CC BY
59
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 18, 2010. -\-
МЕЛИОРАЦИЯ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ
СООРУЖЕНИЯ
УДК 332.2 / 7 (0. 75.8)
М.Г.Адамов, Р.М.Адамова, Г.С.Курбаналиева СУКЦЕССИИ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ДАГЕСТАНЕ
В статье впервые сделана попытка анализа сукцессии лесных экосистем в условиях Дагестана. Авторы рекомендуют сохранить происходящие положительные изменения по естественному восстановлению лесных экосистем республики, обращая особое внимание их охране от пожаров и ограничивая антропогенное вмешательство. Лесные экосистемы, сформировавшиеся без воздействия человека в стабильных условиях, не нуждаются в какой - либо поддержке.
Ключевые слова: сукцессии, лесные экосистемы, лесовосстановление, самоподдержание.
Изучение сукцессий один из наиболее сложных разделов экологии. Общие представления о сукцессиях были сформулированы Ф. Клементсом, в России изучение сукцессий лесов было начато Г.Ф.Морозовым и продолжено В.Н.Сукачевым, Е.М.Лавренко, П.Д.Ярошенко и другими ботаниками и лесоводами. В данном сообщении мы остановились лишь на тех положениях сукцессионных процессов, которые представляются достаточно очевидными и заслуживают внимания для формирования общего представления о лесных экосистемах республики и решения задач планирования и организации устойчивого лесного хозяйства, поскольку только на основе понимания сукцессионных процессов возможно ведение такого лесного хозяйства, при котором имитируется естественная лесная динамика.
Сукцессией (от лат. succession) называют процесс поэтапного развития экосистемы на месте, лишенном живого покрова, или ее восстановление после разрушения. Если исходить из определения экосистемы как множества популяций видов разных трофических групп, то сукцессия - это процесс формирования или восстановления потоков поколений в популяциях всех видов экосистемы [4].
В ходе и в результате сукцессий тем или иным образом меняется видовой состав (иногда полностью), пространственная структура, показатели круговорота веществ и другие параметры экосистемы. Последняя стадия этого процесса, когда экосистема достигает стационарного состояния, в котором она может существовать неограниченно долгое время, если ее не нарушают внешние воздействия (климакс). Естественные микро - и мезонарушения нормальные явления в климаксных экосистемах, они поддерживают их пространственную неоднородность и видовое разнообразие.
Сукцессии могут быть вызваны разными причинами. Одна группа причин -внешние по отношению к экосистеме факторы, косвенным образом влияющие на нее, например, изменение климата или динамики поступления неорганических веществ извне. Другая группа - прямые внешние воздействия: выкашивание травы, пожары, рубка леса (вплоть до полного уничтожения экосистемы).
Анализ сохранившихся редколесий на равнине и в других зонах территории Республики Дагестан показывает, что практически все доступные леса были уничтожены, чтобы освободить земельную площадь для посева зерновых и пропашных культур, создания лугов и пастбищ, посадки садов и виноградников. В первоначальный период их уничтожали огнем (контролируемыми палами), затем в период колхозно-совхозного строительства для расчистки территорий начали использовать технику. В последние 20-25
-\-
лет (с 1985г.) происходит обратный процесс, многие горные и предгорные селения
остались без жителей. Неконтролируемый никем отток сельского населения приводить к восстановлению естественной древесно-кустарниковой растительности на заброшенных полях, пастбищах и других сельхозугодиях. Этот процесс идет повсеместно на десятки тысяч гектарах, везде растет молодой лес, увеличились дикие копытные, птицы. Лесная экосистема находится в процессе своего наилучшего развития или восстановительной сукцессии. Этому способствует и газификация районных центров и крупных населенных пунктов - основных потребителей древесины от незаконных рубок. По данным Агентства по лесному хозяйству Республики Дагестан только на землях лесного фонда освободились 1405 га пашни, 2542 га сенокосов, 20698 га пастбищ, всего 24645 га [3].
