Возрастная структура и динамика высокогорных лесов Северо-Чуйского хребта (Горный Алтай) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 630*228.82 + (235.222)

ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ВЫСОКОГОРНЫХ ЛЕСОВ СЕВЕРО-ЧУЙСКОГО ХРЕБТА (ГОРНЫЙ АЛТАЙ)

Анатолий Юрьевич Бочаров

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории динамики и устойчивости экосистем, тел. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]

Определена возрастная структура лиственничных и кедровых древостоев в двух модельных горно-ледниковых бассейнах Северо-Чуйского хребта (Горный Алтай). Установлено, что в период потепления климата, за последние 150 лет, в бассейне р. Актру сформировались лесные экосистемы со сложной разновозрастной структурой, а их площадь увеличилась почти в два раза. В бассейне р. Корумду, вследствие пожаров, старовозрастные леса не сохранились, но за этот период на их месте сформировались молодые лиственничники.

Ключевые слова: возрастная структура, высокогорные леса, кедр, лиственница, Севе-ро-Чуйский хребет, Горный Алтай.

AGE STRUCTURE AND DINAMIC OF HIGH ALTITUDINAL FORESTS ON THE SEVERO-CHUISKY RANGE (ALTAI MOUNTAINS)

Anatoly Yu. Bocharov

Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky Prospect, Ph. D., research scientists, laboratory of ecosystems dynamics and sustainability, tel. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]

The age structure of Siberian stone pine and Siberian larch stands are determinited in two glacier mountain basins (Aktru and Korumdu) of the Severo-Chuisky Range, the Altai Mountains, Russia. During the warming period (the last 150 years) the forest ecosystems in the Aktru basin has complex uneven-aged structure and their area increases twice. In the Korumdu basin the old-aged forests did not reserve because of wildfires but the young larch forests appeared.

Key words: age structure, high altitudinal forests, Siberian stone pine, Siberian larch, Severo-Chuisky Range, Altai Mountains.

Многолетний мониторинг лесных экосистем в высокогорьях Северо-Чуйского хребта (Центрального Алтая) на высотах 2150-2300 м над ур.м. в двух модельных горно-ледниковых бассейнах Актру и Корумду показал, что пространственно-временная организация высокогорных лесов в бассейне Актру более сложна, чем в бассейне Корумду.

Так, в бассейне Актру в составе старовозрастных кедровых и лиственнич-но-кедровых циклично-разновозрастных лесов преобладает кедр (60-80%). Эти леса приурочены к нижним частям западного и восточного склонов долины и близки по своей возрастной структуре. Максимальный возраст деревьев кедра и лиственницы в этих лесах достигает 600 лет и более.

Древесный ярус состоит из 4-6 возрастных генераций деревьев с интервалом между ними в 50-100 лет. В нем выделяются три возрастные группы с

наибольшим количеством близких по возрасту деревьев (рис. 1). В кедровой части древостоя первая группа имеет возрастной интервал 409-527 лет и состоит из наиболее старых деревьев, относящихся к двум генерациям и образующих верхний ярус («материнский полог»). Вторая возрастная группа имеет возрастной интервал 270-353 лет, включает в себя одну генерацию, и представляет собой, как правило, основной ярус древостоя, а также основную часть древостоя по количеству деревьев и их биомассе. Интервал возраста деревьев третьей возрастной группы 80-156 лет. Она включает одну, реже две генерации деревьев, составляющих подчиненный ярус, более плотно располагающихся в «окнах» и по периферии старовозрастных лесов. Самая молодая генерация деревьев -подрост, имеет возраст 50 и менее лет. Лиственничная часть древостоя имеет близкую возрастную структуру. Интервал возраста деревьев лиственницы первой возрастной группы 450-600 лет. Эта группа состоит из двух генераций и входит в верхний ярус древостоя. Вторая возрастная группа имеет возрастной интервал 330-370 лет и включает в себя одну генерацию. Третья возрастная группа включает деревья с возрастом от 90 до 160 лет и также включает в себя одну, реже две генерации деревьев, находящихся в подчиненном ярусе. Шестая генерация деревьев является подростом, с возрастом 50 лет и менее.

А

Б

□ К ПЛц

500 400 300 200 100 0

□ К ПЛц

Возрастные группы

0

2

3

1

2

3

Рис. 1. Возрастные группы кедра и лиственницы старовозрастных лесов в горно-ледником бассейне Актру (Северо-Чуйский хребет): А - восточный склон, Б - западный склон. К - кедр, Лц - лиственница; 1, 2, 3 - возрастные группы деревьев

В горно-ледниковом бассейне Корумду из-за прошедших здесь во второй половине XIX в. пожаров старовозрастные леса не сохранились. Здесь встречаются лишь единичные деревья лиственницы и кедра 300-400-летнего возраста в составе молодых 80-110-летних лиственничников. Эти леса сформировались здесь в последние 150 лет и приурочены в основном к пологим участкам долины р. Корумду.

