения можно разделить на непосредственные, действующие на данную систему, и опосредованные, или косвенные, направленные на другие системы и влияющие через них на данную систему.
Внешние и внутренние возмущения оказывают положительное и отрицательное влияние, усиливают или ослабляют устойчивость системы. Примером повышения устойчивости в результате опосредованного внешнего воздействия служит хорошее естественное возобновление темнохвойных пород вблизи лесных поселков, в местах умеренного выпаса скота. Здесь практически отсутствуют грызуны, поедающие семена, а частичное поранение почвы животными способствует появлению массовых всходов. При наличии источников обсеменения кедр, ель и пихта не только сохраняют свои позиции, но и расселяются на новые участки. Причина повышения устойчивости -- влияние домашних животных.
Из большого разнообразия внешних возмущений наиболее существенны и распространены антропогенные нарушения. В большинстве случаев они связаны с хозяйственной деятельностью человека и являются основной причиной экзогенных и посткатастрофических смен растительности. С развитием научно-технического прогресса антропогенное влияние на окружающую среду постоянно расширяется, приобретает глобальный характер и на огромных территориях становится ведущим фактором лесообразовательного процесса (Колесников, 1968; Бех, 1992). Поэтому изучение устойчивости лесных экосистем к антропогенным возмущениям становится важной темой исследований, в том числе лесоведения и лесоводства.
В настоящее время с достаточной достоверностью можно утверждать, что устойчивость элемента лесной экосистемы или
отдельного дерева зависит от его видовой принадлежности, условий произрастания, ограничена продолжительностью жизни особи и практически беззащитна против антропогенного воздействия. Устойчивость группы деревьев и насаждений обусловлена репродуктивной способностью элементов системы. Насаждение, как лесная экосистема, способно противостоять значительным антропогенным возмущениям и сохранять свою позиционную, структурную и функциональную устойчивость в течение жизни многих поколений.
Задача современных исследований-разработать методику и критерии количественной и качественной оценки устойчивости лесных экосистем, определить оптимальные и предельно допустимые, стихийные и целевые антропогенные нагрузки на лесные сообщества, в том числе по изъятию ресурсов и проведению лесохозяйственных работ, направленных на повышение продуктивности и функциональной значимости насаждений. Одной из актуальных проблем современного лесоводства является решение вопроса интенсивности выборочных рубок, допустимого предела выборки древесного запаса, позволяющего сохранить устойчивость и обеспечивающего повышение продуктивности насаждения. Это связано, прежде всего, с тем, что в условиях истощения сырьевых ресурсов в основных лесодобывающих районах лесопользование все больше ориентируется на использование лиственной древесины и ведение выборочного хозяйства в хвойных лесах различных категорий защит-ности.
Действующими нормативными документами выборочные рубки промежуточного пользования рекомендуются в насаждениях с полнотой 0,8 и выше. В процессе рубок допускается снижение полноты на 0,2 единицы. При постепенных и добровольновыборочных рубках главного пользования снижение полноты после первых приемов рубок практически не регламентируется. В условиях заболоченной тайги Западной Сибири это часто приводит к массовому ветровалу или активному разрастанию напочвен-
ного покрова, прекращению процессов естественного возобновления и нарушению устойчивости хвойных насаждений (Таланцев, 1968; Панёвин, 1971).
Особенно часто подвержены ветровалу темнохвойные породы после выборочных рубок в насаждениях зеленомошных типов леса, реже в травяных. В зеленомошных лесах, при снижении полноты до 0,3-0,4, в зависимости от размера, расположенния и направления лесосеки, в первый год после рубки вываливается от 40 до 100 % деревьев диаметром выше 16 см и до 50 % диаметром до 16 см. При сохранении полноты 0,5 и ширине лесосеки до 50 м, особенно при ее широтном расположении, количество вывалившихся деревьев уменьшается на 45-70 %. В травяных типах леса, при аналогичной интенсивности рубок и расположения лесосек, отпад не превышает 30-40 % (Данченко, Бех, 1992).