Процесс восстановления лесной экосистемы под действием ее внутренних механизмов (восстановительная сукцессия) при отсутствии повторных нарушений может восстановиться до равновесного состояния (климакса).
Полный цикл развития лесной экосистемы занимает сотни лет, лес может непрерывно существовать на одном месте в течение тысячелетий. За это время происходят существенные изменения в условиях окружающей среды: меняются глобальный и местный климат, набор присутствующих видов, частота и соотношение между отдельными видами воздействий (нарушений). Наиболее существенными сдерживающими факторами сукцессий лесных экосистем республики являются пожары, резкое потепление климата, таяние «вечных» снегов и ледников, ливневый характер осадков. Колебания условий окружающей среды и внешние нарушения непрерывно меняют ход восстановления лесной экосистемы, делая практически недостижимым полное климаксное состояние. На практике принято состояние квазиклимакса, т.е. близкое к равновесному [4].
В целом, чем более существенное внешнее воздействие оказано на экосистему, тем больше времени требуется на ее восстановление. Например, полное восстановление лесной экосистемы после катастрофического пожара требует обычно несколько столетий, особенно в том случае, если после пожара гарь зарастает травяной растительностью, препятствующей возобновлению древесных пород. В этом случае гарь лишь медленно зарастает с краев - там, где соседствующий полог леса создает условия для возобновления деревьев. Аналогичную ситуацию с сукцессиями мы наблюдаем в крупных пастбищных участках, на заброшенной пашне, сенокосах республики [3].
Сукцессионные процессы в лесных экосистемах трудно наблюдать непосредственно, иногда даже в течение нескольких лет или десятилетий наблюдений. Их наличие можно установить по косвенным признакам. Так, можно определить, что древостой меняется, сравнив состав верхних и нижних ярусов леса на определенной площади. Если их состав заметно различается, значить, со временем в верхнем ярусе произойдут изменения. Те породы, которые представлены только в верхнем ярусе или недостаточно представлены в нижнем ярусе (т.е. их возобновление не происходить или происходит неудовлетворительно), со временем должны либо совсем исчезнуть, либо их участие в лесу сильно сократится. Еще одну возможность наблюдать ход сукцессии в лесах дает сравнение участков, на которых представлены разные стадии сукцессий. Обычно в природном лесном массиве достаточно большой площади можно найти примеры почти всех стадий сукцессии [2].
В ходе лесной сукцессии меняются запасы биомассы и продуктивность экосистемы. Динамика этих изменений зависит от вида нарушения, типа экосистемы и других условий. Знание подобных закономерностей важно для разработки методов планирования лесного хозяйства.
В ходе вторичных сукцессий, т.е. при восстановлении экосистем после нарушений надземная биомасса сначала достигает некоей максимальной величины, затем снижается до равновесного значения, характерного для абсолютно разновозрастного леса. Снижение биомассы после своего пика связано с более или менее одновременным массовым
-\-
отмиранием деревьев первого поколения. В то же время накопление биомассы молодыми
деревьями в окнах возобновления не способно мгновенно компенсировать снижение биомассы из-за отмирания старых.
Максимальные темпы увеличения биомассы характерны для молодых древостоев, что мы наблюдаем сейчас в молодых лесах Дагестана. В этот период деревья направляют основную часть своих ресурсов на рост в высоту. Наиболее крупные оказываются победителями в конкурентной борьбе за ресурсы с соседними деревьями. Развитие проигравших подавляется из-за нехватки ресурсов. Победители (доминанты, «спелые» деревья) продолжают развиваться, направляя основные ресурсы на выполнение репродуктивных функций и значительно меньше - на увеличение биомассы.
Знание динамики этих изменений биомассы и продуктивности лесных экосистем в ходе сукцессии позволяет получать большой выход деловой древесины с единицы площади при максимальном сохранении лесной среды.