В период потепления климата, начавшегося на Алтае во второй половине XIX в., увеличение площади лесных экосистем происходит за счет деревьев третьей возрастной группы и подроста (4-6-ая генерации) (рис. 2). Деревья этих генерации появились не только внутри лесных экосистем. Они активно расселяются на периферии лесов, продвигаются вверх по склонам и в долину на не-залесенные территории - молодые водно-ледниковые отложения и морены. В пределах старовозрастных лесов и по их периферии преобладает кедр, на водно-ледниковых отложениях и моренах - лиственница. Структура древесного яруса формирующихся лесов условно-одновозрастная. Возрастной интервал деревьев кедра - 31-125 лет, лиственницы - 24-108 лет. За 150-летний период потепления климата площадь лесных экосистем в горно-ледниковом бассейне Актру увеличилась примерно в два раза (до 67 га), в горно-ледниковом бассейне Корумду площадь вновь сформировавшихся за этот период лесных экосистем составила 27 га. В древесном ярусе сформировавшихся молодых лесов в обоих бассейнах господствует лиственница.

4-я

5-я

6-я

50

чР

о^

СО 40

0)

л ш 30

0)

о.

0) 20

ГС 10

с;

о

с! 0

о

со оэ

ю 00

- 1 Г1

о о о о

Ь- со О) о

оо оо оо О)

ч— Ч—

СО г--. со СГ>

00 со 00 00

о

О)

о

О)

0

01

СГ)

аз

о

го СП

см

а>

я

о

со оэ

Годы

И

□ Лц иК

-И

о ю

О)

О)

о

со

ю

<л

о гО)

со

05

о со О)

г--.

О)

о

О! О)

со

О)

о о о

СЧ1

ст>

О)

о

см

о о

<м

Рис. 2. Распределение деревьев 4-6 генераций за последние 150 лет на молодых водно-ледниковых отложениях в горно-ледниковом бассейне Актру (Северо-Чуйский хребет). Лц - лиственница, К - кедр

Анализ возрастной структуры старовозрастных и сформировавшихся в последние 150 лет лесов, и хода реконструированной температуры воздуха за последние 500 лет для верховий р. Актру [Бочаров, 2011] показал их сопряженную изменчивость. Повышенная температура воздуха благоприятна для распространения семян кедра и лиственницы, появления всходов, развития и выживания их подроста. Выделенные возрастные группы и молодые генерации деревьев кедра и лиственницы формировались в периоды повышения температуры весенне-летних месяцев и улучшения лесорастительных условий. Так, увеличение температуры весенне-летних месяцев в конце XV и начале XVI вв.

способствовало появлению двух первых генераций (первая возрастной группа), в середине XVII в. - третьей, с середины XIX в. - четвертой, с первой четверти XX вв. - пятой генерации. Шестая генерация формируется в период потепления второй половины XX в.

Появление новых генераций деревьев в модельных бассейнах и расширение за счет них современных границ лесов в периоды усиления режима тепло-обеспеченности на Алтае аналогично таковому на верхней границе произрастания лиственницы на Полярном Урале [Шиятов, Мазепа, 2007; Григорьев и др., 2010] и на полярной границе леса на Ямале [Хантемиров и др., 2008].

Таким образом, пространственно-временная организация лесов горноледникового бассейна Актру более сложная, чем в Корумду, за счет сохранившихся здесь фрагментов старовозрастных лиственнично-кедровых и кедровых лесов. В возрастной структуре древесного яруса старовозрастных лесов выделяется 4-6 генераций деревьев, а в молодых формирующихся лесах - только три. В период потепления, начавшегося на Алтае во второй половине XIX в., увеличение площади лесных экосистем происходит за счет молодых деревьев трех последних генераций. За этот период площадь лесных экосистем в горноледниковом бассейне Актру увеличилась почти в два раза, в Корумду - на месте несохранившихся лесов сформировались молодые лиственничники.

Работа выполнена при поддержке программы СО РАН IX.135.1.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бочаров А.Ю. Структура и динамика высокогорных лесов Северо-Чуйского хребта (Горный Алтай) в условиях изменения климата // Вестник Томского государственного университета. 2011. Т. 352. С. 203-206.

2. Григорьев А.А., Моисеев П.А., Нагимов З.Я. Влияние изменения климата на динамику верхней границы древесной растительности в горах Приполярного Урала // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 12 (74). С. 34-40.

3. Хантемиров Р.М. Сурков А.Ю., Горланова Л.А. Изменения климата и формирование возрастных поколений лиственницы на полярной границе леса на Ямале // Экология. 2008. Т. 5. С. 323-328.

4. Шиятов С.Г., Мазепа В.С. Климатогенная динамика лесотундровой растительности на Полярном Урале // Экология. 2007. № 6. С. 11-22.

© А. Ю. Бочаров, 2017