Критическое задернение почвы отмечено в насаждениях разнотравных, вейнико-вых и осоковых типов леса при снижении полноты до 0,3-0,4. При этом разрастание травостоя может быть настолько интенсивным, что препятствует появлению и развитию подроста как хвойных, так и лиственных пород. Восстановление таких вырубок проходит постепенно в течение 15-20 лет, от стен леса и путем формирования лиственных куртин вокруг сохранившихся хвойных деревьев. При наличии на пройденной рубкой площади лиственных пород, ее восстановление ускоряется в 2-3 раза.
Отмеченные флуктуации указывают на перспективу поиска оптимальных решений, разработки организационных приемов и технологии рубок, способных обеспечить потребности производства в лесных материалах и сохранить устойчивость насаждений. С позиций устойчивости перспективно рассматривать количество и жизнеспособность сохраненного на вырубках подроста, его способность участвовать в формировании новых насаждений, число и размещение на лесокультурной площади посадочного материала и давать оценку практически всем лесохозяйственным мероприятиям.
Зная положение насаждений в рядах демутационных и эндоэкогенетических сукцессий можно направленно формировать древостой, близкие по продуктивности потенциальным возможностям экотопа, определять оптимальное время и системы лесопользования и рациональные способы восстановления вырубок.
Литература
1. Бех И.А. Понятия «устойчивость» и «стабильность» в теории лесообразовательного процесса // Теория лесообразовательного процесса. - Красноярск: ИлиД СО РАН, 1991.-С. 11-13.
2. Бех И.А. Антропогенная трансформация таежных лесов. - Новосибирск: ВО Наука, 1992. - 200 с.
3. Бех И.А. Устойчивость темнохвойно-кедровых лесов к природным и антропогенным нарушениям среды // Лесн. хоз-во и зелен, стр-во в Западной Сибири. - Томск: ТГУ, 1999. - С. 64-70.
4. Данченко А.М., Бех И.А. Рубки с сохранением подроста и экология вырубок // Проблемы экологии Томской области, - Томск: ТГУ, 1992.- С. 62-64.
5. Данченко А.М., Бех И.А. Устойчивость темнохвойно-кедровых лесов к нарушениям среды // Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы. Материалы междунар. конф. - Томск, 2000. - С. 78-80.
6. Дыренков С.А. Структура и динамика таежных ельников, - Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1984. — 173 с.
7. Дыренков С.А. Пространственная и временная устойчивость естественного лесного покрова // Структура и продуктивность лесных экосистем. -Тарту, 1985.-С. 49-50.
8. Киселева Н.А. Принципы оценки устойчивости лесных ландшафтов для целей природоохрани-
тельного картографирования // Лес и охрана природы. - Тарту, 1985. - С. 17-24.
9. Колесников Б.П. К вопросу о классификации форм динамики лесного покрова // Материалы по динамике лесного покрова (Докл. на межвузовской конф., сентябрь, 1968 г.).- Владимир, 1968.-С. 33-36.
10. Кулакова Т.Я. Прогнозирование устойчивости природных комплексов к рекреационным нагрузкам (на примере зон отдыха Прибайкалья) // Закономерности и прогнозирование природных явлений. - И.: Наука, 1980. - С. 197-201.
11. Куликов В.В. Проблемы устойчивости природных комплексов // Изв. ВГО. 1976. - Т. 108, вып.
3.-С. 224-228.
12. Корчагин А.А. Внутривидовой (популяционный) состав растительных сообществ и методы его изучения // Полевая геоботаника. - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1964. - Т. 3. - С. 63-131.
13. ЛипаткинВ.А. О формировании представлений об устойчивости лесных экосистем // Лесн. журнал - 1999. - № 4. - С. 43-48.
14. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мир, 1975. -740 с.
15. Панёвин В.С. Опыт применения постепенных рубок в кедровниках Томской области // Использование и воспроизводство кедровых лесов Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1971.-С. 172-178.
16. Санников С.Н. Гипотеза импульсной пирогенной стабильности сосновых лесов // Экология. -1985. -№ 2. - С.13-20.
17. Семечкин И.В. Правильный учет кедровых лесов основа их рационального использования // Использование и воспроизводство кедровых лесов Сибири,- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1971.-С. 43-59.
18. ТаланцевН.К. Принципы рубок главного пользования в равнинных лесах Западной Сибири // Материалы конф. по Сибири. - Новосибирск: Зап,-Сиб. кн. изд-во, 1968. - С. 65-71.