Естественный лес - сложнейшая динамическая экологическая система, которая существует значительно дольше, чем каждый из составляющих ее организмов. По мере роста, развития, старения и гибели организмы заменяются молодыми особями, но в целом экосистема остается прежней (не доступные девственные леса республики). В стабильных условиях они будут находиться в динамическом равновесии и теоретически могут пребывать в нем неограниченно долго. Это свойство естественных экосистем называется их способностью к самоподдержанию. Благодаря ей лесные экосистемы, сформировавшиеся без воздействия человека, в стабильных условиях не нуждаются в какой - либо поддержке [1].
Следовательно, бытующее до сих пор выражение «лес без топора не растет» справедливо лишь по отношению к лесу как к источнику древесины с определенными хозяйственными свойствами. Однако по отношению к защитным лесам Дагестана как к экосистеме это утверждение неприменимо. Леса покрывали значительную часть республики, в них всегда присутствовали естественные нарушения, вызванные пожарами, ветровалами, оползнями, русловыми процессами, но их частота и интенсивность не сравнимы с современным воздействием человека на леса и потеплением климата.
Сравнение контуров первоначального и современного лесного покрова наглядно свидетельствует о том, что с появлением «человека с топором» площади лесов значительно сократились. Если оставить, все обезлесенные за этот период территории без какого-либо хозяйственного воздействия на неограниченно долгое время, то подавляющее их большинство в результате восстановительных сукцессий вновь зарастет лесом. В настоящее время в предгорных и горных районах республики такой процесс происходит интенсивно. Со временем он вновь приобретет все свойства ненарушенного леса, способного тысячелетиями жить без вмешательства человека. Во многих случаях такой лес будет отличаться от первоначального - хотя бы потому, что некоторые виды уже вымерли, либо исчезли с этой географической территории в связи с изменением климата. Поэтому равновесное состояние в новой экосистеме будет уже иным.
Чем сильнее человек меняет леса, тем более неустойчивыми становятся их экосистемы, тем менее они способны самостоятельно поддерживать себя в равновесии, соответственно, тем выше затраты человека на поддержание равновесия. Практически невозможно нашими действиями формировать естественную лесную экосистему. Поэтому наиболее ценный наш вклад в обеспечении развития сукцессий в лесной экосистеме -оставить ее в покое и обеспечить надежную охрану от пожара. В лесу невозможно искусственно обеспечить условия для сохранения жизнеспособных популяций всех видов деревьев и прочих видов живых организмов, типичных для данного сообщества [2].
Поэтому установление оптимального соотношения и ежегодный мониторинг объемов естественного и искусственного восстановления леса является важнейшей задачей лесной регламентации в каждом лесничестве и всего лесного плана Республики Дагестан.
-\-
Естественное возобновление дубрав под пологом леса и на вырубках в равнинной зоне протекает в целом неудовлетворительно, как под пологом леса, так и на вырубках. Причины - сравнительно редкие семенные годы, уничтожение желудей вредителями, болезнями, грызунами, кабанами и высокое антропогенное давление на эту природную среду из-за высокой численности населения на равнине республики. Гибель подроста под пологом верхнего яруса материнского древостоя значительна из-за недостатка влаги, питания и света. Периодически появляющееся количество самосева дуба по вышеперечисленным причинам через 4-5 лет превращается в "торчки". На сплошных лесосеках самосев дуба погибает под тенью травянистой и кустарниковой растительности, а также от появления обильной поросли ясеня, клена, граба. В связи с этим в равнинной зоне республики основным способом лесовосстановления дубрав является создание лесных культур.
В горной части естественное возобновление дубрав зависит также от периодичности плодоношения дуба. В предгорной части обильное плодоношение наблюдается раз в 8-10 лет. С поднятием в горы урожайные годы у дуба появляются чаще, что объясняется увеличением влаги, меньшим повреждением желудей вредителями. Имеется сильная зависимость семенной производительности дубовых насаждений от условий местопроизрастания, показателем которых является класс бонитета. При этом насаждения I - II классов бонитета плодоносят в 4-8 раз чаше, чем насаждения IV - V бонитетов на малопродуктивных почвах, однако в отношении дуба скального эта закономерность менее выражена. По данным многолетних наблюдений большая часть появившегося самосева гибнет уже на втором году после плодоношения (60-70 %), а к 4-7 летнему возрасту семенного подроста сохраняется 3-7% от первоначального количества. Порослевая способность дуба сохраняется довольно долго: у дуба черешчатого до 80-100 лет, дуба скального до 120 лет и более. При проведении не сплошных видов рубок, по мере прореживания древостоя подрост дуба подвержен примерно тем же влияниям со стороны развивающего подлеска и травянистой растительности, как и при сплошных рубках. Из выше изложенного следует вывод о том, что в высокобонитетных насаждениях дуба черешчатого необходимо сочетать семенное возобновление, в последующем рубки насаждений производить только после урожайных лет. Основным способом восстановления низкобонитетных насаждений дуба является возобновление с низкокачественным древостоем (дубовое криволесье).
Исследования хода естественного возобновления в буковых лесах показывает, что более успешно оно проходит в букняках входящих в группу свежих типов леса. Хуже идет возобновление в группе сухих букняков и плохо в буковых насаждениях с наличием подлеска. Среднее возобновление бука характеризуется следующими данными: букняки свежих типов леса - 78-80%; букняки сухих типов леса - 45-50%; букняки влажных типов леса -18-22%. Возобновление буковых насаждений отмечается в нижнегорной зоне (80-90%), в среднегорной (70-80%), в высокогорной (до 40-50%). Низкие показатели по высокогорной зоне объясняются преобладанием в напочвенном покрове папоротника и подлеска из рододендрона, препятствующих росту всходов. Наиболее успешное естественное возобновление наблюдается в букняках с полнотой 0,5-0,6, хуже при высоких полнотах [3].
Приведенные выше данные позволяют сделать следующие важные в экологическом отношении выводы по буковым лесам:
- более успешное возобновление бука происходит при всех полнотах оставшегося древостоя в группе свежих типов леса, менее успешно в сухих типах леса, неудовлетворительно - во влажных типах леса и с подлеском из рододендрона, папоротника и мхов.
- более успешное возобновление и наполнение подроста идет при относительной освещенности 20-25% (полнота 0,4). При большой сомкнутости полога наполнение подроста идет менее успешно.
-4-
- в группе сухих типов леса отмечается относительно равномерное распределение самосева и подроста по возрастным группам до рубки, резкое увеличение всходов в первый год после рубки и постепенное наполнение подроста старших возрастов в последующие годы. Естественное возобновление в этой группе типов леса идет довольно успешно при относительной освещенности 10-15% (полнота 0,5-0,6).
- группа влажных типов леса характеризуется низкой возобновительной способностью, и возобновление бука здесь происходит неудовлетворительно. На протяжении ряда лет наполнение подроста после рубки почти не происходит, а гибель всходов, самосева достигает 67-82%, поэтому здесь необходимо предусмотреть искусственное восстановление бука.
Естественное возобновление сосны под пологом леса почти во всех типах леса отсутствует или происходит неудовлетворительно. Плохое возобновление обусловлено наличием травяного покрова или мощной подушки мхов. Более успешное возобновление отмечено во влажном сосновом сугрудке, где подроста сосны в возрасте 5-10 лет и старше может быть до 5,5 тыс. шт. на 1 га. Успешное естественное возобновление сосны может быть обеспечено планированием и применением группово-выборочных и котловинных рубок. При этом проведение очередных приемов рубок допускается при количестве подроста сосны на вырубках (окнах, котловинах) не менее 3 тыс.шт. на 1 га в переводе на крупный. При меньшем количестве подроста необходимы меры содействия естественному возобновлению или мероприятия по созданию лесных культур.
Один из способов сохранения естественного возобновления и биологического разнообразия экологических ниш при рубках леса - подражание (имитация) естественной динамике леса. Имитация естественной динамики леса при лесопользовании - это лесоводственная система, в рамках которой при выборе способов и видов рубок следует стремится максимально подражать особенностям естественной динамики данного типа леса и учитывать его породный состав и структуру. Например в лесах, где пожары регулярно происходят по естественным причинам, не возможно подражать пожарам, вызывающим гибель большей части древостоя. Но при этом в лесах с пожарной динамикой при применении рубок обязательно следует оставлять семенные деревья в количестве, достаточном для плодоношения и естественного возобновления, тонкомерные деревья и ключевые биотопы. Опыт проведения рубок, имитирующих естественную динамику древостоя, в нашей республике крайне незначителен.
Методы планирования устойчивого лесного хозяйства требуют, чтобы заготовитель знал о лесовосстановительных и сукцессионных процессах леса заботился о будущей продуктивности леса и других его ресурсах: почвенных, водных, охотничьих, рыбных.
Заключение. Происходящие в последние 20-25 лет естественные сукцессионные и лесовосстановительные процессы в Республике Дагестан следует всемерно поддерживать, не нарушая новую формирующуюся лесную экосистему. При предоставлении участков (делянок) под любые виды рубок необходимо сохранить крупные, плодоносящие экземпляры для обеспечения естественного лесовосстановления и происходящих сукцессий. Сохранения источников питьевой воды для лесных животных и людей, имея в виду, что исчезновение родников в последние годы после «рубок ухода» стало бедствием для многих селений, особенно в предгорной зоне республики.
Библиографический список.
1.Карпачевский М.Л., Тепляков В.К., Яницкая Т.О., Ярошенко А.Ю. Основы устойчивого лесоуправления: учебное пособие для вузов// Всемирный фонд дикой природы (WWF)
- М.: 2009. - 143 с.
2. Кутепов Д.Ж., Мариев А.Н., Михеев Р.В., Порошин Е.А.. Рекомендации по проведению рубок главного пользования с сохранением экологических свойств леса в участках
-\-
малонарушенных (девственных) лесов на территории Республики Коми. - Сыктывкар.
2006 - С.19.
3. Расулов А.Б., Адамов М.Г. Лесные ресурсы Дагестана. Учебное пособие // ИПЦ ДГУ. -Махачкала,2007. - 105 с.
4.Peet R. K. Changes in biomass and production during secondary forest succession // D. West, H. Shugart and D. Botkin (editors). Forest succession Concept and appications. Springer -Verlag. № Y.1981. P. 324-338.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 18, 2010.
-\-
M.G.Adamov, R.M.Adamova, G.S.Kurbanalieva
Successions of forest ecosystems in Daghestan
In the article for the first time an affempt is made to analyze the successions of forest ecosystems in terms of Daghestan. The authors recommend preserving the positive changes in natural regeneration of forest ecosystems in the republic, paying attention of forest protection from the fires and limiting the anthropogenic interference. Forest ecosystems, formed without the human influence in stable terms, needn't any support.
Keywords: succession, forest ecosystem, forest regeneration, self - sustaining.
Адамов Магомед Гаджиевич (р. 1945) профессор по кафедре лесоводства ДГУ (2002) доктор сельско-хозяйственных наук (1997) окончил -ДСХИ (1969) Область научных интересов - Дендрология Количество публикаций - 140
Адамова Райсат Магомедовна (р. 1978) аспирант, ст. лаборант кафедры лесоводства ДГУ окончила Дагестанский государственный университет (1997) Область научных интересов - Защитное лесоразведение Количество публикаций -24
Курбаналиева Г.С. (р. 1968) старший преподаватель кафедры «Землеустройство и земельный кадастр» ДГИНХ. Окончила Новочеркасский - инженерно мелиоративный институт (1991).
Область научных интересов - Земельный кадастр Количество публикаций -12
